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2017 年度 実績報告書

状態融合外乱オブザーバを応用した軸統合型広帯域加工力推定による革新的プロセス監視

研究課題

研究課題/領域番号 15H03904
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

柿沼 康弘  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70407146)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード工作機械 / プロセス監視 / オブザーバ / 知能化
研究実績の概要

本研究では,ボールねじ駆動のNC工作機械におけるサステイナブルな異常加工監視を実現するために,多慣性モデルに基づく状態融合外乱オブザーバを全駆動軸に搭載し,各軸から得られる推定加工力を3次元空間で統合することで高精度なセンサレス加工力推定技術を確立し,新規なプロセスモニタリング技術を開発することを目的に実施した.最終年度である29年度は,これまでに開発したモード分解に基づく切削力推定技術ならびに軸統合加工力推定技術をボールねじ駆動NC工作機械に実装し,高速エンドミル加工におけるセンサレスプロセスモニタリングの実用可能性を検討した.具体的には,①切削力監視に基づく工具摩耗・欠損の検知アルゴリズムの開発,②閾値設定によらないびびり振動の検知アルゴリズムの開発を行った.①に関しては,推定切削力の増加および変動を監視することで摩耗状態の予測,工具欠損の検知を行うアルゴリズムを開発した.電着砥石を用いた実験を通して,推定切削力の変動量を周波数領域で監視することで,偏摩耗を検知できることを確認した.②に関しては,電気工学における力率の概念を機械力学に応用することで,振動変位と切削力の位相差に関係するメカニカルエネルギーファクタを導出するアルゴリズムを開発した.導入したメカニカルエネルギーファクタの正負が切り替わることでびびり振動を検知する仕組みで,エンドミル加工試験により閾値設定によることなく再生びびり振動を検知可能であることを確認した.
以上より,本研究は当初の計画を順調に遂行し,学術誌での発表ならびに特許出願など十分な成果を得た.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Sensor-less on-line chatter detection in turning process based on phase monitoring using power factor theory2018

    • 著者名/発表者名
      Yamato Shuntaro、Hirano Takayuki、Yamada Yuki、Koike Ryo、Kakinuma Yasuhiro
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: 51 ページ: 103~116

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2017.07.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mode decoupled and sensorless cutting force monitoring based on multi-encoder2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada Yuki、Yamato Shuntaro、Kakinuma Yasuhiro
    • 雑誌名

      International Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 92 ページ: 4081~4093

    • DOI

      10.1007/s00170-017-0427-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] センサレス切削力推定における誤差因子の影響2017

    • 著者名/発表者名
      YAMADA Yuki、KAKINUMA Yasuhiro
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 ページ: 17-00098

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00098

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 相対加速度を利用した帯域制限外乱/内乱相殺による振動抑制制御2017

    • 著者名/発表者名
      YAMADA Yuki、KAKINUMA Yasuhiro
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 83 ページ: 1041~1048

    • DOI

      10.2493/jjspe.83.1041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] センサレス切削力計測技術とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      (1)柿沼康弘
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 83 ページ: 210~213

    • DOI

      10.2493/jspe.83.1041

    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of tool posture control method on curved surface using polishing machine with 5-axis serial-parallel mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      R. Asaga, S. Yamato, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of sensorless chatter detection method in ball screw drive system applying mode decoupling2017

    • 著者名/発表者名
      A. Sugiyama, Y. Yamada, S. Yamato, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase shift monitoring based on mode-decoupled disturbance observer for chatter detection2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamato, Y. Yamada, T. Ito, H. Matsuzaki, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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