2015 Fiscal Year Annual Research Report
加工条件を考慮に入れた多軸制御加工のための工具姿勢の最適化
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25420051
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
樋野 励 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (80273762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 教和 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00359754) [Withdrawn]
社本 英二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20216146) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 多軸工作機械 / 工具経路生成 / 工具姿勢 / 衝突回避 / 最適化 / 数理計画法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，精緻な自由曲面形状が求められる金型を，多軸を有する工作機械の切削加工により作り出すことを前提に，与えられた工具経路に対して工具と被削材の衝突を回避するための工具姿勢の最適化手法の検討を行う．先行研究の多くがエンドミルに代表される回転工具を想定し，工具として単純な直線形状を用いることに対して，本課題では，非回転の総型工具をはじめとする様々な工具を用いる加工を扱うために，工具形状には制約を置かずに，およそ加工が可能な任意の工具形状と任意の製品形状の組み合わせに対して，機械加工時の衝突回避を実現することを前提条件に課す．そのため，研究課題に掲げる多軸制御加工時の工具姿勢の最適化はもとより，工作機械主軸と工作機械構造物の衝突，組み立てに用いられるロボットと周辺装置との衝突など，移動2物体間の衝突回避問題を広く一般的に扱うことが可能である．その際，本課題では，衝突回避問題をいわゆる数理モデルに基づいた最適化問題として扱う点に学術的な意義を有する．具体的には，工具と被削材のいずれも三角形要素からなる多面体として定義し，本来非線形項を含む姿勢変換式に対して，独自に導き出した線形不等式からなる制約式の組として表すことにより，2つの三角形要素の衝突回避問題を混合整数計画問題として扱うことを可能にしている．この最適化問題は，工具および被削材の形状を表す三角形要素の数に制限はあるものの，広く一般的に利用が可能な汎用の最適化ツールを用いて扱うことができる．ただし，この混合整数計画問題を最適化ツールを用いて解くことは実用的ではないため，本課題では，ヒューリスティックスな探索手法を用いた最適化の検討を合わせて行っている．また，加工時のびびりを避けるために，工具の取り得る姿勢に制約が課される場合についても，特別な扱いを行うことなく利用することができることを示唆している．
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