多軸制御工作機械の制御系設計法の開発

多轴控制机床控制系统设计方法的发展

• 批准号: 18760164
• 负责人: 佐藤 隆太
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760164/
• 关键词: 多軸制御工作機械; 送り駆動系; 運動制御; 同期精度; 制御系設計; 加減速指令; ピッチ誤差; バックラッシ; 摩擦補償; ウォームギヤ

多軸制御工作機械は直進3軸と旋回2軸を有する数値制御工作機械であり,工具と工作物間の相対変位と角度の両方を制御できるため多くの利点がある.しかし,その加工精度は直進軸のみの機械とくらべて悪い.そのことの原因のひとつに,多軸制御工作機械の制御系が従来の直進軸のみの機械と同じ思想で設計されていることがある.多軸制御工作機械は旋回軸を有するため,直進軸と旋回軸の同期精度にも注意を払う必要があるが,これまでそのような制御系設計法が開発されてこなかった.本研究では,多軸制御工作機械の送り駆動系について,その同期精度を向上するための制御系設計法を開発した.まず同期精度を悪化させている要因を明らかにするため,多軸制御工作機械の送り駆動系をモデル化してシミュレーションを行った.その結果,サーボ遅れや各軸の応答性に違いがあると同期精度が悪化し,また旋回軸の駆動機構に起因する同期誤差も大きいことがわかった.そこで,各軸の応答性を揃えるためのサーボゲイン調整方法とサーボ遅れを補償するためのフィードフォワード補償器の設計方法を開発した.さらに,旋回軸駆動機構に存在するバックラッシとピッチ誤差,およびフィードバックに使うセンサに存在する信号遅れを補償するための補償器と,旋回軸を駆動するモータのトルク飽和を回避するための加減速指令設計方法も開発した.実験とシミュレーションにより開発した制御系設計法の有効性を確認したところ,多軸制御工作機械の運動性能を大幅に向上できることを確認した

Multiaxial mechanical は straight into 3 axis suppression work と を cycle 2 shaft す る the numerical system of imperial work machinery で あ り, tools, と work - a と seaborne の phase Angle between の struck party を suppression で き る た め more く の tartness が あ る. し か し, そ の processing precision は straight into the shaft の み の mechanical と く ら べ て 悪 い. そ の こ と の reason の ひ と つ に, multi-axis suppression work machinery の suppression The が従 is derived from the <s:1> direct feed shaft <e:1> み mechanical と in line with the じ idea で design されて る る とがある とがある とがある とがある. Multi-axis suppression work mechanical を は cycle has す る た め, straight into the same time axis と cycle axis の precision に も note を 払 う necessary が あ る が, こ れ ま で そ の よ う な suppression system design method が open 発 さ れ て こ な か っ た. This study で は, multi-axis suppression work mechanical の send り 駆 dynamic system に つ い て, そ の を す upward period precision る た め の suppression system design method を open 発 し た. ま ず period precision を 悪 change さ せ て い る by を Ming ら か に す る た め, multi-axis suppression work mechanical の send り 駆 dynamic system を モ デ ル change し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. そ の results, サ ー ボ 遅 れ や each axis の 応 a sexual に violations い が あ る と accuracy over the same が 悪 し, ま た turning shaft の 駆 mechanism に cause す る period error も big き い こ と が わ か っ た. そ こ で, each axis の 応 a sexual を Jian え る た め の サ ー ボ ゲ イ ン adjustment method と サ ー ボ 遅 れ を compensation す る た め の フ ィ ー ド フ ォ ワ ー ド compensator design method の を open 発 し た. さ ら に, turning axis 駆 mechanism exist に す る バ ッ ク ラ ッ シ と ピ ッ チ error, お よ び フ ィ ー ド バ ッ ク に make う セ ン サ に exist す る signal 遅 れ を compensation す る た め の compensator と, turning shaft を 駆 dynamic す る モ ー タ の ト ル ク saturated を avoid す る た め の deceleration instruction design method も open 発 し た. Be 験 と シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り open 発 し た suppression system design method の have sharper sex を confirm し た と こ ろ, multi-axis suppression motion performance mechanical の を に sharply upward で き る こ と を confirm し た

项目成果

ウォームギヤ駆動CNC回転テーブルの運動特性

蜗轮蜗杆传动数控转台运动特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: 2007年度精密工学会春季大会学生会員卒業研究発表講演会論文集
• 作者: 吉田靖;佐藤隆太;堤正臣
• 通讯作者: 堤正臣

摩擦補償方法,摩擦補償器及びモータ制御装置

摩擦补偿方法、摩擦补偿器及电机控制装置

• 发表时间: 2007

ウォームギヤ駆動CNC回転テーブルの数学モデル

蜗轮传动数控转台数学模型

• 发表时间: 2007
• 作者: 佐藤隆太;井出裕;堤正臣;草柳敦史;Satoshi KANEKO;Kazuya TAKAHASHI;谷山裕紀
• 通讯作者: 谷山裕紀

Mathematical Model of Linear Motor Stage with Non-Linear Friction Characteristics

• DOI: 10.1299/jamdsm.2.675
• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Advanced Mechanical Design Systems and Manufacturing
• 影响因子: 0.9
• 作者: S. Kaneko;R. Sato;M. Tsutsumi

直動転がり案内における摩擦特性の実験的挙動解析

直线滚动导轨摩擦特性实验行为分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本機械学会論文集(C編) 73巻
• 作者: 佐藤隆太;堤正臣;今木大輔
• 通讯作者: 今木大輔