Why make RS your home of engineering?ーエンジニアに常に選ばれる存在であるために

問題解決に必要なものをどこで探しますか?

RSは、問題の大きさにかかわらず、エンジニアの問題解決をサポートいたします。また、Home of Engineeringとして、RSはエンジニアに常に選ばれる存在でありたいと考えています。

RSは、製品やアプリケーションのリサーチ、設計、試作開発、組立やメンテナンスを1か所で行っていただける場を提供している唯一の企業です。


設計、製作、メンテナンスという過程を通じて、お客様がRSを訪れる度に、信頼し安心できるサービスの提供に努めています。

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RSがエンジニアに選ばれる理由

お客様が何を必要としているのか、どうすれば物事を簡単にしていただけるか、RSは常に考えています。ニーズに対応できるよう幅広い品揃えを維持し、さらにお客様に安心も提供しています。お客様が必要とするものはすべてRSに揃っており、クリック1つで入手していただけます。

RSはあたゆる分野・業界の方に役立つ幅広い品揃えとサービスを
提供しています。具体的には、テクノロジー、新製品、DesignSparkの無料ツールなどです。[承認後、製品、サービス、及びDESIGNSPARKツールへのハイパーリンクを挿入]


We have an outstanding breadth of products and services across all markets and applications. Specifically our extensive range of technologies, new products and DesignSpark tools.

RSでは最新の製品も次々と発売されるので、専門分野の情報収集にも役立ちます。RS独自のラベルを付けた高品質のRS Proは、高性能商品をお手頃価格で提供しています。

それだけではありません。RSは各業界の大手ブランド商品を多く取り揃えているので、一箇所で必要なすべての商品を比較し、ご購入いただけます。つまり、いくつものお店を回らずとも、確実にお得な価格で入手できるのです。
RSは世界中に500,000点もの商品在庫を確保。配送センターのグローバルネットワークを通じて注文当日又は翌営業日に配送され、必要なときに、必要な数だけ、すぐにお届けします。

RSはあらゆるエンジニアが単に買い物をするだけの場所ではありません。RS はエンジニアのニーズに応える場所です。エンジニアのニーズ1つ1つに対応するソリューションを用意し、1人1人にご満足いただけるサービスを提供します。

あらゆる分野のエンジニアにRSのサービスを気楽にご利用いただき、RSが常に選ばれる存在であるよう努力していきます。

The product of your future(未来の商品)

RSの仕事は製品を提供するだけではありません。RSを訪れるエンジニア1人1人の野心とアイデアをサポートすることもビジネスとして不可欠であると感じています。

次世代の夢を応援するため、偉業を達成したRSのお客様やサプライヤの驚くべきストーリーを配信しています。

Engineers are people with big ideas – and for that, there’s also DesignSpark. We understand what you want to know, and want to help you quickly and easily source solutions to your problems.
この業界の人々の非凡な道のりを体験し、RSがどのようにそのアイデアの実現をサポートしているかをご覧ください。

エンジニアは大きなアイデアを持っている人々であり、DesignSparkはエンジニアをサポートします。RSはお客様が知りたいことを理解し、お客様がすばやく簡単に問題を解決するお手伝いをいたします。

これこそRSがエンジニアのためのオンライン・コミュニティ、DesignSparkを開設した理由です。DesignSparkでは大きなアイデアを現実するツールと専門知識を用意しています。


That familiar feeling(気軽にアクセス)

エンジニアリングにおけるさまざまな分野や形態の商品を一箇所に用意しています。機械エンジニアであれ、産業エンジニアであれ、保守エンジニアであれ、建築士であれ、設計者であれ、熱心な愛好家であれ、RSはあらゆるお客様をサポートします。

Discover more about mechatronics with articles about mechatronics on the move and the application of sensors in mechatronic technologies.

RSは適切な製品・サービスをご用意しています。どのようなアイデアも実現につながるようサポートします。
[オンライン版のみで使用]
しかしそれだけではありません。メカトロニクス技術の動向やセンサの適用についてのメカトロニクス関連記事で、詳細をご覧ください。[メカトロニクス記事へのリンクを挿入].

トップメーカによるエンジニアリングの現状とトレンドについて

RSが取り扱うトップメーカにエンジニアリングの現状とトレントについて語っていただきました。

彼らの経験を通してエンジニアリングにどのような変化が起こっているか、また"メカトロニクス"が与える影響やデジタル世界における将来のエンジニアリングについてを予測していただきました。

DesignSpark

DesignSparkは、電気電子機械関連のあらゆる工学エンジニアを支援するための
オンラインプラットフォームです。
DesignsSparkに公開されているさまざまなエンジニアの素晴らしいコンテンツをチェック!

商品ラインアップ

What’s inside a PLC? - PLCの構造について

複雑なPLCの内部構造がどのようになっているか―デジタル入力、シリアルポートや電線対基板コネクタから、隔離弁、メモリ、あらゆるレンジの受動部品まで。製造業プロセスの制御のため、PLC内部でこれらの部品がどのように結合されているか見てみましょう!

メカトロニクスの登場

メカトロニクスでは、製品を設計、構築、操作するために、コンピュータサイエンスのコンセプトを機械、電気、及び制御工学と統合します。現在は、日常生活において、運送、光通信、生体工学など、様々な分野で利用されています。

「メカトロニクス」という用語は、1969年に、ロボット工学会社である安川電機の技術者、森徹郎氏によって初めて使用されました。メカニカルとエレクトロニクスを合わせた用語です。

グローバルマーケットでの競争に勝ち抜くため、現代の製造会社は、エレクトロニクス、制御、ソフトウェア、機械工学を革新的な製品やシステムに統合する能力を持つ必要があります。

RSはそのお手伝いをいたします。エンジニアリングの出発点として、お客様が必要とするすべての製品をあらゆる業界の一流ブランドから取り揃えています。

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進化するメカトロニクス

1768年に売上げ拡大の手段が必要であると考えたスイスの時計職人Pierre Jaquet-Drozは、自分の息子と音楽家Jean-Frédéric Leschotとともに、複雑な機械仕掛けの人形(オートマタ)を3体製作しました。その中でも最も複雑な人形は、40個のカムをベースとした文字を書く「ライター」で、動作は1つの歯車で制御されています。

18世紀においては、Jaquet-Drozとその仲間が使用できる技術は機械式ギヤ、レバー、プーリーに限られていましたが、それでもオートマタの製作を成し遂げました。彼らが製作したオートマタはNeuchâtelに展示されています。現代のロボット製作者には、自由に使用できる数多くの装備・機器があります。。ステッパモータといった機器はシステムに動作を組み込むのに使用できる代表的な選択肢といえますが、別の技術が最適な場合も少なくありません。ゼリー状物質がプログラマブルな動作で力を発揮する場合さえあります。

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ロボティクス用途や類似のメカトロニクス用途においては、ステッパモータは人気の高い選択肢です。回転以外の動作にも対応できます。igusやThomson Linearといったメーカーのリードねじや類似のメカニカル部品は、モータの回転を直線運動に迅速に変換します。Faulhaberのバイポーラディスク磁石ステッパなどのモータには、通常、一体型リードねじが付属します。

ステッパモータはDCモータを基礎としており、電流が流れている間回転しますが、停止する前に設定した回転位置に難なく移動します。このアプローチは、正確な位置決めと速度制御が必要な用途に役立ちます。

ステッパモータは、数多くの独立したコイル巻線を用いる固定ステータを中心とする構造になっています。これにより、電流が流れると、永久磁石素材かコイル巻き線のいずれかを使用して磁石を形成するロータの位置が制御されます。ステータを中心とした複数の位置に、動的に磁場を生成するには、固定コイル巻線を使用します。

モータに電力が流れると、最も安定した位置まで磁化ロータが回転し、そのステータのアクティブなコイルの磁場を調整します。新しい位置に移動する時間になると、コイルの電源が切れて他のコイルに切り替わり、再度ロータが移動させられます。RS Proハイブリッドなどのステッパモータでは、最小0.9°の分離ステップ角が用意されています。しかし、ステッパモータの位置の精度に寄与するのは分離ステップだけではありません。マイクロプロセッサによるマイクロステッピングやロジック制御により、任意の有効ステップ角で、高精度な位置決めシステムを構築することが可能になります。

別のコイルに電源が入った際にコイルから電流を完全に除去するのではなく、マイクロステッピングにより、一方の電流が低下すると同時に、もう一方の電流が増加します。電流バランスの制御により、物理的に実装されたフルステップ間により小さい仮想ステップを実装することが可能になります。

ステッパモータは、マイクロステップによりほぼ連続的なモーションコントロールを実現しますが、高速が重要な場合にはデメリットもあります。最大限の制御とトルクを実現するために、通常低速でモータを使用します。ただし、Portescaディスク磁石ステッパモータといった一部の製品については、高い加速度と10,000rpmを超える回転速度を達成できます。

ブラシレスモータなどの連続可変設計は、高トルクと正確な位置決めの両方を実現することができます。従来、ACモータは比較的低コストであり、動作の精度が優先されないことから、アプリケーションで使用されていました。低速でのトルクに関する問題は、ACモータに適用する処理能力量の増加につながっています。現在、低速でACモータとトルクの効率を向上するため、磁界方向制御技術が幅広く利用されており、ブラシレスACモータは高出力と精度が共に必要な状況で使用されるケースが増えています。

磁界方向制御では、モータ内の電圧・速度・トルク間の関係の見積りを提示するためにモータの磁場が1秒間に何度も更新されます。閉ループ制御アルゴリズムが電圧と電流のレベルをモータ内のそれぞれの巻き線に動的に適応し、トルクを最大化するだけでなく、ロータを特定の位置まで移動させます。これらの制御技術のメリットは、通常見積りが正確なため、追加の位置センサの使用が不要になり、全体的なシステムコストの削減につながることです。主な要件は、Analog Devices ADSP-BF547 Blackfin組み込みプロセッサといった高性能プロセッサのほか、ユーザーによる磁界方向制御の実装を簡素化する専用システムオンチップ(SoC)コントローラを備えていることです。東芝TMPM370ファミリのSoCはその一例です。このSoCは、ARM Cortex-M3プロセッサコアを専用の磁界方向制御コプロセッサ及びモータドライバインターフェイスと組み合わせます。

必要な力は比較的少ないが、双方向において高精度が必須な状況については、ボイスコイルアクチュエータが適しています。ボイスコイルアクチュエータは、ローレンツ力の原理に基づいています。つまり、磁場における電流を帯びた導体の力は、電界強度と電流に比例します。

VCA(ボイスコイルアクチュエータ)は、スマートフォンのカメラレンズ用のピント調整機構といった小型メカトロニックシステムの最適なモータとなっていますが、これは電流方向の方向変更が力の向きを反転させるためです。その結果、ボイスコイルアクチュエータが高精度双方向アクチュエータになり、カメラレンズの自動ピント調整を可能にする反復二分探索プロセスに対応できるようになります。レンズに見られる回転式に加え、リニアバージョンもあります。

電気用語において、ボイスコイルアクチュエータは単相モータであり、シンプルなDCモータと同様に制御することができます。可聴ノイズに関して優れた機能を発揮する傾向があるため、モバイルデバイスでの使用に適しており、同時に低ヒステリシスを実現します。

モーションコントロールへの他のアプローチとしては、加圧ガス又は加圧液体を使用してピストンを押す方法があります。空圧システムは、液体が漏れにくいため、比較的小型のメカトロニックシステムで使用される傾向があります。大規模な産業用コントローラを伴いますが、空圧モーションコントロールにより、人間や動物と似た動きをするロボットを構築できます。

ピストンを結合されている四肢に沿って配置し、人工筋肉として機能させることができます。この用途として、リハビリテーションロボティクスが挙げられます。立ち上がったり、歩き回る運動をサポートしたり、理学療法の運動で負荷をかけたりすることで、深刻な四肢損傷を負った人々の回復を助けています。

多くのケースでは、動作を連続制御する必要がありません。たとえば、バルブの開閉などの単純な動作などです(液圧又は空圧システムに最適な動作)。この場合、ソレノイドがソリューションとなります。ソレノイドは導電コイルが巻かれた可動性金属のアーマチュアで構成されています。ソレノイドはファラデーの電磁誘導の法則を利用して、アーマチュアがコイルのインダクタンスを増加させる方向に移動します。

通常、電流をソレノイドに流すとアーマチュアが新たな位置に移動します。一般的な構成ではバルブでソレノイドがオフになっており、電流が流れていないときは、アーマチュアによって流れがブロックされます。電流が流れると、液体又はガスが流れる位置までアーマチュアが移動します。Parker Viking Extreme Gは、空圧制御用に設計されたこのタイプのソレノイドの一例です。

多くのソレノイドの動作が単純なオン/オフであるのに対し、比例ソレノイドは可変制御に対応する設計でも使用されています。比例ソレノイドでは、スプリングに適用する電流の最大値を調整します。非常に低いレベルから、電流を徐々に増加することで、ソレノイドを最大範囲まで移動します。比例ソレノイドの問題点は、ヒステリシスにあります。つまり、電流を一定レベルまで緩和したとき、以前に電流をそのレベルまで強めたときと同じ位置にアーマチュアが戻るとは限らないという問題です。低ヒステリシスが必要な場合は、リニアボイスコイルアクチュエータの方が適していると言えます。

将来的には、ヒドロゲルのような画期的な素材が新たなモーションコントロールの手段をもたらすことになるでしょう。一部のポリマーヒドロゲルは、電場が適用されるとボリュームが大きく変化します。このことは、人工筋肉が必要とされる状況や、運動にアクティブクッショニングを組み合わることでメリットが得られる状況で役立ちます。ただし、これらの素材は未だ初期段階にあり、当面は前述の電気機械式システムがメカトロニック設計者の主な選択肢であり続けるでしょう。しかし、電子工学のメリットと機械学のメリットを組み合わせることで、選択肢が増えていることは間違いありません。

進化するセンサ

今日のInternet of Things(IoT)は、私たちによりスマートな環境をもたらす革命の始まりでしかありません。現在のIoTは、サーバー上で動作するスマートソフトウェアにデータを送り込むセンサを中心としているため、主に受動システムだと考えられています。IoTは、意思決定を実行するものではなく、あくまでも意思決定をサポートするものです。そこで、産業、家庭、輸送において利便性と効率を向上する活発なインタラクションを提供して、補完的な役割を担うのがメカトロニクスです。

ロボットは、私たちの日々の雑事を手伝い、製造やサービスの提供をサポートするようになるでしょう。ロボットの機能の一部は、私たちを運ぶ自律型車両に使用されています。これを安全かつ効率的に行うには、こうしたロボットが自らがどこにいるのかを理解している必要があります。旧世代のFA用ロボット及び製造機械は、安全ケージ内で稼働し、予測可能な、あらかじめプログラムされた軌道に沿って進んでいたため、そうしたことを理解していませんでした。柔軟性と応答性を高めるため、次世代の製造設備には自らの動作と作業場での他の動作を監視することが必要になっています。

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その結果、メカトロニクス検知には次の2つの問題が存在します。1つは、各動作部品の位置を、モーションコントロールアルゴリズムの内部モデルと確実に一致させる必要があることです。10数年前であれば、メカトロニクスベースのシステムによるこの種の分析に必要なセンサは、技術的に実現不可能だったでしょう。非常にシンプルで基本的なセンサでさえも、製造には高コストが必要でした。しかし、任天堂Wiiの発売により状況が一変し、設計者はシステムにモーション検知を内蔵することを考え始めました。Wiiのハンドヘルドコントローラには、ユーザーがコントローラをどのように動かしているかを検知する加速度計が内蔵されています。AppleのiPhoneでは、モーション検知のレベルをさらに引き上げることに成功しています。iPhone、及びiPhoneにインスピレーションを受けた多くのスマートフォンには、加速度計以外のセンサも内蔵されるようになりました。

今日のモバイルデバイスには、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサのほか、グローバル衛星測位システム(GNSS)サービスを受信するレシーバが内蔵されています。その結果、リアルタイム情報が収集され、事実上、世界中のどこにあっても、デバイスの場所を正確に特定できます。

スマートフォンなどのモバイルデバイスにさまざまな動作検知センサが内蔵されているのには理由があります。x軸・y軸・z軸に沿って直交的に配置された加速度計のグループは、そのために設計されているわけではありませんが、回転や線形経路に沿った運動を検知できます。しかし、加速度計には精度の問題があり、位置について簡単にエラーを引き起こす可能性があります。その上、システムが実際に移動していないと、加速度計が混乱をきたす可能性があります。エラーの連続的な原因は、重力を原因とする加速です。この2つの加速要素を加速度計だけで区別することは困難です。

ハイパスフィルタは、重力による加速要素を除去する一方で、物理的な動きによる、急速に変化する予測される加速要素の入力を維持します。ハイパスフィルタは、一般的に、ノイズを伴う高周波低レベルの振動の源を取り除くため、ローパスフィルタと組み合わせて使用する必要があります。しかし両者を組み合わせても、加速度計に悪影響を及ぼす多くのノイズ源によるエラーがたまる可能性があります。

ジャイロスコープは、加速度計とは対照的に、回転運動の検知を目的に設計されていますが、加速度計からの信号に対する相補信号も提供します。これらの入力により、デジタル処理後の厄介なノイズ源を打ち消すことができます。

ジャイロスコープに影響するノイズ源は他にも存在します。ドリフトは最も一般的なエラーの原因で、徐々に蓄積します。ジャイロスコープセンサ自体の較正測定が、統合ループに追加できる補償値を提供し、ドリフトを引き起こすエラーの削減に役立ちます。ただし、複数の種類のモーションセンサを搭載するシステムでは、センサ融合という別のオプションがあります。
センサ融合は、その名が示すとおり、さまざまな種類のセンサからの入力を組み合わせて、それを使用して、個別要素よりも正確で信頼性のある仮想センサを構築するアルゴリズムのグループを網羅します。

現在、効果的に動作を監視できるセンサ融合を実行する数多くの技術が存在します。一般的に使用されているものの一例として、カルマンフィルタが挙げられます。カルマンの主な役割は、センサ信号の加重平均を提供することです。これは単なる単純平均ではなく、不確実性も考慮した平均です。より正確性が高いとアルゴリズムが判断した更新情報には高い重みが設定され、より不確実性が高いと判断した更新情報には低い重みが設定されます。フィルタの内部モデルで予測された状態比較して異常と思われるセンサ性能の変化にも適応できるため、より確固たる結果を獲得でき、全体的な信頼性も向上します。

センサハブICも市場に登場しています。センサハブICは、複数のセンサタイプからのデータ統合を簡素化し、センサ融合アルゴリズムをサポートします。ハードウェアベースのフィルタにより、ホストマイクロコントローラの大部分の負荷をオフロードできます。これにより、完全なソフトウェアベースのアルゴリズムよりも、システムのコストと消費電力を減らすことができます。さらなる統合により、ハブ機能に、センサ自体とカルマンフィルタリングなどの融合技術の導入に必要な処理を組み合わせたデバイスが生まれています。Bosch Sensortec BNO055はその一例で、同社のFusionLibソフトウェアによりサポートされています。

BNO055は、加速度計・ジャイロスコープ・地磁気センサを備えており、FusionLibソフトウェアにより測定を1つにまとめることができるため、9軸にわたって動作を検知できます。統合デバイスなので、自分でドライバや融合アルゴリズムを開発する必要がありません。

モーションセンサを内蔵することで、ロボットは自らの動作を一貫して把握できるようになります。しかし、安全な動作のためには、周囲の動きも検知できなくてはなりません。ここで重要になるのが、安全かつ効果的なメカトロニクスモーションに必要な2つ目のセンサクラスです。このクラスであれば、動作するシステムが他の物体に誤って衝突することを防ぐことができ、システム自体がどこにいるのかを把握できます。このクラスには、さまざまなセンサ技術が存在します。

最もシンプルなのは、障害物を探る目的で設計されたセンサです。数多くの技術がこの用途をサポートしています。一部のロボットは、その表面に圧力センサを搭載しており、障害物や操作が期待される対象物に接すると停止するようになっています。一般的に、このアプローチは緩やかな動きの四肢やモータに適しており、ロボットが使う力が比較的少ない場合に利用します。他の物体に接触することなく障害物を検知する手段として利用されるのがライトカーテンや赤外線近接センサです。いずれも対象物に当てた波の反射を利用して、障害物の相対距離を判断します。

カメラを利用すると、メカトロニックシステムをより高度に制御できます。従来のカメラだけでなく、視野の複雑な3D空間を精密に示すことができるInfineon TechnologiesのREAL3センサといった飛行時間型カメラも有用です。仮想現実技術の発展により、今後そうしたデバイスのコストが下がると、ADASの市場が低コストのライダーセンサ及びレーダーセンサの開発に役立っているのと同様に、多くの自律的なメカトロニックシステムでの使用が可能になります。産業環境で採用されているレーダー技術の例としては、InfineonのBGT24M/Lファミリmm-wave ICが挙げられます。

レーダーや2Dカメラ、飛行時間型カメラといったより高度なセンサを利用する秘訣は、ディープラーニングなどのAI技術をベースとした高度なアルゴリズムにあります。モバイルメカトロニクスの主な問題は、消費電力です。当初、ディープラーニングはハイエンドなマイクロプロセッサとグラフィックスプロセッシングユニット(GPU)に導入されており、これに比例して電力バジェットが高くついていました。今日、機械メーカーは、Movidius Myriad-2 SoCといった特化されたデバイスを利用しています。すでに自動運転支援システムで採用されているMyriad-2は、ディープラーニングやリアルタイム推論向けに最適化されたビジョンプロセッサです。CaffeやTensorflowといった自由に利用できるソフトウェアフレームワークによってサポートされており、メカトロニクスインテグレータは、便利なNeural Network Compute StickをUSBポートに接続して、簡単に機能を使用できます。


高度なセンサハブやNeural Network Compute Stickといった開発を重視したツールにより、メカトロニクスシステムやロボティクスシステムの開発者にとって、設計の機能をアップグレードしたり、移動性を高めることは各段に容易になっています。市場が成長するにつれ、さらなるコスト低下が実現し、新たなソリューションが増えるとともに、インテリジェントなモーション検知が急成長するIoTの中核となることでしょう。

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