| 研究課題/領域番号 |
19K04126
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
水垣 善夫 九州工業大学, 大学院工学研究院, 嘱託教育職員 (50174016)
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| 研究分担者 |
吉川 浩一 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90274547)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 機械工学 / 生産工学 / 工作機械 / 幾何偏差 / 四角錐台 / 機上計測 / 幾何精度試験 / 機構偏差 / 四角錘台 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は５軸制御工作機械の機構偏差を個々に同定可能な評価試験法の開発を目的としている。
先行研究の結果から機構偏差と四角錐台・円錐台の加工形状誤差との対応関係が明らかになっているため、両形状を組合せた試験片を切削加工し形状計測することで機構偏差を個別に特定・定量化することが期待できる。個別同定は未解決であり本研究の学術的価値は高い。
本研究は機構偏差と形状偏差の対応関係を形状創成理論に基づき解明する数理的課題と、実際に切削加工し機構偏差を推定する実験的課題からなる。後者は機構偏差による加工経路偏差と切削現象による加工誤差の両方が実験で現れるため、加工誤差を無視しうる軽切削を前提として研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目的は５軸制御工作機械の組立て時の機構幾何偏差を同定し補正式を得ることで工作機械の性能を最大限に引き出すことであり、この点に焦点を当て、円錐台・四角錐台形状などを組み合わせた試験片形状を開発し、個別に機構幾何偏差を同定し定量化することが可能か研究開発を行う。３年計画の初年度（2019年度）は数理的研究課題１）試験片形状の改良、２）試験片設置位置の検討のうち、１）については四角錐台を軸直交で連結した供試体（以下、改良供試体と表記）について研究を行い相応の知見を得たが、２）については現有５軸マシニングセンタの構造上の制約から検討を進めることができなかった。その代わりに実験的研究課題１）計測システム機構設計を並行して行い、非接触式機上計測システムのラインセンサと工作テーブル上の水平面を用いた校正方法の具体的手順を開発した。また部分的ではあるが実験的研究課題２）計測システム製作に相当する非接触式機上計測システムの開発も実施した。２年度（2020年度）は、四角錐台単体と改良供試体を使って、工作物テーブルに設置する傾斜治具の角度が開発した機構幾何偏差校正方法に及ぼす影響を検証した。具体的には、A軸の幾何偏差1°が与える改良供試体錐面のY軸誤差を計算すると、工作テーブル上の傾斜治具角度を10°, 30°, 50°と増大させればYZ面に垂直な錐面のY軸誤差が大きくなり、傾斜治具角度を減少させればZXに垂直な錐面のY軸誤差が大きくなった。また四角錐台単体と改良供試体を比較すると、幾何偏差が存在する場合でも改良供試体のほうが四角錐台単体よりも加工試験に適していることがシミュレーションにより確認できた。３年度（2021年度）は、実際に加工実験を行い非接触式機上計測システムを使用した機構幾何偏差同定を行う予定であったが、研究代表者の所属機関退職に伴い事業廃止届を提出して承認されている。
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