JP7107269B2 - 制御装置、トルクバランス調整方法及びプログラム - Google Patents
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Description
二つのサーボモータを制御し、該サーボモータのそれぞれによって駆動される軸に対して機械的に接続された部材を移動させる制御装置であって、
二つの前記サーボモータの間のトルクバランスを調整するトルクバランス調整部を備え、
前記トルクバランス調整部は、両方の前記サーボモータに対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の位置と、前記サーボモータの一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の位置との差に基づいて前記サーボモータの他方に対する位置指令を補正する補正量を取得することを特徴とする。
前記トルクバランス調整部は、
前記部材の位置決め制御を実行する際に、前記軸に沿った一方を正方向とし、他方を負方向とするとき、前記部材の位置の正方向側において前記部材を正方向及び負方向に移動させたときの前記差と、該位置の負方向側において前記部材を負方向及び正方向に移動させたときの前記差との平均値に基づいて前記補正量を取得するようにしてもよい。
前記トルクバランス調整部は、
前記軸に対して前記部材を複数位置に移動させて、各位置において前記補正量を取得するようにしてもよい。
前記トルクバランス調整部は、
前記部材の移動範囲に亘って前記軸に対して前記部材を移動させて前記補正量を取得し、前記部材の移動範囲における前記部材の位置と前記補正量とを関連付けた補正マップに基づいて、前記サーボモータの他方に対する位置指令を補正するようにしてもよい。
二つのサーボモータを制御し、該サーボモータのそれぞれによって駆動される軸に対して機械的に接続された部材を移動させる際の、二つの該サーボモータの間のトルクバランスを調整する方法であって、
両方の前記サーボモータに対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の第1の位置を取得するステップと、
前記サーボモータの一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の第2の位置を取得するステップと、
前記第1の位置と前記第2の位置との差に基づいて前記他方のサーボモータに対する位置指令を補正する補正量を取得するステップと、
を含む。
前記部材の位置決め制御を実行する際に、前記軸に沿った一方を正方向とし、他方を負方向とするとき、前記
部材の位置の正方向側において前記部材を正方向及び負方向に移動させたときの前記差を第1の差として取得するステップと、
前記部材の位置の負方向側において前記部材を負方向及び正方向に移動させたときの前記差を第2の差として取得するステップと、
前記第1の差と前記第2の差との平均値に基づいて前記補正量を取得するステップを含むようにしてもよい。
前記軸に対して前記部材を複数位置に移動させた、各位置において前記補正量を取得するステップを含むようにしてもよい。
前記部材の移動範囲に亘って前記軸に対して前記部材部材を移動させて前記補正量を取得するステップと、
前記部材の移動範囲における前記部材の位置と前記補正量とを関連付けた補正マップを作成するステップと、
前記補正マップに基づいて、前記サーボモータの他方に対する位置指令の補正量を取得するステップを含むようにしてもよい。
二つのサーボモータを制御し、該サーボモータのそれぞれによって駆動される軸に対して機械的に接続された部材を移動させる際の、二つの該サーボモータの間のトルクバランスを調整するためのプログラムであって、
両方の前記サーボモータに対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の第1の位置を取得するステップと、
前記サーボモータの一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の第2の位置を取得するステップと、
前記第1の位置と前記第2の位置との差に基づいて前記他方のサーボモータに対する位置指令を補正する補正量を取得するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラムである。
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。本発明は例えば、図1に示すような制御システム1に適用される。ここでは、負荷機械10は、ガントリ機構やタンデム機構のように軸間干渉を生じ得る複数の軸を有する多軸構成の機械である。図1に示された、サーボモータ2,3は、負荷機械10の互いに軸干渉を生じ得る軸を駆動する。
向のトルクが発生する。図2の下段のグラフはこの状態を示しており、第1軸11と第2軸12には、破線で囲んだ矢印のように常に不必要なトルクがかかることになる。
このようにすれば、効率的にトルクバランスを調整することができる。
以下では、本発明の実施例に係るトルクアンバランス調整方法について、図面を用いて、より詳細に説明する。
捩じれ量(補正量)を算出する(ステップS9)。ここで、p1は、両軸に対するサーボ制御がオンした状態での第2軸12に対する機械要素13(破線で示す)の位置であり、p2は、第1軸11に対するサーボ制御をオンしたままで、第2軸12に対するサーボ制御をオフした状態での第2軸12に対する機械要素13(実線で示す)の位置である。そして、現在位置での補正量をディスプレイ等の出力部に表示する(ステップS10)。ここでは、p1が第1の位置、p2が第2の位置に相当する。
ユーザがこの補正量を第2軸12の位置指令に対するオフセット量として設定すると、トルクバランス調整部61では、位置決め制御の際の第2軸12に対するオフセット量として位置指令を補正する。このようにすれば、効率的にトルクバランスを調整することができる。トルクバランス調整部61は、ステップS5において算出された補正量を自動的に位置決めの際の第2軸12に対するオフセット量として位置指令を補正するようにしてもよい。オフセット量は、距離でもよいし、パルス数で規定してもよい。
実施例2に係る制御システム1の構成は実施例1と同じである。実施例1と同じ構成については同じ符号を付して説明は省略する。
本実施例では、第1軸11及び第2軸12に沿った所定範囲に含まれる格子点において実施例1で説明した補正量を算出し、一方の軸に対する位置指令を、他方の軸に対する位置指令からオフセットさせることにより、軸干渉を生じ得る複数の軸による位置決め制御の際のトルクバランスを調整する。
まず、上述の所定範囲に含まれる格子点のうち最も負方向に位置する格子点の位置を位置Aとし、両軸に対するサーボ制御をオンした状態で図8の矢印14に示すように位置Aから機械要素13を正方向へ所定距離だけ移動させる(ステップS11)。次に、図8の矢印15に示すように機械要素13を負方向へ所定距離だけ移動させる(ステップS12)。ここで、トルクバランス調整部61は、一定時間が経過するのを待つ(ステップS1
3)。そして、トルクバランス調整部61は、機械要素13の位置変化が安定したところで(ステップS14)、現在位置(p1とする)を読み込む(ステップS15)。この位置決め制御の際の速度指令は矩形波制御とすることが望ましい。矩形波減速によって摩擦の影響されずに、後述の位置ずれを安定して発生させることができる。次に、一方の軸(ここでは第1軸11とする)に対するサーボ制御をオンしたまま、他方の軸(ここでは第2軸12とする)に対するサーボ制御をオフする(ステップS16)。ここで、トルクバランス調整部61は、一定時間が経過するのを待つ(ステップS17)。そして、トルクバランス調整部61は、機械要素13の位置変化が安定したところで(ステップS18)、現在位置(p2とする)を読み込む(ステップS19)。次に、第2軸12に対するサーボ制御をオンする(ステップS20)。このとき、第1軸11に対するサーボ制御はオンされたままである。
ステップS32において、Yesと判断された場合には、所定範囲に含まれる格子点に対する補正量を、例えばディスプレイ等の出力部に表示する(ステップS33)。
ステップS32において、Noと判断された場合には、図8の矢印18に示すように所定範囲に含まれる次の格子点、例えば、正方向の隣に位置する格子点Bに移動し(ステップS34)、当該格子点に対してステップS11~S31までの処理を繰り返す。
このよう算出された補正量に従って位置制御すれば、容易にトルクバランスを調整することができる。
実施例3に係る制御システム21の構成を図9に示す。実施例1と同じ構成については同じ符号を付して説明は省略する。
本実施例では、軸干渉を生じ得る複数軸の稼働範囲の全体に亘ってトルクバランス調整を行う。これは、軸干渉を生じ得る複数軸の稼働範囲内における位置に依存した捩じれがあり得るからである。このような場合には、実施例2のように、稼働範囲内の所定範囲を
対象として算出された補正量によると、ある区間ではトルクバランスを保つことができるが、他の区間ではトルクバランスを保つことができない。このために、本実施例では、トルクバランス調整部61は、稼働範囲全体に亘って補正量を算出し、稼働範囲の全体に亘って位置と補正量とを関連付けた補正マップ62を作成し、この補正マップ62を用いて稼働範囲全体に亘る位置制御を行う。例えば、補正マップ62は、位置を横軸、補正量を縦軸とした構成をとることができるが、これに限られない。ここで、稼働範囲とは、第1軸11及び第2軸12を駆動することによって、機械要素13が移動する範囲(移動範囲)である。
稼働範囲全体に亘る補正量の算出は、実施例2において所定範囲内の格子点について行っていた補正量の算出を稼働範囲全体に亘る格子点について行う。各格子点における補正量の算出は、図8に示すフローチャートと同様であり、ステップS32において判断の対象となる格子点が稼働範囲に亘る点のみが異なる。本実施例では、このようにして、稼働範囲全体に亘る格子点の位置と、補正量とを関連付けた補正マップを作成する(ステップS35)。
トルクバランス調整部61は、このようにして作成された補正マップ62を保持しておき、位置決め制御の際の第2軸12に対するオフセット量として位置指令を補正する。
図12は、実施例1の変形例に係る制御システム31の概略構成を示す。本変形例では
、トルクバランス調整部71は、コントローラ6ではなく、コントローラ6に接続されるツール7に設けられる。トルクバランス調整部71の機能は、実施例1に係るトルクバランス調整部61と同様であるため、詳細な説明は省略する。本変形例では、トルクバランス調整部71は、コントローラ6を介して信号の送受信を行う。ここでは、ツール7が制御装置に相当する。ツール7は、所定のプログラムを実行することでトルクバランス調整部71の機能を実現するパーソナルコンピュータとして構成することもできる。
また、機械要素13を軸11,12に沿って移動させる際に、全ての格子点においてトルクバランス調整を行うのではなく、トルクバランス調整を行わない格子点を含む場合がある。このような場合には、トルクバランス調整を行わなかった格子点を挟み、かつ、トルクバランス調整を行った直近の二つの格子点においてトルクが同等であれば、トルクバランス調整を行わなかった格子点についても、位置指令に対するオフセット量を同じにする。このようにすれば、トルクバランス調整を行わなかった領域にも妥当な補正量が設定される。
<発明1>
二つのサーボモータ(2,3)を制御し、該サーボモータ(2,3)のそれぞれによって駆動される軸(11,12)に対して機械的に接続された部材(13)を移動させる制御装置(6)であって、
二つの前記サーボモータ(2,3)の間のトルクバランスを調整するトルクバランス調整部(61)を備え、
前記トルクバランス調整部(61)は、両方の前記サーボモータ(2,3)に対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材(13)の位置と、前記サーボモータ(2,3)の一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方(3)に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材(13)の位置との差に基づいて前記サーボモータの他方(3)に対する位置指令を補正する補正量を取得することを特徴とする制御装置(6)。
<発明2>
二つのサーボモータ(2,3)を制御し、該サーボモータ(2,3)のそれぞれによって駆動される軸(11,12)に対して機械的に接続された部材(13)を移動させる際の、二つの該サーボモータ(2,3)の間のトルクバランスを調整する方法であって、
両方の前記サーボモータ(2,3)に対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の第1の位置を取得するステップと、
前記サーボモータ(2,3)の一方(2)に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータ(2,3)の他方(3)に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の第2の位置を取得するステップと、
前記第1の位置と前記第2の位置との差に基づいて前記他方のサーボモータ(3)に対する位置指令を補正する補正量を取得するステップと、
を含むトルクバランス調整方法。
<発明3>
二つのサーボモータ(2,3)を制御し、該サーボモータ(2,3)のそれぞれによって駆動される軸(11,12)に対して機械的に接続された部材(13)を移動させる際の、二つの該サーボモータ(2,3)の間のトルクバランスを調整するためのプログラムであって、
両方の前記サーボモータ(2,3)に対するサーボ制御により前記部材(13)の位置決め制御を実行した場合における前記部材の第1の位置を取得するステップと、
前記サーボモータ(2,3)の一方(2)に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータ(2,3)の他方(3)に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の第2の位置
を取得するステップと、
前記第1の位置と前記第2の位置との差に基づいて前記他方のサーボモータ(3)に対する位置指令を補正する補正量を取得するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
Claims (9)
- 二つのサーボモータを制御し、該サーボモータのそれぞれによって駆動される軸に対して機械的に接続された部材を移動させる制御装置であって、
二つの前記サーボモータの間のトルクバランスを調整するトルクバランス調整部を備え、
前記トルクバランス調整部は、両方の前記サーボモータに対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の位置と、両方の前記サーボモータに対するサーボ制御を行う状態から前記サーボモータの一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の位置との差に基づいて前記サーボモータの他方に対する位置指令を補正する補正量を取得することを特徴とする制御装置。 - 前記トルクバランス調整部は、
前記部材の位置決め制御を実行する際に、前記軸に沿った一方を正方向とし、他方を負方向とするとき、前記部材の位置の正方向側において前記部材を正方向及び負方向に移動させたときの前記差と、該位置の負方向側において前記部材を負方向及び正方向に移動させたときの前記差との平均値に基づいて前記補正量を取得することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記トルクバランス調整部は、
前記軸に対して前記部材を複数位置に移動させて、各位置において前記補正量を取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。 - 前記トルクバランス調整部は、
前記部材の移動範囲に亘って前記軸に対して前記部材を移動させて前記補正量を取得し、前記部材の移動範囲における前記部材の位置と前記補正量とを関連付けた補正マップに基づいて、前記サーボモータの他方に対する位置指令を補正することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の制御装置。 - 二つのサーボモータを制御し、該サーボモータのそれぞれによって駆動される軸に対して機械的に接続された部材を移動させる際の、二つの該サーボモータの間のトルクバランスを調整する方法であって、
両方の前記サーボモータに対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の第1の位置を取得するステップと、
両方の前記サーボモータに対するサーボ制御を行う状態から前記サーボモータの一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の第2の位置を取得するステップと、
前記第1の位置と前記第2の位置との差に基づいて前記他方のサーボモータに対する位置指令を補正する補正量を取得するステップと、
を含むトルクバランス調整方法。 - 前記部材の位置決め制御を実行する際に、前記軸に沿った一方を正方向とし、他方を負方向とするとき、前記部材の位置の正方向側において前記部材を正方向及び負方向に移動させたときの前記差を第1の差として取得するステップと、
前記部材の位置の負方向側において前記部材を負方向及び正方向に移動させたときの前記差を第2の差として取得するステップと、
前記第1の差と前記第2の差との平均値に基づいて前記補正量を取得するステップを含むことを特徴とする請求項5に記載のトルクバランス調整方法。 - 前記軸に対して前記部材を複数位置に移動させた、各位置において前記補正量を取得するステップを含むことを特徴とする請求項5又は6に記載のトルクバランス調整方法。
- 前記部材の移動範囲に亘って前記軸に対して前記部材を移動させて前記補正量を取得するステップと、
前記部材の移動範囲における前記部材の位置と前記補正量とを関連付けた補正マップを作成するステップと、
前記補正マップに基づいて、前記サーボモータの他方に対する位置指令の補正量を取得するステップを含むことを特徴とする請求項7に記載のトルクバランス調整方法。 - 二つのサーボモータを制御し、該サーボモータのそれぞれによって駆動される軸に対して機械的に接続された部材を移動させる際の、二つの該サーボモータの間のトルクバランスを調整するためのプログラムであって、
両方の前記サーボモータに対するサーボ制御により前記部材の位置決め制御を実行した場合における前記部材の第1の位置を取得するステップと、
両方の前記サーボモータに対するサーボ制御を行う状態から前記サーボモータの一方に対するサーボ制御を維持し、前記サーボモータの他方に対するサーボ制御を解除した場合の前記部材の第2の位置を取得するステップと、
前記第1の位置と前記第2の位置との差に基づいて前記サーボモータの他方に対する位置指令を補正する補正量を取得するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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