2003 Fiscal Year Annual Research Report
パラレルメカニズム型工作機械の精度キャリブレーションに関する研究
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15560094
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
垣野 義昭 京都大学, 工学研究科, 教授 (00026204)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 昌夫 (株)オークマ, 開発部, 主任研究員
茨木 創一 京都大学, 工学研究科, 助手 (80335190)
松原 厚 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80243054)
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| Keywords | パラレル機構工作機械 / キャリブレーション / 機構パラメータ / 円弧運動試験 / 位置決め誤差 |
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| Research Abstract |
従来の直交シリアル構造の工作機械に対して,まったく異なった回転ジョイントとリンクを用いたパラレルメカニズム構造の工作機械が提案されているが,期待に相違してエンドユーザーで実用に供されているものは世界全体を見渡しても数少ない.パラレルメカニズム型工作機械は従来の機構と比較して剛性が低く,運動精度も劣る場合が多いことが原因のひとつと考えられる.パラレルメカニズム型工作機械の運動精度を動作制御の観点から改善することを目的として,以下の研究を行った.
1.機構パラメータのキャリブレーションシステムの改善
パラレルメカニズム型工作機械の高精度な動作制御のためには,ストラットの基準長さ,ジョイントの位置などの機構パラメータを正確に同定することが必要不可欠である.それらのパラメータのキャリレーション法として,円弧運動試験に基づく手法がこれまでに提案されている.本研究では,パラレル機構工作機械の位置決め精度を作業領域全体で向上させるためには,従来の測定法では通常考慮されない誤差軌跡の1次成分を評価することが重要であることを示し,この問題を解決するために円弧運動試験法の改良を提案した.提案した手法によって,テーブルを基準とした絶対的な座標系上で位置決め精度が大きく向上することを確認した.
2.重力による部材の変形が及ぼす誤差の補正システムの開発
従来の直交シリアル構造の工作機械の場合と異なり,主軸ユニットを6本のストラットのみで支持するパラレルメカニズム型工作機械は,重力による部材の変形が位置決め精度に与える影響が大きく,またその影響は主軸の位置・姿勢によって大きく変化する.このような運動誤差を補正するため,パラレル機構の力学モデルを用いて部材の変位量を予測し,それを補正するシステムを構築し,その効果を検証した.
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[Publications] Soichi Ibaraki: "Compensation of Gravity-induced Errors on a Hexapod-type Parallel Kinematic Machine Tool"JSME International Journal. 47・1. 160-167 (2004)
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[Publications] 茨木 創一: "Hexapod型パラレルメカニズム工作機械の精度向上に関する研究(第2報)-絶対座標系上での位置決め誤差を評価するキャリブレーション法-"精密工学会誌. 70・4(掲載予定). (2004)
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[Publications] 茨木 創一: "Hexapod型パラレルメカニズム工作機械における外乱オブザーバを用いた外力推定"日本機械学会論文集. (掲載予定). (2004)
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[Publications] Masao Nakagawa: "Compensation of Gravity-induced Errors on Hexapod-type Parallel Mechanism Machine Tools"Proc.of the International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century. 619-624 (2003)
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[Publications] Soichi Ibaraki: "Kinematic Calibration on a Parallel Kinematic Machine Tool of the Stewart Platform by Circular Tests"Proc.of 2004 American Control Conference. (発表予定). (2004)
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[Publications] 奥田 敏宏: "パラレルメカニズム型工作機械における重力による変形誤差の補正法"2004年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (2004)
