(57)【要約】【課題】ワークの移動範囲内で共振周波数が変化する場合にも振動抑制が可能な振動抑制方法を提供する。【解決手段】機器のワークを駆動するサーボモータを、サーボアンプにより上位コントローラの指令に基づき制振制御するサーボシステムにおいて、サーボアンプのノッチフィルタを適用せずにワークが始点から終点の間を移動する際に発生する共振周波数とその位置データとを計測するステップ１と、計測した共振周波数と位置データとをセットして上位コントローラに記憶させるステップ２と、ワークの位置データに対応した共振周波数をサーボアンプに伝達するステップ３と、上位コントローラの指令に基づきサーボアンプでサーボモータを駆動する際に伝達された共振周波数を、サーボアンプ内のノッチフィルタに設定して適用するステップ４とを備えた振動抑制方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器のワークを駆動するサーボモータを、サーボアンプにより上位コントローラの指令に基づき制振制御するサーボシステムにおいて、サーボアンプのノッチフィルタを適用せずにワークが始点から終点の間を移動する際に発生する共振周波数とその位置データとを計測するステップ１と、計測した共振周波数と位置データとをセットして上位コントローラに記憶させるステップ２と、ワークの位置データに対応した共振周波数をサーボアンプに伝達するステップ３と、上位コントローラの指令に基づきサーボアンプでサーボモータを駆動する際に伝達された共振周波数を、サーボアンプ内のノッチフィルタに設定して適用するステップ４とを備えた振動抑制方法。
【請求項２】
機器のワークを駆動するサーボモータを、サーボアンプにより上位コントローラの指令に基づき制振制御するサーボシステムにおいて、サーボアンプのノッチフィルタを適用せずにワークが始点から終点の間を移動する際に発生する共振周波数とその位置データを計測するステップ１１と、ワークの位置データと共振周波数との関数を数式に近似化して上位コントローラに記憶させるステップ１２と、ワークの位置データに対応して数式を演算して求めた共振周波数をサーボアンプに伝達するステップ１３と、上位コントローラの指令に基づきサーボアンプでサーボモータを駆動する際に伝達された共振周波数を、サーボアンプ内のノッチフィルタに設定して適用するステップ１４とを備えた振動抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボシステムを用いて機械を制御する際に機械系の共振周波数に起因する振動を抑制するノッチフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボシステムを用いて機械を制御する際に、機械系の共振周波数に合わせてノッチフィルタの周波数をあらかじめ設定して、機械系が固有に持つ共振周波数の振動を抑制する場合、機械系の設置環境の変化により共振周波数も変化するのに適合させるために機械を動かしながら一定時間間隔で共振周波数を計測しノッチフィルタを自動で設定しなおしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、サーボモータと機械のワーク接合部の剛性を予め設定して共振周波数を予測し、共振周波数領域の指令ではフィードバック系のゲインを下げることにより振動を抑制している（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−７９５５号公報
【特許文献２】特開平１１−７３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、機械によっては外部環境や個体差によらず、ワークが始点から終点まで移動する間（動作中）に共振周波数が変化する点である。
【０００５】
例えば、多間接ロボットにおいて、アーム部が水平の場合と垂直になる場合で先端のアームへ負荷が変化するため共振周波数が変化する。
【０００６】
また、直線動作で使われるボールねじにおいて、サーボモータが取り付けてある根元部とボールねじの先端部にワークがある場合では、ボールねじのねじれを起因とする共振周波数が変化する。
【０００７】
従来技術のように、予め設定したノッチフィルタの周波数設定では、アクティブに共振周波数が変化する振動は除去しきれず、定時間間隔でノッチフィルタの周波数設定を自動設定しなおす場合でも、共振周波数の異なる始点から終点間をワークが移動する場合には共振周波数を特定することができない。
【０００８】
さらに、予め剛性を設定し共振周波数の領域で動作する際にのみゲインを下げる方法でも、共振周波数が始点から終点間で変化する場合には、どこか１点のみにしか適応させることはできない。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ワークの移動範囲内で共振周波数が変化する場合にも振動抑制が可能な振動抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明の振動抑制方法は、サーボアンプのノッチフィルタを適用せずにワークが始点から終点の間を移動する際に発生する共振周波数とその位置データとを計測するステップ１と、計測した共振周波数と位置データとをセットして上位コントローラに記憶させるステップ２と、ワークの位置データに対応した共振周波数をサーボアンプに伝達するステップ３と、上位コントローラの指令に基づきサーボアンプでサー
ボモータを駆動する際に伝達された共振周波数を、サーボアンプ内のノッチフィルタに設定して適用するステップ４とを備えている。
【００１１】
また、サーボアンプのノッチフィルタを適用せずにワークが始点から終点の間を移動する際に発生する共振周波数とその位置データを計測するステップ１１と、ワークの位置データと共振周波数との関数を数式に近似化して上位コントローラに記憶させるステップ１２と、ワークの位置データに対応して数式を演算して求めた共振周波数をサーボアンプに伝達するステップ１３と、上位コントローラの指令に基づきサーボアンプでサーボモータを駆動する際に伝達された共振周波数を、サーボアンプ内のノッチフィルタに設定して適用するステップ１４とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の振動抑制方法によれば、ステップ２において記憶した位置データと共振周波数とをセットした相関データに基づき、ワーク位置における共振周波数をサーボアンプ内のノッチフィルタに設定するため、ワーク位置の移動に伴う共振周波数の変化に随時対応でき、振動を抑制できる。
【００１３】
また、コントローラ内に記憶させた近似式より一定周期で共振周波数を演算しサーボアンプに伝達してノッチフィルタに設定することで、コントローラ側にデータベースを持つ必要がなくなり、ワーク位置における共振周波数の情報に基づいた振動抑制ができる。
【００１４】
したがって、ワークの移動によって共振周波数が変化しても機械振動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
機器のワークを駆動するサーボモータを、サーボアンプにより上位コントローラの指令に基づき制振制御するサーボシステムにおいて、サーボアンプのノッチフィルタを適用せずにワークが始点から終点の間を移動する際に発生する共振周波数とその位置データとを計測するステップ１と、計測した共振周波数と位置データとをセットして上位コントローラに記憶させるステップ２と、ワークの位置データに対応した共振周波数をサーボアンプに伝達するステップ３と、上位コントローラの指令に基づきサーボアンプでサーボモータを駆動する際に伝達された共振周波数を、サーボアンプ内のノッチフィルタに設定して適用するステップ４とを備えた振動抑制方法。
【実施例１】
【００１６】
実施例１は、あらかじめワーク位置における共振周波数を計測し、位置と共振周波数のセット情報を上位コントローラにデータベースとして記憶させるもので、上位コントローラ側の記憶装置の容量に余裕がある場合に好適である。
【００１７】
図１は、実施例１における各ステップの動作を示したフローチャート、図２、図３は、サーボシステムを説明するシステム構成図である。
【００１８】
まず、実施例１のシステム構成について図を用いて説明する。図２において、コントローラ１は、ワーク４の位置データと共振周波数とを記憶したデータベース１１を有する。また、サーボアンプ２はワーク４を移動させながら共振周波数を測定する計測手段１２（ＦＦＴ機能）と、共振周波数による振動を抑制するノッチフィルタ１３（図３）を有する。
【００１９】
コントローラ１とサーボアンプ２とは情報伝達手段６で接続され、サーボモータ３を駆動させる指令の送信、動作状況等のフィードバックデータの受信を行う。コントローラ１は、情報伝達手段６を用いてサーボアンプ２に動作指令を出し、サーボアンプ２はサーボ
モータ３の回転を制御する。
【００２０】
サーボモータ３のシャフトはボールねじ５に連結固定されており、サーボモータ３が回転すると、ボールねじ５にネジ係合させたワーク４は、サーボモータ３の回転方向に応じて左右に移動する。ワーク４がＡ地点から終点のＢ地点間を移動する（サーボモータ３とワーク４の距離が変化）と、ボールねじ５の見かけ上の長さが変化する。一般的に棒状の物体で断面積が等しい場合、長手方向に短くなると共振周波数は高くなる。すなわち、ワーク４がＢ地点に近づくにつれて共振周波数も高い周波数に変化していく。
【００２１】
次に、図２、図３を併用しながらフローチャートの各ステップについて図１を用いて説明する。
【００２２】
ステップ１では、サーボアンプ２のノッチフィルタ１３を使用せずにワーク４を原点位置であるＡ地点から終点であるＢ地点まで移動させながら、Ａ地点から一定距離（例えば１０ｍｍ）ごとの共振周波数を計測手段１２であるＦＦＴ機能を用いて測定する。サーボアンプ２は、計測したワーク４の位置と共振周波数のセット情報を情報伝達手段６でコントローラ１に伝達する。
【００２３】
ステップ２では、コントローラ１はサーボアンプ２から伝達されたワーク４位置と共振周波数のセット情報をデータベース１１として保存する。
【００２４】
上述したステップ１からステップ２までは、駆動機器のワークおよびサーボモータの取付けが決定してサーボシステムが構築された初期に設定する。
【００２５】
ステップ３では、通常の動作に移行し、コントローラ１はワーク４の位置にあわせた共振周波数をデータベース１１より選択する。
【００２６】
ステップ４では、ステップ３で選定した共振周波数のデータベース１１を情報伝達手段６でサーボアンプ２に伝達する。サーボアンプ２は、伝達されたデータベース１１を直ちにノッチフィルタ１３の周波数設定に適用する。
【００２７】
ステップ３からステップ４は、ワーク４の動作が終了するまで繰り返し実行することによりワーク４の位置によって共振周波数が変化しても、ノッチフィルタ１３の周波数設定をステップ状（一定距離ごと）に適応させるので振動を抑制することができる。
【実施例２】
【００２８】
実施例２は、あらかじめワーク位置における共振周波数を計測し、ワークの位置データと共振周波数の関数を数式に近似化して上位コントローラに記憶させるもので、上位コントローラ側の計算処理装置の能力が高い場合に好適である。
【００２９】
図４は、実施例２における各ステップの動作を示したフローチャート、図５、図６は、サーボシステムを説明するシステム構成図である。
【００３０】
ここで、実施例２のシステム構成について図を用いて説明する。図５において、コントローラ２１は、ワーク２４の位置情報と共振周波数のセットデータである相関データ３４をもとに近似式３５を算出する演算機能と、近似式３５を記憶する機能を有する。図６の近似式３５は、共振周波数＝０．８×ワーク位置＋２２０としたものである。
【００３１】
サーボアンプ２２は、サーボモータ２３を駆動させてワーク２４を移動しながら共振周波数を計測する計測手段３２（ＦＦＴ機能）と、共振周波数による振動を抑制するノッチ
フィルタ３３（図６）を有する。
【００３２】
コントローラ２１とサーボアンプ２２とは、情報伝達手段２６で接続され、サーボモータ２３を駆動させる指令の送信、動作状況等のフィードバックデータの受信を行う。
【００３３】
コントローラ２１は、情報伝達手段２６を用いてサーボアンプ２２に動作指令を出し、サーボアンプ２２はサーボモータ２３の回転を制御する。
【００３４】
実施例１と同様に、サーボモータ２３のシャフトにはボールねじ２５が連結固定されており、サーボモータ２３の回転方向に応じてワーク２４は左右に移動する。
【００３５】
次に、図５、図６を併用しながらフローチャートの各ステップについて図４を用いて説明する。
【００３６】
まず、ステップ１１では、サーボアンプ２２のノッチフィルタ３３を用いずにサーボモータ２３を駆動して、ワーク２４を原点位置であるＡ地点から終点であるＢ地点まで移動させながら、ワーク２４の一定距離毎の共振周波数を測定し、コントローラ２１に伝達する。
【００３７】
ステップ１２では、コントローラ２１はステップ１１で伝達された相関データ３４を基にして数式による近似を実行した近似式３５を記憶する（図６）。
【００３８】
ステップ１３では、通常の動作に移行し、コントローラ２１はワーク２４の位置情報に応じて共振周波数を近似式３５から逆算する。
【００３９】
ステップ１４では、コントローラ２１はステップ１３で算出した共振周波数をサーボアンプ２２に対して情報伝達手段２６を用いて伝達すると、サーボアンプ２２は、直ちにノッチフィルタ３３の周波数設定に適用する。
【００４０】
ステップ１３からステップ１４は、ワーク２４の動作が終了するまで繰り返し実行することで、ワーク２４の位置によって共振周波数が変化しても、ノッチフィルタ３３の周波数設定をステップ状（一定距離ごと）に適応させることができるため、振動を抑制することが可能となる。
【００４１】
なお、実施例２の近似式は１次直線を用いた例であるが、ステップ１１において伝達される相間データによっては他の式になることもある。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の振動抑制方法は、サーボシステムにより動作する機械の振動抑制に最適であり、ワーク位置によって共振周波数が変化する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１における振動抑制のフローチャート
【図２】本発明の実施例１のステップ１，２を説明するシステム構成図
【図３】本発明の実施例１のステップ３，４を説明するシステム構成図
【図４】本発明の実施例２における振動抑制のフローチャート
【図５】本発明の実施例２のステップ１１，１２を説明するシステム構成図
【図６】本発明の実施例２のステップ１３，１４を説明するシステム構成図
【符号の説明】
【００４４】
１，２１  コントローラ
２，２２  サーボアンプ
３，２３  サーボモータ
４，２４  ワーク
５，２５  ボールねじ
６，２６  情報伝達手段
１１  データベース
１２、３２  計測手段
１３、３３  ノッチフィルタ
３４  相関データ
３５  近似式
【図１】
2006285893.tif 000003
【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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