JPH03178587A

JPH03178587A - ロボット用モータの制御方法および、その装置

Info

Publication number: JPH03178587A
Application number: JP1313474A
Authority: JP
Inventors: Tomiaki Hosokawa; 富秋細川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1991-08-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ロボット用サーボモータ等の回転速度フィー
ドバック制御、および電流フィードバック制御に関し、
ロボット機の振動を低減させるものである。

（従来の技術）従来、ロボット用サーボモータの回転速度を一定にする
制御は、その回転器としてのタコゼネレータなどの出力
をＰＩＤ（比例、積分、微分機能する動作）制御機能を
有する、オペアンプなどで構成した速度制御回路を用い
てフィードバック制御し、また、電流制御は電流検出回
路の出力を上記同様に、ＰＩＤ制御機能を有するオペア
ンプによって形成した速度制御回路によってフィードバ
ック制御している。

第２図は、そのようなロボット用サーボモータの制御装
置における従来の制御ブロックを示す図で、Ｍが制御さ
れるロボット用サーボモータ（以下、単にモータという
）である。

速度制御回路工の設定出力が速度制御回路２に印加され
ると、電流制御回路３を介しコンパレータ４を経て、モ
ータＭの正回転または逆回転の信号がドライブ回路５に
印加され、その出力はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ
　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　：パルス幅制御）パワー回路
６に印加されて、その構成要素のパワートランジスタな
どの制御素子のスイッチング動作を制御する。そのスイ
ッチング制御によりモータＭが正回転または逆回転し、
それに比例する電圧がタコゼネレータフにより発生され
て速度制御回路２に入力され、それによりモータＭが定
速度回転するようにフィードバック制御される。

電流検出回路８はモータＭに直列に接続されており、直
流電流の大きさに比例する電圧を発生し、入力される電
流制御回路３にフィードバックしている。コンパレータ
４には基準波発生回路９が発生する三角波が印加されて
おり、ＰＷＭパワー回路６にはＤＣ電源回路１０から直
流電圧が供給されている。

第３図は、上記ＰＷＭパワー回路６とＤＣ電源回路ＩＯ
の例を示しており、第２図のドライブ回路５は図中５ａ
、５ｂ、５ｃ、５ｄに相当し、１１ないし１４はパワー
トランジスタであり、その他の符号は第３図と同じもの
を指し、このような回路でＰＷＭパワー回路６が動作し
ている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述のような構成では速度フィードバッ
クループ、または電流フィードバックループを高応答に
し、増幅度を高めたときに位相補償、すなわちタコゼネ
レータ７あるいは電流検出回路８の出力位相と、フィー
ドバック制御の速度制御回路２、あるいは電流制御回路
３の出力位相とが位相ずれを生じ、場合によっては正帰
還されモータＭの回転むらやノッキングなどを発生し。

これを取り付けたロボット機が振動する場合がある。ま
た、制御精度を向上させるために速度制御。

回路２あるいは、電流制御回路３の増幅度を上げると、
電源電圧の変動や負荷変動を起こし、それがトリガとな
って入力されモータＭに回転むら、あるいはノッキング
を起こして上記同様にロボット機が振動する欠点があっ
た。

一般にロボット機の振動は、たとえばロボソ１〜機をア
ーク溶接に使用する場合はロボット機の動作速度が、溶
接速度４０ｃｓ／ｌ１ｉｎないし８０＋ａ＋＋／ｍ１ｎ
ｉ度の低速の場合、モータ電流が小さくロボット機本体
に振動を生じて、溶接ワイヤの先端が振動し、溶接不良
を来たす場合がある。

また、高速動作の場合、ロボット機の動作軸が上から下
に動くような、重力方向に動く場合にも、モータ電流が
小さくなり、上記同様にロボット機本体に大きな振動を
発生することもある。上記高速動作の場合は、特にモー
タの減速機構等にダメージを与え、バックラッシュ、ボ
ルト弛みなどを生ずる。

なお、振動の発生状態は、ロボット機の形態、平行リン
ク形、独立関節形、スカラー形などで異なり、動作軸に
よっても変化がある。また、加減速指令の与え方によっ
ても違い、振動が発生すると速度制御回路または電流制
御回路の増幅度、ゲインを、その都度ロボット機ごとに
変えて対応しているが、低速でゲインを上げ振動を小さ
くさせると、逆に高速で振動が大きくなり、速度の全域
を安定にカバーするロボット機は出現していないのが現
状で、これは上述の高応答にした場合の位相ずれと、増
幅度を上げることが原因となっている。

本発明は、上述の従来の問題点を解決してモータの回転
むら、あるいはノッキングの発生を排除し、同時に振動
を生じない、安定した高応答、高精度のフィードバック
制御が可能なロボット用モータの制御方法および、その
装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記の目的を、速度フィードバックループ、あ
るいは電流フィードバックループにサンプルホールド回
路を挿入して制御し、また、速度制御回路の出力、ある
いは電流制御回路の出力をサンプルホールド回路に印加
する構成によって達成する。

（作　用）本発明によれば、サンプルホールド回路を用いているの
で、ホールド期間中はＰＩＤ回路を含む速度制御回路、
または電流制御回路の入力、あるいは出力が変動せず、
したがって、位相補償の問題の位相ずれは、ホールド期
間中にその都度、断ち切ることができる。また、サンプ
ルホールド回路を用いているから、ホールド期間中は変
動があっても受は付けず、したがって変動がトリガとし
て作用するモータ回転のむら、あるいはノッキングなど
が排除され、ロボット機の振動が大幅に軽減される。

（実施例）以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のモータ制御回路を示してお
り、１ないし１０、およびＭは第２図の符号説明を援用
し、その他の符号１５．１６．１７および１８はサンプ
ルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路と略し、区別すると
きは最後に数字を括弧書きする）である。

まず、検出器として速度の検出動作をするタコゼネレー
タ７、あるいはエンコーダ等からの出力が印加される周
波数／電圧変換回路の出力等が、第１のＳ／Ｈ回路（１
）１５に印加され、その出力は速度制御回路２に入力さ
れる。また、同様に、電流検出回路８の出力は第２のＳ
／Ｈ回路（２）　１６に印加される。

なお、Ｓ／Ｈ回路１５．１６を設ける場合は比較的高応
答で高精度が要求される場合が多いが、速度制御回路２
、電流制御回路３に含むＰＩＤ回路の応答性が遅い時は
速度制御回路２の出力を第３のＳ／Ｈ回路（３）１７に
、あるいは電流制御回路３の出力を第４のＳ／Ｈ回路（
４）１８に印加してもよい。

また、上記のＳ／Ｈ回路１５ないし１８は１回路のみを
設けても、１回路以上または４回路とも使用してもよい
。

さらにＳ／Ｈ回路１５ないし１８内にはサンプリング周
波数を決めるサンプリング周波数設定回路、およびサン
プル期間を決めるサンプル期間設定回路が内蔵されてい
る。速度設定回路上の出力はＳ／Ｈ回路１５ないし１８
に入力されて、その出力の大きさ、加速または減速時の
勾配により、上述したサンプリング周波数、サンプル期
間を変更してもよい。同様に速度制御回路、電流検出回
路８の勾配によりサンプリング周波数、サンプル期間を
変更しても同様な効果が得られる。

なお、サンプリング周波数は一例として、数百上ないし
数ｋＨｚ、サンプル期間は数十μｓないし数量などが選
定される。

（発明の効果）以上説明して明らかなように本発明は速度制御回路、電
流制御回路を有し、それぞれの入力側の少なくとも一方
に、サンプルホールド回路を押入した速度フィードバッ
クまたは電流フィードバック回路の少なくとも一方を設
けて、従来の欠点を解消し、高応答、高精度の安定した
モータの制御を実現するものであり、ロボット機の振動
が大幅に低減される大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成を示すブロック図
、第２図は従来のモータ制御回路を示す図、第３図はＰ
ＷＭパワー回路と電源回路の一例を示す図である。１　・・・速度設定回路、　２・・・速度制御回路、　
３・・・電流制御回路、　４　・・・コンパレータ、　
５　・・・　ドライブ回路、　６　・・・ＰＷＭパワー
回路、　７　・・・タコゼネレータ、　８・・・電流検
出回路、　９　・・・基準波発生回路、１０・・・ＤＣ
電源回路、１５゜１６、１７．１８・・・サンプルホー
ルド回路（Ｓ／Ｈ回路）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トランジスタ、サイリスタ等の制御素子を用いて
回転をフィードバック制御するロボット用モータの制御
において、回転速度のフィードバックループ、または電
流フィードバックループのそれぞれに、サンプルホール
ド回路を挿入して制御することを特徴とするロボット用
モータの制御方法。
（２）速度設定回路の出力の大きさ、その出力勾配、速
度制御回路の出力の大きさ、その出力勾配、あるいは電
流検出回路の出力の大きさおよびその出力勾配の少なく
とも１つをパラメータとして、対応するサンプルホール
ド回路のサンプリング周波数、あるいはサンプル期間の
何れかを設定することを特徴とする請求項（１）記載の
ロボット用モータの制御方法。
（３）ロボット機の各動作軸のモータごとに、サンプル
ホールド回路のサンプリング周波数、あるいはサンプル
期間を設定することを特徴とする請求項（１）記載のロ
ボット用モータの制御方法。
（４）サンプルホールド回路のサンプリング周波数ある
いはサンプル期間を、予め用意したプログラムソフトに
より設定することを特徴とする請求項（１）記載のロボ
ット用モータの制御方法。
（５）トランジスタ、サイリスタ等の制御素子を用いて
サーボモータ等の回転を一定にフィードバック制御する
装置において、速度制御回路を含む回転速度のフィード
バックループ、または電流制御回路を含む電流フィード
バックループの少なくとも一方に、サンプルホールド回
路が挿入接続されていることを特徴とするロボット用モ
ータの制御装置。
（６）速度制御回路、電流制御回路の少なくとも一方の
入力側に、サンプルホールド回路が接続されていること
を特徴とする請求項（５）記載のロボット用モータの制
御装置。