(57)【要約】【課題】  波動歯車減速機を有するアクチュエータを用いて、インデックス割り出しなどの決まった動作を繰り返し行う場合の位置決め時間の短縮化を達成すること。【解決手段】  割り出しシステム１はインデックステーブル２の割り出し動作を行うアクチュエータ３を備え、アクチュエータ３は可撓性外歯車を備えた波動歯車減速機３１と、サーボモータ３２を有している。サーボモータ３２のサーボドライバ４の記憶部４１には、割り出し用の定まった動作パターンが予め記憶保持され、上位のコントローラ５から動作開始指令が入力されると、記憶部４１から順次に移動量データを読み出してアクチュエータ３を駆動してインデックステーブル２の割り出し動作を行う。記憶されている動作パターンは、可撓性外歯車の弾性に起因してアクチュエータ３の加減速時に発生する振動を回避あるいは抑制可能なものとしてあるので、位置決めを短時間で行うことができる。【選択図】  図１
2006039958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性外歯車を備えた波動歯車減速機を有するアクチュエータの位置決め方法において、
前記アクチュエータを駆動制御するためのサーボドライバに、前記アクチュエータを動作させるための予め定まった動作パターンを記憶保持させ、
前記サーボドライバに動作開始指令が入力されると、所定のサンプリング周期毎に前記記憶動作パターンを規定している移動量データを順次に読み出し、
読み出された移動量データに対応する位置指令を生成し、
当該位置指令と前記アクチュエータの実際位置との間の位置偏差に基づき、前記アクチュエータの実際位置を前記位置指令に一致させるように、当該アクチュエータをフィードバック制御し、
前記記憶動作パターンを、前記アクチュエータの加減速時に、前記可撓性外歯車の弾性変形に起因して発生する当該アクチュエータの振動を打ち消すことの可能な加減速パターンまたは前記アクチュエータに振動が発生しないような加減速パターンとなるように設定することを特徴とする波動歯車減速機を有するアクチュエータの位置決め方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記アクチュエータを予め定めたパターンで駆動して位置決めする場合に、前記可撓性外歯車に起因して前記アクチュエータに発生する振動が抑制あるいは回避される動作パターンをシミュレーションにより求め、
当該シミュレーションにより求まった動作パターンを前記サーボドライバにダウンロードし、
前記サーボドライバを駆動して、前記動作パターンに従って前記アクチュエータを実際に駆動して、その位置決めを行うことにより、実際の前記アクチュエータの振動状態を確認し、
位置決め時間が所定時間以内となる場合には、当該動作パターンを前記記憶動作パターンとしてそのまま採用し、
前記アクチュエータの位置決め時間が所定時間以内で無い場合には、再度、シミュレーションを行って動作パターンを求め、あるいは、前記動作パターンに修正を施し、これによって求まった動作パターンを用いて、前記アクチュエータを実際に駆動して位置決め時間が所定時間内となるか否かを確認する操作を繰り返して、前記記憶動作パターンを求めることを特徴とする波動歯車減速機を有するアクチュエータの位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動歯車減速機を有するアクチュエータを所定の動作パターンで繰り返し駆動して、各位置に位置決めするのに適したアクチュエータの位置決め方法に関するものである。更に詳しくは、同じパターンの繰り返し動作で、移動量や移動時間（サイクルタイム）などの動作パターンが予め分かっている場合に、上位のコントローラからの指令無しで動作を行うことができ、特に、波動歯車減速機の可撓性外歯車の弾性変形に起因して加減速時に発生するアクチュエータの振動を回避あるいは抑制して、短時間で目標位置に位置決めすることのできるアクチュエータの位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インデックステーブルなどの割り出し動作のために用いられるアクチュエータとしては、部品点数が少なく、小型でコンパクトに構成でき、しかも位置決め精度が高い波動歯車減速機を備えたものが知られている。波動歯車減速機は、環状の剛性内歯車と、この内側に配置された可撓性外歯車と、この可撓性外歯車を半径方向に撓めて剛性内歯車に対して部分的にかみ合わせる波動発生器とを備え、波動発生器がモータなどの回転駆動源に連結されている。波動発生器を回転すると、両歯車のかみ合い位置が円周方向に移動し、両歯車の間にそれらの歯数差に起因する相対回転が発生する。したがって、一方の歯車を回転しないように固定しておくと、他方の歯車が歯数差に応じて大幅に減速された回転数で回転する。
【０００３】
この構成の波動歯車減速機を有するアクチュエータは、上位のコントローラあるいは外部の指令発生装置からの指令に基づき、サーボドライバによって駆動制御され、被駆動部材、例えばインデックステーブルを所定の位置に位置決めする動作（割り出し動作）が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、波動歯車減速機では、その可撓性外歯車が波動発生器によって繰り返し半径方向に撓められながらトルクを伝達する。このような可撓性外歯車は、アクチュエータの加減速時には、その可撓性（弾性）のために振動発生源となる。この結果、被駆動部材を目標位置に位置決めした後においてもアクチュエータに振動が残るので、被駆動部材を目標位置に静定するための位置決め時間が長く掛かり、短時間での位置決めができないという課題がある。
【０００５】
本発明の課題は、アクチュエータを同じパターンで繰り返し動作させて被駆動部材を所定位置に位置決めする場合に、廉価な構成により、短時間で被駆動部材を位置決めすることのできる波動歯車減速機を有するアクチュエータの位置決め方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、可撓性外歯車を備えた波動歯車減速機を有するアクチュエータの位置決め方法において、
前記アクチュエータを駆動制御するためのサーボドライバに、前記アクチュエータを動作させるための予め定まった動作パターンを記憶保持させ、
前記サーボドライバに動作開始指令が入力されると、所定のサンプリング周期毎に前記記憶動作パターンを規定している移動量データを順次に読み出し、
読み出された移動量データに対応する位置指令を生成し、
当該位置指令と前記アクチュエータの実際位置との間の位置偏差に基づき、前記アクチュエータの実際位置を前記位置指令に一致させるように、当該アクチュエータをフィードバック制御し、
前記記憶動作パターンを、前記アクチュエータの加減速時に、前記可撓性外歯車の弾性変形に起因して発生する当該アクチュエータの振動を打ち消すことの可能な加減速パターンまたは前記アクチュエータに振動が発生しないような加減速パターンとなるように設定したことを特徴としている。
【０００７】
ここで、前記記憶動作パターンは次のようにして求めることができる。まず、前記アクチュエータを予め定めたパターンで駆動して位置決めする場合に、前記可撓性外歯車に起因して前記アクチュエータに発生する振動が抑制あるいは回避される動作パターンをシミュレーションにより求める。次に、当該シミュレーションにより求まった動作パターンを前記サーボドライバにダウンロードし、当該サーボドライバを用いて、前記動作パターンに従って前記アクチュエータを実際に駆動して、その位置決めを行うことにより、実際の前記アクチュエータの振動状態を確認する。
【０００８】
前記アクチュエータの位置決め時間が所定時間以内であれば、当該動作パターンを前記記憶動作パターンとしてそのまま採用する。そうでない場合には、再度、シミュレーションを行って動作パターン求めるか、あるいは、前記動作パターンに修正を施し、これによって求まった動作パターンを用いて、前記アクチュエータを実際に駆動して位置決め時間が所定時間内となるか否かを確認する。この操作を繰り返して、位置決め時間が所定時間以内となる前記記憶動作パターンを求める。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の位置決め方法では、波動歯車減速機の可撓性外歯車の弾性に起因してアクチュエータが振動しないように、あるいは振動を抑制可能なように、定まった動作パターンを設定し、設定した動作パターンをサーボドライバに記憶保持している。そして、上位から動作開始指令を受けると、記憶動作パターンを読み出して、アクチュエータを駆動して、被駆動部材の位置決めを行うようにしている。
【００１０】
したがって、本発明によれば、可撓性外歯車に起因するアクチュエータの加減速時の振動を回避あるいは抑制できるので、被駆動部材を目標位置に位置決めするための位置決め時間を短縮化できるという利点がある。また、最適化された動作パターンがサーボドライバに記憶保持されているので、上位のコントローラから動作開始指令を入力するだけで、所定の動作を行わせることができ、装置構成を廉価に構築できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の方法を適用したインデックステーブルの割り出しシステムの一例を示す概略ブロック図である。割り出しシステム１は、インデックステーブル２を所定の回転角度位置に位置決めするためのアクチュエータ３と、このアクチュエータ３を駆動するサーボドライバ４と、当該サーボドライバ４に動作開始指令を入力する上位のコントローラ５を有している。
【００１３】
アクチュエータ３は、インデックステーブル２に減速回転出力要素が連結されている波動歯車減速機３１と、この波動歯車減速機装置３１の回転入力要素に連結されているサーボモータ３２とを備えている。波動歯車減速機装置３１は、環状の剛性内歯車と、この内側に配置された可撓性外歯車と、この可撓性外歯車を楕円形に撓めて剛性内歯車にかみ合わせている波動発生器とを備えている。波動発生器はサーボモータ３２の出力軸に連結された回転入力要素である。可撓性外歯車および剛性内歯車の一方の歯車、一般には可撓性外歯車がインデックステーブルに連結された減速回転出力要素とされる。
【００１４】
サーボドライバ４は、予め定められた動作パターンを規定している移動量データの集合が記憶保持されている動作パターン記憶部４１を有している。上位のコントローラ５からの動作開始指令が入力されると、この動作パターン記憶部４１から一定のサンプリング周期で、動作パターンを規定する移動量データが読み出され、これが位置指令として出力される。位置指令は、アクチュエータ３からフィードバックされる実際の位置（帰還パルス）と比較され、位置偏差が解消されるように、サーボアンプ部４２においてサーボモータ３２の駆動信号が生成されて出力される。
【００１５】
図２は動作パターン記憶部４１に記憶保持されている動作パターンの一例を示す概念図である。動作パターンのサンプリングタイムは、例えば、１ｍｓまたは２ｍｓであり、データ数は例えば５００である。
【００１６】
図３は、動作パターン記憶部に記憶保持されている動作パターンを求める操作を示す概略フローチャートである。この図に示すように、まず、アクチュエータ３を予め定めたパターンで駆動して位置決めする場合に、波動歯車減速機３１の可撓性外歯車に起因してアクチュエータ３に発生する振動が抑制あるいは回避される動作パターンをシミュレーションにより求める（ステップＳＴ１、２）。次に、当該シミュレーションにより求まった動作パターンをサーボドライバ４にダウンロードし（ステップＳＴ４）、当該サーボドライバ４を用いて、動作パターンに従ってアクチュエータ３を実際に駆動して、その位置決めを行うことにより、実際のアクチュエータの振動状態を確認する（ステップＳＴ５）。
【００１７】
アクチュエータ３の位置決め時間が所定時間以内であれば、換言すると、アクチュエータ３の振動が回避あるいは抑制されていることが確認できれば、当該動作パターンを記憶動作パターンとしてそのまま採用する（ステップＳＴ６）。そうでない場合には、再度、シミュレーションを行って動作パターン求める。あるいは、動作パターンに修正を施し（ステップＳＴ３）、これによって求まった動作パターンを用いて、アクチュエータを実際に駆動して位置決め時間が所定時間内となるか否かを確認する。この操作を繰り返して、位置決め時間が所定時間以内となる記憶動作パターンを求める。
【００１８】
図４（ａ）は、アクチュエータ３の可撓性外歯車に起因する振動を考慮しない一般的な動作パターンを用いてアクチュエータ３を駆動した場合の、モータ速度、アクチュエータ３の振動、位置指令（Ｆ／Ｖ波形）および電流指令の各波形図である。これに対して、図４（ｂ）は、図３の示す操作によってアクチュエータ３の振動発生を回避あるいは抑制した動作パターンを用いてアクチュエータ３を駆動した場合の、モータ速度、振動、位置指令および電流指令を示す各波形図である。図４（ｂ）に示すように、位置指令および電流指令を変化させると、振動の発生が殆ど無くなる。加速時になるべく振動が発生しないように加速度の変化を少なくした指令パターンや、加速時に起こった振動を減速時に少なくできる指令パターンや、加速時に起こった振動を小さくできる減速のタイミングなどを採用することにより、振動の無い位置決め、あるいは振動の少ない位置決めが可能となり、位置決め時間の短縮化を実現できる。
【００１９】
なお、サーボドライバ４に設定する動作パターンは任意に設定でき、複数種類の動作パターンを設定しておくことも可能である。また、上位のコントローラ５から１回毎に動作開始指令を入力して１回の動作を実行する代わりに次のようにしてもよい。次の動作までの待ち時間も動作パターンと共にサーボドライバ４に設定しておき、１回の動作開始指令のみで、同一の動作パターンの連続動作を実行できるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、上記の例はインデックステーブルの割り出しシステムに本発明を適用した場合のものであるが、被駆動部材はこれ以外のものであってもよい。決まった動作を繰り返し行う装置の位置決め方法として本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した割り出しシステムの概略構成図である。
【図２】図１のサーボドライバに記憶保持されている動作パターンの概念図である。
【図３】図１のサーボドライバに記憶保持されている動作パターンの算出手順の例を示す概略フローチャートである。
【図４】本発明の効果を示すための信号波形図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    割り出しシステム
２    インデックステーブル
３    アクチュエータ
３１  波動歯車減速機
３２  サーボモータ
４    サーボドライバ
４１  動作パターン記憶部
４２  サーボアンプ部
５    上位のコントローラ
【図１】
2006039958.tif 000003
【図２】
2006039958.tif 000004
【図３】
2006039958.tif 000005
【図４】
2006039958.tif 000006