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Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool / Katz, Reuven in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 126 N° 2 (Juin 2004)

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 397-405 p. Titre : Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool Titre original : Commande d'une Machine-Outil Non-Orthogonale Reconfigurable Type de document : texte imprimé Auteurs : Katz, Reuven, Auteur ; Yook, John, Auteur ; Koren, Yoram Article en page(s) : 397-405 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système  de  commande  automatisé  Machine-outil  Hache  de  machine  Découpe  Contrôleur  d'accouplement  Machine-outil  conventionnelle  Machine-outil  orthogonale  Machine  à  hache  non-orthogonale  Machine-outil  reconfigurable Index. décimale : 629.8 Résumé : Computerized control systems for machine tools must generate coordinated movements of the separately driven axes of motion in order to trace accurately a predetermined path of the cutting tool relative to the workpiece. However, since the dynamic properties of the individual machine axes are not exactly equal, undesired contour errors are generated. The contour error is defined as the distance between the predetermined and actual path of the cutting tool. The cross-coupling controller (CCC) strategy was introduced to effectively decrease the contour errors in conventional, orthogonal machine tools. This paper, however, deals with a new class of machines that have non-orthogonal axes of motion and called reconfigurable machine tools (RMTs). These machines may be included in large-scale reconfigurable machining systems (RMSs). When the axes of the machine are non-orthogonal, the movement between the axes is tightly coupled and the importance of coordinated movement among the axes becomes even greater. In the case of a non-orthogonal RMT, in addition to the contour error, another machining error called in-depth error is also generated due to the non-orthogonal nature of the machine. The focus of this study is on the conceptual design of a new type of cross-coupling controller for a non-orthogonal machine tool that decreases both the contour and the in-depth machining errors. Various types of cross-coupling controllers, symmetric and non-symmetric, with and without feedforward, are suggested and studied. The stability of the control system is investigated, and simulation is used to compare the different types of controllers. We show that by using cross-coupling controllers the reduction of machining errors are significantly reduced in comparison with the conventional de-coupled controller. Furthermore, it is shown that the non-symmetric cross-coupling feedforward (NS-CC-FF) controller demonstrates the best results and is the leading concept for non-orthogonal machine tools. Les systèmes de commande automatisés pour des machines-outils doivent produire des mouvements coordonnés des haches séparément conduites du mouvement afin de tracer exactement un chemin prédéterminé de l'outil de coupe relativement à l'objet. Cependant, puisque les propriétés dynamiques des différentes haches de machine ne sont pas exactement égales, des erreurs peu désirées de découpe sont produites. L'erreur de découpe est définie comme la distance entre le chemin prédéterminé et réel de l'outil de coupe. La stratégie en travers du contrôleur d'accouplement (ccc) a été présentée pour diminuer efficacement les erreurs de découpe dans des machines-outils conventionnelles et orthogonales. Cet article, cependant, traite une nouvelle classe des machines qui ont les haches non orthogonales du mouvement et des machines-outils reconfigurable appelées (RMTs). Ces machines peuvent être incluses dans les systèmes d'usinage reconfigurable à grande échelle (RMSs). Quand les haches de la machine sont non orthogonales, le mouvement entre les haches est étroitement couplé et l'importance du mouvement coordonné parmi les haches devient encore plus grande. Dans le cas d'un RMT non orthogonal, en plus de l'erreur de découpe, une autre erreur d'usinage appelée l'erreur détaillée est due également produit à la nature non orthogonale de la machine. Le centre de cette étude est sur le plan d'étude d'un nouveau type de contrôleur en travers d'accouplement pour une machine-outil non orthogonale qui diminue la découpe et les erreurs d'usinage détaillées. De divers types des contrôleurs en travers d'accouplement, symétriques et non symétriques, avec et sans le feedforward, sont suggérés et étudiés. La stabilité du système de commande est étudiée, et la simulation est employée pour comparer les différents types de contrôleurs. Nous prouvons qu'en employant les contrôleurs en travers d'accouplement la réduction d'erreurs d'usinage sont sensiblement réduites en comparaison du contrôleur couplé par De conventionnel. En outre, on lui montre que le contrôleur en travers non symétrique du feedforward d'accouplement (NS-CC-FF) démontre les meilleurs résultats et est le principal concept pour les machines-outils non orthogonales. [article] Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool = Commande d'une Machine-Outil Non-Orthogonale Reconfigurable [texte imprimé] / Katz, Reuven, Auteur ; Yook, John, Auteur ; Koren, Yoram . - 397-405 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 397-405 p. Mots-clés : Système  de  commande  automatisé  Machine-outil  Hache  de  machine  Découpe  Contrôleur  d'accouplement  Machine-outil  conventionnelle  Machine-outil  orthogonale  Machine  à  hache  non-orthogonale  Machine-outil  reconfigurable Index. décimale : 629.8 Résumé : Computerized control systems for machine tools must generate coordinated movements of the separately driven axes of motion in order to trace accurately a predetermined path of the cutting tool relative to the workpiece. However, since the dynamic properties of the individual machine axes are not exactly equal, undesired contour errors are generated. The contour error is defined as the distance between the predetermined and actual path of the cutting tool. The cross-coupling controller (CCC) strategy was introduced to effectively decrease the contour errors in conventional, orthogonal machine tools. This paper, however, deals with a new class of machines that have non-orthogonal axes of motion and called reconfigurable machine tools (RMTs). These machines may be included in large-scale reconfigurable machining systems (RMSs). When the axes of the machine are non-orthogonal, the movement between the axes is tightly coupled and the importance of coordinated movement among the axes becomes even greater. In the case of a non-orthogonal RMT, in addition to the contour error, another machining error called in-depth error is also generated due to the non-orthogonal nature of the machine. The focus of this study is on the conceptual design of a new type of cross-coupling controller for a non-orthogonal machine tool that decreases both the contour and the in-depth machining errors. Various types of cross-coupling controllers, symmetric and non-symmetric, with and without feedforward, are suggested and studied. The stability of the control system is investigated, and simulation is used to compare the different types of controllers. We show that by using cross-coupling controllers the reduction of machining errors are significantly reduced in comparison with the conventional de-coupled controller. Furthermore, it is shown that the non-symmetric cross-coupling feedforward (NS-CC-FF) controller demonstrates the best results and is the leading concept for non-orthogonal machine tools. Les systèmes de commande automatisés pour des machines-outils doivent produire des mouvements coordonnés des haches séparément conduites du mouvement afin de tracer exactement un chemin prédéterminé de l'outil de coupe relativement à l'objet. Cependant, puisque les propriétés dynamiques des différentes haches de machine ne sont pas exactement égales, des erreurs peu désirées de découpe sont produites. L'erreur de découpe est définie comme la distance entre le chemin prédéterminé et réel de l'outil de coupe. La stratégie en travers du contrôleur d'accouplement (ccc) a été présentée pour diminuer efficacement les erreurs de découpe dans des machines-outils conventionnelles et orthogonales. Cet article, cependant, traite une nouvelle classe des machines qui ont les haches non orthogonales du mouvement et des machines-outils reconfigurable appelées (RMTs). Ces machines peuvent être incluses dans les systèmes d'usinage reconfigurable à grande échelle (RMSs). Quand les haches de la machine sont non orthogonales, le mouvement entre les haches est étroitement couplé et l'importance du mouvement coordonné parmi les haches devient encore plus grande. Dans le cas d'un RMT non orthogonal, en plus de l'erreur de découpe, une autre erreur d'usinage appelée l'erreur détaillée est due également produit à la nature non orthogonale de la machine. Le centre de cette étude est sur le plan d'étude d'un nouveau type de contrôleur en travers d'accouplement pour une machine-outil non orthogonale qui diminue la découpe et les erreurs d'usinage détaillées. De divers types des contrôleurs en travers d'accouplement, symétriques et non symétriques, avec et sans le feedforward, sont suggérés et étudiés. La stabilité du système de commande est étudiée, et la simulation est employée pour comparer les différents types de contrôleurs. Nous prouvons qu'en employant les contrôleurs en travers d'accouplement la réduction d'erreurs d'usinage sont sensiblement réduites en comparaison du contrôleur couplé par De conventionnel. En outre, on lui montre que le contrôleur en travers non symétrique du feedforward d'accouplement (NS-CC-FF) démontre les meilleurs résultats et est le principal concept pour les machines-outils non orthogonales.