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長岡技大共同研究とHPC2012チューリッヒ出張

長岡技大共同研究とHPC2012チューリッヒ出張



2013年12月21日

12月19日に長岡技大/柳研究室との共同研究案件である『傾斜プラネタリ加工機』の今年の実験装置を納入してきました。
例年であれば8月中に大学へ納入するのが通常ですが、先日の山田研究室の『FESS』同様、遅れに遅れた納入でした。
M2(修士2年生)の担当学生のY君はこの装置を使用して、テスト加工を行い1月中には英語版を含めて卒業論文と精密工学会誌や機械学会誌への投稿論文も纏めなくてはならないので、彼に正月はないかもしれません。

この装置は、航空機などの車体の熱硬化性CFRP(炭素繊維強化プラスチック)や、それとチタニウムなどの難削金属材料とのラミネート(積層)材にリベット用の孔を一気に、それも高品位に加工するための装置です。
既にボーイング社やエアバス社では、スエーデンのノベータ社の『オービタル加工機』が業界標準として採用されており、あとからの航空機業界への参入は難しい状況です。
ですが我が装置は加工品位とコスト(販売開始すれば、敵の半額以下でリリース可能)で大きなアドバンテージがあると考えています。
又、ロボットハンドに持たせての使用も想定し、小型、軽量に仕上げている(ノベータ社製の体積1/5、質量1/3以下)ため、今後自動車の燃費改善のための軽量化を目的に熱可塑性(硬化性と比較すればずっと柔らかい)CFRPが多用されることになれば、膨大な数量のニーズがあると考えられ将来性が楽しみな装置です。
これはボールエンドミル(工具)をスピンドルの自転軸で回転(最高30,000回転/分で被削材によって変化)し、それ自体をすりこぎ状に公転回転(300回転程度)させることで、難削材へ非常に高品位な穴加工を施す装置です。
3年前から、この加工機を長岡技大/柳研究室の田中助教(昔で言う助手で、彼はもうすぐ准教授になるはず)と私で共同開発してきました。
『FESS』同様、装置の構想から設計製作を私が担当しています。

今年度の研究用試作機の納入に合わせて、昨年6月に先端加工技術の国際学会であるHPC(High Performance cutting)2012-Zurichへ技術発表のため出張した様子もお伝えします。

又、先日納入した『FESS』装置はマグネットカップリングの仕切り板材質を、A7075ジュラルミンからセラミックス板へ交換することで、予定通りの性能を発揮する様になりました。
昨年の磁性流体シール仕様ではMax3,400min-1からフリーランで停止まで6時間強だったものが、今年の装置は真空度が向上したこともあり、Max2,900min-1からフリーラン停止まで22時間強回転し続け大変な好結果が得られています。
ジュラルミンも非磁性材料ですが簡単に言えば静電気による吸引力が発生することで、ブレーキ作用を起こしていました。
そこで樹脂かセラミックスの採用となったのですが、この仕切り版の厚さは5mmと薄いため樹脂では真空により破壊してしまう可能性があることから、マシナブルセラミックス(マコール)の採用となりました。
お金がかかっています。


■ FESSセラミックス仕切り仕様

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仕切り板のセラミックス化に合わせて、台座部分材質もアルミからステンレスへ交換しました。
ステンレスの静電力発生はアルミ/ジュラルミンの1/10程度であり、台座への使用なら問題ないというシミュレーションの結果から採用となりました。

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セラミックスの仕切り板を取り付けました。

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装置の完成です。

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側面の点検口から白いセラミックス板が見えます。
肝心なところをケチるとろくなことにならないことを、この歳になって改めて学んだ案件でした。



■ 傾斜プラネタリ加工試作機

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これが工具自転用スピンドルです。
本当はこのスピンドル開発からやりたかったのですが、適合する(小さくて高出力かつ高速回転)モータが無く、ナカニシ社製のスピンドルを採用しました。
このスピンドルは最高回転数30,000min-1で出力が1,200Wと非常にハイパワーですが外筒径は僅かφ40です。
昨年の装置は外径φ30と小径でしたが、最高60,000 min-1で出力が350Wと非力でチタニュウムの穴あけは事実上無理でした。
出力が非常に大きくなることは良いのですが、僅か10mmでも外径が大きくなると装置全体が大きく重くなることが問題として残りました。
昨年モデルはこのスピンドルユニットの外径に公転用ベアリングを取り付けるためのスリーブ(要は筒です)を取り付けました。
今年はナカニシ社へ特注で、スピンドルユニットの外径に直接ベアリングを取り付ける仕様とすることで装置全体の肥大化を防止しました。
当初100本単位程度でないと特注を受け付けて頂けないとのことでしたが、ご担当営業のご尽力による彼社内の根回しにより1本のみで製作して頂きました。
ナカニシさん本当にありがとうございました。

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ストレート外径の中に斜めに穴のあるスリーブと斜め外径にストレート穴付きのスリーブ、この二つの部品を組合せ位相をずらすことで、すりこぎ公転の偏芯量を得ます。
勘合部はスベリ摺動であり、この2つの部品がこの装置の命です。
この部品加工は大変困難ですが、恐らくこの部品を加工できる会社は殆どないと思います。

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ナカニシ性スピンドルユニットを内径側スリーブに取り付けます。

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次ぎに外径スリーブを取付け、公転外側ベアリング介してハウジングへ組みこみます。

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公転駆動機構を取り付けて装置の完成です。

8/19に長岡技大へ持ち込みました。

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修士2年のY君、1年のS君により、大学の一軸ユニットに乗せ加工機として完成しました。

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めでたしめでたし。


■ HPC2012での学術発表
昨年、傾斜プラネタリ加工試作1号機で予想以上の加工の好結果が得られたため、次のステップとして特許申請の話が持ち上がりました。
しかし、先行するメーカはスエーデンであり、研究は全世界規模、使用先はUSA、ヨーロッパ、日本と大変ワールドワイドな状況です。
国際特許を主要な国々で取得するとなると、特許申請、維持管理費用だけで千万単位のお金が必用になります。
大学にも私の勤務する会社にもそんな予算はありません。
そこで一考し特許申請は国内のみとし、本件を国際学会で発表し、関係会社、大学、研究期間などへ向けて公知の事実化をしようというアイデアです。
丁度そのころ2年に1度の先端加工技術国際学会であるHPCが2012年6月にチューリッヒで開催されるので、ここで世界に向けて技術発表してしまおうということになりました。

長岡技大助教の田中先生と修士2年の担当学生O君と共に国際学会へ出張してきました。
2012の6/3〜6/9の丁度1週間チューリッヒを中心にスイスへ出張しました。
今の会社では欧州出張の機会など無いと考えていたので、出張するための社内活動は大変でしたがちょっと得をした気分でした。
前職東京勤務時代のフランス出張以来13年振りのヨーロッパ出張でした。
1年半前のちょっと古いネタですが、その様子をお伝えします。


■ チューリッヒ到着(6/3日曜日)

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飛行機を降り、シャトルでロビーへ向かいます。

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空港から市内までは、電車を利用しました。

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チューリッヒ駅で電車を降り、まずはホテルへチェックインしました。

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ホテルから学会会場のETH(スイス連邦工科大学)までは、ケーブルカーを利用します。
チューリッヒ湖の東西両側は平坦な土地がわずかで、湖からすぐに切り立った小高い地域となります。
ETHもこの様な高台にあり、宿泊したホテルのすぐ傍から「ポリバーン」というケーブルカーに乗り3分間ほどで大学の前へ行くことができます。


■ ETHへ到着

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ETH入口にHPCの開催案内板があります。

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HTHの中へ向かいますが、実はこちらは裏側で本来の入口は大きな道路に面したこの反対側にあります。

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このドームがある方が正門です。

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この日は6/3日曜で3日間の学会本番の前日ですが、世界中からやってくる参加者のために夕刻からオープニングレセプションが開催されていました。
各国の参加者(学会自体には日本からも大学・研究所・民間企業などから50名以上の参加がありました)や主催のETHの先生方へ挨拶するとともに懇談しました。

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レセプション会場で田中助教は国際会議のチェアであるETHのウェグナー教授へ挨拶しています。

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私はミュンヘン工科大学のゼア教授と拙い英語で懇談です。


■ HPC2012開会1日目(6/4 月曜日)

チューリッヒ到着翌日月曜日の朝10:00から学会が開始されます。

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開会前にポスターセッションが先に開幕します。
朝一番でポスターセッションのセッティングを行いました。

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このポスターは日本から丸めてO君が手持ちしたものです。

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ここでの説明は基本的にO君に担当してもらいます。


学会も開幕します。
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まずはプログラムチェアのウエグナー先生が開会挨拶に引き続いて、スイスの特徴を解説されました。

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最多のドイツに続き日本から22件の研究発表が行われます。

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スイス国土の説明です。
言語はドイツ語、フランス語、イタリア語、そして英語の4つです。

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ETHの説明です。
1万7千人以上の学生が在籍する巨大大学です。

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アルプスも紹介されました。
さすが観光立国ですが、実はスイスは工業先進国です。

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電力の60%が水力で賄われており、羨ましいかな原発はありません。

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アルプホルンとバンドネオンの様なschwyzeroergeli(なんと発音するのかわかりません)、国を代表する楽器です。

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チョコレートとチーズがスイスを代表する食品です。
どちらも本当に旨いモノが多いですね。

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チョコレートの消費量は世界一、人口が少ないのに驚きです。

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そして工作機械の生産高も日本、ドイツを上回り世界一です。
2011年の統計結果ですが、圧倒的に高級・高額な装置が多いためのなせる結果でしょう。


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引き続き、やはりETHの教授がHPCの過去の活動状況と成果を報告されました。

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2010年には岐阜でHPCが開催されました。
2014年はUSAsでの開催となります。

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続いて、加工の効率化についてのパネルディスカッションが行われました。

休憩時間には、ポスターセッション会場でコーヒーブレイクですが、美味しいパン、お菓子、フルーツ、各種ドリンクが豊富に用意されてお腹がすく暇もありません。

午後からは、3会場に分かれて各参加者による研究成果の発表が行われます。
自分たちの発表以外の時に、だれの発表を聴くか非常に迷うところですが、今回は航空機産業向けのCFRP加工に的を絞りました。


17:00初日の学会が終了した後、学内の研究室見学ツアーが開催されたので参加しました。
どこの研究室も最新最高の実験装置・加工機・計測装置を取りそろえ非常にハイレベルの研究をされています。
少々手狭ではありましたが、丁度、駒場の東大生産技術研究所の様な感じです。
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設備予算ではいつも苦労している田中助教は羨ましくて仕方がない様子でしたが----
この時彼の中で、別の大きな野望が芽生え始めていることなど、私は知る由もありませんでした。


■ HPC2012 学会2日目(6/5 火曜日)
今日は、とても天気が良く午後には興味のある発表などもなかったことと、夜はチューリッヒ湖畔のイベントホールで学会のカンファレンスディナーパーティーが開かれることもあり、ことはついでパティーまでチューリッヒ湖の遊覧船クルーズを楽しみました。
尚、クルーズの模様は別途お伝えする予定です

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湖畔のディナーパーティー会場では、国際学会らしくアペリティフから始まりました。

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そこへ、スイスを代表する特徴的なアルプホルンとバンドネオンの様なschwyzeroergeliのすばらしい演奏がありパーティーを盛り上げてくれました。

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ディナーパーティー会場では、初めて会った人が多いはずですが、世界各国の研究者が英語・ドイツ語・フランス語・日本語を交えてワイワイと大盛り上がりでした。

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写真はサラダとメインディッシュの赤ワインロストビーフ、デザートのみですが、写真以外にも数種の料理が振る舞われなかなか旨いフランス風?料理を堪能できました。
フランス料理ほどソース頼りでない感じが私の口には合い、美味しく頂くことができました。
ワインが旨かったことはいうまでもありません。

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ディナーパーティには先ほど演奏したベテラン演奏家も参加しており、直接話を聞くことができました。
皆本業を持っており、要請があると演奏するそうです。

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アルプホルンの先端の絵柄が綺麗です。

とても和気藹々としたディナーパティーで、リラックスした時間が過ごせました。


■ HPC2012 学会3日目(6/6 水曜日)

いよいよ、今日が我々の研究の発表です。

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田中助教が堪能な英語力を活かしてプレゼンターを努めます。

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私は質疑応答や必要に応じて実験装置の細く説明をする役目なのでお気楽ですが、田中先生はそれなりに緊張している様です。

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質問の中に、加工メカニズム的には5軸加工機でやれば簡単なのにという主旨のものがありましたが、田中助教は妙に納得している様子です。
すかさずそれは違う、この装置は小型。軽量化してロボットに持たせて使うことも研究の1つの目的であることを補足しました。
質問者も納得してくれたようです。
無事プレゼンセッションも終了し、目的は達成できたようです。


■ HPC2012オプション、オーバービューカンパニーツアー(6/7 木曜日)

今日は、学会のオプションのスイス国内の企業見学バスツアーです。
良く晴れていて気持ちの良い1日です。
一旦ETHへ集合です。
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4つのコースがありましたが、3分力系で世界を席巻している「キスラー社」を見学したかったので我々はそこと、大型工作機械のメーカである「スターラグ社」への見学ツアーに参加しました。

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但し、両社ともに社内撮影は禁止されており、残念ながら写真を撮ることができませんでした。
学会2日目同様この日は晴天で気持ちの良いバス旅行が楽しめました。

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ツアー終了後、再びETHへ戻りました。
この後、8人でチーズフォンデューのディナーへ出かけました。
これがとても旨かったのですが、別にご紹介しますね。


■ 登山電車で、ユングフラウヨッホへ(6/8 金曜日)
この登山電車でのツアーも別途ご紹介する予定です。
乞うご期待ですが、これもいつになるかしらです。


■ チューリッヒより帰国(6/9 土曜日=日本は何故か6/10 日曜日で1日損した)


無事成田へ到着し、同行の田中助教、O君と別れ成田線と常磐線で自宅へ戻り、その日のうちにレガシーで長岡へ戻りました。
田中助教、O君お疲れ様でした。
大学の先生と学生さんと学会参加のための海外出張、これは初の経験でしたが、英語堪能なお二人と楽しい出張となりました。
ありがとうございました。



O君は今年4月から某大手電機メーカに勤務され活躍していることでしょう。
たまにはお会いしたいですね。

田中助教はと言えば、
なんと今年の4月から1年間ETHへ長期研究出張となりました。
HPC2012の際にもウエグナー先生と良好な関係も築き、3会場に分かれてで行われていた研究発表も彼は我々の発表を聴きに来てくれたりと田中助教は出張の際に随分下ごしらえをしていたようです。
若い研究者なのに非常に立派です。
Bさんではありませんが、私も爪の垢もらおうかと本気で考えちゃいました。



■ 後日談、2013年4月29日 田中助教ETHへ勤務のため出発

HPCから約1年後の今年の4/29に、田中助教は研究のため何んとETHへ1年間の予定で長期研究滞在することになりました。
上司の柳教授も最初は少々渋っていたようですが、田中さんの熱意に負けたようです。
ってことで、田中助教の出国の日、柏から成田APまで彼を見送りに行ってきました。
自宅から丁度往復100kmの走行距離でした。

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エクセラ号で出かけました。

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空港周辺は道が広く整備状態も良く走りやすいですね。

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空港の建物が見えてきました。

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成田空港には駐輪場がない。
確かに国際空港に自転車できて出国する人はいないのかもしれませんが、自転車置き場が一切ないというのもちょっと妙な気がしました。
駐車場のおじさんに置き場を指定してもらい駐車場の一角にエクセラ号を置かせてもらいました。

丁度、GWの始まりでもあり、往路は奥さん同行で2週間ほどチューリッヒで観光してから彼女だけ日本へ戻るそうです。
寂しいときは何時でえも連絡してくださいね。と伝えましたが、いまだに連絡はありません。

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田中助教と

この10月に一時帰国した際に長岡技大で田中助教と会いましたが、次の帰国は年度末3月になるそうで彼とはしばらく会えません。
しかし、今はe-mailがあるので研究連絡に何の支障もありません。
今年の担当学生Y君へも、チューリッヒから彼がリモートコントロールしています。
自身の研究にも一所懸命取り組んでいるようです。
彼も今度帰国したら、そろそろ准教授へ昇格する様です。
私も最近は頑張る若者を見ることが喜びになってきました。
逆に歳を撮った証なのでしょうか?
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  1. 2013/12/22(日) 03:55:25|
  2. 日々のくらし
  3. | トラックバック:0
  4. | コメント:4
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コメント

研究開発

なんだか馴染みのない難しいユニット名が沢山並んでいましたが、なんとなく何をするものかは理解出来ました。やはり実際に触れるモノのほうが理解しやすのかもしれません。若い研究者は、軽々と国境を越えて行くのですね。羨ましい。私も30年前、大学院で人工知能のほんの端っこの方を勉強しましたが、学研の道は続けることが出来ず、IT土方の世界に飛び込んでしまいました。身体を使う土方の方が性に合っておりそれはそれで良かったのですが、こういう研究の世界にも憧れます。未だに、そういう研究開発の世界に関わっておられるとは、それも羨ましいです。
  1. 2013/12/25(水) 04:07:19 |
  2. URL |
  3. kincyan #sSHoJftA
  4. [ 編集 ]

私の場合も、大学との共同研究は仕事の半分以下の割合です。
東京勤務時代、加工装置の開発を20年以上担当したので、ルーチンワークだけでは面白味がありません。
そこで、この十年長岡技大の機械系研究室と個人的に深くお付き合いしてきました。
そこから、様々な新しい装置に関わることになりました。
事業としては少しも儲かりませんが、研究者や若い学生との邂逅は楽しいものです。
  1. 2013/12/25(水) 06:22:42 |
  2. URL |
  3. エンツォR #vz68Znc2
  4. [ 編集 ]

とても魅力的な記事でした。
また遊びに来ます!!
  1. 2014/06/15(日) 10:56:08 |
  2. URL |
  3. 履歴書の見本 #-
  4. [ 編集 ]

履歴書の見本さん、ありがとうございます。
このところめったに無いヨーロッパの学会出張だったので、詳細にレポートさせていただきました。
またご覧ください。
  1. 2014/06/15(日) 11:00:53 |
  2. URL |
  3. エンツォR #vz68Znc2
  4. [ 編集 ]

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Author:エンツォR
■10年以上続いた長岡単身勤務をを終え、柏へ戻って新たな生活が始まりました。これからは文字通り生活を楽しみたいと思います。
■オーディオ、音楽鑑賞、カメラ、登山、車、模型、モータースポーツ観戦など多趣味でしたが、ここ数年は自転車が趣味の中心です。

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