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最近(～2009年)の研究内容

 

[１-1]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　　　　（Ｇ１高速光テレメータ：ワンチップマイコンを用い，小型化・小電力化，8ch）

 [１-2]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　　　　（Ｇ１高速光テレメータ：円筒面からの光学式データ伝送と非接触給電，Ver2.2，ICSP化）

 [１-3]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　　　　（USBポートからのPCへのデータ入力が可能なシステム，G1高速光テレメータ，Ver3.0）

 [２]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　 　（Ｇ２：リモコン式光テレメータ）

[３]　ボールねじ熱膨張のインプロセス補正による位置決め精度向上の研究
　　　　　（Ｇ1：高速光テレメータシステムの応用 ①）

 

[４]　回転体におけるひずみ出力のモニタリング･システムの開発

  ［４－１］　遠心力のリアルタイム・モニタリング
　　　　　　　（Ｇ1：高速光テレメータの応用 ②）

  ［４－２］　チャックの把握力のリアルタイム・モニタリング

（Ｇ1：高速光テレメータの応用 ③）

 

[５]　エンドミル素材・擬似砥石ホイール間ギャップ長のディジタルカメラによる測定

 

[６]　PSD(位置検出素子)を用いた主軸変位モニタリングと工具位置の制御

 

[７]　非接触式・給電電力の増大法






＊＊研究に関する特許＊＊

 

[１-1]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　　　　（Ｇ１高速光テレメータ：ワンチップマイコンを用い，小型化・小電力化，8ch）

・工作機械などの高速回転軸の温度を測定し，そのデータを光学式に
　　　　　　　静止側のパソコンに伝送するシステム
　　　　　　・温度に限らず，出力が直流電圧のデータ伝送に利用できます．
　　　　この研究では回転ヘッドを小型化するため，
　　　　　　・データの単一方向(回転体→静止側)の伝送方式とした．

・ワンチップ・マイコンを用いた．

・ローパスフィルタを削除し，PC内でディジタルフィルタリングを採用した．

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さらに，

・   バッテリ式システム

・   電磁誘導による非接触給電式システム

を開発しました．

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データの伝送レートは，

・   最速： 6 kdata/sec

・   開発システム：(650data/sec)×8ch　(計算と制御用の余裕時間を含む)

　　　　システムの測定精度は以下の通りです．

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A/D変換用ICの 1LSB＝0.0125℃（0～50℃レンジ）であるので

　　　温度変化の最大差については電子部品の精度限界に近い測定精度が

　　　得られていることがわかります．

　　　　また，温度の最大差もシステムの安定化をはかることにより，

　　　改善することができました（以下の図）．

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　[１-2]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　 　（Ｇ１高速光テレメータ：円筒面からの光学式データ伝送と非接触給電，高速Ｇ1，Ver2.2，ICSP化）
　　　　　・回転軸の端面に工具・ジグなどが存在する場合でも，使用できます．
　　　　　・精度は[1-1]と同一です．
　　　　　・温度に限らず，出力が直流電圧のデータ伝送に，利用できます．

 




　[１-3]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　 　　（USBポートからのPCへのデータ入力が可能なシステム，Ｇ１高速光テレメータ，Ver3.0）

　　　　　・USBポートからパソコンへ
　　　　　　データ入力できます．
　　　　　　（ノートパソコンへのデータ入力が可能です．）

　　　　　・データの伝送レートは，
　　　　　　・最速9.4k data/sec ;
　　　　　　　（230.4kbpsで伝送，12bitデータ換算）．
　　　　　　・精度は[1-1]と同一です．
　　　　　　・温度に限らず，出力が直流電圧の
　　　　　　　データを伝送するために，利用できます．

システムの概要

 

静止体側１

静止体側２

静止体側の構成

 

 [２]　回転体における温度計測・光学式非接触データ伝送システムの開発
　　　　　　（Ｇ２：リモコン式光テレメータ）

　　　・家電製品のリモコン素子を利用した伝送システム

　　　・データ伝送できる領域(距離・幅)が広い

　　　・自転および公転している回転軸からのデータ伝送が可能

　　　・バッテリで約３０時間使用可能

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[３]　ボールねじの熱膨張のインプロセス補正による位置決め精度向上の研究
　　　　　（Ｇ１：高速光テレメータシステムの応用 ①）

・高速光テレメータシステムを適用し，ボールねじ内部の温度情報をリアルタイムで取得

・この温度情報から，ボールねじナットの現在位置までの熱膨張量を計算．

・この計算値を補正量として，ＮＣに機械座標原点シフトを実行させる．

i12・以上の操作を，常に繰り返し実行することにより，ボールねじ熱膨張による位置決め誤差を，リアルタイムで補正する．

 

 

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F = 2.5m/min ･ [Z0 ～ Z-400]（フルストローク）

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F = 20m/min ･ [Z0 ～ Z-400]（フルストローク）

ボールねじ内部の温度分布

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F = 2.5m/min ･ [Z0 ～ Z-400]（フルストローク）

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F = 20m/min ･ [Z0 ～ Z-400]（フルストローク）

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ボールねじ熱膨張量の推定値と実測値

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[４] 回転体におけるひずみ出力のモニタリング･システムの開発

［４－１］　遠心力のリアルタイム・モニタリング
　　　　　　　（Ｇ1：高速光テレメータの応用 ②）

　　　・センサとしてひずみゲージを用いる

[４]　回転体におけるひずみ出力のモニタリング･システムの開発

　　［４－２］　チャックの把握力のリアルタイム・モニタリング

i21（Ｇ1：高速光テレメータの応用 ③）

[５]　エンドミル素材・擬似砥石ホイール間ギャップ長のディジタルカメラによる測定

・エンドミル製造プロセスにおいて，

研削開始直前の，素材・砥石ホイール間のギャップ長を，ディジタルカメラによる画像を数値処理して，求める．

　・(求めたギャップ長 - 予定値)を素材・砥石ホイール間の相対位置誤差とし，

　　研削開始までの残りの移動中に，リアルタイムでCNC補正し，

切込み量の精度，従って加工精度，を向上させる．

 

i222　　　・測定誤差(：切り込みの初期位置精度)：-0.007～+0.001mmを確認できた．

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[６]　PSD(位置検出素子)を用いた主軸変位モニタリングと工具位置の制御

 

・回転主軸の変位を，PSDを用いて，非接触で測定する．

・主軸から100mm程度離れた位置で測定できる．

・加工のため移動するテーブルと，これに直交する主軸間の相対変位を測定できる．

　・相対変位の測定精度は，約±0.3μmである．(使用したPSDの分解能：0.1μm)

・工具の切り込み位置制御精度は，+1.91～-0.89μmであった．

 

 

 

 

 

 

 

[７]　非接触式・給電電力の増大法

　　　　・励磁コイルおよび受電コイルを複数化する．

　　　　・ダイオードにより電流の逆流を防止する．　　

・１層励磁・１層受電による電源［１４Ｖ＊max.０．１０１Ａ］

　　　　　　　　→→→４層励磁・４層受電による電源［１４Ｖ＊max.０．３４５Ａ］を実現

　　　　　　(但し，2つのフェライト・コア間を通過できる磁束密度max.値以下の範囲で可能．)

 

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