パラレル機構を用いた工作機械の位置・姿勢精度測定装置の開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560108
• Research Institution: Osaka Institute of Technology
• Principal Investigator: 井原 之敏 大阪工業大学, 工学部, 助教授 (90213199)
• Keywords: 工作機械 / NC / パラレルメカニズム / 運動精度 / 多軸工作機械 / 自由度 / 位置決め

Research Abstract

1.6自由度を持つ測定装置の試作
(1)ベースプレートとエンドプレートを6本の脚を使って連結した測定装置を試作した。6本の脚には測定長さ10mmのデジタル測長器を使い、両端には回転運動が自由に高精度で行えるように高精度な鋼球を3点支持で磁石に吸いつける構造(磁気座)を採用した。
(2)各デジタル測長器の測定長さは2チャンネル入力可能な専用のインタフェースボードを経由してPCに取り込んだ。また、本測定装置は持ち運びの便を考慮してノートPCで作業を行うため、ノートPCから計3枚のインタフェースボードを拡張できるボックスを使用した。
(3)試作した測定装置の測定精度・測定範囲・分解能・動特性について研究した。
2.6本の脚の長さより位置および姿勢を計算するソフトウェアの開発
1.で作製した測定装置は今回考案した特別な構造をとっているため、6つのデジタル測長器の出力から6自由度を計算で求める方法については一般のパラレル機構の順運動学計算に必要な収束計算が不要なため非常に高速に行えるはずであるが、動的な精度測定を可能にするために計算速度を向上させる必要があった。そこで、MATLABなどの数値計算ソフトウェアを使用してソフトウェアを開発した。
3.測定装置のキャリブレーション法の開発
一般的なパラレル機構に共通することであるが、1.で作成した測定装置の関節(=球中心)の位置は微妙に誤差を含んでいるため,設計通りのパラメータを使ってエンドプレートの座標を計算しても高い測定精度は得られない。そこで、リニアスケールを用いた別置きのキャリブレーション装置を作製し、測定精度の向上を図った。