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2020 年度 実績報告書

光学材料の超精密研削におけるクラック抑制サーボ制御手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01353
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), 教授 (70407146)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードプロセス監視 / プロセス制御 / 超精密加工 / 研削 / クラック抑制
研究実績の概要

本研究では,光学レンズの超精密研削加工におけるクラック抑制サーボ制御手法を開発することを最終目的としている.昨年度から引き続き,本研究で提案するサーボ情報とセンサ情報を統合して加工負荷を広帯域に推定するセンサ援用外乱オブザーバの開発に着手した.光学レンズの加工時にクラックが発生した場合に,各駆動軸のサーボ情報がどのように変化するかを調べるとともに,AEセンサをワーク主軸に設置し,クラック発生時のセンサ信号の変化を解析した.その結果,サーボ電流は微小なクラックが発生すると減少し,AE信号は,クラックの発生状況や加工状態が変化する場合に,特定の周波数数帯域信号が変化することを明らかにした.
また,クラック抑制サーボ制御を行うために,AEセンサとサーボ情報の信号に基づき,超精密加工機の動作を変更するシステムを開発した.工具主軸をマスター,送り軸とワーク主軸をスレーブとして,マスター側の負荷に応じてスレーブ側のオーバライドを変更する制御システムを構築した.クラックが発生しない延性モード研削におけるサーボ電流の挙動を指令値として,その電流値に追従するようにオーバライドを変更することで,マイクロクラックが一切発生せずにガラスの超精密研削が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通り,クラック抑制サーボ技術を開発することに成功した.上記成果は,国際学術誌3編,国際学会3件,国内学会1件で発表した.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Self-acting optimal design of spindle speed variation for regenerative chatter suppression based on novel analysis of internal process energy behavior2020

    • 著者名/発表者名
      Yamato Shuntaro、Ito Takamichi、Matsuzaki Hirohiko、Fujita Jun、Kakinuma Yasuhiro
    • 雑誌名

      International Journal of Machine Tools and Manufacture

      巻: 159 ページ: 103639~103639

    • DOI

      10.1016/j.ijmachtools.2020.103639

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental verification of design methodology for chatter suppression in tool swing?assisted parallel turning2020

    • 著者名/発表者名
      Yamato Shuntaro、Nakanishi Kenichi、Suzuki Norikazu、Kakinuma Yasuhiro
    • 雑誌名

      The International Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 110 ページ: 1759~1771

    • DOI

      10.1007/s00170-020-05951-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precompensation of machine dynamics for cutting force estimation based on disturbance observer2020

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

      CIRP Annals

      巻: 69 ページ: 333~336

    • DOI

      10.1016/j.cirp.2020.04.068

    • 査読あり
  • [学会発表] サーボ情報と AE信号を 用いた 光学ガラスの超精密研削における加工状態監視2021

    • 著者名/発表者名
      栗山充,左高 志織,柿沼康弘
    • 学会等名
      2021年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] Novel modelling, interpretation and design of spindle speed variation machining for regenerative chatter suppression2020

    • 著者名/発表者名
      S. Yamato, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Applied Abstraction and Integrated Design (AAID2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Precise cutting force estimation by hybrid estimation of DC/AC components2020

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, S. Yamato, Y. Imabeppu, N. Irino, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      International Symposium on Flexible Automation, (ISFA2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of correlation between process energy balance and phase shift variation of chatter vibration in spindle speed variation2020

    • 著者名/発表者名
      S. Yamato, T. Ito, H. Matsuzaki, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      JSME 2020 Conference on Leading Edge Manufacturing/Materials and Processing
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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