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ワーク・ツール間の6自由度完全相対運動を実現するナノメートル精度超精密機械の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16360078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関静岡大学

研究代表者

大岩 孝彰  静岡大学, 工学部, 教授 (00223727)

研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
12,900千円 (直接経費: 12,900千円)
2006年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2005年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2004年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワード工作機械 / 三次元座標測定機 / 運動誤差補正 / パラレルメカニズム / 熱変形補正
研究概要

超精密な機械加工や測定を実現するため,ツールと工作物の間の正確な相対運動を創成する機械システムが機械要素の高精度化と同様に必要とされている.本研究は,ツールと工作物の間の6自由度相対運動測定装置を用いた機械システムを提案している.ツール主軸と定盤の間に設置されたヘキサポッド形パラレルメカニズムは従来の機械で受動的に駆動される.メカニズムはジョイントとリンクの弾性的変形およびの熱膨張のための補正装置を備えているため,外力や温度変動の影響を受けずに6自由度運動を正確に測定することができる.まず,球面ジョイントと直動ジョイントからなる伸縮可能な連結連鎖(ストラット)が設計され,試作された.ボールシャンクの熱変形の影響を除くために球面ジョイントが改良された.さらに低膨張材料を用いた補償装置が重力と温度変化の影響を調査するために試験された.結果,重力と温度変化はストラットの長さ測定精度にほとんど影響を与えないことがわかった.次に補正制御対象として従来の直交座標形メカニズムが組み立てられた.このメカニズムはACサーボモーターとエンコーダを備えている3つのボールネジ駆動の直動位置決めステージを用いている.定盤とツール主軸の間の位置決め誤差と運動誤差がレーザ干渉測長システムを用いて測られた.最後に,冗長な受動的な連結連鎖を用いた校正方法がヘキサポッド機構の37の機構パラメータを推定するために調査された.ヘキサポッド機構がその移動空間内を運動するとき運動学によって計算されるストラットの長さ変化と測定される長さ変化は7つのストラットの長さ誤差を算出する.これらの長さ誤差が最小にされるように,ヤコビ行列を用いた最小自乗法は37のパラメータを修正し,繰り返された.結果,得られたパラメータはヘキサポッド機構の位置決め誤差を減少させられることを確認した.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (24件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Friction reduction using ultrasonic oscillation for rolling element linear motion guide2006

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 77・016107

      ページ: 1-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Friction reduction using ultrasonic oscillation for rolling element linear motion guide2006

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol. 77, No. 016107

      ページ: 1-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Motion error compensation of a mechanical contact spindle using a multi-degree-of-freedom micro-positioning stage2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 76・025104

      ページ: 1-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] パラレルメカニズムを用いた三次元座標測定機の校正に関する研究-冗長パッシブジョイントを用いたキャリブレーション-2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      精密工学会誌 71・4

      ページ: 512-516

    • NAID

      10015506018

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Linear Rectangular Air Bearing Based on Squeeze Film Generated by Ultrasonic Oscillation2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 76・075101

      ページ: 1-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hand-operated translation stage with sub-nanometer resolution2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 76・076105

      ページ: 1-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Miniaturized three-dimensional touch trigger probe using optical fiber bundle2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology 16

      ページ: 1574-1581

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 三次元座標比較測定機2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      精密工学会誌 71・10

      ページ: 1275-1280

    • NAID

      130004655866

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Error Compensation System for Joints, Links and Machine Frame of Parallel Kinematics Machine2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      International Journal of Robotics Research 24・12

      ページ: 1087-1102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Motion error compensation of a mechanical contact spindle using a multi-degree-of-freedom micro-positioning stage2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa, Katsumi KANEKO, Akira Kyusojin
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol. 76, No. 025104

      ページ: 1-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A calibration method for coordinate measuring machine using parallel mechanism-calibration with redundant passive prismatic joint-2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa, Keiichi Shutoh
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society for Precision Engineering Vol. 71, No. 4

      ページ: 512-516

    • NAID

      10015506018

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Linear Rectangular Air Bearing Based on Squeeze Film Generated by Ultrasonic Oscillation2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa, Ryosuke Suzuki
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol. 71, No. 075101

      ページ: 1-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hand-operated translation stage with sub-nanometer resolution2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa, M.Senjo, M.Nakajima, T.Masuda
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments Vol. 71, No. 075105

      ページ: 1-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Miniaturized three-dimensional touch trigger probe using optical fiber bundle2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa, Toshio Tanaka
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology Vol. 16

      ページ: 1574-1581

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3D Co-ordinate Comparator Using Reference Workpiece2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa, Motohiro Senjo, Masaharu Nakajima, Naomi Makita, Jiro Otsuka
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society for Precision Engineering Vol. 71, No.10

      ページ: 1276-1280

    • NAID

      110001868411

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Error Compensation System for Joints, Links and Machine Frame of Parallel Kinematic Machine2005

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa
    • 雑誌名

      International Journal of Robotics Research Vol. 24, No. 12

      ページ: 1087-1102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Linear rectangular air bearing based on squeeze film generated by ultrasonic oscillation2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 76,075101

      ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hand-operated translational stage with subnanometer resolution2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 76,076105

      ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Miniaturized three-dimensional touch trigger probe using optical fibre bundle2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology 16

      ページ: 1574-1581

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Error compensation system for joints, links and machine frame of parallel kinematics machines2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      International journal of robotics research 24,12

      ページ: 1087-1102

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] パラレルメカニズムを用いた三次元座標測定機の校正に関する研究-冗長パッシブジョイントを用いたキャリブレーション-2005

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰, 首藤圭一
    • 雑誌名

      精密工学会誌 71巻4号(印刷中)

    • NAID

      10015506018

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultra-precise machine system using hexapod-type measurement device for six-degree-of-freedom relative motions between tool and workpiece

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultra-precise machine system using hexapod-type measurement device for six-degree-of-freedom relative motions between tool and workpiece

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Oiwa
    • 雑誌名

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultra-precise machine system using hexapod-type measurement device for six-degree-of-freedom relative motions between tool and workpiece

    • 著者名/発表者名
      大岩孝彰
    • 雑誌名

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 非接触支持装置2006

    • 発明者名
      大岩孝彰
    • 権利者名
      静岡大学
    • 産業財産権番号
      2006-150211
    • 出願年月日
      2006-05-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 位置決め装置および位置決め方法2006

    • 発明者名
      大岩孝彰
    • 権利者名
      静岡大学
    • 産業財産権番号
      2006-274378
    • 出願年月日
      2006-10-05
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 直動案内および送りねじの摩擦低減方法2004

    • 発明者名
      大岩孝彰
    • 権利者名
      科学技術振興機構
    • 産業財産権番号
      2004-069314
    • 出願年月日
      2004-03-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 超音波ガイドユニット2004

    • 発明者名
      大岩孝彰
    • 権利者名
      科学技術振興機構
    • 産業財産権番号
      2004-241007
    • 出願年月日
      2004-08-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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