PKM形工作機械による自由曲面形状の高速・高精度加工に関する研究

• Project/Area Number: 17760106
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Production engineering/Processing studies
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 中本 圭一 神戸大学, 工学部, 助手 (90379339)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2005: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 精密部品加工 / 機械工作・生産工学 / 知能機械 / パラレルメカニズム形工作機械 / 高速プロトタイピング

Research Abstract

1.パラレルメカニズム(PKM)形工作機械のキャリブレーション手法の提案
パラレルメカニズム機械に用いられているジョイントの位置,ストラットの基準長さなどの機構パラメータを正確にキャリブレーションすることにより,運動精度を向上させることを目的として,NCプログラムにより指令された工具先端の位置姿勢から,主軸を支える6本のストラットの長さ及びその伸縮速度.加速度を逐次算出することが可能な幾何学的な運動シミュレータを開発した.そして,運動シミュレータ上でボールバーによる運動誤差の測定を模擬して機構パラメータのキャリブレーションを行い,提案するキャリブレーション手法の有効性を確認した.さらに,実機(COSMO CENTER PM600)上でボールバーを用いて機構バラメータのキャリブレーションを行うことで.キャリブレーション後の運動精度が大幅に改善することを確認した.
2.パラレルメカニズム(PKM)のための工程設計支援システムの開発
パラレルメカニズム形工作機械の幾何学的な運動シミュレータに,重力や摩擦力などの外力が主軸を支える6本のストラットを伸縮させるサーボモータに与える負荷を推定できる機能を追加し,推定結果と実際のサーボモータトルクを比較して,十分な精度で予測が可能であることを確認した.次に,バラレルメカニズム形工作機械の構造に適した工程設計を実現するために,ストラット伸縮方向の加速度や,ストラットに作用する外力の変動の低減を目指して,加工動作において回転工具使用時には冗長なC軸の回転運動を利用した工具経路生成手法および,テーブル上の被削材の設置場所,工具送り方向を最適化する工具経路生成手法の提案を行い,実機による検証でその有効性を確認した.