JP4061845B2 - Servo system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボシステムの振動抑制に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、サーボシステムは、サーボモータに取り付けたエンコーダからの位置情報をサーボドライバにフィードバックし、電流指令によりサーボモータの電流を制御している。
【0003】
そして、サーボモータを取り付けた機器の振動を避けるため、実機運転により共振点や振動の状況を計測してゲイン設定を行い、ゲイン設定後、共振点が発生しない範囲でサーボモータを運転している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の設備機器には、高速化、高精度化が要求されており、従来のサーボシステムでは、システムの性能上では高応答性を実現できるのにもかかわらず、機器の剛性の弱さや固有の共振点の影響で応答を上げることができず、機器の動作の高応答性が実現できなかった。
【0005】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、簡単な構成で機器の振動を抑制し、機器の動作の高速化、高精度化が実現できるサーボシステムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、位置指令・速度指令演算からトルク指令を出力し、電流ゲインで出力電流量を決め、PWM出力で出力電流を生成してサーボモータの出力トルクを制御するサーボドライバと、サーボモータを取り付けた機器と、振動を計測する加速度計とを備え、前記加速度計を機器に設置し、前記サーボモータに加速度計の出力を入力する振動情報入力コネクタを設け、前記加速度計の出力をモータ位置情報検出用のエンコーダ情報と共にシリアルデータで前記サーボドライバに送信し、サーボドライバ内に設置されたモータ電流検出センサによる電流指令のフィードバックと、前記加速度計による振動のフィードバックとの2重のフィードバックループを用いてモータの出力トルクを制御し、前記サーボモータを取り付けた機器の振動を抑制するもので、予め実機運転による共振点を計測してサーボドライバのゲイン設定をする必要がなく、リアルタイムに機器の振動を抑制でき、機器動作の高速化を実現できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項1記載の発明は、位置指令・速度指令演算からトル ク指令を出力し、電流ゲインで出力電流量を決め、PWM出力で出力電流を生成してサーボモータの出力トルクを制御するサーボドライバと、サーボモータを取り付けた機器と、振動を計測する加速度計とを備え、前記加速度計を機器に設置し、前記サーボモータに加速度計の出力を入力する振動情報入力コネクタを設け、前記加速度計の出力をモータ位置情報検出用のエンコーダ情報と共にシリアルデータで前記サーボドライバに送信し、サーボドライバ内に設置されたモータ電流検出センサによる電流指令のフィードバックと、前記加速度計による振動のフィードバックとの2重のフィードバックループを用いてモータの出力トルクを制御するもので、予め実機運転による共振点を計測し、サーボドライバのゲイン設定をする必要がなく、リアルタイムに機器の振動を抑制でき、エンコーダケーブルを利用することでサーボモータを取り付けた機器とサーボドライバ間の配線を削減でき、簡便な設置環境を提供できる。
【0008】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0009】
(参考実施例1)
図1において、サーボドライバ101は、機器である機構系103に取り付けたサーボモータ102内のエンコーダ109の位置情報をフィードバックすることにより、サーボモータ102の位置・速度を制御し機構系103を駆動させる。
【0010】
サーボドライバ101では位置指令・速度指令演算110からトルクの指令を出力し、電流ゲイン105で出力電流量を決め、PWM出力106でモータ108に出力する電流を生成し、モータコネクタ112を通じてサーボモータ102に供給する。そして、モータ108に出力される電流は、モータ電流を検出する電流センサ107で検知し、トルクの指令にフィードバックして電流を制御することで、サーボモータ102から機構系103に伝えるトルクをコントロールしている。
【0011】
従来は、サーボドライバ101が機構系103の共振周波数以上の指令を出さないように、予め応答性を制限していたが、本発明では機構系103に設置した加速度計104が感知した情報を、新設した振動情報入力ポート111からサーボドライバ101にフィードバックし、フィルタ114において加速度計104の情報から振動情報のみを抜き出し、位置指令、速度指令演算110から出されるトルク指令に取り込み、電流のフィードバックと振動のフィードバックの2重のフィードバックにより、モータ108に出力する電流をリアルタイムに変化させサーボモータ102のトルクを制御し機構系103の振動を低減することができる。
【0012】
(参考実施例2)
図2において、機構系103に設置した加速度計104が感知する情報を振動情報入力ポート111からサーボドライバ101にフィードバックし、フィルタ114において加速度計104の情報から振動情報のみを抜き出し、その情報量に応じて可変電流ゲイン201の値を動的に変化させ、トルク指令を増幅する値を変化させる。振動が発生した場合、PWM出力106を経てモータ108に出力する電流を変化させたゲインで制御することにより、サーボモータ102から出力されるトルクをリアルタイムに変化させ、機構系103の振動を抑制することができる。
【0013】
(実施例1)
図3において、サーボモータ102内のエンコーダ109からの位置情報の伝達はシリアル通信でエンコーダコネクタ113よりサーボドライバ101へフィードバックする。このとき、機構系103に設置した加速度計104からのデータをサーボモータ102に新設した振動情報入力コネクタ301に入力し、送信データ処理302でエンコーダ109が出力する位置データと共にシリアル通信データに変換し、サーボドライバ101のエンコーダコネクタ113へ位置・振動情報として送信する。
【0014】
すなわち、サーボドライバ101の振動情報入力ポートは不要となり、代わりにサーボモータ102に設けた振動情報入力コネクタ301が振動情報の入力ポートとなり、加速度計104とサーボドライバ101間の配線を不要にできる。
【0015】
サーボドライバ101は、位置情報・振動情報をそれぞれの制御処理に使用してサーボモータ102を制御し機構系103を動作させる。
【0016】
(参考実施例3)
図4において、サーボモータ102は、機構系103と機械的に締結され、機構系103に発生した振動はサーボモータ102にも伝達される。したがって、サーボモータ102内部に加速度計401を設置し、機構系103で発生した振動をサーボモータ102で検出する。
【0017】
したがって、実施例1に比べて機器に設置した加速度計からサーボモータまでの配線を省略できる。
【0018】
送信データ処理302においては、エンコーダ109で検出したサーボモータ102の位置情報と加速度計401の振動情報とを、シリアル通信データに変換してエンコーダコネクタ113へ位置・振動情報として送信する。
【0019】
サーボドライバ101は、位置情報・振動情報をそれぞれの制御処理に使用しサーボモータ102を制御し機構系103を動作させる。
【0020】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項1記載の発明によれば、サーボモータに加速度計の出力を入力する振動情報入力コネクタを設け、振動情報とエンコーダの位置情報とをシリアルデータでサーボドライバに送信することにより、加速度計とサーボドライバとを直接配線する必要がなく、容易に設置できる。
【0021】
このように、簡単な構成で機器の振動を抑制し、機器の動作の高速化、高精度化が実現できるサーボシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考実施例1におけるサーボシステムの電流指令補正のブロック図
【図2】 本発明の参考実施例2におけるサーボシステムの可変電流ゲインのブロック図
【図3】 本発明の実施例1におけるサーボシステムの構成図
【図4】 本発明の参考実施例3におけるサーボシステムの構成図
【符号の説明】
101 サーボドライバ
102 サーボモータ
103 機構系(機器)
104、401 加速度計
105 電流ゲイン
107 電流センサ(モータ電流検出センサ)
110 位置指令、速度指令演算
111 振動情報入力ポート
114 フィルタ
201 可変電流ゲイン
301 振動情報入力コネクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to vibration suppression of a servo system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a servo system feeds back position information from an encoder attached to a servo motor to a servo driver, and controls the current of the servo motor by a current command.
[0003]
And in order to avoid vibration of the equipment to which the servo motor is attached, the resonance point and vibration status are measured by actual machine operation to set the gain, and after the gain setting, the servo motor is operated within the range where the resonance point does not occur .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, recent equipment has been required to increase speed and accuracy, and the conventional servo system can achieve high responsiveness in terms of system performance, but the rigidity of the equipment is weak. The response could not be improved due to the influence of the inherent resonance point, and high responsiveness of the device operation could not be realized.
[0005]
The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a servo system capable of suppressing the vibration of the device with a simple configuration and realizing the high-speed and high-precision operation of the device. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention outputs a torque command from position command / speed command calculation, determines an output current amount by current gain, generates an output current by PWM output, and controls the output torque of the servo motor. A servo driver, a device equipped with a servo motor, and an accelerometer that measures vibration, the accelerometer is installed in the device, and a vibration information input connector for inputting the output of the accelerometer to the servo motor is provided, The output of the accelerometer is transmitted to the servo driver as serial data together with the encoder information for detecting the motor position information , the feedback of the current command by the motor current detection sensor installed in the servo driver, the feedback of the vibration by the accelerometer, controls the output torque of the motor using a double feedback loop, preparative said servo motor Intended to suppress the vibration of the attached equipment, it is not necessary to the gain setting of the servo driver by measuring the resonance point by advance actual operation, real time can suppress the vibration of the equipment, can realize high-speed device operation.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention of
[0008]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0009]
( Reference Example 1)
In FIG. 1, a servo driver 101 feeds back position information of an
[0010]
The servo driver 101 outputs a torque command from the position command /
[0011]
Conventionally, the responsiveness is limited in advance so that the servo driver 101 does not issue a command higher than the resonance frequency of the
[0012]
( Reference Example 2)
In FIG. 2, information sensed by the
[0013]
(Example 1 )
In FIG. 3, transmission of position information from the
[0014]
That is, the vibration information input port of the servo driver 101 is not required, and instead, the vibration
[0015]
The servo driver 101 uses the position information and vibration information for each control process to control the
[0016]
( Reference Example 3 )
In FIG. 4, the
[0017]
Therefore, the wiring from the accelerometer installed in the device to the servo motor can be omitted as compared with the first embodiment.
[0018]
In the
[0019]
The servo driver 101 uses the position information / vibration information for each control process to control the
[0020]
【The invention's effect】
As apparent from the above examples, according to the invention of
[0021]
In this way, it is possible to provide a servo system that can suppress the vibration of the device with a simple configuration and can realize a high-speed and high-precision operation of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of current command correction of a servo system in
101
104, 401 Accelerometer 105 Current gain 107 Current sensor (motor current detection sensor)
110 Position command / speed command calculation 111 Vibration
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