(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、
前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、
前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの重み係数に応じて、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を選択する選択部と、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの前記重み係数を算定する重み付け演算部を
備え、
前記重み付け演算部は、前記駆動部の目標回転角速度が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いるように前記重み係数を変更すること
を特徴とする駆動装置。
【請求項２】
回転駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、
前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、
前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの重み係数に応じて、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を選択する選択部と、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの前記重み係数を算定する重み付け演算部を
備え、
前記重み付け演算部は、前記第１の位置情報の変化率が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いるように前記重み係数を変更すること
を特徴とする駆動装置。
【請求項３】
前記重み付け演算部は、
前記駆動部の目標回転位置指令値と前記第１の位置情報とに基づいて前記重み係数を変更する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記重み付け演算部は、
前記第１の位置情報が前記駆動部の目標回転位置指令値に応じて定められる基準値に達した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いるように前記重み係数を変更する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記重み付け演算部は、
前記駆動部の目標回転位置指令値に対する前記第１の位置情報の誤差が予め定められる基準値より小さくなった場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いるように前記重み係数を変更する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記重み付け演算部は、
前記駆動部の目標回転位置指令値と前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに基づいて前記重み係数を変更する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記重み付け演算部は、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの前記重み係数を、「０」と「１」との値に設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
回転駆動する駆動部における駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、
前記駆動出力軸に接続される減速機における減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、
少なくとも前記第１の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するセミクローズドループ制御と少なくとも前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御とを選択的に行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記駆動部の目標回転角速度が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御を選択的に用いる
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
回転駆動する駆動部における駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、
前記駆動出力軸に接続される減速機における減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、
少なくとも前記第１の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するセミクローズドループ制御と少なくとも前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御とを選択的に行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の位置情報の変化率が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御を選択的に用いる
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、を含んで構成される駆動装置の駆動方法であって、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御過程を有し、
前記制御過程において、前記駆動部の目標回転角速度が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いて前記駆動部を制御する
ことを特徴とする駆動方法。
【請求項１１】
回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、を含んで構成される駆動装置の駆動方法であって、
前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御過程を有し、
前記制御過程において、前記第１の位置情報の変化率が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いて前記駆動部を制御する
ことを特徴とする駆動方法。
【請求項１２】
アーム部を駆動させる駆動装置を備える装置であって、
前記駆動装置は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の駆動装置である
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速器付き駆動装置、駆動方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動装置では、モーターの回転を減速器によって減速することにより、トルクを確保している。そのような駆動装置では、減速器の入力軸にのみ、その回転位置を検出するエンコーダが設けられ、ＡＣサーボモーターの場合では、電流ベクトル制御、サーボループの速度制御・位置制御を組み合わせて施すことが一般に行われている。
近年、より高い位置決め精度の要請が高まったことにより、また、エンコーダのコスト低下も伴って、減速器の出力軸にもエンコーダを設ける駆動装置がある。そのような構成の駆動装置では、減速器におけるバックラッシュなどを考慮して、更に、トルクフィードバック制御を行う機能を付加した駆動装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５０７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１のようにトルクフィードバック制御を行うことにより、構成が複雑化する。そのため、位置決め精度を高めるためにトルクフィードバック制御を行う構成とするには、入力軸エンコーダが検出する一般的な構成の制御装置では、トルクフィードバック制御の機能追加を容易に行うことができず、新たな制御ループの追加することへの適応が必要となる。そのため、トルクフィードバック制御を行わない既存の制御装置を流用できず、新たな制御ループを構成できる制御系の再構築が必要とされる。すなわち、これまでの駆動装置に適用されていた制御装置では、制御方式を変更するような簡便な変更による適用が行えず、容易に性能向上ができないという問題がある。このように、性能向上のためには、高度な制御機能を有する制御装置が必要とされることから、高価なシステムとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、簡易な構成でありながら位置決め精度を高められる駆動装置、駆動方法、及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの重み係数に応じて、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を選択する選択部と、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの前記重み係数を算定する重み付け演算部を備え、前記重み付け演算部は、前記駆動部の目標回転角速度が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いるように前記重み係数を変更することを特徴とする駆動装置である。
また、本発明の別態様は、回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの重み係数に応じて、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を選択する選択部と、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とに対するそれぞれの前記重み係数を算定する重み付け演算部を備え、前記重み付け演算部は、前記第１の位置情報の変化率が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いるように前記重み係数を変更することを特徴とする駆動装置である。
【０００７】
また、本発明の別態様は、回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、を含んで構成される駆動装置の駆動方法であって、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御過程を有し、前記制御過程において、前記駆動部の目標回転角速度が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いて前記駆動部を制御することを特徴とする駆動方法である。
また、本発明の別態様は、回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、を含んで構成される駆動装置の駆動方法であって、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて前記駆動部を制御する制御過程を有し、前記制御過程において、前記第１の位置情報の変化率が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報を選択的に用いて前記駆動部を制御することを特徴とする駆動方法である。
【０００８】
また、本発明の別態様は、回転駆動する駆動部における駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動出力軸に接続される減速機における減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、少なくとも前記第１の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するセミクローズドループ制御と少なくとも前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御とを選択的に行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記駆動部の目標回転角速度が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御を選択的に用いることを特徴とする駆動装置である。
また、本発明の別態様は、回転駆動する駆動部における駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動出力軸に接続される減速機における減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、少なくとも前記第１の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するセミクローズドループ制御と少なくとも前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御とを選択的に行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の位置情報の変化率が予め定められる基準値より低下した場合に、前記第２の位置情報に基づいて前記駆動部を制御するフルクローズドループ制御を選択的に用いることを特徴とする駆動装置である。
【０００９】
また、本発明の別態様は、アーム部を駆動させる駆動装置を備える装置であって、前記駆動装置は、本発明の実施態様の駆動装置である、ことを特徴とする装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成でありながら位置決め精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による駆動装置の位置制御の結果を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による駆動装置の位置制御の結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態による装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
この図１に示される駆動装置１ａは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３１、出力軸エンコーダ３２、重み付け演算部４０ａ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０を備える。また、重み付け演算部４０ａ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０は、モーター１０を制御する制御部１００ａを形成する。
【００１３】
モーター１０は、制御電流が供給され、その値に応じた出力トルクを発生し、出力軸（駆動出力軸）を有する電機子を回転させる。その制御電流は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）などの一般的な駆動方法によって制御される。
減速器２０は、モーター１０の出力軸に接続され、その出力軸と共に転回する入力軸を備え、入力軸に加えられた回転を所望の減速率で減速して出力軸（減速出力軸）を回転させる。減速器２０の出力軸には、負荷が接続され、変換されたトルクを供給する。
入力軸エンコーダ３１は、減速器２０の入力側に設けられ、減速器２０の入力軸、すなわちモーター１０（駆動部）の出力軸（駆動出力軸）の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置情報（第１の位置情報）を生成する。
出力軸エンコーダ３２は、減速器２０の出力側に設けられ、減速器２０の出力軸（減速出力軸）の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）を生成する。
【００１４】
重み付け演算部４０ａは、モーター１０の出力軸（減速器２０の入力軸）と減速器２０の出力軸のそれぞれの回転角度位置情報、すなわち、第１の位置情報と第２の位置情報とを選択的に用いてモーター１０を制御するために、検出位置を示す検出位置情報を生成する。したがって、重み付け演算部４０ａは、「第１の位置情報」、「第２の位置情報」及び「第１及び第２の位置情報」の３つの中から、判定部４１ａによって設定される選択条件に応じて参照する情報を選択的に用いる。
重み付け演算部４０ａは、選択条件として設定される重み係数に応じて、「第１の位置情報」、「第２の位置情報」に対する重み付け演算を行い、検出位置を示す検出位置情報を生成する。
【００１５】
さらに、重み付け演算部４０ａは、重み付け演算の重み係数を生成する判定部４１ａを備える。判定部４１ａは、減算器５１によって生成される回転位置誤差の値を判定し、判定結果に応じて重み付け演算部４０ａで行われる重み付け演算の重み係数を変更する。この回転位置誤差は、モーター１０の目標回転位置指令値と、重み付け演算部４０ａからの検出位置情報との差から生成される。
例えば、判定部４１ａは、モーター１０の目標回転位置指令値に応じて定められる基準値によって回転位置誤差の値を判定し、モーター１０の目標回転位置指令値に応じて定められる基準値に、第１の位置情報が達した場合に、第２の位置情報を選択的に用いるように、或いは、第１の位置情報より第２の位置情報の比率を高くするように重み係数を変更する。モーター１０の目標回転位置指令値に応じて定められる基準値は、モーター１０の目標回転位置指令値に対して、予め定められる比率を乗算して生成される。
このように、重み付け演算部４０ａは、制御状態に応じて、その重み係数が変更される。
なお、重み付け演算部４０ａは、第１の位置情報と第２の位置情報とに対して、減速器２０における減速率、並びに、入力軸エンコーダ３１、出力軸エンコーダ３２における検出ゲインに応じた、比例変換を行うこととする。  
【００１６】
減算器５１は、モーター１０の目標回転位置指令値から、重み付け演算部４０ａから供給される検出位置情報の値を減算する。すなわち、重み付け演算部４０ａからの検出位置情報は、位置制御ループにおけるフィードバック制御の負帰還信号として供給され、目標回転位置指令値から減算することにより目標回転位置指令値に対する回転位置誤差が生成される。
位置制御器５２は、減算器５１によって生成された回転位置誤差が供給され、その回転位置誤差に応じて目標回転角速度を生成する。位置制御器５２は、供給される回転位置誤差に対し、予め定められる伝達関数、又は、比例係数に基づいた演算処理により、目標回転角速度を生成する。
【００１７】
微分器６０は、入力軸エンコーダ３１によって検出されたモーター１０の出力軸の回転角度位置情報（電機子位置情報）を微分して、単位時間あたりの回転角度の変化量、すなわち検出角速度情報（電機子速度）を生成する。
減算器７１は、モーター１０の目標回転角速度指令値から、微分器６０からの検出角速度情報の値を減算する。すなわち、微分器６０からの検出角速度情報は、速度制御ループにおけるフィードバック制御の負帰還信号として供給され、目標回転角速度から減算することにより目標回転角速度との回転角速度誤差が導かれる。
速度制御器７２は、減算器７１によって生成された回転角速度誤差が供給され、その回転角速度誤差に応じて制御量指令値を生成する。速度制御器７２は、供給される回転角速度誤差に対し、予め定められる伝達関数、又は、比例係数に基づいた演算処理により、制御量指令値を生成する。
電流制御器８０は、生成された制御量指令値にしたがって、モーター１０を駆動する制御電流をモーター１０に供給する。また、電流制御器８０は、モーター１０を駆動する制御電流、及び、モーター１０の出力軸の回転角度位置情報（電機子位置情報）による電流ベクトル制御が行われる。
【００１８】
以上に示した構成によって、駆動装置は、減速器２０の出力軸の回転角度位置と、減速器２０の入力軸、すなわちモーター１０の出力軸の回転角度位置に基づいた回転角速度にしたがったフルクローズドループ制御を行うことができる。
フルクローズドループ制御では、減速器２０の出力軸の回転角度位置を位置制御のフィードバック信号とする。これにより、停止位置の精度を高めることができる。しかしながら、駆動装置は、位置制御ループ内に減速器２０を含むこととなり、減速器２０における弾性による追従性の低下や、ギアのバックラッシュなどによって生じる無駄時間の影響による遅延によりループゲインを高めることができず応答性が低下する場合がある。
【００１９】
そこで、本実施形態に示す駆動装置では、フルクローズドループ制御による停止位置の位置決め精度を確保するとともに、目標回転位置変更を行う場合の応答性を向上させることとする。
応答性に影響を与える減速器２０を位置制御ループ内から除いた構成の駆動装置は、応答性の低下を防ぐことができる。また、目標回転位置が大きく変更する場合には、駆動装置は、停止位置に近づくまでは応答性を確保できることが望ましい。そこで、本実施形態における駆動装置は、その目標回転位置に到達するまでは、停止位置精度の確保より応答性を確保することを優先させる。駆動装置１ａは、この優先度付けに基づいて、位置制御ループの帰還信号を、重み付け演算部４０ａによる重み係数に応じて変更する。
つまり、本実施形態における駆動装置１ａは、停止位置までの乖離が大きく、停止位置に対する誤差が大きな状態では、減速器２０の入力軸、すなわちモーター１０の出力軸の回転角度位置に基づいて制御（セミクローズドループ制御）を行って応答性を確保する。そして、駆動装置１ａは、停止位置に近づいて、停止位置に対する誤差が小さな状態では、フルクローズドループ制御を行うことによって停止位置精度を確保することが可能となる。
【００２０】
このように、本実施形態における駆動装置１ａは、新たな制御ループを増やすことなく、位置制御ループの構成でありながら、フィードバックする情報を変更することにより、上記のような特性変更を実現することができる。
例えば、フィードバックする情報の関係式を式（１）として示す。
【００２１】
θ_s=ｋ×θ１_s＋（１−ｋ）×θ２_s，  ｋ＝０〜１    ・・・（１）
【００２２】
式（１）において、θ_sが検出回転位置を示し、θ１_sがエンコーダ３１によって検出された入力軸回転位置を示し、θ２_sがエンコーダ３２によって検出された出力軸回転位置を示し、ｋが０以上１以下の値として示される重み係数を示す。  
式（１）は、重み係数（ｋ）を用いて、第１の位置情報と第２の位置情報に対しての重み付け平均演算を行う式であり、ｋの値を適当に選択することによりそれぞれの比を変更することができる。そして、ｋの値を徐々に変更することにより、切り替え時の出力（検出位置情報）の急な変動を吸収することも可能となる。
【００２３】
なお、第１の位置情報と第２の位置情報に対する重み係数は、選択条件に応じて設定される「０」と「１」とを相補的に切り替えることとしてもよい。重み係数は、「０」と「１」を相補的に切り替えることにより、第１の位置情報と第２の位置情報を択一的に出力する場合では、重み付け演算部４０ａは、選択部として機能する。その際、第１の位置情報と第２の位置情報とに対する重み係数として、それぞれ「０」と「１」とを指定する場合では、位置制御ループのフィードバック信号は、重み付け演算部４０ａによって第２の位置情報が選択された状態のフルクローズドループ制御の構成となる。すなわち、式（１）において、ｋ＝０とした場合になる。
【００２４】
また、重み付け演算部４０ａは、出力する信号に対して高い周波数成分を除去するローパスフィルタ処理を施してもよい。これにより、重み係数を瞬時に切り替えた際に生じうる出力（検出位置情報）の急な変動を吸収することができる。
【００２５】
続いて、図を参照し、重み付け演算部４０ａの重み係数を、「０」と「１」のいずれかの値に設定した場合のシミュレーション結果を示す。
図２は、本実施形態における駆動装置の位置制御の結果を示す図である。
図２（ａ）は、縦軸が回転位置（ミリラディアン）、横軸が時間（秒）を示す。目標回転位置指令値として、１（ミリラディアン）の変化を時刻０秒の時点で与えた場合のステップ応答を示す。この図において、波形Ｓ１０１に示すグラフが本実施形態における結果を示し、波形Ｓ１０２に示すグラフが減速器２０の入力軸、すなわちモーター１０の出力軸の回転角度位置に基づいて制御（セミクローズドループ制御）を行う場合の減速器２０の出力軸の回転角度位置を示す。
波形Ｓ１０１に示すグラフでは、時刻０．５秒までに目標回転位置指令値（１（ミリラディアン））に収束しているが、波形Ｓ１０２に示すグラフでは、負荷による影響を受けて約０．２（ミリラディアン）の誤差が生じている。
また、時刻０秒で印加したステップ応答が安定した時刻５秒の時点で、負荷を増加して外乱の影響を評価する。
波形Ｓ１０１に示すグラフでは、時刻５．５秒までに目標回転位置指令値（１（ミリラディアン））に収束しているが、波形Ｓ１０２に示すグラフでは、増加した負荷の影響を受けて約０．４（ミリラディアン）と誤差が増大する。
【００２６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）と同じ時間軸における、位置誤差（ｅｒｒ）の変化を示す。
時刻０秒と、時刻５秒の時点で位置誤差の値が、瞬時的に増大し、目標回転位置に近づくにつれ、一次応答特性のように減少する。ここで、目標回転位置指令値に応じた基準値を定め、位置誤差の値がその基準値を超えるか否かの判定を行う。
図２（ｃ）は、上記判定の結果を示すグラフである。
定められた基準値を位置誤差の値が超えた場合を、正のパルスが示す。駆動装置１ａは、そのパルスの期間においては、フルクローズドループ制御を中断し、応答性を優先とした制御（セミクローズドループ制御）に切り替える。
【００２７】
（第２実施形態）
図３を参照し、本実施形態の駆動装置について示す。
図３は、本実施形態における駆動装置の構成を示すブロック図である。
図３に示される駆動装置１ｂは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３１、出力軸エンコーダ３２、重み付け演算部４０ｂ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０を備える。また、重み付け演算部４０ｂ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０は、モーター１０を制御する制御部１００ｂを形成する。図１と同じ構成には、同じ符号を付す。また、本実施形態は、第１実施形態における重み付け演算部４０ａが、重み付け演算部４０ｂに置き換えられた場合の一態様である。ただし、重み付け演算部４０ｂが備える判定部４１ｂは、重み付け演算部４０ａにおける判定部４１ａと異なる。
【００２８】
重み付け演算部４０ｂは、重み付け演算の重み係数を生成する判定部４１ｂを備える。判定部４１ｂは、位置制御器５２によって生成されるモーター１０の目標回転角速度の値を判定し、判定結果応じて重み付け演算の重み係数を変更する。例えば、判定部４１ｂは、予め定められる基準値によって、モーター１０の目標回転角速度の値を判定する。判定部４１ｂは、定められた基準値まで、モーター１０の目標回転角速度が低下した場合に、第２の位置情報を選択的に用いるように、或いは、第１の位置情報より第２の位置情報の比率を高くするように重み係数を変更する。
【００２９】
（第３実施形態）
図４を参照し、本実施形態の駆動装置について示す。
図４は、本実施形態における駆動装置の構成を示すブロック図である。
図４に示される駆動装置１ｃは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３１、出力軸エンコーダ３２、重み付け演算部４０ｃ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０を備える。また、重み付け演算部４０ｃ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０は、モーター１０を制御する制御部１００ｃを形成する。図１と同じ構成には、同じ符号を付す。また、本実施形態は、第１実施形態における重み付け演算部４０ａが、重み付け演算部４０ｃに置き換えられた場合の一態様である。ただし、重み付け演算部４０ｃが備える判定部４１ｃは、重み付け演算部４０ａにおける判定部４１ａと異なる。
【００３０】
重み付け演算部４０ｃは、重み付け演算の重み係数を生成する判定部４１ｃを備える。
判定部４１ｃは、モーター１０の出力軸の回転角速度として、微分器６０による微分演算から生成される検出回転角速度の値を判定し、判定結果応じて重み付け演算の重み係数を変更する。例えば、判定部４１ｃは、予め定められる基準値によって、検出回転角速度の値を判定する。判定部４１ｃは、定められる基準値まで、検出回転角速度が低下した場合に、第２の位置情報を選択的に用いるように、或いは、第１の位置情報より第２の位置情報の比率を高くするように重み係数を変更する。
【００３１】
また、図５を参照し、重み付け演算部４０ｃの重み係数を、「０」と「１」のいずれかの値に設定した場合のシミュレーション結果を示す。
図５は、本実施形態における駆動装置の位置制御の結果を示す図である。
図５（ａ）は、縦軸が回転位置（ミリラディアン）、横軸が時間（秒）を示す。目標回転位置指令値として、１（ミリラディアン）の変化を与えた場合のステップ応答を示す。この図において、波形Ｓ１１１に示すグラフが本実施形態における結果を示し、波形Ｓ１１２に示すグラフが減速器２０の入力軸、すなわちモーター１０の出力軸の回転角度位置に基づいて制御（セミクローズドループ制御）を行う場合の減速器２０の出力軸の回転角度位置を示す。
波形Ｓ１１１に示すグラフでは、時刻０．５秒までに目標回転位置指令値（１（ミリラディアン））に収束しているが、波形Ｓ１１２に示すグラフでは、負荷による影響を受けて約０．２（ミリラディアン）の誤差が生じている。
また、時刻０秒で印加したステップ応答が安定した、時刻５秒の時点で負荷を増加して外乱の影響を評価する。
波形Ｓ１１１に示すグラフでは、時刻５．５秒までに目標回転位置指令値（１（ミリラディアン））に収束しているが、波形Ｓ１１２に示すグラフでは、増加した負荷の影響を受けて約０．４（ミリラディアン）と誤差が増大する。
【００３２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）と同じ時間軸における、検出回転角速度の変化を示す。
時刻０秒と、時刻５秒との時点で検出回転角速度の値が、瞬時的に増大し、目標回転位置に近づくにつれ、検出回転角速度の値が過度的に減少する。ここで、判定部４１ｃは、所望の値の基準値を定め、検出回転角速度がその基準値より低下するか否かの判定を行う。
図５（ｃ）は、上記判定の結果を示すグラフである。
定められた基準値より出回転角速度の値が超えた場合を、正のパルスが示す。駆動装置１ｃは、そのパルスの期間においては、フルクローズドループ制御を中断し、応答性を優先とした制御（セミクローズドループ制御）に切り替えることとする。
【００３３】
（第４実施形態）
図６を参照し、本実施形態の駆動装置について示す。
図６は、本実施形態における駆動装置の構成を示すブロック図である。
図６に示される駆動装置１ｄは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３１、出力軸エンコーダ３２、重み付け演算部４０ｄ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０を備える。また、重み付け演算部４０ｄ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０は、モーター１０を制御する制御部１００ｄを形成する。
図１と同じ構成には、同じ符号を付す。また、本実施形態は、第１実施形態における重み付け演算部４０ａが、重み付け演算部４０ｄに置き換えられた場合の一態様である。ただし、重み付け演算部４０ｄが備える判定部４１ｄは、重み付け演算部４０ａにおける判定部４１ａと異なる。
【００３４】
重み付け演算部４０ｄは、重み付け演算の重み係数を生成する判定部４１ｄを備える。
判定部４１ｄは、モーター１０の目標回転位置指令値と、入力軸エンコーダ３１が検出した回転角度位置情報（第１の位置情報）とに基づいて判定し、判定結果応じて重み付け演算部４０ｄの重み係数を変更する。
例えば、判定部４１ｄは、モーター１０の目標回転位置指令値と、検出された第１の位置情報との差が、定められる基準値より小さいか否かを判定する。判定部４１ｄは、その差が基準値より小さい場合に、第２の位置情報を選択的に用いるように、或いは、第１の位置情報より第２の位置情報の比率を高くするように重み係数を変更する。
本実施形態によれば、判定部４１ｄは、モーター１０の目標回転位置指令値と、検出された第１の位置情報とを比較することによって判定することから、連続的な判定が可能となる。
【００３５】
（第５実施形態）
図７を参照し、本実施形態の駆動装置について示す。
図７は、本実施形態における駆動装置の構成を示すブロック図である。
図７に示される駆動装置１ｅは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３１、出力軸エンコーダ３２、重み付け演算部４０ｅ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０を備える。また、重み付け演算部４０ｅ、減算器５１、７１、位置制御器５２、微分器６０、速度制御器７２、及び、電流制御器８０は、モーター１０を制御する制御部１００ｅを形成する。
図１と同じ構成には、同じ符号を付す。また、本実施形態は、第１実施形態における重み付け演算部４０ａが、重み付け演算部４０ｅに置き換えられた場合の一態様である。ただし、重み付け演算部４０ｄが備える判定部４１ｅは、重み付け演算部４０ａにおける判定部４１ａと異なる。
【００３６】
重み付け演算部４０ｅは、重み付け演算の重み係数を生成する判定部４１ｅを備える。
判定部４１ｅは、モーター１０の目標回転位置指令値と、出力軸エンコーダ３２が検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）とに基づいて判定し、判定結果応じて重み付け演算の重み係数を変更する。
例えば、判定部４１ｅは、モーター１０の目標回転位置指令値と、検出された第２の位置情報との差が、定められる基準値より小さいか否かを判定する。判定部４１ｅは、その差が基準値より小さい場合に、第２の位置情報を選択的に用いるように、或いは、第１の位置情報より第２の位置情報の比率を高くするように重み係数を変更する。
第４実施形態と第５実施形態とを比較すると、検出された位置情報が、第１の位置情報とするか、第２の位置情報とするかが異なる。本実施形態における判定部４１ｅは、モーター１０の目標回転位置指令値と、検出された第２の位置情報とを比較することによって判定することから、連続的な判定が可能となる。
【００３７】
（第６実施形態）
以下、図８を参照して、本実施形態の装置について説明する。図８は、本実施形態における駆動装置（１ａ〜１ｅ）を備える多軸駆動形ロボットアームの構成を示す概略ブロック図である。以降の説明において、多軸駆動形ロボットアームをアーム制御装置（装置）として説明する。
【００３８】
本実施形態の説明においては、図８に示すように、一例として、アーム制御装置８００が、本実施形態における２つの駆動装置１ａを備えている場合について説明する。また、図８に示すように、アーム制御装置８００が、２つのアーム部８０１と８０２（第１のアーム部と第２のアーム部）とを備えている場合について説明する。
【００３９】
この場合、一方の駆動装置１ａ−１はアーム部８０２を駆動させ、他方の駆動装置１ａ−２はアーム部８０２に設けられてアーム部８０１を駆動させる。駆動装置１ａ−１は、支柱８０３を介して台座８０４に固定されている。この台座８０４は、たとえば車輪などを備えており、水平方向に移動可能であってもよい。
【００４０】
なお、駆動装置１ａ−２と接続されない側のアーム部８０１の端部は、たとえば、作業対象に対して機械的な作用を生じさせる手先部（エンドエフェクタ（End Effector）部）が備えられる。この手先部とは、たとえば、作業対象を挟持する挟持部、作業対象を溶接する溶接部、作業対象を切断する切断部、または、作業対象であるネジやボルトを開閉する開閉部などのことである。なお、アーム部８０１自体が、このような手先部そのものであってもよい。このような手先部を備えるアーム制御装置８００は、たとえば、マニピュレータである。
【００４１】
また、図８に示すように、アーム制御装置は主制御装置８０５を備えている。この主制御装置８０５は、信号線８０８を介して入力された駆動装置１ａ−１と１ａ−２との回転角度位置に基づいて、駆動装置１ａ−１と１ａ−２とを制御する。これにより、アーム部８０１と８０２との回転角度位置が制御され、アーム部８０１の端部に備えられる手先部の位置が制御される。なお主制御装置８０５は、制御線８０９を介して、駆動装置１ａ−１と１ａ−２とを制御する。また、この主制御装置８０５は、制御線８０９を介して、手先部を制御してもよい。
【００４２】
本発明によれば、駆動装置１ａ〜１ｅは、回転駆動するモーター１０と、モーター１０の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成するエンコーダ３１と、モーター１０の駆動出力軸に接続された減速機２０と、減速機２０の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成するエンコーダ３２と、第１の位置情報と前記第２の位置情報とを選択的に用いて駆動部を制御する制御部１００ａ〜１００ｅと、を備えた構成とすることにより実現可能である。
これにより、駆動装置１ａ〜１ｅは、新たな制御ループを増やすことなく、簡易な構成でありながら位置決め精度を高めることが可能となる。上記に示したように、駆動装置１ａ〜１ｅは、第１の位置情報と第２の位置情報とを選択的に選ぶことにより、制御状態に応じて必要な情報を用いた制御（セミクローズドループ制御又はフルクローズドループ制御）が可能となる。また、駆動装置１ａ〜１ｅは、重み付けの設定を行うことにより第１の位置情報と第２の位置情報とを組み合わせた情報を検出された回転位置情報として用いることも可能となる。
【００４３】
さらに、判定部４１ａ〜４１ｅは、第１の位置情報と第２の位置情報との相互の関係を監視することにより制御対象（モーター１０及び減速器２０など）に生じた異常状態を早期に検出することも可能になる。例えば、各判定部は、第１の位置情報と第２の位置情報との関係が、ある閾値以上に乖離した場合を異常状態として判定し、制御系として安定な状態を保持できるように各制御部の動作を制限することとしてもよい。
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
アーム制御装置における主制御装置８０５は、複数の駆動装置１ａ〜１ｅの制御を可能とし、駆動装置の実施態様の組合せは任意の組合せが可能である。また、複数の駆動装置を制御する実施態様では、複数の駆動装置に含まれる各エンコーダから出力される信号を取得して、それぞれの駆動装置の状態に応じて、それぞれの駆動装置に対する制御指令値を導くこととしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ  撮像装置
１０  モーター
２０  減速器２０
３１  入力軸エンコーダ
３２  出力軸エンコーダ
４０ａ  重み付け演算部
４１ａ  判定部
５１、７１  減算器
５２  位置制御器
６０  微分器
７２  速度制御器
８０  電流制御器
１００ａ  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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