精密工学会誌
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63 巻, 11 号
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  • 牧野 洋, 新井 民夫
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1503-1509
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    単品種多量生産用の専用機システムから,集積度が6ぐらいまでの中品種中量生産用のフレキシブル組立システムまでを概説した.
    現在求められているのは,集積度が20ないし30ぐらいの多種少量生産システムである.これについては色々な試みがなされているがここには述べなかった.成功例がほとんどないため,現在ではこれらの多種少量生産システムは手作業に任されているというのが現状である.
    これを実現するためには,組立用ロボットのより一層の高速化・多機能化とともに,高速で信頼度の高い配送システムの開発が必要になると思われる.
  • 榊原 伸介
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1510-1514
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
  • 吉田 富省
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1515-1518
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 野村 省三
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1519-1522
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 杉本 浩一
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1523-1526
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    組立のモデリングについては研究途上というレベルであり,いまだ実用に近いものは存在しない.ここで紹介した手法も,前半部の組立作業計画は運動学の手法であり,ある程度の体系化は可能であるが,後半部は統一的な取組みといえるレベルにはない.しかし将来の生産システムで,このようなモデリング技術は必須であり,今後の取組みに期待したい.
  • 花井 嶺郎, 小島 史夫
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1527-1531
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
  • 平岡 弘之, 内藤 太一, 石渡 昌行
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1533-1537
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    本論では,STEPのAP開発において,最も手間と時間がかかる制約に注目し,制約の作成および記述の作業を容易にする一手法として,制約のマクロ化を試みた.その結果,
    (1) マクロ化によって,いくつかの基本的な制約のパターンは簡潔なマクロ式に置き換えることができるため,制約の記述および理解はより容易になる.
    (2) マクロ言語処理系によって,そのマクロ式は正確なEXPRESS構文に変換できた.
    今後の展望としては,まずマクロを実際のAP翻案作業に適用しその有用性を評価する必要がある.その結果を今後の開発に適用していかねばならないが,現状では次の作業の必要性を予想している.
    (1) マクロの拡張
    現状では対応できない複数の構文の組み合わせによる高度な制約の要求に対応させる.また,さらに多くのAPを調査することで,マクロ化できる新たな制約の部分が抽出できる可能性がある.
    (2) 実用化に向けて
    実際に制約を書くには,属性などをEXPRESS-Gツール上で直接指定し,リファレンス情報を生成して制約に取り込む機能が必要である.これにより間違いの少ない,確実な制約の記述が行える.最終的には,このようなEXPRESS-Gツールを含めた翻案作業を支援する統合システムが開発できれば,この制約記述マクロ言語はより実用レベルに近づくことが期待できる.
  • 製品が複数の部品に直列に分解される場合
    山品 元, 水山 元
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1538-1542
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In order to reduce the cost of the experiments which are necessary to deal with a design-for-quality problem, decompo-sitional approach is advocated. In the 1st report, a method of solving a design-for-quality problem by a decompositional approach was proposed, assuming that the product to be designed was disassembled into plural parts in parallel. However, it is not always possible to take a product apart in such a simple way. In general, the relationship among the parts, which constitute a product, is described as a combination of parallel relations and series relations. In this paper, therefore, another design-for-quality method by a decompositional approach is presented first, assuming that the product is disassembled into plural parts in series. And then, the effectiveness of this method is investigated through an example. Further, a way of combining these two design-for-quality methods is also developed, so that a product which consists of plural parts having the general relationship among them can be treated through decompositional approach.
  • 水本 洋, 有井 士郎, 山本 剛, 高田 芳治, 上 芳啓
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1543-1547
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    超精密工作機械などに使用される空気静圧案内面の性能向上をめざして能動自成絞りによる制御法を提案し,能動自成絞りの空気静圧案内面の案内精度などに対する効果を実験的に解析した.その解析結果を以下にまとめる.
    (1) 能動制御により案内面の静剛性を垂直,水平両方向において無限大にできることを確かめた.
    (2) 能動制御により駆動機構の影響を抑制し,テーブル運動の真直度を垂直,水平両方向において20nm程度に改善することができた.
    以上により本研究で提案した能動自成絞りが空気静圧案内面の性能向上に有効であることが確認できた.
  • 山田 久, 毛利 尚武, 古谷 克司, 齋藤 長男, 真柄 卓司
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1548-1552
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In this paper, a tool wire vibration system in wire electrical discharge machining (wire-EDM) is identified and primary factors of the wire vibration in real machining are investigated by considering transient response of the tool wire to exciting force caused by a single discharge. The influence of pressure caused by each discharge and the influence of an electrostatic force on wire displacement are investigated under a mechanical model in which the tool electrode is assumed to be a beam under a certain tensile force. The displacement of the wire induced by the electrostatic force was observed as the indicial response to applied stepwise voltage. This displacement by electrostatic force is considered as the initial condition for the impulse response to the following discharge. The wire responds to the impulsive pressure which is generated locally by a discharge. The response in the experiments is corresponding to the impulse response simulated with the beam model of the wire.
  • 放電分散の観察
    古谷 克司, 白井 一久, 毛利 尚武
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1553-1557
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    ドットマトリクス放電加工における同電位給電方式と強制的な放電分散を生じさせる分散給電方式を観察した結果,以下のことが明らかになった.
    (1)同電位給電方式では,同一の電極で連続的に放電が発生する放電圏の形成と同様の現象が観察された.しかし,全加工では,各電極における放電頻度は均一であった.
    (2)分散給電方式では各電極で均等に放電が発生するため,放電集中が生じにくいと考えられる.したがって,クラックが少ない面を得るためには,分散給電方式が適していると考えられる.
    (3)分散給電方式は,電圧を印加しても放電が発生しない比率が同電位給電方式より高かった.
    (4)分散給電方式のほうが加工速度が低かった,したがって,分散給電方式は仕上げ加工に適すると考えられる.
    今後は,高電圧重畳により放電の頻度の増加および同電位給電および分散給電を組み合わせた加工による加工速度の改善に関して検討する予定である.
  • 電子ビームによる各種金属の溶込み形成
    大峯 恩, 池田 正幸
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1558-1562
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    As the first report of serial studies on welding by high energy beams, penetration mechanisms by an electron beam for mild steel, stainless steel, aluminum and copper were discussed. Bead-on-plate tests at flat welding position were carried out under various conditions. The cross sectional shapes of the welds were estimated, and their melting efficiencies were compared with the theoretical values calculated by heat conduction models. The results obtained are as follows: (1) Deep penetration is dependent not only on a depth but an opening of key hole to promote molten metal outflow. Effective beam diameter to keep the opening can be approximated to penetration width. (2) Melting efficiency of welding is expressible by the equation with beam power, welding speed, penetration depth and average width. Then it can be caluclated on the basis of the heat conduction theory assuming moving heat source models. (3) The theoretical melting efficiency of a wedge type volume heat source model, substituting penetration depth for the height and width for the base, is similar to the melting efficiency of actual welds by an electron beam.
  • 小笠原 聡史, 森田 昇, 吉田 嘉太郎
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1563-1568
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In this study, which is aimed at understanding the machining characteristics in vacuum for a super-clean room and outer space, a high-speed machining system in a vacuum chamber whose pressure can be reduced to 6×10-6Pa, is newly developed and diamond cutting experiments using aluminum and copper workpieces are carried out. Some unique phenomena are observed, which are (a) a strong dependence of the cutting force on oxygen pressure, (b) a deposited product like a build-up edge on the rake face at pressure above 102Pa, (c) an adhering and sticking of chips on the workpiece surface at pressure under 102Pa. These phenomena can be well explained by an oxygen adsorbing model for the newly generated workpiece surface and chip surface. The cutting force increase in high vacuum is closely related to a chemical interaction between a chip and a tool surface.
  • 自由曲面の側面の場合
    葉 閣斉, 竹内 芳美
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1569-1572
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    The study deals with the development of a software system for corner shaping by use of a non-rotational cutting tool. Corner shaping is one of typical examples of 6-axis control machining. The corner shape formed by conventional rotational tools has a round corner, which is impossible to remove without manual finishing. Thus, a non-rotational cutting tool was developed to remove the remaining. The tool can not only finish a sculptured surface of a corner with the side cutting edge, but also form a sharp curved line of a corner with the top cutting edge. A sharp curved line without a round is obtained by feeding the non-rotational cutting tool along the curved line, while keeping the cutting edge tangent to the sculptured surface. From an experimental result of corner shaping, it is found that the system is valid to obtain workpieces without round corner.
  • 偏心荷重を用いない場合
    伊東 康, 大塚 二郎
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1573-1577
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    This paper describes an effective method which minimizes the dimension differences of many workpieces lapped at the same time by a single-sided lapping machine. The decreasing processes of six workpiece dimensions by lapping are simulated in all of the 60 arrangement combinations. The principle of the simulation is as follows: the three surfaces of the six workpieces are lapped for a certain time, Δt when the plane decided by the three surfaces suffers no interference by the others. The decreased dimensions of the lapped workpieces are calculated from lapping rates every Δt. In the typical arrangement combination, the experimental values agree very well with the simulated results. The number of the workpieces in this simulation method can be expanded to the more number of the workpieces. The optimum arrangement combination that minimizes the differences of the workpiece dimensions can be obtained theoretically before actual lapping. Therefore, the differences of the workpiece dimensions are minimized efficiently.
  • 水谷 勝己, 足立 和俊, 田中 芳雄
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1578-1582
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    Face grinding with a diamond wheel of coarse grains is attempted to create mirror surface of ceramics. The face grinding needs to keep the condition that the work is fed almost perpendicular to the grinding direction at extremely low feed rate. Grinding experiments to verify the possibility for creating mirror surface showed that the grinding with #140 diamond wheel could form mirror surface in SiC and Si3N4 which had small compressive residual stress and undetectable hardness degradation, but could not form mirror surface in ZrO2 because of its overabundant transformation to monoclinic phase. Mirror surface of SiC was realized even at a large depth of cut such as 600 μm in this face grinding. The sharp edge on the wheel was formed automatically at the corner between the worn flat surface of a grain and the newly created surface by partial chipping of the flat surface.
  • -セラミックおよびダイヤモンドコーテッド工具の切削性能-
    升田 雅博, 藪内 悦彦, 伊藤 正之, АБУЛКАСОВ Алихан
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1583-1587
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In this paper, the cutting performance of tools coated with ceramic or diamond when turning sintered carbons, which have severe abrasion, is compared with that of cemented carbide, cermet, alumina ceramic and sintered diamond tool. As concerns diamond coated tool, in addition, the effects of the coating layer thickness and the substrate on wear rate are investigated. When turning carbon-phase materials, the cutting edge of coated tools wears sharply in contrast with the blunt edge of sintered tools. When turning graphite-phase materials, crater wear also occurs, but the coating layer on the rake face close to the cutting edge hardly wears. The flank wear is rapid for carbon-phase, and is slow for graphite phase. The wear rate of ceramic coated tool almost depends on the wear resistance of the substrate, in contrast that of diamond coated tool is hardly affected by the substrate material. The tool indicates very superior wear resistance as comparison with sintered one. The cutting time worn out the coating layer is approximately proportional to the thickness. Even if the layer has been stript off, a sudden increase of tool wear does not occur as long as it remains on the rake face.
  • ハイブリッド制御法による高精度非干渉位置制御
    菅野 伸吾, 青島 伸一, 白石 昌武
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1588-1593
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In the 1st report a sensor-based decoupling control was proposed in which the coupling torque is detected and compensated by using acceleration sensors attached to the robot arms. In that approach, however, the steady-state errors cannot be reduced sufficiently because of the dynamic compensation due to inertia, Coriolis force, and centrifugal terms. The present paper therefore describes a hybrid control implementing both sensor-based decoupling and disturbance observer controls in order to compensate for coupling effects and steady-state errors simultaneously. A SCARA-type robot was used to experimentally evaluate three kinds of control (1) sensor-based decoupling control, (2) the disturbance observer method, and (3) hybrid control and compared the results with the traditional PI control. The proposed hybrid method showed a good control performance even in the presence of load variations.
  • 高増 潔, 古谷 涼秋, 大園 成夫
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1594-1598
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    In coordinate metrology, an associated feature (Gaussian associated feature) is normally calculated from a measured data set of CMM (Coordinate Measuring Machine) on a real feature using least squares method. Then, the associated feature is expressed without the geometrical deviation and the measuring uncertainty. However, the geometrical deviation and the uncertainty of the associated feature are key values to evaluate the function of machine parts. Therefore, the novel data processing method for evaluating the reliability of parameters for associated features has been developed. In this method, the reliability of each parameter of the associated feature can be processed from the standard deviation and the position of each measuring point using Jacobian matrix. Then, the uncertainties of parameters and deviations of the associated features can be calculated. This directly implies that these values and these calculations can be used for the evaluations of measurement uncertainties and a computational tolerancing.
  • 後藤 博史, 戸谷 浩巳, 池田 正哲, 矢田 恒二
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1599-1604
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2010/02/16
    ジャーナル フリー
    小型ロボットが細管内を自走するために必要な前方の状況を認識する小型センサとして,レーザビームをスパイラル状に走査して定量的に検出する新しい方式を用いた小型センサを提案・試作し,性能試験した.得られた結果は次のとおりである.
    (1)レーザビームをスパイラル状に走査するために,マイクロスキャナの直角2方向の共振周波数をわずかにずらせて両方の振動振幅が一致する周波数で駆動して円形走査を実現し,かつこの状態で振幅を単調に増減する方法を考案した.
    (2)初期設計では上記直角2方向の共振周波数を一致させておき,振動子に設けたくし歯の除去による粗調整機構と振動子の板ばね部に設けたヒータの加熱による微調整機構とによる周波数調整を行う方法により,円形走査に必要な共振周波数差0.1%を設定できた.
    (3)受光素子と,走査位置を検知するピエゾ抵抗素子とを一体化したスパイラル走査振動子を搭載した小型センサを試作し,直径25mmの細管内に設けた物体を検出距離100~200mmの範囲において誤差1mmで検知できることがわかった.
    本研究開発は,通商産業省工業技術院の産業科学技術研究開発制度に基づく「マイクロマシン技術の研究開発」の一環として,NEDOから委託を受けた(財)マイクロマシンセンターの再委託業務として,オムロン(株)が実施したものである.
  • 碓井 雄一, 宮沢 伸一, 澤井 信重
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1605-1608
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    工作機械に適当に配置したひずみゲージや加速度計など特性の異なった複数のセンサの出力から切削力に相当する信号を求め,センサの特性に応じた重みをつけて合成することによって,単独のセンサに比べて精度の高い測定を可能にするセンサフユージョン方法の提示を目的とし,以下のことを行った.
    (1)センサフユージョンの過程では,各センサ系の伝達関数をあらかじめ求めておいてセンサ出力に伝達関数の逆数を乗じて切削力に相当する信号を求めることと,各センサ系のコヒーレンス関数に応じた重みをつけて合成するという手法を採用した.
    (2)ひずみゲージおよび加速度計をマシニングセンタに取付けて,ミーリング加工中に測定した信号に(1)の方法を適用し,個々のセンサから求められた切削力信号に比べてこの方法によって得られる信号の精度が向上していることを確認した.
  • トロコイドカムラックの動作原理
    寺田 英嗣, 牧野 洋, 今瀬 憲司
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1609-1613
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    It is important to eliminate the backlash and to reduce inertia for high accuracy linear motion system. For this reason, the trochoid cam rack has been developed. The profile undercut must be avoided to satisfy the required performance. So this rack profile is ground using trochoid curve loci. In this report, the motion principle has been analyzed, and it becomes clear that there is the optimal value of rack profile offset factor which affects on pressure angle and radius of curvature. Also, roller diameter and tooth height affects on those characteristics. The optimal cam rack without profile undercut is designed using the selected each design factor. The prototype cam rack system using optimal design value is made and tested. It is proved that the system has high positioning accuracy without backlash.
  • 基本性能とクーロン摩擦力変動の影響
    佐藤 海二, 古屋 学, 進士 忠彦, 太刀川 博之, ザイナル アビディン, 下河辺 明
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1614-1619
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    Leadscrews are often used for a positioning system with a long working range. In the system, though many kinds of control methods such as PID, state feedback and H ones are used, which one is the most suitable control method has not been clarified yet. The purpose of this research is to clarify the most suitable control method for the systems theoretically and experimentally. For this purpose, in this paper first, five controllers are designed based on a predefined control performance specification for a ball screw mechanism: the PID controller, the state feedback controller, the fuzzy controller, the sliding mode controller and the H, controller. Then their positioning performances including the positioning accuracy, the positioning time and the repeatability are examined. Moreover, the effect of Coulomb friction force on positioning performance is also examined and evaluated. The results prove the PID control system to perform well generally. The H controller shows the high repeatability and the high insensitivity to the friction though they did not satisfy the specification. The repeatability and insensitivity of the state feedback control are shown to be worst in all systems.
  • 中村 尚範, 酒井 浩久, 三浦 洋憲, 坂本 好隆
    1997 年 63 巻 11 号 p. 1620-1624
    発行日: 1997/11/05
    公開日: 2009/06/30
    ジャーナル フリー
    (1) ロボットの寿命を摩耗現象の観点から解明し,これを予測する式を提案した.
    (2)これにより,ロボットの劣化モデルのデータベースを構築し,従来のオフラインプログラミングシステムと統合させた,ロボット寿命推定システムを完成した.
    (3)このシステムをロボットオーバホール業務に適用し,大きなコスト低減効果を得た.
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