JPS6188306A - サ−ボ機構の駆動方法及び駆動装置 - Google Patents
サ−ボ機構の駆動方法及び駆動装置Info
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- JPS6188306A JPS6188306A JP20827684A JP20827684A JPS6188306A JP S6188306 A JPS6188306 A JP S6188306A JP 20827684 A JP20827684 A JP 20827684A JP 20827684 A JP20827684 A JP 20827684A JP S6188306 A JPS6188306 A JP S6188306A
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- speed
- vibration
- moving body
- period
- acceleration
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- 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
- G05B19/416—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 control of velocity, acceleration or deceleration
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- Numerical Control (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔づ自明の利用分野〕
本発明は位置また−は角度を制御するサーボ機構に係り
、特に移動体の残留振動を低減し、速やかに正確な位置
決めを行なうサーボ機構の駆動方法及びその駆動装置に
関するものである。
、特に移動体の残留振動を低減し、速やかに正確な位置
決めを行なうサーボ機構の駆動方法及びその駆動装置に
関するものである。
磁気ディスク、光ディスクなどのランダムアクセス機構
を有する情報機器、指定された座標や軌動をたどって作
業するロボット、ウェノ・−上の描画に際してｌチップ
毎に位置決めをする縮小露光装置などでは、位置決め機
構が内蔵されており、この位置決め機構は高速で作動し
、ツク・つ高精度で指定された位置に移動できる機能を
有しなければならない。このような位置決め機構は一般
に第３図に示されるサーボ機構によって実現される。第
３図は電気サーボ機構とよばれるものであり、任意の位
置へ移動する移動体１、駆動源であるサーボモータ４、
サーボモータの回転数の増減を行う変速＠構３、回転運
動を直線連動に変換する螺子憚２、サーボモータの回転
数を制御するための位置検出器８、位置速度電圧変換器
６、加算器７、増幅器５等から構成される。
を有する情報機器、指定された座標や軌動をたどって作
業するロボット、ウェノ・−上の描画に際してｌチップ
毎に位置決めをする縮小露光装置などでは、位置決め機
構が内蔵されており、この位置決め機構は高速で作動し
、ツク・つ高精度で指定された位置に移動できる機能を
有しなければならない。このような位置決め機構は一般
に第３図に示されるサーボ機構によって実現される。第
３図は電気サーボ機構とよばれるものであり、任意の位
置へ移動する移動体１、駆動源であるサーボモータ４、
サーボモータの回転数の増減を行う変速＠構３、回転運
動を直線連動に変換する螺子憚２、サーボモータの回転
数を制御するための位置検出器８、位置速度電圧変換器
６、加算器７、増幅器５等から構成される。
移動体１が現在の位置から所定の位置へ移動するときに
は、第４図に示すように移動体１の速度が時間に対して
へ曲線のごとく、台形パターンとなるようにサーボ機構
が作動する。′）まり、移動体ｌは加速、等速、減速と
いった運動をする。その結果として移動体１は時間に対
して３曲線のような変位をとυながら目標位置ＸｏｌＣ
達するわけである。
は、第４図に示すように移動体１の速度が時間に対して
へ曲線のごとく、台形パターンとなるようにサーボ機構
が作動する。′）まり、移動体ｌは加速、等速、減速と
いった運動をする。その結果として移動体１は時間に対
して３曲線のような変位をとυながら目標位置ＸｏｌＣ
達するわけである。
移動体１の変位はサーボモータ４の回転角に対応してお
シ、通常はサーボモータ４の回転角または角速度を位置
検出器８で検出しその電８Ｅ値と位置速度電圧変換器６
の設定電圧と加算器７で差をとり、その差を零にするよ
うに増幅器５でサーボモータ４の駆動電圧を制御する。
シ、通常はサーボモータ４の回転角または角速度を位置
検出器８で検出しその電８Ｅ値と位置速度電圧変換器６
の設定電圧と加算器７で差をとり、その差を零にするよ
うに増幅器５でサーボモータ４の駆動電圧を制御する。
したがって、もし変速機構３や螺子棒２と移動体１との
間にガタ、摩擦、変形などが全くないならば、第４図に
示す速度曲線Ａや変位曲線Ｂを実現することは容易であ
る。
間にガタ、摩擦、変形などが全くないならば、第４図に
示す速度曲線Ａや変位曲線Ｂを実現することは容易であ
る。
しかしながら、実際の現象は曲線ＡやＢのようにはなら
ず、曲線ＡまたはＢ′のようになる。これは実際の移動
体１．螺子棒２％変速機構３などの機構は変形、ガタ、
摩擦などがあり、完全な剛体として作動しないからであ
る。とくに実際の機構は弾性体であり、何らかの振動系
を構成していることが曲線Ａ′またはＢ′のような応答
の主因である加速、減速時に受ける慣性力のために、弾
性体である機構は少なからず過度振動を生じる。そのた
めに移動体１は、目標の位置や速度をオーバシュートし
たり、停止後も残留振動を行う。このような残留振動が
ちると、見かけ上は停止しているように見えても、実際
はまだ動いているのと同じであり、停止後に伏いて行う
次の作業が阻害される。残留Ｓ動が小さくなるか、また
は無くなるまで待つための時間が余分にとられることに
なる。
ず、曲線ＡまたはＢ′のようになる。これは実際の移動
体１．螺子棒２％変速機構３などの機構は変形、ガタ、
摩擦などがあり、完全な剛体として作動しないからであ
る。とくに実際の機構は弾性体であり、何らかの振動系
を構成していることが曲線Ａ′またはＢ′のような応答
の主因である加速、減速時に受ける慣性力のために、弾
性体である機構は少なからず過度振動を生じる。そのた
めに移動体１は、目標の位置や速度をオーバシュートし
たり、停止後も残留振動を行う。このような残留振動が
ちると、見かけ上は停止しているように見えても、実際
はまだ動いているのと同じであり、停止後に伏いて行う
次の作業が阻害される。残留Ｓ動が小さくなるか、また
は無くなるまで待つための時間が余分にとられることに
なる。
情報機器のアクセスタイムの増加やロボットナトｖ＞１
ｊｌｘ器のスループットの低下を招く。
ｊｌｘ器のスループットの低下を招く。
サーボ機構は、目標位置を制御するだめの制御系を本来
有しているものであり、残留振動がありでも、その残留
振動は制御対象になるはずである。しかし、第８図のサ
ーボ機構は型閉ループ系といわれるフィードバック法で
あり、残留撮動の抑制に対しては無力なことが多い。移
動体１の変位とサーボモータ４０回転角とは常に１対１
の関係１ｃあるという前提で、移動体１の変位をサーボ
そ一夕４の回転角で検出しフィードバックをかけている
。したがってサーボモータ４は設定速度パターンで回転
していても変速機８、螺子棒２、移動体ｌで構成される
ｉｔｉ分が機械的に振動してしまい、そｌ／）振動が全
く検出されない状況が起こりうる型閉ループ系のフィー
ドバック法は、サーボモータ４、位置検出器８１位位置
度電王変換器６゜加算器７、増幅器５から構成される制
御系の定数を移動体１、螺子棒２、変速機溝３の機械系
と関係なく設定できるので、制御系の設計が容易という
利点はあるものの、機械系の残留撮動を抑制する機能は
きわめて不十分である。
有しているものであり、残留振動がありでも、その残留
振動は制御対象になるはずである。しかし、第８図のサ
ーボ機構は型閉ループ系といわれるフィードバック法で
あり、残留撮動の抑制に対しては無力なことが多い。移
動体１の変位とサーボモータ４０回転角とは常に１対１
の関係１ｃあるという前提で、移動体１の変位をサーボ
そ一夕４の回転角で検出しフィードバックをかけている
。したがってサーボモータ４は設定速度パターンで回転
していても変速機８、螺子棒２、移動体ｌで構成される
ｉｔｉ分が機械的に振動してしまい、そｌ／）振動が全
く検出されない状況が起こりうる型閉ループ系のフィー
ドバック法は、サーボモータ４、位置検出器８１位位置
度電王変換器６゜加算器７、増幅器５から構成される制
御系の定数を移動体１、螺子棒２、変速機溝３の機械系
と関係なく設定できるので、制御系の設計が容易という
利点はあるものの、機械系の残留撮動を抑制する機能は
きわめて不十分である。
一力、第５図は閉ループ系とよばれるフィードバック法
であり、移動体１の変位を直接変位検出ｈｉ ９で測定
し、その値を位置速度電圧変換器６の出力と比較し、偏
差が零となるように匍（御するものでちる。この方式で
は、制御したい部分の状態量自身を検出し、フィードバ
ックさせるわけであるから、原理的には移動体などの機
械的な残留振動をも抑制できることになる。しかし乍ら
、実際には、 （１） 所定の速度パターンを制御する池に、移動体側
の機械系の振動特性に合わせた制御をするだめの制御系
り定数の設定が難しくなる。
であり、移動体１の変位を直接変位検出ｈｉ ９で測定
し、その値を位置速度電圧変換器６の出力と比較し、偏
差が零となるように匍（御するものでちる。この方式で
は、制御したい部分の状態量自身を検出し、フィードバ
ックさせるわけであるから、原理的には移動体などの機
械的な残留振動をも抑制できることになる。しかし乍ら
、実際には、 （１） 所定の速度パターンを制御する池に、移動体側
の機械系の振動特性に合わせた制御をするだめの制御系
り定数の設定が難しくなる。
（２） 機械系の残留振動を制振することは、機械系に
減哀器を設けたのと同じ効果をもたらすことであり、か
なりのエネルギー吸収を行うことになる。そのため増幅
器は容量が大きくなり、制御系で取扱うａ王、電流が大
きくなり、電気系の構成が難しくなる。などの問題点を
有する。
減哀器を設けたのと同じ効果をもたらすことであり、か
なりのエネルギー吸収を行うことになる。そのため増幅
器は容量が大きくなり、制御系で取扱うａ王、電流が大
きくなり、電気系の構成が難しくなる。などの問題点を
有する。
以上のように、従来のサーボ機構は、型閉ループ系のフ
ィードバック法では制御系の設計の容易さの反面、本質
的な；ＩＪ ｔｇｌ侵能の不足、また閉ループ系のフィ
ードバック法では本質的な制御機能の可能性はあるもの
の技術的な面での実現内情さかあり、機械系の残留振動
を抑制することは雉しく、位置決め機構の昼速化、高￥
′！！１度化？実現する上での隘路となっていたなどの
問題点があった。
ィードバック法では制御系の設計の容易さの反面、本質
的な；ＩＪ ｔｇｌ侵能の不足、また閉ループ系のフィ
ードバック法では本質的な制御機能の可能性はあるもの
の技術的な面での実現内情さかあり、機械系の残留振動
を抑制することは雉しく、位置決め機構の昼速化、高￥
′！！１度化？実現する上での隘路となっていたなどの
問題点があった。
本発明は上記に鑑みて発明されたもので、移動体側の機
械系の雑留振動の発生が少なく、且つ、その残留振動の
減衰が早くなるように駆動されるサーボ機構の駆動方法
及びその駆動装置を提供することを目的とする。
械系の雑留振動の発生が少なく、且つ、その残留振動の
減衰が早くなるように駆動されるサーボ機構の駆動方法
及びその駆動装置を提供することを目的とする。
前述のサーボモータの出力側に設けられる変速機構、螺
子棒、移動体はすべて弾性体であり、慣性力の他に弾性
作用がある。また材料の内部減衰や摺動部の摩擦などに
よる減衰作用がある。したがってこのような系は振動系
を構成する。いまこの振動系を最も基本的な１自由度系
のモデルとして考えてみよう。第６図において、質量ｍ
は移動体の等価質量、ばねｋは螺子や変速機構の等価ば
ね、ダッシュボットＣは系に存在する等価減衰作用を表
わす。
子棒、移動体はすべて弾性体であり、慣性力の他に弾性
作用がある。また材料の内部減衰や摺動部の摩擦などに
よる減衰作用がある。したがってこのような系は振動系
を構成する。いまこの振動系を最も基本的な１自由度系
のモデルとして考えてみよう。第６図において、質量ｍ
は移動体の等価質量、ばねｋは螺子や変速機構の等価ば
ね、ダッシュボットＣは系に存在する等価減衰作用を表
わす。
Ａ点がサーボモータの出力側に相当するとして、Ａ点に
入力ｘ０が与えられたとき、移動体側のＢ点はどのよう
な挙動を示すか、残留撮動を小さくかつ早く減衰させる
にはどうすべきかを検討してみる。Ｂ点のＡ点に対する
相対変位をＸとすると、運動方程式は ｍ姑千ｃｉ十、Ａｚ＝−ｍｉｏ −ｔ＋）となる。
入力ｘ０が与えられたとき、移動体側のＢ点はどのよう
な挙動を示すか、残留撮動を小さくかつ早く減衰させる
にはどうすべきかを検討してみる。Ｂ点のＡ点に対する
相対変位をＸとすると、運動方程式は ｍ姑千ｃｉ十、Ａｚ＝−ｍｉｏ −ｔ＋）となる。
入力側の速度パターンとして、第７図のような台形速度
パターンを考える。式（１）の右辺ｘＯは である。いま加速後および減速後の残留振動を考えると
すれば、どちらも現象的には同じであるので、加速時だ
けを議論する。加速時の場合の質点ｍｔ／）運動は式（
１）と（２）から次式のように光わされる〇 ここで、 ｔ’＝ｔ−４，１ ’Ｐｔｔ＞＝ｅ−″ｅ：ｗ？Ｌ、ｔ （ｃｘ ｆｆｚｒ
Ｆｔ子＋−ｕｙｎｇｔ第８図は式（３）による加速時の
応答例である。系の固有振動数で減衰振動するが、Ｘが
始めに負の値となるのは、慣性のためにＢ点の動きがＡ
点よりも遅れることを意味する。加速時間ｔＡを過ぎた
後は、残留振動の形で零に収束する。
パターンを考える。式（１）の右辺ｘＯは である。いま加速後および減速後の残留振動を考えると
すれば、どちらも現象的には同じであるので、加速時だ
けを議論する。加速時の場合の質点ｍｔ／）運動は式（
１）と（２）から次式のように光わされる〇 ここで、 ｔ’＝ｔ−４，１ ’Ｐｔｔ＞＝ｅ−″ｅ：ｗ？Ｌ、ｔ （ｃｘ ｆｆｚｒ
Ｆｔ子＋−ｕｙｎｇｔ第８図は式（３）による加速時の
応答例である。系の固有振動数で減衰振動するが、Ｘが
始めに負の値となるのは、慣性のためにＢ点の動きがＡ
点よりも遅れることを意味する。加速時間ｔＡを過ぎた
後は、残留振動の形で零に収束する。
残留振動の減衰の早さを表わすために、最大変位Ｘｍａ
Ｘが半減して１／２ｘｍａｘとなるまでの時間ｔＨを考
える。実際には、変位波形Ｘの山または谷での損幅が最
大部幅の半分以下となる時間を振幅半減時間とする。式
（８）を用いてｔＨを求めると以下の結果を得る。
Ｘが半減して１／２ｘｍａｘとなるまでの時間ｔＨを考
える。実際には、変位波形Ｘの山または谷での損幅が最
大部幅の半分以下となる時間を振幅半減時間とする。式
（８）を用いてｔＨを求めると以下の結果を得る。
ｔＨ／ 地１．．Ｌ。
′ｔＨ”ｔＡ”２（）子 ２？＊ −ト −：；１フ
−，−ｉ ン −・・ζｑンここｌパ、 筑＝ Ｌ”
ｒ’−ｏ、ｓ） （飢ニー７、ρ、／、２．・ ）第
９図は式（５）を図示したものである。ブ才の値によっ
て三つの領域に分けられることが分かる（１）γ’ ＜
０．５の場合：固有周期が加速時間よりも大きい場合
であり、′″！′Ｈボは′２−ｒＶｃ対して対数的に減
少する。
−，−ｉ ン −・・ζｑンここｌパ、 筑＝ Ｌ”
ｒ’−ｏ、ｓ） （飢ニー７、ρ、／、２．・ ）第
９図は式（５）を図示したものである。ブ才の値によっ
て三つの領域に分けられることが分かる（１）γ’ ＜
０．５の場合：固有周期が加速時間よりも大きい場合
であり、′″！′Ｈボは′２−ｒＶｃ対して対数的に減
少する。
（Ｉ＋）？”＃１１の場合：加速時間が固有周期の整数
倍のときは、τＨ〆は極小値をとる。これは加速が、終
ってしまうときに振動変位が小さくなるような状況にあ
り残留撮動の変位は小さくなるためである。
倍のときは、τＨ〆は極小値をとる。これは加速が、終
ってしまうときに振動変位が小さくなるような状況にあ
り残留撮動の変位は小さくなるためである。
（ｉｉｉ） ｍ（ゴ【ｍ＋１の場合二上記（１）（１
１）以外の条件のときは、τｆｄ極太値をとるがいほど
、振幅半減時間でＩは小さくなる傾向にある。加速時間
ｔＡが決められていると、Ｔを小さくすること、すなわ
ち固有振動数ノ、を大きくすることが心安になる。機構
としては高い固有振動数、大きな減衰をもっていること
が、シーク動作時の残留撮動対策に有効である。また上
記（１１）の条件を満足するように加速、減速のパター
ンを制御することかできれば、固有振動数が高くなくと
も、減衰が小さくとも残留振ａを十分小さくすることも
可能になるであろう。
１）以外の条件のときは、τｆｄ極太値をとるがいほど
、振幅半減時間でＩは小さくなる傾向にある。加速時間
ｔＡが決められていると、Ｔを小さくすること、すなわ
ち固有振動数ノ、を大きくすることが心安になる。機構
としては高い固有振動数、大きな減衰をもっていること
が、シーク動作時の残留撮動対策に有効である。また上
記（１１）の条件を満足するように加速、減速のパター
ンを制御することかできれば、固有振動数が高くなくと
も、減衰が小さくとも残留振ａを十分小さくすることも
可能になるであろう。
本発明は、前述の目的を達成するため、上記（１１）の
条件を、満足するよう到達速度を設定または修正してサ
ーボ翫購を＋ｔＢｉｊさせようとするもので、その構成
は、加振体か加速運動している際に発生する振動の周期
を検出し、カロ速に要する時間が振動周期の整数倍にな
る−１．５に到達速度を設定し、振動周期の整数倍の時
間内で加速を終了させ、減速に際しても停止までの時間
が、振動周期の整数倍になるように減速させる特徴を有
する。ま友、上記の駆動装置として、移動体の振動を測
定する振動センサ、振動センサの出力波形の周期を測定
する周期カウンタ、起動時からの経過時間を測定するク
ロック、上記周期カウンタ及、びクロックで測定された
周期並びに経過時間と設定速度を用いて演算し速度設計
値を出力する演算器から形成され九制御系を備えた特徴
を有する。
条件を、満足するよう到達速度を設定または修正してサ
ーボ翫購を＋ｔＢｉｊさせようとするもので、その構成
は、加振体か加速運動している際に発生する振動の周期
を検出し、カロ速に要する時間が振動周期の整数倍にな
る−１．５に到達速度を設定し、振動周期の整数倍の時
間内で加速を終了させ、減速に際しても停止までの時間
が、振動周期の整数倍になるように減速させる特徴を有
する。ま友、上記の駆動装置として、移動体の振動を測
定する振動センサ、振動センサの出力波形の周期を測定
する周期カウンタ、起動時からの経過時間を測定するク
ロック、上記周期カウンタ及、びクロックで測定された
周期並びに経過時間と設定速度を用いて演算し速度設計
値を出力する演算器から形成され九制御系を備えた特徴
を有する。
以下本発明の一実施例を第１図にもとすき説明する。図
において、１は任意の位置へ移動する移動体、２は回連
運動を直線運動に変換する螺子棒、３はサーボモータの
回転数の増減を行なう変速機構、４はサーボモータ、５
は増幅器、６は位置速度電圧変換器、７は加算器、８は
サーボモータの回転角または角速度を検出する位置検出
器で、上記各壁画は第８図の従来例と同様に形成され、
制御系としては型閉ループ系を形成している。１０は振
動センサ、１１は周期カウンタ、１２は演算器、１８は
クロックであり、前記の制御系とは独立の制御系を構成
する。次に本実施例の動作を説明する。
において、１は任意の位置へ移動する移動体、２は回連
運動を直線運動に変換する螺子棒、３はサーボモータの
回転数の増減を行なう変速機構、４はサーボモータ、５
は増幅器、６は位置速度電圧変換器、７は加算器、８は
サーボモータの回転角または角速度を検出する位置検出
器で、上記各壁画は第８図の従来例と同様に形成され、
制御系としては型閉ループ系を形成している。１０は振
動センサ、１１は周期カウンタ、１２は演算器、１８は
クロックであり、前記の制御系とは独立の制御系を構成
する。次に本実施例の動作を説明する。
移動体１の目標位置及び到達速度が位置速度電圧変換器
６に設定されると、サーボモータ４は起動し始め、加速
状態になる。このとき、サーボモータ４、位置検出器８
、位置速度電圧変換器６、幅 加算器７、増幅器５で構成される制御系は型閉ループ系
としてのフィードバック状態を維持する。
６に設定されると、サーボモータ４は起動し始め、加速
状態になる。このとき、サーボモータ４、位置検出器８
、位置速度電圧変換器６、幅 加算器７、増幅器５で構成される制御系は型閉ループ系
としてのフィードバック状態を維持する。
一方、振動センサー０は移動体重の振動を検出し振動波
形を周期カウンタと同じでアシ、振動波形の周期Ｔｆｔ
算出しその値を電圧として演算器１２へ人力する。同時
に演算器１２には位置検出器８からサーボモータ４の回
転角または角速度、位置速度検出器６からは目標速度り
、クロック１３からは加速開始時からの現在までの時間
ｔが人力される。サーボモータ４の回転角または角速度
は目標速度りと対応するように速度Ｖに変換される。
形を周期カウンタと同じでアシ、振動波形の周期Ｔｆｔ
算出しその値を電圧として演算器１２へ人力する。同時
に演算器１２には位置検出器８からサーボモータ４の回
転角または角速度、位置速度検出器６からは目標速度り
、クロック１３からは加速開始時からの現在までの時間
ｔが人力される。サーボモータ４の回転角または角速度
は目標速度りと対応するように速度Ｖに変換される。
目標速度すに達する時間ｔＡは第２図に示すように、
ｔＡ＝ｔ−蓼 ・・・ （ワ）と計
算される。このｔＡを測定された移動体１の振動周期Ｔ
と比較し く１）ｔＡ／ｒ＝贅数 ｍならばこのままの状態を維持
し、 （１１）″ｔＡ１丁＝飢 ならばｔＡ／Ｔに近い整数ｍ
に対して ｔＡ＋ムも２９〜丁 、、、 （＃）
になるよりなΔｔを算出し、さらに ｖＯ、、、（’１） ６７°△０゛百 を算出する。
算される。このｔＡを測定された移動体１の振動周期Ｔ
と比較し く１）ｔＡ／ｒ＝贅数 ｍならばこのままの状態を維持
し、 （１１）″ｔＡ１丁＝飢 ならばｔＡ／Ｔに近い整数ｍ
に対して ｔＡ＋ムも２９〜丁 、、、 （＃）
になるよりなΔｔを算出し、さらに ｖＯ、、、（’１） ６７°△０゛百 を算出する。
このように、演算器１２によって処理された結果のΔし
て位置速度変換器６に人力し、目標速度の修正を行う。
て位置速度変換器６に人力し、目標速度の修正を行う。
新しい速度目標値はゐ＋ΔＶであり、前記符号１〜８の
機器で構成され型閉ルーズの制御系は、これを目標制御
値として通常の動作を行う。その結果として加速時間ｆ
′ｉｔＡ＋△ｔとなり、式（８）を満足するから、等速
運動状態での移動体１を主体とする機械系の残留振動は
小さくかつ早く減衰する。
機器で構成され型閉ルーズの制御系は、これを目標制御
値として通常の動作を行う。その結果として加速時間ｆ
′ｉｔＡ＋△ｔとなり、式（８）を満足するから、等速
運動状態での移動体１を主体とする機械系の残留振動は
小さくかつ早く減衰する。
また減速時は減速開始から停止までの減速時間ｔＤが加
速時間ｔＡ＋Δｔと同じになるか、または、新たに ｔＤ＝ｍ’Ｔ（ｍは整数） −−−−−−−−−（１
０）となるように制動する。この場合も加速の場合と同
じように前記（１１）の条件を満足するので、停止後の
機械系の残留振動は小さくかつ早く減衰する。到達速度
玲がΔＶだけ増減し、加速や減速の時間が増減するので
移動体１の移動変位も左右されるが、全体としての目標
位置の制御は等速運動の時間の長短によって制（財）で
きる。この制御は前記６１号１〜８の機器で構成きれる
型閉ループ系の機能そのものとすることができる。
速時間ｔＡ＋Δｔと同じになるか、または、新たに ｔＤ＝ｍ’Ｔ（ｍは整数） −−−−−−−−−（１
０）となるように制動する。この場合も加速の場合と同
じように前記（１１）の条件を満足するので、停止後の
機械系の残留振動は小さくかつ早く減衰する。到達速度
玲がΔＶだけ増減し、加速や減速の時間が増減するので
移動体１の移動変位も左右されるが、全体としての目標
位置の制御は等速運動の時間の長短によって制（財）で
きる。この制御は前記６１号１〜８の機器で構成きれる
型閉ループ系の機能そのものとすることができる。
第１図の実施例では、本来の型閉ループ系と独立の系と
して符号１０〜１８の機器にて形成される構成を考えて
いるが、型閉ループ系の構成要素自身にこれらと同じ機
能を有するものがある場合は、これを流用することがで
きる。例えば１３のクロックや１１の周期カウンタなど
の機能は増幅器５に包含されている場合があろう。また
演算器１２も増幅器５の機能の一部となる場合もあり得
る。
して符号１０〜１８の機器にて形成される構成を考えて
いるが、型閉ループ系の構成要素自身にこれらと同じ機
能を有するものがある場合は、これを流用することがで
きる。例えば１３のクロックや１１の周期カウンタなど
の機能は増幅器５に包含されている場合があろう。また
演算器１２も増幅器５の機能の一部となる場合もあり得
る。
振動センサ１０は第５図の位置検出器９と同じに見える
が大きな違いがある。すなわち後者は閉ループ系でのフ
ィードバック量に関与しているため、正確に移動体１の
位置情報をとらえなければならないのに対して、前者は
単に変動波形の周期情報だけを検出できればよい。振動
波形のパターンｉらとらえられれば良いので、いわゆる
振動用センサで十分である。なかでも加速度センサは小
形軽量であり直接移動体１に取付けられるので最も好都
合である。
が大きな違いがある。すなわち後者は閉ループ系でのフ
ィードバック量に関与しているため、正確に移動体１の
位置情報をとらえなければならないのに対して、前者は
単に変動波形の周期情報だけを検出できればよい。振動
波形のパターンｉらとらえられれば良いので、いわゆる
振動用センサで十分である。なかでも加速度センサは小
形軽量であり直接移動体１に取付けられるので最も好都
合である。
以上説明したように本発明によれば、移動体を主体とす
る機械系の残留振動が発生しにく１ハ動力学条件を設定
し得るサーボ機構を提供できるので、位置決め機構の高
速高精度化を容易にする。また、加速度ピックアップな
どの振動センサや周期カウンタなど簡単な機器で構成で
きるので安価である。また、サーボ機構の本来の制御系
とは独立に構成できるので１本来の制御系への干渉を気
にしなくても良く、設計が容易である。
る機械系の残留振動が発生しにく１ハ動力学条件を設定
し得るサーボ機構を提供できるので、位置決め機構の高
速高精度化を容易にする。また、加速度ピックアップな
どの振動センサや周期カウンタなど簡単な機器で構成で
きるので安価である。また、サーボ機構の本来の制御系
とは独立に構成できるので１本来の制御系への干渉を気
にしなくても良く、設計が容易である。
更に、サーボ機構全体としては、型閉ルーズの制御系の
域に留まるから、閉ループ化による設計の困難さや高価
格化などの問題は起きず、容易に閉ループの制御系と同
等の割振効果を出せるなどの効果を有する。
域に留まるから、閉ループ化による設計の困難さや高価
格化などの問題は起きず、容易に閉ループの制御系と同
等の割振効果を出せるなどの効果を有する。
第１図は本発明の一実施例を示すサーボ機構のブロック
線図、第２図は速度パターンの設計を説明する図を示す
。第８図Ｖｉ従来の型閉ループ制御系サーボ機構のブロ
ック線図、第４図はサーボ機構の駆動時の速度及び変位
の時間に対する関係図、第５図は閉ループ制御系サーボ
機構のブロック線図、第６図は１自由度系の振動モデル
図、第７図は駆動時の速度パターン図、第８図は第６図
１で示す系の加速時の振動応答図、第９図は残留振動半
減時間でＹ ｓｒと加速時間と周期の比７−仝の関係図
である。 １・・・移動体 ２・・・螺子棒 ８・・・変速機溝
４・・・サーボモータ ５・・・増幅器 ６・・・位置
速度電圧変換器 ７・・・加算器 ８・・・位置検出器
９・・・変位検出器 １０・・・振動センサ １１・
・・周期カウンタ １２・・・演算器 １８川クロック 第１ｍ 、第う園 と ＄４匡 第５団 萎６１１ ＡＣＢ 第３図 χＨＡｘ 竿ｑ函
線図、第２図は速度パターンの設計を説明する図を示す
。第８図Ｖｉ従来の型閉ループ制御系サーボ機構のブロ
ック線図、第４図はサーボ機構の駆動時の速度及び変位
の時間に対する関係図、第５図は閉ループ制御系サーボ
機構のブロック線図、第６図は１自由度系の振動モデル
図、第７図は駆動時の速度パターン図、第８図は第６図
１で示す系の加速時の振動応答図、第９図は残留振動半
減時間でＹ ｓｒと加速時間と周期の比７−仝の関係図
である。 １・・・移動体 ２・・・螺子棒 ８・・・変速機溝
４・・・サーボモータ ５・・・増幅器 ６・・・位置
速度電圧変換器 ７・・・加算器 ８・・・位置検出器
９・・・変位検出器 １０・・・振動センサ １１・
・・周期カウンタ １２・・・演算器 １８川クロック 第１ｍ 、第う園 と ＄４匡 第５団 萎６１１ ＡＣＢ 第３図 χＨＡｘ 竿ｑ函
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、任意の位置へ移動する移動体、この移動体を駆動す
るサーボモータ、上記移動体の位置を検出する位置検出
器、目標位置または速度に応じた電圧を発生する位置速
度電圧変換器、上記位置検出器の出力電圧と位置速度電
圧変換器の出力電圧の偏差電圧を増幅して上記サーボモ
ータへ入力電圧を与える駆動増幅器等から形成されるサ
ーボ機構において、上記加動体が加速運動している際に
発生する振動の周期を検出し、加速に要する時間が振動
周期の整数倍になるように到達速度を設定し、振動周期
の整数倍の時間内で加速を終了させ、減速に際しても停
止までの時間が、振動周期の整数倍になるよりに減速さ
せることを特徴とするサーボ機構の駆動方法。 ２、任意の位置へ移動する移動体、この移動体を駆動す
るサーボモータ上記移動体の位置を検出する位置検出器
、目標位置または速度に応じた電圧を発生する位置速度
電圧変換器、上記位置検出器の出力電圧と位置速度電圧
変換器の出力電圧の偏差電圧を増幅して上記サーボモー
タへ入力電圧を与える、駆動増幅器等から形成されるサ
ーボ機構において、上記移動体の振動を測定する振動セ
ンサ、振動センサの出力波形の周期を測定する同期カウ
ンタ起動時からの経過時間を測定するクロック、上記周
期カウンタ及びクロックで測定された周期並びに経過時
間と設定速度を用いて演算し、速度設定値を出力する演
算器から形成された制御系を備え、上記加動体が加速に
要する時間を加動体の振動周期の整数倍になるように形
成することを特徴とするサーボ機構の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20827684A JPS6188306A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | サ−ボ機構の駆動方法及び駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20827684A JPS6188306A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | サ−ボ機構の駆動方法及び駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188306A true JPS6188306A (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=16553553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20827684A Pending JPS6188306A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | サ−ボ機構の駆動方法及び駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188306A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0685779A1 (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of computing drive pattern for suppressing vibration of industrial robot |
| JP2002318609A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Yaskawa Electric Corp | 最適指令生成方法 |
| JP2002341916A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-11-29 | Toshiba Mach Co Ltd | 数値制御装置 |
| JP2003208230A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 機械の制振制御方法，装置および制振制御型機械 |
| US6725129B2 (en) * | 2001-09-06 | 2004-04-20 | Sony Corporation | Positioning device and method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5295462A (en) * | 1976-02-06 | 1977-08-11 | Hitachi Ltd | Manipulator control device |
| JPS5498477A (en) * | 1978-01-21 | 1979-08-03 | Amada Co Ltd | Positioning control method of machine tool and so on |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP20827684A patent/JPS6188306A/ja active Pending
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| US5627440A (en) * | 1994-06-03 | 1997-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of computing drive pattern for suppressing vibration of industrial robot |
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