通常の円弧補間の半径縮小は、高い位置ループゲインと補間前加減速で改善します。
さらに高精度な円弧では、象限突起も課題となりますが、リニアモータによってクリアーできます。
真円精度の計測は、テクノのモーションコントローラに内蔵するＴＰＣロギングと解析ソフトにより、
非常に簡単です。動作や制御の条件を変えながら、短時間でいろいろなテストが可能です
位置単位 １ｐ＝１０ｎｍ
円弧半径 Ｒ＝10000000（100ｍｍ）
速度 Ｆ＝５×１０７ｐｐｓ（500ｍｍ ／秒）
制御条件
直線型補間加減速時定数＝５０ｍｓｅｃ
位置ループゲイン ＝１６０ｒ／ｓ
結果
円弧縮小 ５００００ｐ（０．５ｍｍ）
円弧縮小が大きく、それ以上の評価が困難
精度判定スケール：７００００ｐ（７００μｍ）
通常の加減速は補間後の処理であるために、
円弧の縮小が発生します。
位置単位 １ｐ＝１０ｎｍ
円弧半径 Ｒ＝10000000（100ｍｍ）
速度 Ｆ＝５×１０７ｐｐｓ（500ｍｍ ／秒）
制御条件
直線型補間加減速時定数＝０ｍｓｅｃ
位置ループゲイン ＝１６０ｒ／ｓ
補間前加減速 ＝５０ｍｓｅｃ
結果
円弧縮小 ほぼ無し（良好）
円弧精度 誤差１μｍ以下の高精度
象限突起 ４００ｐ（４μｍ）
精度判定スケール：５００ｐ（５μｍ）
補間前加減速により、円弧縮小はなくなりました。
計測例１と２では、評価スケールが１４０倍に改善
していることにご注意下さい。
そのため、理想円弧との真円度の評価をスケール５００ｐ（５μｍ）でおこなっています。
グラフの中央が理想円、内側と外側に±500ｐの縮小と拡大の円を想定して、
スケールとしています。
補間前加減速の効果は、十分に確認できました。
補間前加減速の詳細は、ＰＬＭＣ－ＭⅡＥＸマニュアル 機能編 ５－１９ TB00-0900E
を参照下さい。
※ 位置ループゲインが比較的高い値であることも重要なポイントです。
今回のマシンでは、ゲインは高くとれても、加減速がないとショックや
オーバシュートが発生してしまう問題がありました。
ただし、Ｙ軸の方向変換時に象限突起状の誤差が確認できます。
誤差を拡大してますので、突起状に見えますが、実際は４μｍ程度の誤差です。
この円弧は、図の下からスタートして、反時計回りで１周しています。
実は、Ｘ軸はリニアモータで、Ｙ軸は回転型モータとボールネジです。
◆Ｘ軸：リニアモータ →象限突起無し
◆Ｙ軸：回転型モータ／ボールネジ →象限突起４μｍ
「回転型＋ボールネジ」と「リニアモータ」では、このような顕著な差があります。
リニアモータによるメリットは、このような所にもあります。
関係しています。モーションコントローラによる補償や制御は、現状では困難です。
サーボアンプでの改善が期待されます。
理論的な解析などは、精密工学会を中心にいろいろな方々がされてます。
オープンＭＣで制御しているシステムでは、特別な準備なしに、このような解析が可能です。
実機で現場レベルの計測が簡単に行えるのがメリットです。
ＴＰＣロギングと解析ソフトでは、真円度／直線精度／軌跡の拡大表示／各軸の速度など、
同じデータから多面的に解析できます。そのため、制御系／サーボ系／機構などの
特性評価を状況や目的に応じて、リアルタイムに実行できます。
ＴＰＣ－ＥＸＣＥＬ軌跡解析の紹介
（オープンＭＣユーザは、無償でダウンロード可能です。）