1992 Fiscal Year Annual Research Report
非円形歯車加工用NC工作機械とその制御に関する研究
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04650206
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
江村 超 東北大学, 工学部, 教授 (80005503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 章 東北大学, 工学部, 助手 (60184264)
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| Keywords | 非円形歯車 / NC歯車加工機 / メカトロニクス / サーボ機構 / CAD / CAM / 繰り返し制御 / NC工作機械 |
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| Research Abstract |
近年,非円形歯車の重要性が認識され,その需要が急激に伸びるにつれて,量産可能な加工機の開発が強く望まれてきている.非円形歯車の加工にはNC工作機械が適しているが、加工速度を上げると,従来のNC用トラッキングサーボ機構では位置決め誤差が増大するため,非円形歯車を高精度かつ高能率に加工する上で大きな障害となっていた.また非円形歯車の設計には,通常の円形歯車と異なり,実際のシステムに依存した複雑な計算が必要となる.本研究は,サーボ系の位置決め誤差を減少するため,フィードフォワード補償と繰り返し制御を適用し、非円形歯車加工用NC工作機械の性能向上を図るとともに,CAD/CAM用のソフトウェアを開発し,非円形歯車の設計から加工までの能率向上をはかるものである.
本年度は,まず始めにNC歯切り盤の改造を行った.歯切り盤として用いたギヤシェーパとホブ盤は,研究代表者らによって既にNC化されていたが,駆動系にはオープンループ制御が用いられていた.本研究では加工精度および加工速度を向上させるため,ステッピングモータをサーボモータに置き換え,さらに位置センサを付加してクローズドループ系とする改造を行った.同時に,これを駆動するための高速コントローラの製作および制御ソフトウェアの開発を行った.NC歯切り盤の高速化において問題となるのはサーボ系の位置決め誤差の増大であり,この誤差は出来上がった非円形歯車の回転誤差に直接影響を及ぼすため,極めて重要である.そこで本研究では,フィードフォワード補償と繰り返し制御により,この位置決め誤差の低減を図ることにした.ワークステーションによる制御系のシミュレーション結果,および実機での応答特性試験の結果より,トラッキング誤差を極めて小さな値に抑えることが可能であることがわかり,次年度における研究の基礎が確立された.
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[Publications] Takashi EMURA Akira Arakawa: "A New Steering Mechanism Using Noncircular Gears" JSME International Journal. 35. 604-610 (1992)
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[Publications] Takashi Emura Lei Wang Akira Arakawa: "A Study on a High-Speed NC Gear Grinding Machines Using Screw-Shaped CBN Wheel" Proc.of International Power Transmission and Gearing Conference. DE43-1. 89-96 (1992)
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[Publications] Takashi EMURA Akira Arakawa M.Hashitani: "Development of High Speed Servo-Spindle for NC Gear Grinding Machines" Mechatronics. 2. 417-432 (1992)
