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回転2軸運動の同期精度の診断方法 コモンズ

国内特許コード P130009654
整理番号 DP1502
掲載日 2013年7月19日
出願番号 特願2011-222764
公開番号 特開2012-101348
登録番号 特許第5757526号
出願日 平成23年10月7日(2011.10.7)
公開日 平成24年5月31日(2012.5.31)
登録日 平成27年6月12日(2015.6.12)
優先権データ
  • 特願2010-231708 (2010.10.14) JP
発明者
  • 廣垣 俊樹
  • 青山 栄一
  • 呉 魏
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 回転2軸運動の同期精度の診断方法 コモンズ
発明の概要 【課題】回転2軸運動の同期精度を低コストで簡単に診断できる方法を提供する。
【解決手段】2軸のまわりに互いに独立に回転可能に支持された平坦なプレート面上の所定の位置に球を置く(S1)。プレートを、水平位置から、2軸のうちの一方の軸のまわりに、サイン関数の振幅で与えた角度でもって周期的に回転運動させるとともに、2軸のうちの他方の軸のまわりに、前記サイン関数と位相が+90°異なるサイン関数の振幅で与えた角度でもって周期的に回転運動させることによって、球をプレート面上において滑り運動することなく転動させる(S2)。プレート面上における球の運動の軌跡の、予め計算した基準円からの偏差を検出することによって、2軸のまわりの回転運動の同期精度を診断する(S3)。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、金型等の工業製品に使用される部品の加工には、直交する並進3軸を備えた3軸制御マシニングセンタが使用されており、3軸制御マシニングセンタの任意の2軸の同期制御の精度を診断するためには、DBB(Double Ball Bar)法が一般に用いられている。



DBB法によれば、トランスデューサを内蔵し、伸縮するバーが3軸制御マシニングセンタの2軸に保持されるとともに、円運動指令が与えられる。そして、3軸制御マシニングセンタが動作する間のバーの伸縮変化量が測定されることで、円運動に生じる半径方向の距離変動、すなわち基準円からの偏差が検出され、それによって2軸の同期制御の精度が診断される。



また、近年、部品のより複雑な加工に対応するため、並進3軸に回転2軸を加えた5軸制御マシニングセンタが普及しつつある(例えば、特許文献1参照)。
図10aは、5軸制御立形マシニングセンサの1例を示す斜視図である。図10aに示すように、5軸制御立形マシニングセンタは、3軸制御立形マシニングセンタのテーブル上に、回転軸であるA軸およびC軸をもつ傾斜円テーブル10を搭載したものである。そして、5軸制御立形マシニングセンタは、回転2軸を割り出して(固定して)並進3軸で加工する動作モード、回転1軸のみ割り出して並進3軸と回転1軸で加工する動作モード、および、回転2軸と並進3軸を同時に動作させて加工する動作モード等で動作し得る。



しかしながら、DBB法によれば、5軸制御立形マシニングセンタの、回転2軸(A軸およびC軸)のうちのいずれか一方を含む3軸の同期運動の精度を診断することはできるが、回転2軸運動の同期精度を診断することができなかった(例えば、特許文献2参照)。
そして、回転2軸運動の同期精度を診断するには、高価な高精度ジャイロセンサーを用いる等の、非常にコストのかかる方法しかなかった。また、たとえDBB法を発展させることで回転2軸運動の同期精度の診断が可能になったとしても、DBB法の実施にも高価なセンサーが必要であり、コストがかかるという問題があった。



また、この回転2軸運動の同期精度の診断は、5軸制御マシニングセンタだけでなく、図10bに示すようなパラレルメカニズムにおいても、そのエンドプレート11を運動させるような場合に、必要であった。

産業上の利用分野


本発明は、回転2軸運動、すなわち、直交する2軸のまわりの回転運動の同期精度を診断する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
直交する2軸のまわりの回転運動の同期精度を診断する方法であって、
(1)前記2軸のまわりに互いに独立に回転可能に支持された平坦なプレート面上の所定の位置に球を置き、
(2)前記プレートを、水平位置から、前記2軸のうちの一方の軸のまわりに、サイン関数の振幅で与えた角度でもって周期的に回転運動させるとともに、前記2軸のうちの他方の軸のまわりに、前記サイン関数と位相が+90°異なるサイン関数の振幅で与えた角度でもって周期的に回転運動させることによって、前記球を前記プレート面上において滑り運動することなく転動させ、
(3)前記プレート面上における前記球の運動の軌跡の、予め計算した基準円からの偏差を検出することによって、前記2軸のまわりの回転運動の同期精度を診断することを特徴とする方法。

【請求項2】
前記プレート面上における前記球の運動の軌跡が楕円となり、前記楕円の長軸および短軸が前記2軸に整合するとき、前記2軸のまわりの回転運動の振幅に誤差が生じているものと判定し、前記振幅の誤差が前記楕円の長軸および短軸の長さの差と比例関係にあることに基づき、前記振幅の誤差を定量的に検出することを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項3】
前記プレート面上における前記球の運動の軌跡が楕円となり、かつ、前記楕円の長軸または短軸が前記2軸に整合しないとき、前記2軸のまわりの回転運動の振幅および位相差に誤差が生じているか、または前記2軸のまわりの回転運動の位相差のみに誤差が生じているものと判定し、前記位相差の誤差が、前記長軸または前記短軸が前記2軸のうちの近い方の軸となす角度と比例関係にあることに基づき、前記位相差の誤差を定量的に検出することを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項4】
前記プレートの前記水平位置からの最大回転角は、2°~15°であることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載の方法。

【請求項5】
前記球は、球状の芯体および前記芯体の外面を取り巻く外被とからなる2層構造を有していることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれかに記載の方法。

【請求項6】
前記芯体は高密度の材料から形成され、前記外被は柔軟な材料から形成されることを特徴とする請求項5に記載の方法。

【請求項7】
前記外被はゴムからなっていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の方法。

【請求項8】
前記芯体は、金属からなっていることを特徴とする請求項5~請求項7のいずれかに記載の方法。

【請求項9】
前記プレートはアクリル板からなっていることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の方法。
産業区分
  • 切削
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011222764thum.jpg
出願権利状態 登録
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