JP2022062842A

JP2022062842A - Correction system, correction device, and correction method

Info

Publication number: JP2022062842A
Application number: JP2020170998A
Authority: JP
Inventors: 佳晨盧; Jiachen Lu; 昭佳横井; Akiyoshi Yokoi
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-04-21

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_０，０，－Ｔ_０，０，＋Ｔ_０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_０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（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）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（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）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（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）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_０は定格トルクを示し、Ｔ_１は停止時トルクを示し、φ_１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_１’は第１のねじれ角を示し、φ_１’’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

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.

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.

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.

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.

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.