TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2020171166
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2019072100
出願日20190404
発明の名称制御装置、トルクバランス調整方法及びプログラム
出願人オムロン株式会社
代理人特許業務法人秀和特許事務所
主分類H02P 5/46 20060101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】効率的にトルクバランスを調整する。
【解決手段】平行な二軸に対して機械的に接続された部材を有する負荷機械の二軸を駆動する二つのサーボモータについて、部材の位置決め制御を、両軸に対するサーボ制御により実行する(ステップS1)。このときの部材の現在値を読み込む(ステップS2)。次に、一方の軸に対するサーボ制御を解除して(ステップS3)、この時の部材の現在位置を読み込む(ステップS4)。両現在位置を補正量として算出し(ステップS4)、現在位置での補正量として表示する(ステップS5)。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
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制御装置。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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、
を含むトルクバランス調整方法。
【請求項6】
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。
【請求項7】
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。
【請求項8】
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。
【請求項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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置、トルクバランス調整方法及びプログラムに関する。
続きを表示(約 6,700 文字)【背景技術】
【0002】
ガントリ機構を有する負荷機械のように、制御軸間での干渉が生じ得る機械においては、干渉が生じ得る制御軸の間でトルクアンバランスが生じることがある。
【0003】
このように制御軸間でトルクのアンバランスが生じる場合には、設計段階から計算するか、又は、経験者が試行錯誤的にトルクバランスを調整していた。
【0004】
このため、トルクバランスの調整に時間がかかるという不都合が生じる場合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、効率的にトルクバランスを調整できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するための本発明は、
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。
【0007】
本発明によれば、サーボ制御のオン・オフにより補正量を取得できるので、効率的にトルクバランスを調整することが可能である。
【0008】
また、本発明においては、
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。
【0009】
このようにすれば、静止摩擦の影響を排除して、より正確にトルクバランスを調整することができる。
【0010】
また、本発明においては、
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。
【0011】
このようにすれば、所望の範囲での補正量を取得するので、より効率的にトルクバランスの調整が可能となる。
【0012】
また、本発明においては、
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。
【0013】
このようにすれば、トルクバランスが位置に依存する場合にも、補正マップを利用して効率的にトルクバランスを調整できる。
【0014】
また、本発明は、
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。
【0015】
また、本発明は、
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。
【0016】
また、本発明は、
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。
【0017】
また、本発明は、
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。
【0018】
また、本発明は、
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。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、効率的にトルクバランスを調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
実施例1における制御システムの概略構成を示すブロック図である。
トルクアンバランスが生じた状態を示すグラフである。
トルクアンバランスが生じる機序を説明する模式図である。
実施例1における補正量算出の流れを示すフローチャートである。
補正量算出を模式的に説明する図である。
実施例1におけるトルクバランス調整の効果を示すグラフである。
実施例2における補正量算出の流れを示すフローチャートである。
実施例2における補正量算出時の機械要素の動作を説明する図である。
実施例3における制御システムの概略構成を示すブロック図である。
実施例3における補正マップ作成の流れを示すフローチャートである。
実施例3におけるトルクバランス調整の効果を示すグラフである。
実施例1の変形例に係る制御システムの概略構成を示すブロック図である。
実施例3の変形例に係る制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
〔適用例〕
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。
【0022】
ガントリ機構は、例えば、サーボモータ2,3によって駆動される平行な二軸11,12と、これらの二軸に直交するように機械的に接続された機械要素13とを含む。サーボモータ2,3によって駆動される軸をそれぞれ第1軸11、第2軸12(図3参照)という。このような負荷機械10において第1軸11と第2軸12にトルクアンバランスが生じる場合について説明する。ここでは、機械要素13が部材に相当する。
【0023】
図2の上段は、第1軸11及び第2軸12の速度を示す。第1軸11の速度が実線で表記され、第2軸12の速度が破線で示されているが、第1軸11の速度と第2軸12の速度とはほとんど重なっている。図2の下段は、このときの第1軸11と第2軸12に対するトルク指令を示す。このとき、図3に理想状態として示すように、第1軸11と第2軸12に対して、機械要素13は軸方向の同じ位置に停止することになる。しかし、図3に位置ずれ状態として示すように、第1軸11と第2軸12に対して、機械要素13の軸方向の位置がずれている場合に、両軸の制御に対してサーボ制御が行われていると、両軸に対する機械要素13の位置を揃えるために、第1軸11と第2軸には、各々矢示する逆方
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。
【0024】
後に詳述するように、本発明では、トルクバランス調整部61が、図4に示すように、両方の軸に対するサーボ制御をオンしたときの機械要素13の位置と、一方の軸に対するサーボ制御をオフしたときの位置ずれ状態の機械要素13の位置との差を、エンコーダ20,30等により検出して取得する。そして、これを補正量としてトルクバランスを調整する。
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。
【0025】
〔実施例1〕
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。
【0026】
図1は、本実施例に係る制御システム1の概略構成を示すブロック図である。負荷機械10は、ガントリ機構やタンデム機構のように軸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。サーボモータ2,3はそれぞれ互いに軸干渉を生じ得る軸を駆動する。サーボモータ2,3の軸には回転角を検出するエンコーダ20,30が設けられている。サーボモータ2,3には、指令信号に従ってサーボモータ2,3の駆動信号を出力するサーボドライバ4,5がそれぞれ接続される。そして、サーボドライバ4,5には、ユーザ又は外部装置からの入力に応じて指令信号を出力するコントローラ6が接続される。コントローラ6には、サーボモータ2,3のエンコーダ20,30を通じて機械要素13の位置情報を取得して軸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が設けられている。機械要素13の位置を検出するリニアスケールを負荷機械10に備え、トルクバランス調整部61はリニアスケールから機械要素13の位置情報を取得するようにしてもよい。
【0027】
上述のように、本実施例に係るコントローラ6は、トルクバランス調整部61を有する。負荷機械10は、第1軸11と第2軸12が平行に配置され、この第1軸11及び第2軸12に直交する方向に機械的に接続された機械要素13を有するガントリ機構を含む。図4は、トルクバランス調整部61におけるトルクバランス調整方法としての補正量算出の流れを示すフローチャートである。図5は、補正量算出を模式的に説明する図である。ここでは、コントローラ6が制御装置に相当する。
【0028】
まず、トルクバランス調整部61は、第1軸11及び第2軸12に対する同じ位置指令に基づき、両軸に対してサーボ制御をオンした状態で、位置制御を行う(ステップS1)。この位置で、両軸にトルクアンバランスが発生しているとして説明する。次に、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S2)。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S3)、いずれかの軸(ここでは第2軸12)に対する現在位置(これをp1とする)を読み込む(ステップS4)。そして、トルクバランス調整部61は、一方の軸である第1軸11に対するサーボ制御をオンしたままで、他方の軸である第2軸12に対するサーボ制御をオフする(ステップS5)。次に、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S6)。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S7)、再度、第2軸12に対する現在位置(これをp2とする)を読み込む(ステップS8)。このように一方の軸に対するサーボ制御をオンしたままで、他方の軸に対するサーボ制御をオフすることにより、サーボ制御がオフされた軸が、捩じれがない安定な状態に戻るように捩じれた分だけ変化する。トルクバランス調整部61は、第2軸12に対する機械要素13(破線で示す)の位置(p1)と、第2軸12に対する機械要素13(実線で示す)の位置(p2)の差(図ではdと表記)である
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。
【0029】
図6は、上述のように算出した補正量を用いて補正した場合と、補正を行わない場合を、横軸に位置(mm)をとり、縦軸にトルク指令(%)をとって示したグラフである。補正を行わない場合には、第1軸11と第2軸12に対して、実線で示すように矢印で示すトルクアンバランスが生じているが、補正を行った場合には、破線で示すように第1軸11と第2軸12に対するトルクアンバランスを解消できていることが分かる。
【0030】
トルクアンバランスが発生している状態から、両軸に対するサーボ制御をオンしたままで、一方の軸に目標位置の補正量をもたせて、その補正量を調整することでバランスさせると、捩じれによるトルクと他の要因によるトルクを切り分けることができないので、捩じれ以外の原因も補正してしまう可能性がある。しかし、上述のように、両軸に対するサーボ制御をオンした状態の機械要素13の位置と、一方の軸に対するサーボ制御をオンし他方の軸に対するサーボ制御をオフしたときの機械要素13の位置との差である捩じれ量を補正量とすれば、捩じれに起因するトルクアンバランスのみを効率的に補正することができる。また、このような補正の後もトルクアンバランスが発生する場合には、捩じれとは別の要因が存在すると判断することもできる。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

オムロン株式会社
センサ
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
端子台
オムロン株式会社
センサ
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
端子台
オムロン株式会社
台間機
オムロン株式会社
端子台
オムロン株式会社
端子台
オムロン株式会社
センサ
オムロン株式会社
リレー
オムロン株式会社
センサ
オムロン株式会社
接点装置
オムロン株式会社
電源装置
オムロン株式会社
制御装置
オムロン株式会社
RFタグ
オムロン株式会社
評価方法
オムロン株式会社
接点装置
オムロン株式会社
発光装置
オムロン株式会社
塗布装置
オムロン株式会社
検出装置
オムロン株式会社
電子部品
オムロン株式会社
検査装置
オムロン株式会社
検出装置
オムロン株式会社
制御装置
オムロン株式会社
表示装置
オムロン株式会社
処理装置
オムロン株式会社
制御装置
オムロン株式会社
制御装置
オムロン株式会社
光センサ
オムロン株式会社
コネクタ
オムロン株式会社
電源装置
続きを見る