残留振動振幅の解析に基づく画期的な位置決め指令設計方法

本研究では，数値制御工作機械に代表される機械装置で位置決め動作を行ったときに生じる残留振動について，加減速時間を変えずに残留振動だけを抑制するための方法の開発と一般化を目的としている．そのために，加速度の微分値である躍度の変化に着目し，躍度の変化によって生じる振動振幅の解析解を導出する．さらに，その結果に基づいて，残留振動を最小にする加減速指令を設計する．これまでに，残留振動振幅の解析結果の妥当性および加減速指令の設計方法の有効性を確認するための実験装置を製作し，まずは単一の振動数についての検証を行った．そのために，モータに弾性はりとおもりを取り付けた試験装置を設計，製作した．その試験装置に採用したモータのドライバは速度制御モードとトルク制御モードの両方で使用でき，また，DSPボードを搭載したパソコンによって制御できるようにし，任意の制御則と指令を適用できるようにした．モータに備えられたロータリーエンコーダによって検出されるモータ回転角度はDSPボードのカウンタ機能を使って記録されるほか，モータに取り付けた弾性はりの先端のおもりの振動加速度は，おもりに取り付けた加速度計を使って測定し，DSPボードのAD変換機能を使って記録できるようにした．製作した試験装置において，モータに取り付けた弾性はりとおもりの固有振動数に基づいて，加減速パターンと振動振幅との関係を定式化して振幅マップを作製した．また，その振幅マップ上で６通りの加減速指令を生成し，その加減速指令で角度位置決め試験を行った．その結果，振動振幅の解析結果において振動が生じない条件では，抑制対象とした振動が実際に抑制できていることが確認できた．一方，実際の振動振幅は解析結果と異なることや，抑制対象とはしていない周波数の振動が生じ，振動を完全に抑制することはできないことも明らかとなった．

本研究では，数値制御工作機械に代表される機械装置で位置決め動作を行ったときに生じる残留振動について，加減速時間を変えずに残留振動だけを抑制するための方法の開発と一般化を目的としている．そのために，加速度の微分値である躍度の変化に着目し，躍度の変化によって生じる振動振幅の解析解を導出する．さらに，その結果に基づいて，残留振動を最小にする加減速指令を設計する．これまでに，残留振動振幅の解析結果の妥当性および加減速指令の設計方法の有効性を確認するための実験装置を製作し，まずは単一の振動数についての検証を行った．そのために，モータに弾性はりとおもりを取り付けた試験装置を設計，製作した．その試験装置に採用したモータのドライバは速度制御モードとトルク制御モードの両方で使用でき，また，DSPボードを搭載したパソコンによって制御できるようにし，任意の制御則と指令を適用できるようにした．モータに備えられたロータリーエンコーダによって検出されるモータ回転角度はDSPボードのカウンタ機能を使って記録されるほか，モータに取り付けた弾性はりの先端のおもりの振動加速度は，おもりに取り付けた加速度計を使って測定し，DSPボードのAD変換機能を使って記録できるようにした．製作した試験装置において，モータに取り付けた弾性はりとおもりの固有振動数に基づいて，加減速パターンと振動振幅との関係を定式化して振幅マップを作製した．また，その振幅マップ上で６通りの加減速指令を生成し，その加減速指令で角度位置決め試験を行った．その結果，振動振幅の解析結果において振動が生じない条件では，抑制対象とした振動が実際に抑制できていることが確認できた．一方，実際の振動振幅は解析結果と異なることや，抑制対象とはしていない周波数の振動が生じ，振動を完全に抑制することはできないことも明らかとなった．