【ホワイトペーパー】産業機器市場とは？

A Rochester Electronics White Paper 産業機器市場とは？ 工作機械、製造装置、検査装置および分析装置 Rochester Electronics, Ltd. 日本営業本部 170-6011 東京都豊島区東池袋 3-1-1 サンシャイン 60 ビル 11 階 +81.3.6709.2630 / www.rocelec. jp

産業機器市場とは? 工場の製造工程や製造後の工程で産業用機器および装置は、不可欠な役割を果たしています。そして、 これら産業用機器の開発には、電子部品が重要な要素となっています。さらに、産業用機器の省力化・ 省人化機能は年々高まってきています。そのため、技術の進歩により、製造設備は基本的な機器だけで なく、ロボットを含むより複雑な自動化された設備へと拡大しています。 産業用機器や設備市場は、産業のグローバル化に伴い、年々大きく変化しています。地域ごとの標準規 格は、従来からのレガシー機器と新しい機器の互換性をサポートするための設計を伴う国際規格へと発 展してきました。 その結果、レガシー機器のライフサイクルは延び、初期投資額は最適化されていま す。そういった背景から現在は、産業用機器製造メーカーにとって、ライフサイクルの長い半導体部品 を提供可能な、信頼できる供給元と提携することがますます重要になってきています。 ロチェスターエレクトロニクスは、半導体製品を継続供給することに注力しており、機器製造メーカー が要求する長期ライフサイクルに対し、強く一致しています。ロチェスターは 70社以上の主要半導体メ ーカーから認定され、正規販売代理店として現行品および製造中止品在庫を供給しています。さらに、 ロチェスターの再生産ソリューションは、オリジナル半導体メーカーの認定を受けており、ダイバンク やダイ製品の再生産を通じて、多くの製品のライフサイクルを延長しています。 産業用機器には、さまざまな種類があります。ここでは、一般的に工場で活用されているいくつかの種 類の機器を取り上げます。 © Rochester Electronic , Ltd. 2

⚫ 工作機械 工作機械は、金属、木材、石材、樹脂などの素材を目的の形状に加工するものです。作業者が操作する 「汎用工作機械」と、コンピュータと専用コントローラーで自動運転し、ハイエンドな生産に必要な精 度や再現性を実現する「NC（Numerical Controlled）工作機械」に大別されます。 自動化の要求から、現在は後者が主流となっています。 主な工作機械は以下の通りです： o 旋盤、フライス盤、マシニングセンター、放電加工機など ⚫ 製造装置 製造装置とは、工場で製品を製造するための装置全般を指します。この製造装置には、作業者が操作す るものと、制御装置により自動化されたものがあります。 主な製造装置は以下の通りです： o プレス機、射出成型機、溶接機、基板実装装置、半導体製造装置など ⚫ 検査装置/分析装置 検査装置/分析装置は、製品の品質や欠陥の有無を目視などで検査する装置です。人間の感覚を高めた り、他の検査技術を取り入れたりして設計されています。また、大量の製品を効率よく検査するため、 多くの場合自動化されています。 主な検査機器/分析装置は以下の通りです： o 外観検査、X線検査、寸法検査、材料分析器、化学分析器など ⚫ 工場内輸送機器 製品の製造に加えて、多くの工場では独自の輸送業務が必要です。これには、倉庫と製造現場間の材料 の輸送、生産プロセスの一部としての材料の取り扱い、および生産、テスト、および検査段階の間の仕 掛品の移動が含まれます。 主な輸送機器は以下の通りです： o コンベヤー、クレーン、エレベーター、ロボットハンドラー、無人搬送車 (AGV)、自動倉庫な ど © Rochester Electronic , Ltd. 3

産業システムの概要 標準的な産業機器を構成する主なブロック機能を図 1に示します。 センサ制御ブロック モーター制御ブロック マスターコントロ 電源/バッテリー ールブロック 外部通信ブロック 制御ブロック (図 1：産業用システムの主要なブロック機能)。 マスターコントロールブロック： その名の通り、システム全体を制御・管理するブロックです。図 2は、マスターコントロールブロック に使用されている主要な要素を示しています。要素の種類と機能は大きく異なり、通常はシステムの複 雑さによって決定されます。 DSP CPU メモリ CPLD ディスプレイコン オペレータ トロールドライバ コンソール I/F (図 2：マスターコントロールブロック) © Rochester Electronic , Ltd. 4 内部バスインターフェース

電源/バッテリー制御ブロック システム全体を安定的に運用するためには、他のシステムと同様に、電源/バッテリー制御ブロックが必 要です。図 3 に代表的な電源ユニットを示します。これらのユニットの要件は、単純な低電力 DC電源 から高電圧/大電流の AC/DC電源まで多岐にわたります。電源は、直流電源、発電電源、バッテリーのい ずれかが採用されています。電源の制御と管理は、安全要件を満たし、安定したクリーンな電源を確保 し、場合によってはバックアップ電源に移行するために、システムの重要な機能となり得ます。 アナログ電源 デジタル電源 基準電圧回路 (図 3：電源/バッテリー制御ブロック) モーター制御ブロック モーターは産業機器製品に非常によく使われており、昨今のファクトリーオートメーションの多くで、 利便性、快適性、安全性の向上のカギを握っています。図 4は、モーター制御ブロックに使用されてい る典型的なブロック図を示しています。安全規格やエネルギー効率に対する要求から、これらのシステ ムの実装に半導体技術を使用することがますます多くなっています。 信号調整 A/D変換 Memory MCU DSP ドライブ 電力変換 ASIC 制御 FPGA パワーマネージメント インターフェース (図 4：モーター制御ブロック）。 © Rochester Electronic , Ltd. 5

センサ制御ブロック センサ技術の発展により、産業用機器の性能は大きく向上しました。図 5 は、システム内でセンサを利 用するために必要となる機能ブロックを示しています。センサは、外部のアナログ世界と内部のデジタ ル制御システムとの橋渡しをしています。信号を最適化し、アプリケーションに必要な分解能を得るた めに、様々なブロックを組み合わせたモジュールなどが利用されています。 信号検出 マルチ アンプ フィルタ VGA ACD ブロック プレクサ (図 5：センサ制御ブロック） 外部通信ブロック 産業用機器のアプリケーションの多くは、単独で動作しているわけではありません。より大きなシステ ムの一部として連動して動作しています。多くの場合、機器は中央で制御されており、各機器の状態は 追跡され、動作を調整されています。そのため、各機器と中央制御装置との間の通信リンクが必要にな ります。図 6 は、典型的なリンクを構成するブロックを示しています。これは、内部機器のインターフ ェースと、リモートモニタリングやデータロギングによく使われる外部インターフェースとの間の通信 機能となっています。 DSP FPGA インターフェー スユニット （イーサネッ ト、USBなど） メモリ (図 6：外部通信ブロック) © Rochester Electronic , Ltd. 6 内部バス インターフェース

主な製品 アナログ＆ミックスド・シグナル • パワーマネージメント - レギュレータ • パワーコンバータ・モジュール • MOSFET/IGBT ゲートドライバ • LED バックライト＆ペリフェラールド ライバ • データコンバータ • アンプ • シグナルコンディショナ、ドライバ、 • マルチプレクサ/スイッチ レシーバ • センサ ディスクリート • IGBT、IGBT モジュール • LDMOS、VDMOS、GaN RF パワー • パワーMOSFET、FET • 整流器およびツェナーダイオード • バイポーラトランジスタ • ESD-TVS-サージ保護 ロジック • 標準ロジックゲート - 5400/7400シリーズ、LS/ALS/AS、AC/ACT、ABT、FCT、その他 • PLDs, PALs, CPLDs, EPLDs • FPGAs プロセッサおよび周辺デバイス • 4ビットから 64ビットのマイクロプロセ • デジタル・シグナル・プロセッサ ッサとマイクロコントローラ • スペシャルティ プロセッサ/コプロセッ • 標準ロジック サ • 登録型、バッファ型、複合型ロジック • プログラマブルロジック -PLD、EPLDs/CPLDs、FPGAs メモリ • DRAM • OTP-ROM • SRAM：同期および非同期 • シリアルおよびパラレル EPROM/EEPROM • FIFO、デュアルポート • シリアルおよびパラレル FLASH © Rochester Electronic , Ltd. 7

主要半導体メーカー ONSEMI/Fairchild Infineon/International Rectifier/Cypress Analog Devices Maxim Integrated Texas Instruments Intel NXP Semiconductors Renesas/ IDT/ Intersil Ampleon Nexperia Microchip/Atmel Cypress Lattice © Rochester Electronic , Ltd. 8