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

2006 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

近年工作機械においては、加工のフレキシビリティを得るために主軸の位置だけでなく姿勢の制御も行える、いわゆる多軸制御が広まりつつある。主軸の位置決め精度の測定方法や装置は以前からさまざまなものが考案されてきたが、姿勢の精度を含めた精度測定装置は測定精度、取り扱いの容易さ、価格を考えると適当なものが存在しないのが現状である。
本研究では、位置3自由度、姿勢3自由度の6自由度を持つパラレル機構が成り立つにはアクチュエータが自由度と同じ6つあればよいことに注目し、6本のストラット(脚)の長さを変位センサで測定することにより多軸制御マシニングセンタなど加工機械の主軸の位置と姿勢の6自由度を測定する測定器を試作し、測定精度や分解能などを検討した。その主な実績は次のとおりである。
1.試作測定装置の改造
関節に使用する磁気座用の新しい強力な永久磁石が開発されたため、それを利用して新しい字きざの設計を行った。
2.スチュワートプラットフォーム型測定装置との比較
一般的に6自由度パラレル機構としてよく知られているスチュワートプラットフォーム型について調査を行い、測定装置の構成の変更について検討した。
3.シリアルメカニズムとの比較
6つの変位センサを使用すれば、スチュワートプラットフォームのようなパラレル機構でなくとも6自由度で位置・姿勢が測定できるはずである。その際に使用するマスタとしてのオプティカルフラットが実用に耐えるかを試験した。
4.研究成果の口頭発表
日本国内と海外で一件ずつ、計2件の国際会議で成果発表を行った。