| 研究概要 |
回転角の高精度制御が必要となるNC工作機械や一部のロボットにおいては,トルクマッチングのために用いる減速歯車の伝達誤差やバックラッシ,伝達剛性等により制御精度や系の安定性が決定されるのが普通である.そのため,例えば,サーボモータを負荷に直結して減速機を取り去るダイレクトドライブが行われている.しかし,ダイレクトドライブは,精度的には極めて優れているが,大トルクのサーボモータを必要とすることや出力軸からみた軸慣性モーメントの低下を補うための補償器が大がかりになるなどにより,製造コストが高くなりがちであった.
本研究は,トラクションドライブの伝達誤差の周波数分析の結果が入力軸の1回転を基本とする基本周波数付近の低い領域に主に周波数成分を有することから,トラクションドライブを減速機構に用いると,モータの応答速度を極端に高めなくても十分な誤差補償が可能となることに着目したものであり,大トルクで高速高精度の角度制御を必要とするサーボ機構への応用が期待されるものである.
トラクションドライブを減速機に用いたサーボ機構を実現するには,トラクションドライブの動特性を明らかにするとともに,トラクションドライブ特有のスリップを考慮した制御法を開発したり,外乱トルクに対してサーボ剛性を向上させる研究を行う必要があるが,平成9年度においては,主に,実験装置の設計と試作を行った.はじめに,トラクションドライブの力学モデルを作成し,トラクションドライブを減速機に用いたサーボ機構の動特性を計算機シミュレーションにより求めた.次に,実験装置の試作を行った.トラクションドライブは,ローラ間のスリップによりトルクを伝達するので,誘導電動機の制御に置き換えて考えることができる.ただ,誘導電動機の場合は,モータの応答速度が有限のため,スリップ率を急峻に変更できない.そのため,本研究では,スリップ率を瞬間的に変更できるのに対して、トラクションドライブの場合は接触圧を圧電素子により高速で変化させることにより伝達トルクを変化させ,高速高精度の角度制御が可能なように工夫した.また,外乱トルクに対するサーボ剛性を高めるために,トルクフィードフォワード補償を行うが,この補償に必要な外乱トルクを接触圧とスリップ率から求めた.
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