３次元工具振動を利用した研磨システムのためのＮＣコードおよび制御プログラムの開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24560122
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 水野 雅裕 岩手大学, 工学部, 教授 (40239249)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 金型研磨 / ３次元工具振動 / ダイヤモンドペースト / 研磨力 / ツールパス / NCコード

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は主に３次元工具振動を利用したNC研磨システム実現のため，ハードウエアと制御プログラムの開発を行った．本システムでは，自動研磨プログラム実行前に，あらかじめ，研磨で使用する複数の３次元工具振動を設定し，それらに番号をつけて登録するようにした．登録する３次元工具振動は，被研磨面の法線ベクトルがz軸正方向，工具送り方向がx軸正方向であるときの工具振動とした．これを基本工具振動と呼ぶ．実際の研磨においては，被研磨面は曲面であり，法線ベクトルは研磨位置によって異なる．また，工具送り方向もx軸正方向とは限らない．したがって，基本工具振動の形態を，被研磨面の法線ベクトルや工具送り方向に合わせて回転させる必要がある．工具に振動を与えるための波形信号を得るため，DA変換器に付属しているRING形式バッファメモリによる波形出力機能を用いている．従来はDA変換器から出力される３系統の波形信号をそのままアンプで増幅し，３個の積層型圧電アクチュエータに与えていた．しかしながら，振動形態を変えるには，一旦工具振動を停止し，バッファメモリのデータを書き換え，その後で工具振動を再開する必要があった．工具振動を停止させることなく連続的に工具振動形態の向きを変えるために新しくアナログ演算回路を製作した．アナログ演算回路への入力は，基本工具振動に対応したDA変換器からの３系統の波形信号および振動形態の向きに依存する９つの電圧信号である．９つの電圧信号は， NCコードから読み込んだ被研磨面の法線ベクトルおよび工具の現在位置と次の目標位置から算出した工具送り方向から決定した．振動形態をNCコードによって連続的に変化させることができるかどうかを確認するため，マイクロスコープおよび４分割受光素子を用いた2次元振動測定システムによる評価実験を行った．その結果，所定通りに振動形態が変化することが確認できた．