Development of precision actuators to overcome the motor-constant dilemma for dual-stage actuators

开发精密执行器以克服双级执行器的电机恒定困境

• 批准号: 22K14204
• 负责人: 伊藤 慎吾
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14204/
• 关键词: モーション制御; 精密アクチュエータ; 二段アクチュエータ; ナノスケールサーボ; アクチュエータ; ２段アクチュエータ

本研究の対象とする2段アクチュエータは、長距離移動可能なリニアモータと精密アクチュエータで構成され、定速移動中の精密モーションを実現する。従来のシステム性能が「モータ定数ジレンマ」で制限されることを明らかにしてきた。そこで、このモータ定数ジレンマを打破するために、モータ定数を適時調整する精密アクチュエータを提案した。本年度は、シミュレーション及び試作機の製作と力センサを用いた計測実験による評価を行った。提案する精密アクチュエータの開発のため、磁気の有限要素解析(FEM)を行い、適切なコイルの巻き数や鉄心の寸法、材料を決定した。決定した設計パラメータを基に、部材の選定を行い、提案する精密アクチュエータの試作機を製作した。さらに、アクチュエータをドライブする電圧アンプも製作し、2023年度のフィードバック制御で重要となる精密位置センサの選定も行った。製作した精密アクチュエータが、提案通りにモータ定数を調整できるか検証するため、FEMによるシミュレーションを行った。さらに、力センサを用いた実験を行った。結果として、シミュレーションと実験のどちらにおいても、モータ定数をリアルタイムで調整できることが確認できた。実験では、設定したモータ定数の最小値と最大値を比較して、約5.8倍に調整できることが明らかになった。これにより、モータ定数ジレンマを打破する精密アクチュエータの実現可能性が示された。次年度では製作した精密アクチュエータのモーション精度を評価し、フィードバック制御を開発する。さらに、製作した精密アクチュエータに制御器を実装し、モータ定数を調整した場合のモーション精度への影響を実験により調べる。

The object of this study is to realize the precision motion in the case of two-stage motion, long-distance motion and precise motion. The performance of the system is limited by the number of times the system is installed. The number of entries is adjusted accordingly. This year, we will conduct evaluation on the production of test equipment and test equipment. The development of precision magnetic field, finite element analysis (FEM) of magnetic field, and the determination of core size and material are proposed. Decide on the basis of design, selection of components, and preparation of test machines. In 2023, the company's high-tech enterprises were selected for the production of high-tech enterprises, and the high-tech enterprises were selected for the production of high-tech enterprises. The production of precision tools, proposals, and adjustments to the number of tools, FEM tools, and procedures Today, we are fully committed to using this service. The results are as follows: 1. The number of changes in the number of changes. The minimum and maximum values of the set values are approximately 5.8 times higher than the maximum values. The possibility of realization of this problem is demonstrated by the fact that the number of problems is fixed. The next year, we will evaluate the precision of production and control. In addition, the precision of the manufacturing process is adjusted by adjusting the precision of the controller.