JPH05146187A - サーボモータの共振振動の抑制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボモータの負荷との共振振動を最小に抑
制する。 【構成】 サーボモータが動作中に共振振動を発生した
時に起こる、電流振幅値が周期的に大小を繰り返す電流
アンバランスをステップ３で検出し、検出時にステップ
４で電流アンバランス偏差量を記憶し、ステップ５で速
度制御回路の比例，積分ゲインを変更し、設定後さらに
ステップ６で電流アンバランス偏差量を記憶し、ステッ
プ７で前回値と比較し、前回値の方が大きければそのま
まのゲインで継続し、前回値の方が小さければステップ
８で共振時第２ゲインの設定を行い、さらに電流アンバ
ランス偏差量が最小になるまで順次繰り返し、サーボモ
ータの共振振動が最も小さくなる最適なゲインを設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡＣサーボモータを駆
動源とする多関節型産業用ロボット等で発生する共振振
動を抑制する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットアームの共振振動を防止
する方法として、駆動源であるＡＣサーボモータに供給
している正弦波電流のフィードバック値から電流振幅値
が周期的に大小を繰り返す電流アンバランスを検出し、
検出した時、速度ゲインの比例項や積分項の値を変更
し、振動を小さくするようにしていた。図３の共振処理
回路を含む制御ブロック図に示すように、共振処理回路
３３で速度指令値２１とＵ，Ｖ，Ｗ各相の電流フィード
バック値３０，３１，３２から共振発生の有無を判定
し、状況に応じた速度ゲインの比例，積分項２３，２４
を設定し、速度指令値２１と速度フィードバック値２２
から速度制御を行って、トルク指令値２５を出力し、そ
れを３相正弦波化回路２６で３相の正弦波に分解し、
Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電流指令値２７，２８，２９を作成
し、各相の電流フィードバック値３０，３１，３２とか
ら各相の電流制御を行っている。

【０００３】共振処理回路３３の電流アンバランス判定
の方法は図２の流れ図に示すように、電流フィードバッ
ク値ＩＢの正負での絶対値の最大値を記憶し、それぞれ
において今回値と前回値との差が規準値との比較を行
い、規準値以上であれば電流アンバランスありと判断
し、以下であれば電流アンバランスなしと判断する。共
振振動は、モータ１回転当たりに整数回の周期を持つモ
ータのコギングや減速機の伝達誤差が振動源となってお
り、モータがある回転数に達し、振動源の周波数がロボ
ットアームの固有周波数と一致した時に起こる。この
時、速度フィードバック値も同じ周期で変動するので、
トルク指令も同様に変動する。この変動周期はモータ１
回転当たりに整数回なので、モータに供給すべき正弦波
電流の周期と一致または１／２となるため、電流フィー
ドバック値に周期的な電流アンバランスが発生する。し
たがって、電流アンバランスの検出は、共振振動発生の
検出に有効となる。

【０００４】共振振動発生時は、速度ゲインの比例項や
積分項を通常のままで使用していると、フィードバック
の位相遅れのため振動を逆に大きくしてしまうので、実
速度に問題のない程度にゲインを下げる必要がある。し
かし、共振振動が発生する速度域以外では、ロボットア
ーム先端の軌跡制度を良くするため、ゲインをできるだ
け上げる必要がある。したがって、従来より、通常は通
常時ゲインを使用し、共振時は前記した共振振動発生検
出方法を使って、共振振動を検出し、図４に示すように
して共振時専用のゲインに変更する方法をとっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法では、速度ゲインを変更してから、共振振動
が実際に減少したかどうかの判別をしておらず、設定し
たゲインが妥当かどうかの確認ができていなかった。ま
た一律的に共振時ゲインを決定していたため、ロボット
アームの姿勢が変化してもその時に応じた最適なゲイン
が決定できてはいなかった。このためゲインを変更して
も充分振動が抑えきれなかったり、逆に振動が大きくな
ったりする問題があった。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、ゲイン変更後の状態をチェックし、さらに最適なゲ
インに変更して行くことでサーボ製造の共振振動を抑制
する方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、ＡＣサーボモータの速度が共振振動が発
生する速度域となった時、ＡＣサーボモータに供給して
いる正弦波電流のフィードバック値から、電流振幅値が
周期的に大小が変動する電流アンバランスを検出しかつ
電流アンバランス偏差量ａ_UBを記憶し、共振時ゲインを
設定し、共振時ゲイン設定時フラグを１に設定する。さ
らに、共振時ゲイン設定フラグが１の時、電流正弦波を
２周期分サンプリング制御を繰り返しその時の電流アン
バランス偏差量ｂ_UBを記憶する。そして上記ａ_UBとｂ_UB
を比較し、ｂ_UBがａ_UB以下の時は設定したゲインのまま
にし、共振時ゲイン設定フラグを解除する。ｂ_UBがａ_UB
より大きい時は共振時ゲインをさらに変更し、再び電流
正弦波を２周期分サンプリング制御を繰り返し、電流ア
ンバランス偏差量の前回との比較を行い、ゲインをさら
に変更することが必要かどうかを判定する。このように
して共振時に振動がもっとも抑制できるゲインを設定す
る。

【０００８】

【作用】上記した方法により、ロボットアームの共振振
動が発生している時におこる電流アンバランスが最も減
少するようにゲインを設定できるので共振振動が抑制で
きる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の共振処理回路内で行
う処理内容の流れ図である。図１において、１は速度域
判定処理、２は通常ゲイン設定処理、３は電流アンバラ
ンス判定処理、４は電流アンバランス偏差量ａ_UBの記憶
処理、５は共振時第１ゲイン設定および共振時ゲイン設
定時フラグ１設定処理、６は電流アンバランス偏差量ｂ
_UBの設定処理、７は前回との偏差量比較判定処理、８は
共振時第２ゲイン設定処理、９は共振時ゲイン設定フラ
グ解除処理、１０は共振時ゲイン設定フラグ判定処理を
示す。

【００１０】以上のように構成された共振処理回路にお
いて、１サンプリング制御周期中に、まず処理１０で共
振時ゲイン設定フラグが１になっているかどうかを判定
し、１でなければ、処理１において速度指令値が共振速
度域内であるかどうかを判定する。共振速度域でなけれ
ば、処理２で速度ゲインの比例項，積分項を通常ゲイン
に設定する。共振速度域であれば、処理３において図２
と同じ方法で電流アンバランスかどうかを判定し、アン
バランスでなければ処理２で通常ゲイン設定を行う。電
流アンバランスであれば処理４で電流アンバランス偏差
量ａ_UBを記憶し、処理５においてあらかじめ設定してお
いた共振時第１ゲインに速度ゲインの比例項と積分項を
変更する。また処理５においては共振時ゲイン設定フラ
グを１に設定する。この後、次のサンプリング制御周期
を繰り返す。

【００１１】処理１０で共振時ゲイン設定フラグが１で
あれば、処理６で電流アンバランス偏差量ｂ_UBを、電流
正弦波２周期分サンプリング制御周期を繰り返して決定
し、処理７でｂ_UBがａ_UB以下であれば処理９で共振時ゲ
イン設定フラグを解除し、次のサンプリング制御周期を
繰り返す。ｂ_UBがａ_UB以上であれば、処理８であらかじ
め設定しておいた共振時第２ゲインに速度ゲインの比例
項と積分項を変更し、ａ_UB＝ｂ_UBとして、再びサンプリ
ング制御を処理６から繰り返すようにする。このように
して共振時ゲインを順次変更して行き、最適なゲインが
得られるようにする。

【００１２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
方法は、サーボモータの共振振動発生時に振動を最も抑
制するゲインを決定できるので共振振動抑制に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の共振振動を防止する共振処理回路内で
の処理内容を示す流れ図

【図２】共振処理回路の電流アンバランス判定の方法を
示す流れ図

【図３】共振処理回路を含む制御ブロック図

【図４】従来方法による共振振動を防止する共振処理回
路内での処理内容を示す流れ図

【符号の説明】

１ 速度域判定処理 ２ 通常ゲイン設定処理 ３ 電流アンバランス判定処理 ４ 電流アンバランス偏差量ａ_UBの記憶処理 ５ 共振時第１ゲイン設定および共振時ゲイン設定時
フラグ１設定処理 ６ 電流アンバランス偏差量ｂ_UBの設定処理 ７ 前回との偏差量比較判定処理 ８ 共振時第２ゲイン設定処理 ９ 共振時ゲイン設定フラグ解除処理 １０ 共振時ゲイン設定フラグ判定処理

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡＣサーボモータに供給している正弦波
   電流の振幅値が周期的に大小を繰り返す電流アンバラン
   スを検出することで共振振動を検出し、検出時に速度ゲ
   インの比例，積分項を変更して設定し、変更後前記電流
   アンバランスの減少の度合いを調べ、減少していれば上
   記設定したゲインのままで動作を継続させ、減少してい
   なければさらにゲインを変更することを特徴とするサー
   ボモータの共振振動の抑制方法。