[첨단 헬로티] 카미야 타케오 (紙谷 健生) 지멘스(주) 최근 세팅 절감이나 공수 경감, 가공 정도 향상을 목적으로 5축 기계의 가공이 매우 주목받고 있다. 5축 기계의 가공은 가공대상에 따라 부품가공과 같이 가공면 분할을 하고 거기에서 2차원 형상의 가공을 하는 경사면가공과, 금형가공과 같이 돌출을 짧게 해 주속이 '0'이 되지 않도록 툴을 기울여서 3차원 자유곡면 형상의 가공을 하는 동시 5축가공으로 크게 나눠진다. 각각의 가공에 요구되는 CNC 기능은 다른 점도 있지만, 여기에서는 동사의 최신 5축가공 관련 CNC 기능을, 특히 동시 5축가공을 중심으로 소개한다. 동시 5축가공 기존 동시 5축가공 프로그램은 포스트 프로세서 상에 기계의 축 구성이나 위치 관계, 그리고 공구 보정량이나 워크 좌표계를 입력, 그 기계, 그 지그용 기계 좌표계 기준의 프로그램을 작성할 필요가 있었다. 또한 3차원 형상을 재현하기 위해서는 대량의 미소 선분의 연속 지령으로 프로그램이 작성된다 이것과는 별도로 회전축과 직선축을 보간시키면 식입이 생긴다는 것이 알려져 있다. 이 문제를 회피하기 위해 포스트 프로세서에서는 리니어라이제이션 처리를 할 필요가 있으며, 3차원 형상을 표현
[첨단 헬로티] 이데 소이치로 (井出 聰一郞) 화낙(주) 5축가공기에서는 직선 3축에 회전 2축을 부가함으로써 워크에 대한 공구의 기울기를 자유롭게 변경할 수 있다. 그렇기 때문에 ‘세팅 전환 없는 고정도, 고능률 가공’, ‘오버행 형상 등 복잡한 형상가공’ 등의 메리트가 알려져 있다. 또한 공구의 방향을 변경할 수 있으므로 워크와의 간섭을 피해 공구의 돌출을 짧게 할 수 있고, 더구나 절삭 능력이 낮은 공구 끝단을 피함으로써 금형가공과 같은 고정도․고품위가 요구되는 가공에 효과도 기대되고 있다. 고정도․고품위의 5축가공 실현에는 기계 구조, 가공 조건 등 여러 가지 요소가 있는데, 복잡한 가공에 대응하는 최적의 공구경로 생성, 직선축과 회전축의 고정도 동기, 가공점의 진동 억제 등의 과제를 해결하기 위한 제어 기술도 중요한 역할을 한다. 이 글에서는 동시 5축가공을 지원하기 위한 CNC와 서보의 제어 기술에 대해, 동사의 대응을 소개한다. 동시 5축가공을 지원하는 기술 동작이 복잡해지는 동시 5축가공에서는 가공 프로그램 작성에는 CAM이 필수가 된다. 또한 가공기에 있어 직선축과 회전축의 동시
[첨단 헬로티] 우치다 유지 (內田 勇治) 오쿠마(주) 최근 금형가공의 분야에서도 여러 번의 세팅 교체를 필요로 하는 가공의 시간 단축․가공 코스트 절감 등을 달성하기 위해 동시 5축가공을 채용하는 사례가 증가하고 있으며, 앞으로 점점 더 보급되어 갈 것으로 예상된다. 그 한편으로 5축가공기는 3축가공기와 비교해 기계구성이 복잡하고, 기계 강성에 기인하는 진동이나 변형이 발생하기 쉽기 때문에 보다 매끄러운 가감속 지령으로 이송축을 구동할 필요가 있다. 또한 원하는 형상 정도․가공면 품위를 얻기 위해 필요한 동기축 수가 증가하기 때문에 각 축의 가감속 능력을 충분히 발휘할 수 있게 되어 있지 않으면, 절삭 이송 속도를 높일 수 없는 상황에 직면하는 경우가 있다. 결과적으로 동시 5축가공에서는 3축가공보다 가공 시간이 늘어나는 등의 과제가 있다. 그러나 가공 시간, 형상 정도에 대한 요구는 보다 높아지고 있다. 동사에서는 그 요구에 대응하기 위해 동시 5축가공에 관한 기능 개발을 계속해 왔다. 이 글에서는 최신의 동사 NC 장치 ‘OSP’에 탑재하고 있는 5축 제어 기능에 대해 보고한다. OSP의 5축 제어 기능 여기에
[첨단 헬로티] 오다 미츠나리 (尾田 光成) ㈜牧野후라이스製作所 사람들이 일상적으로 사용하는 스마트폰, 가전 제품, 플라스틱 제품, 자동차, 철도 차량, 항공기, 배 등의 공업 제품은 여러 가지 형상을 갖는 부품으로 구성되어 있다. 이들 부품의 일부는 금형에 의해 성형되고, 이들 공업 제품의 성능이나 안전성을 좌우하는 금형에는 높은 가공 정도가 요구된다. 또한 공업 제품이 많은 사람들에게 보급되는 스피드가 빨라짐에 따라 금형가공에 필요로 하는 생산 속도도 가속되고 있으며, 가공 시간과 가공 후의 후공정(가공면의 연마나 표면처리) 시간단축화가 요구되고 있다. 또한 공업 제품의 고성능화․에너지절감을 위한 경량화, 비용 대 효과 향상의 요구에 동반해 구성하는 부품 수는 줄고, 부품의 형상은 복잡해지는 경향으로 금형도 형상이 복잡해지고 있다. 금형 형상의 복잡화에 동반하는 과제 이와 같은 금형 제작 현장에서 금형을 가공하는 머시닝센터(MC)에 대해, 높은 정도와 생산성이 요구되고 있다. 기존 금형가공에서는 안정된 정도가 나오기 쉬운 3축가공이 주류로 되어 있다. 그러나 금형의 형상이 복잡화됨에 따라 다듬질가공에서는 공구 지름은 작아지고, 공구 길이도 길어
[첨단 헬로티] 스와 오사무 (諏訪 修) ㈜C＆G시스템즈 금형 제조업에서 QCD(품질, 코스트, 납기)를 달성하기 위해서는 가공 공정의 절감이나 수정이 필요하며, 그것에는 직조 범위의 확대가 중요해진다. 직조 범위의 확대를 위해 공구의 돌출을 길게 하면, 공구의 전도에 의한 면품질 저하를 초래할 우려가 있다. 그것을 회피하기 위해 이송 속도를 내릴 필요가 있는데, 결과적으로 가공 시간이 증가하게 된다. 또한 워크를 수동으로 경사시키는 방법도 있지만, 전용 지그나 워크의 세팅 교체가 필요하다. 더구나 세팅마다 가공 원점을 설정하기 때문에 설정 시의 오차가 가공 단차로서 발생하는 문제가 있다. 5축가공의 종류와 특징 5축가공은 직선축(X, Y, Z의 3축)에 회전축(선회․경사의 2축)을 갖는 공작기계를 사용한 가공으로, ‘분할 5축가공’(이하 고정 5축가공)과 ‘동시 5축 가공’으로 나누어진다. 1. 고정 5축가공 회전축을 위치결정으로 사용하고 직선축만을 움직인다. 이것은 3축가공과 동일한 가공으로 분할 방향의 정도가 나오는 이점이 있는데, 다방향에서 분할한 경우, 분할의 단차가 발생하기 쉬운 측면도 있다.
[첨단 헬로티] 미즈노 에이이치 (水野 英一) 베로소프트웨어(주) 그림 1은 평면부의 절삭면인데, 중앙 부근에 오른쪽에서 왼쪽으로 횡단한 줄무늬와 같은 흔적을 볼 수 있다. 절삭 정도는 문제없고 손으로 만져도 단차가 없는 줄무늬인데, 독자 여러분은 어떻게 생각할까.'단차가 없다면 OK․', '외관 중시라면 NG'. 크게는 이 2가지 의견으로 나뉠 것으로 생각된다. 실제로는 그림 1은 동시 5축가공으로 가공한 절삭면으로, 이 의견 차이야말로 고정(분할) 5축가공과 동시 5축가공의 경계가 된다고 필자는 생각한다. 기존의 3축가공과 비교해 동시 5축가공의 메리트(우위성)가 이와 같은 기사나 세미나 등에서 주장된 지 오래되었고, 여러분도 충분히 이해하고 있다. 한편으로 5축가공기를 도입한 유저도 실제 가공에 사용하는 것은 3축가공과 세팅 교체리스를 목적으로 한 고정 5축가공이 메인으로 되어 있는 케이스가 적지 않다. 5축가공기 도입 당초에는 아마 동시 5축가공을 실시하고 있었다고 생각되는데, 왜 동시 5축가공이 적어져 버렸을까. 이 글에서는 동시 5축가공의 도입 목적을 다시 정의하고, 금형가공에서 메리트를 수정해 간다. 또한 첫머리에서 말한 ‘
[첨단 헬로티] 스가이 아키라 (菅井 晃) 오픈마인드 테크놀로지즈 재팬(주) 독일의 OPEN MIND Technologies AG사의 일본 법인인 당사가 2002년에 일본 활동을 개시했을 때부터 메인 타깃으로 정한 것은 5축가공에 대응하는 유저였다. 현재 5축가공은 부품가공에서 금형가공까지 폭넓은 가공 분야에서 이용되게 됐지만, 당시 일본에서는 5축가공은 특수한 부품을 절삭하는 제조업의 극히 일부에서 이용되고 있던 가공 기술이었다. 한편, 유럽에서는 모든 범용적인 가공에 대한 효율화를 위한 가공 기술로서 이미 크게 주목을 받고 있었다. 그러한 가운데 OPEN MIND는 당시의 다임러-크라이슬러사에서 금형의 5축가공 기술 개발의 전략적인 파트너로 지명되어, 기존의 5축가공 연산 로직과는 완전히 다른 새로운 5축가공 알고리즘을 개발해 금형가공용 5축가공 기능을 1999년에 ‘hyperMILL’에 탑재해 릴리스했다. 앞에서 말한 당사의 방침은 이러한 유럽의 움직임을 반영한 것으로, 일본에서도 5축가공을 범용 가공에 보급시키기 위해 정한 것이었다. 이러한 당사의 움직임에 처음으로 대응한 것이 호쿠리쿠(北陸) 지방의 금형가공 유저였다. 이후 hy
[첨단 헬로티] 고시마 카즈히로 (五嶋 和宏) ㈜나고야정밀금형 5축가공기 도입의 계기 동사가 5축가공기를 도입한 것은 2006년이다. 당시 일본국내에서는 자동차용 헤드램프의 금형 제조의 대부분이 3축가공 후에 방전가공으로 형상을 다듬질, 최종적으로 연마해서 완성하는 공정이었다. 유럽에서는 이미 5축가공을 활용한 절삭에 의한 형상가공이 추진되고 있으며, 동사의 사장이었던 와타나베 유키오(渡邊 幸男)(현 명예회장)이 유럽의 실정을 보고 도입을 결정했다. 동사가 취급하는 헤드램프용 금형은 경면 다듬질 (면조도 : Ra 0.004μm․연마 입도 : ＃14000)까지 금형을 연마해 완성해야 한다. 방전가공 후의 형상 다듬질은 금형면에 스파크 흔적(방전 흔적)이 남기 때문에 그것을 제거해 경면까지 연마하는 작업은 많은 시간을 필요로 하고 있었다. 또한 헤드라이트에 유선형을 주류로 하는 디자인이 증가함에 따라, 금형의 제품 형상도 낙차가 커졌다. 3축가공으로는 가공할 수 없는 범위가 증가하고, 방전가공의 작업 공수 증가가 큰 과제였다. 이와 같은 배경에서 ‘방전리스화에 의한 품질과 생산성 향상’을 목표로 5축가공기의 도입을 결정했던
[첨단 헬로티] 현재 공작기계의 액온제어장치 냉매로는 주로 R407C, R410A 등의 HFC(Hydrofluorocarbon)이 채용되고 있다. 또한, HFC 이전의 주류 냉매였던 R22를 채용한 구식 액온제어장치가 현역 가동되고 있는 곳도 드물지 않다. 이들 기존 프레온류의 대기 누설은 지구온난화나 오존층의 파괴를 초래한다. 그렇기 때문에 국제적으로 엄격한 규제가 시행되고 있는 동시에 환경부하가 작은 차세대 냉매로 전환하는 것이 요구되고 있다. 차세대 냉매에 요구되는 성능으로서는 지구온난화계수(GWP : Global Warming Potential)와 오존층파괴계수(ODP : Ozone Depletion Potential)가 낮은 것은 물론이고, 냉각 효율이 높고 안전한 것도 반드시 필요하다. 이러한 특징을 만족시키는 냉매의 하나로 CO2가 있다. 이 글에서는 현재의 냉매 규제에 대한 개략을 나타내는 동시에, CO2 냉매를 채용한 공작기계의 액온제어장치를 소개한다. 냉매 규제 표 1에 나타냈듯이 R407C나 R410A, R22의 GWP는 대략 1,800～2,100으로 과대하다. 또한, R22는 강한 온실효과 가스인 것은 물론이고, 오존층 파괴를 초래한다.
[첨단 헬로티] 편의점의 과제, 로봇 기술에 기대하는 것자이라는 제목을 받았는데, 우선 우리들이 어떤 생각으로 편의점을 운영하고 어떻게 하면 여러분이 사용해 줄지, 공헌할 수 있을지 등의 정신이 있고, 그 위에 기술이 활용되지 않으면 의미가 없다. 그렇기 때문에 우리들의 배경, 역사, 생각을 먼저 이해하신 후에 기술을 개발하는 편이 실용화에 도움이 될 것이라 생각한다. 먼저 세븐일레븐 재팬은 어떤 회사인지를 역사로부터 풀어 간다. 다음으로 현 상황, 마지막으로 앞으로 기대하는 것, 이 3가지 포인트로 이야기를 진행시켜 간다. 또한, 제목으로 받은 편의점의 과제, 편의점의 미래라는 부분에 대해서는 타사 상황은 알지 못하는 부분이 있기 때문에 어디까지나 세븐일레븐이 이렇게 생각해 있다고 이해해 주시길 바란다. 사진 1 강연 모습 세븐일레븐은 어떤 회사인가 세븐일레븐이라고 해도 실제로 내가 소속되어 있는 것은 세븐일레븐 재팬이라는 회사가 된다. 그러나 사실은 세븐일레븐은 상장 회사가 아니다. 상장해 있는 회사는 세븐&아이 홀딩스라는 회사이다. 이 세븐&아이 홀딩스, 세븐일레븐 재팬을 필두로, 이토요카도, 요크베니마루, 세븐은행, 로프트, 니센, 프랑
[첨단 헬로티] 로봇 기술을 사용한 가까운 미래의 편의점 상을 제안하라고 하는 표제에 대해, 내가 처음 상상한 것은 대도시 편의점에서 일하는 로봇의 모습이었다. 상품대에는 로봇 암이 붙어 있어 사람이 손이 닿지 않는 선반의 상품을 대신 로봇이 집어주거나, 계산대도 완전 자동화되어 로봇이 손님을 대응한다는 SF 영화와 같은 장면이야말로 가까운 미래의 편의점 상이라고 생각했다. 그러나 만일 가령 무인 편의점에 로봇을 도입한다면 손님이 좋아해 줄까 하는 의문이 있었다. 상품을 꺼내거나 계산대 일을 사람 대신에 로봇이 하게 하는 것은 근미래적이지만, 정말로 생산성이 오를까. 또한, 손님 측에서도 로봇이 선반의 상품을 집어주는 것이 처음에는 신기해서 좋아하는 사람도 있다고 생각하지만, ‘결국 자신이 집는 편이 빠르다’고 하여 머지않아 그것도 번거로워져 버리는 것은 아닐까. ‘편의점 로봇=도시’라는 고정 관념을 끊기 위해 가까운 미래의 일본이 안고 있는 문제로부터 필요한 편의점 로봇 상을 역산하기로 했다. ‘한계 집락의 쇼핑 난민 문제’는 저출산 고령화 사회인 일본이 안고 있는 큰 문제이다. 쇼핑 난민이란
[첨단 헬로티] 현재 편의점은 상품 구매뿐만 아니라 택배 등의 집하나 발송 등의 물류, ATM을 설치함으로써 금융의 거점이 되고 있다. 또한, 공공요금의 지불이나 티켓 구입 등 다양한 서비스 허브로서 기능하고 있다. 그러면 FUTURE CONVENIENCE STORE CONTEST의 무대인 2020년의 편의점은 어떻게 되어 있을까. 가까운 미래의 편의점이라고 해도 세대를 뛰어넘는 것은 아니고, 2년 후의 지금 있는 생활이 조금 업데이트된다는 것은 어떤 것인지, 실현 가능성이 높은 제안이란 무엇인지를 생각했다. 우리들은 2020년의 편의점은 앞에서 말한 허브로서의 존재뿐만 아니라, 다양한 정보가 모이고 그들을 내점한 고객이 간단히 꺼낼 수 있는 클라우드와 같은 것이 되고 있다고 생각한다. 이미 그러한 변화가 시작되고 있는데, 2020년에는 정보의 양이 더욱 거대화돼 자신이 정보 수집을 할 뿐만 아니라 AI에 의한 자동화에 의해 자신에게 적합한 정보가 자연적으로 수집되어 발신할 수 있게 되는 것은 아닐까 상상한다. 또한, 현재의 허브 기능이 더욱 진화해 물류나 금융의 거점인 것을 살려 물질과 정보, 그리고 서비스의 3가지를 동일하게 취급할 수 있는 장이 되는 것
[첨단 헬로티] 현재 일본은 노동력 인구 감소에 직면해 있다. 2016년에 약 6,673만 명이었던 노동력 인구는 2030년에는 약 300만 명 감소할 것으로 예상되고 있다. 여러 가지 업종에서 인력 부족은 심각해지고 있으며, 2018년 9월 시점의 유효 구인 배율은 1.64로 되어 있다. 특히 서비스 직업에서는 3.56으로 높은 배율을 나타내고 있으며, 노동 생산성 향상이 급선무이다. 이 문제를 해결하는 하나의 수단으로서 로봇 기술에 대한 기대가 높아지고 있으며, 많은 연구자나 기업이 여러 가지 서비스 로봇 개발에 대응하고 있다. 그러나 일반적으로 서비스 로봇의 실용화는 어렵다. 예를 들면 홈 로봇은 각 가정마다 가족 구성이나 방 배치가 다르고, 로봇에 대한 요구가 다르기 때문에 다품종 소량생산을 요구한다. 또한 로봇에 요구되는 기능 그 자체가 기술적으로 어렵다. 예를 들면, 부엌에서 우유를 거실에 있는 유저에게 가져다주는 것만으로도 지령의 이해, 이동, 대상물의 인식․파지, 인수인계 등 여러 가지 작은 태스크의 조합으로 되어 있으며, 이들 중 하나라도 실패하면 유저의 요구를 만족시킬 수 없다. 서비스 로봇 산업의 담당자로서 벤처기업이나 중소기업
[첨단 헬로티] FCSC(Future Convenience Store Challenge)는 경제산업성 및 신에너지 산업기술종합개발기구(NEDO)가 주최하는 로봇의 국제경기대회․전시회(WRS: World Robot Summit(주1))의 하나로서 실시되고 있는 로봇 경기대회이다. 편의점을 대상으로 한 미래 서비스에 대한 디자인 콘테스트 및 기술 챌린지를 위한 로봇 경기대회를 포함하는 복합적인 콘테스트이며, SICE 시스템 인터그레이션 부문의 공간지부회를 중심으로 기획 운영되고 있다. 이 글에서는 2017년에 열린 FCSC 트라이얼 대회에 대해, 경기 설계와 룰 설정 및 그 배경에 있는 개념에 대해 소개한다. 편의점 업무의 로봇화 1. 과제 조사 새로운 로봇 경기대회를 기획하는데 있어 로봇 기술을 활용할 수 있는 분야로서 최근 인력 부족이 심각한 과제이며, 또한 가까운 주변에서 점포나 서비스가 통일되어 있는 편의점 업무를 대상으로 선정했다. 편의점 업무의 과제를 분명히 파악하기 위해 편의점에서 아르바이트한 경험이 있는 학생에게 청문을 하거나, 주식회사 세븐일레븐 재팬과 주식회사 세븐&아이 홀딩스에 협조를 요청해 편의점의 일상 업무 파악 및 로봇
[첨단 헬로티] 스텝퍼 모터는 정밀한 모션 제어에 널리 사용되는 기법이다. 표준 DC 모터는 연속적으로 회전하는 것과 달리, 스텝퍼 모터는 축을 중심으로 한 번에 한 스텝씩 회전할 수 있다. 그러므로 정밀한 포지셔닝과 속도 제어를 필요로 하는 애플리케이션에 적합하다. 하지만 모든 동작 지점으로 모터 제어가 정밀하게 이루어지도록 하기 위해서 모터와 컨트롤러를 튜닝해야 한다. 통상적인 스텝퍼 모터는 고정자, 샤프트에 부착되는 회전자, 고정자를 둘러싸고 고정된 위치에 부착되어서 자기장을 발생시키는 일련의 코일 권선으로 이루어진다. 영구 자석 스텝퍼 모터의 회전자는 자성 소재의 원반을 사용한다. 이 원반은 2개 극만을 사용할 수도 있고, 정밀 모터에 사용되는 좀더 복잡한 것은 더 많은 수의 극을 사용할 수도 있다. 이와 달리 가변 릴럭턴스 스텝퍼 모터는 전적으로 전자기이다. 모터로부터 전원을 제거하면 외부적 힘에 의해서 회전하게 된다. 영구 자석 모터는 모터로 전원을 인가하면 회전자가 가장 안정적인 위치를 찾는다. 코일로 발생된 전자기장이 회전자로 형성된 마그넷의 한쪽 극은 끌어당기고 다른 쪽 극은 밀쳐낸다. 마그넷 상에서 가장 가까운 반대 극이 코일로 생성된 전자
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