JPS61107405A - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置

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JPS61107405A
JPS61107405A JP59227736A JP22773684A JPS61107405A JP S61107405 A JPS61107405 A JP S61107405A JP 59227736 A JP59227736 A JP 59227736A JP 22773684 A JP22773684 A JP 22773684A JP S61107405 A JPS61107405 A JP S61107405A
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signal
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actuator
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宇野 元雄
Ikuo Takeuchi
郁雄 竹内
Kazuo Honma
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/19Numerical 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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41156Injection of vibration anti-stick, against static friction, dither, stiction

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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は駆動装置に係り、特にゴム人工筋アクチュエー
タを用いた駆動装置に関する。
〔発明の背景〕
駆動装置にはその安全性確保のために安全装置を備えて
いるが、この安全装置としては、たとえばロボットに適
用した例として特開昭58−214913号公報に示さ
れるように、制御装置の指令値と駆動装置の現在値の偏
差を監視するものが知られている。
この方法は、駆動装置のアクチュエータに作用する外力
に対する剛性が高い場合には有効であるが、ゴム人工筋
アクチュエータのように剛性の低い場合に対しては、外
力によっても上記偏差が影響されるので適用できないと
いう問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ゴム人工筋アクチュエータを用いた駆
動装置において、ディザ効果によりアクチュエータの制
御特性を向上させるとともに、構成要素の動作不良によ
り制御不能に陥った時の暴走を防ぐことができる装置を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記の目的を達成するために対向して配置さ
れたゴム人工筋アクチュエータの駆動装置のアクチュエ
ータ駆動回路に同相の外乱信号を     j)入力し
、ディザ効果によりアクチュエータのヒステリシスを低
減せしめ制御特性を向上させるとともに、サーボ構成要
素であるサーボ弁駆動信号。
サーボ弁出口圧力、ゴム人工筋収縮力などを検出し、入
力外乱信号に対応する信号成分の抽出を行い、その信号
レベルの大小を判定することにより。
上記サーボ構成要素に異常が生じた場合、動力源をしゃ
断するとともに、駆動装置のブレーキを動作させ暴走を
防ぐものである。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
f51図はゴム人工筋アクチュエータを用いた本発明の
駆動装置の全体を示したもので、この図において駆動装
置制御器1の位置指令信号101はサーボ補償回路2に
入力される。この補償回路の出力信号103は加算器3
aに正入力、加算器3b負入力される6また、駆動装置
制御器1のバイアス信号102aおよび102bは加算
器22aおよび22bを経て、加算器3aおよび3bに
正入力される。加算器3aおよび3bの出力信号すなわ
ち圧力偏差信号104aおよび104bは各各パワアン
プ4aおよび4bで増幅されサーボ弁    ゛駆動信
号105aおよび105bとしてサーボ弁5aおよび5
bに入力される。サーボ弁5aおよび5bはゴム人工筋
アクチュエータ7aおよび7bに接続されているが、サ
ーボ弁5aおよび5bの出口圧力107aおよび107
bは圧力センサ6aおよび6bで検出される。この圧力
信号106aおよび106bは加算器3aおよび3bに
負入力すなわちネガティブ波形発振器30は駆動装置の
バンド幅のおよそ10位以上の周波数の同相の外乱信号
120aおよび120bを発生し、一方、サーボ弁駆動
信号検出器信号121aおよび121bは信号処理回路
31aおよび32bに、圧力センサ出力信号122aお
よび122bは信号処理回路32aおよび32bに、ロ
ードセル出力信号123aおよび123bは信号処理回
路33aおよび33bに入力される6信号処理回路31
a、31b、32a+ 32b、33a+ 33bの出
力は、アンド回路34に入力される。アンド回路34の
出力はオア回路36を経てパワ回路35aおよび35b
で増幅されブレーキ駆動信号12Aおよび電磁弁駆動信
号125となる。また、信号処理回路31a、31b、
32a、32b。
33a、33bの出力はラッチ形レジスタ37を介し要
因判定信号126として駆動装置制御器1に入力される
。また駆動装置制御器1から出力されるリセット信号1
27はオア回路36およびレジスタ37に入力される。
ここで信号処理回路31a、31b、32a、32b、
33a、33bは信号レベルはセンサに応じ若干具なる
がすべて同じ構成であり、第3図に示すように、中心周
波数が矩形波発振器30の基本周波数と同一のバンドパ
スフィルタ41.整流回路42.ロープフィードバック
される。ここでゴム人工筋アクチュエータ7aおよび7
bはロープ8aおよび8bを介し対向して配置され、プ
ーリ9によりアーム1゜を駆動する。また、アーム10
の回転角は回転角i      検出器11により電気
信号111に変換され、i動装置制御器1にフィードバ
ックされる。すなわち、以上の構成によりアーム10の
回転角度を制御することができる。さて5安全装置21
と駆動装置制御器は信号126および127で接続され
でおり、安全装置の出力である外乱信号120aおよび
120bはそれぞれ加算器22aおよび22bに入力さ
れ、サーボ弁駆動信号105aおよび105bを検出す
る検出器23aおよび23bの信号121aおよび12
1b、圧力センサの出力信号122aおよび122b、
ゴム人工筋アクチュエータ7aおよび7bの一端に装置
したロードセル24aおよび24bの出力信号123a
および123bを入力する。また、アーム10の駆動軸
に装置されたブレーキ装置25およびサーボ弁5aおよ
び5bの供給空気圧108をしゃ断開放する電磁弁26
を駆動する。第2図は安全装置21の構成を示したもの
であり、矩パスフィルタ43、およびスレシホールド回
路44から構成されている。
次に、本発明の装置の動作を説明する。今、バ    
  ・イアス圧力信号102aおよび102bに加算さ
れる外乱信号120aおよび120bの周波数は前述の
如く駆動回路のバンド幅より充分蔦く、かつ同相である
ためゴム人工筋アクチュエータ7aおよび7bの内圧1
07aおよび107bは同相で脈動し、アーム1oの回
転角に影響を与えることなくディザとして作用するため
、ゴム人工筋アクチュエータ7aおよび7bの有するヒ
ステリシスは低減される。一方、安全装置21に入力さ
れるサーボ弁駆動信号検出器信号121aおよび121
b、圧力センサ信号122aおよび122bは圧力サー
ボ信号に外乱信号が重畳した信号に相当し、ロードセル
信号123aおよび123bはサーボ信号に外乱信号が
重畳したゴム人工筋アクチュエータの収縮力に比例する
信号である。これらの信号は、第3図に示すように多く
の周波数成分を含む信号140であるが、中心周波数が
発振器3oの基本周波数と同一のバンドパスフィルタを
通すことにより、サーボ信号のレベルに関係のない外乱
信号成分のみの信号141が抽出される。
これを整流器42に入力すると外乱信号成分の大きさに
比例する信号142が得られ、上記バンドパスフィルタ
41の中心周波数より充分大きなバンド幅を有するロー
パスフィルタ43に入力することにより、高調波ノイズ
が低減される。すなわち、ノイズによる外乱信号レベル
の急変を低減することができる。この信号をスレシホー
ルド回路44に入力することにより外乱信号は二値化さ
れレベルが設定値以下に低下した時、出力信号144は
ONからOFFに変わる。すなわち、アクチュエータ7
a、7bあるいはロープ8a、8bまたはプーリ9など
に異常が生じ、アクチュエータ7aおよび7bの収縮力
が正確にアーム1oに伝達されなくなった場合はロード
セル信号123aまたは123bの、サーボ弁5a、5
bあるいは圧力センサ6aあるいは6bのいずれかが動
作不良となった場合は圧力センサ信号122 a +1
23aまたは122b、123bの信号が検出できなく
なり、そしてサーボ弁7aまたは7bの駆動回路故障の
場合には121a、122a。
123aまたは1llb、122b、123b(7)信
号に重畳されている外乱信号が検出できなくなリ5アン
ド回路34によりこれらのいずれかの異状が生じた場合
、ブレーキ25および電磁弁26はOFFとなって、ア
ーム1oが固定されるとともに、空気源はしゃ断され、
サーボ弁やアクチュエータ内の空気は大気に放出され、
  ム10の暴走を防ぐことができる。また、この時レ
ジスタ37のどのビットがOであるかを検査することに
より要因分析が可能であり、異常個所をすみやかに検出
することができる。復帰はリセット信号127をONと
することにより行なわれる。
本発明の他の実施例を第4図に示す。第4図は第2図に
対応し安全装置の構成を示したものであり、第3図と同
一部分は同一符号で示す。第2図と異なるのは発振器1
030が疑似ランダム信号を発生すること、入力信号1
21a、121b。
122a、122b、123a、123bを処理する回
路1031 a 、1031b 、 1032a 、1
032b 、1033a 。
1033 bが多チャンネルの信号回路から構成されて
いる点である。図では3チヤンネルの例を示しており、
入力信号121bを例にとるならば、信号処理回路11
31b 、 1231b 、 1331bの各チャンネ
ルで処理された後、アンド回路1034でアンドを取り
出力される。ここで信号処理回路1131 b 、 1
231 b 。
1331 bの構成は第3国に示したものと全く同じで
あるが、バンドパスフィルタ41の中心周波数のみが各
チャンネルごとに異っている。すなわち、サーボ信号に
重畳された疑似ランダム信号のいくつかの周波数成分が
抽出される。第5図はその例を示したものであり、チャ
ンネル1.2.3はそれぞれf、、f、、f3なる周波
数を抽出しそのレベルを判定する。今、正常な場合のサ
ーボ系の周波数特性を1001.各チャンネルのスレシ
ホールドレベルを1003とすると、サーボ構成要素の
劣化あるいは異常により周波数特性が1002のように
低下した場合、flおよびflの周波数成分のレベルが
低下したことが判明し、異状の検出ができる。
本例では3チヤンネルの例を示したが、チャンネル数が
異なる場合もまったく同様であり、他の入     ゛
:力信号の処理に関してもまったく同様である。
本発明の別の実施例を第6図および第7図に示す。第6
図および第7図は第1図および第2図に対応するもので
あり、同一部分は同一符号で示す。
第6図が第1図と異なるのはパワアンプ2004 aお
よび2004 bにPWM増幅器を用いている点であり
PWM用基本波2120aおよび2120bが外乱信号
を兼ねていることである。この場合もPWM基本波21
20 aおよび2120bは同相であり、その周波数は
駆動装置のバンド幅のおよそ10倍以上とする。
第7図が第2図と異なるのは発振器2030であり、発
振波形は三角波または鋸歯状歯を用いる。
〔発明の効果〕
本発明によればディザ効果によりゴム人工筋アクチュエ
ータの制御特性を向上させることができるとともに、構
成要素の動作不良による装置の暴走を防ぐことができる
【図面の簡単な説明】
第1゛図は本発明の装装置の一実施例の全体構成図、第
2図は本発明に用いられる安全装置の部分構成図、第3
図は本発明に用いられる信号処理回路の構成図、第4図
は本発明の装置の他の実施例の部分構成図、第5図はそ
の周波数特性図、第6図は本発明の装置の別の実施例の
全体構成図、第7図はその安全装置の部分構成図である
6 1・・・駆動装置制御器、2・・・補償回路、4a、4
b・・・パワアンプ、5a、5b・・・サーボ弁、6a
。 6b・・・圧力センサ、7a、7b・・・アクチュエー
タ、10・・・アーム、21・・・安全装置、25・・
・ブレーキ、26・・・電磁弁。 第  1  図 ■  2  図 y3図 tp          t。 第4図 1ρ3ρ 第 5 図 子、   子2ff3 冨 乙 国

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アクチュエータとアクチュエータの駆動量を制御す
    る制御手段からなる駆動装置において、前記制御手段の
    制御信号に制御信号とは異なる信号を重畳させ、系の応
    答を検出し、かつ前記重畳信号による応答成分のみを抽
    出し、前記応答成分とあらかじめ設定された設定値とを
    比較することにより異常動作を判断することを特徴とす
    る駆動装置。 2、前記重畳信号を前記制御手段に加え、前記制御手段
    と前記アクチュエータの両者あるいは一方の応答を検出
    することを特徴と た特許請求の範囲第1項記載の駆動
    装置。 3、重畳信号として一定周波数、一定振幅の信号を用い
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の駆動装
    置。 4、重畳信号として擬似ランダム波を用いたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の駆動装置。 5、制御手段をパルス幅変調方式とし、上記重畳信号を
    パルス幅変調基本波信号としたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の駆動装置。 6、複数のアクチュエータを対向配置し差動的に構成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項
    のいずれかに記載の駆動装置。 7、前記重畳信号をほぼ同相としたことを特徴とする特
    許請求の範囲第6項記載の駆動装置。 8、前記アクチュエータに流体アクチュエータを用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第7項の
    いずれかに記載の駆動装置。 9、前記制御手段が、前記流体アクチュエータ圧力を制
    御する第1の制御手段、その圧力制御手段を制御する第
    2の制御手段より構成され、前記応答信号を、第2の制
    御手段の出力信号に比例する第1の応答信号、前記流体
    アクチュエータの圧力に比例する第2の応答信号、前記
    アクチュエータの駆動力に比例する第3の応答信号とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第8項
    のいずれかに記載の駆動装置。 10、前記応答信号より前記重畳信号を抽出する手段と
    して、外乱信号の周波数を中心周波数とする狭帯域ろ波
    手段を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項、
    第2項、第3項または第5項記載の駆動装置。 11、前記応答信号より前記重畳信号を抽出する手段と
    して、1つあるいは複数の中心周波数を有する狭帯域ろ
    波手段を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    、第2項または第4項記載の駆動装置。
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