配位空間を用いた工具オフセット面生成法

• Project/Area Number: 07855017
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機械工作・生産工学
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 田中 文基 北海道大学, 工学部, 助手 (30207138)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1995: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 工具オフセット面 / 配位空間 / CAM / 多軸工作機械 / 工具パス生成 / 姿勢制御

Research Abstract

様々な形状加工へのニーズや高能率、高精度加工への要求から多軸工作機械による加工法に関する研究が多数行なわれている。しかし、多軸工作機械は工場で実際に使われている例が少ない。その理由としては、五軸制御工作機械などに代表される、工具姿勢の制御が可能な工作機械に対し、工具の姿勢を全て考慮し、工具干渉の回避を可能とする工具オフセット面生成法が困難なためである。そこで、本研究では、工具の位置と姿勢を同時に表現するために、配位空間を用いた方法を提案、工具の位置と姿勢を同時に表現するとともに、工具干渉回避を可能とするオフセット面の配位空間における表現を提案し、上述の問題点を解決する。このため、工具の位置と姿勢を同時に表現する配位空間を用い、工具オフセット面の理論的解析及び数学的表現を行ない、それを実現するためのアルゴリズムの提案及び実装を行なう。
上記の目的で研究を行ない、以下の結論を得た。
1)工具オフセット面生成及び工具経路生成法の調査:多軸工作機械における工具オフセット面生成法及び工具経路生成法の調査を行ない、従来法の問題点を明らかにした。
2)配位空間の表現法の調査と配位空間による工具オフセット面のモデル化:工具の位置と姿勢を同時に表現する配位空間を用い、工具オフセット面の理論的解析を行なうと共に、配位空間の表現法や配位空間で用いられているアルゴリズムの検討を行なった。また、工具オフセット面の配位空間による数学的表現を行ない、工具オフセット面のモデル化を行なった。
3)工具オフセット面生成のアルゴリズムの検討実装:上述した工具オフセット面の生成のアルゴリズムの提案及びパーソナルコンピュータによる実装を行なった。
4)提案した方法論のコンピュータシミュレーションによる評価:具体例は、出力の理解の容易性などから、工具の姿勢を制御できる旋盤を仮想的に考え、コンピュータシミュレーションによりその有効性を検証した。その結果、工具干渉部分が存在しない工具経路を導出できた。