レーザ切断機械におけるアクティブ制振に対する先行制御戦略

DENKENA Berend; ECKL Martin; LEPPER Thomas

文献

J-GLOBAL ID：201502215815616282 整理番号：15A0866594

レーザ切断機械におけるアクティブ制振に対する先行制御戦略

Advanced Control Strategies for Active Vibration Suppression in Laser Cutting Machines

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資料名：
巻： 9 号： 4 ページ： 425-435 発行年： 2015年07月05日
JST資料番号： L0997B ISSN： 1881-7629 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：英語 (EN)

エネルギー需要の上昇によって,低重量材料の使用が,特に航空宇宙と自動車工業において益々重要になってきている。それらの高い強度対重量比のために,炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は,次第に金属に変わってきている。これらの材料は,一般にフライス作業で加工される。それらの主要な問題は,高い工具の摩耗,熱損傷,加工面性状である。この論文はフライス加工をレーザ切削に代替するための機械の概念と制御戦略を提示した。レーザ切削作動中は高速で,一定軌道速度が要求されるので,極めて動的な工作機械が必要である。大きな作業空間を要求する従来の工作機械は,慣性があり,したがってこの作業に不向きである。このように,ポータル機械概念を,追加のレーザスキャナと軽量移動要素で調査した。経路の精度を増すために,2つの制御戦略を実装し,多体シミュレーションで分析した。1つの手法は,周波数分割フィルターを用い,第2はカルマンフィルターを用いて工具中心位置決め誤差の推定に基づいている。工具中心点(TCP)近傍に位置する加速度センサあるいは駆動電流信号は,カルマンフィルタへの入力として使い得る。本論文で,両方の入力信号を調査し比較した。本論文で提示した結果は,これらの制御戦略で高度に動的軌跡が高い精度で実現できることを示した。(翻訳著者抄録)

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レーザの応用 , 特殊加工 , システム設計・解析

引用文献 (20件)：

M. P. Bendsoe and O. Sigmund, “Optimization of Structural Topology, Shape, and Material,” Springer 2nd ed., XIV, 2003.
N. Bhatnagar, N. Ramakrishan, K. Naik, and R. Komanduri, “On the Machining of Fiber Reinforced Plastic (FRP) Composite Laminates,” International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol.35, No.5, pp. 701-716, 1995.
J. R. Ferreira and N. L. Coppini, “Machining optimisation in carbon fibre reinforced composite materials,” Journals of Materials Processing Technology, Vol.92-93, pp. 135-140, 1999.
P. Jaeschke, F. Fischer, and U. Stute, “Cutting and trimming of carbon fibre reinforced thermoset and thermoplastic composites using high-power solid state laser sources,” International Conference on Manufacturing of Advanced Composites, 22-24 March, Belfast, 2011.
S. Bluemel, P. Jaeschke, V. Wippo, S. Bastick, U. Stute, D. Kracht, and H. Haferkamp, “Laser Machining of CFRP using a high power laser - Investigation on the heat affected zone,” Proceedings of the 15th European Conference on Composite Materials (ECCM 15), Venice, 24-28 June, 2012.

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