JPH1165676A - サーボモータによる加圧制御方法及び装置 - Google Patents
サーボモータによる加圧制御方法及び装置Info
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- JPH1165676A JPH1165676A JP9231759A JP23175997A JPH1165676A JP H1165676 A JPH1165676 A JP H1165676A JP 9231759 A JP9231759 A JP 9231759A JP 23175997 A JP23175997 A JP 23175997A JP H1165676 A JPH1165676 A JP H1165676A
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D15/01—Control of mechanical force or stress; Control of mechanical pressure characterised by the use of electric means
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41379—Estimate torque from command torque and measured speed
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42087—Speed and force loop
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49132—Control fixed clamping force
Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボモータで駆動される可動体による他の
ものへの押し付け力の振動、遅れをもなくし、かつ加圧
力不足が生じないようにする。 【解決手段】 オブザーバによって加圧力Ｔｄを推定す
る。指令加圧力Ｆｃから推定加圧力Ｔｄを減じた値にゲ
インＡを乗じる。この乗じた値から速度フィードバック
にゲインＫｖを乗じたものを減じてトルク指令Ｔｃとす
る。該トルク指令Ｔｃでサーボモータ２を駆動制御す
る。加圧力のフィードバック制御がなされるから、応答
が速く正確に加圧力を制御できる。ゲインＡ、Ｋｖを調
整することによって加圧力の振動発生を防止した加圧力
のフィードバック制御ができる。
ものへの押し付け力の振動、遅れをもなくし、かつ加圧
力不足が生じないようにする。 【解決手段】 オブザーバによって加圧力Ｔｄを推定す
る。指令加圧力Ｆｃから推定加圧力Ｔｄを減じた値にゲ
インＡを乗じる。この乗じた値から速度フィードバック
にゲインＫｖを乗じたものを減じてトルク指令Ｔｃとす
る。該トルク指令Ｔｃでサーボモータ２を駆動制御す
る。加圧力のフィードバック制御がなされるから、応答
が速く正確に加圧力を制御できる。ゲインＡ、Ｋｖを調
整することによって加圧力の振動発生を防止した加圧力
のフィードバック制御ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータによ
って駆動制御される可動体による押圧力の制御方法に関
する。特にサーボモータで駆動制御されるスポット溶接
用サーボガンの加圧力制御に適した加圧力制御方法及び
装置に関する。
って駆動制御される可動体による押圧力の制御方法に関
する。特にサーボモータで駆動制御されるスポット溶接
用サーボガンの加圧力制御に適した加圧力制御方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーボモータによって駆動制御される可
動体による他の物体への押圧力（加圧力）の制御は、一
般に速度制御ループの出力、すなわちトルク指令値にト
ルクリミットをかけ、サーボモータから設定トルク以上
のトルクを発生させないようにしてして、サーボモータ
で駆動制御される可動体が発生する加圧力、押圧力を制
御している。
動体による他の物体への押圧力（加圧力）の制御は、一
般に速度制御ループの出力、すなわちトルク指令値にト
ルクリミットをかけ、サーボモータから設定トルク以上
のトルクを発生させないようにしてして、サーボモータ
で駆動制御される可動体が発生する加圧力、押圧力を制
御している。
【０００３】例えば、スポット溶接用の溶接ガンをサー
ボモータで駆動するスポット溶接用サーボガンの場合、
溶接ガンの電極部の溶接チップでワークを挟んでサーボ
モータの出力トルクで所定圧力で加圧し、電極チップ間
を通電しワークを溶着させるものである。このサーボガ
ンの場合、従来は、溶接ガンを駆動するサーボモータに
対して、加圧方向に対して加圧点よりもさらに前進する
移動指令を与えておき、電極チップがワークに当接し移
動が停止しても、移動指令による移動量が残っているた
め、さらに前進させようとして速度ループから出力され
るトルク指令値は増大していく。このトルク指令値に対
してトルクリミットをかけて制限することによって出力
トルクを所定値に制限し、この制限された一定の出力ト
ルクによってワークを加圧するようにしている。
ボモータで駆動するスポット溶接用サーボガンの場合、
溶接ガンの電極部の溶接チップでワークを挟んでサーボ
モータの出力トルクで所定圧力で加圧し、電極チップ間
を通電しワークを溶着させるものである。このサーボガ
ンの場合、従来は、溶接ガンを駆動するサーボモータに
対して、加圧方向に対して加圧点よりもさらに前進する
移動指令を与えておき、電極チップがワークに当接し移
動が停止しても、移動指令による移動量が残っているた
め、さらに前進させようとして速度ループから出力され
るトルク指令値は増大していく。このトルク指令値に対
してトルクリミットをかけて制限することによって出力
トルクを所定値に制限し、この制限された一定の出力ト
ルクによってワークを加圧するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような方法に
よると、溶接ガンの先端部がバネとなって加圧力に振動
が生じたり、又、サーボモータへのトルク指令値が設定
されたトルクリミット値に達するまで時間がかかり、設
定した加圧力になるまで時間を要しサイクルタイムが遅
くなるという問題がある。さらに、サーボモータで駆動
されるサーボガンの電極部の溶接チップが移動すれば、
この移動の加速トルク分が制限された出力トルク内で消
費されることになり、結局加圧力に不足が生じることに
なる。
よると、溶接ガンの先端部がバネとなって加圧力に振動
が生じたり、又、サーボモータへのトルク指令値が設定
されたトルクリミット値に達するまで時間がかかり、設
定した加圧力になるまで時間を要しサイクルタイムが遅
くなるという問題がある。さらに、サーボモータで駆動
されるサーボガンの電極部の溶接チップが移動すれば、
この移動の加速トルク分が制限された出力トルク内で消
費されることになり、結局加圧力に不足が生じることに
なる。
【０００５】そこで、本発明の目的は、加圧力の振動を
なくすと共に加圧力の遅れをもなくし、かつ加圧力不足
が生じないようにしたサーボモータによる加圧制御方法
及び装置を提供することにある。
なくすと共に加圧力の遅れをもなくし、かつ加圧力不足
が生じないようにしたサーボモータによる加圧制御方法
及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
で駆動される可動体の他のものへの押し付ける加圧力を
オブザーバで推定する。そして指令加圧力とオブザーバ
によって推定した上記押し付け力によって力の制御ルー
プを形成して、上記押し付け力をフィードバック制御す
る。さらに、上記可動体の速度を検出し、速度のフィー
ドバック制御をも行うことによって、加圧力の振動を防
止させる。
で駆動される可動体の他のものへの押し付ける加圧力を
オブザーバで推定する。そして指令加圧力とオブザーバ
によって推定した上記押し付け力によって力の制御ルー
プを形成して、上記押し付け力をフィードバック制御す
る。さらに、上記可動体の速度を検出し、速度のフィー
ドバック制御をも行うことによって、加圧力の振動を防
止させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】溶接チップをサーボモータで駆動
するスポット溶接ガンに本発明を適用した実施形態を以
下説明する。
するスポット溶接ガンに本発明を適用した実施形態を以
下説明する。
【０００８】図１は、可動体である溶接チップを駆動す
るサーボモータに対して組まれた力の制御ループのブロ
ック線図である。図１中、１は力のフィードバック制御
のゲインＡの伝達関数の項であり、２はサーボモータの
伝達関数の項である。Ｋｔは溶接ガンの溶接チップを駆
動するサーボモータのトルク定数、Ｊはイナーシャ、Ｓ
はラプラス演算子である。３はこの力の制御ループ内に
設けられた速度フィードバックの速度ループゲインＫｖ
の伝達関数の項である。
るサーボモータに対して組まれた力の制御ループのブロ
ック線図である。図１中、１は力のフィードバック制御
のゲインＡの伝達関数の項であり、２はサーボモータの
伝達関数の項である。Ｋｔは溶接ガンの溶接チップを駆
動するサーボモータのトルク定数、Ｊはイナーシャ、Ｓ
はラプラス演算子である。３はこの力の制御ループ内に
設けられた速度フィードバックの速度ループゲインＫｖ
の伝達関数の項である。
【０００９】被溶接体に対して溶接チップが加える押し
付け力の目標値としての加圧指令Ｆｃから、サーボモー
タに加わる外乱を推定するオブザーバによって推定され
た加圧力Ｔｄを減算し、その差にゲインＡを乗じ、得ら
れた値から、さらに、サーボモータの速度フィードバッ
ク値ｖｆに速度ループゲインＫｖを乗じた値を減じた値
をトルク指令値Ｔｃとして求めサーボモータ（２）を駆
動制御する。
付け力の目標値としての加圧指令Ｆｃから、サーボモー
タに加わる外乱を推定するオブザーバによって推定され
た加圧力Ｔｄを減算し、その差にゲインＡを乗じ、得ら
れた値から、さらに、サーボモータの速度フィードバッ
ク値ｖｆに速度ループゲインＫｖを乗じた値を減じた値
をトルク指令値Ｔｃとして求めサーボモータ（２）を駆
動制御する。
【００１０】溶接チップのバネ定数をＫ、ダンピング定
数をＤとすると、上記外乱推定オブザーバで推定される
推定加圧力Ｔｄは次の１式のように置き換えることがで
きる。
数をＤとすると、上記外乱推定オブザーバで推定される
推定加圧力Ｔｄは次の１式のように置き換えることがで
きる。
【００１１】 Ｔｄ＝Ｋ・θ＋Ｄ・ｖ＝Ｋ・θ＋Ｄ・θ・Ｓ …（１） なお、θは溶接チップが被溶接体に当接してからの移動
量であり、ｖはその移動量の変化値、即ち速度を意味す
る。そこで、図１より、 ｛Ａ（Ｆｃ−Ｔｄ）−Ｋｖ・ｖ｝（Ｋｔ／ＪＳ）＝ｖ ｛Ａ［Ｆｃ−（Ｋ・θ＋Ｄ・θ・Ｓ）］−Ｋｖ・θ・Ｓ]}（Ｋｔ／ＪＳ） ＝θ・Ｓ Ｆｃ＝（Ｊ／Ａ・Ｋｔ）θＳ2 ＋[(Ｋｖ／Ａ）＋Ｄ］θ・Ｓ＋Ｋ・θ …（２） 上記２式と１式より、加圧指令Ｆｃから推定される加圧
力Ｔｄまでの伝達関数（Ｔｄ／Ｆｃ）を求めると、次の
３式となる。 （Ｔｄ／Ｆｃ）＝（Ｋ＋Ｄ・Ｓ）／{(Ｊ／Ａ・Ｋｔ）Ｓ2 ＋[(Ｋｖ／Ａ）＋Ｄ］Ｓ＋Ｋ …（３） 上記３式において、Ｓ＝０、即ち、速度が「０」となっ
たときには、Ｆｃ＝Ｔｄとなり、目標加圧力を得ること
ができる。
量であり、ｖはその移動量の変化値、即ち速度を意味す
る。そこで、図１より、 ｛Ａ（Ｆｃ−Ｔｄ）−Ｋｖ・ｖ｝（Ｋｔ／ＪＳ）＝ｖ ｛Ａ［Ｆｃ−（Ｋ・θ＋Ｄ・θ・Ｓ）］−Ｋｖ・θ・Ｓ]}（Ｋｔ／ＪＳ） ＝θ・Ｓ Ｆｃ＝（Ｊ／Ａ・Ｋｔ）θＳ2 ＋[(Ｋｖ／Ａ）＋Ｄ］θ・Ｓ＋Ｋ・θ …（２） 上記２式と１式より、加圧指令Ｆｃから推定される加圧
力Ｔｄまでの伝達関数（Ｔｄ／Ｆｃ）を求めると、次の
３式となる。 （Ｔｄ／Ｆｃ）＝（Ｋ＋Ｄ・Ｓ）／{(Ｊ／Ａ・Ｋｔ）Ｓ2 ＋[(Ｋｖ／Ａ）＋Ｄ］Ｓ＋Ｋ …（３） 上記３式において、Ｓ＝０、即ち、速度が「０」となっ
たときには、Ｆｃ＝Ｔｄとなり、目標加圧力を得ること
ができる。
【００１２】そこで、この溶接ガンを取付けたロボット
の教示ペンダント等の表示装置の表示画面に外乱推定オ
ブザーバで検出される推定外乱、即ち推定加圧力をグラ
フック表示し、上記速度ループのゲインＫｖを調整し
て、推定加圧力の振動が収束するように調整し速度ルー
プのゲインＫｖを決める。又は、上記力の制御ループの
ゲインＡを調整して推定加圧力の振動が収束するように
調整してゲインＡを決める。
の教示ペンダント等の表示装置の表示画面に外乱推定オ
ブザーバで検出される推定外乱、即ち推定加圧力をグラ
フック表示し、上記速度ループのゲインＫｖを調整し
て、推定加圧力の振動が収束するように調整し速度ルー
プのゲインＫｖを決める。又は、上記力の制御ループの
ゲインＡを調整して推定加圧力の振動が収束するように
調整してゲインＡを決める。
【００１３】図４は本発明を実施するサーボモータ制御
系のハードウエアの要部ブロック図で、１０は溶接ガン
を搭載するロボットを制御する数値制御装置等の制御装
置でである。該制御装置１０によって溶接ガンも制御さ
れるようになっており、図４では、溶接ガンの溶接チッ
プを駆動するサーボモータ１４のみを示している。
系のハードウエアの要部ブロック図で、１０は溶接ガン
を搭載するロボットを制御する数値制御装置等の制御装
置でである。該制御装置１０によって溶接ガンも制御さ
れるようになっており、図４では、溶接ガンの溶接チッ
プを駆動するサーボモータ１４のみを示している。
【００１４】制御装置１０から移動指令，各種制御信号
が共有メモリ１１を介してディジタルサーボ回路１２に
出力される。ディジタルサーボ回路１２は、プロセッ
サ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、位置、速度等のサー
ボ制御をディジタル的に制御を行うと共に、本発明の溶
接チップが被溶接体を押し付ける加圧力の制御も行う。
該ディジタルサーボ回路１２から出力される各相の電流
指令に基づいてインバータ等で構成されるサーボアンプ
１３を介して各軸のサーボモータ１４を駆動制御する。
また、１５は位置、速度を検出する位置速度検出器でサ
ーボモータ１４のモータ軸に取り付けられたパルスコー
ダ等で構成され、ディジタルサーボ回路１２に位置、速
度フィードバック信号を出力している。なお、これらの
構成は、従来から公知のディジタルサーボ回路の構成と
同一である。
が共有メモリ１１を介してディジタルサーボ回路１２に
出力される。ディジタルサーボ回路１２は、プロセッ
サ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、位置、速度等のサー
ボ制御をディジタル的に制御を行うと共に、本発明の溶
接チップが被溶接体を押し付ける加圧力の制御も行う。
該ディジタルサーボ回路１２から出力される各相の電流
指令に基づいてインバータ等で構成されるサーボアンプ
１３を介して各軸のサーボモータ１４を駆動制御する。
また、１５は位置、速度を検出する位置速度検出器でサ
ーボモータ１４のモータ軸に取り付けられたパルスコー
ダ等で構成され、ディジタルサーボ回路１２に位置、速
度フィードバック信号を出力している。なお、これらの
構成は、従来から公知のディジタルサーボ回路の構成と
同一である。
【００１５】又、図３は、本発明において用いる加圧力
を推定するための外乱推定オブザーバ６の一例のブロッ
ク線図である。項４，５はサーボモータの伝達関数で、
Ｋｔはトルク定数、Ｊはイナーシャであり、また、ＴL
は外乱負荷トルクである。
を推定するための外乱推定オブザーバ６の一例のブロッ
ク線図である。項４，５はサーボモータの伝達関数で、
Ｋｔはトルク定数、Ｊはイナーシャであり、また、ＴL
は外乱負荷トルクである。
【００１６】この外乱推定オブザーバ６は速度ループ等
から出力されるトルク指令Ｔｃとサーボモータの速度ｖ
によって外乱トルクを推定している。外乱推定オブザー
バ６の項６２，６３のＫ3 ，Ｋ4 は外乱推定オブザーバ
のパラメータであり、項６１は実際にサーボモータに出
力されるトルク指令としての電流値Ｔｃに乗じるパラメ
ータの値でモータのノミナルトルク定数の値Ｋt * をノ
ミナルイナーシャの値Ｊ* で除した値である。６４は積
分項である。
から出力されるトルク指令Ｔｃとサーボモータの速度ｖ
によって外乱トルクを推定している。外乱推定オブザー
バ６の項６２，６３のＫ3 ，Ｋ4 は外乱推定オブザーバ
のパラメータであり、項６１は実際にサーボモータに出
力されるトルク指令としての電流値Ｔｃに乗じるパラメ
ータの値でモータのノミナルトルク定数の値Ｋt * をノ
ミナルイナーシャの値Ｊ* で除した値である。６４は積
分項である。
【００１７】この図３のブロック図をＫt ＝Ｋt * 、Ｊ
＝Ｊ* として解析すると、 Ｔd1＝（ＴL ／Ｊ）｛Ｋ4 ／（Ｓ2 ＋Ｋ3 ・Ｓ＋Ｋ4 ） …（４） となる。４式において、パラメータＫ3 ，Ｋ4 を極が安
定するように選択すると、Ｔd1＝ＴL ／Ｊと近似するこ
とができ、外乱トルクＴL を推定することができる。そ
して、項６５でパラメータＪ* ／Ｋt * を乗じて、推定
外乱トルクＴｄ（トルク指令Ｔｃの次元に合わせた推定
外乱トルク）を求める。
＝Ｊ* として解析すると、 Ｔd1＝（ＴL ／Ｊ）｛Ｋ4 ／（Ｓ2 ＋Ｋ3 ・Ｓ＋Ｋ4 ） …（４） となる。４式において、パラメータＫ3 ，Ｋ4 を極が安
定するように選択すると、Ｔd1＝ＴL ／Ｊと近似するこ
とができ、外乱トルクＴL を推定することができる。そ
して、項６５でパラメータＪ* ／Ｋt * を乗じて、推定
外乱トルクＴｄ（トルク指令Ｔｃの次元に合わせた推定
外乱トルク）を求める。
【００１８】溶接ガンの溶接チップが被溶接体を押圧し
ている状態では、この推定外乱トルンＴｄは、推定加圧
力とすることができ、この外乱推定オブザーバによって
推定加圧力を得ることができる。なお、上述した外乱推
定オブザーバは公知のものであり、外乱負荷トルクを推
定できる他のオブザーバを本発明に適用してもよいもの
であり、図３に示す外乱推定オブザーバは、本発明が用
いるオブザーバの一例に過ぎない。
ている状態では、この推定外乱トルンＴｄは、推定加圧
力とすることができ、この外乱推定オブザーバによって
推定加圧力を得ることができる。なお、上述した外乱推
定オブザーバは公知のものであり、外乱負荷トルクを推
定できる他のオブザーバを本発明に適用してもよいもの
であり、図３に示す外乱推定オブザーバは、本発明が用
いるオブザーバの一例に過ぎない。
【００１９】図２は、ディジタルサーボ回路１２のフロ
セッサが位置・速度ループ処理周期毎実施する処理のフ
ローチャートである。制御装置１０は、教示プログラム
にしたがって、ロボット各軸に対して移動指令値を分配
周期毎出力し、ロボット手首に取付けられた溶接ガンを
溶接位置までの移動指令を出力し、さらに溶接チップを
被溶接体に押圧する位置まで移動指令を出力した後に、
加圧力制御への切り替え指令を出力し、共有メモリ１１
のフラグＦを「１」にセットする。そして、溶接ガンか
ら溶接完了の信号を受信した制御装置１０は、加圧力制
御から通常の位置・速度制御への切り替え指令を出力し
上記フラグＦを「０」にし、次の移動指令を出力する。
制御装置１０は上述した動作を教示プログラムに基づい
て実行する。
セッサが位置・速度ループ処理周期毎実施する処理のフ
ローチャートである。制御装置１０は、教示プログラム
にしたがって、ロボット各軸に対して移動指令値を分配
周期毎出力し、ロボット手首に取付けられた溶接ガンを
溶接位置までの移動指令を出力し、さらに溶接チップを
被溶接体に押圧する位置まで移動指令を出力した後に、
加圧力制御への切り替え指令を出力し、共有メモリ１１
のフラグＦを「１」にセットする。そして、溶接ガンか
ら溶接完了の信号を受信した制御装置１０は、加圧力制
御から通常の位置・速度制御への切り替え指令を出力し
上記フラグＦを「０」にし、次の移動指令を出力する。
制御装置１０は上述した動作を教示プログラムに基づい
て実行する。
【００２０】一方、ディジタルサーボ回路１２のプロセ
ッサは、共有メモリ１１が移動指令、各種指令を読取
り、図２に示す処理を位置・速度ループ処理周期毎実行
する。
ッサは、共有メモリ１１が移動指令、各種指令を読取
り、図２に示す処理を位置・速度ループ処理周期毎実行
する。
【００２１】ディジタルサーボ回路１２のプロセッサ
は、共有メモリ１１の加圧力制御を指令するフラグＦが
「１」にセットされているか判断し（ステップＳ１）、
「１」にセットされていなければ、従来と同様に、指令
された移動指令値と位置・速度検出器１５からフィード
バックされてくる位置・速度のフィードバック値に基づ
いて、位置ループ処理、速度ループ処理を実行しトルク
指令Ｔｃを求める（ステップＳ２）。そして求められた
トルク指令Ｔｃを電流ループに引き渡し（ステップＳ
３）、電流ループ処理では、このトルク指令Ｔｃに基づ
いて電流ループ処理を行いサーボモータの各相の電流指
令を求めインバータ等のサーボアンプを介して各軸のサ
ーボモータを駆動制御する。
は、共有メモリ１１の加圧力制御を指令するフラグＦが
「１」にセットされているか判断し（ステップＳ１）、
「１」にセットされていなければ、従来と同様に、指令
された移動指令値と位置・速度検出器１５からフィード
バックされてくる位置・速度のフィードバック値に基づ
いて、位置ループ処理、速度ループ処理を実行しトルク
指令Ｔｃを求める（ステップＳ２）。そして求められた
トルク指令Ｔｃを電流ループに引き渡し（ステップＳ
３）、電流ループ処理では、このトルク指令Ｔｃに基づ
いて電流ループ処理を行いサーボモータの各相の電流指
令を求めインバータ等のサーボアンプを介して各軸のサ
ーボモータを駆動制御する。
【００２２】又、少なくとも溶接ガンの溶接チップを駆
動するサーボモータ１４に対しては、ステップＳ２で求
めたトルク指令Ｔｃと速度フィードバック値より図３に
示したオブザーバの処理（なおこのオブザーバの処理は
すでに公知であるので処理のフローチャートは省略す
る）を実行し、外乱推定トルクＴｄを求めレジスタに記
憶し（ステップＳ４）、当該位置・速度ループ処理周期
の処理を終了する。以下、制御装置１０より加圧力制御
指令が出力されフラグＦが「１」にセットされるまで上
述した処理を繰り返し実行することになる。
動するサーボモータ１４に対しては、ステップＳ２で求
めたトルク指令Ｔｃと速度フィードバック値より図３に
示したオブザーバの処理（なおこのオブザーバの処理は
すでに公知であるので処理のフローチャートは省略す
る）を実行し、外乱推定トルクＴｄを求めレジスタに記
憶し（ステップＳ４）、当該位置・速度ループ処理周期
の処理を終了する。以下、制御装置１０より加圧力制御
指令が出力されフラグＦが「１」にセットされるまで上
述した処理を繰り返し実行することになる。
【００２３】一方、制御装置１０より加圧力制御指令が
出力されフラグＦが「１」にセットされると、ディジタ
ルサーボ回路１２のプロセッサは、該フラグＦが「１」
にセットされていることを検出し（ステップＳ１）、制
御装置１０から送られてくる加圧指令値Ｆｃ、レジスタ
に記憶されている溶接チップを駆動するサーボモータ１
４の外乱推定トルクＴｄ、即ち推定加圧力を読み取ると
共に、位置・速度検出器１５からフィードバックされて
くる速度フィードバック値ｖｆを読み取る（ステップＳ
５）。そして、図１に示す力の制御ループ処理及び該力
の制御ループ内の速度ループ処理を行ってトルク指令Ｔ
ｃを求める。即ち、次の５式の演算を行ってトルク指令
値Ｔｃを求める（ステップＳ６）。
出力されフラグＦが「１」にセットされると、ディジタ
ルサーボ回路１２のプロセッサは、該フラグＦが「１」
にセットされていることを検出し（ステップＳ１）、制
御装置１０から送られてくる加圧指令値Ｆｃ、レジスタ
に記憶されている溶接チップを駆動するサーボモータ１
４の外乱推定トルクＴｄ、即ち推定加圧力を読み取ると
共に、位置・速度検出器１５からフィードバックされて
くる速度フィードバック値ｖｆを読み取る（ステップＳ
５）。そして、図１に示す力の制御ループ処理及び該力
の制御ループ内の速度ループ処理を行ってトルク指令Ｔ
ｃを求める。即ち、次の５式の演算を行ってトルク指令
値Ｔｃを求める（ステップＳ６）。
【００２４】 Ｔｃ＝Ａ・（Ｆｃ−Ｔｄ）−Ｋｖ・ｖｆ …（５） こうして求められたトルク指令値Ｔｃを電流ループに引
き渡し（ステップＳ７）、溶接チップを駆動するサーボ
モータ１４をサーボアンプ１３を介して駆動制御する。
そして、前述したステップＳ４に移行してオブザーバの
処理を実行し外乱推定トルク（推定加圧力）Ｔｄを求め
記憶する。以下、フラグＦが「１」にセットされている
限り、ステップＳ１、Ｓ５〜Ｓ７、Ｓ４の処理を位置・
速度ループ処理周期毎実行し、加圧力のフィードバック
制御を行う。
き渡し（ステップＳ７）、溶接チップを駆動するサーボ
モータ１４をサーボアンプ１３を介して駆動制御する。
そして、前述したステップＳ４に移行してオブザーバの
処理を実行し外乱推定トルク（推定加圧力）Ｔｄを求め
記憶する。以下、フラグＦが「１」にセットされている
限り、ステップＳ１、Ｓ５〜Ｓ７、Ｓ４の処理を位置・
速度ループ処理周期毎実行し、加圧力のフィードバック
制御を行う。
【００２５】スポット溶接が終了し、溶接ガンから溶接
完了信号が制御装置１０に入力されると、制御装置１０
は加圧力制御から通常の位置・速度ループ制御へ切り替
え信号を出力し上記フラグＦを「０」にセットし、以
後、従来と同様の前述した移動指令の分配を行い、ディ
ジタルサーボ回路１２のプロセッサは位置・速度ループ
処理周期毎ステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返し実行す
る。
完了信号が制御装置１０に入力されると、制御装置１０
は加圧力制御から通常の位置・速度ループ制御へ切り替
え信号を出力し上記フラグＦを「０」にセットし、以
後、従来と同様の前述した移動指令の分配を行い、ディ
ジタルサーボ回路１２のプロセッサは位置・速度ループ
処理周期毎ステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返し実行す
る。
【００２６】なお、上記力の制御ループでは、定常状態
では、速度のフィードバック値ｖｆが「０」となり、加
圧指令Ｆｃと推定加圧力Ｔｄとの力の偏差がわずかある
状態（定常偏差）でこの定常偏差にゲインＡを乗じた値
がトルク指令Ｔｃとなって安定した状態となる。この定
常偏差をなくすために、外乱推定オブザーバ６で推定し
た推定加圧力Ｔｄを上記トルク指令Ｔｃに加算して、こ
の加算したトルク指令をサーボモータへの指令としても
よい。即ち、図１において、項１からの出力（力の偏差
にゲインＡを乗じた値）から項３の出力（速度フィード
バック値にゲインＫｖを乗じた値）を減じた後、さらに
推定加圧力Ｔｄを加算してサーボモータ（２）へのトル
ク指令ととてもよい。この場合には、Ｆｃ＝Ｔｄとなり
力の偏差が「０」となっても、推定加圧力Ｔｄがトルク
指令として与えられるから、推定加圧力Ｔｄが加圧指令
Ｆｃと一致するように制御されることになる。又、この
場合の処理は、図２においてステップＳ６のトルク指令
Ｔｃを求める５式において、推定加圧力Ｔｄを加算し
て、 Ｔｃ＝ Ｔｃ＝Ａ・（Ｆｃ−Ｔｄ）−Ｋｖ・ｖｆ＋Ｔｄ とすればよい。
では、速度のフィードバック値ｖｆが「０」となり、加
圧指令Ｆｃと推定加圧力Ｔｄとの力の偏差がわずかある
状態（定常偏差）でこの定常偏差にゲインＡを乗じた値
がトルク指令Ｔｃとなって安定した状態となる。この定
常偏差をなくすために、外乱推定オブザーバ６で推定し
た推定加圧力Ｔｄを上記トルク指令Ｔｃに加算して、こ
の加算したトルク指令をサーボモータへの指令としても
よい。即ち、図１において、項１からの出力（力の偏差
にゲインＡを乗じた値）から項３の出力（速度フィード
バック値にゲインＫｖを乗じた値）を減じた後、さらに
推定加圧力Ｔｄを加算してサーボモータ（２）へのトル
ク指令ととてもよい。この場合には、Ｆｃ＝Ｔｄとなり
力の偏差が「０」となっても、推定加圧力Ｔｄがトルク
指令として与えられるから、推定加圧力Ｔｄが加圧指令
Ｆｃと一致するように制御されることになる。又、この
場合の処理は、図２においてステップＳ６のトルク指令
Ｔｃを求める５式において、推定加圧力Ｔｄを加算し
て、 Ｔｃ＝ Ｔｃ＝Ａ・（Ｆｃ−Ｔｄ）−Ｋｖ・ｖｆ＋Ｔｄ とすればよい。
【００２７】
【発明の効果】本発明はサーボモータによって駆動され
る可動体（溶接チップ）による押圧力をフィードバック
制御するようにしたから、応答よく目標とする加圧力を
発生することができ、又、作業のサイクルタイムを速く
することができる。又、力のフィードバック制御のゲイ
ンや力のループ内に設けられた速度ループのゲインを調
整することによって加圧力に振動が発生しないように調
整できるから、加圧中に振動が発生することもなく、定
常的に目標とする加圧力を発生させることができる。
る可動体（溶接チップ）による押圧力をフィードバック
制御するようにしたから、応答よく目標とする加圧力を
発生することができ、又、作業のサイクルタイムを速く
することができる。又、力のフィードバック制御のゲイ
ンや力のループ内に設けられた速度ループのゲインを調
整することによって加圧力に振動が発生しないように調
整できるから、加圧中に振動が発生することもなく、定
常的に目標とする加圧力を発生させることができる。
【図１】本発明の一実施形態を加圧力を制御する力の制
御ブロック線図である。
御ブロック線図である。
【図２】同一実施形態における位置・速度ループ処理周
期毎の処理のフローチャートである。
期毎の処理のフローチャートである。
【図３】同実施形態で使用する外乱オブザーバのブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図４】同実施形態における制御系のハードウエアのブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 加圧力のフードバック制御のゲインの伝達関数の項 ２ サーボモータの伝達関数の項 ３ 加圧力のフードバック制御内に設けられた速度フィ
ードバックのゲインの伝達関数の項 ６ 外乱推定オブザーバ
ードバックのゲインの伝達関数の項 ６ 外乱推定オブザーバ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
で駆動される可動体を他のものへ押し付ける力の加圧力
をオブザーバで推定する。そして指令加圧力とオブザー
バによって推定した上記加圧力によって力の制御ループ
を形成して、上記加圧力をフィードバック制御する。さ
らに、上記可動体の速度を検出し、速度のフィードバッ
ク制御をも行うことによって、加圧力の振動を防止させ
る。
で駆動される可動体を他のものへ押し付ける力の加圧力
をオブザーバで推定する。そして指令加圧力とオブザー
バによって推定した上記加圧力によって力の制御ループ
を形成して、上記加圧力をフィードバック制御する。さ
らに、上記可動体の速度を検出し、速度のフィードバッ
ク制御をも行うことによって、加圧力の振動を防止させ
る。
Claims (6)
- 【請求項１】 サーボモータで駆動される可動体の他の
ものへの押し付け力の制御方法であって、指令加圧力と
オブザーバによって推定した上記押し付け力によって力
の制御ループを形成して、上記押し付け力をフィードバ
ック制御するようにしたサーボモータによる加圧制御方
法。 - 【請求項２】 上記可動体の速度を検出し、速度のフィ
ードバック制御をも行うようにした請求項１記載のサー
ボモータによる加圧制御方法。 - 【請求項３】 上記推定押し付け力をグラフィツク表示
して、該推定押し付け力の振動が収束するように上記速
度フィードバックのゲインを調整するようにした請求項
２記載のサーボモータによる加圧制御方法。 - 【請求項４】 上記推定押し付け力をグラフィツク表示
して、該推定押し付け力の振動が収束するように、上記
力の制御ループの加圧指令と推定押し付け力の差を増幅
するゲインを調整するようにした請求項１，２又は３記
載のサーボモータによる加圧制御方法。 - 【請求項５】 サーボモータで駆動される可動体の他の
ものへの押し付け力の制御する制御装置であって、上記
押し付け力を推定するオブザーバと、指令加圧力と上記
オブザーバによって推定した上記押し付け力によって力
のフィードバック制御を行う力の制御ループ制御手段と
を備えることを特徴とするサーボモータによる加圧制御
装置。 - 【請求項６】 速度検出手段によって上記可動体の速度
を検出し、速度のフィードバック制御を行う速度フィー
ドバック制御手段をも備える請求項５記載のサーボモー
タによる加圧制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23175997A JP3322826B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | サーボモータによる加圧制御方法及び装置 |
| EP98937815A EP0933868B1 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-13 | Controller and control method for pressing by servo motor |
| DE69840865T DE69840865D1 (de) | 1997-08-13 | 1998-08-13 | Regelvorrichtung und verfahren zum pressen durch servomotoren |
| PCT/JP1998/003616 WO1999009641A1 (fr) | 1997-08-13 | 1998-08-13 | Procede et dispositif de regulation de l'application d'une pression au moyen d'un moteur d'asservissement |
| US09/269,070 US6486629B2 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-13 | Method for controlling force application with servo motor and appartus therewith |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23175997A JP3322826B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | サーボモータによる加圧制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1165676A true JPH1165676A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3322826B2 JP3322826B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=16928594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23175997A Expired - Fee Related JP3322826B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | サーボモータによる加圧制御方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6486629B2 (ja) |
| EP (1) | EP0933868B1 (ja) |
| JP (1) | JP3322826B2 (ja) |
| DE (1) | DE69840865D1 (ja) |
| WO (1) | WO1999009641A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1745881A1 (en) | 2005-07-21 | 2007-01-24 | Fanuc Ltd | Servo controller for spot welding gun |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10820949B2 (en) | 1999-04-07 | 2020-11-03 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system with dynamically adjustable slave manipulator characteristics |
| JP4279531B2 (ja) * | 2002-09-30 | 2009-06-17 | アルプス電気株式会社 | 力覚付与入力装置 |
| JP3629022B2 (ja) * | 2002-10-11 | 2005-03-16 | ファナック株式会社 | スポット溶接ガン及びスポット溶接ガンの加圧力制御方法 |
| JP3796261B1 (ja) * | 2005-12-02 | 2006-07-12 | 山洋電気株式会社 | モータの負荷イナーシャ推定方法 |
| US7379262B2 (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Higher-order state estimator for low TMR in hard disk drives |
| JP4394139B2 (ja) * | 2007-07-03 | 2010-01-06 | ファナック株式会社 | スポット溶接ガンの加圧力の異常を診断する方法 |
| JP4595017B2 (ja) * | 2009-02-16 | 2010-12-08 | ファナック株式会社 | サーボダイクッションの制御装置 |
| DE102009058607A1 (de) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | KUKA Laboratories GmbH, 86165 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Manipulators |
| US9447849B1 (en) | 2013-04-19 | 2016-09-20 | Redwood Robotics, Inc. | Robot manipulator with modular torque controlled links |
| US20180021949A1 (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Robot apparatus, robot controlling method, program, and recording medium |
| JP6577527B2 (ja) * | 2017-06-15 | 2019-09-18 | ファナック株式会社 | 学習装置、制御装置及び制御システム |
| JP7067107B2 (ja) * | 2018-02-19 | 2022-05-16 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置及びロボットシステム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06339292A (ja) * | 1993-04-02 | 1994-12-06 | Fanuc Ltd | 外乱負荷推定による力制御方法 |
| JPS59136811A (ja) | 1983-01-26 | 1984-08-06 | Hitachi Ltd | 事故状態集中監視装置 |
| DE3439495A1 (de) | 1983-10-31 | 1985-05-09 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Elektronisch stellbare nachgiebigkeit |
| JPS61208513A (ja) | 1985-03-14 | 1986-09-16 | Fujitsu Ltd | 移動体制御装置 |
| JPS61251915A (ja) | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Fujitsu Ltd | 移動体制御方式 |
| US4812722A (en) * | 1987-10-26 | 1989-03-14 | Cams, Inc. | Multi-mode force control circuit |
| JPH03118618A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-21 | Fanuc Ltd | 制振効果を持つスライディングモード制御による制御方式 |
| JP2732159B2 (ja) | 1991-10-29 | 1998-03-25 | ファナック株式会社 | 異常負荷検出方法 |
| JP2650822B2 (ja) * | 1992-11-25 | 1997-09-10 | 東洋電機製造株式会社 | 制御装置 |
| US5331264A (en) * | 1993-04-15 | 1994-07-19 | Fanuc Robotics North America, Inc. | Method and device for generating an input command for a motion control system |
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-
1997
- 1997-08-13 JP JP23175997A patent/JP3322826B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-08-13 US US09/269,070 patent/US6486629B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-13 EP EP98937815A patent/EP0933868B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-13 DE DE69840865T patent/DE69840865D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-13 WO PCT/JP1998/003616 patent/WO1999009641A1/ja active Application Filing
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1745881A1 (en) | 2005-07-21 | 2007-01-24 | Fanuc Ltd | Servo controller for spot welding gun |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3322826B2 (ja) | 2002-09-09 |
| EP0933868B1 (en) | 2009-06-03 |
| US20010040439A1 (en) | 2001-11-15 |
| DE69840865D1 (de) | 2009-07-16 |
| EP0933868A1 (en) | 1999-08-04 |
| US6486629B2 (en) | 2002-11-26 |
| WO1999009641A1 (fr) | 1999-02-25 |
| EP0933868A4 (en) | 2004-05-06 |
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