JP2022092761A - Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system - Google Patents

Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system Download PDF

Info

Publication number
JP2022092761A
JP2022092761A JP2020205649A JP2020205649A JP2022092761A JP 2022092761 A JP2022092761 A JP 2022092761A JP 2020205649 A JP2020205649 A JP 2020205649A JP 2020205649 A JP2020205649 A JP 2020205649A JP 2022092761 A JP2022092761 A JP 2022092761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
torque
control
command value
drive
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.)
Withdrawn
Application number
JP2020205649A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健太 笹嶋
Kenta Sasajima
俊也 ▲高▼橋
Toshiya Takahashi
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2020205649A priority Critical patent/JP2022092761A/en
Publication of JP2022092761A publication Critical patent/JP2022092761A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

To provide a motor control unit and a motor control method that can perform control based on torque calculation with higher accuracy.SOLUTION: A motor control unit performs drive control of a part to be driven through reduction gears with electric motors 11, 21. A first control unit 221 performs drive control of the first electric motor 11 by using a first command value. A second control unit 222 performs drive control of the second electric motor 21 by using a second command value different from the first command value. In position control of the part to be driven 30, a load torque calculation unit 400 calculates a helix angle generated in the reduction gears based on information on the positions of the first and second electric motors 11, 21 and information on the position of the part to be driven 30, and calculates torque generated in the reduction gears from the helix angle and a rigidity value of the reduction gears.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、複数のモータの制御により、一つの被駆動体を駆動する制御技術に関する。 The present invention relates to a control technique for driving one driven body by controlling a plurality of motors.

業務用機器や産業用機器等の分野において、駆動用アクチュエータには高精度な駆動制御やトルク制御といった高度な制御が求められる。例えば、屋外に設置された電動駆動雲台は旋回動作が可能である。この場合、風等の外乱トルクの影響を受けることで発生する振動を抑制して、電動駆動雲台に搭載されたカメラの撮像映像の品質に影響が出ることを回避する必要がある。 In the fields of commercial equipment and industrial equipment, drive actuators are required to have advanced control such as high-precision drive control and torque control. For example, an electrically driven pan head installed outdoors is capable of turning. In this case, it is necessary to suppress the vibration generated by being affected by the disturbance torque such as wind to prevent the quality of the image captured by the camera mounted on the electrically driven pan head from being affected.

また、産業用ロボットにおいては高度な製品組立等が求められており、組立時に発生する微小なトルクを検出して制御する必要がある。外乱トルクの影響を抑制し、高精度なトルク制御を実現するためには、駆動軸に発生する負荷トルクを正確に計測したうえで駆動制御を行うことが求められる。駆動軸に発生する負荷トルクの計測方法には、モータの駆動電流から計測する方法、減速機の出力段に配置されたトルクセンサで計測する方法がある。またモータに配置されたエンコーダと減速機の出力段に配置されたエンコーダとから求まる、減速機内部に発生するねじれ角から計測する方法(特許文献1参照)がある。しかし、いずれのトルク計測方法においても、駆動軸に設けられた減速機がバックラッシを持つ場合、その対策を十分に講じておかないと、バックラッシの影響によりトルク計測精度またはトルク制御精度が低下する可能性がある。 Further, in industrial robots, advanced product assembly and the like are required, and it is necessary to detect and control a minute torque generated at the time of assembly. In order to suppress the influence of disturbance torque and realize highly accurate torque control, it is required to perform drive control after accurately measuring the load torque generated on the drive shaft. As a method of measuring the load torque generated on the drive shaft, there are a method of measuring from the drive current of the motor and a method of measuring with a torque sensor arranged in the output stage of the speed reducer. Further, there is a method of measuring from the helix angle generated inside the reducer, which is obtained from the encoder arranged in the motor and the encoder arranged in the output stage of the reducer (see Patent Document 1). However, in any torque measurement method, if the reducer provided on the drive shaft has backlash, the torque measurement accuracy or torque control accuracy may decrease due to the influence of the backlash unless sufficient measures are taken. There is sex.

特開2015-206747号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-206747

特許文献1に開示の方法では、減速機に発生するバックラッシ量を事前に規定し、負荷トルクを演算する際のねじれ角を補正することにより、トルク計測精度を高めることができる。しかし、バックラッシ量はヒステリシス特性を有するので、バックラッシ量を固定値としてトルクを演算したのでは、正確なトルクを算出できない。また、バックラッシ量を補正するトルク演算が可能であったとしても、減速機が持つ物理的なバックラッシ自体が抑制されるわけではない。そのため、微小なトルク制御等を行うことは難しい。
本発明は、より精度の高いトルク演算に基づく制御が可能なモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを目的とする。
In the method disclosed in Patent Document 1, the amount of backlash generated in the speed reducer is specified in advance, and the helix angle when calculating the load torque is corrected, so that the torque measurement accuracy can be improved. However, since the backlash amount has a hysteresis characteristic, it is not possible to calculate an accurate torque by calculating the torque with the backlash amount as a fixed value. Further, even if the torque calculation for correcting the backlash amount is possible, the physical backlash itself of the reducer is not suppressed. Therefore, it is difficult to perform minute torque control or the like.
An object of the present invention is to provide a motor control device and a motor control method capable of controlling based on more accurate torque calculation.

本発明の一実施形態の装置は、複数のモータにより減速機を介して被駆動部の駆動制御を行うモータ制御装置であって、第一の指令値を用いて、第一のモータの駆動制御を行う第一の制御手段と、前記第一の指令値とは異なる第二の指令値を用いて、第二のモータの駆動制御を行う第二の制御手段と、前記第一のモータの位置の情報、前記第二のモータの位置の情報、および前記被駆動部の位置の情報を取得して、前記減速機に生じるねじれ角を演算し、前記ねじれ角および前記減速機の剛性値から、前記減速機に発生するトルクを演算する演算手段と、を備える。 The device of one embodiment of the present invention is a motor control device that controls the drive of the driven unit by a plurality of motors via a speed reducer, and the drive control of the first motor is performed by using the first command value. A second control means for performing drive control of the second motor using a second command value different from the first command value, and a position of the first motor. Information, information on the position of the second motor, and information on the position of the driven unit are acquired, the twist angle generated in the speed reducer is calculated, and the twist angle and the rigidity value of the speed reducer are used to calculate the twist angle. A calculation means for calculating the torque generated in the speed reducer is provided.

本発明によれば、より精度の高いトルク演算に基づく制御が可能なモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a motor control device and a motor control method capable of controlling based on more accurate torque calculation.

第1実施形態の駆動装置の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the drive device of 1st Embodiment. 第1実施形態のモータ制御システムを示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the motor control system of 1st Embodiment. 第1実施形態のトルク計測処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the torque measurement process of 1st Embodiment. 第1実施形態の被駆動部トルクの計測結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the driven part torque of 1st Embodiment. 第2実施形態のモータ制御システムを示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the motor control system of 2nd Embodiment. 第3実施形態のモータ制御システムを示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the motor control system of 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各実施形態および図面にて、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を回避する。実施形態のモータ制御装置は、例えば撮像装置の電動駆動雲台に適用され、撮像方向の変更制御に使用することができる。本発明は、複数のモータにより減速機を介して被駆動部の駆動制御を行うことが可能な各種のモータ制御装置への適用が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment and drawing, the same member is given the same reference number to avoid duplicate explanations. The motor control device of the embodiment is applied to, for example, an electric drive platform of an image pickup device, and can be used for change control of an image pickup direction. The present invention can be applied to various motor control devices capable of controlling the drive of a driven unit by a plurality of motors via a speed reducer.

[第1実施形態]
図1は、本実施形態の駆動装置100の構成を概略的に示す斜視図である。駆動装置100は、第一のモータ部10、第二のモータ部20、および被駆動部30を有する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the drive device 100 of the present embodiment. The drive device 100 includes a first motor unit 10, a second motor unit 20, and a driven unit 30.

第一のモータ部10は、電動モータ11と、電動モータ11を駆動するモータドライバ12と、モータ位置検出器13と、第一の歯車14と、を有する。モータ位置検出器13は電動モータ11の位置検出を行う。モータ位置検出器13により検出される電動モータ11の位置の情報は、第一のモータ部10の位置(Pm1と記す)情報としてフィードバック制御に使用される。第一の歯車14は、電動モータ11の駆動力を被駆動部30に伝達する動力伝達部材である。 The first motor unit 10 includes an electric motor 11, a motor driver 12 for driving the electric motor 11, a motor position detector 13, and a first gear 14. The motor position detector 13 detects the position of the electric motor 11. The information on the position of the electric motor 11 detected by the motor position detector 13 is used for feedback control as the position information (denoted as P m1 ) of the first motor unit 10. The first gear 14 is a power transmission member that transmits the driving force of the electric motor 11 to the driven portion 30.

第二のモータ部20は、電動モータ21と、電動モータ21を駆動するモータドライバ22と、モータ位置検出器23と、第二の歯車24と、を有する。モータ位置検出器23は電動モータ21の位置検出を行う。モータ位置検出器23により検出される電動モータ21の位置の情報は、第二のモータ部20の位置(Pm2と記す)情報としてフィードバック制御に使用される。第二の歯車24は、電動モータ21の駆動力を被駆動部30に伝達する動力伝達部材である。 The second motor unit 20 includes an electric motor 21, a motor driver 22 for driving the electric motor 21, a motor position detector 23, and a second gear 24. The motor position detector 23 detects the position of the electric motor 21. The information on the position of the electric motor 21 detected by the motor position detector 23 is used for feedback control as the position information (denoted as P m2 ) of the second motor unit 20. The second gear 24 is a power transmission member that transmits the driving force of the electric motor 21 to the driven portion 30.

被駆動部30は、第三の歯車31と、出力シャフト32と、機械位置検出センサ33と、を有する。第三の歯車31は、第一の歯車14および第二の歯車24から伝達されるトルクにより駆動される。出力シャフト32は第三の歯車31に固定された軸部材である。機械位置検出センサ33は、被駆動部30の位置を計測する検出部を構成する。例えば機械位置検出センサ33は光学式エンコーダであり、スケール34、およびスケール34に対向して配置された検出器35を有する。スケール34は出力シャフト32に固定されており、検出器35は不図示のベースに固定されている。このような構成により、機械位置検出センサ33は、被駆動部30の位置を直接的に検出することができる。なお、機械位置検出センサ33については光学式エンコーダに限定されず、磁気式または静電容量式のエンコーダを用いることができる。 The driven unit 30 has a third gear 31, an output shaft 32, and a machine position detection sensor 33. The third gear 31 is driven by the torque transmitted from the first gear 14 and the second gear 24. The output shaft 32 is a shaft member fixed to the third gear 31. The machine position detection sensor 33 constitutes a detection unit that measures the position of the driven unit 30. For example, the mechanical position detection sensor 33 is an optical encoder and has a scale 34 and a detector 35 arranged to face the scale 34. The scale 34 is fixed to the output shaft 32, and the detector 35 is fixed to a base (not shown). With such a configuration, the machine position detection sensor 33 can directly detect the position of the driven unit 30. The machine position detection sensor 33 is not limited to the optical encoder, and a magnetic or capacitive encoder can be used.

駆動装置100には、不図示の本体ベースが設けられている。本体ベースは第一のモータ部10と第二のモータ部20とを固定すると共に、被駆動部30を回転可能に支持する役割をもつ。また、駆動装置100には後述するコントローラ(図2:200)が接続される。コントローラ200は、第一および第二のモータ部10,20の駆動制御を行うと共に、出力シャフト32に取り付けられた不図示の被駆動体(負荷)を所望の位置や速度で動作できるように制御する。 The drive device 100 is provided with a main body base (not shown). The main body base has a role of fixing the first motor unit 10 and the second motor unit 20 and rotatably supporting the driven unit 30. Further, a controller (FIG. 2: 200) described later is connected to the drive device 100. The controller 200 controls the drive of the first and second motor units 10 and 20, and also controls the driven body (load) attached to the output shaft 32 so that it can operate at a desired position and speed. do.

本実施形態では、第一および第二のモータ部10,20と被駆動部30に減速機として歯車を設けた例を示す。その他には、高い減速比を得るために、第一および第二のモータ部10,20と被駆動部30との間のトルク伝達経路に歯車を追加した実施形態がある。歯車の数が多くなると、歯車間の隙間による遊びが増え、バックラッシ量は増加する。バックラッシとは、減速機を構成する歯車同士の噛み合い箇所における隙間のことである。歯車を滑らかに回転させるために、意図的にバックラッシ量が設けられている。本実施形態では、バックラッシ抑制の制御を有効にすることで、バックラッシ量の大きさによらずバックラッシの影響を抑制することが可能である。そのため、バックラッシによる性能の低下を考慮することなく、自由度の高い減速比の設計が可能となる。 In this embodiment, an example in which gears are provided as a speed reducer in the first and second motor units 10 and 20 and the driven unit 30 is shown. Another embodiment is to add gears to the torque transmission path between the first and second motor units 10 and 20 and the driven unit 30 in order to obtain a high reduction ratio. As the number of gears increases, the play due to the gap between the gears increases and the amount of backlash increases. The backlash is a gap at the meshing point between the gears constituting the speed reducer. A backlash amount is intentionally provided in order to rotate the gear smoothly. In the present embodiment, by enabling the control of backlash suppression, it is possible to suppress the influence of backlash regardless of the amount of backlash. Therefore, it is possible to design a reduction ratio with a high degree of freedom without considering the deterioration of performance due to backlash.

次に、駆動装置100における被駆動部トルク、つまり減速機出力シャフトに印加される負荷トルクの計測方法について説明する。図2は、本実施形態のモータ制御システムを示す制御ブロック図である。モータ制御システム1は、駆動装置100と、駆動装置100を制御するコントローラ200と、負荷トルク演算部400と、を有する。 Next, a method of measuring the torque of the driven portion in the drive device 100, that is, the load torque applied to the reducer output shaft will be described. FIG. 2 is a control block diagram showing a motor control system of the present embodiment. The motor control system 1 includes a drive device 100, a controller 200 that controls the drive device 100, and a load torque calculation unit 400.

位置教示データ300は、被駆動部30の駆動目標位置のデータであり、入力装置から取得される。入力装置はティーチングペンダントやパーソナルコンピュータ(PC)等であり、入力装置を使用する操作者により設定操作が行われる。 The position teaching data 300 is data on the drive target position of the driven unit 30, and is acquired from the input device. The input device is a teaching pendant, a personal computer (PC), or the like, and the setting operation is performed by the operator who uses the input device.

コントローラ200は、軌道生成部210、第一のモータ制御部221、第二のモータ制御部222、バックラッシ抑制指令演算部230、および制御指令設定部240を有する。コントローラ200は、取得した位置教示データ300に基づき、被駆動部30を所望の位置や速度で動作できるように制御する。
軌道生成部210は、位置教示データ300を用いて以下の演算を行う。
・被駆動部30における位置軌道(Posrefと記す)の演算。
・被駆動部30における速度軌道(Velrefと記す)の演算。
・被駆動部30の駆動方向を設定するパラメータである駆動方向(Dirと記す)の演算。
ここで、位置軌道Posrefと第一のモータ部10の位置Pm1との偏差をPdf1と表記し、位置軌道Posrefと第二のモータ部20の位置Pm2との偏差をPdf2と表記する。減算部DEC1は偏差Pdf1を算出し、減算部DEC2は偏差Pdf2を算出する。偏差Pdf1は第一のモータ制御部221に入力され、偏差Pdf2は第二のモータ制御部222に入力される。また、速度軌道Velrefは、軌道生成部210からバックラッシ抑制指令演算部230に入力される。駆動方向Dirは、軌道生成部210から制御指令設定部240へ入力され、駆動方向Dirに応じた制御指令値の切り替えに使用される。
The controller 200 has a track generation unit 210, a first motor control unit 221, a second motor control unit 222, a backlash suppression command calculation unit 230, and a control command setting unit 240. The controller 200 controls the driven unit 30 so that it can operate at a desired position and speed based on the acquired position teaching data 300.
The orbit generation unit 210 performs the following calculation using the position teaching data 300.
-Calculation of the position trajectory (denoted as Pos ref ) in the driven unit 30.
-Calculation of the velocity trajectory (denoted as Vel ref ) in the driven unit 30.
-Calculation of the drive direction (denoted as Dir), which is a parameter for setting the drive direction of the driven unit 30.
Here, the deviation between the position orbit Pos ref and the position P m1 of the first motor unit 10 is referred to as P df1 , and the deviation between the position orbit Pos ref and the position P m2 of the second motor unit 20 is referred to as P df2 . write. The subtraction unit DEC1 calculates the deviation P df1 and the subtraction unit DEC2 calculates the deviation P df2 . The deviation P df1 is input to the first motor control unit 221 and the deviation P df2 is input to the second motor control unit 222. Further, the velocity trajectory Vel ref is input from the trajectory generation unit 210 to the backlash suppression command calculation unit 230. The drive direction Dir is input from the track generation unit 210 to the control command setting unit 240, and is used for switching the control command value according to the drive direction Dir.

以下では説明を簡単にするため、モータ部10の位置Pm1およびモータ部20の位置Pm2については、減速機の減速比を考慮し、被駆動部30の位置(被駆動部位置Pと記す)が基準となるように換算が行われたものとする。 In the following, for the sake of simplicity, the position P m1 of the motor unit 10 and the position P m2 of the motor unit 20 are the positions of the driven unit 30 (with the driven unit position PL ) in consideration of the reduction ratio of the speed reducer. It is assumed that the conversion has been performed so that (described) becomes the standard.

第一のモータ制御部221は、偏差Pdf1を入力とし、第一の制御指令値(CFB1と記す)を出力する。偏差Pdf1が抑制されるようにフィードバック制御が行われ、第一のモータ部10の制御指令値CFB1が出力される。また第二のモータ制御部222は、偏差Pdf2を入力とし、第二の制御指令値(CFB2と記す)を出力する。偏差Pdf2が抑制されるようにフィードバック制御が行われ、第二のモータ部20の制御指令値CFB2が出力される。例えば、フィードバック制御は一般的なPID制御であり、偏差に対して比例・積分・微分を組み合わせた演算処理が実行される。 The first motor control unit 221 inputs the deviation P df1 and outputs the first control command value (denoted as CFB1 ). Feedback control is performed so that the deviation P df1 is suppressed, and the control command value C FB1 of the first motor unit 10 is output. Further, the second motor control unit 222 takes the deviation P df2 as an input and outputs the second control command value (denoted as CFB2 ). Feedback control is performed so that the deviation P df2 is suppressed, and the control command value C FB2 of the second motor unit 20 is output. For example, feedback control is general PID control, and arithmetic processing that combines proportionality, integration, and differentiation with respect to deviation is executed.

バックラッシ抑制指令演算部230は、バックラッシ抑制指令値(CBLと記し、以下では単に抑制指令値ともいう)を生成する。抑制指令値CBLは、第一のモータ部10の制御指令値と第二のモータ部20の制御指令値との間に所定の差を生じさせるための指令値である。バックラッシ抑制指令演算部230を設けて抑制指令値CBLを設定することにより、第一の歯車14および第二の歯車24が、ともに第三の歯車31に接触している状態を実現することができ、減速機を構成する歯車間の隙間による遊びを低減することができる。その結果、被駆動部30の出力シャフト32に負荷トルクが印加された際に、減速機のバックラッシを起因とするトルク計測精度の低下を抑制することが可能となる。 The backlash suppression command calculation unit 230 generates a backlash suppression command value (denoted as CBL , hereinafter also simply referred to as a suppression command value). The suppression command value C BL is a command value for causing a predetermined difference between the control command value of the first motor unit 10 and the control command value of the second motor unit 20. By providing the backlash suppression command calculation unit 230 and setting the suppression command value C BL , it is possible to realize a state in which both the first gear 14 and the second gear 24 are in contact with the third gear 31. It is possible to reduce the play due to the gap between the gears constituting the speed reducer. As a result, when a load torque is applied to the output shaft 32 of the driven unit 30, it is possible to suppress a decrease in torque measurement accuracy due to the backlash of the reducer.

バックラッシ抑制指令演算部230にて演算される抑制指令値CBLについては固定値または可変値とすることができる。例えば、可変値として、位置軌道Posrefに依存する値、または、位置軌道Posrefから算出される速度軌道や加速度軌道に依存する値が用いられる。なお、バックラッシを抑制する必要がない場合には、抑制指令値CBLの値がゼロに設定される。バックラッシ抑制指令演算部230は抑制指令値CBLを制御指令設定部240へ出力する。 The suppression command value C BL calculated by the backlash suppression command calculation unit 230 can be a fixed value or a variable value. For example, as a variable value, a value depending on the position orbit Pos ref or a value depending on the velocity orbit or acceleration orbit calculated from the position orbit Pos ref is used. If it is not necessary to suppress the backlash, the value of the suppression command value C BL is set to zero. The backlash suppression command calculation unit 230 outputs the suppression command value C BL to the control command setting unit 240.

制御指令設定部240は、駆動方向Dir、各モータの制御指令値CFB1およびCFB2、バックラッシ抑制指令値CBLを取得する。制御指令設定部240は第一のモータ部10へのドライバ指令値(VPWM1と記す)と、第二のモータ部20へのドライバ指令値(VPWM2と記す)を決定する。つまり制御指令設定部240は、駆動方向Dirから、入力された3つの指令値CFB1,CFB2,CBLのいずれかを、ドライバ指令値VPWM1,VPWM2とする決定を行う。例えば、正転駆動の場合、第一のモータの制御指令値CFB1を第一のモータ部10へのドライバ指令値VPWM1とし、抑制指令値CBLを第二のモータ部20へのドライバ指令値VPWM2として駆動制御が行われる。また、反転駆動の場合、抑制指令値CBLを第一のモータ部10へのドライバ指令値VPWM1とし、第二のモータの制御指令値CFB2を第二のモータ部20へのドライバ指令値VPWM2として駆動制御が行われる。これにより、駆動方向が切り替わる際でも、減速機に生じるバックラッシを安定に抑制しつつ、駆動制御を行うことが可能となる。 The control command setting unit 240 acquires the drive direction Dir, the control command values C FB1 and C FB2 of each motor, and the backlash suppression command value C BL . The control command setting unit 240 determines a driver command value (denoted as V PWM1 ) for the first motor unit 10 and a driver command value (denoted as V PWM2 ) for the second motor unit 20. That is, the control command setting unit 240 determines that any one of the three input command values C FB1 , C FB2 , and C BL is set as the driver command values V PWM1 and V PWM2 from the drive direction Dir. For example, in the case of forward rotation drive, the control command value C FB1 of the first motor is set as the driver command value V PWM1 to the first motor unit 10, and the suppression command value C BL is set as the driver command to the second motor unit 20. Drive control is performed as the value V PWM2 . In the case of reverse drive, the suppression command value C BL is set as the driver command value V PWM1 for the first motor unit 10, and the control command value C FB2 for the second motor is set as the driver command value for the second motor unit 20. Drive control is performed as V PWM2 . This makes it possible to perform drive control while stably suppressing backlash generated in the reducer even when the drive direction is switched.

コントローラ200は、ドライバ指令値VPWM1,VPWM2を用いて第一のモータ部10および第二のモータ部20を制御することにより、被駆動部30を駆動する。具体的には、コントローラ200が出力するドライバ指令値VPWM1,VPWM2はそれぞれ、モータドライバ12,22に入力される。モータドライバ12は、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)制御等により、モータの駆動電圧を制御する方式にしたがって電動モータ11の駆動を行う。また同様にして、モータドライバ22は電動モータ21の駆動を行う。 The controller 200 drives the driven unit 30 by controlling the first motor unit 10 and the second motor unit 20 using the driver command values V PWM1 and V PWM2 . Specifically, the driver command values V PWM1 and V PWM2 output by the controller 200 are input to the motor drivers 12 and 22, respectively. The motor driver 12 drives the electric motor 11 according to a method of controlling the drive voltage of the motor by pulse width modulation control or the like. Similarly, the motor driver 22 drives the electric motor 21.

モータ位置検出器13により検出される第一のモータ部10の位置Pm1は、コントローラ200内の減算部DEC1に入力される。減算部DEC1は偏差Pdf1を算出して第一のモータ制御部221に出力する。また、モータ位置検出器23により検出される第二のモータ部20の位置Pm2は、コントローラ200内の減算部DEC2に入力される。減算部DEC2は偏差Pdf2を算出して第二のモータ制御部222に出力する。本実施形態では位置フィードバック構成を実装したフィードバックループ制御系の例を説明した。その他には、速度フィードバック構成や電流フィードバック構成を実装したマイナーループ制御系の実施例に本発明を適用することが可能である。 The position P m1 of the first motor unit 10 detected by the motor position detector 13 is input to the subtraction unit DEC1 in the controller 200. The subtraction unit DEC1 calculates the deviation P df1 and outputs it to the first motor control unit 221. Further, the position Pm2 of the second motor unit 20 detected by the motor position detector 23 is input to the subtraction unit DEC2 in the controller 200. The subtraction unit DEC2 calculates the deviation P df2 and outputs it to the second motor control unit 222. In this embodiment, an example of a feedback loop control system in which a position feedback configuration is implemented has been described. In addition, the present invention can be applied to an embodiment of a minor loop control system in which a speed feedback configuration and a current feedback configuration are implemented.

負荷トルク演算部400は、駆動装置100の駆動結果に基づき、被駆動部30に外部から印加されている被駆動部トルクを演算する。負荷トルク演算部400は、トルク演算部410と、内部トルク記憶部420とから構成される。 The load torque calculation unit 400 calculates the torque of the driven unit applied to the driven unit 30 from the outside based on the driving result of the driving device 100. The load torque calculation unit 400 includes a torque calculation unit 410 and an internal torque storage unit 420.

トルク演算部410は、第一のモータ部10の位置Pm1と、第二のモータ部20の位置Pm2と、被駆動部30の機械位置検出センサ33で検出される被駆動部位置Pとを取得する。トルク演算部410は、各モータ部の位置および被駆動部位置から、減速機内部のねじれ角(dθと記す)を演算する。またトルク演算部410は、別途定めた減速機の剛性値と、ねじれ角dθとを乗算することにより、減速機に発生しているトルクを演算する。本実施形態では、ねじれ角検出を安定して実現するために、駆動方向Dirにより、ねじれ角の演算方法の切り替えが行われる。例えば、正転駆動の場合、第一の算出式「dθ=(P-Pm1)-(Pm2-Pm1)」が用いられ、反転駆動の場合、第二の算出式「dθ=(P-Pm2)-(Pm1-Pm2)」が用いられる。 The torque calculation unit 410 has a position P m1 of the first motor unit 10, a position P m2 of the second motor unit 20, and a driven unit position PL detected by the machine position detection sensor 33 of the driven unit 30. And get. The torque calculation unit 410 calculates the helix angle (denoted as dθ) inside the speed reducer from the position of each motor unit and the position of the driven unit. Further, the torque calculation unit 410 calculates the torque generated in the speed reducer by multiplying the rigidity value of the speed reducer separately determined by the helix angle dθ. In the present embodiment, in order to stably realize the helix angle detection, the calculation method of the helix angle is switched by the drive direction Dir. For example, in the case of forward rotation drive, the first calculation formula "dθ = (P L -P m1 )-(P m2 -P m1 )" is used, and in the case of reverse rotation drive, the second calculation formula "dθ = (. " PL-P m2)-(P m1-P m2 ) " is used.

内部トルク記憶部420はメモリを備え、減速機内部で発生する摩擦トルク等のデータ(トルク演算テーブルデータ)を記憶している。トルク演算部410で演算されるトルクについては、被駆動部30に外部から印加される負荷トルクである被駆動部トルクTLと、減速機内部で発生するトルクとを含んだトルク値が演算される。被駆動部トルクTLを検出するためには、内部トルク記憶部420に記憶された減速機内部で発生するトルクの影響を取り除く必要がある。つまり、減算部DEC3はトルク演算部410の出力から、内部トルク記憶部420に記憶された減速機内部で発生するトルクを減算する処理を行って、被駆動部トルクTLを出力する。 The internal torque storage unit 420 includes a memory and stores data (torque calculation table data) such as friction torque generated inside the reducer. For the torque calculated by the torque calculation unit 410, a torque value including the driven unit torque TL, which is the load torque applied from the outside to the driven unit 30, and the torque generated inside the reducer is calculated. .. In order to detect the driven unit torque TL, it is necessary to remove the influence of the torque generated inside the reducer stored in the internal torque storage unit 420. That is, the subtraction unit DEC3 performs a process of subtracting the torque generated inside the reducer stored in the internal torque storage unit 420 from the output of the torque calculation unit 410, and outputs the driven unit torque TL.

減速機内部で発生するトルクを内部トルク記憶部420に記憶するタイミングは、例えば、製品出荷時である。あるいは、任意のタイミングでも構わない。任意のタイミングで減速機内部において発生するトルクを計測して記憶する実施形態の場合には、駆動装置100の経時変化による内部発生トルクの変化に対応することが可能となる。 The timing for storing the torque generated inside the speed reducer in the internal torque storage unit 420 is, for example, at the time of product shipment. Alternatively, it may be at any timing. In the case of the embodiment in which the torque generated inside the reducer is measured and stored at an arbitrary timing, it is possible to cope with the change in the internally generated torque due to the change with time of the drive device 100.

図3は、トルク計測処理を説明するフローチャートである。以下では、正転駆動の場合を説明する。第一のモータの制御指令値CFB1を第一のモータ部10へのドライバ指令値VPWM1とし、バックラッシ抑制指令値CBLを第二のモータ部20へのドライバ指令値VPWM2として駆動制御が行われる。 FIG. 3 is a flowchart illustrating a torque measurement process. Hereinafter, the case of forward rotation drive will be described. Drive control is performed by setting the control command value C FB1 of the first motor as the driver command value V PWM1 to the first motor unit 10 and the backlash suppression command value C BL as the driver command value V PWM2 to the second motor unit 20. Will be done.

まずS1にて、コントローラ200は位置教示データ300に基づき、駆動装置100の制御を行い、モータが駆動される。この際、バックラッシ抑制は行われていないので、バックラッシ抑制指令値CBLはゼロに設定される。 First, in S1, the controller 200 controls the drive device 100 based on the position teaching data 300, and the motor is driven. At this time, since the backlash suppression is not performed, the backlash suppression command value C BL is set to zero.

次のS2でコントローラ200は、トルク計測を実行するか否かの判定処理を実行する。トルク計測の実行の有無については、ユーザ操作による手動での選択にしたがって行われるか、または、位置教示データ300もしくはこれに付随する情報に基づいて、自動選択により行われる。S2でトルク計測を行うことが判定された場合、S3の処理に進み、トルク計測を行わないことが判定された場合にはS6の処理へ移行する。 In the next S2, the controller 200 executes a determination process of whether or not to execute the torque measurement. Whether or not the torque measurement is executed is performed according to a manual selection by the user operation, or is performed by an automatic selection based on the position teaching data 300 or the information accompanying the position teaching data 300. If it is determined in S2 that torque measurement is to be performed, the process proceeds to S3, and if it is determined that torque measurement is not performed, the process proceeds to S6.

S3でコントローラ200は、バックラッシ抑制指令値CBLを所定の値に設定し、減速機内部に発生しているバックラッシを抑制するように駆動制御を行う。例えば電動モータ11を位置制御用のメインモータとし、電動モータ21をバックラッシ抑制用のサブモータとして、二つのモータ間で抑制指令値CBLに基づくトルク差をもたせた駆動制御が行われる。 In S3, the controller 200 sets the backlash suppression command value C BL to a predetermined value, and performs drive control so as to suppress the backlash generated inside the reducer. For example, the electric motor 11 is used as a main motor for position control, and the electric motor 21 is used as a submotor for suppressing backlash, and drive control is performed with a torque difference based on the suppression command value CBL between the two motors.

S4でトルク演算部410は、減速機内部で発生しているねじれ角dθを、第一のモータ部10の位置Pm1と、第二のモータ部20の位置Pm2と、被駆動部位置Pとから算出する。正転駆動の場合、第一の算出式「dθ=(P-Pm1)-(Pm2-Pm1)」を用いて、ねじれ角dθの演算が行われる。 In S4, the torque calculation unit 410 sets the helix angle dθ generated inside the reducer to the position P m1 of the first motor unit 10, the position P m2 of the second motor unit 20, and the driven unit position P. Calculated from L. In the case of forward rotation drive, the helix angle dθ is calculated using the first calculation formula “dθ = (PL − P m1 ) − (P m2 -P m1 )”.

次にS5で負荷トルク演算部400は、減速機に印加される負荷トルクである被駆動部トルクを演算する。S4で取得されたねじれ角dθに、別途定めた減速機の剛性値を乗算することにより、減速機で生じているトルクを求めることができる。ただし、算出される、減速機で生じているトルクには、減速機の摩擦を起因として生じている内部摩擦トルク等が含まれているので、このままでは減速機に作用している負荷トルクを求めることはできない。本実施形態では減算部DEC3にて、内部トルク記憶部420に記憶された、減速機内部に生じるトルクを、トルク演算部410が演算したトルクから減算することにより、減速機に印加される負荷トルクである被駆動部トルクTLが求められる。 Next, in S5, the load torque calculation unit 400 calculates the driven unit torque, which is the load torque applied to the speed reducer. By multiplying the helix angle dθ acquired in S4 by the rigidity value of the speed reducer separately determined, the torque generated by the speed reducer can be obtained. However, since the calculated torque generated by the reducer includes the internal friction torque generated due to the friction of the reducer, the load torque acting on the reducer is obtained as it is. It is not possible. In the present embodiment, the subtraction unit DEC3 subtracts the torque generated inside the reducer stored in the internal torque storage unit 420 from the torque calculated by the torque calculation unit 410, so that the load torque applied to the reducer is applied. The driven unit torque TL is obtained.

S6でコントローラ200は、駆動の終了判定処理を実行する。駆動を終了しないことが判定された場合、S1へ戻って処理を続行する。またS6で駆動を終了することが判定された場合、一連の動作を終了する。 In S6, the controller 200 executes the drive end determination process. If it is determined that the drive is not terminated, the process returns to S1 and the process is continued. If it is determined in S6 that the drive is terminated, the series of operations is terminated.

コントローラ200は、被駆動部30の回転方向に対して、駆動方向を切り替える場合(正転方向から逆転方向への切り替え、またはその逆方向への切り替え)、二つのモータの一方であるバックラッシ抑制用モータの駆動制御を行う。またコントローラ200は、記憶部等から事前に取得された減速機のバックラッシ量が所定の閾値より大きい場合、バックラッシ抑制用モータの駆動制御を行う。 When the controller 200 switches the drive direction with respect to the rotation direction of the driven unit 30 (switching from the forward rotation direction to the reverse rotation direction or switching in the opposite direction), the controller 200 is for suppressing backlash, which is one of the two motors. It controls the drive of the motor. Further, when the backlash amount of the speed reducer acquired in advance from the storage unit or the like is larger than a predetermined threshold value, the controller 200 controls the drive of the backlash suppressing motor.

本実施形態では以上の動作制御により、減速機に生じているバックラッシを抑制した状態で、減速機に生じているねじれ角を演算することが可能となる。つまり、従来技術ではバックラッシにより不可能であった微小なトルク変化を高精度に検出することができる。 In the present embodiment, by the above operation control, it is possible to calculate the helix angle generated in the speed reducer while suppressing the backlash generated in the speed reducer. That is, it is possible to detect minute torque changes with high accuracy, which was not possible due to backlash in the prior art.

図4は、被駆動部トルクの計測結果を示すグラフである。駆動装置100の被駆動部30に所定の負荷を設定し、鉛直方向の負荷がかかるように駆動した場合の事例を示す。図4(A)から(C)において、横軸は被駆動部位置を表し、縦軸はトルクを表す。 FIG. 4 is a graph showing the measurement result of the driven unit torque. An example is shown in a case where a predetermined load is set on the driven portion 30 of the drive device 100 and the drive is driven so that a load in the vertical direction is applied. In FIGS. 4A to 4C, the horizontal axis represents the position of the driven portion, and the vertical axis represents the torque.

図4(A)は、被駆動部位置と、図3のS4で算出されたねじれ角より求めたトルク計測値との関係を示す図である。グラフは減速機の摩擦を起因として生じている内部摩擦トルクが含まれている計測結果を示している。内部トルク記憶部420のデータを用いた補正なしでは、被駆動部トルクTLのみを求めることはできない。 FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the position of the driven portion and the torque measurement value obtained from the helix angle calculated in S4 of FIG. The graph shows the measurement result including the internal friction torque caused by the friction of the reducer. Without correction using the data of the internal torque storage unit 420, it is not possible to obtain only the driven unit torque TL.

図4(B)は、内部トルク記憶部420に記憶されている被駆動部位置と、減速機内部で発生しているトルクとの関係を示す図である。減速機の歯数に応じて周期的に振動が表れていることがわかる。 FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the position of the driven unit stored in the internal torque storage unit 420 and the torque generated inside the reducer. It can be seen that vibration appears periodically according to the number of teeth of the reducer.

図4(C)は、図3のS5で演算されたトルク演算結果を示す図である。図4(A)に示されるトルク演算結果から、図4(B)に示される減速機内部で発生するトルクを減算することにより、被駆動部30に作用している被駆動部トルクTLを求めることが可能となる。ただし、トルク演算結果には所定の遮断周波数のローパスフィルタによる処理が施されている。 FIG. 4C is a diagram showing a torque calculation result calculated in S5 of FIG. By subtracting the torque generated inside the reducer shown in FIG. 4 (B) from the torque calculation result shown in FIG. 4 (A), the driven unit torque TL acting on the driven unit 30 is obtained. It becomes possible. However, the torque calculation result is processed by a low-pass filter having a predetermined cutoff frequency.

本実施形態によれば、複数のモータの制御により、減速機を介して一つの被駆動体を駆動する構成にて、減速機で生じるバックラッシを抑制した状態でねじれ角を算出し、トルク演算を行うことができるので、微小なトルク変化をより高精度に検出可能である。また、減速機で生じるバックラッシを物理的に抑制することができる。このことはバックラッシによる制御上の不感帯を抑制することに繋がり、微小トルク制御等の高精度な制御を実現することができる。 According to the present embodiment, in a configuration in which one driven body is driven via a speed reducer by controlling a plurality of motors, the helix angle is calculated while the backlash generated by the speed reducer is suppressed, and torque calculation is performed. Since it can be performed, it is possible to detect a minute torque change with higher accuracy. In addition, the backlash generated by the speed reducer can be physically suppressed. This leads to suppressing the dead zone in control due to backlash, and can realize highly accurate control such as minute torque control.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。モータ制御装置の適用に関し、例えば業務用カメラを搭載した電動駆動雲台等においては、屋外での使用時に風等の外乱により撮影画像の品質に影響が出る可能性がある。風等の外乱の影響に対し、応答性よく抑制するためには、被駆動部30に印加される外乱トルクを計測し、外乱トルクの影響を抑制することが求められる。本実施形態では、電動駆動雲台のパンニング方向およびチルティング方向の旋回制御を行う駆動部において、モータ制御システムを搭載した構成例を示す。なお、本実施形態にて第1実施形態と同様の機能を有する構成部に関しては、既に使用した記号を付与することにより、それらの詳細な説明を省略する。このような説明の省略方法は後述の実施形態でも同じである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Regarding the application of the motor control device, for example, in an electrically driven pan head equipped with a commercial camera, the quality of captured images may be affected by disturbances such as wind when used outdoors. In order to suppress the influence of disturbance such as wind with good responsiveness, it is required to measure the disturbance torque applied to the driven unit 30 and suppress the influence of the disturbance torque. In the present embodiment, a configuration example in which a motor control system is mounted in a drive unit that controls turning in the panning direction and the tilting direction of the electric drive platform is shown. In the present embodiment, the components having the same functions as those in the first embodiment are given the symbols already used, and detailed description thereof will be omitted. The method of omitting such a description is the same in the embodiments described later.

図5は、本実施形態のモータ制御システム1000の構成を示す制御ブロック図である。第1実施形態との相違点は、外乱トルクの影響を抑制するために外部トルク制御部500が追加されている点である。 FIG. 5 is a control block diagram showing the configuration of the motor control system 1000 of the present embodiment. The difference from the first embodiment is that an external torque control unit 500 is added in order to suppress the influence of the disturbance torque.

外部トルク制御部500は、トルク推定値(TLestと記す)および被駆動部トルクTLを取得する。トルク推定値TLestは、軌道生成部210で生成される、被駆動部30を駆動することで発生するトルクの推定値である。被駆動部トルクTLは、被駆動部30で発生しているトルクである。外部トルク制御部500は、トルク推定値TLestおよび被駆動部トルクTLから、被駆動部トルクTLに含まれる外乱トルク(TLdisと記す)を推定する。外部トルク制御部500は、外乱トルクTLdisを抑制するための指令値である外乱抑制指令値(TLcorと記す)を演算する。なお、外乱抑制指令値TLcorは、外乱トルクTLdisにPID制御等の演算を行うことで取得される。外乱抑制指令値TLcorは、外部トルク制御部500から制御指令設定部240へ入力される。 The external torque control unit 500 acquires a torque estimated value (denoted as TLest ) and a driven unit torque TL. The torque estimated value TLest is an estimated value of the torque generated by driving the driven unit 30 generated by the track generation unit 210. The driven unit torque TL is the torque generated in the driven unit 30. The external torque control unit 500 estimates the disturbance torque (denoted as TL dis ) included in the driven unit torque TL from the torque estimated value TL est and the driven unit torque TL. The external torque control unit 500 calculates a disturbance suppression command value (denoted as TL cor ), which is a command value for suppressing the disturbance torque TL dis . The disturbance suppression command value TL cor is acquired by performing an operation such as PID control on the disturbance torque TL dis . The disturbance suppression command value TL cor is input from the external torque control unit 500 to the control command setting unit 240.

制御指令設定部240は外乱抑制指令値TLcorを取得して、バックラッシ抑制指令値CBLに加算して駆動装置100へ出力する。つまり外乱抑制指令値TLcorは、抑制指令値CBLに対する補正値を含む。なお、軌道生成部210においては、トルク推定値TLestの推定に必要な設定として、被駆動部30に取り付けられている撮像装置等の負荷情報の設定が必要であり、不図示の設定部にて設定処理が実行される。 The control command setting unit 240 acquires the disturbance suppression command value TL cor , adds it to the backlash suppression command value C BL , and outputs it to the drive device 100. That is, the disturbance suppression command value TL cor includes a correction value for the suppression command value C BL . In the orbit generation unit 210, it is necessary to set the load information of the image pickup device or the like attached to the driven unit 30 as a setting necessary for estimating the torque estimated value TLest , and it is necessary to set the load information in the setting unit (not shown). And the setting process is executed.

モータ制御システム1000では、被駆動部30に印加される風等の外乱トルクTLdisを検出してモータ制御を行うことで、外乱トルクTLdisを抑制する制御が可能となる。また、減速機で発生するバックラッシを抑制しつつ、外乱トルクの計測および制御を行うことが可能である。特に風向きが頻繁に切り替わる状況下にて、電動駆動雲台をより高精度に制御することが可能となるので、撮影画像の品質低下を抑制することができる。 In the motor control system 1000, by detecting the disturbance torque TL dis such as wind applied to the driven unit 30 and performing the motor control, it is possible to control the disturbance torque TL dis . In addition, it is possible to measure and control the disturbance torque while suppressing the backlash generated by the reducer. Especially in a situation where the wind direction is frequently switched, the electrically driven pan head can be controlled with higher accuracy, so that deterioration of the quality of the captured image can be suppressed.

[第3実施形態]
図6を参照して、本発明の第3実施形態を説明する。産業用ロボット等により、製品同士の組付け作業や、製品に溶剤を塗布する作業等を行わせる場合、ロボットには微小なトルクの制御が求められる。本実施形態のロボット制御システムとして、作業用装置である6軸多関節ロボットの各関節軸の駆動部にモータ制御システムを搭載した例を示す。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. When an industrial robot or the like is used to assemble products to each other or to apply a solvent to a product, the robot is required to control a minute torque. As the robot control system of the present embodiment, an example in which a motor control system is mounted on a drive unit of each joint axis of a 6-axis articulated robot which is a working device is shown.

図6は、本実施形態のモータ制御システム2000を示す制御ブロック図である。トルク制御指令部600は、別途設定した所望の動作を実現するための各関節軸におけるトルク指令値(Trefと記す)を演算する。トルク指令値Trefは、関節軸ごとのトルク指令値として分解されて各関節軸の駆動部に送信される。例えば、6軸多関節ロボットの1軸目に送信されるトルク指令値をTref1と表記する。なお、本実施形態において、6軸多関節ロボットは各関節軸に対して同一の制御ブロック構成であるので、以降では6軸多関節ロボットの1軸目の制御ブロック構成について説明する。 FIG. 6 is a control block diagram showing the motor control system 2000 of the present embodiment. The torque control command unit 600 calculates a torque command value (denoted as Tref ) in each joint axis for realizing a separately set desired operation. The torque command value Tref is decomposed as a torque command value for each joint shaft and transmitted to the drive unit of each joint shaft. For example, the torque command value transmitted to the first axis of the 6-axis articulated robot is referred to as Tref1 . Since the 6-axis articulated robot has the same control block configuration for each joint axis in the present embodiment, the first-axis control block configuration of the 6-axis articulated robot will be described below.

コントローラ200は、トルク制御部610およびバックラッシ抑制指令演算部230を有する。コントローラ200は、トルク制御指令部600の指令値に基づいて被駆動部30を所望のトルクで動作できるように制御する。 The controller 200 has a torque control unit 610 and a backlash suppression command calculation unit 230. The controller 200 controls the driven unit 30 so that it can operate at a desired torque based on the command value of the torque control command unit 600.

トルク制御部610は、6軸多関節ロボットの駆動軸における1軸目のトルク指令値Tref1と、被駆動部トルクTLとの偏差(Tdf1と記す)を取得する。減算部DEC4はトルク偏差Tdf1を算出する。トルク制御部610は、トルク偏差Tdf1が抑制されるようにフィードバック制御を行い、1軸目のトルク制御値(CFBT1と記す)を出力する。フィードバック制御は一般的なPID制御であり、偏差に対して比例・積分・微分を組み合わせた演算が行われる。 The torque control unit 610 acquires a deviation (denoted as T df1 ) between the torque command value Tref1 of the first axis in the drive axis of the 6-axis articulated robot and the torque TL1 of the driven unit. The subtraction unit DEC4 calculates the torque deviation T df1 . The torque control unit 610 performs feedback control so that the torque deviation T df1 is suppressed, and outputs the torque control value (denoted as C FBT 1) of the first axis. The feedback control is a general PID control, and an operation that combines proportionality, integration, and differentiation with respect to the deviation is performed.

バックラッシ抑制指令演算部230は、第一のモータの制御指令値と第二のモータの制御指令値との間に所定の差を生じさせるために、バックラッシ抑制指令値(CBL1と記す)を生成する。抑制指令値CBL1は固定値、またはトルク指令値Tref1に依存した可変値であり、制御指令設定部240へ入力される。 The backlash suppression command calculation unit 230 generates a backlash suppression command value (denoted as C BL 1) in order to cause a predetermined difference between the control command value of the first motor and the control command value of the second motor. do. The suppression command value C BL1 is a fixed value or a variable value depending on the torque command value Tref1 , and is input to the control command setting unit 240.

制御指令設定部240は、トルク制御値CFBT1、およびバックラッシ抑制指令値CBL1を取得する。制御指令設定部240は、トルク制御値CFBT1の符号にしたがい、トルク制御値CFBT1を第一のモータ部10へのドライバ指令値VPWM1とするか、第二のモータ部20へのドライバ指令値VPWM2とするかを決定する。例えば、正トルク方向への駆動の場合、トルク制御値CFBT1を第一のモータ部10へのドライバ指令値VPWM1とし、バックラッシ抑制指令値CBL1を第二のモータ部20へのドライバ指令値VPWM2として駆動制御が行われる。また、負トルク方向への駆動の場合、バックラッシ抑制指令値CBL1を第一のモータ部10へのドライバ指令値VPWM1とし、トルク制御値CFBT1を第二のモータ部20へのドライバ指令値VPWM2として駆動制御が行われる。これにより、駆動方向の切り替への際、減速機に生じるバックラッシを安定に抑制しつつトルク制御を行うことが可能となる。 The control command setting unit 240 acquires the torque control value C FBT1 and the backlash suppression command value C BL1 . The control command setting unit 240 sets the torque control value C FBT 1 as the driver command value V PWM1 to the first motor unit 10 or the driver command to the second motor unit 20 according to the code of the torque control value C FBT1 . Value V Determines whether to use PWM2 . For example, in the case of driving in the positive torque direction, the torque control value C FBT1 is set as the driver command value V PWM1 to the first motor unit 10, and the backlash suppression command value C BL1 is set as the driver command value to the second motor unit 20. Drive control is performed as V PWM2 . In the case of driving in the negative torque direction, the backlash suppression command value C BL1 is set as the driver command value V PWM1 for the first motor unit 10, and the torque control value C FBT1 is set as the driver command value for the second motor unit 20. Drive control is performed as V PWM2 . This makes it possible to perform torque control while stably suppressing backlash generated in the speed reducer when switching the drive direction.

モータ制御システム2000により、作業用装置(6軸多関節ロボット)の各駆動軸(関節軸)において、被駆動部30に印加される微小な負荷トルクを検出することができるので、より高精度なトルク制御が可能となる。微小なトルク制御が要求される状況にて、高精度なトルク制御が可能であるので、製品同士の組付け作業や、製品に溶剤を塗布する作業等を実現できる。 Since the motor control system 2000 can detect a minute load torque applied to the driven portion 30 on each drive shaft (joint shaft) of the working device (6-axis articulated robot), it is more accurate. Torque control is possible. Since high-precision torque control is possible in situations where minute torque control is required, it is possible to realize work such as assembling products with each other and applying a solvent to products.

本実施形態において、トルク計測の実行中にはバックラッシ抑制の制御が実行されるが、バックラッシ抑制の制御を常に有効な設定とする必要はない。例えば、負荷トルクの方向が変化しない場合、抑制指令値CBLはゼロに設定される。同等のトルク検出精度、制御性を保持しつつ駆動制御を行うことにより、駆動装置100で発生する発熱量の削減が可能となる。また、バックラッシ量が所定の閾値より小さい場合に抑制指令値CBLはゼロに設定されるので、上記と同等の効果を発揮することができる。 In the present embodiment, the control of backlash suppression is executed during the execution of torque measurement, but it is not always necessary to set the control of backlash suppression to be an effective setting. For example, if the direction of the load torque does not change, the suppression command value C BL is set to zero. By performing drive control while maintaining the same torque detection accuracy and controllability, it is possible to reduce the amount of heat generated by the drive device 100. Further, when the backlash amount is smaller than a predetermined threshold value, the suppression command value C BL is set to zero, so that the same effect as described above can be exhibited.

前記実施形態によれば、減速機のバックラッシを起因とするトルク計測精度の低下を抑制しつつ、より高精度なトルク制御が可能なモータ制御装置および制御方法を提供することができる。本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組み合せ、変形および変更が可能である。 According to the above embodiment, it is possible to provide a motor control device and a control method capable of more accurate torque control while suppressing a decrease in torque measurement accuracy due to the backlash of the speed reducer. Although the preferred embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various combinations, modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.

10 第一のモータ部
20 第二のモータ部
30 被駆動部
100 駆動装置
200 コントローラ
221 第一のモータ制御部
222 第二のモータ制御部
230 バックラッシ抑制指令演算部
400 負荷トルク演算部

10 First motor unit 20 Second motor unit 30 Driven unit 100 Drive device 200 Controller 221 First motor control unit 222 Second motor control unit 230 Backlash suppression command calculation unit 400 Load torque calculation unit

Claims (14)

複数のモータにより減速機を介して被駆動部の駆動制御を行うモータ制御装置であって、
第一の指令値を用いて、第一のモータの駆動制御を行う第一の制御手段と、
前記第一の指令値とは異なる第二の指令値を用いて、第二のモータの駆動制御を行う第二の制御手段と、
前記第一のモータの位置の情報、前記第二のモータの位置の情報、および前記被駆動部の位置の情報を取得して、前記減速機に生じるねじれ角を演算し、前記ねじれ角および前記減速機の剛性値から、前記減速機に発生するトルクを演算する演算手段と、を備える
ことを特徴とするモータ制御装置。
It is a motor control device that controls the drive of the driven unit by a plurality of motors via a reducer.
The first control means for controlling the drive of the first motor using the first command value,
A second control means for controlling the drive of the second motor using a second command value different from the first command value, and
By acquiring the information on the position of the first motor, the information on the position of the second motor, and the information on the position of the driven portion, the torsion angle generated in the speed reducer is calculated, and the torsion angle and the said A motor control device including a calculation means for calculating the torque generated in the speed reducer from the rigidity value of the speed reducer.
前記第一のモータの駆動の位置を検出する第一の検出手段と、前記第二のモータの駆動の位置を検出する第二の検出手段と、前記被駆動部の位置を検出する第三の検出手段を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
A first detecting means for detecting the driving position of the first motor, a second detecting means for detecting the driving position of the second motor, and a third detecting the position of the driven portion. The motor control device according to claim 1, further comprising a detection means.
前記第一および第二の指令値にしたがって前記被駆動部を駆動する際に前記減速機の内部で発生するトルクのデータを記憶する記憶手段を備え、
前記演算手段は、前記減速機に発生するトルク、および前記記憶手段に記憶されている前記データから、前記被駆動部に発生するトルクを演算する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。
A storage means for storing torque data generated inside the speed reducer when driving the driven unit according to the first and second command values is provided.
The first or second aspect of the present invention is characterized in that the calculation means calculates the torque generated in the driven unit from the torque generated in the speed reducer and the data stored in the storage means. The motor control device described.
前記被駆動部に外部から印加されるトルクを算出し、当該トルクを抑制する制御を行う第三の制御手段を備える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
The motor control according to any one of claims 1 to 3, further comprising a third control means for calculating a torque applied to the driven unit from the outside and controlling the torque. Device.
前記第一の指令値と前記第二の指令値との間に差を生じさせる抑制指令値を取得する取得手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The motor according to any one of claims 1 to 4, further comprising an acquisition means for acquiring a suppression command value that causes a difference between the first command value and the second command value. Control device. 前記被駆動部に外部から印加されるトルクを算出し、当該トルクを抑制する制御を行う第三の制御手段と、
前記第一の指令値と前記第二の指令値との間に差を生じさせる抑制指令値を取得する取得手段と、を備え、
前記第三の制御手段は、前記取得手段により取得された前記抑制指令値を変更することによって前記被駆動部にかかるトルク制御を行う
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
A third control means that calculates the torque applied to the driven unit from the outside and controls the suppression of the torque.
It is provided with an acquisition means for acquiring a suppression command value that causes a difference between the first command value and the second command value.
The third control means according to any one of claims 1 to 3, wherein the third control means controls torque applied to the driven portion by changing the suppression command value acquired by the acquisition means. The motor control device described.
トルク指令値と、前記演算手段が演算したトルクとの偏差を取得し、前記被駆動部にかかるトルク制御を行うトルク制御手段を備える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
3. The motor control device described.
前記被駆動部の駆動方向が切り替わる場合、前記演算手段は前記駆動方向により、前記ねじれ角の演算方法を変更する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to any one of claims 1 to 7, wherein when the drive direction of the driven unit is switched, the calculation means changes the calculation method of the helix angle depending on the drive direction. ..
前記第一または第二の制御手段は、前記被駆動部の駆動方向を切り替える際、前記第一または第二のモータの駆動制御により、トルク計測精度の低下を抑制する制御を行う
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
The first or second control means is characterized in that when the drive direction of the driven unit is switched, the drive control of the first or second motor is used to control the decrease in torque measurement accuracy. The motor control device according to any one of claims 1 to 8.
前記第一または第二の制御手段は、前記減速機で発生するバックラッシ量が閾値より大きい場合、前記第一または第二のモータの駆動制御により、トルク計測精度の低下を抑制する制御を行う
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
When the backlash amount generated by the speed reducer is larger than the threshold value, the first or second control means controls the drive control of the first or second motor to suppress a decrease in torque measurement accuracy. The motor control device according to any one of claims 1 to 9.
前記取得手段は、負荷トルクの方向が変化しない場合、または、前記減速機で発生するバックラッシ量が閾値より小さい場合、前記抑制指令値をゼロに設定する
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載のモータ制御装置。
5. 6. The motor control device according to 6.
請求項1から11のいずれか1項に記載のモータ制御装置により、撮像方向の変更を行う
ことを特徴とする撮像装置。
An image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the image pickup direction is changed by the motor control device.
請求項1から11のいずれか1項に記載のモータ制御装置により、作業用装置の駆動軸の駆動制御を行う
ことを特徴とする制御システム。
A control system characterized in that the drive control of the drive shaft of the work device is performed by the motor control device according to any one of claims 1 to 11.
複数のモータにより減速機を介して被駆動部の駆動制御を行うモータ制御装置にて実行されるモータ制御方法であって、
第一の指令値を用いて、第一のモータの駆動制御を行う第一の制御工程と、
前記第一の指令値とは異なる第二の指令値を用いて、第二のモータの駆動制御を行う第二の制御工程と、
前記第一のモータの位置の情報、前記第二のモータの位置の情報、および前記被駆動部の位置の情報を取得して、前記減速機に生じるねじれ角を演算し、前記ねじれ角および前記減速機の剛性値から、前記減速機に発生するトルクを演算する演算工程と、を有する
ことを特徴とするモータ制御方法。


It is a motor control method executed by a motor control device that controls the drive of a driven unit by a plurality of motors via a reducer.
The first control process that controls the drive of the first motor using the first command value, and
A second control step of controlling the drive of the second motor using a second command value different from the first command value, and
By acquiring the information on the position of the first motor, the information on the position of the second motor, and the information on the position of the driven portion, the torsion angle generated in the speed reducer is calculated, and the torsion angle and the said A motor control method comprising a calculation process for calculating the torque generated in the speed reducer from the rigidity value of the speed reducer.


JP2020205649A 2020-12-11 2020-12-11 Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system Withdrawn JP2022092761A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020205649A JP2022092761A (en) 2020-12-11 2020-12-11 Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020205649A JP2022092761A (en) 2020-12-11 2020-12-11 Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022092761A true JP2022092761A (en) 2022-06-23

Family

ID=82069070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020205649A Withdrawn JP2022092761A (en) 2020-12-11 2020-12-11 Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022092761A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10618164B2 (en) Robot system having learning control function and learning control method
JP5269158B2 (en) Control method and control apparatus
JP5916583B2 (en) Weaving control device for articulated robot
JPWO2014002678A1 (en) Robot control apparatus and robot control method
JP7117827B2 (en) MOTOR CONTROL SYSTEM, CONTROL METHOD FOR MOTOR CONTROL SYSTEM, AND ROBOT SYSTEM
JP2015226961A (en) Control device for robot
JP2016168650A (en) Robot device, robot control method, program, and storage medium
US20140156080A1 (en) Servo control system with position compensation function for driven member
WO2018212307A1 (en) Speed reducer angular transmission error identification system and speed reducer angular transmission error identification method
JP2016194761A (en) Servo motor control device and collision detecting method
JP2010049599A (en) Machine tool
JP2019181610A (en) Robot system for learning by use of motor encoder and sensor
JP4867105B2 (en) Numerical controller
JP4361285B2 (en) Numerical controller
JP2005316937A (en) Control device and its control method
JP2006146572A (en) Servo control apparatus and method
US11141855B2 (en) Robot system, method of controlling robot arm, recording medium, and method of manufacturing an article
JP2020015124A (en) Robot control method, article manufacturing method, robot control device, robot, program and recording medium
JP4183057B2 (en) Numerical control system
JPH09212203A (en) Robot controller
JP2022092761A (en) Motor control unit and motor control method, imaging apparatus, and control system
JP2015033277A (en) Servo device, and control method of servo device
Kawamura et al. Encoderless robot motion control using vision sensor and back electromotive force
JP2021136824A (en) Motor controller, motor control system, and motor control method
JP4507071B2 (en) Motor control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231205

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20240105