JP6274967B2 - Drive control device for rotary actuator - Google Patents

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Description

本発明は、モータの出力軸に減速機の入力要素が連結固定された減速機一体型の回転アクチュエータに関し、特に、加減速時における回転アクチュエータの駆動方法の改良に関する。   The present invention relates to a reduction gear-integrated rotary actuator in which an input element of a reduction gear is connected and fixed to an output shaft of a motor, and more particularly to improvement of a driving method of the rotary actuator during acceleration / deceleration.

ロボット、工作機械等の様々な分野において、ロボットアーム等の負荷の駆動源として減速機とモータが結合し一体化した減速機一体型の回転アクチュエータが用いられる。このような回転アクチュエータは特許文献１に開示されている。回転アクチュエータにおいては、減速機の破損防止のために、モータの最大トルクが減速機の許容伝達トルクを超えないように、モータ駆動電流の最大電流値を制限している。   In various fields such as robots and machine tools, a reduction gear-integrated rotary actuator in which a reduction gear and a motor are combined and integrated is used as a drive source for a load such as a robot arm. Such a rotary actuator is disclosed in Patent Document 1. In the rotary actuator, the maximum current value of the motor drive current is limited so that the maximum torque of the motor does not exceed the allowable transmission torque of the reducer in order to prevent the reduction gear from being damaged.

特開２０１２−１５２０６７号公報JP 2012-152067 A

ここで、減速機一体型の回転アクチュエータでは、加減速時に、モータの発生トルクの一部が、モータ自身の回転部分の慣性負荷を加減速するためのトルクとして使用される。このため、減速機を介して駆動対象の部材の側に掛かるトルクが低く、当該減速機の許容伝達トルクまで十分にモータ容量を利用できない場合がある。   Here, in the speed reducer-integrated rotary actuator, a part of the generated torque of the motor is used as torque for accelerating / decelerating the inertial load of the rotating part of the motor itself during acceleration / deceleration. For this reason, the torque applied to the member to be driven via the reduction gear is low, and the motor capacity may not be sufficiently utilized up to the allowable transmission torque of the reduction gear.

加速あるいは減速時における駆動対象の部材の位置決め動作等の応答性を高めるためには、駆動対象の部材を早く所望の位置に移動させるために、出来る限り大きなトルクを、減速機を介して駆動対象の部材に伝達する必要がある。上記のように、減速機の許容伝達トルクによってモータ最大電流値が制限されているので、モータ容量に余裕があっても、加減速時の応答性を高めることができない場合がある。   In order to improve the responsiveness of the positioning operation of the member to be driven during acceleration or deceleration, in order to move the member to be driven to a desired position as quickly as possible, a torque as large as possible is applied via the reducer. It is necessary to transmit to the member. As described above, since the motor maximum current value is limited by the allowable transmission torque of the speed reducer, there is a case where the responsiveness at the time of acceleration / deceleration cannot be improved even if the motor capacity is sufficient.

本発明の課題は、このような点に鑑みて、加減速時の応答性を向上させることのできる減速機一体型の回転アクチュエータの駆動方法および駆動制御装置を提供することにある。   In view of these points, an object of the present invention is to provide a drive method and a drive control device for a speed reducer-integrated rotary actuator capable of improving the responsiveness during acceleration / deceleration.

上記の課題を解決するために、本発明は、モータと、当該モータの出力軸に回転入力要素が連結固定された減速機とを備えた減速機一体型の回転アクチュエータの駆動制御装置であって、
駆動対象の部材の慣性モーメントを負荷側慣性モーメント、前記回転アクチュエータにおける少なくとも前記モータの回転部分の慣性モーメントをモータ側慣性モーメント、前記負荷側慣性モーメントと前記モータ側慣性モーメントとの比率を負荷慣性比とすると、
前記負荷側慣性モーメントが設定される設定部と、
前記モータ側慣性モーメントが設定されるモータ側慣性モーメント設定部と、
前記減速機の許容伝達トルクが設定される許容伝達トルク設定部と、
前記許容伝達トルクによって規定される設定最大電流値が設定される最大電流値設定部と、
前記駆動対象の部材の加速あるいは減速時におけるモータ駆動電流の最大電流値の制御を、前記負荷慣性比に基づき、第１モードおよび第２モードのうち、少なくとも前記第１モードで行う駆動制御部と、
前記駆動対象の部材に加わる負荷を推定する負荷推定部と、
を有しており、
前記駆動制御部は、
前記第１モードでは、前記負荷慣性比に基づき、前記最大電流値を、前記設定最大電流値よりも増加させて、前記減速機を介して伝達される伝達トルクを前記許容伝達トルクに近づく方向に増加させ、前記第２モードでは、前記最大電流値を前記設定最大電流値に固定し、
前記第１モードによる制御状態において、前記負荷推定部によって、前記駆動対象の部材の側に、慣性負荷以外の負荷が作用したことが検出された場合に、前記第１モードを解除して前記第２モードに切り替えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention is a drive control device for a speed reducer-integrated rotary actuator comprising a motor and a speed reducer having a rotation input element connected and fixed to the output shaft of the motor. ,
The inertia moment of the member to be driven is the load side inertia moment, the inertia moment of at least the rotating part of the motor in the rotary actuator is the motor side inertia moment, and the ratio of the load side inertia moment to the motor side inertia moment is the load inertia ratio. Then,
A setting unit in which the load side moment of inertia is set;
A motor side moment of inertia setting section in which the motor side moment of inertia is set;
An allowable transmission torque setting unit in which an allowable transmission torque of the reduction gear is set;
A maximum current value setting unit in which a set maximum current value defined by the allowable transmission torque is set;
A drive control unit that controls the maximum current value of the motor drive current during acceleration or deceleration of the member to be driven based on the load inertia ratio in at least the first mode of the first mode and the second mode; ,
A load estimation unit for estimating a load applied to the member to be driven;
Have
The drive control unit
In the first mode, the maximum current value is increased from the set maximum current value based on the load inertia ratio so that the transmission torque transmitted through the reduction gear approaches the permissible transmission torque. In the second mode, the maximum current value is fixed to the set maximum current value,
In the control state in the first mode, when the load estimation unit detects that a load other than the inertial load is applied to the member to be driven, the first mode is canceled and the first mode is released. It is characterized by switching to two modes .

本発明の回転アクチュエータでは、加速あるいは減速時に、モータ駆動電流の最大電流値を減速機の許容伝達トルクにより規定される設定最大電流値に固定せずに、負荷側慣性モーメントとモータ側慣性モーメントとの比率である負荷慣性比に基づき、最大電流値を増加させる。すなわち、最大電流値の可変制御を行う。これにより、モータ側の回転部分の慣性負荷を加速あるいは減速するために消費されるトルク分だけ、モータの発生トルクを増加させることができる。   In the rotary actuator of the present invention, during acceleration or deceleration, the maximum current value of the motor drive current is not fixed to the set maximum current value defined by the allowable transmission torque of the reducer, and the load side moment of inertia and the motor side moment of inertia The maximum current value is increased based on the load inertia ratio, which is the ratio of. That is, variable control of the maximum current value is performed. As a result, the torque generated by the motor can be increased by the amount of torque consumed to accelerate or decelerate the inertial load of the rotating part on the motor side.

この結果、減速機を介して駆動対象の部材の側に伝達されるトルクを、減速機の許容伝達トルクまで増加させることができる。モータ駆動電流の最大電流値を減速機の許容伝達トルクによって定まる設定最大電流値に固定している場合に比べて、加速あるいは減速時に駆動対象の部材に伝達されるトルクを高めることができる。よって、モータ容量を十分に利用でき、加減速時の応答性を向上させることができる。   As a result, the torque transmitted to the side of the member to be driven via the reduction gear can be increased to the allowable transmission torque of the reduction gear. Compared to the case where the maximum current value of the motor drive current is fixed to the set maximum current value determined by the allowable transmission torque of the reduction gear, the torque transmitted to the member to be driven during acceleration or deceleration can be increased. Therefore, the motor capacity can be fully utilized, and the responsiveness during acceleration / deceleration can be improved.

加減速時において、減速機を介して伝達されるトルクを許容伝達トルクまで高めるためには、前記負荷側慣性モーメントをａ、前記モータ側慣性モーメントをｂとすると、前記最大電流値を、最大で、前記設定最大電流値の（ａ＋ｂ）／ａ倍まで増加させるようにすればよい。   At the time of acceleration / deceleration, in order to increase the torque transmitted through the speed reducer to the allowable transmission torque, when the load side moment of inertia is a and the motor side moment of inertia is b, the maximum current value is the maximum. It is sufficient to increase it to (a + b) / a times the set maximum current value.

上記のモータ駆動電流の最大電流値を設定最大電流値よりも上げる第１モードによる制御は、回転アクチュエータに加わる負荷が慣性負荷のみの場合に作動させる必要がある。そこで、本発明においては、加速あるいは減速時に、前記第１モードおよび第２モードのいずれか一方のモードにより、前記最大電流値を制御できるようにし、前記第２モードでは、前記最大電流値を前記設定最大電流値に固定している。 The control in the first mode for raising the maximum current value of the motor drive current above the set maximum current value needs to be operated when the load applied to the rotary actuator is only an inertia load. Therefore, in the present invention, at the time of acceleration or deceleration, the maximum current value can be controlled by one of the first mode and the second mode. In the second mode, the maximum current value is It is fixed at the set maximum current value .

このようにすれば、ユーザーは、回転アクチュエータの動作条件、動作状態等に応じて、第１、第２モードのいずれか一つを選択して用いることができる。これにより、減速機に、その許容伝達トルクを超えるトルクが加わってしまうことを回避できる。   In this way, the user can select and use one of the first and second modes according to the operating condition, operating state, etc. of the rotary actuator. Thereby, it can avoid that the torque exceeding the allowable transmission torque is added to the reduction gear.

また、本発明では、回転アクチュエータのモータを駆動するモータドライバ（サーボアンプ）等の駆動装置に、回転アクチュエータに加わる負荷を推定する推定機能が備わっているので、加速あるいは減速時に、負荷推定に基づき、第１、第２モードのいずれかに制御を切り替えることができる。すなわち、前記第１モードによる制御状態において、前記駆動対象の部材の側に、前記負荷側慣性モーメント以外の負荷が作用したことが検出された場合に、前記第１モードを解除して前記第２モードに切り替えるようにしている。これにより、減速機に、その許容伝達トルクを超えるトルクが加わってしまうことを確実に回避できる。 In the present invention, since a drive device such as a motor driver (servo amplifier) that drives the motor of the rotary actuator has an estimation function for estimating a load applied to the rotary actuator, it is based on the load estimation during acceleration or deceleration. The control can be switched to either the first mode or the second mode. That is, in the control state in the first mode, when it is detected that a load other than the load-side inertia moment is applied to the driven member side, the first mode is canceled and the second mode is released. Switch to mode. As a result, it is possible to reliably avoid the application of torque exceeding the allowable transmission torque to the reduction gear.

本発明を適用した回転アクチュエータシステムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the rotary actuator system to which this invention is applied. 負荷慣性比に対するモータ側加速トルクと負荷側加速トルクの変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the motor side acceleration torque with respect to load inertia ratio, and load side acceleration torque. 図１の回転アクチュエータシステムの最大電流値の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control operation of the maximum electric current value of the rotary actuator system of FIG. 第１モードによりモータ駆動電流の最大電流値を可変にした場合における負荷慣性比に対するモータ側加速トルクおよび負荷側加速トルクの変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the motor side acceleration torque with respect to the load inertia ratio when the maximum current value of a motor drive current is made variable by 1st mode, and load side acceleration torque. 第１モードによる最大電流値の可変制御の場合と第２モードによる最大電流値固定制御の場合における負荷慣性比に対する負荷側加速トルクの変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the load side acceleration torque with respect to the load inertia ratio in the case of the variable control of the maximum current value by the 1st mode, and the case of the maximum current value fixed control by the 2nd mode.

以下に、図面を参照して本発明の駆動方法を適用した回転アクチュエータシステムの実施の形態を説明する。   Embodiments of a rotary actuator system to which a driving method of the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

図１は、本実施の形態に係る回転アクチュエータシステムを示す構成図である。回転アクチュエータシステム１は、回転アクチュエータ２と、当該回転アクチュエータ２の駆動制御装置３とを備えている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a rotary actuator system according to the present embodiment. The rotary actuator system 1 includes a rotary actuator 2 and a drive control device 3 for the rotary actuator 2.

回転アクチュエータ２は、モータ４と、このモータ４の出力回転を減速する減速機５とを備え、減速機５の減速出力回転（アクチュエータ出力回転）によって、減速機５に連結された駆動対象の部材６が回転駆動される。回転アクチュエータ２は、モータ４の出力軸４ａに、減速機５の回転入力要素である入力軸５ａが連結固定された減速機一体型のものである。   The rotary actuator 2 includes a motor 4 and a speed reducer 5 that decelerates the output rotation of the motor 4, and a member to be driven connected to the speed reducer 5 by the deceleration output rotation (actuator output rotation) of the speed reducer 5. 6 is driven to rotate. The rotary actuator 2 is a speed reducer integrated type in which an input shaft 5 a that is a rotation input element of the speed reducer 5 is connected and fixed to an output shaft 4 a of the motor 4.

モータ４には回転位置を検出するモータエンコーダ４ｂが組み込まれている。モータエンコーダ４ｂにはメモリ４ｃが搭載されている。メモリ４ｃには、減速機５の許容伝達トルクＴｒｐによって規定されるモータ駆動電流の設定最大電流値を含む各種の情報が格納される。   The motor 4 incorporates a motor encoder 4b that detects the rotational position. A memory 4c is mounted on the motor encoder 4b. The memory 4c stores various types of information including the set maximum current value of the motor drive current defined by the allowable transmission torque Trp of the speed reducer 5.

駆動制御装置３は、モータ４を駆動するモータドライバ（サーボアンプ）７と、モータドライバ７に対して回転アクチュエータ２の動作内容等を指示するコントローラ８とを備えており、これらはコンピュータを中心に構成されている。モータドライバ７は、コントローラ８の指令、モータエンコーダ４ｂからのモータ回転位置情報等に基づき、所定のモータ駆動電流でモータ４を駆動し、駆動対象の部材６の回転動作、位置決め動作をフィードバック制御する。   The drive control device 3 includes a motor driver (servo amplifier) 7 that drives the motor 4 and a controller 8 that instructs the motor driver 7 on the operation content of the rotary actuator 2 and the like. It is configured. The motor driver 7 drives the motor 4 with a predetermined motor driving current on the basis of a command from the controller 8, motor rotational position information from the motor encoder 4 b, etc., and feedback controls the rotational operation and positioning operation of the member 6 to be driven. .

モータドライバ７は、モータ駆動電流の最大電流値の制御を、第１モードおよび第２モードで行うことが可能である。モータドライバ７の駆動制御部１１は、コントローラ８からのモード設定に基づき、第１モード１２および第２モード１３のいずれか一方のモードでモータ駆動電流の最大電流値を制御する。コントローラ８は、第１モード、第２モードを切り替え設定するためのモード設定部８ａ（操作入力部）を備えている。ユーザーはモード設定部８ａを介して、モータドライバ７のモードを第１モード１２および第２モード１３のいずれか一方に設定可能である。   The motor driver 7 can control the maximum current value of the motor drive current in the first mode and the second mode. The drive control unit 11 of the motor driver 7 controls the maximum current value of the motor drive current in one of the first mode 12 and the second mode 13 based on the mode setting from the controller 8. The controller 8 includes a mode setting unit 8a (operation input unit) for switching and setting the first mode and the second mode. The user can set the mode of the motor driver 7 to one of the first mode 12 and the second mode 13 via the mode setting unit 8a.

このために、モータドライバ７は、駆動対象の部材６の慣性モーメントである負荷側慣性モーメントを設定する設定部１４と、回転アクチュエータ２における少なくともモータ４および減速機の入力軸５ａの回転部分の慣性モーメントであるモータ側慣性モーメントを設定する設定部１５を備えている。   For this purpose, the motor driver 7 has a setting unit 14 for setting a load side moment of inertia, which is the moment of inertia of the member 6 to be driven, and the inertia of at least the rotating portion of the motor 4 and the input shaft 5a of the speed reducer in the rotary actuator 2. A setting unit 15 is provided for setting a motor-side inertia moment that is a moment.

第１モード１２は、加減速時に、負荷側慣性モーメントとモータ側慣性モーメントとの
比率に基づき、モータ駆動電流の最大電流値を可変制御するモードである。すなわち、当該第１モードでは、この比率に基づき、最大電流値を、減速機５の許容伝達トルクによって規定される設定最大電流値よりも増加させて、減速機５を介して伝達される伝達トルクを許容伝達トルクに近づく方向に増加させる。これに対して、第２モードは、加減速時に、モータ駆動電流の最大電流値を減速機５の許容伝達トルクにより規定される設定最大電流値に制限（固定）するモードである。 The first mode 12 is a mode in which the maximum current value of the motor drive current is variably controlled based on the ratio between the load side moment of inertia and the motor side moment of inertia during acceleration / deceleration. That is, in the first mode, based on this ratio, the maximum current value is increased from the set maximum current value defined by the allowable transmission torque of the speed reducer 5, and the transmission torque transmitted through the speed reducer 5 is transmitted. Is increased toward the allowable transmission torque. On the other hand, the second mode is a mode in which the maximum current value of the motor drive current is limited (fixed) to the set maximum current value defined by the allowable transmission torque of the speed reducer 5 during acceleration / deceleration.

さらに、モータドライバ７は、回転アクチュエータ２に加わる負荷を推定する負荷推定部１６が備わっている場合には、加速あるいは減速時に、負荷推定に基づき、第１、第２モードのいずれかに制御を切り替えることができる。この場合には、モータドライバ７の駆動制御部１１は、第１モードによる制御状態において、負荷推定部１６によって、駆動対象の部材６の側に、負荷側慣性モーメント以外の負荷が作用したことが検出された場合に、第１モードを解除して第２モードに切り替える切替制御を行う。   Furthermore, when the motor driver 7 includes the load estimation unit 16 that estimates the load applied to the rotary actuator 2, the motor driver 7 controls the first or second mode based on the load estimation during acceleration or deceleration. Can be switched. In this case, the drive control unit 11 of the motor driver 7 may have applied a load other than the load side moment of inertia to the drive target member 6 side by the load estimation unit 16 in the control state in the first mode. When it is detected, switching control for canceling the first mode and switching to the second mode is performed.

（第１、第２モード）
ここで、モータ駆動電流の最大電流値を制御する第１、第２モード１２、１３について更に詳しく説明する。 (First and second modes)
Here, the first and second modes 12 and 13 for controlling the maximum current value of the motor drive current will be described in more detail.

まず、図１の回転アクチュエータ２を、駆動対象の部材６の慣性負荷のみを駆動するもとしてモデル化する。駆動対象の部材６の側の負荷側慣性モーメントをＪＬ、減速機５の減速比をＲ、当該減速機５の許容伝達トルク（入力軸５ａでの値）をＴｒｐ、モータ４の側のモータ側慣性モーメントをＪｍ、最大トルクをＴｍｐとすると、モータ４の最大トルクＴｍｐは、次の運動方程式（１）で表される。当該方程式の左辺を展開すると、式（２）が得られる。   First, the rotary actuator 2 in FIG. 1 is modeled as driving only the inertial load of the member 6 to be driven. The load side moment of inertia on the member 6 side to be driven is JL, the reduction ratio of the reduction gear 5 is R, the allowable transmission torque of the reduction gear 5 (value at the input shaft 5a) is Trp, the motor side on the motor 4 side When the moment of inertia is Jm and the maximum torque is Tmp, the maximum torque Tmp of the motor 4 is expressed by the following equation of motion (1). When the left side of the equation is expanded, Equation (2) is obtained.

Figure 0006274967
Figure 0006274967

式（２）の左辺第１項は、駆動対象の部材６の側の加速トルクを表しており、式（２）の左辺第２項は、モータ４と減速機５の入力軸５ａの加速トルクを表している。厳密に言えば、左辺第１項の負荷の慣性モーメントＪＬには、減速機５の出力軸の慣性モーメントが含まれるが、高減速な減速機の場合には無視できる。   The first term on the left side of Equation (2) represents the acceleration torque on the side of the member 6 to be driven, and the second term on the left side of Equation (2) represents the acceleration torque of the input shaft 5a of the motor 4 and the speed reducer 5. Represents. Strictly speaking, the inertia moment JL of the load in the first term on the left side includes the inertia moment of the output shaft of the speed reducer 5, but can be ignored in the case of a speed reducer with high speed reduction.

第２モード１３ではモータ駆動電流の最大電流値が減速機５の許容伝達トルクＴｒｐによって規定される設定最大電流値に固定される。したがって、モータ４の最大トルクＴｍｐが、減速機５の許容伝達トルクＴｒｐを超えないという制限下においてモータ４が駆動制御される。この制限下においては、上記の式（２）におけるモータ４の最大トルクＴｍｐは、最大でも減速機５の許容伝達トルクＴｒｐである。よって、第２モード１３では、Ｔｍｐ＝Ｔｒｐとなるようにモータ４の出力トルクが制御される。   In the second mode 13, the maximum current value of the motor drive current is fixed to the set maximum current value defined by the allowable transmission torque Trp of the speed reducer 5. Accordingly, the motor 4 is driven and controlled under the restriction that the maximum torque Tmp of the motor 4 does not exceed the allowable transmission torque Trp of the speed reducer 5. Under this restriction, the maximum torque Tmp of the motor 4 in the above equation (2) is the allowable transmission torque Trp of the speed reducer 5 at the maximum. Therefore, in the second mode 13, the output torque of the motor 4 is controlled so that Tmp = Trp.

ここで、負荷側慣性モーメントとモータ側慣性モーメントとの比である負荷慣性比をｍとすると、この負荷慣性比ｍは次式（３）で表される。

Figure 0006274967
Here, when the load inertia ratio, which is the ratio of the load side inertia moment and the motor side inertia moment, is m, the load inertia ratio m is expressed by the following equation (3).
Figure 0006274967

図２は、負荷慣性比ｍに対する加速トルクの変化を表すグラフである。このグラフにおいて、曲線Ｃ２１は、モータ４が発生するモータ側の加速トルクＴｍの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を表し、曲線Ｃ２２は、駆動対象の部材６の側に伝達される負荷側の加速トルクＴＬの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を表す。   FIG. 2 is a graph showing a change in acceleration torque with respect to the load inertia ratio m. In this graph, the curve C21 represents a change in the ratio of the motor-side acceleration torque Tm generated by the motor 4 to the allowable transmission torque Trp, and the curve C22 represents the load-side acceleration transmitted to the member 6 to be driven. It represents a change in the ratio of the torque TL to the allowable transmission torque Trp.

このグラフから分かるように、負荷側慣性モーメントＪＬ／Ｒ２とモータ側慣性モーメントＪｍとが同一の場合、すなわち負荷慣性比ｍ＝１の場合には、許容伝達トルクＴｒｐに対する負荷側の加速トルクＴＬの比率は０．５である。これは、モータ４の発生トルクのうち、その半分がモータ側慣性負荷の加速に費やされ、残りの半分のトルク、すなわち、許容伝達トルクＴｒｐの半分しか、減速機５を介して伝達されないことを意味する。 As can be seen from this graph, when the load side inertia moment JL / R 2 and the motor side inertia moment Jm are the same, that is, when the load inertia ratio m = 1, the load side acceleration torque TL with respect to the allowable transmission torque Trp. The ratio is 0.5. This is because half of the torque generated by the motor 4 is spent for accelerating the motor-side inertia load, and only the remaining half of the torque, that is, half of the allowable transmission torque Trp is transmitted via the speed reducer 5. Means.

本例の第１モード１２によるモータ駆動電流の最大電流値の制御では、負荷慣性比ｍを考慮して、最大電流値を許容伝達トルクＴｒｐによって規定される設定最大電流値に固定せずに、それよりも増加させるようにしている。この結果、減速機５の許容伝達トルクＴｒｐまで減速機５を介して駆動対象の部材６の側に伝達されるトルクを大きくすることができる。これにより、駆動対象の部材６の加速、減速制御を応答性良く短時間で行うことが可能になる。   In the control of the maximum current value of the motor drive current in the first mode 12 of this example, the maximum current value is not fixed to the set maximum current value defined by the allowable transmission torque Trp in consideration of the load inertia ratio m. I try to increase it. As a result, the torque transmitted to the drive target member 6 side through the speed reducer 5 up to the allowable transmission torque Trp of the speed reducer 5 can be increased. Thereby, acceleration and deceleration control of the member 6 to be driven can be performed in a short time with good responsiveness.

（最大電流値の制御動作）
図３は、駆動制御装置３によって行われるモータ４の最大電流値の制御動作を示す概略フローチャートである。まず、モータドライバ７に各制御パラメータを設定する（ステップＳＴ１）。制御パラメータには、モータ側慣性モーメントＪｍ、負荷側慣性モーメントＪＬ、減速機５の減速比Ｒ、減速機の許容伝達トルクＴｒｐによって規定されるモータ駆動電流の設定最大電流値などが含まれる。これらの制御パラメータは、例えば、モータエンコーダ４ｂに搭載したメモリ４ｃに予め設定されており、モータドライバ７によって読み出される。 (Control operation of maximum current value)
FIG. 3 is a schematic flowchart showing the control operation of the maximum current value of the motor 4 performed by the drive control device 3. First, each control parameter is set in the motor driver 7 (step ST1). The control parameters include the motor-side inertia moment Jm, the load-side inertia moment JL, the reduction ratio R of the reduction gear 5, the set maximum current value of the motor drive current defined by the allowable transmission torque Trp of the reduction gear, and the like. These control parameters are set in advance in a memory 4c mounted on the motor encoder 4b, for example, and read by the motor driver 7.

次に、モード設定部８ａを介して第２モードが設定されているかを判別する（ステップＳＴ２）。設定されていない場合には制御モードを第１モードのままとし（ステップＳＴ３）、設定されている場合には制御モードを第２モードに切り替える（ステップＳＴ４）。   Next, it is determined whether or not the second mode is set via the mode setting unit 8a (step ST2). If not set, the control mode remains the first mode (step ST3), and if set, the control mode is switched to the second mode (step ST4).

第１モードの場合には、モータドライバ７は、加速または減速時において、負荷慣性比ｍを算出し（ステップＳＴ５）、算出した負荷慣性比ｍに基づき、モータ駆動電流の最大電流値を可変制御する。すなわち、負荷慣性比ｍに基づき、最大電流値を、設定最大電流値よりも増加させる制御を行う（ステップＳＴ６）。   In the first mode, the motor driver 7 calculates the load inertia ratio m during acceleration or deceleration (step ST5), and variably controls the maximum current value of the motor drive current based on the calculated load inertia ratio m. To do. That is, based on the load inertia ratio m, control is performed to increase the maximum current value above the set maximum current value (step ST6).

加減速時において、減速機５を介して伝達されるトルクを許容伝達トルクまで高めるためには、負荷側慣性モーメントＪＬ／Ｒ２＝ａ、モータ側慣性モーメントＪｍ＝ｂとすると、最大電流値を、最大で、設定最大電流値の（ａ＋ｂ）／ａ倍まで増加させることができる。勿論、最大電流値の最大値は、モータ容量によって制限される。 In order to increase the torque transmitted through the speed reducer 5 to the allowable transmission torque during acceleration / deceleration, if the load-side inertia moment JL / R 2 = a and the motor-side inertia moment Jm = b, the maximum current value is The maximum current value can be increased to (a + b) / a times the set maximum current value. Of course, the maximum value of the maximum current value is limited by the motor capacity.

これに対して、第２モードの場合には、加速また減速時において、モータ駆動電流の最
大値を設定最大電流値に制限する（固定する）制御を行う（ステップＳＴ７）。 On the other hand, in the second mode, control is performed to limit (fix) the maximum value of the motor drive current to the set maximum current value during acceleration or deceleration (step ST7).

なお、本例のモータドライバ７は、負荷推定部１６を備えており、駆動対象の部材６の側に加わる負荷を推定可能である。負荷推定部１６によって、駆動対象の部材６に、慣性負荷以外の負荷が加わったことを検出すると、駆動制御部１１は、第１モードによる最大電流値可変制御を解除して、第２モードに切り替える制御を行うこともできる。   The motor driver 7 of this example includes a load estimation unit 16 and can estimate the load applied to the driven member 6 side. When the load estimating unit 16 detects that a load other than the inertial load is applied to the member 6 to be driven, the drive control unit 11 cancels the maximum current value variable control in the first mode and enters the second mode. Switching control can also be performed.

図４は、第１モードによる制御動作の一例を示すグラフであり、負荷慣性比ｍに基づき、モータ４の最大トルクＴｍｐの最大値を許容伝達トルクＴｒｐの２倍までとした場合のものである。このグラフにおける横軸は負荷慣性比ｍを示し、縦軸は、許容伝達トルクＴｒｐに対する各部分に発生するトルクの比率を示す。   FIG. 4 is a graph showing an example of the control operation in the first mode, and is based on the case where the maximum value of the maximum torque Tmp of the motor 4 is set to twice the allowable transmission torque Trp based on the load inertia ratio m. . In this graph, the horizontal axis represents the load inertia ratio m, and the vertical axis represents the ratio of the torque generated in each part to the allowable transmission torque Trp.

特性曲線Ｃ４１は最大トルクＴｍｐの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を示し、特性曲線Ｃ４２はモータ４の慣性負荷に費やされるモータ側の加速トルクＴｍの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を示し、特性曲線Ｃ４３は減速機５を介して駆動対象の部材６の側に伝達される加速トルクＴＬの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を示す。   A characteristic curve C41 shows a change in the ratio of the maximum torque Tmp to the allowable transmission torque Trp, and a characteristic curve C42 shows a change in the ratio of the motor-side acceleration torque Tm to the allowable transmission torque Trp that is spent on the inertia load of the motor 4. A curve C43 shows a change in the ratio of the acceleration torque TL transmitted to the drive target member 6 via the speed reducer 5 to the allowable transmission torque Trp.

このグラフから分かるように、負荷慣性比ｍ＝１以上の制御領域において、減速機５を介して駆動対象の部材６に伝達される加速トルクＴＬを、減速機５の許容伝達トルクＴｒｐまで引き上げることができる。   As can be seen from this graph, the acceleration torque TL transmitted to the member 6 to be driven via the reduction gear 5 is increased to the allowable transmission torque Trp of the reduction gear 5 in the control region where the load inertia ratio m = 1 or more. Can do.

図５は、第１モードおよび第２モードによる制御動作の状態を比較して示すグラフである。第１モードとして、モータ４の最大トルクＴｍｐの最大値を許容伝達トルクＴｒｐの１．５倍に制限した場合と、２倍に制限した場合とを示してある。   FIG. 5 is a graph showing a comparison of control operation states in the first mode and the second mode. As the first mode, there are shown a case where the maximum value of the maximum torque Tmp of the motor 4 is limited to 1.5 times the allowable transmission torque Trp and a case where it is limited to twice.

特性曲線Ｃ５１は、モータ４の最大トルクＴｍｐを減速機５の許容伝達トルクＴｒｐに固定した第２モードにおいて、減速機５を介して駆動対象の部材６に伝達される加速トルクＴＬの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率が、負荷慣性比ｍに応じてどのように変化するのかを示す。これに対して、特性曲線Ｃ５２は、第１モードにおいて、モータ４の最大トルクＴｍｐの最大値を許容伝達トルクＴｒｐの１．５倍に制限した場合における、駆動対象の部材６の側に伝達される加速トルクＴＬの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を示し、特性曲線Ｃ５３は、第１モードにおいて、モータ４の最大トルクＴｍｐの最大値を許容伝達トルクＴｒｐの２倍に制限した場合における、駆動対象の部材６の側に伝達される加速トルクＴＬの許容伝達トルクＴｒｐに対する比率の変化を示す。   The characteristic curve C51 indicates the allowable transmission torque of the acceleration torque TL transmitted to the member 6 to be driven via the reduction gear 5 in the second mode in which the maximum torque Tmp of the motor 4 is fixed to the allowable transmission torque Trp of the reduction gear 5. It shows how the ratio to Trp changes depending on the load inertia ratio m. On the other hand, the characteristic curve C52 is transmitted to the side of the member 6 to be driven when the maximum value of the maximum torque Tmp of the motor 4 is limited to 1.5 times the allowable transmission torque Trp in the first mode. The characteristic curve C53 shows the drive when the maximum value of the maximum torque Tmp of the motor 4 is limited to twice the allowable transmission torque Trp in the first mode. The change of the ratio with respect to the permissible transmission torque Trp of the acceleration torque TL transmitted to the target member 6 side is shown.

このグラフから分かるように、第１モードでは、負荷慣性比ｍに基づき、最大電流値可変制御を行うことにより、減速機５を介して駆動対象の部材６に伝達される加速トルクＴＬを、減速機５の許容伝達トルクＴｒｐに引き上げることができる。また、第１モードでは、負荷慣性比ｍに基づき、減速機５のトルクＴＬは減速機５の許容伝達トルクＴｒｐ以下に制限される。よって、減速機５を破損させることなく回転アクチュエータ２を駆動させることができる。   As can be seen from this graph, in the first mode, the maximum current value variable control is performed based on the load inertia ratio m, whereby the acceleration torque TL transmitted to the member 6 to be driven via the speed reducer 5 is reduced. The allowable transmission torque Trp of the machine 5 can be increased. In the first mode, the torque TL of the speed reducer 5 is limited to the allowable transmission torque Trp of the speed reducer 5 based on the load inertia ratio m. Therefore, the rotary actuator 2 can be driven without damaging the speed reducer 5.

なお、第１モードによる制御は、出力可能なモータトルクが減速機の許容伝達トルクに対して余裕がある場合に適用可能である。したがって、第１モードによる制御を行う場合には、容量の大きいモータを使用することが望ましい。   The control in the first mode can be applied when the motor torque that can be output has a margin with respect to the allowable transmission torque of the reduction gear. Therefore, when performing control in the first mode, it is desirable to use a motor with a large capacity.

１ 回転アクチュエータシステム
２ 回転アクチュエータ
３ 駆動制御装置
４ モータ
４ａ 出力軸
４ｂ モータエンコーダ
４ｃ メモリ
５ 減速機
６ 駆動対象の部材
７ モータドライバ
８ コントローラ
８ａ モード設定部
１１ 駆動制御部
１２ 第１モード
１３ 第２モード
１４ 設定部
１５ 設定部
１６ 負荷推定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation actuator system 2 Rotation actuator 3 Drive control apparatus 4 Motor 4a Output shaft 4b Motor encoder 4c Memory 5 Reduction gear 6 Drive object 7 Motor driver 8 Controller 8a Mode setting part 11 Drive control part 12 1st mode 13 2nd mode 14 setting unit 15 setting unit 16 load estimating unit

Claims (3)

モータと、当該モータの出力軸に回転入力要素が連結固定された減速機とを備えた減速機一体型の回転アクチュエータの駆動制御装置であって、
駆動対象の部材の慣性モーメントを負荷側慣性モーメント、前記回転アクチュエータにおける少なくとも前記モータの回転部分の慣性モーメントをモータ側慣性モーメント、前記負荷側慣性モーメントと前記モータ側慣性モーメントとの比率を負荷慣性比とすると、
前記負荷側慣性モーメントが設定される設定部と、
前記モータ側慣性モーメントが設定されるモータ側慣性モーメント設定部と、
前記減速機の許容伝達トルクが設定される許容伝達トルク設定部と、
前記許容伝達トルクによって規定される設定最大電流値が設定される最大電流値設定部と、
前記駆動対象の部材の加速あるいは減速時におけるモータ駆動電流の最大電流値の制御を、前記負荷慣性比に基づき、第１モードおよび第２モードのうち、少なくとも前記第１モードで行う駆動制御部と、
前記駆動対象の部材に加わる負荷を推定する負荷推定部と、
を有しており、
前記駆動制御部は、
前記第１モードでは、前記負荷慣性比に基づき、前記最大電流値を、前記設定最大電流値よりも増加させて、前記減速機を介して伝達される伝達トルクを前記許容伝達トルクに近づく方向に増加させ、前記第２モードでは、前記最大電流値を前記設定最大電流値に固定し、
ｙ前記第１モードによる制御状態において、前記負荷推定部によって、前記駆動対象の部材の側に、慣性負荷以外の負荷が作用したことが検出された場合に、前記第１モードを解除して前記第２モードに切り替える回転アクチュエータの駆動制御装置。 A drive controller for a rotation actuator integrated with a speed reducer comprising a motor and a speed reducer having a rotational input element connected and fixed to the output shaft of the motor,
The inertia moment of the member to be driven is the load side inertia moment, the inertia moment of at least the rotating part of the motor in the rotary actuator is the motor side inertia moment, and the ratio of the load side inertia moment to the motor side inertia moment is the load inertia ratio. Then,
A setting unit in which the load side moment of inertia is set;
A motor side moment of inertia setting section in which the motor side moment of inertia is set;
An allowable transmission torque setting unit in which an allowable transmission torque of the reduction gear is set;
A maximum current value setting unit in which a set maximum current value defined by the allowable transmission torque is set;
A drive control unit that controls the maximum current value of the motor drive current during acceleration or deceleration of the member to be driven based on the load inertia ratio in at least the first mode of the first mode and the second mode; ,
A load estimation unit for estimating a load applied to the member to be driven;
Have
The drive control unit
In the first mode, the maximum current value is increased from the set maximum current value based on the load inertia ratio so that the transmission torque transmitted through the reduction gear approaches the permissible transmission torque. In the second mode, the maximum current value is fixed to the set maximum current value,
y In the control state in the first mode, when the load estimation unit detects that a load other than the inertial load is applied to the member to be driven, the first mode is canceled and the first mode is released. The drive control apparatus of the rotary actuator switched to a 2nd mode. 請求項１において、In claim 1,
前記負荷側慣性モーメントをａ、前記モータ側慣性モーメントをｂとすると、When the load side moment of inertia is a and the motor side moment of inertia is b,
前記駆動制御部は、前記第１モードにおいて、前記最大電流値を、最大で、前記設定最大電流値の（ａ＋ｂ）／ａ倍まで増加させる回転アクチュエータの駆動制御装置。The drive control unit is a drive control device for a rotary actuator that increases the maximum current value up to (a + b) / a times the set maximum current value in the first mode. 請求項１または２において、In claim 1 or 2,
前記第１モードを解除して前記第２モードに切り替える操作入力部を有している回転アクチュエータの駆動制御装置。The drive control apparatus of the rotary actuator which has the operation input part which cancels | releases the said 1st mode and switches to the said 2nd mode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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