レーザ誘導方式深穴評価プローブの開発

• Project/Area Number: 10875059
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 甲木 昭雄 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20038095)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 毛利 彰 九州大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50037909) ; 佐島 隆生 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20215750) ; 鬼鞍 宏猷 九州大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108655)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1999: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1998: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 深穴 / 形状測定 / 誘導 / レーザ / ファジィ / インチウォーム

Research Abstract

深さ数mの加工穴の精度を包括的に評価できるレーザ誘導方式深穴評価プローブ(φ110)を製作した.プローブは,測定部,姿勢制御部,アクティブローテーションストッパおよび送り機構から構成される.姿勢制御部の後方には誘導用の半導体レーザおよびプローブのローリングを検出する一次元PSD(Position-Sensitive Detector)を取り付ける.測定部は電気マイクロメータを主軸に取り付けステッピングモータで回転させる構造である.穴壁を螺旋状に走査し,穴径,真円度,真直度などの穴精度を1回の走査で測定する.測定データは無線で送り前方に配置した受信器で受け,コンピュータで処理する.姿勢制御部は,前方に3個,後方に3個の圧電アクチュエータを配置し連動して動かすことによりプローブの変位と傾きを変える.各3個の圧電アクチュエータは軸直角断面上で上部,下から90゜の位置に2個配置する.プローブの誘導は,半導体レーザからプローブ後方へ照射したレーザ光を前後に配置した2個のPSDで受ける.各座標を用い演算でプローブの変位と傾きを求める.一次元PSDに外部よりレーザ光を照射しプローブのローリングを検出する.プローブに回転が生じればアクティブローテーションストッパを駆動し補正する.アクティブローテーションストッパな4個のレバーと8個の圧電アクチュエータより構成される.送り機構も4個のレバーと8個の圧電アクチュエータより構成される.ストッパは回転方向のインチウォーム,送り機構は送り方向のインチウォームで動く.工具の誘導にファジィ理論を導入した.
姿勢制御部および誘導用光学系の性能を調べた結果極めて良好であることが分かった.これから他の構成要素およびシステムとしての評価を行う.すでに実用化の見通しがたっている.実用化の際,測定部には電気マイクロメータのかわりに小型のレーザ変位計を開発し使用する.

Research Products

• [Publications] Akio Katsuki: "Development of a High-Performance Laser-Guided Deep-Hole Boring Tool: Optimal Determination of Reforence Origin for Precise Guiding"Procs.of ASPE 13th Annual Meeting. 88-91 (1998)
• [Publications] Akio Katsuki: "Development of a High-Performance Laser-Guided Deep-Hole Boring Tool: A New Tool for Application,and a Robot and a Probe for Extremely Deep Holes"Procs.of 1^<st> international conference and general meeting of the euspen. 1. 254-257 (1999)
• [Publications] Akio Katsuki: "Development of a High-Performance Laser-Guided Deep-Hole Boring Tool: Putting into practical use"The Memoirs the Graduate School of Engineering,Kyushu University. 59・2. 155-171 (1999)
• [Publications] Akio Katsuki: "Development of a High-Performance Laser-Guided Deep-Hole Boring Tool: Application to Various Uses"The 4th International Joint Symposium Between Kyushu University and Chungnam National University. 185-188 (1999)
• [Publications] Akio Katsuki: "Development of a High-Performance Laser-Guided Deep-Hole Boring Tool: Optimal Determination of Reforence Origin for Precise Guiding" Procs.of ASPE 13th Annual Meeting. 88-91 (1998)