JP2017034936A - Motor control apparatus, motor device, and motor control method - Google Patents

Motor control apparatus, motor device, and motor control method Download PDF

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功太郎 斎藤
Kotaro Saito
功太郎 斎藤
雄 山本
Yu Yamamoto
雄 山本
大石 潔
Kiyoshi Oishi
潔 大石
勇希 横倉
Yuki Yokokura
勇希 横倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control apparatus capable of implementing stable torque control, a motor device and a motor control method.SOLUTION: The motor control apparatus comprises: a back drivability control part for calculating an acceleration command value based on a measurement of torsion torque that is disturbance torque of a motor for mechanically transmitting drive power to a load in accordance with a load side torque command value and the load side torque command value; a disturbance observer which estimates the disturbance torque of the motor; and an acceleration control part for calculating a current command value to be inputted to the motor based on the acceleration command value calculated by the back drivability control part and an estimate of the disturbance torque of the motor outputted from the disturbance observer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ装置、及びモータ制御方法に関する。   The present invention relates to a motor control device, a motor device, and a motor control method.

産業用ロボット、パワーアシスト機器などの自動機器では、例えば、ロボットの関節などの可動部分にサーボモータが用いられている。例えばロボットのような自動機器は、負荷が減速機構を介してサーボモータに接続された負荷の位置と負荷にかかるトルクとを、サーボモータの回転軸の回転角度とトルクとを制御することで制御し、人間に近い作業を実現している。このような自動機器では、作業を行うとき、負荷に何らかの力がかかるなどの外乱が生じ、負荷からモータにねじりトルクなどの外乱トルクがかかると、負荷にかかるトルクが制御目標値に追従しなくなる場合がある。このような場合にも、速やかにトルクを制御目標値にし、安定したトルク制御をできるように、外乱トルクを考慮した制御装置が種々開発されている。   In automatic devices such as industrial robots and power assist devices, for example, servomotors are used for movable parts such as robot joints. For example, an automatic device such as a robot controls the position of a load connected to the servo motor via a speed reduction mechanism and the torque applied to the load by controlling the rotation angle and torque of the rotation axis of the servo motor. And it realizes work close to humans. In such an automatic device, when working, a disturbance such as some force is applied to the load, and when a disturbance torque such as a torsion torque is applied from the load to the motor, the torque applied to the load does not follow the control target value. There is a case. Even in such a case, various control devices have been developed in consideration of disturbance torque so that the torque can be quickly set to the control target value and stable torque control can be performed.

例えば、特許文献1に開示されているモータ制御装置は、モータへの電流指令値とモータの角速度応答値とを入力することにより、モータにかかった外乱トルクの推定値を出力するモータ側外乱オブザーバと、モータに接続された負荷の角速度応答値とモータ側外乱オブザーバからの推定値とを入力することにより、モータのねじりトルクと分離して負荷の外乱トルクの推定値を出力する負荷側外乱オブザーバとを備えている。   For example, a motor control device disclosed in Patent Document 1 is a motor-side disturbance observer that outputs an estimated value of disturbance torque applied to a motor by inputting a current command value to the motor and an angular velocity response value of the motor. And an angular velocity response value of the load connected to the motor and an estimated value from the motor-side disturbance observer, the load-side disturbance observer that outputs an estimated value of the load disturbance torque separated from the motor torsional torque And.

特許文献1に開示されているモータ制御装置は、負荷側外乱オブザーバからの外乱トルクの推定値を電流指令値にフィードバックして負荷にかかるトルクを制御し、外乱トルクを補償したトルク制御を実現している。   The motor control device disclosed in Patent Document 1 realizes torque control that compensates for disturbance torque by controlling the torque applied to the load by feeding back the estimated value of the disturbance torque from the load-side disturbance observer to the current command value. ing.

特開2008−228484号公報JP 2008-228484 A

しかしながら特許文献1に開示されているモータ制御装置には、経年などによって制御系の特性が変化しても外乱オブザーバのパラメータを変更することができないので、外乱オブザーバによって外乱トルクを適切に補償できなくなり、安定したトルク制御を行うことが難しいという問題があった。   However, in the motor control device disclosed in Patent Document 1, the disturbance observer parameters cannot be changed even if the characteristics of the control system change due to aging or the like, and therefore the disturbance observer cannot properly compensate the disturbance torque. There is a problem that it is difficult to perform stable torque control.

そこで、本発明は、安定したトルク制御を実現できるモータ制御装置、モータ装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the motor control apparatus, motor apparatus, and motor control method which can implement | achieve stable torque control.

本発明のモータ制御装置は、負荷側トルク指令値に応じて負荷に駆動力を機械的に伝達するモータの外乱トルクであるねじりトルクの測定値と前記負荷側トルク指令値とに基づいて加速度指令値を算出するバック・ドライバビリティ制御部と、前記モータの外乱トルクを推定する外乱オブザーバと、前記バック・ドライバビリティ制御部によって算出された前記加速度指令値及び前記外乱オブザーバから出力された前記モータの外乱トルクの推定値に基づいて前記モータに入力する電流指令値を算出する加速度制御部とを備えることを特徴とする。   The motor control device according to the present invention provides an acceleration command based on a measured value of torsion torque, which is a disturbance torque of a motor that mechanically transmits a driving force to a load in accordance with a load side torque command value, and the load side torque command value. A back drivability control unit for calculating a value, a disturbance observer for estimating a disturbance torque of the motor, the acceleration command value calculated by the back drivability control unit and the motor output from the disturbance observer And an acceleration control unit that calculates a current command value to be input to the motor based on an estimated value of disturbance torque.

本発明のモータ装置は、請求項1又は2に記載のモータ制御装置と、前記ねじりトルクを測定するトルク測定部とを備え、前記トルク測定部は、一端が減速機構を介して前記モータに接続され、負荷が接続される他端に前記負荷側トルク指令値に応じたトルクが生じる回転軸に配置された歪ゲージと、前記歪ゲージの抵抗変化を検出し、検出した前記抵抗変化から前記ねじりトルクを算出するトルク検出回路とを有することを特徴とする。   A motor device of the present invention includes the motor control device according to claim 1 and a torque measuring unit that measures the torsion torque, and one end of the torque measuring unit is connected to the motor via a speed reduction mechanism. A strain gauge disposed on a rotating shaft that generates torque according to the load-side torque command value at the other end to which the load is connected, and a resistance change of the strain gauge is detected, and the twist is detected from the detected resistance change. And a torque detection circuit for calculating torque.

本発明のモータ制御方法は、負荷側トルク指令値に応じて負荷に駆動力を機械的に伝達するモータの外乱トルクであるねじりトルクの測定値と前記負荷側トルク指令値とに基づいて加速度指令値を算出し、前記加速度指令値及び外乱オブザーバによって推定された前記モータの外乱トルクの推定値に基づいて前記モータに入力する電流指令値を算出することを特徴とする。   The motor control method according to the present invention provides an acceleration command based on a measured value of torsion torque, which is a disturbance torque of a motor that mechanically transmits a driving force to a load in accordance with a load side torque command value, and the load side torque command value. And calculating a current command value to be input to the motor based on the acceleration command value and an estimated value of disturbance torque of the motor estimated by a disturbance observer.

本発明によれば、バック・ドライバビリティ制御部によって、実際に測定したねじりトルクの測定値を負荷側トルク指令値にフィードバックして外乱トルクを補償できると共に振動を抑制でき、外乱オブザーバで算出されたモータの外乱トルクの推定値を加速度制御部によって電流指令値にフィードバックしてモータの動摩擦を補償できるので、経年変化が生じた場合も外乱トルクを補償することができ、安定したトルク制御を実現できる。   According to the present invention, the back drivability control unit can feed back the measured value of the torsional torque actually measured to the load side torque command value to compensate for the disturbance torque and suppress the vibration, and is calculated by the disturbance observer. The estimated value of the disturbance torque of the motor is fed back to the current command value by the acceleration control unit to compensate for the dynamic friction of the motor, so that the disturbance torque can be compensated even when aging occurs, and stable torque control can be realized. .

本発明のモータ制御装置を用いたモータ装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the motor apparatus using the motor control apparatus of this invention. 本発明の実施形態のトルク検出器一体型減速機の断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross section of the torque detector integrated reduction gear of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のモータ制御装置を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the motor control apparatus of embodiment of this invention. 本発明の変形例のトルク検出器一体型減速機の断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross section of the torque detector integrated reduction gear of the modification of this invention. 本発明の変形例のトルク検出器一体型減速機の断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross section of the torque detector integrated reduction gear of the modification of this invention.

(1)本発明の実施形態のモータ制御装置を用いたモータ装置の構成
図1に示すように、本実施形態のモータ装置1は、モータ2と、モータ2の回転軸(図示しない)の一端に接続されたトルク検出器一体型減速機3と、モータ2の回転軸の他端に接続されたロータリエンコーダ4と、モータ2やトルク検出器一体型減速機3に電力を供給し、モータ2を制御するモータ制御装置5を備えている。
(1) Configuration of Motor Device Using Motor Control Device of Embodiment of Present Invention As shown in FIG. 1, the motor device 1 of this embodiment includes a motor 2 and one end of a rotating shaft (not shown) of the motor 2. The torque detector-integrated speed reducer 3 connected to the motor 2, the rotary encoder 4 connected to the other end of the rotating shaft of the motor 2, the motor 2 and the torque detector-integrated speed reducer 3 are supplied with electric power, and the motor 2 A motor control device 5 for controlling the motor is provided.

モータ2は、モータ制御装置5から電流が供給されると、回転軸を回転させてトルクを生じ、駆動力をトルク検出器一体型減速機3に伝達する。モータ2は、特に限定されず、本実施形態の場合、DCモータである。   When electric current is supplied from the motor control device 5, the motor 2 rotates the rotation shaft to generate torque, and transmits driving force to the torque detector integrated speed reducer 3. The motor 2 is not particularly limited, and is a DC motor in this embodiment.

トルク検出器一体型減速機3は、回転軸6とトルク測定部8と減速機構10とを備えており、モータ2の回転軸と回転軸6の一端とが当該減速機構10を介して接続されている。トルク検出器一体型減速機3は、減速機構10が、モータ2の回転軸の回転速度とトルクとを減速比に応じて変換し、回転軸6に伝達する。回転軸6の他端は、例えばロボットのアームのような負荷を接続できるようになされている。トルク検出器一体型減速機3は、さらに、トルク測定部8を備えており、当該トルク測定部8が回転軸6に生じたねじりトルクを測定して、当該ねじりトルクの測定値を出力する。   The torque detector integrated speed reducer 3 includes a rotating shaft 6, a torque measuring unit 8, and a speed reducing mechanism 10, and the rotating shaft of the motor 2 and one end of the rotating shaft 6 are connected via the speed reducing mechanism 10. ing. In the torque detector integrated speed reducer 3, the speed reduction mechanism 10 converts the rotational speed and torque of the rotating shaft of the motor 2 in accordance with the reduction ratio, and transmits the converted speed to the rotating shaft 6. The other end of the rotating shaft 6 can be connected to a load such as a robot arm. The torque detector integrated speed reducer 3 further includes a torque measurement unit 8 that measures the torsion torque generated on the rotating shaft 6 and outputs a measurement value of the torsion torque.

ロータリエンコーダ4は、モータ2の回転軸の位置、すなわち、所定の基準点からの回転軸の回転角度(以下、モータ2の位置応答値という。)を検出し、電気信号に変換して出力する。   The rotary encoder 4 detects the position of the rotation shaft of the motor 2, that is, the rotation angle of the rotation shaft from a predetermined reference point (hereinafter referred to as the position response value of the motor 2), converts it into an electrical signal, and outputs it. .

モータ制御装置5は、モータ2、トルク検出器一体型減速機3、ロータリエンコーダ4とそれぞれ配線7a、7b、7cを介して接続されている。   The motor control device 5 is connected to the motor 2, the torque detector integrated speed reducer 3, and the rotary encoder 4 via wires 7a, 7b, and 7c, respectively.

モータ制御装置5は、配線7aを介してモータ2に電流を供給する。モータ制御装置5は、配線7bを介してトルク検出器一体型減速機3から出力されたねじりトルクの測定値を受け取る。モータ制御装置5は、配線7cを介してロータリエンコーダ4から出力されたモータ2の位置応答値を受け取る。   The motor control device 5 supplies a current to the motor 2 via the wiring 7a. The motor control device 5 receives the measured value of the torsion torque output from the torque detector integrated reduction device 3 via the wiring 7b. The motor control device 5 receives the position response value of the motor 2 output from the rotary encoder 4 via the wiring 7c.

モータ制御装置5は、負荷が回転軸6に接続されたとき、当該負荷にかかるトルクが所定の値(後述する負荷側トルク指令値)に追従するように、負荷側トルク指令値とモータ2の位置応答値とねじりトルクとに基づいて電流指令値を算出し、電流指令値をモータ2に入力してモータ2を制御する。ここでは、電流指令値をモータに入力するということは、電流指令値に応じた直流電流をモータに供給することを意味している。   When the load is connected to the rotating shaft 6, the motor control device 5 is configured so that the torque applied to the load follows a predetermined value (load side torque command value described later) and the motor 2. A current command value is calculated based on the position response value and the torsion torque, and the current command value is input to the motor 2 to control the motor 2. Here, inputting the current command value to the motor means supplying a direct current corresponding to the current command value to the motor.

次に、トルク検出器一体型減速機3の構造についてさらに説明する。図2に示すように、トルク検出器一体型減速機3は、回転軸6と、トルク測定部8と、減速機構10と、回転軸6の一部及び減速機構10を収容する筐体12と、回転軸6を筐体12に対して回転自在に支持するベアリング13と、ベアリング13上に設けられた軸カバー14とを備えている。   Next, the structure of the torque detector integrated speed reducer 3 will be further described. As shown in FIG. 2, the torque detector integrated speed reducer 3 includes a rotating shaft 6, a torque measuring unit 8, a speed reducing mechanism 10, a part of the rotating shaft 6 and a housing 12 that houses the speed reducing mechanism 10. A bearing 13 that rotatably supports the rotating shaft 6 with respect to the housing 12 and a shaft cover 14 provided on the bearing 13 are provided.

減速機構10は、波動歯車機構であり、図示しないモータ2の回転軸2aの先端に接続されたウエーブジェネレータ10aと、薄肉の金属でカップ形状に形成されて弾性を有し、当該カップの開口部10dの外側面にギア歯(図示せず)が設けられたフレックススプライン10bと、当該フレックススプライン10bのギア歯と噛み合うギア歯(図示せず)が内側面に設けられたサーキュラスプライン10cとを備えている。   The speed reduction mechanism 10 is a wave gear mechanism, and has a wave generator 10a connected to the tip of the rotation shaft 2a of the motor 2 (not shown), a thin metal and is formed into a cup shape and has elasticity, and an opening portion of the cup A flex spline 10b provided with gear teeth (not shown) on the outer surface of 10d, and a circular spline 10c provided with gear teeth (not shown) meshing with the gear teeth of the flex spline 10b on the inner surface. ing.

ウエーブジェネレータ10aは、楕円状カムとカムの外周に配置されたボールベアリングとでなり、ボールベアリングの内輪がカムに固定され、ボールベアリングの外輪がボールを介して弾性変形する部品である。ウエーブジェネレータ10aは、モータ2の筐体(図示せず)に固定されたベアリング16に支持された回転軸2aの先端に、ねじ11dによって固定されている。ウエーブジェネレータ10aは楕円形状をしており、フレックススプライン10bに挿入されている。   The wave generator 10a is composed of an elliptical cam and a ball bearing disposed on the outer periphery of the cam. The inner ring of the ball bearing is fixed to the cam, and the outer ring of the ball bearing is elastically deformed via the ball. The wave generator 10a is fixed to the front end of the rotating shaft 2a supported by a bearing 16 fixed to a housing (not shown) of the motor 2 with a screw 11d. The wave generator 10a has an elliptical shape and is inserted into the flex spline 10b.

フレックススプライン10bは、回転軸6の一端がねじ11aよって底部15に固定されており、フレックススプライン10bが回転すると回転軸6も回転するようになされている。   In the flex spline 10b, one end of the rotary shaft 6 is fixed to the bottom 15 by a screw 11a, and the rotary shaft 6 is also rotated when the flex spline 10b is rotated.

サーキュラスプライン10cは、リング状に形成された剛体であり、ねじ11bによって筐体12の内側面に固定されている。サーキュラスプライン10cは、フレックススプライン10bのギア歯よりも多くのギア歯を有している。このように、減速機構10は筐体12内に収容されている。   The circular spline 10c is a rigid body formed in a ring shape, and is fixed to the inner surface of the housing 12 by screws 11b. The circular spline 10c has more gear teeth than the gear teeth of the flex spline 10b. Thus, the speed reduction mechanism 10 is accommodated in the housing 12.

ウエーブジェネレータ10aがフレックススプライン10bの開口部10dに挿入された状態では、フレックススプライン10bの開口部10dが楕円形状に変形し、楕円形になったフレックススプライン10bの開口部10dの長軸方向の頂点にあるギア歯がサーキュラスプライン10cのギア歯と噛み合う。その状態でウエーブジェネレータ10aが時計回りに回転すると、フレックススプライン10bは、弾性変形し、サーキュラスプライン10cのギア歯と噛み合う位置が移動する。ウエーブジェネレータ10aが1回転すると、フレックススプライン10bは、サーキュラスプライン10cとのギア歯の差分だけ初期位置と比較してフレックススプライン10bのギア歯がサーキュラスプライン10cギア歯と噛み合う位置がずれ、反時計回りに移動する。よって、ウエーブジェネレータ10aが1回転してもフレックススプライン10bが1回転せず、フレックススプライン10bに接続された回転軸6は、ギア歯の差分に応じて減速し、当該減速機構10の減速比の分だけ減速する。   In a state where the wave generator 10a is inserted into the opening 10d of the flex spline 10b, the opening 10d of the flex spline 10b is deformed into an elliptical shape, and the apex in the major axis direction of the opening 10d of the flex spline 10b that is elliptical. And the gear teeth of the circular spline 10c mesh with the gear teeth of the circular spline 10c. In this state, when the wave generator 10a rotates clockwise, the flex spline 10b is elastically deformed, and the position of meshing with the gear teeth of the circular spline 10c moves. When the wave generator 10a makes one rotation, the flex spline 10b is displaced counterclockwise by the position where the gear teeth of the flex spline 10b mesh with the gear teeth of the circular spline 10c compared to the initial position by the difference in gear teeth with the circular spline 10c. Move to. Therefore, even if the wave generator 10a makes one revolution, the flex spline 10b does not make one revolution, and the rotating shaft 6 connected to the flex spline 10b decelerates according to the gear tooth difference, and the reduction ratio of the reduction mechanism 10 is reduced. Decelerate by minutes.

フレックススプライン10bの底部15近傍にある回転軸6と筐体12との間の空間には、オイルシール25が設けられている。オイルシール25は、筐体12に固定されていると共に、回転軸6に接触しており、回転軸6と筐体12との間の空間をシールし、減速機構10側のオイルが筐体12内に飛散するのを防いでいる。   An oil seal 25 is provided in the space between the rotary shaft 6 and the housing 12 near the bottom 15 of the flex spline 10b. The oil seal 25 is fixed to the housing 12 and is in contact with the rotating shaft 6. The oil seal 25 seals the space between the rotating shaft 6 and the housing 12, and the oil on the speed reduction mechanism 10 side is removed from the housing 12. Prevents splashing inside.

本実施形態では、減速機構10として波動歯車機構を用いたが、減速機構10は特に限定されず、減速機構10として例えば遊星歯車機構など他の機構を用いてもよい。   In this embodiment, the wave gear mechanism is used as the speed reduction mechanism 10, but the speed reduction mechanism 10 is not particularly limited, and another mechanism such as a planetary gear mechanism may be used as the speed reduction mechanism 10.

回転軸6は、円柱形状をしており、減速機構10に接続された一端が筐体12に収容されており、他端が負荷を取り付けられるようにトルク検出器一体型減速機3から突出している。   The rotating shaft 6 has a cylindrical shape, one end connected to the speed reduction mechanism 10 is accommodated in the housing 12, and the other end projects from the torque detector integrated speed reducer 3 so that a load can be attached. Yes.

回転軸6は、径が他の部分よりも小さく形成された起歪部6aと、起歪部6aよりもモータ2側に形成され、回転軸6から鍔状にせりだした円板形状の鍔部6bとを備えている。起歪部6aは、歪ゲージ18が貼着されている。起歪部6aは、回転軸6の長手方向には強度を有して変形しないが、径が他の部分よりも小さく形成されているため、ねじれ方向には、変形する。その結果、歪ゲージ18は、起歪部6aに生じるねじれ(せん断歪み)によって歪み、歪ゲージ18のせん断歪み量に応じた抵抗変化を生じる。   The rotating shaft 6 has a strain-generating portion 6a having a diameter smaller than that of the other portion, and a disc-shaped rod formed on the motor 2 side of the strain-generating portion 6a and protruding from the rotating shaft 6 in a bowl shape. Part 6b. A strain gauge 18 is attached to the strain generating portion 6a. The strain generating part 6a has strength in the longitudinal direction of the rotating shaft 6 and does not deform, but has a diameter smaller than that of the other parts, and therefore deforms in the twisting direction. As a result, the strain gauge 18 is distorted by a torsion (shear strain) generated in the strain generating portion 6a, and a resistance change corresponding to the shear strain amount of the strain gauge 18 is generated.

鍔部6bには、基板19が基板固定支柱20によって固定されている。基板19はリング状の円板である。基板19は、第1基板19aと第2基板19bとでなり、第1基板19aの表面には歪ゲージ18に結線されたトルク検出回路29が設けられている。なお、基板19は、円形状であることが好ましいが、四角形状や多角形状であってもよい。   A substrate 19 is fixed to the flange portion 6b by a substrate fixing column 20. The substrate 19 is a ring-shaped disk. The substrate 19 includes a first substrate 19a and a second substrate 19b, and a torque detection circuit 29 connected to the strain gauge 18 is provided on the surface of the first substrate 19a. The substrate 19 is preferably circular, but may be rectangular or polygonal.

トルク検出回路29は、回転軸6に配置された歪ゲージ18の抵抗変化を検出する例えばホイートストンブリッジ回路などの抵抗変化検出回路と、抵抗変化検出回路の出力をデジタル信号に変換するAD変換器と、このデジタル信号を処理するCPUと、整流回路と、安定化回路とを備えている。   The torque detection circuit 29 includes a resistance change detection circuit such as a Wheatstone bridge circuit that detects a resistance change of the strain gauge 18 disposed on the rotating shaft 6, and an AD converter that converts the output of the resistance change detection circuit into a digital signal. A CPU for processing the digital signal, a rectifier circuit, and a stabilization circuit are provided.

トルク検出回路29は、デジタル信号に変換された抵抗変化検出回路の出力電圧信号から歪ゲージ18に生じた抵抗変化を検出することで、歪ゲージ18に掛かるせん断歪み量を測定でき、回転軸6に生じるねじりトルクを算出できる。   The torque detection circuit 29 can measure the amount of shear strain applied to the strain gauge 18 by detecting the resistance change generated in the strain gauge 18 from the output voltage signal of the resistance change detection circuit converted into a digital signal. Can be calculated.

CPUは、デジタル信号に変換された抵抗変化検出回路の出力電圧信号に基づいてねじりトルクの測定値を算出し送信部27へ送出する。   The CPU calculates a measured value of torsion torque based on the output voltage signal of the resistance change detection circuit converted into a digital signal, and sends it to the transmitter 27.

本実施形態の場合、歪ゲージ18は、起歪部6aの外周面に90°間隔で4枚貼着されており、抵抗変化検出回路は、4枚の歪ゲージ18で構成されたホイートストンブリッジ回路である。このように構成することで、回転軸6に生じたせん断歪みを確実に検出でき、歪ゲージ18に生じた微小な抵抗変化を検出できるので、より確実にねじりトルクを検出できる。   In the case of this embodiment, four strain gauges 18 are attached to the outer peripheral surface of the strain generating portion 6a at intervals of 90 °, and the resistance change detection circuit is a Wheatstone bridge circuit composed of four strain gauges 18. It is. With this configuration, the shear strain generated in the rotating shaft 6 can be reliably detected, and a minute resistance change generated in the strain gauge 18 can be detected, so that the torsion torque can be detected more reliably.

なお、歪ゲージ18の枚数及び抵抗変化検出回路の構成は、上述の様にするのが望ましいが、特に限定されない。   The number of strain gauges 18 and the configuration of the resistance change detection circuit are preferably as described above, but are not particularly limited.

第2基板19bの表面には、トルク検出回路29に結線され、トルク検出回路29から送出されたねじりトルク測定値の信号を無線で送信する送信部27が設けられている。送信部27は、ねじりトルクの測定値の信号をデジタル変調するデジタル変調回路(不図示)と、デジタル変調回路から出力されたデジタル変調信号に応じて赤外光を発光して当該デジタル変調信号を光信号に変換するLEDなどの発光素子(不図示)とを備えている。   On the surface of the second substrate 19b, there is provided a transmission unit 27 that is connected to the torque detection circuit 29 and wirelessly transmits a torsion torque measurement value signal transmitted from the torque detection circuit 29. The transmission unit 27 digitally modulates a signal of a measured value of torsion torque, and emits infrared light in accordance with the digital modulation signal output from the digital modulation circuit to generate the digital modulation signal. And a light emitting element (not shown) such as an LED that converts the light signal.

筐体12に固定された筐体基板24には、送信部27から送信された光信号を受信する受信部28が送信部27と対向する位置に設けられており、送信部27及び受信部28間で赤外線通信などの無線通信ができるようになされている。   The housing substrate 24 fixed to the housing 12 is provided with a receiving unit 28 that receives the optical signal transmitted from the transmitting unit 27 at a position facing the transmitting unit 27, and the transmitting unit 27 and the receiving unit 28. Wireless communication such as infrared communication can be performed between them.

受信部28は、送信部27が発した赤外光を受光して光信号を電気信号(すなわち、送信部27で光信号に変換される前のデジタル変調信号)に変換するフォトダイオードなどの受光素子(不図示)と、電気信号に変換したデジタル変調信号からねじりトルクの測定値の信号をデジタル復調によって取り出すデジタル復調回路(不図示)とを備えている。   The receiving unit 28 receives infrared light emitted from the transmitting unit 27 and receives light such as a photodiode that converts an optical signal into an electrical signal (that is, a digital modulation signal before being converted into an optical signal by the transmitting unit 27). An element (not shown) and a digital demodulation circuit (not shown) for extracting a torsion torque measurement value signal from the digital modulation signal converted into an electric signal by digital demodulation.

デジタル復調回路は配線7b(図2には不図示)に接続されており、モータ制御装置5にねじりトルクの測定値に対応した信号を送出する。   The digital demodulation circuit is connected to the wiring 7b (not shown in FIG. 2), and sends a signal corresponding to the measured value of the torsion torque to the motor control device 5.

トルク検出回路29及び送信部27は、回転軸6と共に基板19が回転するときにトルク検出回路29及び送信部27に掛かる遠心力の影響が回転軸6に及びにくいように、トルク検出回路29及び送信部27を構成する電子部品が配置されている。   The torque detection circuit 29 and the transmission unit 27 are arranged so that the centrifugal force exerted on the torque detection circuit 29 and the transmission unit 27 does not easily affect the rotation shaft 6 when the substrate 19 rotates together with the rotation shaft 6. Electronic components that constitute the transmitter 27 are arranged.

本実施形態の場合、基板19は、第1基板19aと第2基板19bとの2枚の基板で構成されているが、基板の枚数は特に限定されず、1枚の基板で構成されていてもよく、3枚以上の基板で構成されていてもよい。特に、基板19が基板1枚で構成されている場合は、回転軸6の長さを短くでき、トルク検出器一体型減速機3を小型化できるので好ましい。   In the present embodiment, the substrate 19 is composed of two substrates, a first substrate 19a and a second substrate 19b, but the number of substrates is not particularly limited, and is composed of a single substrate. Alternatively, it may be composed of three or more substrates. In particular, it is preferable that the substrate 19 is composed of a single substrate because the length of the rotating shaft 6 can be shortened and the torque detector integrated speed reducer 3 can be reduced in size.

さらに、回転軸6は、例えばフェライトシートなどの磁性体シートでなり、回転軸6の側面を覆う2次側コア21aと、2次側コア21aの表面に例えば銅線などの導電性の線材を巻回して形成された2次コイル21bとを備える受電部21が設けられている。   Further, the rotating shaft 6 is made of a magnetic sheet such as a ferrite sheet, for example, and a secondary core 21a covering the side surface of the rotating shaft 6 and a conductive wire such as a copper wire on the surface of the secondary core 21a. A power receiving unit 21 including a secondary coil 21b formed by winding is provided.

筐体基板24には、受電部21と対向する位置に筐体基板24に固定されたコアホルダ23に保持された送電部22が配置されている。送電部22は、コアホルダ23に保持され、例えばフェライトなどの磁性体でなり、断面形状がコ字型となるように成形された1次側コア22aと、1次側コア22aの2つの突部間に例えば銅線などの導電性の線材を巻回して形成された1次コイル22bとを備えている。   In the housing substrate 24, a power transmission unit 22 held by a core holder 23 fixed to the housing substrate 24 is disposed at a position facing the power reception unit 21. The power transmission unit 22 is held by a core holder 23 and is made of, for example, a magnetic material such as ferrite, and has two protrusions, a primary side core 22a and a primary side core 22a that are shaped so that the cross-sectional shape is a U-shape. A primary coil 22b formed by winding a conductive wire such as a copper wire is provided therebetween.

筐体基板24には、配線7b(図2には不図示)を介してモータ制御装置5(図2には不図示)と接続された図示しないスイッチング回路が設けられている。当該スイッチング回路は、モータ制御装置5から供給された直流電流を交流電流に変換している。スイッチング回路は、送電部22と結線されており、変換した交流電流を送電部22へ出力する。   The housing substrate 24 is provided with a switching circuit (not shown) connected to the motor control device 5 (not shown in FIG. 2) via a wiring 7b (not shown in FIG. 2). The switching circuit converts the direct current supplied from the motor control device 5 into an alternating current. The switching circuit is connected to the power transmission unit 22 and outputs the converted alternating current to the power transmission unit 22.

送電部22は、供給された交流電流を1次コイル22bに流し、1次コイル22bに交流磁界を発生させ、受電部21の2次コイル21bに電流を誘起する。よって、2次コイル21bが1次コイル22bから非接触で電力を受電できる。   The power transmission unit 22 causes the supplied AC current to flow through the primary coil 22 b, generates an AC magnetic field in the primary coil 22 b, and induces a current in the secondary coil 21 b of the power reception unit 21. Therefore, the secondary coil 21b can receive electric power from the primary coil 22b in a non-contact manner.

受電部21は、2次コイル21bに誘起された交流電流をトルク検出回路29に供給する。トルク検出回路29は、供給された交流電圧を整流回路と安定化回路とによって直流電圧へと変換し、抵抗変化検出回路などに供給する。   The power receiving unit 21 supplies the alternating current induced in the secondary coil 21 b to the torque detection circuit 29. The torque detection circuit 29 converts the supplied AC voltage into a DC voltage by a rectifier circuit and a stabilization circuit, and supplies it to a resistance change detection circuit or the like.

回転軸6を筐体12に対して回転自在に支持するベアリング13は、接続部26を介して筐体12に設けられている。接続部26は、中心に穴が形成されており、当該穴内に回転軸6の鍔部6bが配置され、接続部26の穴の内側面26aが鍔部6bと所定の間隔を空けて対向するように、筐体12に固定されている。   A bearing 13 that rotatably supports the rotating shaft 6 with respect to the housing 12 is provided in the housing 12 via a connection portion 26. The connecting portion 26 has a hole formed at the center thereof, and the flange portion 6b of the rotating shaft 6 is disposed in the hole, and the inner side surface 26a of the hole of the connecting portion 26 faces the flange portion 6b with a predetermined interval. As shown in FIG.

本実施形態の場合、ベアリング13は、クロスローラベアリングであり、外輪13aと、内輪13bと、円筒形状のコロ13cとを備えている。ベアリング13は、外輪13aが接続部26に固定され、内輪13bがねじ11cによって鍔部6bに固定されることで、回転軸6が筐体12に対して自在に回転できるように回転軸6を支持している。   In the present embodiment, the bearing 13 is a cross roller bearing and includes an outer ring 13a, an inner ring 13b, and a cylindrical roller 13c. The bearing 13 has the outer ring 13a fixed to the connection portion 26 and the inner ring 13b fixed to the flange portion 6b with a screw 11c, so that the rotation shaft 6 can freely rotate with respect to the housing 12. I support it.

このようにベアリング13は、起歪部6aよりも回転軸6の長手方向においてモータ2側で回転軸を支持している。本実施形態では歪ゲージ18が、回転軸6の一部及び減速機構10を収容する筐体12に設けられたベアリング13によって回転軸6が支持された位置よりも回転軸6の長手方向において負荷が接続される他端側に配置されているので、組み立て時のネジやボルトの締結に起因する応力が歪ゲージ18を貼着した起歪部6aに生じるのを抑制でき、当該応力の影響が歪ゲージ18に及ぶのを抑制でき、より確実にねじりトルクを測定できる。   Thus, the bearing 13 supports the rotating shaft on the motor 2 side in the longitudinal direction of the rotating shaft 6 with respect to the strain generating portion 6a. In the present embodiment, the strain gauge 18 is loaded in the longitudinal direction of the rotating shaft 6 rather than the position where the rotating shaft 6 is supported by the bearing 13 provided in the housing 12 that houses a part of the rotating shaft 6 and the speed reduction mechanism 10. Since it is arranged on the other end side to which the screw is connected, it is possible to suppress the stress caused by the fastening of the screw or bolt at the time of assembly from occurring in the strain generating portion 6a to which the strain gauge 18 is attached, and the influence of the stress is affected. It is possible to suppress the strain gauge 18 and torsional torque can be measured more reliably.

軸カバー14は、ねじ11eによってベアリング13の外輪13aに固定されており、中心に穴が形成されている。当該穴は、軸カバー14をベアリング13に固定したとき、穴の内側面と回転軸6とが接触しない程度の大きさに形成されている。   The shaft cover 14 is fixed to the outer ring 13a of the bearing 13 by a screw 11e, and a hole is formed at the center. The hole is formed in such a size that when the shaft cover 14 is fixed to the bearing 13, the inner surface of the hole does not contact the rotating shaft 6.

本実施形態のトルク検出器一体型減速機3では、トルク測定部8は、上述の歪ゲージ18とトルク検出回路29と送信部27と受信部28と復調回路と受電部21と送電部22とで構成されている。   In the torque detector integrated speed reducer 3 of the present embodiment, the torque measurement unit 8 includes the strain gauge 18, the torque detection circuit 29, the transmission unit 27, the reception unit 28, the demodulation circuit, the power reception unit 21, and the power transmission unit 22. It consists of

次いで、本実施形態のモータ制御装置5について説明する。図3は、モータ制御装置5を示すブロック線図30である。図3に示すように、モータ制御装置5は、バック・ドライバビリティ制御部38と、モータ2の外乱トルクを推定する外乱オブザーバ34と、加速度制御部33とを備えている。   Next, the motor control device 5 of this embodiment will be described. FIG. 3 is a block diagram 30 showing the motor control device 5. As shown in FIG. 3, the motor control device 5 includes a back drivability control unit 38, a disturbance observer 34 that estimates a disturbance torque of the motor 2, and an acceleration control unit 33.

モータ制御装置5は、トルク測定部8が測定したねじりトルクτと、ロータリエンコーダ4が検出した位置応答値θと、負荷側トルク指令値τcmdとに基づいて電流指令値i refを算出する。そしてモータ制御装置5は、当該電流指令値i refをモータ2へ入力してモータ2を駆動し、回転軸6に生じるトルクを負荷側トルク指令値τcmdに追従させる。 The motor control device 5 calculates the current command value i q ref based on the torsion torque τ s measured by the torque measuring unit 8, the position response value θ m detected by the rotary encoder 4, and the load side torque command value τ cmd. calculate. Then, the motor control device 5 inputs the current command value i q ref to the motor 2 to drive the motor 2, and causes the torque generated on the rotating shaft 6 to follow the load side torque command value τ cmd .

図3に示すモータ制御装置5の各構成要素は、モータ2を制御する機能に着目して便宜的にモータ制御装置5の内部を分類したものであり、各構成要素が物理的に分割可能である必要はない。モータ制御装置5は、LSIなどを用いたハードウェアによって実現してもよく、コンピュータープログラムを用いたソフトウェアによって実現してもよい。   Each component of the motor control device 5 shown in FIG. 3 is a classification of the interior of the motor control device 5 for convenience, focusing on the function of controlling the motor 2, and each component can be physically divided. There is no need. The motor control device 5 may be realized by hardware using an LSI or the like, or may be realized by software using a computer program.

モータ制御装置5は、本実施形態ではモータ2へ電流指令値i refを入力してモータ2を駆動しているが、モータ制御装置5外に設けられた外部電源を制御して電流指令値i refに応じた電流をモータ2へ供給してもよい。 In this embodiment, the motor control device 5 inputs the current command value i q ref to the motor 2 and drives the motor 2. However, the motor control device 5 controls the external power supply provided outside the motor control device 5 to control the current command value. A current corresponding to i q ref may be supplied to the motor 2.

モータ2及びトルク検出器一体型減速機3は、回転軸6が弾性を有していたり、減速機構10のギア歯が弾性結合したりしているなどのために、所定の共振周波数で振動する機械共振系である。そのため、モータ2及びトルク検出器一体型減速機3を二慣性共振系の近似化モデルで表すことができるので、図3では、便宜的に、モータ2及びトルク検出器一体型減速機3は、二慣性共振系の近似化モデルを用いて表されている。また図3では、回転軸6(図3に不図示)に負荷37が接続されている状態を示している。   The motor 2 and the torque detector integrated speed reducer 3 vibrate at a predetermined resonance frequency because the rotary shaft 6 has elasticity or the gear teeth of the speed reduction mechanism 10 are elastically coupled. It is a mechanical resonance system. Therefore, since the motor 2 and the torque detector integrated speed reducer 3 can be represented by an approximate model of a two-inertia resonance system, in FIG. 3, for convenience, the motor 2 and the torque detector integrated speed reducer 3 are It is expressed using an approximate model of a two-inertia resonance system. 3 shows a state in which a load 37 is connected to the rotating shaft 6 (not shown in FIG. 3).

二慣性共振系の近似化モデルで表したモータ2は、電流‐トルク変換器2bにより電流指令値i refにトルク定数Kを乗算して電流指令値i refをトルク値に変換したものからトルク検出器一体型減速機3のトルク応答値τdisを減算器2cによって減算することで、モータ2の回転軸2aに生じる出力トルク値を等価的に算出する。トルク検出器一体型減速機3のトルク応答値τdisは、モータ2にトルク検出器一体型減速機3から伝わるトルク、すなわち、モータ2の外乱トルクを意味している。 Motor 2 in terms of the approximate model of the two-inertia resonant system, current - that converts the current command value i q ref torque value is multiplied by a torque constant K t the torque converter 2b to the current command value i q ref By subtracting the torque response value τ dis of the torque detector-integrated speed reducer 3 from the subtractor 2c, the output torque value generated on the rotating shaft 2a of the motor 2 is equivalently calculated. The torque response value τ dis of the torque detector integrated speed reducer 3 means the torque transmitted from the torque detector integrated speed reducer 3 to the motor 2, that is, the disturbance torque of the motor 2.

さらにモータ2は、減算器2cが算出した出力トルク値をトルク‐速度変換器2dによって速度に変換することで、モータ2の回転軸2aの回転速度である速度応答値ωを等価的に算出する。なお、速度応答値ωは、図3に示すトルク‐速度変換器2d内の項1/(Js+D)と、減算器2cからの出力トルク値とを乗算することで算出できる。Jはモータ2の慣性モーメントであり、Dはモータ2の粘性摩擦であり、sはラプラス演算子である。 Further, the motor 2 equivalently calculates the speed response value ω m that is the rotational speed of the rotating shaft 2a of the motor 2 by converting the output torque value calculated by the subtractor 2c into a speed by the torque-speed converter 2d. To do. The speed response value ω m can be calculated by multiplying the term 1 / (J m s + D m ) in the torque-speed converter 2d shown in FIG. 3 and the output torque value from the subtractor 2c. J m is the moment of inertia of the motor 2, D m is the viscous friction of the motor 2, and s is a Laplace operator.

二慣性共振系の近似化モデルで表したトルク検出器一体型減速機3は、ねじりトルクτから回転軸6に接続された負荷37の慣性変動や摩擦などの外乱トルクを包括的に含む負荷37のトルク応答値τを減算器3cにより減算することで、回転軸6に生じる出力トルク値を等価的に算出する。 The torque detector integrated speed reducer 3 represented by an approximated model of a two-inertia resonance system is a load that comprehensively includes disturbance torque such as inertia variation and friction of the load 37 connected to the rotating shaft 6 from the torsion torque τ s. The output torque value generated in the rotating shaft 6 is equivalently calculated by subtracting the torque response value τ L of 37 by the subtractor 3c.

さらにトルク検出器一体型減速機3は、減算器2cが算出した出力トルク値をトルク‐速度変換器3dによって速度に変換することで、トルク検出器一体型減速機3の回転軸6の回転速度である速度応答値ωを等価的に算出する。なお、速度応答値ωは、図3に示すトルク‐速度変換器3d内の項1/(Js+D)と、減算器3cからの出力トルク値を乗算することで算出できる。Jはトルク検出器一体型減速機3の慣性モーメントであり、Dはトルク検出器一体型減速機3の粘性摩擦である。 Further, the torque detector-integrated speed reducer 3 converts the output torque value calculated by the subtractor 2c into a speed by a torque-speed converter 3d, so that the rotational speed of the rotating shaft 6 of the torque detector-integrated speed reducer 3 is converted. the velocity response value omega L is calculated equivalently. The speed response value ω L can be calculated by multiplying the term 1 / (J L s + D L ) in the torque-speed converter 3d shown in FIG. 3 and the output torque value from the subtractor 3c. J L is the moment of inertia of the torque detector integrated reduction gear 3, D L is the viscous friction torque detector integrated reduction gear 3.

二慣性共振系の近似化モデルでは、トルク検出器一体型減速機3に生じるねじりトルクτは、モータ2と負荷37との速度差により生じるねじり角と、モータ2と負荷37との間の機械共振振動に依存して定まるばね定数Kとの積としてモデル化される。 In the approximated model of the two-inertia resonance system, the torsion torque τ s generated in the torque detector-integrated speed reducer 3 is determined between the torsion angle caused by the speed difference between the motor 2 and the load 37 and the motor 2 and the load 37. It is modeled as the product of the spring constant K s that is determined depending on the mechanical resonance vibrations.

すなわち、モータ2と負荷37との速度差は、減速比逆変換器3aでモータ2の速度応答値ωに減速比Rの逆数を乗算して速度応答値ωを減速機構10(図3に不図示)の減速比に応じて変換した値から、トルク検出器一体型減速機3の速度応答値ωを減算器3bで減算することで算出される。 In other words, the speed difference between the motor 2 and the load 37, the deceleration mechanism 10 (FIG velocity response value omega m by multiplying the reciprocal of the reduction ratio R g in velocity response value omega m of the motor 2 at the speed reduction ratio inverter 3a from the converted value in accordance with the reduction ratio of not shown) to 3, it is calculated by subtracting the velocity response value omega L of the torque detector integrated reduction gear 3 by the subtracter 3b.

そして、ねじりトルクτは、減算器3bによって算出した速度差を、ゲインとしてばね定数Kを備える積分器3fによって積分して回転軸6のねじり角に変換すると共に、当該ねじり角にばね定数Kを乗算することで等価的に算出される。 The torsion torque τ s is converted into a torsion angle of the rotating shaft 6 by integrating the speed difference calculated by the subtractor 3 b by an integrator 3 f having a spring constant K s as a gain, and the torsion angle is converted into a spring constant. is the equivalent to the calculated multiplying the K s.

二慣性共振系の近似化モデルでは、このように算出されたねじりトルクτが減算器3cに加わり、またこのねじりトルクτに、減速比逆変換器3gによって減速比Rの逆数を乗算して算出した値τ/Rがトルク応答値τdisとして、モータ2の減算器2cに加わっているように表される。 In the approximation model of the two-inertia resonance system, the torsion torque τ s calculated in this way is added to the subtractor 3c, and this torsion torque τ s is multiplied by the reciprocal of the reduction ratio R g by the reduction ratio inverse converter 3g. The value τ s / R g calculated in this way is expressed as a torque response value τ dis as if it was added to the subtractor 2 c of the motor 2.

なお、図3では、モータ2は、速度応答値ωを積分器2eで積分した値であるモータ2の位置応答値θを出力し、トルク検出器一体型減速機3は、速度応答値ωを積分器3eで積分した値である負荷37の位置応答値θを出力するように示している。 In FIG. 3, the motor 2 outputs a position response value θ m of the motor 2 that is a value obtained by integrating the speed response value ω m by the integrator 2e, and the torque detector integrated speed reducer 3 outputs the speed response value. indicates to output a position response value theta L of the load 37 is a value obtained by integrating the omega L in integrator 3e.

実際には、回転軸6に物理的に生じたねじりトルクτをトルク測定部8によって測定しているが、図3に示すブロック線図30では、二慣性共振系の近似化モデルを適用しているので、上記の様にして算出されたねじりトルクτをトルク測定部8によって測定しているように表している。 Actually, the torsion torque τ s physically generated in the rotating shaft 6 is measured by the torque measuring unit 8. In the block diagram 30 shown in FIG. 3, an approximation model of a two-inertia resonance system is applied. Therefore, the torsion torque τ s calculated as described above is represented as being measured by the torque measuring unit 8.

バック・ドライバビリティ制御部38は、トルク測定部8によって測定されたねじりトルクτの測定値と負荷側トルク指令値τcmdとに基づいて加速度指令値を算出して回転軸6に生じるトルクが負荷側トルク指令値τcmdに追従するようにすると共に、モータ2及びトルク検出器一体型減速機3の共振比を制御してモータ2及びトルク検出器一体型減速機3の振動を抑制する。 The back drivability control unit 38 calculates an acceleration command value based on the measured value of the torsion torque τ s measured by the torque measurement unit 8 and the load side torque command value τ cmd, and the torque generated on the rotating shaft 6 is calculated. While following the load side torque command value τ cmd , the resonance ratio of the motor 2 and the torque detector integrated speed reducer 3 is controlled to suppress the vibration of the motor 2 and the torque detector integrated speed reducer 3.

本実施形態の場合、バック・ドライバビリティ制御部38は、回転軸6に生じるトルクを制御する負荷側トルク制御要素31と、共振比を制御する共振比制御要素32とを備えている。   In the case of the present embodiment, the back drivability control unit 38 includes a load side torque control element 31 that controls the torque generated in the rotating shaft 6 and a resonance ratio control element 32 that controls the resonance ratio.

負荷側トルク制御要素31は、トルク測定部8によって測定されたねじりトルクτの測定値と負荷側トルク指令値τcmdとに基づいて加速度指令値としての負荷側加速度指令値θ・・refを算出する。ここで「」は負荷側の数値であることを意味し、「・・」は2階微分であることを意味する。本実施形態では、負荷側トルク制御要素31は、ねじりトルクτの測定値と負荷側トルク指令値τcmdとに基づいてI−PD制御を行い、回転軸6に生じるトルクが負荷側トルク指令値τcmdに追従するようにする。 The load-side torque control element 31 is based on the measured value of the torsion torque τ s measured by the torque measuring unit 8 and the load-side torque command value τ cmd, and the load-side acceleration command value ~ θ ·· ref Is calculated. Here, “ ˜ ” means a numerical value on the load side, and “ ·· ” means a second-order differentiation. In the present embodiment, the load side torque control element 31 performs I-PD control based on the measured value of the torsion torque τ s and the load side torque command value τ cmd, and the torque generated on the rotating shaft 6 is the load side torque command. It follows the value τ cmd .

具体的には、負荷側トルク制御要素31は、負荷側トルク指令値τcmdからねじりトルクτの測定値を減算器31aで減算し、減算器31aの出力を、積分ゲインKを備える積分制御器31bに入力する。 Specifically, the load-side torque control element 31 is provided with a measurement of the torsional torque tau s from the load torque command value tau cmd subtracted by the subtractor 31a, the output of the subtractor 31a, an integral gain K i integration Input to the controller 31b.

さらに負荷側トルク制御要素31は、ねじりトルクτの測定値を、比例ゲインKを備える比例制御器31cと微分ゲインKを備える疑似微分器31dとにそれぞれ入力し、比例制御器31cの出力と疑似微分器31dの出力とを加算器31eで加算する。 Further load torque control element 31, the measured value of the torsional torque tau s, and input to the pseudo differentiator 31d comprises a proportional controller 31c having a proportional gain K p of the differential gain K d, the proportional controller 31c The adder 31e adds the output and the output of the pseudo-differentiator 31d.

負荷側トルク制御要素31は、積分制御器31bの出力から加算器31eの出力を減算器31fで減算し、負荷側加速度指令値θ・・refを算出する。このようにモータ制御装置5では、負荷側トルク制御要素31によって、ねじりトルクτが負荷側トルク指令値τcmdにフィードバックされ、負荷37を介して回転軸6にかかる外乱トルクが補償される。 The load side torque control element 31 subtracts the output of the adder 31e from the output of the integration controller 31b by the subtractor 31f, and calculates the load side acceleration command value ~ θ ·· ref . As described above, in the motor control device 5, the torsion torque τ s is fed back to the load side torque command value τ cmd by the load side torque control element 31, and the disturbance torque applied to the rotating shaft 6 through the load 37 is compensated.

なお、負荷側トルク制御要素31は、負荷側トルク指令値τcmdとトルク測定部8によって測定されたねじりトルクτの測定値とに基づいて負荷側加速度指令値θ・・refを算出していれば特に限定されず、比例制御器や積分制御制御器など1つの制御器のみを有していてもよく、比例積分制御器や比例微分制御器など2つの制御器を組み合わせたものでもよい。 The load side torque control element 31 calculates the load side acceleration command value to θ ·· ref based on the load side torque command value τ cmd and the measured value of the torsion torque τ s measured by the torque measuring unit 8. As long as it is not limited, it may have only one controller such as a proportional controller and an integral control controller, or may be a combination of two controllers such as a proportional integral controller and a proportional derivative controller. .

また、負荷側トルク指令値τcmdは、外部からモータ制御装置5に入力されてもよく、モータ制御装置5に備えられた記憶媒体にあらかじめ負荷側トルク指令値τcmdを記憶しておき、当該記憶された負荷側トルク指令値τcmdを用いてもよい。 The load-side torque command value tau cmd may be input from the outside to the motor control unit 5 stores the advance load torque instruction value tau cmd in a storage medium provided in the motor control unit 5, the The stored load side torque command value τ cmd may be used.

共振比制御要素32は、トルク測定部8によって測定されたねじりトルクτの測定値に基づいて、負荷側トルク制御要素31から入力された加速度指令値を補正する。共振比制御要素32は、ねじりトルクτの測定値を、ゲインKを備えるトルク‐加速度変換器32bに入力してねじりトルクτにゲインKを乗算し、トルクを加速度に変換する。 The resonance ratio control element 32 corrects the acceleration command value input from the load side torque control element 31 based on the measured value of the torsion torque τ s measured by the torque measuring unit 8. Resonance ratio control element 32, the measured value of the torsional torque tau s, torque comprises a gain K r - input to the acceleration transducer 32b gain K r by multiplying the torsion torque tau s and converts the torque to acceleration.

共振比制御要素32は、負荷側加速度指令値θ・・refから、トルク‐加速度変換器32bからの出力を減算器32aで減じることで、負荷側加速度指令値θ・・refを補正する。このようにして、共振比制御要素32がモータ2及びトルク検出器一体型減速機3を含むシステムの共振比を制御することで、モータ制御装置5では、モータ2及びトルク検出器一体型減速機3の振動が抑制される。共振比は2.236程度の値となる。 Resonance ratio control element 32 from the load side acceleration command value ~ theta · · ref, the torque - by subtracting the output of the acceleration transducer 32b subtractor 32a, corrects the load side acceleration command value ~ theta · · ref . In this way, the resonance ratio control element 32 controls the resonance ratio of the system including the motor 2 and the torque detector-integrated speed reducer 3, so that the motor control device 5 has the motor 2 and torque detector-integrated speed reducer. 3 is suppressed. The resonance ratio is about 2.236.

なお、バック・ドライバビリティ制御部38は、比例制御器31cの比例ゲインKを適宜設定することで、ゲインKを0に設定しても、共振比を制御してモータ2及びトルク検出器一体型減速機3の振動を抑制できる。これは、モータ2及びトルク検出器一体型減速機3の振動が、ゲインK及び比例制御器31cの比例ゲインKの和K+Kの値が所定の値で一定であれば、K及びKの値を適宜変更しても抑制されるからである。 The back-drivability control unit 38, by setting the proportional gain K p of the proportional controller 31c as appropriate, even if the gain K r is set to 0, the motor 2 and the torque detector by controlling the resonance ratio The vibration of the integrated speed reducer 3 can be suppressed. This vibration of the motor 2 and the torque detector integrated reduction gear 3, the value of the sum K p + K r of the proportional gain K p of the gain K r and proportional controller 31c is equal constant at a predetermined value, K it is suitably change the value of r and K p is thereby inhibited.

ゲインKを0に設定するということは共振比制御要素32を有していないということと等価であるので、バック・ドライバビリティ制御部38は、比例ゲインKの値によっては、共振比制御要素32を省略できる。 Since that the gain K r is set to 0 is equivalent to that it does not have a resonance ratio control element 32, the back drivability control unit 38, depending on the value of the proportional gain K p, the resonance ratio control Element 32 can be omitted.

同様に、バック・ドライバビリティ制御部38は、ゲインKの値によっては、比例ゲインKが0となり、比例制御器31cを省略できる。 Similarly, the back drivability control unit 38, the value of the gain K r is next proportional gain K p is 0, can be omitted proportional controller 31c.

減速比変換器36は、ゲインとして減速比Rを備えており、共振比制御要素32で補正された負荷側加速度指令値θ・・refをモータ側加速度指令値θ・・refに変換する。なお、減速機構10の減速比が1である場合は、減速比変換器36、減速比逆変換器3a、3gを設ける必要はない。この場合、負荷側加速度指令値θ・・refがそのままモータ側加速度指令値θ・・refとなる。 Reduction ratio converter 36 has a reduction ratio R g as a gain, converts the corrected by the resonance ratio control element 32 the load-side acceleration command value ~ theta · · ref of the motor side acceleration command value theta · · ref . When the reduction ratio of the reduction mechanism 10 is 1, it is not necessary to provide the reduction ratio converter 36 and the reduction ratio inverse converters 3a and 3g. In this case, the load side acceleration command value to θ ·· ref becomes the motor side acceleration command value θ ·· ref as it is.

外乱オブザーバ34は、モータ2への入力である電流指令値i refと、モータ2からの出力であり、ロータリエンコーダ4によって検出された位置応答値θとに基づいてモータ2の外乱トルクの推定値^τdisを算出する。ここで「^」は推定値であることを意味する。なお、本実施形態の場合、外乱オブザーバ34は、電流指令値i refと位置応答値θとに基づいて外乱トルクを推定しているが、本発明はこれに限られず、電流指令値i refとモータ2の速度応答値ωとに基づいて外乱トルクを推定してもよい。 The disturbance observer 34 is based on the current command value i q ref that is an input to the motor 2 and the output from the motor 2 and the position response value θ m detected by the rotary encoder 4. Estimated value ^ τdis is calculated. Here, “^” means an estimated value. In the present embodiment, the disturbance observer 34 estimates the disturbance torque based on the current command value i q ref and the position response value θ m . However, the present invention is not limited to this, and the current command value i The disturbance torque may be estimated based on q ref and the speed response value ω m of the motor 2.

加速度制御部33は、モータ側加速度指令値θ・・refを、ゲインJmn/Ktnを備える加速度‐電流変換器33aに入力して加速度を電流に変換する。また、加速度制御部33は、モータ2の外乱トルクの推定値^τdisを、ゲイン1/Ktnを備えるトルク‐電流変換器33cに入力し、トルクを電流に変換する。 The acceleration control unit 33 inputs the motor side acceleration command value θ ·· ref to an acceleration-current converter 33a having a gain J mn / K tn and converts the acceleration into a current. Further, the acceleration control unit 33 inputs the estimated value τ dis of the disturbance torque of the motor 2 to a torque-current converter 33c having a gain 1 / K tn , and converts the torque into a current.

加速度制御部33は、加速度‐電流変換器33aの出力とトルク‐電流変換器33cの出力とを加算器33bで加算し、電流指令値i refを算出する。ここで、Ktnはトルク定数のノミナル値であり、Jmnはモータ2の慣性モーメントのノミナル値である。 The acceleration control unit 33 adds the output of the acceleration-current converter 33a and the output of the torque-current converter 33c by the adder 33b, and calculates the current command value i q ref . Here, K tn is a nominal value of the torque constant, and J mn is a nominal value of the moment of inertia of the motor 2.

このようにモータ制御装置5では、加速度制御部33によって、モータ2の入力と出力とに基づいて外乱オブザーバ34で算出されたモータ2の外乱トルクの推定値^τdisが電流指令値i refにフィードバックされ、モータ2の動摩擦が補償される。 As described above, in the motor control device 5, the estimated value ^ τdis of the disturbance torque of the motor 2 calculated by the disturbance observer 34 based on the input and output of the motor 2 by the acceleration control unit 33 is the current command value i q ref. Thus, the dynamic friction of the motor 2 is compensated.

このようにモータ制御装置5は、加速度制御部33で算出された電流指令値i refをモータ2に入力することで、負荷37に掛かるトルクが負荷側トルク指令値τcmdに追従するように制御できる。 Thus, the motor control device 5 inputs the current command value i q ref calculated by the acceleration control unit 33 to the motor 2 so that the torque applied to the load 37 follows the load-side torque command value τ cmd. Can be controlled.

(2)作用及び効果
以上の構成において、本実施形態のモータ制御装置5は、負荷側トルク指令値τcmdに応じて負荷に駆動力を機械的に伝達するモータ2の外乱トルクであるねじりトルクτの測定値と負荷側トルク指令値τcmdとに基づいて加速度指令値としての負荷側加速度指令値θ・・refを算出する算出するバック・ドライバビリティ制御部38を備えるように構成した。
(2) Operation and Effect In the above configuration, the motor control device 5 according to the present embodiment is a torsional torque that is a disturbance torque of the motor 2 that mechanically transmits the driving force to the load according to the load side torque command value τ cmd. Based on the measured value of τ s and the load side torque command value τ cmd , a back drivability control unit 38 for calculating a load side acceleration command value ~ θ ·· ref as an acceleration command value is provided. .

さらにモータ制御装置5は、モータ2に入力される電流指令値i refとロータリエンコーダ4によって検出された位置応答値θとに基づいてモータ2の外乱トルクを推定し、モータ2の外乱トルクの推定値^τdisを出力する外乱オブザーバ34と、バック・ドライバビリティ制御部38によって算出され、減速比変換器でモータ側加速度指令値θ・・refに変換された加速度指令値及び外乱オブザーバから出力されたモータ2の外乱トルクの推定値^τdisに基づいてモータ2に入力する電流指令値i refを算出する加速度制御部33とを備えるように構成した。 Further, the motor control device 5 estimates the disturbance torque of the motor 2 based on the current command value i q ref input to the motor 2 and the position response value θ m detected by the rotary encoder 4, and the disturbance torque of the motor 2. The disturbance observer 34 for outputting the estimated value ^ τ dis of the acceleration and the acceleration command value calculated by the back drivability control unit 38 and converted into the motor side acceleration command value θ ·· ref by the reduction ratio converter and the disturbance observer And an acceleration control unit 33 that calculates a current command value i q ref to be input to the motor 2 based on the estimated value τ dis of the disturbance torque of the motor 2 that is output.

よって本実施形態のモータ制御装置5は、バック・ドライバビリティ制御部38によって、トルク測定部8が実際に測定したねじりトルクτの測定値を負荷側トルク指令値τcmdにフィードバックして外乱トルクを補償できると共にモータ2及びトルク検出器一体型減速機3の共振比制御をして振動を抑制でき、モータ2の入力と出力とに基づいて外乱オブザーバ34で算出されたモータ2の外乱トルクの推定値^τdisを加速度制御部33によって電流指令値i refにフィードバックしてモータ2の動摩擦を補償できるので、経年変化が生じた場合も外乱トルクを補償することができ、安定したトルク制御を実現できる。 Therefore, in the motor control device 5 of the present embodiment, the back drivability control unit 38 feeds back the measured value of the torsional torque τ s actually measured by the torque measuring unit 8 to the load side torque command value τ cmd so that the disturbance torque And the vibration ratio can be suppressed by controlling the resonance ratio of the motor 2 and the torque detector integrated speed reducer 3, and the disturbance torque of the motor 2 calculated by the disturbance observer 34 based on the input and output of the motor 2. The estimated value ^ τ dis can be fed back to the current command value i q ref by the acceleration control unit 33 to compensate for the dynamic friction of the motor 2, so that disturbance torque can be compensated even when aging occurs, and stable torque control is possible. Can be realized.

(3)その他の実施形態
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
(3) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

上記の実施形態では、トルク検出器一体型減速機3の回転軸6に受電部21を設け、受電部21と対向する筐体基板24に固定されたコアホルダ23に保持された送電部22を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られない。   In the above embodiment, the power receiving unit 21 is provided on the rotating shaft 6 of the torque detector integrated speed reducer 3, and the power transmitting unit 22 held by the core holder 23 fixed to the casing substrate 24 facing the power receiving unit 21 is provided. However, the present invention is not limited to this.

例えば、図2と同一の構成には同一の番号を付して示す図4に示すトルク検出器一体型減速機301のように、フレックススプライン10bの外側面に受電部21を設けてもよい。   For example, the power receiving unit 21 may be provided on the outer surface of the flex spline 10b as in the torque detector integrated reduction device 301 shown in FIG.

この場合、トルク検出器一体型減速機301では、減速機構10のフレックススプライン10bの外側面を覆うようにシート状の2次側コア21aが配置され、2次側コア21a上に2次コイル21bが形成されて、受電部21が設けられる。   In this case, in the torque detector integrated reduction device 301, the sheet-like secondary core 21a is disposed so as to cover the outer surface of the flex spline 10b of the reduction mechanism 10, and the secondary coil 21b is disposed on the secondary core 21a. Is formed, and the power receiving unit 21 is provided.

このようなトルク検出器一体型減速機301は、フレックススプライン10bの外側面に受電部21が設けられているので、回転軸6の側面に受電部21が設けられている実施形態のトルク検出器一体型減速機301よりも、筐体1201と回転軸601とを短くすることができ、小型化できる。   In such a torque detector-integrated speed reducer 301, the power receiving unit 21 is provided on the outer side surface of the flex spline 10b. Therefore, the torque detector according to the embodiment in which the power receiving unit 21 is provided on the side surface of the rotating shaft 6. The housing 1201 and the rotating shaft 601 can be made shorter than the integrated speed reducer 301, and the size can be reduced.

また、図2と同一の構成には同一の番号を付して示す図5に示すトルク検出器一体型減速機302のように、回転軸602に形成され歪ゲージ18が貼着された起歪部602aの外周を囲むように配置された円筒部材42の外側面に受電部21を設けてもよい。   Further, like the torque detector-integrated speed reducer 302 shown in FIG. 5 in which the same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, the strain is generated on the rotating shaft 602 and the strain gauge 18 is adhered. The power receiving unit 21 may be provided on the outer surface of the cylindrical member 42 disposed so as to surround the outer periphery of the unit 602a.

この場合、回転軸602は、起歪部602aと第1鍔部602b及び第2鍔部602cの2つの鍔部とを備えている。第1鍔部602bは、起歪部602aのモータ2側の端部に設けられ、円筒部材42が装着されている。第2鍔部602cは起歪部602aの回転軸602先端側の端部に設けられている。   In this case, the rotating shaft 602 includes a strain generating portion 602a and two flange portions, a first flange portion 602b and a second flange portion 602c. The first flange portion 602b is provided at the end of the strain-generating portion 602a on the motor 2 side, and the cylindrical member 42 is attached thereto. The second flange portion 602c is provided at the end of the strain generating portion 602a on the distal end side of the rotating shaft 602.

円筒部材42は、円筒形状に形成されており、鍔部602bと嵌合するように内径が鍔部602bの外径と同程度の大きさに形成されている。円筒部材42は、一端が、鍔部602bのモータ2側端に形成された凸部602dと接触するまで、内部に鍔部602bが差し込まれている。円筒部材42は、凸部602dによって装着位置が固定され、ねじ11fによって鍔部602bに止着されている。円筒部材42は、歪ゲージ18が貼着された起歪部602aの外周を囲むように配置されている。   The cylindrical member 42 is formed in a cylindrical shape, and has an inner diameter that is approximately the same as the outer diameter of the flange portion 602b so as to be fitted to the flange portion 602b. The cylindrical member 42 has the flange portion 602b inserted therein until one end comes into contact with the convex portion 602d formed on the motor 2 side end of the flange portion 602b. The mounting position of the cylindrical member 42 is fixed by the convex portion 602d, and is fixed to the flange portion 602b by the screw 11f. The cylindrical member 42 is disposed so as to surround the outer periphery of the strain generating portion 602a to which the strain gauge 18 is attached.

受電部21は、円筒部材42の外周面を覆うようにシート状の2次側コア21aが配置され、当該2次側コア21a上に2次コイル21bが巻回されることで、円筒部材42の外周面上に形成されている。   In the power receiving unit 21, a sheet-like secondary core 21a is disposed so as to cover the outer peripheral surface of the cylindrical member 42, and the secondary coil 21b is wound on the secondary core 21a, whereby the cylindrical member 42 is wound. It is formed on the outer peripheral surface.

このようなトルク検出器一体型減速機302は、起歪部602aを囲むように鍔部602bに装着された円筒部材42の外周面に受電部21が設けられているので、回転軸6の外周面の一部に直接受電部21が設けられている実施形態のトルク検出器一体型減速機3よりも、筐体1202と回転軸602とを短くすることができ、小型化できる。   In such a torque detector-integrated speed reducer 302, the power receiving unit 21 is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member 42 attached to the flange portion 602b so as to surround the strain generating portion 602a. The housing 1202 and the rotating shaft 602 can be made shorter and smaller than the torque detector-integrated speed reducer 3 of the embodiment in which the power receiving unit 21 is directly provided on a part of the surface.

さらに、トルク検出器一体型減速機302では、基板19も起歪部602aの外周を囲むように配置されているので、筐体1202と回転軸602とをより短くすることができ、さらに小型化できる。   Further, in the torque detector-integrated reduction device 302, since the substrate 19 is also disposed so as to surround the outer periphery of the strain generating portion 602a, the casing 1202 and the rotating shaft 602 can be further shortened, and further miniaturized. it can.

このように、円筒部材42及び基板19の両方が起歪部602aの外周を囲むように配置されていることが望ましいが、円筒部材42及び基板19の少なくとも1つ以上が起歪部602aの外周を囲むように配置されていれば、トルク検出器一体型減速機3を小型化できる。   As described above, it is desirable that both the cylindrical member 42 and the substrate 19 are arranged so as to surround the outer periphery of the strain-generating portion 602a. However, at least one of the cylindrical member 42 and the substrate 19 has an outer periphery of the strain-generating portion 602a. If it arrange | positions so that may be enclosed, the torque detector integrated reduction gear 3 can be reduced in size.

なお、円筒部材42と基板19とは、円筒形状又はドーナツ状に形成されて起歪部602aの外周を1周切れ目なく囲っているのが望ましいが、円筒部材42や基板19の一部が欠けて起歪部602aの外周の一部を覆っていなくてもよい。   It should be noted that the cylindrical member 42 and the substrate 19 are preferably formed in a cylindrical shape or a donut shape and surround the outer periphery of the strain-generating portion 602a without a single round, but the cylindrical member 42 and the substrate 19 are partially missing. Thus, a part of the outer periphery of the strain generating portion 602a may not be covered.

また、トルク検出器一体型減速機302は、回転軸602を筐体1202に対して回転自在に支持するベアリング1302として、ラジアル深溝玉ベアリングを備えている。ベアリング1302は、筐体1202に固定された接続部2602に固定された外輪1302aと、回転軸602の第2鍔部602cに固定された内輪1302bと、外輪1302a及び内輪1302b間に配置されたボール1302cとからなる。ベアリング1302は、筐体1202に装着された軸カバー1402によって覆われている。   Further, the torque detector integrated reduction device 302 includes a radial deep groove ball bearing as a bearing 1302 that rotatably supports the rotating shaft 602 with respect to the housing 1202. The bearing 1302 includes an outer ring 1302a fixed to the connection portion 2602 fixed to the housing 1202, an inner ring 1302b fixed to the second flange portion 602c of the rotating shaft 602, and a ball disposed between the outer ring 1302a and the inner ring 1302b. 1302c. The bearing 1302 is covered with a shaft cover 1402 attached to the housing 1202.

さらに、トルク検出器一体型減速機302は、ラジアル深溝玉ベアリングでなり、減速機構10近傍に設けられたベアリング41を備えている。トルク検出器一体型減速機302は、ベアリング41によって回転軸602を筐体1202に対して回転自在に支持されている。ベアリング41は、筐体1202に固定された外輪41aと、回転軸602の1鍔部602bに固定された内輪41bと、外輪41a及び内輪41b間に配置されたボール41cとからなる。このように、トルク検出器一体型減速機302は、回転軸602を2つのベアリング1302、41によって支持するので、より確実に回転軸602を支持できる。   Further, the torque detector integrated speed reducer 302 is a radial deep groove ball bearing, and includes a bearing 41 provided in the vicinity of the speed reduction mechanism 10. The torque detector-integrated speed reducer 302 is supported by a bearing 41 so that the rotary shaft 602 can rotate with respect to the housing 1202. The bearing 41 includes an outer ring 41 a fixed to the housing 1202, an inner ring 41 b fixed to one flange 602 b of the rotating shaft 602, and a ball 41 c disposed between the outer ring 41 a and the inner ring 41 b. As described above, the torque detector-integrated speed reducer 302 supports the rotating shaft 602 by the two bearings 1302 and 41, and thus can support the rotating shaft 602 more reliably.

また、ベアリング41は図示しないシール部材を備えており、減速機構10側のオイルが筐体1202内に飛散するのを防いでいる。   Further, the bearing 41 is provided with a seal member (not shown) to prevent oil on the speed reduction mechanism 10 side from scattering into the housing 1202.

このように、本発明では、回転軸を筐体に対して回転自在に支持するベアリングとしてクロスローラベアリング以外の他の種類のベアリングを用いてもよく、2つ以上のベアリングを用いて回転軸6を支持してもよい。   As described above, in the present invention, a bearing other than the cross roller bearing may be used as a bearing that rotatably supports the rotating shaft with respect to the casing, and the rotating shaft 6 may be formed using two or more bearings. May be supported.

1 モータ装置
2 モータ
3 トルク検出器一体型減速機
5 モータ制御装置
6 回転軸
8 トルク測定部
10 減速機構
31 負荷側トルク制御要素
32 共振比制御要素
33 加速度制御部
34 外乱オブザーバ
38 バック・ドライバビリティ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor apparatus 2 Motor 3 Torque detector integrated reduction gear 5 Motor control apparatus 6 Rotating shaft 8 Torque measurement part 10 Deceleration mechanism 31 Load side torque control element 32 Resonance ratio control element 33 Acceleration control part 34 Disturbance observer 38 Back drivability Control unit

Claims (9)

負荷側トルク指令値に応じて負荷に駆動力を機械的に伝達するモータの外乱トルクであるねじりトルクの測定値と前記負荷側トルク指令値とに基づいて加速度指令値を算出するバック・ドライバビリティ制御部と、
前記モータの外乱トルクを推定する外乱オブザーバと、
前記バック・ドライバビリティ制御部によって算出された前記加速度指令値及び前記外乱オブザーバから出力された前記モータの外乱トルクの推定値に基づいて前記モータに入力する電流指令値を算出する加速度制御部と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
Back drivability that calculates an acceleration command value based on a measured value of torsion torque that is a disturbance torque of a motor that mechanically transmits driving force to a load according to the load side torque command value and the load side torque command value A control unit;
A disturbance observer for estimating a disturbance torque of the motor;
An acceleration control unit that calculates a current command value to be input to the motor based on the acceleration command value calculated by the back drivability control unit and an estimated value of the disturbance torque of the motor output from the disturbance observer. A motor control device comprising:
前記バック・ドライバビリティ制御部は、
前記ねじりトルクの測定値と前記負荷側トルク指令値とに基づいて前記加速度指令値を算出する負荷側トルク制御要素と、
前記ねじりトルクの測定値に基づいて前記加速度指令値を補正する共振比制御要素と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
The back drivability control unit
A load-side torque control element that calculates the acceleration command value based on the measured value of the torsional torque and the load-side torque command value;
The motor control device according to claim 1, further comprising: a resonance ratio control element that corrects the acceleration command value based on a measured value of the torsional torque.
請求項1又は2に記載のモータ制御装置と、
前記ねじりトルクを測定するトルク測定部とを備え、
前記トルク測定部は、
一端が減速機構を介して前記モータに接続され、負荷が接続される他端に前記負荷側トルク指令値に応じたトルクが生じる回転軸に配置された歪ゲージと、
前記歪ゲージの抵抗変化を検出し、検出した前記抵抗変化から前記ねじりトルクを算出するトルク検出回路とを有する
ことを特徴とするモータ装置。
The motor control device according to claim 1 or 2,
A torque measuring unit for measuring the torsion torque,
The torque measuring unit is
One end is connected to the motor via a speed reduction mechanism, and the other end to which the load is connected is a strain gauge disposed on a rotating shaft that generates torque according to the load side torque command value;
And a torque detection circuit that detects a change in resistance of the strain gauge and calculates the torsion torque from the detected change in resistance.
前記歪ゲージが、前記回転軸の一部及び前記減速機構を収容する筐体に設けられたベアリングによって前記回転軸が支持された位置よりも前記回転軸の長手方向において前記他端側に配置される
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ装置。
The strain gauge is disposed on the other end side in the longitudinal direction of the rotary shaft with respect to a position where the rotary shaft is supported by a bearing provided in a housing for housing a part of the rotary shaft and the speed reduction mechanism. The motor device according to claim 3.
前記トルク測定部は、
前記回転軸の一部及び前記減速機構を収容する筐体に固定される1次コイルと、
前記1次コイルと対向するように前記減速機構に設けられ、前記1次コイルから非接触で電力を受電する2次コイルと
を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載のモータ装置。
The torque measuring unit is
A primary coil fixed to a housing that houses a part of the rotating shaft and the speed reduction mechanism;
5. The motor device according to claim 3, further comprising: a secondary coil that is provided in the speed reduction mechanism so as to face the primary coil and receives electric power from the primary coil in a non-contact manner.
前記トルク測定部は、
前記回転軸の一部及び前記減速機構を収容する筐体に固定される1次コイルと、
前記回転軸に装着された円筒部材に、前記1次コイルと対向するように設けられ、前記1次コイルから非接触で電力を受電する2次コイルとを備え、
前記トルク検出回路が、前記回転軸に固定された基板に設けられ、
前記円筒部材及び前記基板の少なくとも1つ以上が、前記歪ゲージが貼着された起歪部の外周を囲むように配置されている
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のモータ装置。
The torque measuring unit is
A primary coil fixed to a housing that houses a part of the rotating shaft and the speed reduction mechanism;
A cylindrical member mounted on the rotating shaft, provided so as to face the primary coil, and a secondary coil that receives power from the primary coil in a non-contact manner;
The torque detection circuit is provided on a substrate fixed to the rotating shaft;
5. The motor device according to claim 3, wherein at least one of the cylindrical member and the substrate is disposed so as to surround an outer periphery of a strain generating portion to which the strain gauge is attached.
入力された前記電流指令値に応じたトルクを出力する前記モータと、
前記モータに接続された減速機構と、
前記減速機構に接続された前記回転軸と
を備えることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載のモータ装置。
The motor that outputs torque according to the input current command value;
A speed reduction mechanism connected to the motor;
The motor device according to claim 3, further comprising: the rotating shaft connected to the speed reduction mechanism.
負荷側トルク指令値に応じて負荷に駆動力を機械的に伝達するモータの外乱トルクであるねじりトルクの測定値と前記負荷側トルク指令値とに基づいて加速度指令値を算出し、
前記加速度指令値及び外乱オブザーバによって推定された前記モータの外乱トルクの推定値に基づいて前記モータに入力する電流指令値を算出する
ことを特徴とするモータ制御方法。
An acceleration command value is calculated based on a measured value of torsion torque that is a disturbance torque of a motor that mechanically transmits driving force to a load according to a load side torque command value, and the load side torque command value,
A motor control method, comprising: calculating a current command value to be input to the motor based on the acceleration command value and an estimated value of disturbance torque of the motor estimated by a disturbance observer.
前記ねじりトルクの測定値に基づいて前記加速度指令値を補正する
ことを特徴とする請求項8に記載のモータ制御方法。

The motor control method according to claim 8, wherein the acceleration command value is corrected based on a measured value of the torsion torque.

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