直径5μm程度のマイクロフラットドリルを精密研削で製作した後,そのドリルを用いてチタン合金へのマイクロ穴加工を行った.この穴加工実験において,チタン合金へのマイクロ穴加工における加工精度や工具寿命などへの超音波振動の効果を明らかにした.

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小径工具によるドリル加工では主軸特性,工作機振動特性の影響を受け易く,また,ドリル剛性の低下により工具寿命は短く,工具折損が頻繁に生じる.特に切屑排出性に工具寿命は強く起因する.
本研究では,加工液に超音波振動による生じるキャビテーションを援用し,切屑の排出性を向上させる.超音波の付与条件を変化させ,加工能率および工具寿命について調査した.

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本研究では,高アスペクト比の小径ボールエンドミルを用いたミリング加工における加工精度を向上させることを目的として,工具軸方向の超音波振動の援用を検討した.被削材に放電加工電極用のタフピッチ銅を用い,各種の金型形状および微細模様の加工を実施した.その結果,超音波ミリングにより加工精度の向上,ばり発生の低減などの加工特性向上効果が得られることがわかった.

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固定工具を用いた超音波援用加工に関して,切り屑生成過程や工具振幅の観察等の研究が報告されている.しかし,超音波振動は非常に高速であるため,実際に超音波援用加工中に加工域の状況を撮影,観察している報告はない.
本研究では,超音波振動領域での撮影法を提案し,固定工具を用いた超音波援用加工を行うと同時に超音波切削の可視化を試みる.また,その結果より切削パラメータが切削挙動に及ぼす影響に関して調査を行う.

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　研削による材料除去機構は連続切れ刃間隔を基に考えられている.これまでに,均一形状の切れ刃を,規則正しい間隔で配置したダイヤモンド多刃工具を開発してきた.切れ刃間隔の適正値を検討するために,超精密旋盤の正面円板にダイヤモンド単刃を取り付け,シリコンウェハに超音波振動を付加した切削実験を行った.その結果,加工痕の位相差の計算値と実験値がきわめて良く一致した.

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現在,プラスチック用金型の最終仕上げである研削痕除去や表面仕上げは,熟練工による手作業によって行われている.しかし手作業による最終仕上げは金型の生産性改善の障害となっている.本研究では最終仕上げの機械化を試み,高効率かつ良好な表面性状に仕上げるため,超音波援用加工を導入した.ボルト締めランジュバン型振動子とアルミナ繊維砥石による超音波ラッピング装置を試作し,超音波援用の効果を調査した.

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CVDダイヤモンド膜の新たな研磨方法として砥粒レス超音波研磨を提案し,工具材にチタンを選び,さらに研磨表面に油を塗布することで研磨が進むことを既に確認している.そこで,本研磨法を実用化することを目的に平面研磨を試みた.その結果,一回目の工具送り方向と二回目の工具送り方向を直行させることで滑らかな研磨面が得られ,さらに工具送り方向と超音波振動方向を同一にすると研磨面はさらに滑らかになることを確認した.

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回転運動するバフ研磨装置へ縦振動する超音波振動子を組込み,超音波振動を援用した研磨装置を開発した.工具先端の研磨状況を観察し,研磨メカニズムの検討を行う.バフ繊維内へのスラリーの流入出,キャリブレーションによる研磨効果を検討し報告する.

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　半径方向振れが小さく耐久性の高い、マイクロ加工用の超音波振動子内蔵空気静圧軸受の開発、設計および試作について述べている。さらに、超音波振動振幅、半径方向振れおよび軸受剛性について論じている。

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EUVLの反射投影光学系に用いられる非球面ミラーの形状修正として、イオンビーム加工が考えられる。イオンビーム加工による形状修正では滞留時間制御を行うが、それにはイオンビーム電流とそのプロファイルの時間的安定性が重要である。そこで、本研究ではファラデーカップアレイを用いてイオン電流密度の時間的変化を数時間測定した。また、アパーチャーでビームを数mmに絞った場合のイオン電流密度の分布も調べた。

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EUVLの反射光学系に用いられる非球面ミラーの形状修正法として,イオンビーム加工が考えられる.イオンビーム加工による形状修正では,小径(数mm程度)のイオンビームを用いて,滞留時間制御により加工する必要がある.この手法では,ビームの形状と加工速度を把握することが重要である.そこで本研究では,ビーム径を数mmに絞ってSiを加工した時の加工速度および加工形状とビームの発散の関連について調査した.

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単結晶ダイヤモンドバイト切削された金属表面を,イオンビームを利用して平滑化することを検討した.本研究では,nmオーダの表面粗さに切削された銅を対象とした.まず,切削面に樹脂膜を薄く塗布した.これに,所定の入射角でイオンビームを照射した.その結果,本プロセスにより,切削によるツールマークを低減し,表面粗さが改善できることが明らかになった.

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光通信技術の進歩において基準周波数を生成する水晶振動子が果たす役割は大きく、通信速度を高速化するためにはより一層の高周波化が求められている。しかし従来の両面機械研磨による水晶ウエハの薄片化は、水晶ウエハおよびウエハ保持キャリアの機械的強度の点で、もはや限界に達している。本報では高周波水晶振動子作製用の水晶素板の平行度を、パイプ電極を用いた数値制御プラズマCVMにより向上させることを試みている。

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本研究では、周波数特性に優れた超高周波水晶振動子を低コストに作製することを目的とする。これまで数値制御プラズマCVMによる水晶ウエハの高精度加工を行った結果、ウエハ平行度10nmオーダの加工実績を得ている。しかし、近年の50MHz以下の低周波振動子の小型化要求が急速に強まり、本手法の順メサ振動子への適用が急務となってきている。そこで、先ず、電子機器に最も使用頻度の高い26MHz帯水晶振動子に対して、数値制御プラズマCVMによって均厚化·薄片化された水晶ウエハの性能を検証することとした。具体的には、上記水晶ウエハから水晶振動子を作製して、その発振周波数特性の評価を行った。

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今日、次世代パワーデバイス材料として期待されるSiCの加工技術の研究が進められている。本研究では機械研磨の困難な高硬度材料であるSiCに化学的加工法であるプラズマCVMの適用を試みている。本稿では4H–SiCウエハの(0001)面および(000–1)面の加工特性を調べた。結果、(0001)面では欠陥が選択的にエッチングされるのに対し、(000–1)面では平滑表面が得られることがわかった。

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次世代の半導体デバイス作製技術として波長が13nmの軟X線を用いた極端紫外光リソグラフィー(EUVL)技術が開発されている。EUVLシステムにおいては反射型のマスクが用いられるが、その基板には50nm p–v以下の平坦度が要求されており、我々は数値制御プラズマCVMを適用することにより、この要求仕様を満たすことを提案している。本報ではマスク基板材料の一つである石英ガラスの加工特性に関して報告する。

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　現在、半導体分野だけでなくバイオ等の分野においてもミクロンオーダーの微細加工能力と量産性を併せ持つ加工法が必要とされている。そこで、本研究では大気圧プラズマを用いて高空間分解能かつ、高加工速度を有した加工法の開発を行った。本手法の加工原理は、大気圧プラズマにより生成したフッ素ラジカルを直径10˜20μmのオリフィスから加工物表面に噴出させるものであり、空間分解能130μm、加工速度として0.01mm³/hを達成した。

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大気圧CVMプラズマにおいて可視域の発光スペクトルを回折格子分光器と高感度CCDカメラとを組み合わせて計測した.波長400˜550nm域において種々の分子の回転スペクトルが観測できたので,数値シミュレーションとの比較により回転温度を評価した.また,電極(材質)の非対称性に起因する,シリコン試料側とアルミナ電極側のシース電界強度の違いを,Heの発光スペクトルのシュタルク効果を調べて明らかにした.

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EEMにより加工されたSi(001)表面は極めて平坦な表面であることが知られている。本研究では、EEMによる表面創成機構の解明を目的に、超純水、溶存酸素が、Si(100)加工表面に与える影響を調べた。超純水に浸漬させると表面粗さは悪化するが、加工液中では悪化しない、溶存酸素の有無により表面粗さ、加工量の違いがないなどの結果を実験的に明らかにした。

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本研究はチタン系を電解研磨法により鏡面仕上げすることを目的としている。これまでに高低2種類の極間電圧による電解工程と電解を休止して皮膜を除去する工程を持つことを特徴とした方法を開発した。しかしこの方法で使用していたアルコール系電解液は引火性があり、また劇物を含むものであった。今回、現場での取り扱いが容易で安全性に優れる電解液エチレングリコール–塩化ナトリウム溶液でチタンの鏡面電解研磨に成功した。

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ニッケル材の機械加工およびめっき工程において様々な化学薬液を使用しており,これらの化学薬液は環境および人体に悪影響を与えている.本研究は化学薬液の替りに電解水をニッケル材の各加工工程に応用することを目的として,希薄NaCl電解水がニッケル表面に及ぼす影響を解明した.その結果,電解水はニッケル材の機械加工,めっき工程などに応用することが可能である.

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超純水のみによる電気化学加工法は、触媒反応を用いて超純水中の水分子を解離させ、生成されたOH^–と加工物表面原子との化学反応により除去加工を行う超精密加工法である。高速かつ高精度形状加工の実現を目的とし、水分子を解離させる触媒を電極表面に修飾させ、その評価を行った。その結果、電解電流および加工速度の向上が確認された。

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超純水のみによる電気化学的加工法の研究を行っている。これまでに、第一原理分子動力学法を用いたシミュレーションによって、本加工法では被加工物表面原子とOHラジカルとの化学反応によって加工現象が進行することが予測されている。本発表では、OHラジカルと選択的に反応し蛍光物質を生成する試薬を用いて、電解反応中に電極表面で生成するOHラジカルを計測し、加工現象の反応機構を実験的に検証した結果について発表する。

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化学薬品を用いない新しい基板洗浄技術として、基板表面に沿って流れる超純水の高速せん断流を利用する方法を提案し、銅により強制汚染したシリコンウエハ表面の洗浄実験を行った。平均流速50m/s以下、洗浄時間400sで洗浄実験を行った結果、5×10¹³atoms/cm²の表面銅汚染濃度が10⁹atoms/cm²のレベルまで低減され、汎用の薬液洗浄法を上回る洗浄効果を確認した。

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半導体製造プロセスでの洗浄には、RCA洗浄などの化学薬品を大量に使用する洗浄法が広く用いられているが、コストと環境負荷の面から新しい洗浄法が求められている。そこで、少量の超純水のみを用いる方法として、Siウエハ表面に沿って超純水を高速に流す洗浄法を提案した。クリーンルーム中での代表的な有機物汚染とされるDOPの洗浄実験を行った結果、化学薬品による洗浄法と同等の洗浄効果を確認した。

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製造業にとって、消費者のニーズに合った製品を、迅速に送り出すことが命題である。そこで、加工情報の受け渡しによる統合化CAMシステムによる開発期間の短縮を図る。今回、加工情報としてRP段階におけるスピンドルモータの電流を測定し、解析を試みた。その結果、電流の変化により、RP時に加工の難しい箇所を検出でき、切削体積のみでは十分な予測ができず、電流モニタとの併用が有効な手段であることがわかった。

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ラジアスエンドミルとボールエンドミルの複合形状の工具が扱えるCAMシステムを開発したので報告する。本研究では、この工具による逆オフセット面の生成と、切削加工シミュレーションの実現手法を示す。逆オフセット面の生成も加工シミュレーションも、ともに複合形状工具の掃引立体が表現できればよい。本研究ではこれらの立体をZマップモデルで高速に扱う手法を示す。

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ボール状ホイールによる曲面の研削として球面加工を行う、球面の加工にはボール状ホイールのいろいろな場所を使用する問題点を明らかにすることが出来る。

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A smart engineering system requires that its all components can interact with their environment and adapt to changes in both space and time. From this point of view, assistive device systems (ADSs) differ from the usual robotics systems in that the interaction between users and devices in ADSs is generally much more direct and closer, so that users and devices should be able to mutually adapt to each other. This inspired our approach, which takes advantage of not only devices′ adapting to users but also users′ adapting to devices by trial and error, based on the device–user interaction. Several problems of how to realize such mutually adaptive assistive device systems would be discussed, and some of our ideas and approaches would be introduced. The efficiency of the interaction based learning method was verified by its application to two assistive device control tasks: a myoelectrical hand control for wrist amputees, and an Electromyogram (EMG) automatic Functional Electrical Stimulation (FES) switching for gait restoration for hemiplegics. Results were shown with discussion.

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本研究の目的は,装着型パワーアシスト装置を制御するための,人間動作とくに持ち上げ動作の理解である.従来の持ち上げ動作の解析は,左右対称の動作を仮定し2次元的なものがほとんどであった.しかし,実際のそれは3次元的なものである.本研究では,モーションキャプチャ装置を用いて実際の3次元動作を取得し,その特徴を解析する.

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人工進化を用いて工学的実問題を解く際その適応度景観にはneutral networksが含まれていることが指摘されている.さらにneutralityとruggednessが複雑に入組む問題では, 集団の多様性が重要であることが分かった.本稿では多様性を制御できるようsteady–state GAを改良し,neutral networksを含むテスト問題に適用した.その結果,提案手法が柔軟に集団の多様性を制御できることが分かった.

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物流センターでは近年の取扱い品目·配送先等の多様化に伴い、日々物量が変化し、それに応じた適切な配車及び積込計画を立てる必要に迫られている。しかし実際には適切な計画を立てることは難しく、上流の配車は大まかな計算で行い、下流の積込は現場の作業者の経験に頼っていることが多い。
本研究では、最適な配車及び積込計画をGAを用いて立案するシステムを開発し、実用化を行った。

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生産システムにおける自動化システムの問題点はシステム開発が一般的と思われるプロセスと技術者の仕事を想定して行われること,システム開発側の都合で多くの事柄を排除してしまうことなどがある.本研究は,有用な情報を提示し業務をサポートする技術者中心の支援システムの開発を目的とし,技術者の業務内容と好みを反映させる類似事例表示システムを開発する.本報告では,開発するシステムのコンセプトと概要について述べる.

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本研究室では,これまで,C言語を基本として容易に分散型システムを構築できること,その構成を動的に変更できることを特徴とする分散型システム構築用ツールキットの開発を進めてきた.本報告では,本ツールキットの概要と,工具経路の並列計算,多関節ロボットアームを対象として各軸の指令値を個別のモジュールで構成する分散制御への応用について述べる.

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進化計算を用いて形質を獲得したマルチエージェントシステムは複雑で解析が困難であることが知られている.本研究では多数のエージェントでの餌獲得行為のシミュレーションを構築し,そのシステムの挙動を解析し理解するために生物学の一分野である生態学に倣った手法を用い,システムのダイナミクスの解析を行った.

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AGVのマルチエージェントによる視点からの経路計画は,複数AGVの衝突回避や最適AGV数などAGVに関する自律行動が中心であった.著者ら はマルチエージェントシステムは,エージェントと環境それぞれが適応を行う機能が必要であることをこれまでに提唱している.本研究は,環境の適応の視点 から環境の測度として,スモールワールド理論が適用できることに着目し,今回はスモールワールド理論による評価を用いて複数AGVが平均して最小経路を 移動できるような経路の設計法及び評価法を報告する.

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カーボンナノファイバー(CNF)複合材料においては,樹脂材料とCNFの密着力が弱いため,機械的特性が期待されている値にまで到達していない.そこで本研究ではCNF表面のアミノ基修飾,アルミニウム系カップリングおよびCNF上へのDLCコーティングにより樹脂との密着性を向上させる方法を試み,その複合材料の機械的特性を調べたものである.

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樹脂基カーボンナノファイバー(CNF)複合材料の微小部品への適用を考え、成形品厚さの極めて薄い射出成形品中における樹脂内部のカーボンナノファイバーの分布状態をSEM観察により調べ、機械的·電気的特性と厚さ方向のCNF濃度との関係を明らかにする。また並行して流動解析を行い、流動状態とCNFの配向の関係についても検討を行う。

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超高速射出成形は微細形状の転写に有効であることが次第に明らかになっている。一方CDやDVDの分野では、微細な形状を精度良く転写するために射出圧縮成形が用いられている。本研究では、転写率を高める目的でそれらを組み合わせ、溝幅3,5μm(深さ、ピッチ; 5μm)のラインアンドスペース形状を有するスタンパーを用いて、超高速射出圧縮成形による転写状況を定量的に評価した。

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本研究では、超高圧油圧シリンダの導入により、二つの転写面を有するL字型キャビティと共に高い充填圧力に対応できる評価金型を設計·作製し、25μmピッチのプリズムパターンを用い,超高速射出成形による二方向同時転写成形および評価を行った。

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超高速射出過程における充填パターンの計測として、これまでに可動キャビティブロック構造と光ファイバセンサを用いた新たな計測法を、また、光ファイバセンサの代わりに圧力センサを挿入することで、同手法に基づいた圧力分布計測をそれぞれ提案している。本研究では、同手法を用いて肉厚0.05mmの薄肉部を有する部分薄肉·超薄肉キャビティにおける充填パターンおよび圧力分布を計測した。

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触覚センサと圧力伝達ピンアレイを用いたキャビティ面圧力分布計測法により、射出成形金型内における樹脂圧力分布の計測を行っている。本報告では、非晶性樹脂の汎用ポリスチレン、および結晶性樹脂の低密度ポリエチレン、液晶ポリマーについて樹脂圧力分布を計測を行い、樹脂粘度特性、および結晶化潜熱等が圧力分布変化に及ぼす影響について検討した。

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金属粉末のレーザ焼結による積層造形とミーリングを複合した金属光造形複合加工を用いて射出成形金型を製作すれば,冷却管を任意の場所に配置でき,樹脂の冷却促進とそりの低減につなげられる.本研究では,熱のこもりやすいリブ形状成形品のリブ間に冷却管を配置し,その効果を実験により調べた.その結果従来の金型に比べそりを低減できることを確認した.さらに射出成形シミュレーションを用いて樹脂温度とそりを解析し,金型設計に対して有効であることをみいだした.

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Digital collaboration is defined as man and man collaboration through computer network. Production system with human resource is thought as a product system. A product has it′s product life cycle and in each phase of this life cycle there exists some collaborations between man and machine. In the same way, the production system has it′s life cycle and collaboration phases. In this paper, how a digital collaboration system is related to manufacturing system that is a subset of the production system. A platform for digital collaboration is proposed. And some ways of collaboration of this platform are proposed for new manufacturing system life cycle.

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設計·生産システムの有機的な結合を可能とし,長期にわたってトレーサブルな設計·生産を可能とするためには,実装系に依存しない形式でデータの意味と品質を保証するモデルが必要となる.本研究では,それらの要求事項を満たすモデルをデジタルセマンテックモデルと呼ぶ.本報では,特に機械加工を対象としたデジタルセマンテック加工モデルの構築とその実装·応用について述べる.

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シーケンス制御の情報作成のシステム化の方法として、シーケンス制御回路のON·OFF信号の入出力や機器間の関連性を表現する完全ネットワーク図の自動生成システムを開発する。具体的には、対象とするシーケンス回路のタイムチャートを用いて、ON·OFF信号の入出力と機器同士の関連性を読み取り、それらをデータベース化し、この2つのデータベースを用いることによってネットワーク図を生成する。

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本研究は,工作機械をエージェント化することにより,多品種極少量生産に対応可能な柔軟性に富んだ自律分散型生産システムを構成することを目的としている.本報では,製品モデルと工作機械モデルを利用した工程設計機能の実装法を検討し,簡単な工程設計機能をもった工作機械エージェントを試作し,考察を行ったので報告する.工作機械モデルを利用することにより,各工作機械の機能が導出でき,製品ごとの工程設計が行える.

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本研究では,製品エージェントという概念を導入し,多品種極少量生産に対応可能な生産システムの構成を目指している.製品エージェントとは,ワークが生産ラインに投入されたときに,ワークの完成状態の情報をもって生成され,場にある工作機械に応じて工程設計をし,自ら主体的に生産ライン上を動く機能をもったものである.本報では,製品エージェントの構成法を検討し,工程設計機能を中心に実装を試みた.

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機器制御におけるネットワークの標準は、工作機械やロボット等の業界毎に策定されることが多い。また、機器制御と製造実行における情報の種類は異なり、両者の情報を用いたアプリケーションは、それぞれの標準の実装が必要である。そこで、ORiNを用いた異機種の機器制御と製造実行との情報連携環境を構築した。本報では、DNC運転中の工作機械において、DNC端末にて稼動進捗を把握し、本環境で管理する手法を提案する。

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To realize effective product manufacturing, the following key challenges must be met: (1) Optimum design solutions, rather than simply improvements of existing designs, should be searched for, or else survival in competitive environments that require superior product performance and quality along with lower manufacturing costs will be problematic, (2) To establish product manufacturing infrastructure that supports responsible modern living, optimum design solutions must consider a comprehensive range of factors such as product performance and quality, manufacturing cost, safety, environmental and resource impact at all stages, from raw material acquisition to final disposal, ergonomics, the emotional satisfaction of people, and so on, and (3) To generate new products that improve the comfort and quality of our lives, design systems that support these efforts should be constructed. The roles that optimization techniques play, and the fundamental procedures employed to achieve the above challenges are discussed in this article.

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