JP2022062842A - Correction system, correction device, and correction method - Google Patents

Correction system, correction device, and correction method Download PDF

Info

Publication number
JP2022062842A
JP2022062842A JP2020170998A JP2020170998A JP2022062842A JP 2022062842 A JP2022062842 A JP 2022062842A JP 2020170998 A JP2020170998 A JP 2020170998A JP 2020170998 A JP2020170998 A JP 2020170998A JP 2022062842 A JP2022062842 A JP 2022062842A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
calculation unit
rotation position
gear reducer
output side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020170998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
佳晨 盧
Jiachen Lu
昭佳 横井
Akiyoshi Yokoi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP2020170998A priority Critical patent/JP2022062842A/en
Publication of JP2022062842A publication Critical patent/JP2022062842A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Retarders (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

To make it possible to correct the position error of a wave gear reduction gear with simplicity and high accuracy with respect to conventional configurations even when torque is not applied to an output side of the wave gear reducer up to a rated value.SOLUTION: A correction system includes a rotary position detector 11 that detects a rotary position of an actuator 3 that drives a wave gear reducer 2, a sensor 12 that detects a torque applied to an output side of the wave gear reducer 2, a calculation unit 14 for calculating a torsional angle generated on the output side of the wave gear reducer 2 by calculating a hysteresis characteristic in a range of variation of the torque on the basis of the hysteresis characteristic over the range of a rated torque for the wave gear reducer 2 and a torque detected by the sensor 12, and a control unit 15 for controlling the actuator 3 on the basis of a rotational position detected by the rotary position detector 11 and a torsional angle calculated by the calculation unit 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、波動歯車減速機の位置誤差を補正する補正システム、補正装置及び補正方法に関する。 The present invention relates to a correction system, a correction device, and a correction method for correcting a position error of a strain wave gearing reducer.

波動歯車減速機に対し、入力側(ウェーブジェネレータ)を固定し、出力側(フレクスプライン)にトルクを加えると、出力側に、トルクに比例したねじれが生じる。そして、図5に示すように、このトルクを定格まで加えた後にゼロに戻すと、内部摩擦の影響等により、ねじれは完全にはゼロにならずに僅かに残る。これをヒステリシスロスと呼ぶ。ねじれ角は、波動歯車減速機における位置誤差の原因となる。また、ねじれ角とトルクとの関係を表したものがねじれ剛性(ばね係数)であり、トルク領域によって3つに区分されて表されている。なお図5では、0,+T,0,-T,0,+Tの順で値を変化させながらトルクを加えた場合を示しており、0,A,B,A’,B’,Aの順にねじれ角が変化することが示されている。また図5においてHLはヒステリシスロスを示している。 When the input side (wave generator) is fixed to the strain wave gearing reducer and torque is applied to the output side (flex spline), a twist proportional to the torque is generated on the output side. Then, as shown in FIG. 5, when this torque is applied to the rating and then returned to zero, the twist does not become completely zero but remains slightly due to the influence of internal friction and the like. This is called hysteresis loss. The helix angle causes a position error in the strain wave gearing reducer. Further, the relationship between the helix angle and the torque is the torsional rigidity (spring constant), which is divided into three according to the torque region. Note that FIG. 5 shows a case where torque is applied while changing the value in the order of 0, + T 0 , 0, −T 0 , 0, + T 0 , and 0, A, B, A', B', It is shown that the helix angle changes in the order of A. Further, in FIG. 5, HL shows a hysteresis loss.

そして、従来、上記のねじれ角による位置誤差に対し、以下のような対策が実施されている(例えば特許文献1,2参照)。例えば、トルクにより生じるねじれ角を事前に測定し、又は、当該ねじれ角を示す特性(ヒステリシス特性)を波動歯車減速機の製造メーカから取得し、位置誤差の補正を行う(第1の対策)。また例えば、波動歯車減速機の出力側に角度回転位置検出器を取付け、この角度回転位置検出器によって位置を直接検出し、位置誤差の補正を行う(第2の対策)。また例えば、波動歯車減速機を駆動するアクチュエータのモータ電流値から出力トルクを推定し、位置誤差の補正を行う(第3の対策)。 Conventionally, the following measures have been taken against the above-mentioned positional error due to the helix angle (see, for example, Patent Documents 1 and 2). For example, the helix angle generated by the torque is measured in advance, or the characteristic (hysteresis characteristic) indicating the helix angle is acquired from the manufacturer of the strain wave gearing gear reducer, and the position error is corrected (first measure). Further, for example, an angular rotation position detector is attached to the output side of the strain wave gearing gear reducer, the position is directly detected by this angular rotation position detector, and the position error is corrected (second measure). Further, for example, the output torque is estimated from the motor current value of the actuator that drives the strain wave gearing reducer, and the position error is corrected (third measure).

特開平10-164879号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-164879 特開2018-36097号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-36097

第1の対策では、例えば図6に示すようなヒステリシス特性が取得可能である。図6に示されるヒステリシス特性は、図5に示される内容と同様の内容を示している。図6において、符号601はヒステリシス特性を示している。また、符号602はばね係数(理論線)を示している。また、Tは定格トルクを示している。このヒステリシス特性から、波動歯車減速機の出力側に加わるトルク(停止時トルク)がわかれば、当該出力側に生じるねじれ角も把握可能である。しかしながら、このヒステリシス特性は、波動歯車減速機の出力側に対してトルクが定格まで加えられた場合での特性を示している。そして、波動歯車減速機の出力側に対してトルクが定格まで加えられていない場合、ヒステリシス特性は変わる。そのため、第1の対策では、正確にねじれ角による位置誤差の量を推定できない場合がある。 In the first measure, for example, the hysteresis characteristic as shown in FIG. 6 can be acquired. The hysteresis characteristic shown in FIG. 6 shows the same contents as those shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 601 indicates a hysteresis characteristic. Further, reference numeral 602 indicates a spring constant (theoretical line). Further, T 0 indicates the rated torque. If the torque applied to the output side of the strain wave gearing gear (stop torque) is known from this hysteresis characteristic, the helix angle generated on the output side can also be grasped. However, this hysteresis characteristic shows the characteristic when the torque is applied to the output side of the strain wave gearing reducer up to the rating. Then, when the torque is not applied to the rated value with respect to the output side of the strain wave gearing, the hysteresis characteristic changes. Therefore, in the first measure, it may not be possible to accurately estimate the amount of position error due to the helix angle.

また、第2の対策では、高価な高分解能の角度回転位置検出器が必要であり、また、設置場所及び校正等の理由により角度回転位置検出器を設けることが困難な場合がある。
また、第3の対策では、モータ電流値が、電気ノイズ、ジュール熱、及び、モータトルク定数の温度特性等の影響を受け易く、推定精度が低い。
Further, in the second measure, an expensive high-resolution angle rotation position detector is required, and it may be difficult to provide the angle rotation position detector due to reasons such as installation location and calibration.
Further, in the third measure, the motor current value is easily affected by electrical noise, Joule heat, temperature characteristics of the motor torque constant, and the estimation accuracy is low.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、波動歯車減速機の出力側に対してトルクが定格まで加えられていない場合でも、従来構成に対して簡易且つ高精度に、波動歯車減速機の位置誤差を補正可能な補正システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and even when torque is not applied to the output side of the strain wave gearing reducer to the rated value, it is simpler and more accurate than the conventional configuration. It is an object of the present invention to provide a correction system capable of correcting a position error of a strain wave gearing reducer.

この発明に係る補正システムは、波動歯車減速機を駆動するアクチュエータの回転位置を検出する回転位置検出器と、波動歯車減速機の出力側に加わるトルクを検出するセンサと、波動歯車減速機に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性及びセンサにより検出されたトルクに基づいて、当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出して当該波動歯車減速機の出力側に生じるねじれ角を算出する演算部と、回転位置検出器により検出された回転位置及び演算部により算出されたねじれ角に基づいて、アクチュエータを制御する制御部とを備えたことを特徴とする。 The correction system according to the present invention has a rotational position detector that detects the rotational position of the actuator that drives the wave gear reducer, a sensor that detects the torque applied to the output side of the wave gear reducer, and a rating for the wave gear reducer. A calculation unit that calculates the hysteresis characteristic in the fluctuation range of the torque based on the hysteresis characteristic in the torque range and the torque detected by the sensor, and calculates the twist angle generated on the output side of the wave gear reducer. It is characterized by including a control unit that controls an actuator based on a rotation position detected by a rotation position detector and a twist angle calculated by a calculation unit.

この発明によれば、上記のように構成したので、波動歯車減速機の出力側に対してトルクが定格まで加えられていない場合でも、従来構成に対して簡易且つ高精度に、波動歯車減速機の位置誤差を補正可能となる。 According to the present invention, since the configuration is as described above, the strain wave gearing reducer is simpler and more accurate than the conventional configuration even when the torque is not applied to the output side of the strain wave gearing gear reducer to the rated value. It is possible to correct the position error of.

実施の形態1に係る補正システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the correction system which concerns on Embodiment 1. FIG. 波動歯車減速機の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a strain wave gearing reducer. 実施の形態1に係る補正装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the correction apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 図4A、図4Bは、実施の形態1における演算部の動作例を説明する図であり、図4Aは従来方式を説明する図であり、図4Bは実施の形態1の方式を説明する図である。4A and 4B are diagrams for explaining an operation example of the arithmetic unit in the first embodiment, FIG. 4A is a diagram for explaining the conventional method, and FIG. 4B is a diagram for explaining the method of the first embodiment. be. 波動歯車減速機の出力側に加えられるトルクにより生じるねじれ角の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the helix angle generated by the torque applied to the output side of a strain wave gearing reducer. 波動歯車減速機に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hysteresis characteristic in the range of the rated torque with respect to a strain wave gearing reducer.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る補正システム1の構成例を示す図である。
補正システム1は、波動歯車減速機2の位置誤差を補正する。補正システム1は、図1に示すように、回転位置検出器11、センサ12、記憶部13、演算部14及び制御部15を備えている。なお、演算部14及び制御部15は、補正装置を構成する。この補正装置は、システムLSI(Large Scale Integration)等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等により実現される。図1では、補正システム1に加え、波動歯車減速機2及びアクチュエータ3を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the correction system 1 according to the first embodiment.
The correction system 1 corrects the position error of the strain wave gearing reducer 2. As shown in FIG. 1, the correction system 1 includes a rotation position detector 11, a sensor 12, a storage unit 13, a calculation unit 14, and a control unit 15. The calculation unit 14 and the control unit 15 constitute a correction device. This correction device is realized by a processing circuit such as a system LSI (Large Scale Integration), a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in a memory or the like, or the like. FIG. 1 shows a strain wave gearing reducer 2 and an actuator 3 in addition to the correction system 1.

波動歯車減速機2は、楕円と真円の差動を利用した減速機である。波動歯車減速機2は、図2に示すように、サーキュラスプライン21、ウェーブジェネレータ22及びフレクスプライン23を有している。 The strain wave gearing speed reducer 2 is a speed reducer that utilizes a differential between an ellipse and a perfect circle. As shown in FIG. 2, the strain wave gearing reducer 2 has a circular spline 21, a wave generator 22, and a flexspline 23.

サーキュラスプライン21は、リング状の剛体部品である。サーキュラスプライン21は、内周に歯が刻まれており、フレクスプライン23より歯数が2枚多い。サーキュラスプライン21は、通常、ケーシングに固定される。 The circular spline 21 is a ring-shaped rigid body component. The circular spline 21 has teeth engraved on the inner circumference, and has two more teeth than the flexspline 23. The circular spline 21 is usually fixed to the casing.

ウェーブジェネレータ22は、楕円状のカムの外周に薄肉のボールベアリングを組合わせた部品である。ボールベアリングでは、内輪はカムに固定されているが、外輪はボールを介して弾性変形する。ウェーブジェネレータ22は、通常、入力軸(アクチュエータ3)に取付けられる。 The wave generator 22 is a component in which a thin ball bearing is combined with the outer circumference of an elliptical cam. In ball bearings, the inner ring is fixed to the cam, but the outer ring is elastically deformed via the ball. The wave generator 22 is usually attached to an input shaft (actuator 3).

フレクスプライン23は、薄肉カップ状の金属弾性体部品である。フレクスプライン23は、開口部外周に歯が刻まれている。フレクスプライン23の底をダイヤフラムと呼び、通常、出力軸(例えばロボットアーム)に取付けられる。 The flexspline 23 is a thin-walled cup-shaped metal elastic component. The flexspline 23 has teeth engraved on the outer periphery of the opening. The bottom of the flexspline 23 is called a diaphragm and is usually attached to an output shaft (eg, a robot arm).

フレクスプライン23は、ウェーブジェネレータ22により楕円状に撓められ、長軸の部分でサーキュラスプライン21と歯が噛合い、短軸の部分では歯が完全に離れた状態となる。 The flexspline 23 is bent in an elliptical shape by the wave generator 22, and the circular spline 21 and the teeth mesh with each other on the long axis portion, and the teeth are completely separated from each other on the short axis portion.

サーキュラスプライン21を固定してウェーブジェネレータ22を時計方向に回すと、フレクスプライン23は弾性変形し、サーキュラスプライン21との歯の噛合い位置が順次移動していく。ウェーブジェネレータ22が時計方向に1回転すると、歯数差2枚分だけフレクスプライン23は反時計方向へ移動する。
サーキュラスプライン21を固定してウェーブジェネレータ22を反時計方向に回した場合についても上記と同様であり、フレクスプライン23は弾性変形し、サーキュラスプライン21との歯の噛合い位置が順次移動していく。ウェーブジェネレータ22が反時計方向に1回転すると、歯数差2枚分だけフレクスプライン23は時計方向へ移動する。
When the circular spline 21 is fixed and the wave generator 22 is turned clockwise, the flexspline 23 is elastically deformed, and the tooth meshing position with the circular spline 21 is sequentially moved. When the wave generator 22 makes one clockwise rotation, the flexspline 23 moves counterclockwise by the difference in the number of teeth by two.
The same applies to the case where the circular spline 21 is fixed and the wave generator 22 is turned counterclockwise. The flexspline 23 is elastically deformed, and the tooth meshing position with the circular spline 21 is sequentially moved. .. When the wave generator 22 makes one rotation counterclockwise, the flexspline 23 moves clockwise by the difference in the number of teeth by two.

アクチュエータ3は、波動歯車減速機2(ウェーブジェネレータ22)を駆動する。このアクチュエータ3は、不図示のコントローラからの指令に応じて駆動する。 The actuator 3 drives the strain wave gearing reducer 2 (wave generator 22). The actuator 3 is driven in response to a command from a controller (not shown).

回転位置検出器11は、アクチュエータ3の回転位置を検出する。回転位置検出器11としては、例えばエンコーダを用いることができる。 The rotation position detector 11 detects the rotation position of the actuator 3. As the rotation position detector 11, for example, an encoder can be used.

センサ12は、波動歯車減速機2の出力側(フレクスプライン23)に加わるトルクを検出する。センサ12としては、例えば、トルクセンサを用いることができる。 The sensor 12 detects the torque applied to the output side (flex spline 23) of the strain wave gearing reducer 2. As the sensor 12, for example, a torque sensor can be used.

記憶部13は、補正システム1で扱われる各種情報を記憶する。この記憶部13は、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性を示す情報を記憶している。記憶部13は、HDD(Hard Disk Drive)、DVD(Digital Versatile Disc)又はメモリ等によって構成される。 The storage unit 13 stores various information handled by the correction system 1. The storage unit 13 stores information indicating the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the strain wave gearing reducer 2. The storage unit 13 is composed of an HDD (Hard Disk Drive), a DVD (Digital Versaille Disc), a memory, or the like.

なお、ヒステリシス特性を示す情報は、例えば、波動歯車減速機2の製造メーカから取得可能である。また、ヒステリシス特性を示す情報は、例えば、事前に、波動歯車減速機2の出力側に対して値を変えながらトルクを加え、その際のねじれ角を測定することでも取得可能である。なお、同じ値のトルクであっても、トルクの増減方向によってねじれ角は変わる(図5,6等参照)。そのため、事前測定では、トルクの増減方向も考慮して測定が実施される。また、ヒステリシス特性を示す情報は、波動歯車減速機2がロボットアームに取付けられている場合、当該ロボットアームにおける先端の位置から当該ロボットアームが有する各軸のずれを測定してトルクとの比較学習を行うことでも取得可能である。 Information indicating the hysteresis characteristic can be obtained from, for example, the manufacturer of the strain wave gearing reducer 2. Further, the information indicating the hysteresis characteristic can be obtained, for example, by applying torque to the output side of the strain wave gearing gear 2 while changing the value in advance and measuring the helix angle at that time. Even if the torque has the same value, the helix angle changes depending on the torque increase / decrease direction (see FIGS. 5 and 6). Therefore, in the preliminary measurement, the measurement is performed in consideration of the torque increase / decrease direction. Further, the information indicating the hysteresis characteristic is learned by comparison with the torque by measuring the deviation of each axis of the robot arm from the position of the tip of the robot arm when the strain wave gearing reducer 2 is attached to the robot arm. It can also be obtained by performing.

なお図1では、記憶部13が補正システム1の内部に設けられた場合を示している。しかしながら、これに限らず、記憶部13は補正システム1の外部に設けられていてもよい。 Note that FIG. 1 shows a case where the storage unit 13 is provided inside the correction system 1. However, the present invention is not limited to this, and the storage unit 13 may be provided outside the correction system 1.

演算部14は、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性及びセンサ12により検出されたトルクに基づいて、当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出して波動歯車減速機2の出力側に生じるねじれ角を算出する。なお、演算部14は、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性については、記憶部13から読出す。 The calculation unit 14 calculates the hysteresis characteristic in the fluctuation range of the torque based on the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the strain wave gearing 2 and the torque detected by the sensor 12, and the strain wave gearing reducer 2 Calculate the twist angle that occurs on the output side. The calculation unit 14 reads out the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the strain wave gearing reducer 2 from the storage unit 13.

この際、まず、演算部14は、センサ12により検出されたトルクの変動範囲と定格トルクの範囲との比率から、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性に相似するヒステリシス特性(当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性)を算出する。より具体的には、演算部14は、上記トルクの変動範囲と定格トルクの範囲とを比較し、波動歯車減速機2のばね係数(曲線の傾き)を変えずに、上記トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出する。そして、演算部14は、上記トルクの変動範囲でのヒステリシス特性及びセンサ12により検出されたトルク(停止時トルク)から、波動歯車減速機2の出力側に生じるねじれ角を算出する。またこの際に得られるねじれ角は、トルクの増減方向が増方向である場合のねじれ角と、トルクの増減方向が減方向である場合のねじれ角の2つのねじれ角である。そのため、演算部14は、センサ12により検出されたトルクの増減方向に基づいて、上記2つのねじれ角のうちの一方を、ねじれ角として算出する。この演算部14により算出されたねじれ角が波動歯車減速機2の位置誤差に相当する。 At this time, first, the calculation unit 14 has a hysteresis characteristic similar to the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the strain wave gearing reducer 2 from the ratio of the fluctuation range of the torque detected by the sensor 12 to the range of the rated torque. Hysteresis characteristics in the fluctuation range of the torque) is calculated. More specifically, the calculation unit 14 compares the torque fluctuation range with the rated torque range, and keeps the spring coefficient (curve slope) of the strain wave gearing reducer 2 in the torque fluctuation range. The hysteresis characteristic of is calculated. Then, the calculation unit 14 calculates the helix angle generated on the output side of the strain wave gearing reducer 2 from the hysteresis characteristic in the fluctuation range of the torque and the torque (torque at stop) detected by the sensor 12. Further, the helix angle obtained at this time is two helix angles, a helix angle when the torque increase / decrease direction is in the increasing direction and a helix angle when the torque increasing / decreasing direction is in the decreasing direction. Therefore, the calculation unit 14 calculates one of the above two helix angles as the helix angle based on the torque increase / decrease direction detected by the sensor 12. The helix angle calculated by the calculation unit 14 corresponds to the position error of the strain wave gearing reducer 2.

制御部15は、回転位置検出器11により検出された回転位置及び演算部14により算出されたねじれ角に基づいて、アクチュエータ3を制御する。この際、制御部15は、上記回転位置に対して上記ねじれ角による位置誤差を加味したうえで、アクチュエータ3の制御を行う。この制御部15は、波動歯車減速機2の位置誤差を補正する。 The control unit 15 controls the actuator 3 based on the rotation position detected by the rotation position detector 11 and the helix angle calculated by the calculation unit 14. At this time, the control unit 15 controls the actuator 3 after adding a position error due to the helix angle to the rotation position. The control unit 15 corrects the position error of the strain wave gearing reducer 2.

次に、図1に示す実施の形態1に係る補正装置の動作例について、図3を参照しながら説明する。なお、記憶部13は、図6に示すような波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性を示す情報を記憶している。 Next, an operation example of the correction device according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The storage unit 13 stores information indicating the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the strain wave gearing reducer 2 as shown in FIG.

また、回転位置検出器11は、アクチュエータ3の回転位置を検出している。また、センサ12は、波動歯車減速機2の出力側(フレクスプライン23)に加わるトルクを検出している。この回転位置検出器11による回転位置の検出及びセンサ12によるトルクの検出は常時実施されている。 Further, the rotation position detector 11 detects the rotation position of the actuator 3. Further, the sensor 12 detects the torque applied to the output side (flex spline 23) of the strain wave gearing reducer 2. The rotation position is detected by the rotation position detector 11 and the torque is detected by the sensor 12.

図1に示す実施の形態1に係る補正装置の動作例では、図3に示すように、まず、演算部14は、センサ12により検出されたトルクの変動範囲と定格トルクの範囲との比率から、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性に相似するヒステリシス特性(当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性)を算出する(ステップST301)。より具体的には、演算部14は、上記トルクの変動範囲と定格トルクの範囲とを比較し、波動歯車減速機2のばね係数(曲線の傾き)を変えずに、上記トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出する。なお、演算部14は、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性については、記憶部13から読出す。 In the operation example of the correction device according to the first embodiment shown in FIG. 1, first, as shown in FIG. 3, the calculation unit 14 first obtains the ratio of the torque fluctuation range and the rated torque range detected by the sensor 12. , Hysteresis characteristics (hysteresis characteristics in the fluctuation range of the torque) similar to the hysteresis characteristics in the range of the rated torque for the strain wave gearing gear 2 are calculated (step ST301). More specifically, the calculation unit 14 compares the torque fluctuation range with the rated torque range, and keeps the spring coefficient (curve slope) of the strain wave gearing reducer 2 in the torque fluctuation range. The hysteresis characteristic of is calculated. The calculation unit 14 reads out the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the strain wave gearing reducer 2 from the storage unit 13.

次いで、演算部14は、上記トルクの変動範囲でのヒステリシス特性及びセンサ12により検出されたトルク(停止時トルク)から、波動歯車減速機2の出力側に生じるねじれ角を算出する(ステップST302)。この際に得られるねじれ角は、トルクの増減方向が増方向である場合のねじれ角と、トルクの増減方向が減方向である場合のねじれ角の2つのねじれ角である。そのため、演算部14は、センサ12により検出されたトルクの増減方向に基づいて、上記2つのねじれ角のうちの一方を、ねじれ角として算出する。この演算部14により算出されたねじれ角が波動歯車減速機2の位置誤差に相当する。 Next, the calculation unit 14 calculates the helix angle generated on the output side of the strain wave gearing reducer 2 from the hysteresis characteristic in the torque fluctuation range and the torque (torque at stop) detected by the sensor 12 (step ST302). .. The helix angle obtained at this time is two helix angles, a helix angle when the torque increase / decrease direction is in the increasing direction and a helix angle when the torque increasing / decreasing direction is in the decreasing direction. Therefore, the calculation unit 14 calculates one of the above two helix angles as the helix angle based on the torque increase / decrease direction detected by the sensor 12. The helix angle calculated by the calculation unit 14 corresponds to the position error of the strain wave gearing reducer 2.

ここで、従来では、例えば図4Aに示すように、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性から、波動歯車減速機2の出力側に加わるトルク(停止時トルク)がわかれば、当該出力側に生じる理論的なねじれ角(理論ねじれ角)は算出可能であり、これを位置誤差と見做すことは可能である。理論ねじれ角は、停止時トルク/ばね係数で求めることが可能である。ばね係数は、定格トルクの範囲でのヒステリシス特性から得られる。しかしながら、この理論ねじれ角は、定格トルクの範囲でのヒステリシス特性から求めたものであり、波動歯車減速機2の出力側に対してトルクが定格まで加えられていない場合、実際のねじれ角に対して誤差が生じる。
図4A、図4Bにおいて、符号401は定格トルクの範囲でのヒステリシス特性を示している。また、符号402はばね係数(理論線)を示している。また、Tは定格トルクを示し、Tは停止時トルクを示し、φは理論ねじれ角を示している。また、HLはヒステリシスロスを示している。
Here, conventionally, as shown in FIG. 4A, for example, if the torque (stop torque) applied to the output side of the strain wave gearing reducer 2 is known from the hysteresis characteristics in the range of the rated torque for the strain wave gearing reducer 2. The theoretical twist angle (theoretical twist angle) generated on the output side can be calculated, and this can be regarded as a positional error. The theoretical helix angle can be determined by the torque at stop / spring constant. The spring constant is obtained from the hysteresis characteristics in the range of rated torque. However, this theoretical helix angle is obtained from the hysteresis characteristics in the range of the rated torque, and when the torque is not applied to the output side of the strain wave gearing reducer 2 to the rated value, the actual helix angle is relative to the actual helix angle. Causes an error.
In FIGS. 4A and 4B, reference numeral 401 indicates a hysteresis characteristic in the range of the rated torque. Further, reference numeral 402 indicates a spring constant (theoretical line). Further, T 0 indicates the rated torque, T 1 indicates the torque at stop, and φ 1 indicates the theoretical helix angle. Further, HL indicates a hysteresis loss.

これに対し、実施の形態1における演算部14では、図4Bに示すように、波動歯車減速機2の出力側に加わるトルクの変動範囲と定格トルクの範囲との比率に基づいて、定格トルクの範囲でのヒステリシス特性に相似するヒステリシス特性を求め、このヒステリシス特性からねじれ角を算出している。 On the other hand, in the calculation unit 14 in the first embodiment, as shown in FIG. 4B, the rated torque is calculated based on the ratio of the fluctuation range of the torque applied to the output side of the strain wave gearing gear 2 and the range of the rated torque. The hysteresis characteristic similar to the hysteresis characteristic in the range is obtained, and the twist angle is calculated from this hysteresis characteristic.

この際、演算部14は、波動歯車減速機2のばね係数(曲線の傾き)を変えずに、上記相似するヒステリシス特性を算出する。すなわち、任意のトルクの変動範囲でのヒステリシス特性は、定格トルクの範囲でのヒステリシス特性に対して波動歯車減速機2のばね特性が一定であり、任意のトルクの変動範囲と定格トルクの範囲との関係により、定格トルクの範囲でのヒステリシス特性と相似する。
また、図4Bに示すように、同じ値のトルクであっても、トルクの増減方向によってねじれ角は変わり、2つのねじれ角(第1のねじれ角及び第2のねじれ角)が存在する。そのため、演算部14は、センサ12により検出されたトルクの増減方向に基づいて、上記2つのねじれ角のうちの一方を、ねじれ角として算出する。
図4Bにおいて、符号403は上記相似するヒステリシス特性(上記トルクの変動範囲でのヒステリシス特性)を示している。図4Bにおいて、φ’は第1のねじれ角を示し、φ’’は第2のねじれ角を示している。
At this time, the calculation unit 14 calculates the similar hysteresis characteristic without changing the spring coefficient (slope of the curve) of the strain wave gearing reducer 2. That is, as for the hysteresis characteristic in the fluctuation range of an arbitrary torque, the spring characteristic of the wave gear reducer 2 is constant with respect to the hysteresis characteristic in the range of the rated torque, and the fluctuation range of the arbitrary torque and the range of the rated torque are used. Due to the relationship, it is similar to the hysteresis characteristic in the range of rated torque.
Further, as shown in FIG. 4B, even if the torque has the same value, the helix angle changes depending on the increasing / decreasing direction of the torque, and there are two helix angles (the first helix angle and the second helix angle). Therefore, the calculation unit 14 calculates one of the above two helix angles as the helix angle based on the torque increase / decrease direction detected by the sensor 12.
In FIG. 4B, reference numeral 403 indicates the similar hysteresis characteristic (hysteresis characteristic in the fluctuation range of the torque). In FIG. 4B, φ 1'indicates the first helix angle and φ 1 ' ' indicates the second helix angle.

これにより、実施の形態1における演算部14では、波動歯車減速機2の出力側に対してトルクが定格まで加えられていない場合でも、実際のねじれ角に相当するねじれ角を推定可能となる。
なお、上記2つのねじれ角の差(第1のねじれ角-第2のねじれ角)がヒステリシスロスの量となる。
As a result, the arithmetic unit 14 in the first embodiment can estimate the helix angle corresponding to the actual helix angle even when the torque is not applied to the output side of the strain wave gearing reducer 2 up to the rating.
The difference between the two helix angles (first helix angle-second helix angle) is the amount of hysteresis loss.

次いで、制御部15は、回転位置検出器11により検出された回転位置及び演算部14により算出されたねじれ角に基づいて、アクチュエータ3を制御する(ステップST303)。この際、制御部15は、上記回転位置に対して上記ねじれ角による位置誤差を加味したうえで、アクチュエータ3の制御を行う。この制御部15は、波動歯車減速機2の位置誤差を補正する。
以上の動作により、実施の形態1に係る補正システム1では、波動歯車減速機2の位置誤差を補正可能となる。
Next, the control unit 15 controls the actuator 3 based on the rotation position detected by the rotation position detector 11 and the helix angle calculated by the calculation unit 14 (step ST303). At this time, the control unit 15 controls the actuator 3 after adding a position error due to the helix angle to the rotation position. The control unit 15 corrects the position error of the strain wave gearing reducer 2.
By the above operation, the correction system 1 according to the first embodiment can correct the position error of the strain wave gearing reducer 2.

以上のように、この実施の形態1によれば、補正システム1は、波動歯車減速機2を駆動するアクチュエータ3の回転位置を検出する回転位置検出器11と、波動歯車減速機2の出力側に加わるトルクを検出するセンサ12と、波動歯車減速機2に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性及びセンサ12により検出されたトルクに基づいて、当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出して当該波動歯車減速機2の出力側に生じるねじれ角を算出する演算部14と、回転位置検出器11により検出された回転位置及び演算部14により算出されたねじれ角に基づいて、アクチュエータ3を制御する制御部15とを備えた。これにより、実施の形態1に係る補正システム1は、波動歯車減速機2の出力側に対してトルクが定格まで加えられていない場合でも、波動歯車減速機2の位置誤差を補正可能となる。また、実施の形態1に係る補正システム1は、従来構成に対し、簡易な構成で、波動歯車減速機2の位置誤差を高精度に補正可能となる。すなわち、実施の形態1に係る補正システム1では、従来の第2の対策のような高価な角度回転位置検出器は不要であるし、従来の第3の対策のような電気ノイズ、ジュール熱、及び、モータトルク定数の温度特性等の影響を受けることはなく、推定精度が向上する。 As described above, according to the first embodiment, the correction system 1 has a rotation position detector 11 that detects the rotation position of the actuator 3 that drives the wave gear reducer 2, and an output side of the wave gear reducer 2. Based on the sensor 12 that detects the torque applied to the wave gear, the hysteresis characteristic in the range of the rated torque for the wave gear reducer 2, and the torque detected by the sensor 12, the hysteresis characteristic in the fluctuation range of the torque is calculated. The actuator 3 is controlled based on the calculation unit 14 that calculates the twist angle generated on the output side of the wave gear reducer 2, the rotation position detected by the rotation position detector 11, and the twist angle calculated by the calculation unit 14. A control unit 15 is provided. As a result, the correction system 1 according to the first embodiment can correct the position error of the strain wave gearing reducer 2 even when the torque is not applied to the output side of the strain wave gearing reducer 2 up to the rated value. Further, the correction system 1 according to the first embodiment has a simpler configuration than the conventional configuration, and can correct the position error of the strain wave gearing reducer 2 with high accuracy. That is, in the correction system 1 according to the first embodiment, an expensive angle rotation position detector as in the conventional second countermeasure is unnecessary, and electrical noise, Joule heat, and the like as in the conventional third countermeasure. In addition, the estimation accuracy is improved without being affected by the temperature characteristics of the motor torque constant.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, it is possible to modify any component of the embodiment or omit any component of the embodiment.

1 補正システム
2 波動歯車減速機
3 アクチュエータ
11 回転位置検出器
12 センサ
13 記憶部
14 演算部
15 制御部
21 サーキュラスプライン
22 ウェーブジェネレータ
23 フレクスプライン
1 Correction system 2 Strain wave gearing reducer 3 Actuator 11 Rotational position detector 12 Sensor 13 Storage unit 14 Calculation unit 15 Control unit 21 Circular spline 22 Wave generator 23 Flexspline

Claims (5)

波動歯車減速機を駆動するアクチュエータの回転位置を検出する回転位置検出器と、
前記波動歯車減速機の出力側に加わるトルクを検出するセンサと、
前記波動歯車減速機に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性及び前記センサにより検出されたトルクに基づいて、当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出して当該波動歯車減速機の出力側に生じるねじれ角を算出する演算部と、
前記回転位置検出器により検出された回転位置及び前記演算部により算出されたねじれ角に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御部と
を備えた補正システム。
A rotation position detector that detects the rotation position of the actuator that drives the strain wave gearing reducer,
A sensor that detects the torque applied to the output side of the strain wave gearing, and
Based on the hysteresis characteristics in the range of the rated torque for the strain wave gearing and the torque detected by the sensor, the hysteresis characteristics in the fluctuation range of the torque are calculated and the twist generated on the output side of the strain wave gearing reducer. The calculation unit that calculates the angle and
A correction system including a control unit that controls the actuator based on the rotation position detected by the rotation position detector and the helix angle calculated by the calculation unit.
前記演算部は、前記センサにより検出されたトルクの変動範囲と定格トルクの範囲との比率から、前記波動歯車減速機に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性に相似する当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出し、当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性及び当該センサにより検出されたトルクからねじれ角を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の補正システム。
From the ratio of the torque fluctuation range detected by the sensor to the rated torque range, the calculation unit performs hysteresis in the torque fluctuation range similar to the hysteresis characteristic in the rated torque range for the wave gear reducer. The correction system according to claim 1, wherein the characteristics are calculated, and the torsion angle is calculated from the hysteresis characteristics in the fluctuation range of the torque and the torque detected by the sensor.
前記演算部は、前記センサにより検出されたトルクの増減方向に基づいて、ねじれ角を算出する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の補正システム。
The correction system according to claim 1 or 2, wherein the calculation unit calculates a helix angle based on an increase / decrease direction of torque detected by the sensor.
波動歯車減速機に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性、及び、前記波動歯車減速機の出力側に加わるトルクを検出するセンサにより検出されたトルクに基づいて、当該波動歯車減速機の出力側に生じるねじれ角を算出する演算部と、
前記波動歯車減速機を駆動するアクチュエータの回転位置を検出する回転位置検出器により検出された回転位置、及び、前記演算部により算出されたねじれ角に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御部と
を備えた補正装置。
It occurs on the output side of the wave gear reducer based on the hysteresis characteristics in the range of the rated torque for the wave gear reducer and the torque detected by the sensor that detects the torque applied to the output side of the wave gear reducer. The calculation unit that calculates the twist angle and
The rotation position detected by the rotation position detector that detects the rotation position of the actuator that drives the wave gear reducer, and the control unit that controls the actuator based on the twist angle calculated by the calculation unit. Equipped correction device.
演算部が、波動歯車減速機に対する定格トルクの範囲でのヒステリシス特性、及び、前記波動歯車減速機の出力側に加わるトルクを検出するセンサにより検出されたトルクに基づいて、当該トルクの変動範囲でのヒステリシス特性を算出して当該波動歯車減速機の出力側に生じるねじれ角を算出するステップと、
制御部が、前記波動歯車減速機を駆動するアクチュエータの回転位置を検出する回転位置検出器により検出された回転位置、及び、前記演算部により算出されたねじれ角に基づいて、前記アクチュエータを制御するステップと
を有する補正方法。
In the fluctuation range of the torque, the calculation unit is based on the hysteresis characteristics in the range of the rated torque for the wave gear reducer and the torque detected by the sensor that detects the torque applied to the output side of the wave gear reducer. And the step of calculating the torsional angle generated on the output side of the wave gear reducer by calculating the hysteresis characteristic of
The control unit controls the actuator based on the rotation position detected by the rotation position detector that detects the rotation position of the actuator that drives the wave gear reducer and the helix angle calculated by the calculation unit. Correction method with steps and.
JP2020170998A 2020-10-09 2020-10-09 Correction system, correction device, and correction method Pending JP2022062842A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020170998A JP2022062842A (en) 2020-10-09 2020-10-09 Correction system, correction device, and correction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020170998A JP2022062842A (en) 2020-10-09 2020-10-09 Correction system, correction device, and correction method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022062842A true JP2022062842A (en) 2022-04-21

Family

ID=81212384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020170998A Pending JP2022062842A (en) 2020-10-09 2020-10-09 Correction system, correction device, and correction method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022062842A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4684330B2 (en) Screw tightening device
JP4962488B2 (en) Torque measuring device
JP5214578B2 (en) Power unit control unit
WO2021006170A1 (en) Malfunction determination device and malfunction determination method
JP2018029470A (en) Position estimation method and position control device
JP4824080B2 (en) Synchronous control system
JP2012024877A (en) Robot control apparatus
JP6844462B2 (en) Angle detector eccentricity error correction method, robot system
JP7000263B2 (en) Initial setting method and initial setting device
WO2018047518A1 (en) Motor control device and motor device using same
JP2005091204A (en) Electric power steering device
US20090015188A1 (en) Method for suppressing variation in speed of actuator
US11175163B2 (en) Method and apparatus for calibrating an actuator system
CN109443186B (en) Rope length measuring device and measuring method
JP2022062842A (en) Correction system, correction device, and correction method
JP2004234205A (en) Numerical controller
KR100528645B1 (en) Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle
JP6341141B2 (en) Correction method of zero error of torque sensor
JP5803173B2 (en) Robot control apparatus and calibration method
JP2018107878A (en) Motor control system
US20230034672A1 (en) Detection device, control device, and control method
WO2021006169A1 (en) Correction device and correction method
JP2018036097A (en) Angle position detector
JP2008157059A (en) State quantity estimating device and angular velocity estimating device
JP6372231B2 (en) Torque measurement method for rotating member

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240507