2014 Fiscal Year Annual Research Report
輪郭制御と単純な動作軌道を用いた工作機械の省エネルギー化
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24560131
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
内山 直樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10273327)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 工作機械 / 産業機械 / 省エネルギー化 / 位置決め制御 / 輪郭制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球環境問題・資源エネルギー問題が深刻化しており，世界中の工場で昼夜を問わず利用されている工作機械においても，有効な省エネルギー化技術が望まれている。本研究では，工作機械に一般的に用いられている以下の２種類の動作モードに適した省エネルギー制御法を提案する。一つ目は所望の加工形状を実現するための輪郭制御モードであり，目標動作軌道への完全な追従を目的とする。もう一つは，加工終了後の初期位置への復帰や，工作物のローダに用いられる位置決め制御モードであり，終点位置のみが重要なため，途中の動作には単純な軌道が用いられる。双方の方法について，省エネルギー効果のみならず，運動性能も実験検証することを目的とする。
平成２６年度の研究では，平成２５年度に提案した位置決め制御モードに用いられるＳ字加減速動作軌道の生成法について研究を発展させ，加速区間の速度軌道が１次および２次関数で表される場合を対象に，消費エネルギーを解析的に導出した。また，消費エネルギーを最小化する加減速時間など動作軌道の設定に有用な性質を導いた。さらに，実際の工作機械に応用し，理論と実験結果の整合を確認した。電力計により実際に消費電力を計測した結果，本研究で導出した最適な加減速時間を用いることにより，出荷時の設定に比較して消費電力量を２５％程度低減できた。輪郭制御については，平成２４年度に検討したロバスト制御法に加え，ロバスト適応制御法の応用を試みた。研究室で保有する工作機械での切削加工に応用し輪郭精度と消費電力量を計測した結果，報告者が提案してきた方法に比較して，輪郭誤差は双方で６０％程度低減した。消費電力量については，ロバスト制御法と同程度の輪郭精度を維持しながら，消費電力量を１０％低減できた。
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