中小企業におけるスマートファクトリー実現のためのワイヤ駆動デルタロボットの開発

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04153
• Research Institution: Nippon Institute of Technology
• Principal Investigator: 樋口 勝 日本工業大学, 先進工学部, 教授 (40293039)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: パラレルメカニズム / 機構設計 / ワイヤ駆動機構

Outline of Annual Research Achievements

(1)昨年度試作した2軸型ワイヤ巻取り機構は、チルト動作を確実に行うことができなかったことから、これを解決する方法として、上下に2段プーリを配置する機構を設計・試作し、確実なチルト動作を実現した。
(2)昨年度試作した同軸型ワイヤ巻取り機構は、プーリからのワイヤの脱落および、ワイヤ格納部とプーリの干渉によるワイヤの脱落が生じており、運動中にワイヤの脱落が頻繁に起きていたので、これを解決するために、ワイヤ格納部の位置の変更、プーリやワイヤ格納部のつばの拡大、ガイドの増設を行い、ワイヤの脱落が生じない巻取り機構を実現した。
(3)従来の運動伝達指数では評価できない平行なワイヤを有するデルタ型パラレルワイヤ駆動機構に適用できる修正した運動伝達指数を用いて試作機の運動伝達性および実作業領域を評価した。
(4)修正した運動伝達指数と、実験により求めた位置繰り返し精度との関係を実験により把握した。その結果、修正した運動伝達指数が良いと位置繰り返し精度が良いことがわかり、この運動伝達指数によりデルタ型パラレルワイヤ駆動機構の運動伝達性および実作業領域が評価できることを明らかとした。
(5)中小企業における運用を想定し、現場の作業員が直感的に操作できるGUI操作アプリをWindows上で構築した。また、このアプリにダイレクトティーチングと、そのプレイバックを行う機能を追加した。
(6)安価なステッピングモータを用いて、ひずみゲージを用いて計測したワイヤの張力をフィードバックすることで力制御を行った。そして、ダイレクトドライブモータを用いて力制御した場合との比較により、ステッピングモータによる力制御の可能性について検討した。さらに、ダイレクトティーチングをステッピングモータで行うことの可能性について検討した。