JPH03245777A - Driver - Google Patents

Driver

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JPH03245777A
JPH03245777A JP2041023A JP4102390A JPH03245777A JP H03245777 A JPH03245777 A JP H03245777A JP 2041023 A JP2041023 A JP 2041023A JP 4102390 A JP4102390 A JP 4102390A JP H03245777 A JPH03245777 A JP H03245777A
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JP
Japan
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vibration
motor
drive device
piezoelectric
speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP2041023A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Ogiso
敏夫 小木曽
Fujio Tajima
不二夫 田島
Akinobu Takemoto
明伸 竹本
Nobumoto Kezuka
毛塚 伸元
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2041023A priority Critical patent/JPH03245777A/en
Publication of JPH03245777A publication Critical patent/JPH03245777A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To perform high-speed, high-operation of a load body by providing a large-amplitude vibrating section at time of the load body being coupled and a transferred quantity detecting element with vibration absorbers. CONSTITUTION:A motor rotor 5 is coupled with the input axis of a harmonic drive type speed reducer 14, and its axis 15 is coupled with a load body. This construction reduces the motor speed to one nth at the output axis 15, and increases the generated torque of the motor by n times at the output axis 15, in the case of a speed reduction ratio of n, for example. Usually the torsional rigidity of the speed reducer 14 is smaller than the rigidity of a load body, and vibration caused by the torsional rigidity of the speed reducer exerts a baneful influence upon the motor control system. Then a high-damping member 8 and a deadweight 9 are provided on the output axis 15 as a vibration absorber, and a high-damping member 6 and a deadweight 7 are provided in the periphery of a transferred quantity detector 4 as a vibration absorber to damp vibration effectively.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動機より、直接、もしくは減速機を介して駆
動される多軸機構の高速・高精度動作を実現可能とする
ための電動機のサーボ特性の安定化を電動機負荷の著し
い増加なく行う振動吸収装置をもつ駆動装置及びそれを
装着した多軸機構に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is directed to a servo control system for an electric motor to enable high-speed, high-precision operation of a multi-axis mechanism driven directly by an electric motor or via a reduction gear. The present invention relates to a drive device having a vibration absorption device that stabilizes characteristics without a significant increase in motor load, and a multi-axis mechanism equipped with the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電動機により駆動される負荷体の機械の共振による電動
機サーボ系の不安定特性を安定化する手段は、■電動機
制御回路にフィルタを挿入して、駆動力指令ゲインの低
減をはかる、■電動機・負荷体結合体の共振点の振動モ
ードにおける大振幅位置に振動吸収装置(動吸振器)を
設けることにより、振動振幅を低減することにより共振
点におけるゲインの低減をはかる、の二つに大別できる
The means to stabilize the unstable characteristics of the motor servo system due to the mechanical resonance of the load body driven by the electric motor are: ■ inserting a filter into the motor control circuit to reduce the driving force command gain; ■ motor/load It can be roughly divided into two types: reducing the gain at the resonance point by reducing the vibration amplitude by installing a vibration absorber (dynamic vibration absorber) at the large amplitude position in the vibration mode of the resonance point of the body-combined body. .

前者の例としては、特開昭60−39397号公報に記
載されているように、共振点近傍のゲイン特性の逆特性
をもつフィルタをトルク指令生成部に設けることにより
、共振点におけるゲイン低減を図り制御ゲインの向上を
はかるものである。
As an example of the former, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-39397, gain reduction at the resonance point is achieved by providing the torque command generation section with a filter having an inverse characteristic to the gain characteristic near the resonance point. This is intended to improve the control gain.

また、後者の例は、日本機械学会論文集C編第55巻5
16号(平成元年8月)第2014頁〜第2021頁に
記載のように、ゴムとおもりを用いた受動的振動吸収装
置の例、及び、特開昭62−228730号公報に記載
のように、回転軸を支持する軸受外周と固定体、もしく
は、おもりの間に圧電素子を設け、圧電素子の所要印加
電圧演算量にもとづき通電することにより制振効果を発
生させる能動的振動吸収装置の例、及び、特開平1−1
90271号公報に記載のように、振動体とベースの間
に圧電体よりなる防振部を設け、圧電体の両端子を抵抗
を介して短絡する生能動的振動吸収装置の例が述べられ
ていた。
In addition, the latter example is from the Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Volume C, Volume 55, 5.
No. 16 (August 1989), pages 2014 to 2021, there are examples of passive vibration absorbers using rubber and weights, and as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-228730. In this active vibration absorption device, a piezoelectric element is installed between the outer periphery of a bearing that supports a rotating shaft and a fixed body or a weight, and a vibration damping effect is generated by energizing the piezoelectric element based on the required applied voltage calculation amount. Examples and JP-A-1-1
As described in Publication No. 90271, an example of a bioactive vibration absorption device is described in which a vibration isolator made of a piezoelectric material is provided between a vibrating body and a base, and both terminals of the piezoelectric material are short-circuited via a resistor. Ta.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

第一の従来技術は、ゲイン低減効果に秀れているものの
、ノツチフィルタ伝達特性GFが周波数領域(S領域)
で下式で与えられるため。
Although the first conventional technology has an excellent gain reduction effect, the notch filter transfer characteristic GF is in the frequency domain (S domain).
Because it is given by the following formula.

第18図に示すように、ノツチフィルタの中心角周波数
ω。よりやや低い周波数で約90°の位相遅れがあり、
ノツチフィルタの中jし角周波数以上では180°位相
が進むものの、ノツチフィルタの中心角周波数以下でサ
ーボ系の開ループ特性の位相遅れが180°を越えてサ
ーボ系が不安定化してしまい、帯域幅が狭くなり、制御
ゲインを上げられないという問題が生じる可能性があり
、特に、開ループゲインの高い低周波数域にある機械共
振点に対して有効な対策とはならない問題がある。
As shown in FIG. 18, the central angular frequency ω of the notch filter. There is a phase delay of about 90° at a slightly lower frequency,
Above the center angular frequency of the notch filter, the phase advances by 180°, but below the center angular frequency of the notch filter, the phase delay of the open-loop characteristic of the servo system exceeds 180°, making the servo system unstable, and the band There is a possibility that the width becomes narrow and the control gain cannot be increased, and in particular, it is not an effective countermeasure against mechanical resonance points in the low frequency range where the open loop gain is high.

また、第二の従来技術は、ステップモータで片持ちばり
を旋回駆動する場合に振動振幅の大きいはり先端にゴム
とおもりからなる受動式振動吸収装置を設け、吸振を図
ったものであるが、高速動作の要求される直接駆動ロボ
ットなどの直接駆動多軸機構では、アームの先端に構成
の振動吸収装置を設けることは、モータの負荷イナーシ
ャの増大となり、高加減速動作を困難にするという問題
がある。
In the second prior art, when a cantilever beam is rotated by a step motor, a passive vibration absorber made of rubber and a weight is provided at the tip of the beam, which has a large vibration amplitude, to absorb vibration. In direct-drive multi-axis mechanisms such as direct-drive robots that require high-speed operation, installing a vibration absorber at the end of the arm increases the load inertia of the motor, making high acceleration/deceleration operations difficult. There is.

また、第三の従来技術は、回転軸の制振のため。The third conventional technology is for damping vibrations of rotating shafts.

回転軸支持軸受外周に放射状に圧電素子を設け、磁気軸
受制御アルゴリズムで演算された圧電素子印加電圧指令
に基づき圧電素子駆動回路により各圧電素子に電圧印加
を行うため、構成が複雑となる問題がある。
Piezoelectric elements are arranged radially around the outer circumference of the rotating shaft support bearing, and voltage is applied to each piezoelectric element by a piezoelectric element drive circuit based on a piezoelectric element applied voltage command calculated by a magnetic bearing control algorithm, resulting in a complicated configuration. be.

また、第四の従来技術は、圧電体を常に抵抗を介して短
絡し、RLC直列共振回路を構成することにより、抵抗
における消費エネルギを最大とし、振動体の振動エネル
ギを最小とするものであるが制振効果が小さいという問
題がある。
In addition, the fourth conventional technology maximizes the energy consumption in the resistor and minimizes the vibration energy of the vibrating body by always short-circuiting the piezoelectric body through a resistor and configuring an RLC series resonant circuit. However, there is a problem that the damping effect is small.

本発明の目的は、電動機の負荷イナーシャを著しく増大
させることなく、簡素な構成で効果的な制振を行い、電
動機のサーボ系の安定化をはかり、多軸機構の高速・高
精度位置決め動作を行うことにある。
The purpose of the present invention is to perform effective vibration suppression with a simple configuration without significantly increasing the load inertia of the motor, stabilize the servo system of the motor, and improve the high-speed, high-precision positioning of a multi-axis mechanism. It's about doing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を講じ
たものである。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

電動機の負荷イナーシャを著しく増大させないため、振
動吸収装置をその重心位置が電動機移動軸(直動)もし
くは移動中心軸(回転)に対してずれ量を微小となるよ
うに設定したものである。
In order not to significantly increase the load inertia of the electric motor, the vibration absorbing device is set so that its center of gravity has a very small deviation from the axis of movement of the electric motor (direct motion) or the central axis of movement (rotation).

〔作用〕[Effect]

このように構成されることから、本発明の駆動装置によ
れば、次の作用により上記目的が達成される。
With this configuration, the drive device of the present invention achieves the above object through the following actions.

まず第20図ないし第26図を用いて高減衰部材(ゴム
)とおもりを用いた受動的振動吸収装置無し、有り時の
1軸旋回アーム駆動装置のトルク・速度伝達特性につい
て述べる。第20図は1軸旋回アーム駆動装置の外観を
示し、第21図、第22図は受動的振動吸収装置無し、
有り時の1軸旋回アーム駆動装置のモデルを示し、第2
3図は受動的振動吸収装置無し、有り時の1軸旋回アー
ム駆動装置のトルク・速度伝達特性を示し、第24図は
1軸旋回アーム駆動装置制御回路ブロック図を示し、第
25図、第26図は、第24図に示した制御回路の受動
的振動吸収装置無し、有り時のA−B間伝達特性を示し
ている。第20図において、旋回駆動装置5は、直接駆
動電動機により構成されており、電動機回転部にはアー
ム69が直接結合されており、アーム先端にはおもり7
0が結合されている。ここで、電動機回転部イナーシャ
Jr(kgボ)、おもり質量m (kg) 、電動機回
転軸からみた等価ねじり剛性にθ(Nm/rad)とし
、第21図に示すように、電動機回転部角速度(11r
(rad/ s ) tアーム先端角速度ωr’ (r
ad/s)、電動機発生トルクT(Nm、)とし、減衰
効果は微小のため無視すると0式に示す運動方程式がな
りたち、周波数領域(S領域)で0式に示すトルク・速
度伝達特性が得られる。
First, using FIGS. 20 to 26, the torque and speed transmission characteristics of the uniaxial swing arm drive device will be described with and without a passive vibration absorption device using a high damping member (rubber) and weight. Fig. 20 shows the appearance of the single-axis swing arm drive device, and Figs. 21 and 22 show the structure without the passive vibration absorption device.
The model of the single-axis swing arm drive device with the
Figure 3 shows the torque and speed transmission characteristics of the single-axis swing arm drive device with and without the passive vibration absorption device, Figure 24 shows a control circuit block diagram of the single-axis swing arm drive unit, and Figures 25 and 25 show the control circuit block diagram of the single-axis swing arm drive unit. FIG. 26 shows the A-B transfer characteristics of the control circuit shown in FIG. 24 without and with the passive vibration absorber. In FIG. 20, the swing drive device 5 is composed of a direct drive electric motor, and an arm 69 is directly connected to the rotating part of the electric motor, and a weight 7 is attached to the tip of the arm.
0 is connected. Here, the motor rotating part inertia Jr (kg body), the weight mass m (kg), and the equivalent torsional rigidity seen from the motor rotating shaft are θ (Nm/rad), and as shown in FIG. 21, the motor rotating part angular velocity ( 11r
(rad/s) T-arm tip angular velocity ωr' (r
ad/s) and the motor generated torque T (Nm, ), and if the damping effect is ignored because it is minute, the equation of motion shown in equation 0 will be obtained, and the torque/speed transmission characteristics shown in equation 0 will be obtained in the frequency domain (S domain). can get.

本特性は第23図実線に示す特性であり、反共振角周波
数 ω^x=J正7;Σ否11−である。減衰効果が微
小のため、共振点9反共振点におけるピークが鋭い。ま
た、第24図に示す二次遅れ特性を有する低域通過フィ
ルタを含む駆動装置制御回路について特性を調べる。フ
ィルタ遮断周波数と共振点ゲインを低減できるようにω
^1.ωr1間にある場合を考える。比例ゲインを除い
た開ループ特性(A−B間)を第27図に示したが、共
振点付近で位相が一180°を越えている。その時のゲ
イン余有が比例ゲイン設定可能最大値であり、あまり比
例ゲインを高くできない問題がある。そこで、第20図
において、直接駆動電動機5に破線で示す受動的振動吸
収装置を設置した場合を考える。受動的振動吸収装置は
、例えば円環状の高減衰部材(例えばゴム)と更に外周
に設けられた円環状のおもりにより構成されているとす
る。第21図の力学モデルに高減衰部材とおもりにより
構成される受動的吸振装置が、第22図に示すように付
加される。この場合、受動的振動吸収装置のねじり剛性
にθ工(Nm/rad) 。
This characteristic is shown by the solid line in FIG. 23, and the anti-resonance angular frequency ω^x=J positive 7; Σ negative 11-. Since the damping effect is minute, the peak at the resonance point 9 anti-resonance point is sharp. Further, the characteristics of a drive device control circuit including a low-pass filter having a second-order lag characteristic shown in FIG. 24 are investigated. ω so that the filter cutoff frequency and resonance point gain can be reduced
^1. Let us consider a case between ωr1. The open loop characteristic (between A and B) excluding the proportional gain is shown in FIG. 27, and the phase exceeds 1180° near the resonance point. The gain surplus at that time is the maximum value that can be set for the proportional gain, and there is a problem that the proportional gain cannot be increased very much. Therefore, in FIG. 20, a case will be considered in which a passive vibration absorbing device shown by a broken line is installed on the direct drive motor 5. It is assumed that the passive vibration absorbing device is composed of, for example, an annular high-damping member (for example, rubber) and an annular weight provided on the outer periphery. A passive vibration absorption device composed of a high damping member and a weight is added to the dynamic model of FIG. 21 as shown in FIG. 22. In this case, the torsional stiffness of the passive vibration absorber is θ (Nm/rad).

イナーシャJa(kgmF)、角速度ωr’ (rad
/ s )とすると、旋回駆動装置の運動方程式、トル
ク−速度伝達特性は■、■式に示すようになる。(■武
勇3式の減衰項は式簡略化のため無視した)ここで、 kθ /mQ”=にθ、/Ja時に■式分母 はS”=−にθ / m Q 2 −にθ(J−+ J a+ mΩ2) / J r m Q ”なる極を有し、0式は0式のよ
うに簡 略化される。
Inertia Ja (kgmF), angular velocity ωr' (rad
/s), the equation of motion and torque-speed transmission characteristics of the swing drive device are shown in equations (1) and (2). (The attenuation term in the ■ Valor 3 equation has been ignored to simplify the equation.) Here, when kθ / mQ'' = θ and /Ja, the denominator of the ■ formula is S'' = - θ / m Q 2 - θ (J −+ J a+ mΩ2) / J r m Q ”, and Equation 0 is simplified as Equation 0.

mΩ2 ・・・■ となり、 トルク・速度伝達特性は第23図破線のようになり、 反共振点角周波数ω^2(=41コ1)]π7〕−)共
振点角周波数 ωr2(=  kθ(Jr+JamR2)/JrmQ”
)であり、共振点周波数の向上と、振動吸収装置の高減
衰性による共振倍率の低減がみられる。本振動吸収装置
は第20図に示すように直接駆動装置5と同軸上に設け
ているため、負荷イナーシャの増加は小さく、kθ1(
kθであればJa(J、+m Q ”であり、振動吸収
装置無し、有りによる共振点角周波数の変化は小さい。
mΩ2...■, and the torque/speed transmission characteristics are as shown in the broken line in Figure 23, anti-resonance point angular frequency ω^2 (=41ko1)]π7]-) resonance point angular frequency ωr2 (= kθ( Jr+JamR2)/JrmQ”
), which shows an improvement in the resonance point frequency and a reduction in the resonance magnification due to the high damping properties of the vibration absorber. Since this vibration absorbing device is installed coaxially with the direct drive device 5 as shown in FIG. 20, the increase in load inertia is small and kθ1(
If kθ is Ja(J,+m Q ”), the change in the resonance point angular frequency depending on whether there is a vibration absorber or not is small.

一方、振動吸収装置の高減衰性により共振倍率は低減さ
れるため、第24図に示す制御系のA−B間伝達特性は
第26図に示すようになり、振動吸収装置無しの場合と
比して速度比例ゲイン設定可能最大値が大きくでき、ね
じり剛性にθを高めることができ、共振周波数の向上を
はかることができ、アーム高速動作時に短い静定時間で
高精度の位置決めができる。
On the other hand, since the resonance magnification is reduced due to the high damping property of the vibration absorber, the A-B transfer characteristic of the control system shown in Figure 24 becomes as shown in Figure 26, which is compared to the case without the vibration absorber. The maximum value of the speed proportional gain can be increased, the torsional rigidity θ can be increased, the resonance frequency can be improved, and highly accurate positioning can be achieved with a short settling time when the arm operates at high speed.

欣に、駆動装置の制振を能動的に簡素な構成で行うため
に圧電性力材料とおもりを用いて構成した能動的振動吸
収装置の動作原理について第27図ないし第35図を用
いて述べる。第27図は圧電体の構造を示し、第28図
は圧電体のモデルと等価回路を示し、第29図は圧電体
のインピーダンスの周波数特性を示し、第30図は圧電
体を含む振動吸収装置を示し、第31図は第30図の振
動吸収装置のモデルを示し、第32図は第31図のモデ
ルの等価回路を示す。
In order to actively damp the vibration of a drive device with a simple configuration, we will describe the operating principle of an active vibration absorber constructed using a piezoelectric force material and a weight using Figs. 27 to 35. . Figure 27 shows the structure of the piezoelectric body, Figure 28 shows the model and equivalent circuit of the piezoelectric body, Figure 29 shows the frequency characteristics of the impedance of the piezoelectric body, and Figure 30 shows a vibration absorbing device including the piezoelectric body. 31 shows a model of the vibration absorbing device shown in FIG. 30, and FIG. 32 shows an equivalent circuit of the model shown in FIG. 31.

圧電体は第27図に示すように矢印方向に分極された圧
電セラミック薄板の分極方向両端面に電極が貼り付けら
れており、分極方向に電圧を印加することにより分極方
向に伸びる。歪εと印加電界E(V/m)の間には0式
の関係が成りたつ。
As shown in FIG. 27, the piezoelectric body has electrodes attached to both end faces in the polarization direction of a piezoelectric ceramic thin plate polarized in the direction of the arrow, and expands in the polarization direction by applying a voltage in the polarization direction. The relationship of equation 0 is established between the strain ε and the applied electric field E (V/m).

1==dsδE              ・・・■
daa(m/V)は圧電セラミックの厚み方向圧電定数
である。電界E (=V/l : V :印加電圧、t
:電極間距離)を大きくすることにより歪を大きくでき
るが、V大、を小とすることには絶縁耐圧、製造技術の
点で限界があることから、第27図に示すように分極方
向の異なる圧電セラミック薄板を多層積層する圧電体が
よく用いられる。この場合、層数nとすると歪量は0式
で示され暦数に比例する大きい変位δが同一の印加電圧
で得られる。
1==dsδE...■
daa (m/V) is the piezoelectric constant in the thickness direction of the piezoelectric ceramic. Electric field E (=V/l: V: applied voltage, t
Although the strain can be increased by increasing the distance between the electrodes (distance between A piezoelectric body consisting of multiple laminated layers of different piezoelectric ceramic thin plates is often used. In this case, when the number of layers is n, the amount of strain is expressed by the equation 0, and a large displacement δ proportional to the calendar number can be obtained with the same applied voltage.

■ δ=daa−y  nt=ndxsV        
−■を 圧電体は電圧を印加すると変形する逆圧電効果と、圧力
を加えると電圧を発生する圧電効果がある。圧電方程式
をもとにフィジカル・フコースティクス1巻バートA、
アカデミツクプレス。
■ δ=daa-y nt=ndxsV
-■ Piezoelectric materials have an inverse piezoelectric effect that deforms when voltage is applied, and a piezoelectric effect that generates voltage when pressure is applied. Physical fucaustics based on piezoelectric equations Volume 1 Bart A.
Academic Press.

(1964年) p p 234−237 (Phys
icalAcoustics、 I−PartA、 A
cademic Press(1964) pp234
−237)に記載のように等価回路を求めると第28図
に示すように、電気機械結合系として示される。ここで
φ(N/V)は電気機械結合特性を示す定数で力定数と
呼ばれ、圧電体の等価はね定数に9等価集中質量mは0
式で示される。
(1964) pp 234-237 (Phys.
icalAcoustics, I-Part A, A
Academic Press (1964) pp234
When an equivalent circuit is obtained as described in 237), it is shown as an electromechanical coupled system as shown in FIG. Here, φ (N/V) is a constant that indicates the electromechanical coupling characteristics and is called a force constant, and the equivalent resiliency constant of the piezoelectric body is 9. The equivalent concentrated mass m is 0.
It is shown by the formula.

ここで、h=nt、ηD=ω/2Σ丁。Here, h=nt, ηD=ω/2Σd.

Z o = lA 、 p : 密度、Cs% : 縦
弾性定数、ω:角周波数、A:電極面積、である。
Z o = lA, p: density, Cs%: longitudinal elastic constant, ω: angular frequency, A: electrode area.

ここで電圧印加時の電気機械結合部における印加電圧V
9発生力F、電流i、振動速度uz+uzとすると[相
]式が成りたつ。
Here, the applied voltage V at the electromechanical coupling part when voltage is applied
9 When the generated force F, the current i, and the vibration speed uz+uz, the [phase] formula is established.

F=φV、u1+uz=i/φ      −ta圧電
体端部は自由時は等価回路は短絡しており、両端面に外
力pi、Fz作用時は第28図に示すように等価回路に
示される。入力側端子A、B間のインピーダンスの周波
数特性は第29図に示すようになり、共振点(インピー
ダンス最小)では最大電流が流れ、電気的には純抵抗と
なり、[相]式により大きい振動速度で振動する。
F=φV, u1+uz=i/φ −ta When the ends of the piezoelectric body are free, the equivalent circuit is short-circuited, and when external forces pi and Fz are applied to both end faces, the equivalent circuit is shown as shown in FIG. 28. The frequency characteristics of the impedance between input side terminals A and B are shown in Figure 29, where the maximum current flows at the resonance point (minimum impedance), it becomes electrically pure resistance, and the vibration speed increases due to the [phase] equation. It vibrates.

次に以上述べた圧電体を回転駆動装置の制振に用いる場
合の動作原理を説明する。第30図において、駆動装置
回転子5aが矢印方向に振動するのに対し1回転子と一
体に設けられた突起部5bに設けられた圧電体40は円
環状おもり9とボルト締結されている。圧電体40は円
周方向に複数設けることができるが、圧電体1ケの場合
の動作原理を述べる。圧電体1ケの場合の振動吸収装置
の力学モデルを圧電体軸線上で考え、第31図のように
表現すると圧電体からみた等価回路モデルは第32図の
ように示される。ここで目的は、回転駆動装置に外力F
が作用しているときにその振動速度u1を微小とするこ
とである。第32図の等価回路から、圧電体端子A−B
間開放時に外力Fが作用すれば圧電体に電流jが流れ圧
電体内等価コンデンサ要求に電荷が充電され、A−B間
にC式で示される起電力が生ずる。
Next, the principle of operation when the piezoelectric body described above is used for vibration damping of a rotary drive device will be explained. In FIG. 30, while the drive device rotor 5a vibrates in the direction of the arrow, a piezoelectric body 40 provided on a protrusion 5b provided integrally with the first rotor is bolted to an annular weight 9. Although a plurality of piezoelectric bodies 40 can be provided in the circumferential direction, the principle of operation in the case of one piezoelectric body will be described. When the mechanical model of the vibration absorbing device in the case of one piezoelectric body is considered on the axis of the piezoelectric body and expressed as shown in FIG. 31, the equivalent circuit model seen from the piezoelectric body is shown as shown in FIG. 32. Here, the purpose is to apply an external force F to the rotary drive device.
The purpose is to make the vibration speed u1 very small when the From the equivalent circuit in Figure 32, piezoelectric terminals A-B
If an external force F acts on the piezoelectric body when the gap is opened, a current j flows through the piezoelectric body, charging the equivalent capacitor inside the piezoelectric body, and an electromotive force shown by equation C is generated between A and B.

電気的・機械的共振点で駆動されている場合、ED間電
気的インピーダンスZeは0式で示され、純抵抗である
When driven at an electrical/mechanical resonance point, the electrical impedance Ze between the EDs is expressed by the equation 0, and is a pure resistance.

MI   K*/φ21/C* ・・・0 ここでZIIは、機械インピーダンス(力/振動速度)
であり、等測的に一白由度ばね質量系に置きかえて説明
した。共振点では0式が成りたつ。
MI K*/φ21/C* ...0 Here, ZII is mechanical impedance (force/vibration speed)
, and is explained by replacing it with the Ippaku Yude spring-mass system isometrically. At the resonance point, Equation 0 holds true.

ここで第33図に示すようにRより十分大きい抵抗R′
を介してA−B間を短絡しく図中スイッチFG間接続)
放電されると電流工が開放時(図中スイッチFH間接続
)と反対方向に0式に示される大きさで流れる。
Here, as shown in FIG. 33, the resistance R' is sufficiently larger than R.
(Connection between switch FG in the figure to short-circuit between A and B via)
When discharged, the current flows in the opposite direction to when it is open (connection between switch FH in the figure) with the magnitude shown in equation 0.

” l mkl e C:’        −、。” l mkl e C:’       -,.

ここで、R<R’なる抵抗R′を介して短絡したのは、
放電電流が第32図において端子Eから端子A方向では
なく大部分端子C方向に放電させるためである。
Here, the short circuit through the resistor R' where R<R' is
This is because the discharge current is mostly discharged from terminal E in the direction of terminal C rather than in the direction of terminal A in FIG.

従ってCa Rなる時定数T4の例えば3倍の周期で放
電することにより、振動電流の95%の逆位相電流を放
電させることができる。従って第34図に示すように3
T6を充電時間、3T1を放電時間とし、6Tdの周期
でタイマー42.スイッチ44からなる駆動回路(第3
3図)を用いて充放電を繰り返すことにより圧電体に流
れる電流iを零とするようにフィードバック制御がなさ
れる形となり、機械系の振動速度u (=i/φ)は時
間と共に零に近づき制振がなされる。また、複数の圧電
体で位相を変えて充放電を行うことにより、第34図に
おいて制振電流と振動電流絶対値をほぼ一致させること
ができ高効率な制振が可能になる。このような能動的振
動吸振装置を第30図に示す回転駆動装置に適用すると
、第24図のA−B間伝達特性は第35図に示すように
改善され機械共振による位相の進み遅れはなくなり比例
ゲインを高めることができ、負荷体を高速・高精度動作
させることが可能になる。
Therefore, by discharging at a cycle that is, for example, three times the time constant T4 of CaR, it is possible to discharge an anti-phase current that is 95% of the oscillating current. Therefore, as shown in Figure 34, 3
T6 is the charging time, 3T1 is the discharging time, and the timer 42. A drive circuit (third
By repeating charging and discharging using the piezoelectric material (Fig. 3), feedback control is performed so that the current i flowing through the piezoelectric body becomes zero, and the vibration speed u (=i/φ) of the mechanical system approaches zero with time. Vibration is suppressed. Furthermore, by charging and discharging a plurality of piezoelectric bodies with different phases, the damping current and the absolute value of the oscillating current can be made to substantially match each other in FIG. 34, thereby enabling highly efficient damping. When such an active vibration damping device is applied to the rotary drive device shown in Fig. 30, the transfer characteristic between A and B in Fig. 24 is improved as shown in Fig. 35, and the phase lead/lag due to mechanical resonance is eliminated. The proportional gain can be increased, and the load body can be operated at high speed and with high precision.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の第1の実施例を第1図ないし第7図を用
いて説明する。本実施例は電動機より発生する動力を、
直接、もしくは減速機等動力伝達部材を介して間接に負
荷体に伝達する駆動装置単体に高減衰部材(例えばゴム
)とおもりから構成される振動吸収装置があらかじめ設
けられており、電動機及びその移動量検出部の振動を低
減し、安定した電動機制御系を構成しようとするもので
ある。第1図は外筒回転子形直接駆動電動機の構造を示
し、第2図は内筒回転子形直接駆動電動機の構造を示し
、第3図は減速機介在形回転駆動装置の構造を示し、第
4図は直進2回転動作をする軸とその駆動装置を示し、
第5図は、回転駆動装置にねじり方向、半径方向振動低
減用振動吸収装置を示し、第8図は回転駆動装置のねじ
り方向、軸方向振動低減用振動吸収装置を示し、第7図
は第5図の振動吸収装置のおもりの重量可変構造を示し
ている。前章で述べたように受動的高減衰部材とおもり
からなる振動吸収装置は特に直接駆動電動機などの低減
衰特性を有する駆動装置と負荷体直結時の共振周波数と
その固有振動数を一致させることにより、共振倍率を低
減させることができ、電動機制御系の制御ゲインを高め
ることができ、駆動装置の高速・高精度動作を可能にす
る。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7. In this example, the power generated by the electric motor is
A vibration absorbing device consisting of a high damping member (e.g. rubber) and a weight is installed in advance in the drive device itself, which transmits power directly or indirectly to the load through a power transmitting member such as a speed reducer. This aims to reduce the vibration of the quantity detection section and construct a stable motor control system. Fig. 1 shows the structure of an external cylinder rotor type direct drive motor, Fig. 2 shows the structure of an internal cylinder rotor type direct drive motor, and Fig. 3 shows the structure of a reduction gear type rotary drive device. Figure 4 shows a shaft that moves in a straight line and makes two rotations, and its drive device.
FIG. 5 shows a vibration absorbing device for reducing torsional and radial vibrations of the rotary drive device, FIG. 8 shows a vibration absorbing device for reducing torsional and axial vibrations of the rotary drive device, and FIG. 5 shows a variable weight structure of the weight of the vibration absorbing device shown in FIG. As mentioned in the previous chapter, a vibration absorbing device consisting of a passive high damping member and a weight is particularly effective by matching the resonant frequency when directly connected to a load and its natural frequency with a drive device with low damping characteristics such as a direct drive motor. , the resonance magnification can be reduced, the control gain of the motor control system can be increased, and the drive device can operate at high speed and with high precision.

まず、第1図、第5図ないし第7図を用いて、本実施例
の駆動装置の構成を説明する。外筒回転子形直接駆動電
動機は第1図に示すように固定子1に設けられたコイル
2に通電することにより、固定子1に対して軸受を介し
て支持されている回転子5に設けられた永久磁石3との
間でフレミングの左手の法則に基づく発生力が円周方向
に作用し、回転子5が固定子1に対して相対的に回転す
るというのがその動作原理である。電動機には回転子5
の固定子1に対する相対移動量を検出する移動量検出器
4が設けられており、電動機制御回路に与えられる移動
量指令と移動量検出器4により検出され、制御回路にフ
ィードバックされる移動量検出値の偏差に基づき電動機
電流指令が生成され、増幅されコイルに印加される。電
動機の回転子5にある剛性をもつ負荷体が結合されると
、電動機の負荷は電動機回転子と負荷体とからなる第2
1図に示すようなモデルに基づき振動し、負荷体が低剛
性もしくは重負荷時には低い固有振動数をもち、移動量
検出器4は振動的な移動量を検出するため、電動機制御
系の応答周波数(帯域幅)以上の共振の影響は前述のフ
ィードバック制御により補償することができず、負荷体
、電動機とも振動的な動作を行う。直接駆動のロボット
アームを例にとると、固有振動数が100Hz程度であ
るのに対し、速度制御系帯域幅は30Hz程度であるた
め、上述の問題が生じる。その対策は、電動機の大振幅
振動部及び移動検出器周辺に振動吸収装置を設けること
が有効である。前者は、電動機の各方向の振動を低減し
、後者は移動量検出器の回転方向振動を低減することに
より移動量検出量を安定化し、振動的な移動量検出量が
電動機の応答遅れを伴ってその振動を助長するのを防ぐ
効果をもつものである。電動機は、回転時に回転方向振
動のほかに、軸受剛性、負荷体剛性等に起因する半径方
向、軸方向の振動が発生し、負荷体の高速位置決め動作
を妨げる。そこで、第5図、第6図に示す各方向振動低
減用振動吸収装置を用いることが有効である。第5図は
電動機回転子5の外周に高減衰部材(例えばゴム)8と
おもり9を設けたものである。円環状の高減衰部材8は
二分割されたおもりをボルト締結することにより電動機
回転子5と密着し、第7図に示すように軸方向にねじ穴
、ざぐり穴を対に設けたおもりをボルト締結することに
より容易に重量可変とすることができる。第5図の振動
吸収装置は電動機回転子の円周方向、半径方向軸方向の
振動低減にその各方向固有振動数を電動機回転子、負荷
体結合体の各方向共振周波数と一致させることにより効
果がある。また、第6図に示すように電動機回転子に突
起部を設け、円環状高減衰部材8、円環状おもり9をボ
ルト締結する構成にした振動吸収装置は電動機回転子の
円周方向、軸方向半径方向の振動低減に効果がある。し
かし、このような構成の受動式振動吸収装置は各方向の
固有振動数が通常具なるため複数方向に振動する共振点
の振動抑制は難しい、ここで振動吸収装置の特性例とし
て、外径180閣、内径90閣、厚さ15閣のブチルゴ
ム(硬度55)に第6図のようにおもりを装着した場合
の円周方向固有振動特性実験結果を表1に示す。
First, the configuration of the drive device of this embodiment will be explained using FIG. 1 and FIGS. 5 to 7. As shown in FIG. 1, an external cylinder rotor type direct drive electric motor is a rotor 5 that is supported on the stator 1 via a bearing by energizing a coil 2 that is installed on the stator 1. The operating principle is that a generated force based on Fleming's left-hand rule acts in the circumferential direction between the permanent magnet 3 and the rotor 5 rotated relative to the stator 1. The motor has rotor 5
A movement amount detector 4 is provided to detect the relative movement amount of the stator 1 to the stator 1, and the movement amount detection is detected by the movement amount command given to the motor control circuit and the movement amount detector 4 and fed back to the control circuit. A motor current command is generated based on the value deviation, amplified and applied to the coil. When a rigid load body is coupled to the rotor 5 of the electric motor, the load of the electric motor becomes a secondary load consisting of the motor rotor and the load body.
It vibrates based on the model shown in Figure 1, and has a low natural frequency when the load body has low rigidity or heavy load, and the movement amount detector 4 detects the vibrational movement amount, so the response frequency of the motor control system is (bandwidth) or more cannot be compensated for by the above-mentioned feedback control, and both the load body and the motor operate in an oscillatory manner. Taking a directly driven robot arm as an example, the above-mentioned problem occurs because the natural frequency is about 100 Hz, but the speed control system bandwidth is about 30 Hz. As a countermeasure against this problem, it is effective to provide a vibration absorbing device around the large-amplitude vibrating part of the motor and the movement detector. The former reduces vibrations in each direction of the electric motor, and the latter stabilizes the detected amount of movement by reducing vibrations in the rotational direction of the movement amount detector. This has the effect of preventing vibrations from being accelerated. When an electric motor rotates, in addition to rotational vibration, radial and axial vibrations occur due to bearing rigidity, load body rigidity, etc., which impede high-speed positioning of the load body. Therefore, it is effective to use a vibration absorbing device for reducing vibration in each direction shown in FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, a high damping member (for example, rubber) 8 and a weight 9 are provided around the outer periphery of the motor rotor 5. The annular high damping member 8 is brought into close contact with the motor rotor 5 by bolting a two-part weight, and as shown in FIG. By tightening, the weight can be easily changed. The vibration absorbing device shown in Fig. 5 is effective in reducing vibrations in the circumferential direction, radial direction, and axial direction of the motor rotor by matching the natural frequencies in each direction with the resonant frequencies in each direction of the motor rotor and load body combination. There is. In addition, as shown in FIG. 6, a vibration absorbing device in which a protrusion is provided on the motor rotor and the annular high damping member 8 and the annular weight 9 are fastened with bolts is used in the circumferential direction and axial direction of the motor rotor. Effective in reducing vibration in the radial direction. However, since passive vibration absorbers with such a configuration usually have a natural frequency in each direction, it is difficult to suppress vibrations at resonance points that vibrate in multiple directions. Table 1 shows the experimental results of the natural vibration characteristics in the circumferential direction when a weight is attached as shown in Fig. 6 to butyl rubber (hardness 55) with an inner diameter of 90 mm and a thickness of 15 mm.

表1 おもり重量の変化と共に固有振動数は変化し、減衰比は
通常の機械構造材料の減衰比が0.05程度であること
を考えると著しい向上が図られる。
Table 1 The natural frequency changes as the weight of the weight changes, and the damping ratio is significantly improved considering that the damping ratio of ordinary mechanical structural materials is about 0.05.

第1図に示した直接駆動装置では負荷体結合時に振動振
幅最大になると思われる電動機回転子上部に第5図の構
成の振動吸収装置(高減衰部材8゜おもり9)、移動量
検出器4下部に第6図の構成の振動吸収装置(高減衰部
材6.おもり7)を設けた。振動吸収装置はいずれもそ
の重心が電動機回転軸と一致しているため、電動機負荷
イナーシャの増大はわずかである。
In the direct drive device shown in Fig. 1, a vibration absorber (high damping member 8°, weight 9) configured as shown in Fig. 5 is installed on the top of the motor rotor, where the vibration amplitude is expected to be maximum when the load is connected, and a movement amount detector 4 is installed. A vibration absorbing device (high damping member 6, weight 7) having the configuration shown in FIG. 6 was provided at the bottom. Since the center of gravity of all vibration absorbing devices coincides with the motor rotation axis, the increase in motor load inertia is small.

次に、内筒回転子形直接駆動電動機の構造例を第2図を
用いて説明する。電動機は外筒固定子1に設けられたコ
イル2に通電することにより、外筒固定子1に軸受を介
して支持されている内筒回転子5に設けられている永久
磁石3との間でフレミングの左手の法則に基づく発生力
が円周方向に作用し、回転子5が固定子1に対して相対
的に回転する。回転子5の移動量は大歯車10.小歯車
11、フレキシブルカップリング12を介して移動量検
出器13に増速伝達される。小歯車11は軸方向に二分
割ばね連結構造となっており、二分割された歯車間の張
力により大歯車10と噛み合う際のバックラッシュを最
小限にする構造である。
Next, a structural example of an internal cylinder rotor type direct drive motor will be explained using FIG. 2. By energizing the coil 2 provided on the outer cylinder stator 1, the electric motor is connected to the permanent magnet 3 provided on the inner cylinder rotor 5, which is supported by the outer cylinder stator 1 via a bearing. A generated force based on Fleming's left-hand rule acts in the circumferential direction, causing the rotor 5 to rotate relative to the stator 1. The amount of movement of the rotor 5 is the large gear 10. The increased speed is transmitted to the movement amount detector 13 via the small gear 11 and the flexible coupling 12. The small gear 11 has a two-split spring connection structure in the axial direction, and is designed to minimize backlash when meshing with the large gear 10 due to the tension between the two split gears.

小歯車11と移動量検出器13がフレキシブルカップリ
ング12で連結されているのは、互いの軸心のずれを吸
収するためである。このような構造の移動量検出方法を
用いた場合、移動量検出器13は、電動機回転子5の振
動のほかに歯車10゜11、フレキシブルカップリング
12等の剛性に起因する振動も検出する。そこで、電動
機回転子5には永久磁石3の近傍に振動吸収装置(高減
衰部材8.おもり9)を設け、移動量検出部では、小歯
車11.フレキシブルカップリング12間に振動吸収装
置(高減衰部材6.おもり74図中区別明示せず)を設
ける構成とし、各固有振動数を電動機共振周波数と一致
させることにより振動低減をはかった。
The reason why the small gear 11 and the movement amount detector 13 are connected by the flexible coupling 12 is to absorb the deviation of their axes. When using the movement amount detection method having such a structure, the movement amount detector 13 detects not only vibrations of the motor rotor 5 but also vibrations caused by the rigidity of the gear 10.degree. 11, the flexible coupling 12, etc. Therefore, a vibration absorbing device (high damping member 8, weight 9) is provided in the vicinity of the permanent magnet 3 in the motor rotor 5, and the small gear 11. A vibration absorbing device (high damping member 6, weight 74 is not clearly shown in the figure) is provided between the flexible couplings 12, and vibration reduction is achieved by matching each natural frequency with the motor resonance frequency.

次に、本実施例の減速機介在形回転駆動装置の構造を第
3図を用いて説明する。電動機は第2図に示した内筒回
転子形電動機と同一構成であり移動量検品器4は同軸上
に設けられた構造であり、電動機回転子5は調和駆動型
減速機14の入力軸と結合され、その出力軸15が負荷
体と結合される。このような構造とすることにより、減
速比nとすると電動機回転数は出力軸15で1 / n
倍となり、電動機発生トルクは呂力軸15でn倍となり
、電動機の小形・軽量化が可能になる。通常減速機のね
じり剛性は負荷体の剛性より低い場合が多いため、減速
機のねじり剛性に起因する振動が電動機制御系に悪影響
を及ぼしている。そこで本装置では呂力軸15に振動吸
収装置(高減衰部材8、おもり9)を設け、移動量検出
器4周辺に振動吸収装置(高減衰部材6.おもり7)を
設は高減衰化を図った。
Next, the structure of the speed reducer interposed rotary drive device of this embodiment will be explained using FIG. 3. The electric motor has the same configuration as the internal cylinder rotor type electric motor shown in FIG. The output shaft 15 is connected to a load body. With this structure, when the reduction ratio is n, the motor rotation speed is 1/n at the output shaft 15.
The torque generated by the electric motor is multiplied by n at the power shaft 15, and the electric motor can be made smaller and lighter. Since the torsional rigidity of the reducer is usually lower than the rigidity of the load body, vibrations caused by the torsional rigidity of the reducer adversely affect the motor control system. Therefore, in this device, a vibration absorbing device (high damping member 8, weight 9) is installed on the force shaft 15, and a vibration absorbing device (high damping member 6, weight 7) is installed around the movement amount detector 4 to achieve high damping. planned.

次に、本実施例の直動・回転駆動装置を第4図を用いて
説明する。本装置は水平多関節ロボットの手首装置とし
てしばしば用いられる構造である。
Next, the linear motion/rotary drive device of this embodiment will be explained using FIG. 4. This device has a structure that is often used as a wrist device for horizontal articulated robots.

上、下軸モータ19はその回転動力をプーリ25、ベル
ト26.プーリ27を介してボールねじ軸28へ伝達し
、ボールねじ軸28と螺合するボールねじナツト部29
と結合されているブラケット30はスプライン軸31と
、上、下方向拘束。
The upper and lower shaft motors 19 transmit their rotational power to pulleys 25, belts 26, . A ball screw nut portion 29 that transmits information to the ball screw shaft 28 via the pulley 27 and is threadedly engaged with the ball screw shaft 28.
The bracket 30 coupled with the spline shaft 31 is restrained upwardly and downwardly.

回転方向自由に連結されており、ボールねじ軸28−回
転当りそのリード分だけ上下方向へ移動する。スプライ
ン軸31はスプライン軸受32とスプライン嵌合されて
おり、スプライン軸受32はスプライン軸受取付部材3
3.軸受を介して固定部34に対して支持されている。
They are connected freely in the rotational direction, and move vertically by the lead amount per rotation of the ball screw shaft 28. The spline shaft 31 is spline-fitted to a spline bearing 32, and the spline bearing 32 is connected to the spline bearing mounting member 3.
3. It is supported by the fixed part 34 via a bearing.

スプライン軸受取付部材33にはスプライン軸回転用プ
ーリ24が設けられており、回転軸モータ16より減速
機17.プーリ22.ベルト23を介して回転駆動され
る。従ってスプライン軸の上下・回転方向動作は干渉な
く各軸駆動モータにより駆動される。各軸モータには移
動量検出器21.18が直結されており、上下軸は停電
時の重力による軸滑落を防ぐためにメカニカルブレーキ
20が上下軸モータ19出力側に設けられている。この
ような駆動装置において上下方向にはボールねじナツト
部に振動吸収袋W(高減衰部材35.おもり36)が設
けられ、回転軸プーリ24に振動吸収装置(高減衰部材
37.おもり38)を設けることにより、ベルト、減速
機、ボールねじ等に起因する振動を低減することができ
る。
A spline shaft rotation pulley 24 is provided on the spline shaft mounting member 33 , and the speed reducer 17 . Pulley 22. It is rotationally driven via a belt 23. Therefore, the vertical and rotational movements of the spline shafts are driven by the respective shaft drive motors without interference. A travel amount detector 21.18 is directly connected to each shaft motor, and a mechanical brake 20 is provided on the output side of the vertical shaft motor 19 to prevent the vertical shaft from slipping due to gravity during a power outage. In such a drive device, a vibration absorbing bag W (high damping member 35, weight 36) is provided in the ball screw nut part in the vertical direction, and a vibration absorbing device (high damping member 37, weight 38) is provided in the rotating shaft pulley 24. By providing this, vibrations caused by belts, speed reducers, ball screws, etc. can be reduced.

以上述べた受動式振動吸収装置の大振幅振動部、移動量
検出部に設けられた駆動装置をその固有振動数を負荷体
結合体の共振周波数と一致させて駆動することにより、
共振倍率の低減を図ることができ、制御ゲインを向上で
き、負荷体の高速・高精度動作が可能になる。
By driving the driving device provided in the large-amplitude vibration part and the movement amount detection part of the above-mentioned passive vibration absorbing device so that its natural frequency matches the resonant frequency of the load body combination,
The resonance magnification can be reduced, the control gain can be improved, and the load body can operate at high speed and with high precision.

次に、本発明の第二の実施例を第39図、第40図、第
8図ないし第17図及び第36図ないし第38図を用い
て説明する。本実施例は圧電体を用いた能動的な振動吸
収装置を用いて駆動装置の制振を行うものである。本振
動吸収装置の目的は駆動装置・負荷体結合体の共振を打
ち消す補償を簡易に行い、第1の実施例で述べた構成以
上に電動機制御回路の制御ゲインの向上をはかり、より
高速・高精度動作の実現をはかることである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 39, 40, 8 to 17, and 36 to 38. This embodiment uses an active vibration absorbing device using a piezoelectric body to damp the vibration of the drive device. The purpose of this vibration absorbing device is to easily compensate for the resonance of the drive device/load body combination, improve the control gain of the motor control circuit beyond the configuration described in the first embodiment, and achieve higher speeds and higher speeds. The aim is to achieve precision operation.

第39図は円周方向振動を低減する振動吸収装置及び回
転駆動装置を示し、第40図は第39図の動作原理を示
し、第8図、第9図は軸方向、半径方向振動抑制形圧電
体の構造例を示し、第10図、第11図は半径方向・軸
方向の振動を低減する振動吸収装置及び回転駆動装置を
示し、第12図は本実施例の振動吸収装置制御回路の構
成を示し、第13図は第12図に示す振動吸収装置動作
時の電流パターンを示し、第14図は本実施例の振動吸
収装置を用いない場合の駆動装置振動加速度パワースペ
クトラムの周波数特性を示し、第15図は本実施例の振
動吸収装置を用いた場合の駆動装置振動加速度パワース
ペクトラムの周波数特性を示し、第16図はノツチフィ
ルタの伝達特性例を示し、第17図は第16図のノツチ
フィルタを用いた場合の駆動装置振動加速度パワースペ
クトラムの周波数特性を示し、第36図ないし第38図
は本実施例の振動吸収装置の構造を示している。まず、
第8図、第9図を用いて第一の実施例の第5図、第6図
の高減衰部材8部に圧電性ゴムを用いた例を示す。圧電
性ゴムについては「機能材料J 1983年4月号pp
29−34に記載のように圧電セラミック粉末と生ゴム
を混合し、加熱混線、加硫化を行いゴム状とした後、電
極を貼り付は高電圧を印加し分極処理を行うことにより
圧電性を付与される。圧電性ゴムの圧電定数は圧電セラ
ミック焼結体の1/3程度であるが形状を可変とでき、
種々の形状を製作しうるという点で長所がある。ここで
は圧電材料の最も標準的な使用法である分極方向と電極
対向方向を一致させた場合を例にとりその動作を述べる
。この場合、電極間開放時に力が作用し電極間距離が変
化すると圧電効果により電極間に電位差が生ずることか
ら、圧電体は振動センサとして利用でき、逆に電極間に
電圧を印加すると逆圧電効果により電極間距離が変化し
拘束時には力を発生するため制振アクチュエータとして
利用できる。第8図、第9図の円環分割形状部材は各々
第6図、第5図の高減衰部材8の箇所に設けることによ
り以下述べる効果が得られる。圧電体は通常下記の二方
向に大きい圧電効果を示す。
Fig. 39 shows a vibration absorbing device and rotary drive device that reduce circumferential vibration, Fig. 40 shows the operating principle of Fig. 39, and Fig. 8 and 9 show a type of vibration suppressing device in the axial and radial directions. An example of the structure of a piezoelectric body is shown, and FIGS. 10 and 11 show a vibration absorber and a rotary drive device that reduce vibrations in the radial and axial directions. FIG. 12 shows a vibration absorber control circuit of this embodiment. Fig. 13 shows the current pattern during operation of the vibration absorber shown in Fig. 12, and Fig. 14 shows the frequency characteristics of the vibration acceleration power spectrum of the drive device when the vibration absorber of this embodiment is not used. 15 shows the frequency characteristics of the vibration acceleration power spectrum of the drive device when the vibration absorbing device of this embodiment is used, FIG. 16 shows an example of the transfer characteristic of the notch filter, and FIG. 36 to 38 show the structure of the vibration absorbing device of this embodiment. first,
An example in which piezoelectric rubber is used for the high damping member 8 portion of FIGS. 5 and 6 of the first embodiment is shown using FIGS. 8 and 9. Regarding piezoelectric rubber, see "Functional Materials J, April 1983 issue pp.
As described in 29-34, piezoelectric ceramic powder and raw rubber are mixed, heated, cross-wired, and vulcanized to make it rubber-like, and then electrodes are attached and piezoelectricity is imparted by applying high voltage and performing polarization treatment. be done. The piezoelectric constant of piezoelectric rubber is about 1/3 of that of piezoelectric ceramic sintered body, but the shape can be changed,
It has the advantage that various shapes can be manufactured. Here, the operation will be described using as an example the case where the polarization direction and the electrode facing direction are made to match, which is the most standard method of using piezoelectric materials. In this case, when a force acts when the electrodes are opened and the distance between the electrodes changes, a potential difference is generated between the electrodes due to the piezoelectric effect, so the piezoelectric body can be used as a vibration sensor. Conversely, when a voltage is applied between the electrodes, an inverse piezoelectric effect occurs. This changes the distance between the electrodes and generates force when restrained, so it can be used as a vibration damping actuator. By providing the annular segmented members shown in FIGS. 8 and 9 at the locations of the high damping members 8 shown in FIGS. 6 and 5, the effects described below can be obtained. Piezoelectric materials usually exhibit large piezoelectric effects in the following two directions.

(1)電極対向方向と圧電体分極方向一致縦方向歪:圧
電定数dss (2)電極対向方向と圧電体分極方向が直交せん断方向
歪:圧電定数dxb ここでは第8図の構成で分極方向を軸方向とすれば、軸
方向振動を検知でき、分極方向を円周方向、半径方向と
すれば各々円周方向、半径方向振動を検知できる。また
、第9図の構成で分極方向を半径方向とすれば半径方向
振動を検知でき、分極方向を円周方向、軸方向とすれば
各々円周方向。
(1) Longitudinal strain where the electrode facing direction and piezoelectric material polarization direction match: piezoelectric constant dss (2) Shear direction strain where the electrode facing direction and piezoelectric material polarization direction are orthogonal: piezoelectric constant dxb Here, the polarization direction is determined using the configuration shown in Figure 8. If the direction of polarization is set to the axial direction, axial vibration can be detected, and if the direction of polarization is set to the circumferential direction or the radial direction, vibrations in the circumferential direction or radial direction can be detected, respectively. Further, in the configuration shown in FIG. 9, if the polarization direction is set to the radial direction, radial vibration can be detected, and if the polarization direction is set to the circumferential direction and the axial direction, the vibration will be detected in the circumferential direction.

軸方向振動を検知できる。また、第8図、第9図では一
層構造を示したが、第27図に示すように電極方向に薄
板化し、積層構造とすることによりセンサ、アクチュエ
ータとしての感度が増す。また、圧電性ゴムでなく圧電
セラミックス焼結体を用いて第8図、第9図の形状を構
成することによっても構成できる。このような圧電体を
用いて第6図、第5図に示すように構成した振動吸収装
置はその固有振動数が駆動装置回転子5の共振周波数と
一致している場合、前述のように圧電体はコンデンサC
mと抵抗Rの並列結合要素として等測的に表現できる。
Axial vibration can be detected. Further, although a single layer structure is shown in FIGS. 8 and 9, the sensitivity as a sensor or actuator is increased by thinning the plate in the direction of the electrodes and creating a laminated structure as shown in FIG. Alternatively, the shapes shown in FIGS. 8 and 9 may be constructed using a piezoelectric ceramic sintered body instead of piezoelectric rubber. A vibration absorbing device configured as shown in FIGS. 6 and 5 using such a piezoelectric material is piezoelectric as described above when its natural frequency matches the resonant frequency of the drive device rotor 5. The body is a capacitor C
It can be expressed isometrically as a parallel combination element of m and resistance R.

第12図にその構成と駆動回路を示した。この場合、電
極間開放時には電流は図中実線方向に流れコンデンC−
に電荷が充電され、電極間を抵抗R’  (抵抗値はR
’ >Rである)を介して短絡すると電流は図中破線方
向に流れ、充電電流が放電される。従ってこの充・放電
をCR回路の時定数の二倍程度とすることにより95%
の充・放電が実現できる。例えば、日立金属膜圧素子 〔積層角柱形状。
FIG. 12 shows its configuration and drive circuit. In this case, when the electrodes are opened, the current flows in the direction of the solid line in the figure, and the capacitor C-
is charged with electric charge, and a resistance R' (resistance value is R
'>R), the current flows in the direction of the broken line in the figure, and the charging current is discharged. Therefore, by setting this charging/discharging to about twice the time constant of the CR circuit, 95%
charging and discharging can be achieved. For example, Hitachi Metal Film Pressure Element [laminated prismatic shape.

RZTセラミック焼結体) の特性例を表2に示す。RZT ceramic sintered body) Table 2 shows an example of the characteristics.

これから、時定数Ti = CaR= 0 、26μs
であり、駆動装置回転子の共振周波数における振動周期
0.018(例100 Hz )と比して著しく短いた
め、例えば、充・放電に3T−ずつとり6Ttを一周期
(=Ts )として充放電を行った場合、第13図の圧
電体1についてみたTn/Ts=6410となり十分微
細な分解能の制振電流が振動電流を打ち消すように作用
し、能動的に駆動装置回転子の各方向振動を除去できる
。この充放電周期の管理はタイマ42によりスイッチ4
4をオンオフし振動吸収要素45を駆動することにより
行われる。
From this, time constant Ti = CaR = 0, 26 μs
This is significantly shorter than the vibration period of 0.018 (for example, 100 Hz) at the resonant frequency of the drive device rotor. When this is done, Tn/Ts for the piezoelectric body 1 in Fig. 13 becomes 6410, and a damping current with a sufficiently fine resolution acts to cancel the vibration current, actively suppressing the vibration of the drive device rotor in each direction. Can be removed. This charging/discharging cycle is managed by the switch 4 by the timer 42.
4 on and off to drive the vibration absorbing element 45.

これにより、駆動回路からエネルギを供給することなく
制振することが可能になる。
This makes it possible to suppress vibrations without supplying energy from the drive circuit.

更に、充放電周期で発生する制振力による制動むらを除
去するために第12図に示すように同一振動モードにつ
き複数の振動吸収装置が設けられている場合は複数相(
図では三相の例を示した)のタイミングで各振動吸収要
素の充放電を行うことにより、第13図に示す各相制振
電流の和は振動電流のほぼ逆相電流と一致させることが
でき、より短時間で制振が可能になる。第14図に、本
娠動吸収要素無し時の駆動装置の任意の方向(軸方向、
半径方向9円周方向のいずれか)の振動加速度パワース
ペクトラムの周波数特性を示した。
Furthermore, in order to eliminate damping unevenness due to damping force that occurs during charging and discharging cycles, if multiple vibration absorbers are provided for the same vibration mode as shown in Figure 12, multiple phase (
By charging and discharging each vibration-absorbing element at the timing shown in the figure (a three-phase example), the sum of the vibration damping currents of each phase shown in Figure 13 can be made to almost match the negative phase current of the vibration current. This makes it possible to suppress vibrations in a shorter time. Figure 14 shows the drive device in any direction (axial direction,
The frequency characteristics of the vibration acceleration power spectrum in either the radial direction or the circumferential direction are shown.

共振周波数(実際は複数ある)の値が大きい。本実施例
の振動吸収装置を用い、n相位相ずれ駆動を行った場合
の駆動装置振動加速度のパワースペクトラムの周波数特
性を第15図に示した。これから駆動装置の共振周波数
Cf、)における振動加速度パワースペクトラムは第1
4図に示した場合と比して著しく低減される。しかし、
充放電周波数Cf、)とその複数相(n相)駆動時のn
倍充放電周波数(、f s)の振動があられれる。しか
し、表1に示した圧電材料で充放電周期を6Ttとした
場合、fs =641KHzであり実用上全く問題はな
い、しかし、電極間距離が厚くなるなどの場合fsは低
くなるためfnの5倍以上程度の周波数になると駆動装
置制御系に悪影響を及ぼす。そこで第16図に示すよう
なfs、n13周波数に中心周波数を設定しゲインを低
下させるノツチフィルタ(0式参照)を駆動装置駆動力
指令生成部に挿入することにより、この振動は第17図
に示すように低減され、駆動装置制御系は安定化される
The value of the resonant frequency (actually there is more than one) is large. FIG. 15 shows the frequency characteristics of the power spectrum of the vibration acceleration of the drive device when n-phase phase shift driving is performed using the vibration absorption device of this embodiment. From this, the vibration acceleration power spectrum at the resonant frequency Cf, ) of the drive device is the first
This is significantly reduced compared to the case shown in Figure 4. but,
Charge/discharge frequency Cf, ) and its n during multi-phase (n-phase) driving
Oscillations of twice the charging/discharging frequency (f s) are observed. However, if the charge/discharge cycle is 6Tt using the piezoelectric material shown in Table 1, fs = 641KHz, which poses no practical problem.However, if the distance between the electrodes becomes thick, fs becomes low, so fn of 5 If the frequency is more than double that, it will have an adverse effect on the drive control system. Therefore, by inserting a notch filter (see formula 0) into the drive device driving force command generating section, which sets the center frequency to the fs and n13 frequencies and reduces the gain, as shown in Figure 16, this vibration can be reduced as shown in Figure 17. As shown, the drive control system is stabilized.

以上の本実施例の説明では第8図、第9図に示す圧電体
を用いた振動吸振装置の構成について述べたが、他の振
動吸収装置の例を第10図、第11図、第30図を用い
て説明する。第10図は駆動装置回転子5aより半径方
向に複数の第27図に示すような積層膨圧電体を設け、
おもり9と結合したもので、圧電体の分極方向を半径方
向、円周方向、軸方向とすることにより各方向の制振が
可能になる。
In the above description of this embodiment, the structure of the vibration absorbing device using a piezoelectric body shown in FIGS. 8 and 9 has been described, but examples of other vibration absorbing devices are shown in FIGS. This will be explained using figures. In FIG. 10, a plurality of laminated expansion piezoelectric bodies as shown in FIG. 27 are provided in the radial direction from the drive device rotor 5a,
It is coupled with the weight 9, and by setting the polarization directions of the piezoelectric body in the radial direction, circumferential direction, and axial direction, vibration damping in each direction is possible.

また、圧電体は中央に食通穴を設け、ボルト締結構造と
することにより予圧のかかる構造とでき。
In addition, the piezoelectric body has a hole in the center and a bolt-fastened structure, which allows it to have a preloaded structure.

圧電体に許容荷重の小さい引張り力の作用しない構造と
でき長寿命化できる利点がある。
The piezoelectric body has a structure with a small allowable load and no tensile force acting on it, which has the advantage of extending its life.

第11図は駆動装置回転子5bより軸方向に複数の第2
7図に示すような積層膨圧電体を設け、おもり9と結合
したもので、圧電体の分極方向を軸方向、半径方向2円
周方向とすることにより各方向の制振力1可能になる。
FIG. 11 shows a plurality of second
A laminated expansion piezoelectric body as shown in Fig. 7 is provided and combined with a weight 9. By setting the polarization directions of the piezoelectric body in the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction, vibration damping force in each direction can be made 1. .

第30図は駆動装置回転子5bより円周方向に複数の積
層形座電体を設け、おもり9と結合したもので圧電体の
分極方向を円周方向、軸方向、半径方向とすることによ
り各方向の制振が可能になる。
FIG. 30 shows a device in which a plurality of laminated electric bodies are provided in the circumferential direction from the drive device rotor 5b and combined with a weight 9, and the polarization directions of the piezoelectric bodies are set in the circumferential direction, axial direction, and radial direction. It becomes possible to suppress vibrations in each direction.

本実施例で以上述べた振動吸収装置は各方向の制振を行
うために異なる分極方向の圧電体を用いなければならな
い欠点があり、通常、ある一つの共振点において複数方
向に同時に共振を起こす場合は各方向用に構成した振動
吸収装置を用いなければならない問題がある。これを解
決する実施例を第39図、第40図、第36図ないし第
38図を用いて説明する。第39図に示した振動吸収装
置は厚み方向に分極された圧電体二ヶを斜交配置するこ
とより駆動装置回転子5とおもり9を連結したため共振
点を軸方向2円周方向の達成振動としてあられれるため
、駆動装置回転子5が両方向に振動するモードの制振に
有効である。この場合、動作は第40図に示すように、
円周方向の変形については圧電体40aは分極方向に伸
びるため収縮する方向に動作し、圧電体40bは分極方
向に収縮するため伸びる方向に動作する。また、図示し
ていなか軸方向の変形については圧電40a。
The vibration absorbing device described above in this embodiment has the disadvantage that piezoelectric bodies with different polarization directions must be used to damp vibration in each direction, and usually resonance occurs in multiple directions simultaneously at one resonance point. In this case, there is a problem in that a vibration absorbing device configured for each direction must be used. An embodiment that solves this problem will be described with reference to FIGS. 39, 40, and 36 to 38. The vibration absorbing device shown in Fig. 39 connects the drive device rotor 5 and the weight 9 by arranging two piezoelectric bodies polarized in the thickness direction diagonally, so that the resonance point can be set in the axial direction and the achieved vibration in the circumferential direction. Therefore, it is effective for damping the mode in which the drive device rotor 5 vibrates in both directions. In this case, the operation is as shown in FIG.
Regarding deformation in the circumferential direction, the piezoelectric body 40a extends in the polarization direction and therefore operates in the direction of contraction, and the piezoelectric body 40b contracts in the polarization direction and therefore operates in the direction of extension. Also, for deformation in the axial direction (not shown), the piezoelectric 40a is used.

40bとも同方向に変形し、同方向に作用力を発生する
ため、斜交配置された一対の圧電体で二方向の制振機能
をもつ。また、第36図、第37図に示す振動吸収装置
の構成とすることにより各々半径方向、@方向、半径方
向2円周方向の制振を可能にする。また、第38図に示
すように圧電体を四角すいの稜線に四ヶ(40a〜40
b)のように配置すれば三方向の振動を同時に制振でき
る利点がある。駆動方向は前述の方式と同一である。
Since both 40b deform in the same direction and generate acting force in the same direction, the pair of diagonally arranged piezoelectric bodies has a vibration damping function in two directions. Moreover, by adopting the configuration of the vibration absorbing device shown in FIG. 36 and FIG. 37, it is possible to suppress vibration in the radial direction, the @ direction, and the radial and two circumferential directions, respectively. In addition, as shown in Fig. 38, four piezoelectric bodies (40a to 40
If arranged as in b), there is an advantage that vibrations in three directions can be suppressed simultaneously. The driving direction is the same as the above method.

以上、本実施例で述べた振動吸収装置は圧電体の充放電
周期のみ駆動回路から指令することにより圧電体が振動
センサ、制振アクチュエータとしての機能をもち、簡素
な構造により一方向、二方向、もしくは三方向の振動を
同時に制振できる。
As described above, in the vibration absorbing device described in this embodiment, the piezoelectric body functions as a vibration sensor and a vibration damping actuator by commanding only the charging/discharging cycle of the piezoelectric body from the drive circuit, and has a simple structure that allows it to function in one direction or two directions. Or vibrations in three directions can be suppressed simultaneously.

従って、駆動装置に装着する場合、負荷体と結合時の顕
著な共振周波数における振動モードが一方向か二方向か
三方向かにより本実施例で述べた振動吸収装置を選択設
置することにより効果的な制振が可能になる。また、第
1図、第2図、第39図および第40図に示す駆動装置
に装着することにより、第一の実施例で述べた受動的振
動吸収装置と比してより効果的な制振が可能になる。
Therefore, when installed in a drive device, it is more effective to selectively install the vibration absorber described in this example depending on whether the vibration mode at the prominent resonance frequency when coupled with the load body is one-way, two-way, or three-way. vibration control becomes possible. In addition, by installing it in the drive device shown in FIGS. 1, 2, 39, and 40, more effective vibration damping can be achieved compared to the passive vibration absorbing device described in the first embodiment. becomes possible.

なお、この説明では、主として回転形駆動装置を用いた
振動吸収装置の例を挙げたが、実施例における円周方向
が直線方向となるよう展開することにより直劾形駆動装
置への適用も可能である。
In addition, in this explanation, an example of a vibration absorbing device using a rotary type drive device was mainly given, but it is also possible to apply it to a rectangular type drive device by developing the vibration absorbing device so that the circumferential direction in the example is a linear direction. It is.

以上、第−及び第二の実施例で述べた振動吸収装置及び
それを設けた駆動装置を用いた多軸機構の例について、
第18図及び第19図を用いて説明する。第18図は水
平多関節形直接駆動ロボットの外観を示し、第19図は
第18図に示すロボットの縦断面図を示す。水平多関節
形ロボットは組立ロボットとして工業用に広く用いられ
ており、高速・高精度動作が要求されている。−9二軸
駆動に、直接、駆動電動機を用いる方式は減速機介在駆
動装置を用いる方式と比してねじり剛性が高められるた
め、固有振動数が高められ、より高速・高精度な動作を
実現できる可能性がある。半面、直接、駆動電動機の低
減衰性に起因する固有振動数の高い共振倍率の振動が電
動機制御系の制御ゲインの向上を妨げ、直接、駆動電動
機の本来設定可能な高いサーボねじり剛性を実現できな
いことがあり、そのため、本発明の振動吸振装置、駆動
装置を適用することが有効である。その例を以下に述べ
る。
As mentioned above, regarding the example of the multi-axis mechanism using the vibration absorbing device and the drive device equipped with the vibration absorbing device described in the first and second embodiments,
This will be explained using FIGS. 18 and 19. FIG. 18 shows the external appearance of the horizontal articulated direct drive robot, and FIG. 19 shows a longitudinal sectional view of the robot shown in FIG. 18. Horizontal articulated robots are widely used in industrial applications as assembly robots, and are required to operate at high speed and with high precision. -9 The system that uses a direct drive motor for two-axis drive has higher torsional rigidity compared to the system that uses a drive device with a reduction gear, so the natural frequency is increased, realizing faster and more accurate operation. There is a possibility that it can be done. On the other hand, vibrations with a high natural frequency and high resonance magnification caused by the low damping of the drive motor directly hinder the improvement of the control gain of the motor control system, making it impossible to directly achieve the high servo torsional rigidity that can be set in the drive motor. Therefore, it is effective to apply the vibration damping device and drive device of the present invention. An example is described below.

第18図は水平多関節形直接駆動ロボットの斜視を示す
。−9二軸用直接駆動電動機49.52としては第1図
に示す外筒回転子形電動機が用いられており、−軸周直
接駆動電動機49は第一アーム51を回転駆動し、第一
アーム51先端に設けられた二軸用、直接、駆動電動機
52は第二アーム54を回転駆動する。第二アーム54
には第4図に示した駆動機構をもつ先端に工具39の装
着されたスプライン軸31があり、上下・回転方向に動
作する。各駆動装置には第1図、第4図で説明した位置
に振動吸収装置が設けられている。
FIG. 18 shows a perspective view of a horizontal articulated direct drive robot. -9 As the two-shaft direct drive motor 49,52, an external cylinder rotor type motor shown in FIG. 1 is used. A two-axis direct drive motor 52 provided at the tip of the second arm 51 rotates the second arm 54 . Second arm 54
There is a spline shaft 31 having a drive mechanism shown in FIG. 4 and having a tool 39 attached to its tip, which moves in the vertical and rotational directions. Each drive device is provided with a vibration absorber at the position described in FIGS. 1 and 4.

振動吸収装置の配置は第19図に示した第18図の縦断
面図にすべてが表現されている。
The arrangement of the vibration absorbing device is fully expressed in the vertical sectional view of FIG. 18 shown in FIG. 19.

なおロボットは第19図に示したようにその安全動作の
ために、オーバラン、原点位置検品用の特定位置検出器
、同被検出体が設けられており、オーバラン検出後制動
指令が出されるがなお行き過ぎた動作を行った際に強制
的に動作を停止させるストッパが設けられている。
As shown in Figure 19, for safe operation, the robot is equipped with a specific position detector for overrun and home position inspection, as well as a detected object, and a braking command is issued after overrun detection. A stopper is provided that forcibly stops the operation when the operation goes too far.

以上、本発明の第一、第二の実施例で述べた振動吸収装
置、駆動装置を本ロボットに適用することにより十分な
制振と高速、高精度動作が可能になる。
As described above, by applying the vibration absorbing device and drive device described in the first and second embodiments of the present invention to the present robot, sufficient vibration suppression and high-speed, high-precision operation are possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば駆動装置の負荷体結合時の大振幅振動部
及び移動量検出部に振動吸収装置を設けることにより負
荷体の振動低減、移動量検出値の振動低減をはかること
ができ、駆動装置制御系の制御ゲイン向上をはかること
ができ、駆動装置の高速・高精度動作を可能にする。
According to the present invention, by providing a vibration absorbing device in the large-amplitude vibrating part and the movement amount detection part when the load body is coupled to the drive device, it is possible to reduce the vibration of the load body and the vibration of the movement amount detection value. It is possible to improve the control gain of the device control system, enabling high-speed, high-precision operation of the drive device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第4図は本発明の一実施例の駆動装置の縦
断面図、第5図および第6図は本発明の一実施例の振動
吸収装置の斜視図および断面図、第7図は第5図の振動
吸収装置のおもりの重量可変構造の組立図、第8図ない
し第11図は本発明の第二の実施例の振動吸収装置の斜
視図、第12図は本発明の第二の実施例の振動吸収装置
の駆動ブロック図、第13図は第12図の駆動回路駆動
時の電流特性図、第14図は本発明の振動吸収装置無設
置時の駆動装置の振動加速度パワースペクトラムの周波
数特性図、第15図は本発明の第二の実施例の振動吸収
装置設置時の駆動装置の振動加速度パワースペクトラム
の周波数特性図、第16図はノツチフィルタ伝達関数の
周波数特性図、第17図は本発明の第二の実施例の振動
吸収装置を第16図のノツチフィルタと併用した際の駆
動装置の振動加速度パワースペクトラムの周波数特性図
、第18図は本発明の振動吸収装置付駆動装置を用いた
水平多関節形直接駆動ロボットの斜視図、第19図は第
18図のロボットの縦断面図、第20図はアーム状負荷
を駆動する駆動装置の斜視図、第21図、第22図は各
々受動的振動吸収装置無設置時・設置時の第20図の力
学説明図、第23図は第21図、第22図に示す力学モ
デルのトルク・速度伝達関数の周波数特性図、第24図
は第22図に示す駆動回路のブロック図、第25図、第
26図は各々受動的振動吸収装置無設置時・設置時に第
24図の駆動回路駆動時のA−3間伝達関数の周波数特
性図、第27図は積層形圧電体の斜視図、第28図は第
27図の等価力学モデル図及び等価回路図、第29図は
第27図の積層形圧電体のインピーダンスの周波数特性
図、第30図は本発明の第二の実施例の振動吸収装置の
斜視図、第31図は第30図の力学説明図、第32図は
第30図の圧電体からみた等価回路図、第33図は第3
0図の振動吸収装置の駆動回路図。 第34図は第32図の駆動回路駆動時の電流特性図、第
35図は第30図の駆動吸収装置を第20図の駆動装置
に設置時のトルク・速度の伝達関数の周波数特性図、第
36図は本発明の振動吸収装置の断面図、第37図は第
36図の平面図、第38図は本発明の圧電体の斜視図、
第39図は本発明の第二の実施例の振動吸収装置の斜視
図、第40図は第39図の振動吸収装置の動作原理図で
ある。 1・・・駆動装置固定子、2・・・コイル、3・・・永
久磁石、4・・・移動量検出器、5・・・駆動装置回転
子、6,8゜35.37・・・高減衰部材、7.9,3
6,38゜70・・・おもり、10.11・・・歯車、
12・・・フレキシブルカップリング、13,18,2
1,64゜65・・・移動量検出器、14.!7・・・
減速機、15冨 ■ 第 図 囁 図 第 図 NL″r)   マ リ  CD   へ4 7 図 ? 口 ¥J9 図 第 1ρ 困 篤 1 図 第 2 図 ■ 3 図 用汲数(th) 第 1B 図 ■ /9 図 tt、lt、、61−  ストソバ9 i3・−effigy [aJt、t!2θ 図 I 第 3 目 第 4 目 不Z5 図 第 z7 図 8 図 ■ 9 図 第 3ρ 図 纂 1 図 篤 5 図 冨 6 図
1 to 4 are longitudinal cross-sectional views of a driving device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 and FIG. 6 are perspective views and cross-sectional views of a vibration absorbing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. is an assembled view of the variable weight structure of the weight of the vibration absorbing device shown in FIG. 5, FIGS. 8 to 11 are perspective views of the vibration absorbing device of the second embodiment of the present invention, and FIG. A drive block diagram of the vibration absorbing device of the second embodiment, FIG. 13 is a current characteristic diagram when driving the drive circuit of FIG. 12, and FIG. 14 is a vibration acceleration power of the drive device when the vibration absorbing device of the present invention is not installed. A frequency characteristic diagram of the spectrum, FIG. 15 is a frequency characteristic diagram of the vibration acceleration power spectrum of the drive device when the vibration absorber according to the second embodiment of the present invention is installed, and FIG. 16 is a frequency characteristic diagram of the notch filter transfer function. Fig. 17 is a frequency characteristic diagram of the vibration acceleration power spectrum of the drive device when the vibration absorbing device of the second embodiment of the present invention is used in combination with the notch filter of Fig. 16, and Fig. 18 is a frequency characteristic diagram of the vibration absorbing device of the present invention. A perspective view of a horizontal articulated direct drive robot using an attached drive device, FIG. 19 is a vertical sectional view of the robot in FIG. 18, FIG. 20 is a perspective view of a drive device that drives an arm-shaped load, and FIG. 21 , Fig. 22 is a mechanical explanatory diagram of Fig. 20 without and with a passive vibration absorber installed, respectively, and Fig. 23 is a frequency characteristic of the torque/velocity transfer function of the dynamic model shown in Figs. 21 and 22. 24 is a block diagram of the drive circuit shown in FIG. 22, and FIGS. 25 and 26 are a block diagram of the drive circuit shown in FIG. 22, respectively. A frequency characteristic diagram of the transfer function, Fig. 27 is a perspective view of the multilayer piezoelectric material, Fig. 28 is an equivalent mechanical model diagram and an equivalent circuit diagram of Fig. 27, and Fig. 29 is an impedance of the multilayer piezoelectric material of Fig. 27. 30 is a perspective view of the vibration absorbing device of the second embodiment of the present invention, FIG. 31 is a mechanical explanatory diagram of FIG. 30, and FIG. 32 is an equivalent view from the piezoelectric body of FIG. 30. Circuit diagram, Figure 33 is the third
0 is a drive circuit diagram of the vibration absorbing device shown in FIG. 34 is a current characteristic diagram when driving the drive circuit of FIG. 32, FIG. 35 is a frequency characteristic diagram of the torque/speed transfer function when the drive absorption device of FIG. 30 is installed in the drive device of FIG. 20, FIG. 36 is a sectional view of the vibration absorbing device of the present invention, FIG. 37 is a plan view of FIG. 36, and FIG. 38 is a perspective view of the piezoelectric body of the present invention.
FIG. 39 is a perspective view of a vibration absorbing device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 40 is a diagram showing the operating principle of the vibration absorbing device of FIG. 39. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Drive device stator, 2... Coil, 3... Permanent magnet, 4... Travel amount detector, 5... Drive device rotor, 6,8°35.37... High damping member, 7.9,3
6,38゜70...Weight, 10.11...Gear,
12...Flexible coupling, 13,18,2
1,64°65...Movement amount detector, 14. ! 7...
Reduction gear, 15 冨■ Figure Whisper Figure Figure NL″r) To Mari CD 4 7 Figure? 口¥J9 Figure 1ρ Difficult 1 Figure 2 Figure ■ 3 Number of strokes for the figure (th) Figure 1B ■ / 9 Figure tt, lt,, 61- Stosoba 9 i3・-effigy [aJt, t!2θ Figure I 3rd eye 4th eye Z5 Figure z7 Figure 8 Figure ■ 9 Figure 3ρ Figure 1 Figure Atsushi 5 Figure Tomi 6 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.エネルギ供給を行うことにより、固定体・移動体間
で回転もしくは直動相対移動を発生させる電動機と、前
記相対移動の量を検出する移動量検出部と、前記電動機
からの発生動力を負荷体に伝達する減速機構を含む伝達
機構とからなる駆動装置において、 前記駆動装置の前記移動量検出部および/または前記駆
動装置・負荷体結合体大振幅振動部に振動吸収装置を設
けたことを特徴とする駆動装置。
1. An electric motor that generates rotation or linear relative movement between a stationary body and a moving body by supplying energy, a movement amount detection section that detects the amount of the relative movement, and a movement amount detection section that detects the amount of the relative movement, and transmits the generated power from the electric motor to a load body. A drive device comprising a transmission mechanism including a deceleration mechanism for transmitting transmission, characterized in that a vibration absorption device is provided in the movement amount detection section of the drive device and/or the large amplitude vibration section of the drive device/load body combination. drive device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008311136A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Jeol Ltd Shutter device of electron microscope
JP2014096951A (en) * 2012-11-12 2014-05-22 Mitsubishi Electric Corp Rotary electric machine
JP2015007458A (en) * 2013-06-26 2015-01-15 国立大学法人東京工業大学 Dynamic vibration absorber
JP2016015364A (en) * 2014-07-01 2016-01-28 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Recovery method and recycling method of piezoelectric material

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