JP2887164B2 - 減速機の振動減衰装置 - Google Patents
減速機の振動減衰装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰
する装置に関する。 従来の技術 減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰する装置に
関しては、日本機械学会第14回技術講演会（昭和61年１
月23日及び同24日）に於いて“FAとロボットの最新応
用”と題して研究発表がなされた。公表された装置は、
サーボ制御モータによって駆動され出力軸に被制御部材
が連結された減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰
するため、モータの回転軸に連結された位置検出器と、
この検出器からの信号を受けて回転振動と同じ周期を持
つ補正信号を出力する補正信号発生器とを備え、前記発
生器からの補正信号をモータのサーボ制御系に入力して
成るものである。この装置は、減速機の出力軸に現れる
回転振動を入力軸に換算し、その回転振動を制御するよ
うにモータを駆動し、回転振動の減衰を図っている。 この装置は、出力系で生じる振動を駆動源となるモー
タで抑制するものであって、出力系からのデータを一切
不要にしていることに特徴がある。従って、ロボット・
アームの先端の共振振動現象に対して、該アーム先端か
らの振動データを取り出す厄介な作業がなくなり、好ま
しいものである。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の装置では、モータに入力する補
正信号はその位相が予じめ最適な値を想定して固定され
ているので、負荷変動等によって位相関係が最適な状態
からはずれることがあり、振動の減衰を全ての負荷変動
等による変化に対応させるのが困難であった。勿論、常
に最適状態に維持するために、例えばFFT（高速フーリ
エ変換式）アナライザを用いて位相を測定することもで
きるが、高価で複雑な装置を必要とし、また位相変化に
対して遅れを生じるおそれがある。 従って、本発明の目的は、公知の振動減衰装置を改良
することにあり、特に負荷変動等によって振動の位相が
ずれても、この位相ずれに追従できる振動減衰装置を簡
単な構成で提供することにある。 問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明によれば、サーボ
制御モータによって駆動され出力軸に被制御部材が連結
された減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰するた
め、モータの回転軸に連結された位置検出器と、この検
出器からの信号を受けて回転振動と同じ周期を持つ補正
信号を出力する補正信号発生器とを備え、前記発生器か
らの補正信号をモータのサーボ制御系に入力して成る減
速機の振動減衰装置であって、モータに供給される電流
のリップルを検出する手段と、このリップル信号からモ
ータの回転周波数のＮ倍の成分の信号をとり出すフイル
タ手段と、このフイルタからの信号と前記位置検出器か
らの信号とを入力し位相差信号を出力する移相調整器と
を備え、該位相調整器からの位相差信号を前記補正信号
発生器に入力して補正信号の位相を調整するように構成
したことを特徴とする減速機の振動減衰装置が提供され
る。 作用 上記の構成により、モータに対する供給電流を常に監
視し、モータの負荷変動等による変化をリアルタイムで
とられ、これを補正信号発生器に入力して補正信号の位
相調整を行っている。従って、補正信号が最適位相でサ
ーボ制御系に送られ、減速機の出力軸に現われる回転振
動が常に減衰される。 実施例１ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図に本発明の振動減衰装置を備えた動力シ
ステムのブロック図を示す。動力システムには動力源と
してのモータ１が設けられ、このモータの回転軸にはタ
コジェネレータ２とサーボアンプ３が設けられ、サーボ
制御されている。また、モータ１の回転軸には減速機４
が連結され、減速して出力軸５を駆動する。このような
サーボ制御系を備えた減速機付動力システムは、例えば
高精度を必要とする産業用ロボットのアームを駆動する
のに用いられる。また、減速機は、通常の歯車形式のも
のでもよいが、ロボットのアームのようなスペースの狭
い場所では調和歯車装置が多用されている。本例におい
ても、以下の説明では減速機４として調和歯車装置が用
いられるものとする。しかしながら、本発明は、減速機
の出力軸に現われる回転振動を抑えることにあり、この
ような回転振動の現われる他の減速機にも適用できるこ
とは勿論である。 先ず、調和歯車装置の原理について一般的な説明をす
る。第２図に示すように、調和歯車装置は、剛性の円形
スプライン11と、この円形スプライン11に噛み合う可撓
性スプライン12とを備え、該可撓性スプライン12はウェ
ーブジェネレータ13により楕円形に撓められている。ウ
ェーブジェネレータ13は可撓性スプライン12を楕円形に
撓めるだけでなくその楕円形を回転させるものであり、
この楕円の回転の際可撓性スプラインを回転させないよ
うボールベアリング14を備えている。 可撓性スプライン12は楕円に撓められるため、その歯
は円形スプラインに対し矢印Ａ、Ｂの２点でしか噛み合
わない。なお、円形スプライン11の歯数は可撓性スプラ
インの歯数とは異なっており、例えば円形スプライン11
は可撓性スプライン12の歯より２枚多く形成される。 第３図（ａ）〜（ｄ）において、ウェーブジェネレー
タ13を時計方向に回転させた場合の円形スプライン11と
可撓性スプライン12との関係が示されている。ウェーブ
ジェネレータ13が第３図（ａ）の位置にあるとき、円形
スプライン11の１つの歯15は可撓性スプライン12の１つ
の歯16に噛み合っている。ウェーブジェネレータ13を第
２図（ｂ）に示すように90°回転させると、可撓性スプ
ライン12はその楕円形状が回転し、円形スプライン11と
可撓性スプライン12の噛み合う位置がウェーブジェネレ
ータ13の長軸の回転に従って移動する。第３図（ｃ）に
示すように、ウェーブジェネレータ13が180°回転する
と、歯15と歯16が再び噛み合うがその位置は歯数１枚分
だけ回転方向とは反対の方向にずれる。そして、第３図
（ｄ）に示すように、ウェーブジェネレータ13が360°
回転すると歯15と歯16とは歯数２枚分だけ回転方向とは
反対の方向にずれる。このように、噛合い位置が順次ず
れる動きを出力としてとり出せば、大きな減速比を得る
ことができる。 従ってこの調和歯車装置は部品点数が少なく、極めて
小型で大きな減速比を得ることができ、例えば高い精度
を要求する産業用ロボットのアームを動かすのに用いら
れる。しかしながら、この調和歯車装置を用いた減速機
においても、他の減速機と同様に出力トルクの不均一さ
によって、出力軸に回転振動が現われる。 この回転振動の検出のために、第１図を参照すると、
減速機４の入力軸となるモータ１の回転軸には位置検出
器21が連結される。位置検出器21の代表的なものとして
シャフトエンコーダがあるが、他の回転位置検出器でも
よいことは勿論である。位置検出器21はモータ１の回転
位置を示す位置信号を出力し、この位置信号には、減速
機４の出力軸の回転位置を入力軸すなわちモータ１の回
転軸に換算した情報が含まれる。 位置検出器21の出力は補正信号発生器22に入力され、
この補正信号発生器22で、出力軸５に現われる回転振動
を抑制するため、回転振動と同じ周期をもつ補正信号が
作られる。この補正信号は、速度指令信号及びタコジェ
ネレータ２からの速度信号とともにサーボアンプ３に送
られ、サーボアンプ３ではこれらの信号に応じてモータ
１に駆動電流を供給し、モータ１を所定の速度で回転さ
せる。 上記した位置検出器21及び補正信号発生器22を設けて
出力軸５に現われる回転振動を抑制するようにした構成
は、先に述べたように、既に公表されている。しかしな
がら、この公表された装置では、既述のように負荷変動
等による変動に対して考慮が払われていない。従って、
負荷変動等による位相ずれに対してこれに応答できなか
った。 本発明においては、このような負荷変動等に対する変
動を監視し、補正信号に対してこの変動情報を含ませる
ようにしている。再び第１図を参照すると、サーボアン
プ３からモータ１へ供給される電流のリップルを検出す
る抵抗25が供給ライン26に直列に設けられている。抵抗
25の両端にはリップル信号が現われる。このリップル信
号は出力軸５の回転振動と比例関係にあり、減速機４の
入力軸に換算すると、位相関係は同一となり、また振幅
も比例したものとなっていることが知られている。 リップル信号はバンドパスフィルタ27に入力され、モ
ータ１の負荷変動等によって現われる電流リップルを濾
波して、モータの回転周波数のＮ倍の成分をとり出す
（Ｎ＝１、２、・・・）。調和歯車装置の場合、入力軸
一回転で二回大きく変動する。これは、ウェーブジェネ
レータが楕円形にされ可撓性スプラインを円形スプライ
ンに対して２点で噛み合わせるようにしているためであ
る。従って、調和歯車装置を減速機として用いた場合に
は、モータ１の回転周波数の２倍の成分をフィルタ27に
よってリップル信号から取り出す。 フィルタ26の出力は位相調整器28に送られる。位相調
整器28には、位置検出器からの位置信号も入力されてお
り、位置検出器21からの信号と、フィルタ27からの信号
との位相差を示す位相差信号が出力される。この位相差
信号は補正信号発生器22に入力され、補正信号の位相を
補正する。従って、補正信号発生器22の出力信号は、出
力軸５に現われる回転振動に対して位相ずれのない補正
信号となり、回転振動を適正に抑制することができる。 フィルタ26の出力は、既に述べたように、リップル信
号から得られたものであり、この信号には位相情報の外
に負荷変動等に伴なう振幅の情報が含まれている。本発
明においては、これを利用して、補正信号発生器22の出
力である補正信号の振幅も調整することができる。この
ため、補正信号は振幅調整器29に入力され、ここでその
振幅が調整される。この調整のため、振幅調整器29に
は、その制御端子30にフィルタ27からの信号が入力さ
れ、補正信号の振幅が負荷変動等の変動に対応して調整
される。従って、サーボアンプ３に入力される補正信号
は、位相と振幅が現実の出力軸に現われる回転振動の位
相と振幅に対応したものとなり、どんなに負荷変動等に
よって回転振動が変動しても常にこれを最少に抑制する
ことができる。 第４図は、第１図の動力システムについてその代表的
な詳細例を示す回路図である。この第４図の例において
は、位置検出器としてモータ１の回転軸に連結されて回
転位置信号を出力するシャフトエンコーダ式のパルスエ
ンコーダ31が用いられている。エンコーダ31は、１回転
に１個のパルスを出力するＺ端子と、１回転に100〜100
0個もの多数のパルスを出力するＡ及びＢ端子とがあ
り、Ａ端子の出力はＢ端子の出力に対して90°位相がず
れている。 補正信号発生器22′は、方向判別器32とアップダウン
カウンタ33と正弦波データを記憶したリードオンリメモ
リ（ROM）34とデジタル／アナログ変換器（DAコンバー
タ）35とで構成されている。方向判別器32は、パルスエ
ンコーダ31からのＡ信号及びＢ信号を受けてモータ１の
回転方向を判別し、アップ方向のパルス（Ｕ）を出力す
るかダウン方向のパルス（Ｄ）を出力するかを定める。
アップダウンカウンタ33はアップパルス（Ｕ）またはダ
ウンパルス（Ｄ）を受けてカウントアップまたはカウン
トダウンを行う。このカウンタ33の出力はROM34のアド
レスラインに入力され、そのアドレスに対応する正弦波
のデータを出力する。この正弦波データはDAコンバータ
35に入力され、正弦波を出力する。 従って補正信号発生器22′はエンコーダ31からの回転
位置信号に従って変化する補正信号を正弦波として出力
する。この正弦波は、出力軸５の回転振動と同じ周期を
もつ正弦波として形成されるもので、ROM34にはカウン
タ33からのアドレス信号に従ってそのデータを出力する
ようにデータが記憶されている。カウンタ33はモータ１
の回転速度を示す位置パルス信号に従ってカウントアッ
プまたはカウントダウンを行うので補正信号発生器22′
から出力される補正信号は、減速機４の出力軸５に現わ
れる回転振動（ひいては減速機の入力軸すなわちモータ
１の回転振動）に対応したものとなる。従ってこの補正
信号が最適な位相（及び振幅）を有するのであれば、サ
ーボアンプ３にはその回転振動を打消すように補正信号
が入力され、回転振動は効果的に抑制される。しかしな
がら、前述のように、回転振動の位相（及び振幅）は、
負荷変動等によって変化する。 回転振動の位相（及び振幅）の検出のためのバンドパ
スフィルタは、第４図においてはIC化されたデジタルフ
ィルタ37で構成される。勿論、このバンドパスフィルタ
は、所定の周波数成分が得られる限り任意のものでよ
く、例えば、通常のLCフィルタあるいはRCフィルタでも
よく、機械的フィルタでもよい。使用したデジタルフィ
ルタは周波数帯域を設定するのが容易であり、また占有
領域も少ないので便利であるが、作動のために、クロッ
クパルスを必要としている。このため、この第４図の例
においては、エンコーダ31からのパルス信号を適当にカ
ウンタ38で逓降して用いる。このクロックパルスはフィ
ルタ37の作動のために必要なものであって、時間的な同
期関係は一切不要である。 フィルタ37から出力される信号は正弦波となって、本
例の場合モータ１の回転周波数の２倍の周波数を有す
る。これは減速機が調和歯車装置である場合にウェーブ
ジェネレータが１回転するときに２回大きく変動するか
らであり、他の減速機の場合にはそれに合せた倍数の周
波数成分を取出せばよい。フィルタ37の出力信号は位相
調整器28′に入力される。 位相調整器28′は、ゼロクロスコンパレータ39とカウ
ンタ40とを備えている。ゼロクロスコンパレータ39は、
フィルタ37から出力される正弦波のゼロ点交差位置を検
出し、それに対応したパルス（矩形波）を出力する。コ
ンパレータ39からのパルスはカウンタ40に入力され、カ
ウントされる。このカウンタ40にはエンコーダ31からの
Ｚ信号が入力されており、モータ１の回転位置との差を
算出する。従って、カウンタ40からは、モータ１の回転
位置とリップルすなわち変動との位相の差のデータが出
力される。この位相差データは、補正信号発生器22′の
アップダウンカウンタ33のプリセットデータ端子に入力
され、この位相差データに従って、カウンタ33をプリセ
ットする。従って、カウンタ33の内容は、実際の位相ず
れに対応してずらされ、D/Aコンバータ35から出される
補正信号の位相は回転振動に対応したものとなる。 フィルタ37の出力信号は、補正信号の振幅調整にも用
いられる。このため、フィルタ37からの信号は振幅の検
出手段としての整流器42に入力され、フィルタ37からの
振幅のレベルを検出する。整流器42は、振幅調整器29に
送られ、補正信号の振幅を調整する。この振幅調整器29
は、例えばアナログ乗算器、自動利得制御増幅器（AG
C）等任意のものが用いられる。これにより、補正信号
は回転振動を最小に抑制することができる。 発明の効果 本発明によれば、負荷変動等による回転振動の位相変
化をリアルタイムで監視しており、この位相変化を回転
振動のための補正信号に加えることによって、回転振動
の抑制を効果的に果しており、減速機に現われる回転振
動が負荷変動等に拘わらず抑制される。しかも、この位
相補正は、減速機の入力軸側のデータでのみ行われてい
るので、厄介な出力軸側のデータを一切必要としない。
そして、その構成も極めて簡単なものとなり、占有空間
も極めて小さい。
する装置に関する。 従来の技術 減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰する装置に
関しては、日本機械学会第14回技術講演会（昭和61年１
月23日及び同24日）に於いて“FAとロボットの最新応
用”と題して研究発表がなされた。公表された装置は、
サーボ制御モータによって駆動され出力軸に被制御部材
が連結された減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰
するため、モータの回転軸に連結された位置検出器と、
この検出器からの信号を受けて回転振動と同じ周期を持
つ補正信号を出力する補正信号発生器とを備え、前記発
生器からの補正信号をモータのサーボ制御系に入力して
成るものである。この装置は、減速機の出力軸に現れる
回転振動を入力軸に換算し、その回転振動を制御するよ
うにモータを駆動し、回転振動の減衰を図っている。 この装置は、出力系で生じる振動を駆動源となるモー
タで抑制するものであって、出力系からのデータを一切
不要にしていることに特徴がある。従って、ロボット・
アームの先端の共振振動現象に対して、該アーム先端か
らの振動データを取り出す厄介な作業がなくなり、好ま
しいものである。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の装置では、モータに入力する補
正信号はその位相が予じめ最適な値を想定して固定され
ているので、負荷変動等によって位相関係が最適な状態
からはずれることがあり、振動の減衰を全ての負荷変動
等による変化に対応させるのが困難であった。勿論、常
に最適状態に維持するために、例えばFFT（高速フーリ
エ変換式）アナライザを用いて位相を測定することもで
きるが、高価で複雑な装置を必要とし、また位相変化に
対して遅れを生じるおそれがある。 従って、本発明の目的は、公知の振動減衰装置を改良
することにあり、特に負荷変動等によって振動の位相が
ずれても、この位相ずれに追従できる振動減衰装置を簡
単な構成で提供することにある。 問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明によれば、サーボ
制御モータによって駆動され出力軸に被制御部材が連結
された減速機の出力軸に現われる回転振動を減衰するた
め、モータの回転軸に連結された位置検出器と、この検
出器からの信号を受けて回転振動と同じ周期を持つ補正
信号を出力する補正信号発生器とを備え、前記発生器か
らの補正信号をモータのサーボ制御系に入力して成る減
速機の振動減衰装置であって、モータに供給される電流
のリップルを検出する手段と、このリップル信号からモ
ータの回転周波数のＮ倍の成分の信号をとり出すフイル
タ手段と、このフイルタからの信号と前記位置検出器か
らの信号とを入力し位相差信号を出力する移相調整器と
を備え、該位相調整器からの位相差信号を前記補正信号
発生器に入力して補正信号の位相を調整するように構成
したことを特徴とする減速機の振動減衰装置が提供され
る。 作用 上記の構成により、モータに対する供給電流を常に監
視し、モータの負荷変動等による変化をリアルタイムで
とられ、これを補正信号発生器に入力して補正信号の位
相調整を行っている。従って、補正信号が最適位相でサ
ーボ制御系に送られ、減速機の出力軸に現われる回転振
動が常に減衰される。 実施例１ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図に本発明の振動減衰装置を備えた動力シ
ステムのブロック図を示す。動力システムには動力源と
してのモータ１が設けられ、このモータの回転軸にはタ
コジェネレータ２とサーボアンプ３が設けられ、サーボ
制御されている。また、モータ１の回転軸には減速機４
が連結され、減速して出力軸５を駆動する。このような
サーボ制御系を備えた減速機付動力システムは、例えば
高精度を必要とする産業用ロボットのアームを駆動する
のに用いられる。また、減速機は、通常の歯車形式のも
のでもよいが、ロボットのアームのようなスペースの狭
い場所では調和歯車装置が多用されている。本例におい
ても、以下の説明では減速機４として調和歯車装置が用
いられるものとする。しかしながら、本発明は、減速機
の出力軸に現われる回転振動を抑えることにあり、この
ような回転振動の現われる他の減速機にも適用できるこ
とは勿論である。 先ず、調和歯車装置の原理について一般的な説明をす
る。第２図に示すように、調和歯車装置は、剛性の円形
スプライン11と、この円形スプライン11に噛み合う可撓
性スプライン12とを備え、該可撓性スプライン12はウェ
ーブジェネレータ13により楕円形に撓められている。ウ
ェーブジェネレータ13は可撓性スプライン12を楕円形に
撓めるだけでなくその楕円形を回転させるものであり、
この楕円の回転の際可撓性スプラインを回転させないよ
うボールベアリング14を備えている。 可撓性スプライン12は楕円に撓められるため、その歯
は円形スプラインに対し矢印Ａ、Ｂの２点でしか噛み合
わない。なお、円形スプライン11の歯数は可撓性スプラ
インの歯数とは異なっており、例えば円形スプライン11
は可撓性スプライン12の歯より２枚多く形成される。 第３図（ａ）〜（ｄ）において、ウェーブジェネレー
タ13を時計方向に回転させた場合の円形スプライン11と
可撓性スプライン12との関係が示されている。ウェーブ
ジェネレータ13が第３図（ａ）の位置にあるとき、円形
スプライン11の１つの歯15は可撓性スプライン12の１つ
の歯16に噛み合っている。ウェーブジェネレータ13を第
２図（ｂ）に示すように90°回転させると、可撓性スプ
ライン12はその楕円形状が回転し、円形スプライン11と
可撓性スプライン12の噛み合う位置がウェーブジェネレ
ータ13の長軸の回転に従って移動する。第３図（ｃ）に
示すように、ウェーブジェネレータ13が180°回転する
と、歯15と歯16が再び噛み合うがその位置は歯数１枚分
だけ回転方向とは反対の方向にずれる。そして、第３図
（ｄ）に示すように、ウェーブジェネレータ13が360°
回転すると歯15と歯16とは歯数２枚分だけ回転方向とは
反対の方向にずれる。このように、噛合い位置が順次ず
れる動きを出力としてとり出せば、大きな減速比を得る
ことができる。 従ってこの調和歯車装置は部品点数が少なく、極めて
小型で大きな減速比を得ることができ、例えば高い精度
を要求する産業用ロボットのアームを動かすのに用いら
れる。しかしながら、この調和歯車装置を用いた減速機
においても、他の減速機と同様に出力トルクの不均一さ
によって、出力軸に回転振動が現われる。 この回転振動の検出のために、第１図を参照すると、
減速機４の入力軸となるモータ１の回転軸には位置検出
器21が連結される。位置検出器21の代表的なものとして
シャフトエンコーダがあるが、他の回転位置検出器でも
よいことは勿論である。位置検出器21はモータ１の回転
位置を示す位置信号を出力し、この位置信号には、減速
機４の出力軸の回転位置を入力軸すなわちモータ１の回
転軸に換算した情報が含まれる。 位置検出器21の出力は補正信号発生器22に入力され、
この補正信号発生器22で、出力軸５に現われる回転振動
を抑制するため、回転振動と同じ周期をもつ補正信号が
作られる。この補正信号は、速度指令信号及びタコジェ
ネレータ２からの速度信号とともにサーボアンプ３に送
られ、サーボアンプ３ではこれらの信号に応じてモータ
１に駆動電流を供給し、モータ１を所定の速度で回転さ
せる。 上記した位置検出器21及び補正信号発生器22を設けて
出力軸５に現われる回転振動を抑制するようにした構成
は、先に述べたように、既に公表されている。しかしな
がら、この公表された装置では、既述のように負荷変動
等による変動に対して考慮が払われていない。従って、
負荷変動等による位相ずれに対してこれに応答できなか
った。 本発明においては、このような負荷変動等に対する変
動を監視し、補正信号に対してこの変動情報を含ませる
ようにしている。再び第１図を参照すると、サーボアン
プ３からモータ１へ供給される電流のリップルを検出す
る抵抗25が供給ライン26に直列に設けられている。抵抗
25の両端にはリップル信号が現われる。このリップル信
号は出力軸５の回転振動と比例関係にあり、減速機４の
入力軸に換算すると、位相関係は同一となり、また振幅
も比例したものとなっていることが知られている。 リップル信号はバンドパスフィルタ27に入力され、モ
ータ１の負荷変動等によって現われる電流リップルを濾
波して、モータの回転周波数のＮ倍の成分をとり出す
（Ｎ＝１、２、・・・）。調和歯車装置の場合、入力軸
一回転で二回大きく変動する。これは、ウェーブジェネ
レータが楕円形にされ可撓性スプラインを円形スプライ
ンに対して２点で噛み合わせるようにしているためであ
る。従って、調和歯車装置を減速機として用いた場合に
は、モータ１の回転周波数の２倍の成分をフィルタ27に
よってリップル信号から取り出す。 フィルタ26の出力は位相調整器28に送られる。位相調
整器28には、位置検出器からの位置信号も入力されてお
り、位置検出器21からの信号と、フィルタ27からの信号
との位相差を示す位相差信号が出力される。この位相差
信号は補正信号発生器22に入力され、補正信号の位相を
補正する。従って、補正信号発生器22の出力信号は、出
力軸５に現われる回転振動に対して位相ずれのない補正
信号となり、回転振動を適正に抑制することができる。 フィルタ26の出力は、既に述べたように、リップル信
号から得られたものであり、この信号には位相情報の外
に負荷変動等に伴なう振幅の情報が含まれている。本発
明においては、これを利用して、補正信号発生器22の出
力である補正信号の振幅も調整することができる。この
ため、補正信号は振幅調整器29に入力され、ここでその
振幅が調整される。この調整のため、振幅調整器29に
は、その制御端子30にフィルタ27からの信号が入力さ
れ、補正信号の振幅が負荷変動等の変動に対応して調整
される。従って、サーボアンプ３に入力される補正信号
は、位相と振幅が現実の出力軸に現われる回転振動の位
相と振幅に対応したものとなり、どんなに負荷変動等に
よって回転振動が変動しても常にこれを最少に抑制する
ことができる。 第４図は、第１図の動力システムについてその代表的
な詳細例を示す回路図である。この第４図の例において
は、位置検出器としてモータ１の回転軸に連結されて回
転位置信号を出力するシャフトエンコーダ式のパルスエ
ンコーダ31が用いられている。エンコーダ31は、１回転
に１個のパルスを出力するＺ端子と、１回転に100〜100
0個もの多数のパルスを出力するＡ及びＢ端子とがあ
り、Ａ端子の出力はＢ端子の出力に対して90°位相がず
れている。 補正信号発生器22′は、方向判別器32とアップダウン
カウンタ33と正弦波データを記憶したリードオンリメモ
リ（ROM）34とデジタル／アナログ変換器（DAコンバー
タ）35とで構成されている。方向判別器32は、パルスエ
ンコーダ31からのＡ信号及びＢ信号を受けてモータ１の
回転方向を判別し、アップ方向のパルス（Ｕ）を出力す
るかダウン方向のパルス（Ｄ）を出力するかを定める。
アップダウンカウンタ33はアップパルス（Ｕ）またはダ
ウンパルス（Ｄ）を受けてカウントアップまたはカウン
トダウンを行う。このカウンタ33の出力はROM34のアド
レスラインに入力され、そのアドレスに対応する正弦波
のデータを出力する。この正弦波データはDAコンバータ
35に入力され、正弦波を出力する。 従って補正信号発生器22′はエンコーダ31からの回転
位置信号に従って変化する補正信号を正弦波として出力
する。この正弦波は、出力軸５の回転振動と同じ周期を
もつ正弦波として形成されるもので、ROM34にはカウン
タ33からのアドレス信号に従ってそのデータを出力する
ようにデータが記憶されている。カウンタ33はモータ１
の回転速度を示す位置パルス信号に従ってカウントアッ
プまたはカウントダウンを行うので補正信号発生器22′
から出力される補正信号は、減速機４の出力軸５に現わ
れる回転振動（ひいては減速機の入力軸すなわちモータ
１の回転振動）に対応したものとなる。従ってこの補正
信号が最適な位相（及び振幅）を有するのであれば、サ
ーボアンプ３にはその回転振動を打消すように補正信号
が入力され、回転振動は効果的に抑制される。しかしな
がら、前述のように、回転振動の位相（及び振幅）は、
負荷変動等によって変化する。 回転振動の位相（及び振幅）の検出のためのバンドパ
スフィルタは、第４図においてはIC化されたデジタルフ
ィルタ37で構成される。勿論、このバンドパスフィルタ
は、所定の周波数成分が得られる限り任意のものでよ
く、例えば、通常のLCフィルタあるいはRCフィルタでも
よく、機械的フィルタでもよい。使用したデジタルフィ
ルタは周波数帯域を設定するのが容易であり、また占有
領域も少ないので便利であるが、作動のために、クロッ
クパルスを必要としている。このため、この第４図の例
においては、エンコーダ31からのパルス信号を適当にカ
ウンタ38で逓降して用いる。このクロックパルスはフィ
ルタ37の作動のために必要なものであって、時間的な同
期関係は一切不要である。 フィルタ37から出力される信号は正弦波となって、本
例の場合モータ１の回転周波数の２倍の周波数を有す
る。これは減速機が調和歯車装置である場合にウェーブ
ジェネレータが１回転するときに２回大きく変動するか
らであり、他の減速機の場合にはそれに合せた倍数の周
波数成分を取出せばよい。フィルタ37の出力信号は位相
調整器28′に入力される。 位相調整器28′は、ゼロクロスコンパレータ39とカウ
ンタ40とを備えている。ゼロクロスコンパレータ39は、
フィルタ37から出力される正弦波のゼロ点交差位置を検
出し、それに対応したパルス（矩形波）を出力する。コ
ンパレータ39からのパルスはカウンタ40に入力され、カ
ウントされる。このカウンタ40にはエンコーダ31からの
Ｚ信号が入力されており、モータ１の回転位置との差を
算出する。従って、カウンタ40からは、モータ１の回転
位置とリップルすなわち変動との位相の差のデータが出
力される。この位相差データは、補正信号発生器22′の
アップダウンカウンタ33のプリセットデータ端子に入力
され、この位相差データに従って、カウンタ33をプリセ
ットする。従って、カウンタ33の内容は、実際の位相ず
れに対応してずらされ、D/Aコンバータ35から出される
補正信号の位相は回転振動に対応したものとなる。 フィルタ37の出力信号は、補正信号の振幅調整にも用
いられる。このため、フィルタ37からの信号は振幅の検
出手段としての整流器42に入力され、フィルタ37からの
振幅のレベルを検出する。整流器42は、振幅調整器29に
送られ、補正信号の振幅を調整する。この振幅調整器29
は、例えばアナログ乗算器、自動利得制御増幅器（AG
C）等任意のものが用いられる。これにより、補正信号
は回転振動を最小に抑制することができる。 発明の効果 本発明によれば、負荷変動等による回転振動の位相変
化をリアルタイムで監視しており、この位相変化を回転
振動のための補正信号に加えることによって、回転振動
の抑制を効果的に果しており、減速機に現われる回転振
動が負荷変動等に拘わらず抑制される。しかも、この位
相補正は、減速機の入力軸側のデータでのみ行われてい
るので、厄介な出力軸側のデータを一切必要としない。
そして、その構成も極めて簡単なものとなり、占有空間
も極めて小さい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置の一実施例を示すブロック
図、第２図は公知の調和歯車装置の略正面図、第３図
（ａ）〜（ｄ）は調和歯車装置の動作説明図、第４図は
本発明による装置の詳細な例を示す回路図である。 １……モータ、２……タコジェネレータ、３……サーボ
アンプ、４……減速機、５……出力軸、11……円形スプ
ライン、12……可撓性スプライン、13……ウェーブジェ
ネレータ、21……位置検出器、22,22′……補正信号発
生器、25…リップル検出抵抗、27,37……バンドパスフ
ィルタ、28、28′……位相調整器、29……振幅調整器、
31……パルスエンコーダ。
図、第２図は公知の調和歯車装置の略正面図、第３図
（ａ）〜（ｄ）は調和歯車装置の動作説明図、第４図は
本発明による装置の詳細な例を示す回路図である。 １……モータ、２……タコジェネレータ、３……サーボ
アンプ、４……減速機、５……出力軸、11……円形スプ
ライン、12……可撓性スプライン、13……ウェーブジェ
ネレータ、21……位置検出器、22,22′……補正信号発
生器、25…リップル検出抵抗、27,37……バンドパスフ
ィルタ、28、28′……位相調整器、29……振幅調整器、
31……パルスエンコーダ。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．サーボ制御モータによって駆動され出力軸に被制御
部材が連結された減速機の出力軸に現われる回転振動を
減衰するため、モータの回転軸に連結された位置検出器
と、この検出器からの信号を受けて回転振動と同じ周期
を持つ補正信号を出力する補正信号発生器とを備え、前
記発生器からの補正信号をモータのサーボ制御系に入力
して成る減速機の振動減衰装置において、 モータに供給される電流のリップルを検出する手段と、
このリップル信号からモータの回転周波数のＮ倍の成分
の信号をとり出すフイルタ手段と、このフイルタからの
信号と前記位置検出器からの信号とを入力し位相差信号
を出力する移相調整器とを備え、該位相調整器からの位
相差信号を前記補正信号発生器に入力して補正信号の位
相を調整するように構成したことを特徴とする減速機の
振動減衰装置。 ２．波形発生器とサーボ系との間に振幅調整器が設けら
れ、この振幅調整器の制御端子に前記フイルタ手段から
の信号が振幅調整器を介して入力されており、モータの
供給電流の大きさに従って調整器の利得を変化させるよ
うにした特許請求の範囲第１項記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61081640A JP2887164B2 (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 減速機の振動減衰装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61081640A JP2887164B2 (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 減速機の振動減衰装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62242151A JPS62242151A (ja) | 1987-10-22 |
| JP2887164B2 true JP2887164B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=13751937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61081640A Expired - Fee Related JP2887164B2 (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 減速機の振動減衰装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2887164B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005153047A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Fanuc Ltd | ロボットの関節装置。 |
| JP5277946B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-08-28 | 株式会社安川電機 | ロボット制御装置およびロボットシステム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337525A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-06 | Komatsu Mfg Co Ltd | Facings used for casting mould |
| JPS61203885A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-09 | Fujitsu Ltd | モ−タ制御方式 |
-
1986
- 1986-04-09 JP JP61081640A patent/JP2887164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337525A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-06 | Komatsu Mfg Co Ltd | Facings used for casting mould |
| JPS61203885A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-09 | Fujitsu Ltd | モ−タ制御方式 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62242151A (ja) | 1987-10-22 |
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