非接触ローラ形搬送装置の磁気力補償による高速高精度位置決め制御

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26820077
• Research Institution: Toyota National College of Technology
• Principal Investigator: 田中 淑晴 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70455137)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 位置決め / 磁気歯車

Outline of Annual Research Achievements

ローラ形の搬送装置を対象とした本研究において，従来のウォームギアなどを用いた接触を有する伝達機構に替わり，磁気歯車を用いた非接触式の搬送装置について，高速かつ高精度な位置決めを達成することを目的とする．現在までのところ，6個の磁気歯車を用いて寸法が約425×253×115mmの実験装置を設計，製作した．磁気力の大きさに影響を及ぼす磁気歯車間のギャップは0.5mmとしている．今後の研究において磁気力や位置決め精度などの評価には，モータが生じるトルク，モータの回転角度，磁気歯車の取り付け軸の回転角度，ローラ上の搬送物体の直線移動距離などを使用する．搬送物体の直線移動距離を測定するためのレーザ変位計の取り付け治具は，現在製作中である．モータの定格トルクに対して25%の一定のトルク，定格トルクの20%かつ1Hzの正弦波トルク，定格トルクの20%のステップ波形トルクによる回転をオープンループ制御によって行ったところ，次の結果を得た．一定トルク付与実験では，モータの回転角と磁気歯車の後の回転角の差はPeakToPeakで6°と非常に大きく，磁気歯車間に生じる磁気力による影響のほかにエンコーダの取付精度の影響などを調査中である．正弦波トルク付与実験では，動作開始時にモータトルクとエンコーダにて測定された速度との間に約90ms程度の応答遅れが生じており，今後本研究の補償対象となる．また，ステップ波形トルク付与実験でも同様にモータトルクとエンコーダによる測定結果に応答遅れが確認できた．これらの特性が磁気歯車の磁力によって生じているものと考え，今後研究を進めていく．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

高速高精度位置決めを目的とするマグネット歯車を用いたローラ形搬送装置の設計，製作ともに順調に進み，動作確認と初期実験は終了した．磁気力が位置決めへ及ぼす影響の解明以降が未達であり，今後の研究実施内容となる．実験装置の位置決め制御を行うためのコントローラの取り扱いに時間を要している．

Strategy for Future Research Activity

研究内容については実施計画どおり推進する．まず，磁気力が位置決めに及ぼす具体的な影響を実験的に明らかにし，数式によるモデル化を試みる．そのモデルを補償器として位置決め制御に組み込み，高速・高精度な位置決めの達成を目指す．