Vol.82 2017년 기술 성과

권두말

대표 이사 사장
오가사와라 히로시
히로시 오가사와라

2017년에 우리 회사를 둘러싼 경제 상황은 세계적으로 중국에서는 경기가 다시 돌아와 후반 감속 경향을 향했지만 모두 안정적으로 추이했습니다. 미국에서는 견조한 개인 소비에 힘입어 내수를 중심으로 완만한 경기 확대를 지속했습니다. 유럽에서는 유로화로 인한 하락이 우려되었지만 수출 확대로 인한 완만한 경기 회복을 지속했습니다. 국내에서는 2016년 후반부터 세계경제의 회복을 받아 제조업을 중심으로 한 수출 확대, 설비투자의 꾸준한 회복 기조가 이어져 전후 최장의 '이자나미 경기'에 필적하는 경기 확대를 보였습니다.

이런 상황에서, 당사는 창립 100주년을 맞이한 2015년에 내건 장기 경영 계획 「2025년 비전」의 실현을 향한 최초의 스텝으로서, 중기 경영 계획 「Dash 25」(2016~2018년도)에 임하고 있습니다. 코어 사업 영역에서 세계 제일을 추구하기 위해, 지금까지의 핵심 기술(서보, 인버터, 로봇)을 더욱 진화·발전시키기 위해, 「메카트로닉스 사업」을 축으로 「클린 파워 사업」, 「휴머트로닉스 사업」이라고 하는 신 영역·시장에의 사업 확대를 목표로 하고 있습니다. 특히 「메카트로닉스 사업」에서는 새로운 솔루션 컨셉인 「i³-Mechatronics(아이큐브 메카트로닉스)」를 시작했습니다. 'i³-Mechatronics」는 「2025년 비전」으로 내거는 「새로운 산업 자동화 혁명의 실현」을 향해, 지금까지의 서보, 인버터, 로봇 등을 베이스로 한 솔루션에 「디지털 데이터의 매니지먼트」를 더해, 더욱 진화·실행하는 컨셉입니다. 디지털 데이터 솔루션을 결집시켜 토탈로 제공함으로써 고객에게 새로운 가치를 창조합니다.

2017년 사업 분야별 기술 개발은 다음과 같습니다.
모션 컨트롤 사업에서는 주력 제품인 AC 서보 드라이브 Σ-7 시리즈, 머신 콘트롤러 MP3000 시리즈의 라인업을 확충해 용도를 확대하는 것과 동시에, 세계에서 처음으로 갈륨 나이트라이드(GaN) 파워 반도체를 탑재해, 드라이버와 모터를 통합한 궁극의 기전 일체 모터인 앰프 내장 서보 모터 Σ-7F, 반사형 엔코더 기술을 채용해 고정밀도·고출력 요구에 응한 초 또한 크레인 전용 인버터 CR700을 시장 투입하는 등 어플리케이션에 특화된 제품 개발을 진행했습니다.

로봇 사업에서는, MOTOMAN-GP(핸들링 용도)/SP(스폿 용접 용도)/PH(프레스간 반송 용도) 시리즈의 라인업을 확충해, 고객의 다양한 생산 라인 구성에 관한 요망에 대응했습니다. 또한 유연한 생산 설비 구축이 용이하고 소품 부품 등의 생산 자동화에 최적인 업계 최소 최경량 로봇 MotoMINI, 소형 로봇 컨트롤러 YRC1000micro, 안전 울타리 없이 설치할 수 있어 교시가 쉬운 인협동 로봇 MOTOMAN-HC10 등을 제품화했습니다.

시스템 엔지니어링 사업에서는, 세계적인 조류인 자연 에너지의 활용이나 에너지 절약·활 에너지의 추진에 호응해 영구 자석식 발전기를 개발해, 풍력 발전의 대형화의 수요에 응하는 등 「클린 파워 사업」을 강화했습니다. 선박용 드라이브는 DC 모선 시스템을 개발하여 선박 추진 시스템의 전동화 요구에 부응하고 있습니다.

연구개발 분야에서는 사람과 지구에 친화적인 '휴먼&에코메카트로닉스의 창조'를 목표로 로봇 작업 절차의 자동 최적화 기술, 대상물의 다양한 잡는 방법을 스스로 학습하는 AI 피킹 기능, 숙련 작업의 로봇화를 실연하는 실연 교시 기술, 디바이스를 이용한 매트릭스 컨버터 기술 등의 개발을 진행하고 있습니다. 또, 「휴머트로닉스 사업」을 향해 기타큐슈시에 있어서의 「개호 기술 개발 지원 모델 사업」에서 실증을 진행한 결과, 상지 재활 장치 CoCoroe AR², 발목 보조 장치 CoCoroe AAD를 제품화했습니다.

당사는, 향후도 사회에 새로운 가치를 창조하는 것을 목표로 하여 코어 기술을 더욱 발전 진화시키는 것과 동시에, IoT, AI를 비롯한 네트워크 기술을 구사한 바카라 사이트판 인더스트리 4.0의 실현, 환경 에너지 등의 클린 파워 사업의 글로벌 전개, 및 휴머트로닉스 기기의 개발 앞으로도 새로운 사업 영역에 계속 도전하는 당사의 솔루션에 기대해 주십시오.

[모션 컨트롤 사업]AC 서보 모터 누적 출하량 1,500만대 달성

1983년에 AC 서보 모터를 시장에 투입한 이래 국내외 고객에게 널리 사용되어 2017년 4월에 누적 출하 대수 1,500만대를 달성했다.

[모션 컨트롤 사업] 앰프 내장 서보 모터 Σ-7F 모델 라인업

Σ-7 시리즈 앰프 내장 서보 모터

AC 서보 드라이브 Σ-7 시리즈에 세계 최초로 갈륨 나이트라이드(GaN) 파워 반도체를 탑재한 앰프 내장 서보 모터 Σ-7F 모델을 라인업했다. 제어반의 소형화·배선 절약에 더해, 풋프린트를 작게 할 수 있는 등, 서보 시스템의 한층 더 소형화·효율화를 실현할 수 있다.

[모션 컨트롤 사업]AC 서보 모터 Σ-7 시리즈에 Σ-7mini 모델(SGM7M형)을 라인업

Σ-7 시리즈 Σ-7mini 모델

AC 서보 모터 Σ-7 시리즈에 Σ-7mini 모델(SGM7M형)을 라인업했다.

반사형 엔코더 기술 및 최적 전자부 설계를 채용하여, 전자 부품 제조 장치 시장에서 요구가 높아지고 있는 고정밀도·출력 향상을 실현했다.

[모션 컨트롤 사업] 인버터 제품 확대

크레인 전용 인버터 CR700

최근 산업계를 둘러싼 환경은 모터의 톱 러너 규제로 대표되는 글로벌 에너지 효율 규제 강화, 인더스트리 4.0을 비롯한 IoT(Internet of Things)를 이용한 생산성 향상에 대한 관심이 높아지는 등 크게 변화하고 있다.

「다재」, 「사용 용이성」, 「안심」을 컨셉으로 종래의 인버터 시리즈를 쇄신한 일반 산업 용도용 인버터 GA700의 릴리스에 이어, 시리즈 제2탄으로서 크레인 용도에 특화한 CR700을 시장 투입했다. 크레인용 인버터 개발 30년에 걸친 경험으로 길러낸 '브레이크 시퀀스', '사행 방지', '짐 흔들림 억제' 등 크레인 어플리케이션에 특화된 기능이 탑재되어 있다.

[모션 컨트롤 사업] 주요 홍보·전시회

시스템 제어 박람회 2017
당사 부스

2017년 “초”물건 만들기 부품 대상
기계 부품 상 'Σ-7C 모델'

2017년 “초”물건 만들기 부품 대상
환경 관련 부품상 'GA700'

(1) 시스템 컨트롤 페어 2017(2017년 11월 29일~12월 1일, 도쿄 빅 사이트)에서는, 「스마트 팩토리를 실현하는 i³-Mechatronics(아이큐브 메카트로닉스)」를 테마로, 스마트폰 조립 라인을 이미지화한 BTO(Build to Order) 생산 시위기, IoT 및 고장 예지 등을 제안하는 서비스 바카라 온라인 Cockpit, 차세대 모션 필드 네트워크 MECHATROLINK-4, Σ-7 시리즈의 용도 전용기 Σ-7FT, GA700, CR700, 배터리리스 모터, 중공 모터 등을 전시했다. i³-Mechatronics를 키워드로, 당사의 IoT나 인더스트리 4.0에의 대처에 대해, 많은 방문자의 관심을 얻었다.

(2) 2017년 “초” 모노즈쿠리 부품 대상에 있어서 「AC 서보 드라이브 Σ-7C 모델」이 기계 부품상을, 「차세대 산업용 범용 인버터 GA700」이 환경 관련 부품상을 수상했다.

[로봇 사업] 시장 변화와 우리의 노력

로봇의 수요는, 자동화에 의한 비용 삭감이 지금까지 주된 목적으로 되어 왔다. 그러나 노동력 부족이 긴급한 과제가 된 현재 그 해결책으로 생산현장의 자동화 수요가 급속히 높아지고 있다. 또한 중국 경제의 지속적인 성장에 따라 자동차 관련 시장 외에 스마트폰을 비롯해 컴퓨터, 가전제품, 통신기기 및 중량물 반송 등 폭넓은 분야에서 로봇의 수요가 확대되고 있다.

이러한 시장의 변화에 대해, 당사는 글로벌로 고객 어플리케이션을 사전에 도입 검증할 수 있는 로봇 센터의 운영을 실시해, 고객이 안고 있는 과제에 대해 최적의 솔루션을 신속하게 제공할 수 있는 대처를 강화하고 있다.

중국에 있어서는, 대기업 스마트폰 관련 기기 메이커인 심천 시장 창정 정밀 기술 가랑이 유한 공사와 산업용 로봇 사업을 전개하는 합작회사를 설립해, 스마트폰 제조에 최적인 로봇의 개발·제공을 목표로 하고 있다.

[로봇 사업] 개발력·생산력 강화

중국 제3공장 기공식

슬로베니아 신공장(이미지)

지금까지 로봇 개발은 일본에서 진행되어 왔지만, 현지 고객의 요구에 적시에 대응하기 위해, 미국·중국·유럽 등에서도 개발 체제를 정돈해, 로봇 메이커로서의 대응력을 향상시킴으로써 시장 경쟁력을 높이고 있다.

생산면에서도 시장 수요증가에 대응하기 위해 중국에서는 강소성 상주시에 제3공장의 증설을 결정했다. 또한 유럽에서는 슬로베니아에 공장 바카라 온라인 Europe Robotics를 설립하여 각각 2018년도 생산 개시를 향해 준비를 진행하고 있다.

[로봇 사업]신제품 출시

인간 협력 로봇
MOTOMAN-HC10DT

소형 로봇 컨트롤러
YRC1000micro

새로운 로봇 어플리케이션으로 주목받는 인협동 로봇 MOTOMAN-HC10DT나 업계 최소 최경량 로봇 MotoMINI에 대응하는 소형 로봇 컨트롤러 YRC1000micro를 제품화했다.

또한, 2016년에 릴리스한 로봇 컨트롤러 YRC1000에 대응하는 중대형 로봇 시리즈를 제품화하는 것으로, 소형에서 대형까지 일련의 시리즈 라인업을 갖추었다.

또한, 자동차의 EV화 등으로 종래의 강재와 다른 소재의 용접에 응한 고가압 스폿 용접이 가능한 중공 스폿 용접 로봇 MOTOMAN-SP180H,-SP225H나, 소형 베르간이 탑재 가능한 중공 손목을 갖춘 소형 도장 로봇 MOTOMAN

[로봇 사업] 주요 홍보·전시회

2017 국제 로봇 전시회 당사 부스

i³-Mechatronics의 개념을 구현했습니다
미니카 조립 라인 데모

2017 국제 로봇전(2017년 11월 29일~12월 2일, 도쿄 빅 사이트)에서는, 「스마트 팩토리를 실현하는 i³-Mechatronics(아이큐브 메카트로닉스)」를 테마로 최신 컨트롤러와 ICT 기술을 구사한 통합 제어 로봇 시스템과 공정 변동 생산에 대응하는 인협동 로봇 시스템 등 진화한 제조 솔루션을 제안했다.

제조의 현장 유연성을 향상시키는 최신 기술과 다양한 요구에 대응하는 풍부한 어플리케이션 사례의 전시에, 많은 방문자의 관심이 모였다.

[시스템 엔지니어링 사업] 철강 시스템

철강 업계는 2020년 도쿄 올림픽을 향해 건설 공사의 가속, 노후화된 인프라 설비의 갱신·메인터넌스의 계속 등이 예상되어, 바닥 견고한 조강 생산 수요가 앞으로도 전망된다. 또한 IoT(Internet of Things)나 AI의 적용, TBM(Time Based Maintenance)에서 CBM(Condition Based Maintenance)으로의 변화, 에너지 절약 및 환경 대책 대응 등이 진행될 것으로 예상된다.

이러한 상황 속에서, 당사는 국내에서는 안정 조업에 공헌하는 시스템의 납입, 노후 설비 갱신에 있어서의 설비 휴지 기간의 최단화에 의한 생산성의 유지, 생산 효율화에 대한 제어 개선 등, 고객 요구의 실현에 공헌했다. 해외에서도 로컬 거점에서의 시스템 인티그레이터와의 엔지니어링의 협업에 더해, 새로운 패널 메이커나 기기 메이커와의 협업에 의한 한층 더 지산 지소에의 대처 등 글로벌 대응을 도모해, 국내외의 고객 요구에 응했다.

[시스템 엔지니어링 사업] 사회 시스템

도쿄도 아다치 구사인(토네리) 공원
자가 발전 장치

에히메현 이마바리시 하수 정화 센터
관리 건물 중앙 감시실

상수도에 있어서는 2013년 3월에 책정된 「신수도 비전」, 하수도에 있어서는 2014년 7월에 책정된 「신하수도 비전 2100」에 근거해, 효율적·효과적인 시설의 통폐합, 감시 제어 시스템의 고도화나 하수도의 새로운 역할

당사에서는 비상용 발전 설비 공사, 빗물 배제에 공헌하는 펌프장의 전기 설비 공사, 상하 수도 시설의 전기 설비나 중앙 감시 설비의 갱신 등을 실시해, 전술한 시책에 공헌했다.

또한, 수처리 기술의 개발을 진행하는 것과 동시에, 지금까지 길러 온 엔지니어링력을 구사해, 사회 인프라의 중추인 상하수도 시설의 안심·안전을 확보한 시설의 갱신 뿐만이 아니라, 새로운 시스템을 구축해, 고객에게 제공하고 있다.

[시스템 엔지니어링 사업] 환경 에너지

영구 자석식 발전기(8MW 클래스)

선박용 DC 버스 시스템

풍력 발전 시장은 유럽을 중심으로 해상 풍차의 도입이 확대되고 있으며, 발전 비용을 낮추기 위해 풍차의 추가 대형화가 진행되고 있다. 이러한 수요 가운데, 당사는 2014년에 8MW 클래스의 영구 자석식 발전기를 개발해, 양산 체제의 구축과 코스트 저감에 임해 왔다. 수요 확대 요구에 부응한 결과, 2017년은 단년에 93대를 수주하고 있다.

또한, 활 에너지의 일환으로 임하고 있는 선박용 드라이브에서는, 2020년에 시행되는 IMO(국제 해사 기관)의 황산화물(SO_x) 배출 규제를 받아 추진 시스템의 전동화가 기대되고 있다. 이러한 상황 속에서 당사는 고효율 DC 모선 시스템을 개발하여 초호기를 수주했다. 이 DC 모선 시스템은 반도체 고속 DC 차단기를 사용하여 건강한 기기를 확실하게 보호함으로써 선박 특유의 신뢰성을 실현하고 있다.

[연구개발]제44회 국제복지기기전 H.C.R.2017에 CoCoroe 제품을 출전

제44회 국제복지기기전 당사 부스

상지 재활 장치 CoCoroe AR²

작년에 계속해, 제44회 국제 복지 기기전 H.C.R.2017(2017년 9월 27~29일, 도쿄 빅 사이트)에 출전해, 당사의 2025년 비전에 내걸고 있는 휴머트로닉스 사업의 의료·복지 본 전시회는 복지기기전으로서는 참가자 12만명을 넘는 아시아 최대 규모이며, 개최중에는 많은 고객의 방문을 얻었다.

전시회에는 2017년 9월에 제품화한 촉발 반복 치료를 지원하는 상지 재활 장치 CoCoroe AR², 이미 출시된 척추 손상 보행 보조 장치인 ReWalk를 출전했다. 그 밖에 판매 개시 예정인 보행 훈련을 어시스트하는 발목 어시스트 장치, 개조자의 부담 경감을 목표로 하는 이승 어시스트 장치, 보행을 지원하는 보행 어시스트 장치를 실기 전시했다.

부스 내에서는 각 장치의 데모를 실시하거나, 실제로 장치를 사용해 체험해 주거나 하는 것으로, 의료·복지 관계자에게 특징이나 기능을 이해해 주었다.

개최 중에는, 많은 병원 및 시설 관계 유저, 판매 대리점에 당사의 개호·재활 제품의 브랜드인 CoCoroe의 인지도 업을 실시했다. 동시에, 개호 현장에서의 사용 방법이나 요구를 청취함으로써, 제품의 개량이나 신제품의 개발을 향한 정보를 수집할 수 있었다.

[연구개발]로봇 산업 매칭 페어 기타큐슈 2017에 '실연 교시 기능'을 참고 출품

로봇 산업 매칭 페어 기타큐슈 2017
당사 부스

실연 교시 기능의 데모 전시

로봇 산업 매칭 페어 기타큐슈 2017(2017년 6월 21~23일, 서일본 종합 전시장)에 「실연 교시 기능」을 참고 출품했다. 연마 등의 숙련을 필요로 하는 복잡한 접촉 작업의 로봇화를 촉진하기 위해 사람이 모범을 나타내는(실연하는) 것으로 로봇에 움직임을 직감적으로 가르치는 기능이다.

사람에 의한 연마 동작의 실연, 로봇에 의한 학습과 재생까지의 일련의 흐름을 나타내고, 프로그래밍 펜던트에서는 어려운 접촉 작업을 용이하게 교시할 수 있는 것을 PR 했다. 방문자의 관심도 높아 연마 작업 현장의 요망을 청취할 수 있었다. 향후는 실작업으로 검증하면서 기능을 브러시 업해, 작업 품질이나 편리성의 향상을 목표로 한다.

[연구개발]제65회 전기과학기술 장려상 수상

제65회 전기과학기술 장려상 수상

당사의 「앰프 내장 서보 모터의 개발」이, 전기 과학 기술 및 산업의 진보 발전에의 공헌을 평가되어 제65회 전기 과학 기술 장려상을 수상했다.

갈륨 나이트라이드(GaN) 파워 반도체를 이용한 드라이브 회로 기술, 내진동·고방열 구조 기술의 개발에 의해, 종래의 서보 앰프의 기능·성능을 유지하면서 체적비 1/2의 소형화를 실현했다.

서보 모터와 서보 앰프 기능을 일체화함으로써, 제조 장치 전체의 소형화, 배선 절약에 의한 배선 비용의 삭감에 공헌할 수 있다.

[기술 논문]제65회 전기과학기술 장려상
세계 최초! GaN 파워 반도체를 탑재한 앰프 내장 서보 모터의 개발

Σ-7 시리즈 앰프 내장 서보 모터

당사에서는 갈륨나이트라이드(GaN)나 실리콘 카바이드(SiC) 파워 디바이스를 탑재한 전력 변환 장치를 향해, 이들 파워 디바이스의 구동 회로나 주변 기술의 개발에 임하고 있다. 이번 서보 앰프부에 GaN 파워 디바이스를 적용하여 서보 앰프와 서보 모터를 일체화한 앰프 내장 서보 모터를 개발했다. 그리고 GaN 파워 디바이스를 탑재한 앰프 내장 서보 모터 기술의 독창성, 제조 장치 전체의 소형화, 배선 절감에 의한 비용 절감에의 공헌이 평가되어 제65회 전기과학 기술 장려상을 수상했다.

본고에서는 앰프 내장 서보 모터에 의한 서보 드라이브 시스템과 서보 앰프부에 GaN 파워 디바이스 적용 효과를 설명한다.

[기술 논문]제65회 전기과학기술 장려상
간단 설정으로 다양한 모터에 대응하는 EZ 벡터 제어 개발

산업용 범용 인버터 GA700

종래 인버터에서는 모터의 종류에 따른 전용의 제어 방식을 선택할 필요가 있기 때문에, 설정 파라미터나 조정 방법이 다르고, 셋업이 번잡해지는 문제가 있었다.

이번에는 유도 모터, 영구 자석형 동기 모터 및 동기 릴럭턴스 모터를 하나의 제어 방식으로 구동할 수 있는 EZ 벡터 제어를 개발했다. EZ 벡터 제어는 하나의 제어 방식으로 각종 모터를 구동할 수 있기 때문에 조정·파라미터 관리가 용이해져 셋업 시간을 단축할 수 있다. 또한, 실제 운전시에 전류를 최소화 할 수 있기 때문에, 종래의 제어 방식에 비해 추가의 에너지 절약을 실현할 수있다.

이번에, 본 EZ 벡터 제어의 독창성이 평가되어 제65회 전기과학 기술 장려상을 수상했다. 본 논문에서는 EZ 벡터 제어의 원리, 특징 및 기존 제어 방식과 비교하여 효과를 설명한다.

[기술 논문]일본 로봇 학회 '제22회 실용화 기술상'
바이오메디컬 로봇 시스템의 티칭 작업 부하 감소

바이오메디컬 로봇 MOTOMAN-CSDA10F

창약·제약·임상검사 등의 바이오메디컬 분야에서 단조롭고 위험한 작업을 로봇이 지원·대행하는 쌍팔의 바이오메디컬 로봇 시스템을 개발하고 있다. 바이오메디컬 영역에 로봇을 적용하기 위해서는 기구나 장치의 핸들링 등 복잡한 교시가 필요하지만, 바이오메디컬 분야의 연구자는 로봇의 조작에 익숙하지 않기 때문에 로봇 도입의 장벽이 되고 있었다.

거기서 로봇 교시를 간이화하기 위한 소프트웨어 「ProtocolMaker」와, 간섭 회피한 로봇의 동작 궤도를 자동으로 생성하는 기능(패스 플래닝 기능)을 갖게 함으로써, 바이오메디컬 로봇 시스템의 티칭 작업 부하 저감을 실현했다.

이번에, 본 기술의 실용성, 독창성이 평가되어 일본 로봇 학회 「제22회 실용화 기술상」을 수상했다. 본 논문에서는 바이오메디컬 로봇 시스템의 구성과 티칭 작업부하를 경감하는 기능, 바이오실험에의 도입 실적, 향후 전망을 설명하고 있다.