デュアルアクチュエーションを用いた工作機械送り系の高速・高精度化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650116
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 松原 厚 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80243054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹下 虎夫 三菱電機(株)名古屋製作所NCシステム部, 参事(研究職) ; 垣野 義昭 京都大学, 工学研究科, 教授 (00026204)
• Keywords: サーボ系 / 振動 / 油圧ブレーキ / CNC工作機械 / 減衰制御 / 非線形制御

Research Abstract

1.デュアルアクチュエーションの実験装置の変更
より実用的なシステムを構成するため,ボールねじ送り系の両サイドにPMタイプのリニアモータを配置した駆動テーブルから,ボールねじ送り系に油圧ブレーキを用いた可変摩擦力ガイドを付加した駆動テーブルに変更した.送り制御系はロータリーエンコーダにて検出したモータ回転角とリニアエンコーダにて検出したテーブル位置を微分して速度フィードバックを行い,実際の位置決め特性を評価するために位置制御系も構成した.
2.デュアルアクチュエーション減衰制御理論の拡張
昨年の成果として相対速度をテーブルアクチュエーションにフィードバックする制御で振動制御が行えることがわかった.したがって本年も,1で構成した可変摩擦ガイドについても同様の制御を行った.今回は油圧アクチュエータの出力限界を考慮し,その範囲内で効率よく制御できる方法を検討した.その過程で非線形on-off制御が有効であることに着想しこれをシミュレーションで確認した.
3.実験による検証
1で構築したテストスタンドにて2の制御理論を検証した.実験結果は理論解析結果とよく合致しており,相対速度を線形にフィードバックしたon-off制御よりも,アクチュエータの出力の限界まで制御力を有効に使用する非線形on-off制御が送り系の固有振動ピークをより下げられることを実証した.さらに位置制御系まで構成した場合を検証し,制御無しや線形フィードバックよりも高い振動減衰特性があることを示した.

Research Products

• [Publications] 松原 厚, 茨木 創一, 垣野 義昭, 遠藤 雅也, 梅本 雅資: "デュアルアクチュエーションによるNC工作機械送り系の振動制御(第1報) -相対速度フィードバックによる2慣性系の減衰制御-"精密工学会誌. 69・3. 422-426 (2003)
• [Publications] 松原 厚, 茨木 創一, 垣野 義昭, 李康圭, 鈴木康彦: "NC工作機械送り系の輪郭運動精度向上を目指したサーボパラメータチューニング"2002年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 秋. 62 (2002)