JP2005103739A - Vibration suppressing control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は低剛性機械の振動抑制装置に関する。 The present invention relates to a vibration suppressing device for a low-rigidity machine.
従来、低剛性機械の振動抑制方法には例えば特許文献1がある。
図5により従来技術を説明する。図5で示されるように、機械は第1サーボドライバと第1モータからなる第1軸と第2サーボドライバと第2モータからなる第2軸で構成される。この機械の動作は、第2軸によってアームが伸縮し、第1軸によってアームが前後する。アームの前後によってアームは加振され、アームの伸縮によってアーム先端の振動周波数が変化する。この振動は、アーム先端からモータ間の機構によって吸収されてしまうため、モータを介してフィードバック信号を得ているサーボドライバには、振動していることが検出できない。しかし、この機械は、アーム先端が仕事をするので、アーム先端の振動が問題になる。この場合、図4のように、第1軸を駆動する第1サーボドライバ内で、あるアームの状態における振動周波数に対して設定した振動抑制制御を使用する必要がある。
また、特許文献1の従来技術では指令器から払い出される指令を通常の台形指令や三角波指令ではなく、アームの振動が発生しづらい指令を払い出す方法が開示されている。図7において、上は速度指令信号であり、加速時間の75%の時刻で加速度を最大とする。さらに減速時間の25%の時刻で減速の加速度を最大とする。つまり、アームの加速開始すなわち起動から加速終了すなわち所定速度に達するまでの加速時間において、加速開始時刻から起算して、加速時間の75%または約75%の時間が経過した時刻に、加速度のピークが来るよう、アーム駆動手段への加速指令を行う。また、アームの減速開始から減速終了すなわち停止までの減速時間においては、減速開始時刻から起算して、減速時間の25%または約25%の時間が経過した時刻に、加速度の負のピークが来るように、アーム駆動手段への減速指令を行うものである。
図5のような機械では、例えば1000mmから1500mmへアームが伸びると、振動周波数は20Hzから11Hzへと2倍程度変化する。サーボドライバによる従来の振動抑制制御は、設定した特定の周波数に対して振動をダンピングするものである。許容している振動周波数のずれは10%〜20%程度でしかない。
Conventionally, there is, for example,
The prior art will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the machine is composed of a first axis composed of a first servo driver and a first motor, and a second axis composed of a second servo driver and a second motor. In the operation of this machine, the arm extends and contracts by the second axis, and the arm moves back and forth by the first axis. The arm is vibrated by the front and back of the arm, and the vibration frequency of the arm tip changes due to the expansion and contraction of the arm. Since this vibration is absorbed by the mechanism between the motor from the arm tip, the servo driver that obtains the feedback signal via the motor cannot detect the vibration. However, in this machine, since the arm tip works, vibration of the arm tip becomes a problem. In this case, as shown in FIG. 4, it is necessary to use the vibration suppression control set for the vibration frequency in a certain arm state in the first servo driver that drives the first axis.
Further, the prior art disclosed in
In the machine as shown in FIG. 5, for example, when the arm extends from 1000 mm to 1500 mm, the vibration frequency changes about 20 times from 20 Hz to 11 Hz. The conventional vibration suppression control by the servo driver damps vibration with respect to a set specific frequency. The allowable deviation of the vibration frequency is only about 10% to 20%.
しかしながら、従来の振動抑制制御はもっとも振幅が大きい状態に対してのみ振動抑制を考慮しているため、図5のように振動周波数が変化する機械に対しては、常には制振効果を得ることができない。
また特許文献1のように指令を変形して振動抑制効果を得る方法でも、図5のように振動周波数が変化する機械に対しては、常には制振効果を得ることができない。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、従来技術では、サーボドライバのみで実行していた振動抑制制御の設定を、コントローラと連携することにより、振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることを目的とする。
However, since the conventional vibration suppression control considers vibration suppression only for the state with the largest amplitude, a vibration suppression effect is always obtained for a machine whose vibration frequency changes as shown in FIG. I can't.
Further, even with a method of obtaining a vibration suppression effect by modifying a command as in
The present invention has been made to solve the above-described problem. In the prior art, the vibration suppression control setting executed only by the servo driver is linked with the controller to change the vibration frequency of the machine. The aim is always to obtain a vibration control effect.
請求項1記載の本発明は、第1軸を駆動する第1モータと、第1モータに取り付けられた第1エンコーダの位置信号をフィードバックし第1モータを制御する第1位置制御手段と振動抑制制御手段とからなる第1サーボドライバと、第2軸を駆動する第2モータと、第2モータに取り付けられた第2エンコーダの位置信号をフィードバックし第2モータを制御する第2位置制御手段からなる第2サーボドライバと、モーション指令解読手段で計算した第1軸と第2軸の移動量をそれぞれ第1移動指令演算手段と第2移動指令演算手段に出力し、第1移動指令出力手段と第2移動指令出力手段はそれぞれ第1サーボドライバと第2サーボドライバへ移動指令を出力するコントローラとで構成され、コントローラは第2移動指令手段の出力にもとづき、第1軸の振動周波数を逐次演算し、第1サーボドライバの振動抑制手段に出力するように構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
請求項2記載の本発明は、請求項1記載の振動抑制制御装置において、請求項1の振動抑制制御手段を第1サーボドライバからコントローラに移設し、コントローラの振動周波数抑制手段は第2軸の移動指令をもとに第1軸の振動周波数パラメータを演算し振動抑制制御手段に設定するように構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
請求項3記載の本発明は、請求項1記載の振動抑制制御装置において、請求項1の振動周波数演算手段をコントローラから第1サーボドライバへ移設し、第2軸の位置情報を通信手段により第1サーボドライバの周波数演算手段に伝送し、振動周波数演算手段は第2軸の位置情報をもとに第1軸の振動周波数を演算し、振動抑制制御手段に振動周波数パラメータとして逐次設定するように構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
請求項4記載の本発明は、請求項1記載の振動抑制制御装置において、第2サーボドライバに設けた複数の出力接点と第1サーボドライバに設けた複数の入力接点とを接続し、出力接点は第2軸の位置情報に基づいてON,OFF情報を出力し、第1サーボドライバは、ON,OFF情報から、第2サーボドライバの第2軸の位置情報をある接点間に特定し、特定した位置情報に従って、第1軸の振動周波数を演算し、振動抑制手段の振動周波数パラメータとして逐次設定するように構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
請求項5記載の本発明は、請求項1記載の振動抑制制御装置において、振動周波数演算を関数で行うように構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
請求項6記載の本発明は、請求項5記載の振動抑制制御装置において、関数を近似式により構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
請求項7記載の本発明は、請求項6記載の振動抑制制御装置において、近似式を最大次数2として、誤差が大きい場合、近似式の各係数に補正係数をかけて誤差の調整を行う請ように構成したので状態により振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, the first motor for driving the first shaft, the first position control means for controlling the first motor by feeding back the position signal of the first encoder attached to the first motor, and vibration suppression A first servo driver comprising a control means, a second motor for driving the second shaft, and a second position control means for controlling the second motor by feeding back a position signal of a second encoder attached to the second motor. The movement amounts of the first axis and the second axis calculated by the second servo driver and the motion command decoding means are output to the first movement command calculation means and the second movement command calculation means, respectively, and the first movement command output means, The second movement command output means is composed of a controller that outputs a movement command to the first servo driver and the second servo driver, respectively, and the controller is based on the output of the second movement command means. The vibration frequency of the first axis is sequentially calculated and output to the vibration suppression means of the first servo driver, so that a damping effect can always be obtained even for a machine whose vibration frequency changes depending on the state. .
According to a second aspect of the present invention, in the vibration suppression control device according to the first aspect, the vibration suppression control means of the first aspect is moved from the first servo driver to the controller, and the vibration frequency suppression means of the controller is provided on the second axis. Since the vibration frequency parameter of the first axis is calculated on the basis of the movement command and set in the vibration suppression control means, a vibration damping effect can always be obtained even for a machine whose vibration frequency changes depending on the state.
According to a third aspect of the present invention, in the vibration suppression control apparatus according to the first aspect, the vibration frequency calculation means of the first aspect is moved from the controller to the first servo driver, and the position information of the second axis is transmitted by the communication means. 1 is transmitted to the frequency calculation means of the servo driver, and the vibration frequency calculation means calculates the vibration frequency of the first axis based on the position information of the second axis, and sequentially sets it as the vibration frequency parameter in the vibration suppression control means. Since it is configured, a damping effect can always be obtained even for a machine whose vibration frequency changes depending on the state.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vibration suppression control apparatus according to the first aspect, wherein a plurality of output contacts provided in the second servo driver and a plurality of input contacts provided in the first servo driver are connected to each other. Outputs ON / OFF information based on the position information of the second axis, and the first servo driver specifies the position information of the second axis of the second servo driver between the contacts based on the ON / OFF information. According to the positional information, the vibration frequency of the first axis is calculated, and is sequentially set as the vibration frequency parameter of the vibration suppressing means, so that a vibration suppression effect can be always obtained even for a machine whose vibration frequency changes depending on the state. Can do.
According to the fifth aspect of the present invention, in the vibration suppression control apparatus according to the first aspect, since the vibration frequency calculation is performed as a function, a vibration damping effect is always obtained even for a machine whose vibration frequency changes depending on the state. be able to.
According to the sixth aspect of the present invention, in the vibration suppression control apparatus according to the fifth aspect, since the function is constituted by an approximate expression, a damping effect can always be obtained even for a machine whose vibration frequency changes depending on the state.
According to a seventh aspect of the present invention, in the vibration suppression control apparatus according to the sixth aspect, when the approximate expression is the
本発明は、振動抑制制御の設定を、コントローラと連携することにより、振動周波数が変化する機械に対しても常に制振効果を得られる効果がある。 The present invention has an effect that a vibration suppression effect can always be obtained even for a machine whose vibration frequency changes by linking the setting of vibration suppression control with a controller.
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は実施例1の構成図である。図1において、1は第1サーボドライバ、2は第2サーボドライバ、3はコントローラ、4は第1モータ、5は第2モータ、6は第1エンコータ、7は第2エンコーダである。また、31はモーション指令解読演算手段、32は第1移動指令演算手段、33は第2移動指令演算手段である。さらに、11は振動抑制制御手段、12は第1位置制御手段、22は第2位置制御手段である。次に動作について説明する。
コントローラの第1軸の第1移動指令演算手段32と第2軸の第2移動指令演算手段33は、モーション指令解読手段31で計算した第1軸と第2軸への移動量をもとに第1サーボドライバおよび第2サーボドライバへの移動指令を出力する。
ここで、図5に示すロボットアームでは、第1軸方向の振動の周波数はアーム長で変わることが分かっており、アーム長は第2軸の位置によって一意に決まるので、第2軸の位置に応じて、アームの振動周波数を出力する振動周波数演算手段34を新たにモーションコントローラ内に追加する。振動周波数演算手段34が出力する振動周波数パラメータ値を第1サーボドライバの振動抑制制御手段11に入力する。コントローラと第1サーボドライバ間をシリアル通信等のデータ伝送手段で接続する場合は、シリアル通信での通常のパラメータ伝送方式にて、容易に振動周波数を振動抑制制御手段11に設定することができる。また、パルス列信号により移動距離を伝送する場合は、信号伝送路とは別にサーボドライバの外部接点信号をコントローラから駆動してサーボ内部の振動周波数パラメータを変更することにより実現できる。また、振動周波数演算手段11は、例えば、第2軸の移動量とアームの振動周波数との関係をあらかじめ計測してテーブルを作成し、入力した第2軸の移動量からメモリテーブルを引いて周波数を出力する方式で構成する。モーション指令解読手段31が移動指令演算手段33へ出力した第2軸の移動指令をもとに振動周波数演算手段34が第1軸方向の振動周波数を振動抑制制御手段11の振動周波数パラメータとして設定するので、アーム長が変化しても、振動抑制制御手段11が常に最適な動作をするため、常にアームの軸1方向への振動を抑制できる。
FIG. 1 is a configuration diagram of the first embodiment. In FIG. 1, 1 is a first servo driver, 2 is a second servo driver, 3 is a controller, 4 is a first motor, 5 is a second motor, 6 is a first encoder, and 7 is a second encoder. Further, 31 is a motion command decoding calculation means, 32 is a first movement command calculation means, and 33 is a second movement command calculation means. Further, 11 is a vibration suppression control means, 12 is a first position control means, and 22 is a second position control means. Next, the operation will be described.
The first movement command calculation means 32 for the first axis and the second movement command calculation means 33 for the second axis of the controller are based on the movement amounts to the first axis and the second axis calculated by the motion command decoding means 31. A movement command to the first servo driver and the second servo driver is output.
Here, in the robot arm shown in FIG. 5, it is known that the frequency of vibration in the first axis direction varies with the arm length, and the arm length is uniquely determined by the position of the second axis. In response, vibration frequency calculation means 34 for outputting the vibration frequency of the arm is newly added in the motion controller. The vibration frequency parameter value output by the vibration frequency calculation means 34 is input to the vibration suppression control means 11 of the first servo driver. When the controller and the first servo driver are connected by data transmission means such as serial communication, the vibration frequency can be easily set in the vibration suppression control means 11 by a normal parameter transmission method using serial communication. Further, when the moving distance is transmitted by the pulse train signal, it can be realized by driving the external contact signal of the servo driver from the controller separately from the signal transmission path and changing the vibration frequency parameter in the servo. The vibration frequency calculation means 11 creates a table by measuring in advance the relationship between the movement amount of the second axis and the vibration frequency of the arm, for example, and subtracts the memory table from the input movement amount of the second axis to obtain the frequency. Is configured to output. Based on the movement command of the second axis output from the motion command decoding means 31 to the movement command calculation means 33, the vibration frequency calculation means 34 sets the vibration frequency in the first axis direction as the vibration frequency parameter of the vibration suppression control means 11. Therefore, even if the arm length changes, the vibration suppression control means 11 always operates optimally, so that the vibration of the arm in the
次に本発明の実施例2について説明する。実施例2を図2で示す。図1との相違点は、図1では、第1サーボドライバのなかで構成した振動抑制制御11をコントローラで実現している点である。コントローラのなかでモーション指令解読手段31が移動指令演算手段33へ出力した第2軸の移動指令をもとに振動周波数演算手段34が第1軸方向の振動周波数を振動抑制制御手段11の振動周波数パラメータとして設定するので、アーム長が変化しても、振動抑制制御手段11が常に最適動作ができることになるため、常にアームの第1軸方向の振動を抑制できる。また、振動抑制制御手段11をコントローラ内で構成しているので、振動周波数パラメータを第1軸へ伝送する必要がなく、第1サーボドライバは第2サーボドライバと同様な通常のサーボドライバでよいという効果がある。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. Example 2 is shown in FIG. The difference from FIG. 1 is that, in FIG. 1, the vibration suppression control 11 configured in the first servo driver is realized by a controller. Based on the movement command of the second axis output from the motion command decoding means 31 to the movement command calculation means 33 in the controller, the vibration frequency calculation means 34 converts the vibration frequency in the first axis direction to the vibration frequency of the vibration suppression control means 11. Since it is set as a parameter, even if the arm length changes, the vibration suppression control means 11 can always perform the optimum operation, so that it is possible to always suppress the vibration of the arm in the first axis direction. Further, since the vibration suppression control means 11 is configured in the controller, it is not necessary to transmit the vibration frequency parameter to the first axis, and the first servo driver may be a normal servo driver similar to the second servo driver. effective.
次に本発明の実施例3について説明する。実施例3を図3に示す。図1との相違点は、図1では、コントローラ内に構成した振動周波数演算手段34を第1サーボドライバ内で実現している点と第2サーボドライバの位置情報を第1サーボドライバへ通信手段41にて伝送している点である。第1サーボドライバ内では、前記通信手段41にて伝送された第2軸の位置情報を振動周波数演算手段34に入力して、第1軸の振動周波数を演算し、前記振動周波数演算手段11の振動周波数パラメータとして逐次設定する。なお、通信手段41はシリアル通信で実現できるし、パラレル信号で伝送することもできる。また、第2サーボドライバの出力接点と第1サーボドライバの入力接点とを接続し、第2サーボドライバ内の第2軸の位置情報に従った接点のON,OFF情報を出力する。第1サーボドライバは、ON,OFF情報から、第2サーボドライバ内の第2軸の位置情報を復元することができる。復元した位置情報に従って、第1軸の振動周波数を演算し、振動周波数演算手段11の振動周波数パラメータとして逐次設定することもできる。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. Example 3 is shown in FIG. The difference from FIG. 1 is that, in FIG. 1, the vibration frequency calculation means 34 configured in the controller is realized in the first servo driver, and the position information of the second servo driver is communicated to the first servo driver. 41 is transmitted. In the first servo driver, the position information of the second axis transmitted by the communication means 41 is input to the vibration frequency calculating means 34 to calculate the vibration frequency of the first axis, and the vibration frequency calculating means 11 Set sequentially as vibration frequency parameters. The communication means 41 can be realized by serial communication or can be transmitted by a parallel signal. Also, the output contact of the second servo driver and the input contact of the first servo driver are connected, and contact ON / OFF information according to the position information of the second axis in the second servo driver is output. The first servo driver can restore the position information of the second axis in the second servo driver from the ON / OFF information. According to the restored position information, the vibration frequency of the first axis can be calculated and sequentially set as the vibration frequency parameter of the vibration frequency calculation means 11.
次に、本発明の実施例4を説明する。本発明の第1〜3の実施例では、振動周波数演算手段11のテーブルを作成するために実際の機械で取得すべきデータ点数が多く、作業量が増えてしまう。この作業量を軽減するため、第4の実施例では関数演算にて振動周波数演算手段11を構成する。なお、前記第1〜3の実施例ではすべて、振動周波数演算手段34を用いるので、下記の他の周波数演算方法はすべて前記第1〜3の実施例の制御系の構成にあてはまるので、以下第1の実施例の構成で代表して説明する。
下記のように、第1軸および第2軸の機械モデルを作成する。図5のような機械系を考える。このとき、第2軸の動作によってアーム長が変化し、第1軸の動作によってアーム先端が振動する。このとき、アーム先端の振動をモデル化した機械モデルは、図6のようになる。この機械モデルによって、第2軸に対する移動指令から、第1軸の振動周波数を計算する関数式を作成する。このとき、アームの振動周波数は式(1)から計算することができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first to third embodiments of the present invention, the number of data to be acquired by an actual machine in order to create the table of the vibration frequency calculation means 11 is large, and the amount of work increases. In order to reduce this amount of work, in the fourth embodiment, the vibration frequency calculation means 11 is configured by function calculation. In all of the first to third embodiments, since the vibration frequency calculation means 34 is used, all the other frequency calculation methods described below apply to the configuration of the control system of the first to third embodiments. The configuration of the first embodiment will be described as a representative.
Create machine models for the first and second axes as follows. Consider the mechanical system shown in Fig. 5. At this time, the arm length changes due to the movement of the second axis, and the tip of the arm vibrates due to the movement of the first axis. At this time, a mechanical model in which the vibration of the arm tip is modeled is as shown in FIG. Using this machine model, a function equation for calculating the vibration frequency of the first axis is created from the movement command for the second axis. At this time, the vibration frequency of the arm can be calculated from Equation (1).
f=(1/2π)√(3EI/Ml3) ・・・(1)
ここで、
f アームの振動周波数
E アームのヤング率(材質から決定する)
I 断面2次モーメント(アームの断面形状から決定する)
M アーム先端に換算した総質量
l アーム長
Mは、レーリー法より式(2)から求めることができる。
M=m+33mb/140 ・・・(2)
式(1)、式(2)より、アームの振動周波数は式(3)で求めることができる。
f=(1/2π)√(3EI/(m+33mb/140)l3) ・・・(3)
f = (1 / 2π) √ (3EI / Ml 3 ) (1)
here,
f Vibration frequency of arm E Young's modulus of arm (determined from material)
I Sectional moment of inertia (determined from the sectional shape of the arm)
M Total mass converted to the arm tip l The arm length M can be obtained from equation (2) by the Rayleigh method.
M = m + 33 m b / 140 (2)
From equations (1) and (2), the vibration frequency of the arm can be obtained by equation (3).
f = (1 / 2π) √ (3EI / (m + 33m b / 140) l 3) ··· (3)
図5の機械系では、振動周波数の変化の原因としてアーム長lの変化が考えられる。初期状態のアーム長l0からΔlだけアーム長が変化すると考えると、アーム長の振動周波数は式(4)または式(5)で求めることができる。
f=(1/2π)√(3EI/((m+33mb/140)(l0+Δl)3))・・(4)
f=(1/2π)√(3EI/(m+33mb/140)l3)
×√(l3/(l+Δl)3)
=f0√(1/(1+(Δl/l))3) ・・・(5)
ここで、以下のような系を仮定する。
基本周波数
f0=(1/2π)√(3EI/(m+33mb/140)l3) ・・・(6)
アーム基本長 l
ヤング率 E=206×109 (Pa)
アームの断面2次モーメント I=3.50×107 (m4)
アーム先端の基本質量 m=5 (kg)
アームの質量 mb=30 (kg)
In the mechanical system of FIG. 5, a change in the arm length l can be considered as a cause of the change in the vibration frequency. Considering the arm length l 0 in the initial state and only the arm length changes .DELTA.l, the vibration frequency of the arm length can be determined by formula (4) or (5).
f = (1 / 2π) √ (3EI / ((m + 33 m b / 140) (l 0 + Δl) 3 )) (4)
f = (1 / 2π) √ (3EI / (m + 33m b / 140) l 3)
× √ (l 3 / (l + Δl) 3 )
= F 0 √ (1 / (1+ (Δl / l)) 3 ) (5)
Here, the following system is assumed.
Fundamental frequency
f 0 = (1 / 2π) √ (3EI / (m + 33m b / 140) l 3) ··· (6)
Basic arm length l
Young's modulus E = 206 × 10 9 (Pa)
Second moment of inertia of arm cross section I = 3.50 × 10 7 (m 4 )
Basic mass of arm tip m = 5 (kg)
Mass of arm m b = 30 (kg)
第1軸に対しては、通常の移動指令の他に作成した関数式によって計算した第1軸の振動周波数から振動抑制制御に必要なパラメータを出力する。すなわち、第1〜3の実施例と同様にモーション指令解読手段31が移動指令演算手段33へ出力した軸2の移動指令をもとに振動周波数演算手段34が第1軸方向の振動周波数を振動抑制制御手段11の振動周波数パラメータとして設定する。
振動周波数演算手段11を関数式(3)を用いて構成する本発明の実施例2によれば、数点の実際の機械でのデータのみで関数式のパラメータが決まり振動周波数を計算できるため、実施例1と比べ、実際の機械で取得するデータが少なく、手間がかからない効果がある。
For the first axis, parameters necessary for vibration suppression control are output from the vibration frequency of the first axis calculated by a function equation created in addition to the normal movement command. That is, as in the first to third embodiments, the vibration frequency calculation means 34 vibrates the vibration frequency in the first axis direction based on the movement command of the
According to the second embodiment of the present invention in which the vibration frequency calculation means 11 is configured using the function equation (3), the parameters of the function equation are determined only by data of several actual machines, and the vibration frequency can be calculated. Compared to the first embodiment, there is an effect that less data is acquired by an actual machine and less labor is required.
第5の実施例では、解析的に導出された関数が複雑な場合、演算時間の増大やCPU内のレジスタ容量の増加等、コントローラ内での関数計算に負担がかかる。その場合は、以下のように、関数式の近似式を作成することで、計算の負担を軽減できる。
振動周波数を求める式(5)の√(1/(l+Δl)3)をマクローリン展開すると式(7)になる。
f=f0(1−(3Δl/2l)+(15Δl2/8l2)−(35Δl3/16l3)+・・)
・・・(7)
このとき、アーム長が0.5〜1.5(m)の間で変化するものとし、式(5)に対する式(5)に対する式(7)の誤差が最小になるようにアーム基本長lを選択すると、l=1(m)の時に、誤差が最小になる。式(5)を1〜3次式で近似したものを式(8)、式(9)、式(10)に示す。
In the fifth embodiment, when an analytically derived function is complicated, a load is imposed on the function calculation in the controller, such as an increase in calculation time and an increase in register capacity in the CPU. In this case, the calculation burden can be reduced by creating an approximate expression of a function expression as follows.
When √ (1 / (l + Δl) 3 ) in Equation (5) for obtaining the vibration frequency is expanded by Macrolin's, Equation (7) is obtained.
f = f 0 (1− (3Δl / 2l) + (15Δl 2 / 8l 2 ) − (35Δl 3 / 16l 3 ) + ..)
... (7)
At this time, it is assumed that the arm length varies between 0.5 and 1.5 (m), and the basic arm length l is set so that the error of the equation (7) with respect to the equation (5) with respect to the equation (5) is minimized. Is selected, the error is minimized when l = 1 (m). Expressions (8), (9), and (10) are obtained by approximating Expression (5) with a first to third order expression.
1次近似
f=f0(1−3Δl/2l ) ・・・(8)
2次近似
f=f0(1−(3Δl/2l)+(15Δl2/8l2)) ・・・(9)
3次近似
f=f0(1−(3Δl/2l)+(15Δl2/8l2)−(35Δl3/16l3))
・・・(10)
First order approximation
f = f 0 (1-3Δl / 2l) (8)
Second order approximation f = f 0 (1- (3Δl / 2l) + (15Δl 2 / 8l 2 )) (9)
Third order approximation f = f 0 (1− (3Δl / 2l) + (15Δl 2 / 8l 2 ) − (35Δl 3 / 16l 3 ))
... (10)
発明の実施例2に関する図2の構成によれば、実施例1〜3と同様にモーション指令解読手段31が移動指令演算手段33へ出力した軸2の移動指令をもとに振動周波数演算手段34が第1軸方向の振動周波数を振動抑制制御手段11の振動周波数パラメータとして設定するので、アーム長が変化しても、振動抑制制御手段11が常に最適動作ができることになるため、常にアームの第1軸方向への振動を抑制できる事に加えて、振動抑制制御の演算をコントローラが行うため、サーボドライバの演算の負担を軽減することができる。
According to the configuration of FIG. 2 relating to the second embodiment of the invention, as in the first to third embodiments, the vibration frequency calculating means 34 based on the movement command of the
実施例5で近似式の次数が2以下と低すぎると、計算の負担は小さくなる反面、本来の関数式からの誤差は大きくなってしまう。実施例6では、近似式の各係数に補正係数をかけて誤差の調整を行うことにより、この課題の解決できる。
式(7),(8)に誤差が小さくなるように補正係数βをかけると次式のようになる。
If the order of the approximate expression in Example 5 is as low as 2 or less, the calculation burden becomes small, but the error from the original function expression becomes large. In the sixth embodiment, this problem can be solved by adjusting the error by multiplying each coefficient of the approximate expression by a correction coefficient.
When the correction coefficient β is applied to Equations (7) and (8) so as to reduce the error, the following equation is obtained.
1次近似
f=βf0(1−3Δl/2l ) ・・・(11)
2次近似
f=f0(1−β×(3Δl/2l)+(15Δl2/8l2)) ・・・(12)
このとき、補正係数はパラメータの変動範囲を考慮した値にとればよい。例えば、lが0.5〜1.5(m)まで変動するとき、補正係数の値を下記とした場合、最大誤差は下記のように小さくなる。
1次近似の場合β=1.3とすると、54[%]→40[%]
2次近似の場合β=1.25とすると、32[%]→15[%]
第6の実施例によると、1〜2次の近似式で、関数の計算ができるので、通常の手段で求めれる関数式をそのまま使用する場合に比べて、平方根演算が不要となるため、計算負荷が非常に低減される。
First order approximation f = βf 0 (1-3Δl / 2l) (11)
Second order approximation f = f 0 (1−β × (3Δl / 2l) + (15Δl 2 / 8l 2 )) (12)
At this time, the correction coefficient may be a value that takes into account the parameter fluctuation range. For example, when l fluctuates from 0.5 to 1.5 (m), the maximum error becomes smaller as follows when the value of the correction coefficient is as follows.
In case of first order approximation, β = 1.3, 54 [%] → 40 [%]
In case of quadratic approximation, if β = 1.25, 32 [%] → 15 [%]
According to the sixth embodiment, since the function can be calculated with the first and second order approximate expressions, the square root operation is not necessary as compared with the case where the function expression obtained by the usual means is used as it is. The load is greatly reduced.
本発明はロボットが小形化、軽量化されるに伴いアームの剛性が低下するなかでスループットは向上させなければならない市場の要求に対してなされたものであり、姿勢によりアーム先端の振動周波数が変化しても振動をおさえながら高速動作をさせようとしたものである。従ってロボットだけではなく低剛性機械すべてに適用することができる。 The present invention was made in response to the market demand that the throughput must be improved while the rigidity of the arm decreases as the robot becomes smaller and lighter, and the vibration frequency of the arm tip changes depending on the posture. Even so, it tried to operate at high speed while suppressing vibration. Therefore, it can be applied not only to robots but also to all low-rigidity machines.
1 第1サーボドライバ
2 第2サーボドライバ
3 コントローラ
4 第1モータ
5 第2モータ
6 第1エンコーダ
7 第2エンコーダ
11 振動抑制制御手段
12,22 位置制御手段
31 モーション指令解読手段
32,33 移動指令演算手段
34 振動周波数演算手段
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第2軸を駆動する第2モータと、前記第2モータに取り付けられた第2エンコーダの位置信号をフィードバックし前記第2モータを制御する第2位置制御手段からなる第2サーボドライバと、
モーション指令解読手段で計算した前記第1軸と前記第2軸の移動量をそれぞれ第1移動指令演算手段と第2移動指令演算手段に出力し、前記第1移動指令出力手段と前記第2移動指令出力手段はそれぞれ前記第1サーボドライバと前記第2サーボドライバへ移動指令を出力するコントローラとで構成され、
前記コントローラは前記第2移動指令手段の出力に基づき、振動周波数演算手段により前記第1軸の振動周波数を逐次演算し、前記第1サーボドライバの前記振動抑制手段に出力することを特徴とする振動抑制制御装置。 A first motor comprising a first motor for driving the first shaft, a first position control means for feeding back a position signal of a first encoder attached to the first motor and controlling the first motor, and a vibration suppression control means. A servo driver,
A second servo driver comprising a second motor for driving the second shaft, and second position control means for feeding back a position signal of a second encoder attached to the second motor and controlling the second motor;
The movement amounts of the first axis and the second axis calculated by the motion command decoding unit are output to the first movement command calculation unit and the second movement command calculation unit, respectively, and the first movement command output unit and the second movement are output. The command output means includes a controller that outputs a movement command to each of the first servo driver and the second servo driver,
The controller is configured to sequentially calculate a vibration frequency of the first axis by a vibration frequency calculation unit based on an output of the second movement command unit, and output the vibration frequency to the vibration suppression unit of the first servo driver. Suppression control device.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337148A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Jtekt Corp | On-machine shape-measuring apparatus and working machine |
JP2007307663A (en) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Three-axis tool unit and machining device |
JP2010123018A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Servo control apparatus |
JP2013004037A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | Vibration suppression method |
JP2019159860A (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | ファナック株式会社 | Correction quantity acquisition device, feeding mechanism control device, correction amount acquisition method and feeding mechanism control method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62126402A (en) * | 1985-11-27 | 1987-06-08 | Omron Tateisi Electronics Co | Xy stage control device |
JPH01304511A (en) * | 1988-06-02 | 1989-12-08 | Seiko Instr Inc | Servo controller |
JPH02131887A (en) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Control unit for horizontal revolving arm robot |
JPH0535334A (en) * | 1991-05-10 | 1993-02-12 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Driving method for piezoelectric element |
JPH07261853A (en) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Komatsu Ltd | Vibration reduction device for robot |
JP2000079583A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-21 | Tietech Co Ltd | Residual vibration suppressing method for arm |
JP2003148914A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-21 | Fanuc Ltd | Position detector and taking-out device using position detection |
-
2003
- 2003-10-02 JP JP2003344087A patent/JP4415631B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62126402A (en) * | 1985-11-27 | 1987-06-08 | Omron Tateisi Electronics Co | Xy stage control device |
JPH01304511A (en) * | 1988-06-02 | 1989-12-08 | Seiko Instr Inc | Servo controller |
JPH02131887A (en) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Control unit for horizontal revolving arm robot |
JPH0535334A (en) * | 1991-05-10 | 1993-02-12 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Driving method for piezoelectric element |
JPH07261853A (en) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Komatsu Ltd | Vibration reduction device for robot |
JP2000079583A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-21 | Tietech Co Ltd | Residual vibration suppressing method for arm |
JP2003148914A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-21 | Fanuc Ltd | Position detector and taking-out device using position detection |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337148A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Jtekt Corp | On-machine shape-measuring apparatus and working machine |
JP4622683B2 (en) * | 2005-06-01 | 2011-02-02 | 株式会社ジェイテクト | Processing machine |
JP2007307663A (en) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Three-axis tool unit and machining device |
JP2010123018A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Servo control apparatus |
JP2013004037A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | Vibration suppression method |
JP2019159860A (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | ファナック株式会社 | Correction quantity acquisition device, feeding mechanism control device, correction amount acquisition method and feeding mechanism control method |
TWI703008B (en) * | 2018-03-14 | 2020-09-01 | 日商發那科股份有限公司 | Compensation quantity acquisition device, feed mechanism control device, compensation quantity acquiring method and feed mechanism control method |
US10775766B2 (en) | 2018-03-14 | 2020-09-15 | Fanuc Corporation | Compensation quantity acquisition device, feed mechanism control device, compensation quantity acquiring method and feed mechanism control method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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