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6軸多関節ロボットに回転2軸のテーブルを組み合わせた、多軸制御の3Dデジタル熱線加工機を用いて発泡スチロールの3Dデジタルプロトタイピングの実現を試みた。その結果、下記のように数多くの成果を上げることができた。
(1)3Dデジタルプロトタイピングに適した三次元形状データの生成、及びそのロボット移動経路への変換方法の確立:
自由曲面情報は、具体的な数値データとしては存在していないことから、三次元形状情報からロボットの加工経路を自動生成するシステムの開発を試み、新しい知見を得た。
(2)3Dデジタルプロトタイピング機の機械的特性の把握とその超高速制御方法の確立、及び発砲スチロールの加工精度と運動精度の関連の究明:
発泡スチロールに適した構造として軽量の加工機を構成できるので、これを高速で多自由度の空間移動を制御する方法について検討を行い、試作加工機の制御に適用し、実用的な成果を得た。
(3)発泡スチロールの加工メカニズムの解明と超高速加工を実現する加工条件の選定、及び発泡スチロールの加工に適した熱線形状と加工形態の決定:
熱線と発泡スチロールの温度状態を数値解析により求め、熱溶解、熱分解現象の発生状態をシミュレーションし、最適な加工条件を明らかにした。
以上の成果を総合し、8軸制御曲面加工システムの構築を行うとともに、そのプログラミング方法として新しい経路決定手法を提案し、有効性を実証した。
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