2005 Fiscal Year Annual Research Report
要素特性の改善による水平多関節型位置決め機構の高精度化と精度限界の究明
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17560223
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
深田 茂生 信州大学, 工学部, 教授 (70156743)
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| Keywords | 精密位置決め / 水平多関節型機構 / SCARA型ロボット / 関節駆動機構 / 空気静圧軸受 |
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| Research Abstract |
水平多関節型機構はSCARA型ロボットの機構として組立ラインで多用されているが,直交型と比較すると精度が格段に劣ると言われる.しかし水平多関節型機構は,設置面積に対して可動範囲が広いため,組立ライン上での応用性が極めて高く,最近ではライン上のインプロセス座標測定機としての可能性も期待されている.そこで本研究では,現状の先端要素技術を駆使した水平多関節型機構の機構設計を新たに行い,約300×200mmの作業領域にわたって1μmレベルの位置決め精度を持つ,飛躍的に高精度化された水平多関節型位置決め機構を実現するとともに,水平多関節型機構による位置決め精度限界を究明することを目的としている.本年度はその第1段階として,1軸の関節駆動機構を新たに設計製作し,基本特性を評価することを目標とした.
回転案内要素として,軸心の振れ精度0.05μmのエアスピンドルを採用し,その主軸をフリクションライブ減速機とDCモータで駆動する構成とした.分解能720万ppr(0.18秒)のロータリエンコーダの目盛円盤を関節の出力軸に直結し,関節角度をダイレクトに高分解能で検出する.また,関節を案内するエアスピンドルの主軸に対するチルトモーメントをゼロとするために,腕の反対側にバランスウエイトを配置し,関節が支持する腕の重心が常に関節の軸心と一致するような構造とした.
以上の関節駆動機構を実際に製作し,一軸の回転位置決めシステムを構築した.また,手先の実変位を検出するために,PSDを用いた測定システムを構成した.目標回転角度0.01degの回転位置決め動作を実行したところ,定常角度偏差0.18秒以内の結果が得られ,手先の軌跡精度2μm以内,位置決め誤差1μm以内の結果が得られた.以上の結果,次年度に肘部関節を新たに設計製作して追加することにより,高精度水平多関節型機構を実現する見通しが得られた.
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