研究一覧（2005年1月〜12月）
Fuzzy ARTを用いた多関節ロボットの強化学習に関する研究
布引雅之，奥田孝一，前田俊祐
精密工学会誌，Vol.71，No.1，pp.141-145 (2005)
This paper proposes a reinforcement learning system that uses fuzzy ART neural networks for segmentation of state space. One of the problems in reinforcement learning with a real robot is to need a large number of trials. In reinforcement learning, some efficient method for the state-space segmentation is necessary to improve the learning quality and to reduce the learning time. By using an incremental state-space construction method with fuzzy ART neural networks, we are able to economize the software resources and reduce learning time. Whenever the fuzzy ART neural network encounters a new situation, it adds a new category unit to the state-space. We propose adding methods of a new category unit that inherit the state-value and the policy from a similar unit. This system estimated from simulation of a two-link robot and experiment of a multi-link mobile robot. It is shown that the state-space has become small and the learning time has decreased.
New NC Hole Intersection Deburring Machine
*Osamu Yanagimoto, *Atsushi Yanagimoto, Koichi Okuda, **Motoyoshi Hasegawa
*FALCOM Inc.
**Tajima Technical Institute
Proceedings of 4th Asia-Pacific Forum on Precision Surface Finishing and Deburring Technology, pp.75-79(2005)
This paper describes a deburring machine for cross-holes newly developed by FALCOM Inc. in Japan. An automation of deburring process has not advanced so much compared with other manufacturing process. Especially, the deburring of cross-holes is one of the most difficult deburring processes to the automation. The NC deburring machine for the cross-holes has been challengingly developed with goals of a high efficiency, a high accuracy and a low cost which are required for manufacturing process in general. This newly developed machine is characterized by a servo controller with a sequence algorithm and a specially designed cutting tool of tungsten carbide not to produce the secondary burrs. By employing the sequence controller instead of a motion controller, the cost of machining operation is reduced. A maximum speed of each axis is reached to 160 mm/s and the deburring of cross-holes with a minimum diameter of 2 mm is achieved with a processing speed of 3 sec/hole.
Study on Surface Integrity of PTFE Finished by Ultra-Precision Cutting and Surface Performance
K. Okuda, M. Nunobiki
Key Engineering Material, Vols. 291-292, pp.475-480 (2005)
This study aims at clarifying the relationship between the surface integrity of PTFE finished by an ultra-precision diamond cutting and the adhesion strength of a metal thin film. As the first step of this study, the basic properties such as surface integrity in the diamond cutting of PTFE and the effect of the surface roughness on the textile water repellency are demonstrated in this report. The following remarks were found. The measured roughness of finished surface largely exceeded the theoretical roughness, while the cutting force was very small comparing with aluminum and the flow type chips were formed. The surface with a smaller roughness tended to repel water.
Surface Integrity of Thick Photo Resist Finished by Ultra-Precision Diamond Cutting
Koichi OKUDA, Shusaku NAKAGAWA, Naoki FUJIWARA, *Yuichi UTSUMI, **Nobuji SAKAI, *Tadashi HATTORI
*Lab. of Advanced Science and Technology for Industry
**Toyo Gosei Co. Ltd.
Proceedings of the 3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century, pp.1041-1046 (2005)
This paper deals with an experimental study on ultra-precision diamond cutting of photo resist. A good surface flatness of photo resist is needed to make three-dimensional micro structure by multi-layer LIGA-like process. In this study, an ultra-precision cutting technology is applied to UV lithography process in order to fabricate a flat structure of thick photo resist. The direct cutting of thick photo resist by diamond cutting tool was attempted before and after UV exposure. The surface integrity and the flatness of micro pattern were estimated. In result, the variation of steps was 2 μm or less, while it was 130 μm or more in the case that the diamond cutting was not applied. The roughness of finished surface by cutting was 0.01 μm in arithmetic average roughness Ra.
Study of Influence of Laser Cutting Conditions upon Thermal Deformation of a Base Plate
Masayuki NUNOBIKI, Koichi OKUDA, Toshiyuki YOSHIDA, Takayuki NISHI
Proceedings of the 3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century, pp.263-268 (2005)
This paper deals with the thermal deformation of a base sheet caused by cutting out a lot of products to avoid the situation that the laser cutting is interrupted by the deformation of the base sheet. In experiments, we cut several kerfs in stainless sheets by various cutting conditions. We considered the deformation to be difference between the waviness profiles which measured before and after the laser cutting. The base sheet bent upward or downward according to the cutting order. The sheet bent upward when the processing was advanced from the edge to the center. And the sheet bent downward in the case of the inverse order. It can be expected that the deformation of the base sheet can be reduced by appropriately setting the cutting order.
Enhancement of Peel Strength at Interface between Spattered Films and Substrate Materials by Fast-Atom-Beam Irradiation
*Yuichi UTSUMI, Takefumi KISHIMOTO, Koichi OKUDA, *Tadashi HATTORI, Yoshiaki UKITA, Toshifumi ASANO
*Lab. of Advanced Science and Technology for Industry
Proceedings of the 3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century, pp.827-831 (2005)
We tried the method to increase the peel strength between thin film metals and various substrate materials using saddle Field FAB (Fast Atom Beam) sources. It is notable that the peel strength was increased more than several times for all substrates than those who were not modified by surface activation using FAB irradiation. Highest peel strength was observed at the coupling of Si and metals in both case of Ar irradiation and SF6 reactive etching by FAB. This surface activation process by FAB is expected as one of the available techniques for pre treatment of the film deposition of electrical.
鉛添加および鉛フリー銅合金の超精密切削特性
奥田孝一
銅と銅合金，Vol.44，No.1，pp.235-239 (2005)A precision cutting of micro parts is increasingly demanded. In this study, we have focused on a micro cutting technology of beryllium copper alloy which is used for micro electric parts such as the contact probe for an electric inspection of semiconductor circuit. In the micro cutting of beryllium copper, the surface integrity and the tool wear become a big problem because of its high strength. In order to clarify the micro cutting properties in point of view of the surface integrity, the micro cutting experiments with a tungsten carbide and the diamond cutting tools were carried out using an ultra-precision cutting machine. The micro machinability of beryllium copper was examined and then the effect of the cutting condition, especially the cutting speed, on the surface integrity was mainly discussed. The results are summarized as following. In case of using the tungsten carbide tool, the surface roughness of 0.2〜0.4um Ry was obtained when the cutting speed ranges from 10 to 180 m/min. Ry tended to increase with an increase in the cutting speed. On the other hand, in case of using diamond tool, Ry was almost constant not depending on the cutting speed and good surface with smaller roughness was obtained.
H2Oイオン照射によるフッ素樹脂の表面改質
山下修平，瀬戸本豊，植田寛康，*糸魚川貢一，奥田孝一，**服部正
*(株東海理化か東海理化
**高度研
平成17年電気学会全国大会講演論文集，No.3，p.204 (2005)
近年マイクロマシン分野では高温高圧を用いない接合技術が望まれている．従来の接合技術ではマイクロマシンの部品が微小なため，高温高圧といった要素は部品にダメージを与える問題がある．また接着剤を用いると精度や接着層の厚さの点で問題がある．一方，マイクロマシンの活用がもっとも期待されている分野の一つである医療分野においてテフロンが注目されている．テフロンは耐熱・耐薬品性に優れ，人体との親和性もよく撥水性を示す．しかし表面が不活性であるため他の物質との接合や，実用的な強度を備えた厚さの金属膜の形成が困難といった問題がある．よって表面を活性化させることにより，これらの問題の克服が課題とされている．本研究では，代表的なテフロンであるPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）の表面にH2O イオンを照射することにより表面改質をはかり薄膜との密着性の向上を試みた結果を報告した．
Si ドライエッチングを用いたＸ線マスク作製
田中誠，瀧口欣司，*杉山嘉成，**村越庸一，**前田龍太郎，***船曳陽一，奥田孝一，****服部正
*(株)エリオニクス
**産総研
***(株)ナノクリエート
****高度研
平成17年電気学会全国大会講演論文集，No.3，p.194 (2005)
一般的にLIGA プロセスにおける最終製品の精度はX 線マスクの精度が大きく反映されると言われている．現在までX線マスクの作製にはUV リソグラフィが用いられることがほとんどであったが，フォトレジストの加工精度は数μmで限界であるとされており，X 線マスクの精度の向上が求められている．そこで本研究では従来のUV リソグラフィに加え、Si ドライエッチング技術を用いることにより，従来法以上に微細で、かつ高精度なX 線マスクの作製方法について検討した．
マグネシウム合金板のCO2レーザ曲げ加工に関する研究（第4 報）
―レーザ照射面反対側加熱による曲げ変形挙動―
奥田孝一，戸田吉宣，布引雅之，林田隼人
2005 年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，pp.523-524 (2005)
近年，AZ31 に代表される圧延あるいは押出マグネシウム合金の曲げ加工や絞り加工が試みられているが，常温ではすべり系が底面に限定されているため冷間における成形加工は困難となっている．このような背景に鑑み，著者らはマグネシウム合金板のCO2レーザによる曲げ加工を試みてきた．一般的には温度勾配メカニズムにより板はレーザ照射側に曲げを生じ，その反対側に曲げるのは困難である．しかし，レーザスポット径を大きくするとレーザ照射と反対側に曲がることを既報において示した，これは，板厚方向の温度勾配が小さくなることにより，座屈メカニズムが支配的になってくるためと考えられるが，そのため曲がる方向が一定しないという問題点があった．そこで，レーザ照射面を冷風により強制的に冷やして逆の温度勾配を作ることにより，レーザ照射と反対側への曲げを試みた．これにより，反対側に曲がる場合が多くなったものの，確実にその方向に曲げるまでには至らなかった．本報では，板の曲がる方向が一定しない条件下において，冷却するかわりにレーザ照射面の反対側表面を加熱することによってほぼ確実に反対側に曲げることができたので，その結果を報告するとともに，曲がる方向を決定づける要因について主として板表面の温度変化の点から検討を行った．
厚膜フォトレジストおよびNiメッキ構造体の超精密切削による表面仕上げ
奥田孝一，藤原直樹，*内海裕一，*服部正，**坂井信支
*高度研
**東洋合成(株)
2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集，pp.63-64 (2005)
This paper describes a surface finish of thick photo resist and nickel electroplating structure by an ultra-precision diamond cutting. In order to fabricate a flat structure of thick photo resist, an ultra-precision cutting technique was applied to UV lithography process and the direct cutting of the resist layer and the nickel electroplating by diamond cutting tool was attempted. The surface texture and the flatness of micro pattern were evaluated. In result, the surface roughness of the resist and the nickel electroplating by cutting were an order of 0.01um in arithmetic average roughness Ra.
純チタン板のCO2レーザフォーミングにおける曲げ変形特性
奥田孝一，杉江悠一，布引雅之
2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集，pp. 397-398(2005)
This study deals with a behavior of bending deformation in CO2 laser forming process of titanium. CO2 laser forming was applied for a pure titanium plate with thickness of 1 mm to aim the development of new bending process. The experiments of laser forming were carried out with a CO2 laser machine. The bending angle and the temperature of workpiece were examined under the condition of various laser power, feed rate and laser spot diameter. Based on the experimental results, it was found that the bending deformation behaved greatly depending on the laser power and the laser spot diameter. The bending angle increased with an increase in the laser power and decreased at the laser power over a certain value. The bending direction tended to change from the laser irradiation side to its opposite side when the large laser spot diameter was given.
レーザ切断順序が被加工母材の熱変形に及ぼす影響
布引雅之，奥田孝一，吉田敏幸
2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集，pp.379-380 (2005)
高硬度微細形状部品の精密切削に関する研究
奥田孝一，竹野恵永
日本機械学会2005年度年次大会講演論文集，Vol.4， pp.53-54 (2005)
This paper describes a basic machinability of hardened steel in precision cutting. High accuracy and high efficiency machining of micro parts such as a contact probe for a current inspection of semiconductor has been demanded. For its realization, it is essential to understand the micro cutting phenomenon such as the surface texture, the tool wear with small depth of cut and low cutting speed. In this study, the precision cutting experiments of a carbon tool steel (SK105) by cermet and ultra-fine grained carbide tools were carried out with an ultra-precision cutting machine. It was found that the feed rate, the cutting speed and the edge sharpness of tool significantly influence the surface finish.
ベリリウム銅の微小切削における仕上面性状
奥田孝一，桂樹潤
第45回銅及び銅合金技術研究会講演大会講演概要集，pp.131-132 (2005)
近年，光学・電子機器などの分野において機器を構成する部品の小型化・高精度化が進んでいる．例えば，半導体の通電検査に利用されるコンタクトプローブは，半導体回路の高集積化に伴い，現在では直径0.1〜0.2mmが主流となっており，それ以下の微小径のものも求められている．このコンタクトプローブの代表的な素材としてベリリウム銅が用いられている．このような微細形状部品の切削においては，必然的に微小切込み，低速切削にならざるを得ず，比較的単純な丸棒形状にもかかわらず仕上面性状や加工精度などの点で高い加工技術が要求される．しかしながら，微小切込み切削における切削現象，すなわち仕上面性状，工具摩耗，切削力などの点で十分明らかになっているとはいえない．そこで，本研究では超精密切削加工機を用いて超硬工具ならびにダイヤモンド工具によるベリリウム銅の微小切削実験を行い，主として切削条件が仕上面性状に及ぼす影響について検討した．
マグネシウム合金のCO2レーザ曲げ加工
奥田孝一
第５８回兵庫産学交流会講演資料，pp.26-34 (2005)
マグネシウム合金の超精密切削加工とレーザフォーミング
奥田孝一
尼崎市産学公ネットワーク協議会講演資料 (2005)
マグネシウム合金(AZ31)のCO2レーザ切断加工
奥田孝一
加工技術データファイル No.2005029，?機械振興協会，pp1-2 (2005)
加工条件を決めるには，現在なお決定的な定量的手法に乏しく，加工技術の深い知識と熟練者の経験に頼る部分が多いのが現状である．特に最近では，新材料の開発が進み，工作物・工具材の進展は速く，常に新しい加工条件が求められている．加工技術データファイルは，除去加工技術（切削・研削・放電・レーザ加工etc.）全般をカバーしており，本稿はマグネシウム合金のレーザ切断技術に関して紹介したものである．マグネシウム合金のレーザ切断加工の報告は少なく，どのような加工特性を示すか系統的に調べた事例がほとんどない．そこで，レーザ出力および形態，切断速度，アシストガスの種類を変えて，切断可能範囲とドロス，切断面粗さなどの切断面品位を調べた．
超精密超微小切削のメカニズムとその応用
奥田孝一
日本テクノセンター超精密切削加工技術と高精度化セミナーテキスト，pp.1-50 (2005)
「超精密切削加工技術と高精度化」講座では，切削加工の基本メカニズムについて解説するとともに，超精密超微小切削における特異性，通常切削では無視しえた要因とそれらの超微小切削メカニズムに及ぼす影響について述べる．また，実験データをもとに各種被削材の超精密切削における具体的な加工現象を紹介し，超精密切削技術の最近の動向についても言及する．高精度加工技術課題に対処しうる超精密切削加工の基礎的な知識を習得できることを目的としたテキストである．
エコナノテクノロジーによるグリーン産業基盤の創出（マイクロ平坦化技術）
奥田孝一（プロジェクトリーダ *服部 正）
*高度研
兵庫県COEプログラム平成16年度研究成果報告書 (2005) .本プロジェクトでは国内有数である兵庫県立大学保有の放射光施設(ニュースバル)を活用し，グリーン先端産業のベースとなる，エコロジーに立脚した新たなナノ・マイクロシステム技術(エコナノテクノロジー)を検討し，環境浄化のための有害物質の分解・分離・検査機能を持つ集積化マイクロ化学システム実現のためのマイクロ流体デバイス要素部品の開発，およびグリーン先端産業を支える基幹エネルギー技術の有力候補としての色素増感型の太陽電池の開発を行う．その中で，環境浄化・クリーンエネルギ化のためのナノ・マイクロデバイス作製の基盤技術となるトータルマイクロプロセスを担当し，アッセンブリーの基本技術として樹脂，金属基板の平坦化技術の開発に関してまとめた．
地域活性化に貢献する新エネルギー技術の創出（羽根車用材料とその製造ならびにデバリング技術）
奥田孝一（プロジェクトリーダ *長谷川素由）
*但馬技術大学校
兵庫県COEプログラム平成16年度研究成果報告書，pp.20-33 (2005)
本プロジエクトは，新エルネギー技術開発と関連して兵庫県の地域および産業活性化を視点に新エネルギーの種類，規模，出力，投資予算，採算性の適正範囲を検討し，更に，汎用性を高めるため寸法形状，制御，制振，加工，デバリング，コスト，高効率・高出力・高集積化関連技術についても検討を行なう．具体的には微風力対応型マイクロ発電機を試作し評価するものであり，このような風車に適した羽根車用材料の検討とその製造法ならびにデバリング技術に関してまとめた．
地域活性化に貢献する新エネルギー技術の創出（新エネルギーの有効利用技術の創出）
布引雅之（プロジェクトリーダ *長谷川素由）
*但馬技術大学校
兵庫県COEプログラム平成16年度研究成果報告書，pp.1-9 (2005)
現在，世界が直面しているエネルギー問題ならびに環境問題への対応策として，再生可能な自然エネルギー（クリーンエネルギー）の活用が注目を集めている．自然エネルギーから電力を取り出す，太陽光，水力，風力，バイオマス，波力，海流・潮流，海水温度差，地熱を用いた発電技術について，それぞれの特徴ならびに技術動向について調査し，地域活性化に貢献できる新エネルギー技術についてまとめた．
地域活性化に貢献する新エネルギー技術の創出（マイクロ風力発電技術の開発動向）
布引雅之（プロジェクトリーダ *長谷川素由）
*但馬技術大学校
兵庫県COEプログラム平成16年度研究成果報告書，pp.10-19 (2005)
現在，日本の風力発電の研究は，巨大風車を用いた大規模風力発電と，マイクロ風車を用いた小規模風力発電に二極化されている．本プロジェクトでは，地域活性化に貢献する新エネルギー技術としてマイクロ風力発電技術が有効であると考えた．マイクロ風力発電システムは比較的居住区域の近くに設置されるため，周辺の建物や地形の影響を受けて風が乱れたり，突風が生じる場合がある．そのため小型風車には発電効率の向上だけでなく，突風対策，騒音対策，振動対策などの多角的に特性を検討する必要がある．ここでは小規模風力発電に用いられる各種のプロペラの特性ならびに最近のマイクロ風力発電システムの開発状況を調査した．