可視化情報に基づくウォータジェット加工の加工状態認識に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08405013
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 伊東 誼 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016441)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋詰 等 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (50218400) ; 稲場 千佳郎 東京工業大学, 工学部, 助手 (10223231) ; 割澤 伸一 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (20262321) ; 新野 秀憲 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (40196639)
• Keywords: ウォータジェット加工 / 加工状態認識 / 可視化 / 超高速ビデオカメラ / 多軸力センサ / 超音波パルス反射法 / 加速度センサ

Research Abstract

本研究では特に加工過程の可視化によって得られる情報に基づいた加工状態認識技術の確立を目的としている。第1年度では以下の4点について研究を進め、成果を得た:
(1)超高速ビデオカメラを用いた加工状態可視化:透明材料を対象とした超高速ビデオカメラによる加工過程の可視化によって、(2)、(3)、並びに(4)を遂行する上で重要な加工過程の観察と加工状態の抽出を行った。具体的には、(a)工作物の分離不良状態、(b)縞目模様の発生状態、(c)水噴流の曲がり状態、(d)水噴流の工作物貫通状態、並びに(e)加工棚の発生過程について検討した。
(2)ウォータジェット加工の機構解明:(1)で得られた可視化情報に加え、加工面及び砥粒の目視、微分干渉顕微鏡、走査形イオン顕微鏡、並びに表面粗さ測定器による詳細な観察を行った。その結果ウォータジェットの加工作用を(i)切削作用、(ii)衝撃破壊作用、(iii)側面壊食作用の3つから構成されることと、砥粒の作用が工作物の材質により異なることを明らかにした。
(3)超音波パルス反射法を用いた加工状態可視化:非透明材料に適用可能な可視化手法を確立するため、超音波パルス反射法を応用して切断前面の可視化の可能性について検討を行った。15MHz、投射径6mmの探触子を用いた結果、切断前面の傾きが20°程度までは±0.5mmの誤差範囲で形状の測定が可能、それ以上の曲がりや加工棚が存在する部分に対しても反射波形情報を利用することにより状態認識が可能であることを示した。
(4)多軸力センサを用いた加工状態認識:上記可視化情報で得られた加工状態を多軸力センサの出力と対応させ加工機構を考慮に入れ考察することによって加工状態の実時間認識手法を開発した。

Research Products

• [Publications] 割澤伸一ほか: "切削力情報を用いたウォータージェット加工の状態認識" 日本機会学会第73期通常総会講演会講演論文集(IV). 96・1. 271-272 (1996)
• [Publications] 割澤伸一ほか: "切削力情報を用いたウォータジェット加工の自律加工システムの構築" 日本機会学会第74期通常総会講演会講演論文集(IV). 96・15. 289-290 (1996)
• [Publications] 割澤伸一ほか: "ウォータジェット加工における状態認識とそれに基づく自律加工システムの構築" 日本ウォータージェット学会研究発表論文集. 11. 1-6 (1996)