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J-GLOBAL ID：200902291854765597   整理番号：09A1163519

可変自然長ばねモデルと外乱オブザーバに基づくボールねじ駆動ステージの非線形摩擦補償

Nonlinear Friction Compensation of Ball Screw Driven Stage Based on Variable Natural Length Spring Model and Disturbance Observer

著者 (2件)： 浅海博圭 (横浜国立大学) ,  藤本博志 (横浜国立大学)
資料名： 電気学会論文誌 D  (IEEJ Transactions on Industry Applications)
巻： 129  号： 11  ページ： 1101-1108 (J-STAGE)  発行年： 2009年 
JST資料番号： X0451A  ISSN： 0913-6339  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 工作機械や半導体製造装置では,位置決め制御系の高速化と高精度化が進んでいる。これらの機器には主にボールねじ駆動ステージが用いられているが,これらには転がり要素の弾性変形に起因する転がり摩捺(非線形摩捺)が存在する。しかし,非線形摩擦は,始動時や移動方向反転時に追従誤差を引き起こし,位置決めの高速化および高精度化の大きな障害となるため,非線形摩擦の補償法が盛んに研究されている。本論文では,実装が容易な可変自然長ばねモデル(VNLSモデル)と,より緻密な多段可変自然長ばねモデル(MVNLSモデル)を提案した。そして,MVNLSモデルと外乱オブザーバに基づく非線形摩擦補償法を提案し,ボールねじ駆動ステージのフルクローズド制御に適用した。提案法は微動領域における収束特性が優れており,位置決め時間を大幅に短縮することが可能である。そして,微動領域における感度関数が2自由度制御と比較して約11dB改善できることを示した。また,2自由度制御と比較して提案法の位置決め時間を半分以下に短縮できた。

シソーラス用語： *案内装置 ,  *運動機構 ,  工作機械 ,  *補償 ,  摩擦 ,  システムオブザーバ ,  モデル ,  ばね ,  弾性変形 ,  転がり摩擦
準シソーラス用語： *ボールねじ駆動ステージ ,  可変自然長ばねモデル ,  外乱オブザーバ ,  非線形摩擦 ,  *摩擦補償

分類 (1件)： サーボ機構  (IC03030Q)

引用文献 (21件)：

• (1) T. Koizumi and O. Kuroda: “Analysis of Damped Vibration of a Vibration of a System with Rolling Friction—Rolling Friction Depends on the Displacement—”, Journal of Japanese Society of Tribologists, 35-6, pp. 435-439 (1990) (in Japanese)
• 小泉忠由・黒田 修: 「ころがり摩擦作用下の減衰振動の解析—摩擦力が変位に依存する場合」, トライボロジスト, 35-6, pp. 435-439 (1990)
• (2) S. Futami and A. Furutani: “Nanometer Positioning Using AC Linear Motor and Rolling Guide (2nd Report)—Tribology of the Rolling Guide—”, JSPE, 57-10, pp. 1808-1813 (1991) (in Japanese)
• 二見 茂・古谷彰浩: 「ACリニアモータと転がり案内を用いたナノメータ位置決め(第二報)—転がり案内のトポロジー」, 精密工学会誌, 57-10, pp. 1808-1813 (1991)
• (3) K. Ito, Y. Maeda, Y. Higuchi, M. Kawafuku, M. Iwasaki, and H. Hirai: “Nonlinear Modeling and Evaluation of Rolling Friction”, Papers pf Technical Meeting on IIC, IEE Japan, IIC-06-14, pp. 77-82 (2006) (in Japanese)

タイトルに関連する用語 (7件)： 可変 ,  ばねモデル ,  外乱オブザーバ ,  ボールねじ ,  ステージ ,  非線形摩擦 ,  補償