As well known when the linear machine is operated between two points repeatedly under positioning control, there are various positioning error at the moment of zero speed owing to the non-linear disturbance like as unpredictable friction force. To remove this positioning error, a simple least order disturbance observer is introduced and is actually implemented in this study. Due to this simple algorithm the over-all machine system can be modified to simple arbitrary given one-mass load without any disturbance. So, the total construction process for positioning control system is much easier than old one. Moreover, to generate a proper effective position profile with the limited actual machine force, a very powerful on-line mass identification algorithm using the load force estimator is presented. In the proposed mass identification algorithm, the exact load mass can be calculated during only one moving stage under a normally generated position profile. All presented algorithm is verified with experimental result with commercial linear servo machine system.
The accuracy simulation technology of linear motion system is introduced in this paper. Motion errors and positioning errors are simulated using informations on the design parameters of elements of linear motion system. 5 Degree-of-freedom motion error analysis algorithm utilizing the transfer function method and positioning error analysis algorithm which are main frame of accuracy simulation are introduced. Simulated motion errors are compared with experimental results for verifying the effectiveness. Then, using the proposed algorithms, simulation is performed to investigate the effects of ballscrew and linear motor on the motion errors. Finally, the influence of feedback sensor position on the positioning error is also discussed.
Park Chun Hong;Oh Yoon Jin;Hwang Joo Ho;Lee Deug Woo
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제6권2호
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pp.55-60
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2005
In order to develop the hydrostatic guideways driven by a core less linear motor for ultra precision machine tools, a prototype of guideway is designed and tested. A coreless linear DC motor with a continuous force of 156 N and a laser scale with a resolution of 0.01 ㎛ are used in the system. Experimental analysis on the static stiffness, motion errors, positioning error and its repeatability, micro step response and velocity variation of the guideway are performed. The guideway shows infinite stiffness within 50 N applied load in the feed direction, and by the motion error compensation method using the Active Controlled Capillary, 0.08 ㎛ linear motion error and 0.1 arcsec angular motion error are acquired. The guideway also reveals 0.21 ㎛ positioning error and 0.09 ㎛ repeatability, and it shows stable responses following a 0.01 ㎛ resolution step command. The velocity variation of feeding system is less than 0.6 %. From these results, it is estimated that the hydrostatic guideway driven by a coreless linear motor is very useful for the ultra precision machine tools.
In order to discuss the availability of aerostatic guideways driven by the coreless linear motor to ultra precision machine tools, a prototype of guideway is designed and tested in this research. A coreless linear DC motor with the continuous force of 156N and a laser scale with the resolution of $0.01\mu\textrm{m}$ are used as the feeding system. The experiments are performed on the static stiffness, motion accuracy, positioning accuracy, microstep response and variation of velocity. The guideway also has $0.21\mu\textrm{m}$ of positioning error and $0.09\mu\textrm{m}$ of repeatability, and it shows the stable response against the $0.01\mu\textrm{m}$ resolution step command. The velocity variation of feeding system is less than 0.6%. From these results, it is confirmed that the aerostatic guideway driven by the coreless linear motion is very useful for the ultra precision machine tools.
In this paper, we studied the error compensation using an error budget method for repeatability improvement of the precision positioning system. The precision positioning system is developed for micro-pressing machine. We performed the force and displacement analysis about parts of the system. Proposed system determines the position and orientation of the materials manufactured by micro-pressing machine. It is consisted of x-y-z linear stages setting the position, and the gripper system setting the orientation. We executed kinematic and dynamic modeling of the whole precision positioning system. By generalizing the design variables, precision positioning system has the flexibility of material dimension. As we tried an error compensation using ...
In order to discuss the availability of the hydrostatic guideway driven by the coreless linear motor to ultra precision machine tools, a prototype of guideway is designed and tested in this research. A coreless linear DC motor with the continuous force of 156 N and a laser scale with the resulution of 10 nm are used as the feeding system. The experiments are performed on the static stiffness. motion accuracy, positioning accuracy. microstep response and variation of velocity. The guideway has the infinite axial stiffness within 50 N of applied load, and has 0.08 ${\mu}{\textrm}{m}$ of linear motion error and 0.1 arcsec of angular motion error. It also has 0.21 ${\mu}{\textrm}{m}$ of positioning error and 0.09 ${\mu}{\textrm}{m}$ of repeatability, and it shows the stable response against the 10 nm resolution step command. The velocity variation of feeding system is less than 5%. From these results, it is confirmed that the hydrostatic guideway driven by the coreless linear motor is very useful for the ultra precision machine tools.
In order to discuss the availability of hydrostatic guideways driven by the coreless linear motor to ultra precision machine tools, a prototype of guideway is designed and tested in this research. A coreless linear DC motor with the continuous force of 156 N and a laser scale with the resolution of 0.01 ${\mu}{\textrm}{m}$ are used as the feeding system. The experiments are performed on the static stuffiness, motion accuracy, positioning accuracy, microstep response and variation of velocity. The guideway has the infinite axial stillness within 50 N of applied load, and by the motion error compensation method using the Active Controlled Capillary, 0.08 ${\mu}{\textrm}{m}$ of linear motion error and 0.1 arcsec of angular motion error are acquired. The guideway also has 0.21 ${\mu}{\textrm}{m}$ of positioning error and 0.09 ${\mu}{\textrm}{m}$ of repeatability, and it shows the stable response against the 0.01 ${\mu}{\textrm}{m}$ resolution step command. The velocity variation of feeding system is less than 0.6 %. From these results, it is confirmed that the hydrostatic guideway driven by the coreless linear motor is very useful fur the ultra precision machine tools.
An ultraprecision multi-axis machine tool has been designed and developed in our laboratory. The machine tool has four moving axes which are composed of three linear axes and one rotational axis. It has a gantry type structure and the Z-axis is on the X-axis and the C-axis, on which a workpiece is located, is inside the Y-axis. This paper shows control performance improving method and procedure for the ultra-precision positioning control of a hydrostatic bearing guided linear axis. Through improvements of electrical and mechanical components for the control system such as control electronics and oil pumping systems, the control disturbing noise is decreased. Also by the frequency domain analysis of control system those problem-making system components are identified and modified with analytical methods. The controller is analyzed and designed from frequency domain data and system information. In the experimental control results the nanometer order control result is successfully presented.
Linear pulse Motors(LPM) are widely used in fields where smooth linear motion is required, and their position accuracy is higher than other motors. Hybrid linear pulse motors(HLPM) are regarded as an excellent solution to positioning problems that require high accuracy, rapid acceleration and high-speed. The LPM has low mechanical complexity, high reliability, precise open-loop operation and low inertia etc. in many application areas such as factory automation speed positioning, computer peripherals and numerically controlled machine tools. This motor drive system is especially suitable for machine tools the high position accuracy and repeatability. This paper describes about that need of the embroider machine, we want to design position-scanning device for the embroidery machine. At first, to be analysed characteristics of the machine and next designed the LPM. we used the field analysis program, The finite element method(FEM) program tool is employed for calculation the force. The reluctance models will be used the magnetic permeance of air gap by static- conditions. The forces between forcer and platen have been calculated using the virtual work method.
Linear pulse Motors(LPM) are widely used in fields where smooth linear motion is required, and their position accuracy is higher than other motors. Hybrid linear pulse motors(HLPM) are regarded as an excellent solution to positioning problems that require high accuracy, rapid acceleration and high-speed. The LPM has low mechanical complexity, high reliability, precise open-loop operation and low inertia etc. In many application areas such as factory automation speed positioning, computer peripherals and numerically controlled machine tools, LPM can be used. This motor drive system is especially suitable for machine tools the high position accuracy and repeatability. This paper describes about that need of the embroider machine, we want to design position-scanning device for the embroidery machine. At first, to be analysed characteristics of the machine and next designed the LPM, we used the field analysis program. The finite element method(FEM) program tool is employed for calculation the force. The reluctance models will be used the magnetic permeance of air gap by static-conditions. The forces between forcer and platen have been calculated using the virtual work method. And we used the simulink to know the dynamic characteristics of LPM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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