(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの孔が偏心した位置に形成された揺動歯車部を有する揺動型減速機を駆動するモータを制御する制御装置であって、
前記モータの回転角を表す入力回転角に関する入力情報を取得する角度取得部と、
前記入力回転角と、前記揺動型減速機の回転角を表す出力回転角と、の間の角度誤差を、前記孔の数に基づいて推定する推定部と、
前記角度誤差に応じて補償電流値を決定し、前記補償電流値を用いて、指令電流値を補正することにより、前記モータへ供給される電流の大きさを設定する補正部と、を備え、
前記角度誤差は、前記少なくとも１つの孔に起因する振動成分である
制御装置。
【請求項２】
前記推定部は、前記入力情報と、前記モータへ供給された電流の大きさと、を入力とし、前記角度誤差を推定する状態観測器を含み、
前記状態観測器は、周期的に変動する外乱因子を入力として、前記角度誤差を推定する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
少なくとも１つの孔が偏心した位置に形成された揺動歯車部を有する揺動型減速機と、
前記揺動型減速機を駆動するモータと、
前記モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記モータの回転角を表す入力回転角に関する入力情報を取得する角度取得部と、前記入力回転角と、前記揺動型減速機の回転角を表す出力回転角と、の間の角度誤差を、前記孔の数に基づいて推定する推定部と、前記角度誤差に応じて補償電流値を決定し、前記補償電流値を用いて、指令電流値を補正することにより、前記モータへ供給される電流の大きさを設定する補正部と、を含み、
前記角度誤差は、前記少なくとも１つの孔に起因する振動成分である
減速機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動型減速機を制御するための制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットや工作機械といった様々な技術分野において、減速機の角度伝達誤差の低減が要求されている。角度伝達誤差の低減に対する要求に応じて、様々な制御技術が提案されている（特許文献１及び２を参照）。
【０００３】
特許文献１は、減速機の入力側に配置されたエンコーダと、減速機の出力側に配置されたエンコーダと、を用いて、角度伝達誤差を低減することを提案する。特許文献２は、予め取得された誤差補正データを用いて、角度伝達誤差を低減することを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２２５０９号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の開示技術は、複数のエンコーダを必要とする。したがって、特許文献１の開示技術が組み込まれた制御装置の製造コストは高くなる。
【０００６】
特許文献１の開示技術は、減速機の出力側でのエンコーダの配置を必要とする。一方、減速機の出力側でのエンコーダの配置が望ましくない技術分野（たとえば、産業用ロボットの技術分野）が存在する。したがって、特許文献１の開示技術は、汎用性において課題を有する。
【０００７】
特許文献２の開示技術は、減速機それぞれに対する固有の誤差補正データを予め作成することを要求する。したがって、特許文献２の開示技術は、誤差補正データの作成及び管理において、使用者に多大な労力を要求する。
【０００８】
特許文献２によれば、誤差補正データは、負荷に起因する角度伝達誤差の変化を考慮することなく作成される。したがって、減速機に負荷が加わっている条件下においては、特許文献２の開示技術は、角度伝達誤差を十分に低減することはできない。
【０００９】
本発明は、負荷が加えられた条件下において発生する角度伝達誤差を簡便に低減することができる制御技術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】
本発明の一局面に係る制御装置は、少なくとも１つの孔が偏心した位置に形成された揺動歯車部を有する揺動型減速機を駆動するモータを制御する。制御装置は、前記モータの回転角を表す入力回転角に関する入力情報を取得する角度取得部と、前記入力回転角と、前記揺動型減速機の回転角を表す出力回転角と、の間の角度誤差を、前記孔の数に基づいて推定する推定部と、前記角度誤差に応じて補償電流値を決定し、前記補償電流値を用いて、指令電流値を補正することにより、前記モータへ供給される電流の大きさを設定する補正部と、を備える。前記角度誤差は、前記少なくとも１つの孔に起因する振動成分である。
【００１１】
上記構成によれば、揺動歯車部には、少なくとも１つの孔が偏心した位置に形成されるので、揺動歯車部の運動にともなって、剛性変動が生ずる。剛性変動は、軸の捩れ振動を引き起こす。この結果、揺動型減速機に、角度伝達誤差が生ずる。したがって、揺動歯車部に形成された孔の数は、角度伝達誤差の因子として作用する。
【００１２】
推定部は、上述の因果関係を鑑みて、少なくとも１つの孔に起因する振動成分を、揺動歯車部に形成された孔の数に基づいて、推定することができる。少なくとも１つの孔に起因する振動成分は、複数の揺動型減速機それぞれの固有のデータを用いることなく、推定されるので、制御装置は、様々な揺動型減速機に簡便に利用可能である。補正部は、推定された振動成分に応じて決定された補正電流値を用いて、指令電流値を補正するので、揺動型減速機の角度伝達誤差は、十分に低減される。
【００１３】
上記構成において、前記入力情報と、前記モータへ供給された電流の大きさと、を入力とし、前記角度誤差を推定する状態観測器を含んでもよい。前記状態観測器は、周期的に変動する外乱因子を入力として、前記角度誤差を推定してもよい。
【００１４】
上記構成によれば、状態観測器は、モータの回転角を表す入力回転角に関する入力情報と、モータへ供給された電流の大きさと、を入力して、角度誤差を推定することができる。制御装置は、揺動型減速機の出力側からの情報を用いることなく、揺動型減速機の角度伝達誤差を低減することができるので、制御装置を用いて機械装置を設計する設計者は、制御に必要とされる情報を取得するための設備を簡素化することができる。設計者は、揺動型減速機の出力側での情報取得設備の配置が困難な条件下においても、制御装置を用いて、揺動型減速機の角度伝達誤差を低減することができる。状態観測器は、周期的に変動する外乱因子を入力として、角度誤差を推定するので、揺動型減速機が、周期的に変動する外乱因子の存在下で使用されても、制御装置は、揺動型減速機の角度伝達誤差を十分に低減することができる。
【００１５】
本発明の他の局面に係る減速機システムは、少なくとも１つの孔が偏心した位置に形成された揺動歯車部を有する揺動型減速機と、前記揺動型減速機を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記モータの回転角を表す入力回転角に関する入力情報を取得する角度取得部と、前記入力回転角と、前記揺動型減速機の回転角を表す出力回転角と、の間の角度誤差を、前記孔の数に基づいて推定する推定部と、前記角度誤差に応じて補償電流値を決定し、前記補償電流値を用いて、指令電流値を補正することにより、前記モータへ供給される電流の大きさを設定する補正部と、を含む。前記角度誤差は、前記少なくとも１つの孔に起因する振動成分である。
【００１６】
上記構成によれば、推定部は、少なくとも１つの孔に起因する振動成分を、揺動歯車部に形成された孔の数に基づいて、推定することができる。少なくとも１つの孔に起因する振動成分は、複数の揺動型減速機それぞれの固有のデータを用いることなく、推定されるので、制御装置は、様々な揺動型減速機に簡便に利用可能である。補正部は、推定された振動成分に応じて決定された補正電流値を用いて、指令電流値を補正するので、揺動型減速機の角度伝達誤差は、十分に低減される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、揺動型減速機に負荷が加わっている条件下においても角度伝達誤差を十分に低減することができる汎用性のある制御技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】減速機システムの例示的な機能構成を表す概略的なブロック図である。
【図２Ａ】例示的な揺動型減速機の概略的な断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示されるＡ−Ａ線に沿う揺動型減速機の概略的な断面図である。
【図３】図２Ａに示される揺動型減速機の概略図である。
【図４】図３に示される揺動型減速機の揺動歯車に作用する力を表す概略図である。
【図５】図１に示される減速機システムの制御ブロック線図である。
【図６】図５に示される減速機システムの制御回路の例示的な制御動作を表す概略的なフローチャートである。
【図７Ａ】補償電流値による補正がない条件下で得られた試験データを示す。
【図７Ｂ】補償電流値による補正がある条件下で得られた試験データを示す。
【図８Ａ】図７Ａに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。
【図８Ｂ】図７Ｂに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。
【図９】減速機システムの制御ブロック線図である（第２実施形態）。
【図１０】図９に示される減速機システムの例示的な制御動作を表す概略的なフローチャートである。
【図１１】第３実施形態の減速機システムの例示的な機能構成を表す概略的なブロック図である。
【図１２】図１１に示される減速機システムの制御ブロック線図である。
【図１３】外乱負荷を表す数式の概念的モデルである。
【図１４】図１１に示される減速機システムの例示的な制御動作を表す概略的なフローチャートである。
【図１５Ａ】補償電流値による補正がない条件下で得られた試験データを示す。
【図１５Ｂ】補償電流値による補正がある条件下で得られた試験データを示す。
【図１６Ａ】図１５Ａに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。
【図１６Ｂ】図１５Ｂに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面を参照して、揺動型減速機を駆動するモータに対する制御技術に関する様々な実施形態が以下に説明される。制御技術は、以下の説明によって、明確に理解可能である。
【００２０】
＜第１実施形態＞
＜本発明者等が見出した揺動型減速機の課題＞
一般的に、減速機は、弾性、バックラッシや角度伝達誤差といった伝達特性を有する。これらの伝達特性は、減速機が組み込まれた装置の動作精度を悪化させる。産業用ロボットといった技術分野において、波動歯車装置や揺動型減速機が用いられることが多い。波動歯車装置や揺動型減速機は、一般的な減速機と比べて、精度よく動力を伝達することができる。
【００２１】
揺動型減速機は、高い減速比で動力を伝達することができ、且つ、非常に小さなバックラッシを有する。揺動型減速機は、小型であり、且つ、高い剛性を有する。これらの特性を鑑みて、揺動型減速機は、大型ロボットや産業用ロボット中において、高い剛性が要求される部位にしばしば利用される。
【００２２】
揺動型減速機は、環状に配列された複数の内歯と、複数の内歯に噛み合う揺動歯車部と、を有する。揺動歯車部は、内歯によって規定される定円に内接しながら移動する。
【００２３】
揺動型減速機を設計する設計者は、揺動型減速機の設計上及び／又は製造上の理由から、揺動歯車部に形成された孔に、シャフトや他の部材を挿通させることがある。しかしながら、孔が形成された部位は、揺動歯車部の剛性を局所的に低下させることもある。
【００２４】
本発明者等は、揺動歯車部に形成された孔が、モータの回転角と、揺動型減速機の回転角と、の間の角度誤差に周期的な変動を与え、角度伝達誤差を大きくすることを見出した。第１実施形態において、揺動歯車部に形成された孔に起因する角度伝達誤差を低減する制御技術が説明される。
【００２５】
＜減速機システム＞
図１は、減速機システム１００の例示的な機能構成を表す概略的なブロック図である。図１を参照して、減速機システム１００が説明される。
【００２６】
減速機システム１００は、モータ２００と、エンコーダ３００と、制御回路４００と、揺動型減速機５００と、を備える。モータ２００は、制御回路４００の制御下で、揺動型減速機５００を駆動する。本実施形態において、制御装置は、制御回路４００によって例示される。
【００２７】
エンコーダ３００は、モータ２００に取り付けられてもよい。エンコーダ３００は、モータ２００の回転角を表す入力回転角に関する入力情報を生成する。本実施形態において、入力情報は、モータ２００の回転角を表す。代替的に、入力情報は、モータ２００の角速度やモータ２００の回転角に関する他の情報を表してもよい。本実施形態の制御原理は、入力情報が表す特定の内容に限定されない。
【００２８】
本実施形態において、入力情報を生成する装置として、エンコーダ３００が利用される。代替的に、入力情報を生成することができる他の装置が、減速機システム１００に用いられてもよい。本実施形態の制御原理は、入力情報を生成するための特定の技術に限定されない。
【００２９】
制御回路４００は、微分器４１０と、状態観測器４２０と、補正部４３０と、指令情報生成部４４０と、駆動部４５０と、を含む。上述の入力情報は、エンコーダ３００から微分器４１０へ出力される。微分器４１０は、入力情報が表す回転角に対して微分演算し、モータ２００の角速度を算出する。モータ２００の角速度に関する角速度情報は、微分器４１０から状態観測器４２０及び指令情報生成部４４０へ出力される。本実施形態において、角度取得部は、微分器４１０によって例示される。入力情報が、モータ２００の角速度を表すならば、角度取得部は、入力情報が入力される入力ポートであってもよい。本実施形態の制御原理は、角度取得部の特定の構造や特定の機能に限定されない。
【００３０】
状態観測器４２０は、揺動型減速機５００の揺動歯車部に形成された孔の数に基づいて、入力情報によって表される入力回転角と、揺動型減速機５００の回転角を表す出力回転角と、の間の軸ねじれ振動θｓを推定する。軸ねじれ振動θｓは、以下の数式によって定義されてもよい。本実施形態において、推定部は、状態観測器４２０によって例示される。角度誤差は、軸ねじれ振動θｓによって例示される。
【００３１】
【数１】
0006463174.tif 000002
【００３２】
軸ねじれ振動θｓに関する上述の定義式は、揺動型減速機５００の角速度の変数（ωＬ）を含む。しかしながら、本実施形態の制御原理は、揺動型減速機５００の出力動作の直接的な測定を要することなく、軸ねじれ振動θｓを推定することを可能にする。軸ねじれ振動θｓを推定するための様々な演算技術は、後述される。軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータは、状態観測器４２０から補正部４３０へ出力される。
【００３３】
補正部４３０は、第１電流決定部４３１と、第２電流決定部４３２と、補正処理部４３３と、を含む。軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータは、状態観測器４２０から第１電流決定部４３１及び第２電流決定部４３２へ出力される。第１電流決定部４３１は、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータに応じて、補償電流の大きさを表す補償電流値を決定する。第２電流決定部４３２は、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータに応じて、状態フィードバック電流の大きさを表す状態フィードバック電流値を決定する。補正処理部４３３は、指令情報生成部４４０によって生成された指令電流値を、補償電流値と状態フィードバック電流値とを用いて補正する。
【００３４】
本実施形態において、補正部４３０は、補償電流値に加えて、状態フィードバック電流値を用いて、指令電流値を補正する。代替的に、補正部４３０は、補正電流値のみを用いて、指令電流値を補正してもよい。本実施形態の制御原理は、指定電流値を補正するための特定の演算技術に限定されない。
【００３５】
指令情報生成部４４０は、位置指令生成部４４１と、速度指令生成部４４２と、電流指令生成部４４３と、を含む。位置指令生成部４４１は、エンコーダ３００から、上述の入力情報を受け取る。位置指令生成部４４１は、外部装置（図示せず）から、モータ２００の回転角を指示する指示情報を受け取る。位置指令生成部４４１は、入力情報を、指示情報と対比し、指示情報によって指定された回転角からのモータ２００の現在の回転角の偏差を算出する。算出された偏差に関する偏差情報は、位置指令生成部４４１から速度指令生成部４４２へ出力される。
【００３６】
速度指令生成部４４２は、微分器４１０からモータ２００の角速度を表す角速度情報を受け取る。速度指令生成部４４２は、偏差情報と、角速度情報と、を用いて、速度を指示する速度指令情報を生成する。速度指令情報は、速度指令生成部４４２から電流指令生成部４４３へ出力される。
【００３７】
電流指令生成部４４３は、速度指令情報に基づいて、指令電流値を決定する。指令電流値を表す情報は、電流指令生成部４４３から補正処理部４３３へ出力される。補正処理部４３３は、上述の如く、指令電流値を、補償電流値と状態フィードバック電流値とを用いて補正する。
【００３８】
指令情報生成部４４０は、一般的なフィードバック制御技術を用いて、指令電流値を決定してもよい。したがって、本実施形態の制御原理は、指令電流値を決定するための特定の方法に限定されない。
【００３９】
補正処理部４３３は、指令電流値を、補償電流値と状態フィードバック電流値とを用いて補正し、モータ２００へ供給される供給電流の大きさを設定する。モータ２００へ供給される供給電流の大きさを表す供給電流情報は、補正処理部４３３から、状態観測器４２０及び駆動部４５０へ出力される。
【００４０】
駆動部４５０は、供給電流情報によって表される大きさの電流を、駆動信号として、モータ２００へ出力する。モータ２００は、駆動信号に応じて、回転運動をする。
【００４１】
本実施形態において、駆動部４５０は、制御回路４００に組み込まれた駆動回路として形成される。代替的に、駆動部４５０は、制御回路４００から分離されてもよい。例えば、駆動部４５０は、上述の供給電流情報から駆動信号を生成するプログラムを実行するデジタルシグナルプロセッサであってもよい。本実施形態の制御原理は、駆動部４５０の特定の構造や特定の機能に限定されない。
【００４２】
上述の如く、状態観測器４２０は、モータ２００の角速度に関する角速度情報を、微分器４１０から受け取り、且つ、モータ２００へ供給される供給電流の大きさを表す供給電流情報を、補正処理部４３３から受け取る。状態観測器４２０は、角速度情報と供給電流情報とを、上述の軸ねじれ振動θｓの推定に利用する。
【００４３】
＜揺動型減速機＞
図１を参照して説明された減速機システム１００の原理は、様々な揺動型減速機を駆動するために利用可能である。
【００４４】
図２Ａ及び図２Ｂは、例示的な揺動型減速機５００Ａを示す。図２Ａは、揺動型減速機５００Ａの概略的な断面図である。図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ−Ａ線に沿う揺動型減速機５００Ａの概略的な断面図である。揺動型減速機５００Ａは、図１を参照して説明された揺動型減速機５００として利用可能である。図１乃至図２Ｂを参照して、揺動型減速機５００Ａが説明される。
【００４５】
揺動型減速機５００Ａは、外筒部５１０と、キャリア部５２０と、揺動歯車部５３０と、駆動機構５４０と、を備える。図２Ａ及び図２Ｂは、入力軸２１０を示す。入力軸２１０は、図１を参照して説明されたモータ２００のシャフトであってもよい。図１を参照して説明されたエンコーダ３００は、入力軸２１０に取り付けられ、入力軸２１０の回転角を表す入力回転角に関する入力情報を生成してもよい。
【００４６】
外筒部５１０は、外筒５１１と、複数の内歯ピン５１２と、を含む。外筒５１１は、キャリア部５２０、揺動歯車部５３０及び駆動機構５４０が収容される円筒状の内部空間を規定する。入力軸２１０は、円筒状の内部空間の中心軸に沿って延出する。各内歯ピン５１２は、入力軸２１０の延出方向に延びる円柱状の部材である。各内歯ピン５１２は、外筒５１１の内壁に形成された溝部に嵌入される。したがって、各内歯ピン５１２は、外筒５１１によって適切に保持される。
【００４７】
複数の内歯ピン５１２は、入力軸２１０周りに略一定間隔で配置される。各内歯ピン５１２の半周面は、外筒５１１の内壁から入力軸２１０に向けて突出する。したがって、複数の内歯ピン５１２は、揺動歯車部５３０と噛み合う内歯として機能する。
【００４８】
キャリア部５２０は、基部５２１と、端板部５２２と、位置決めピン５２３と、固定ボルト５２４と、を含む。キャリア部５２０は、全体的に、円筒形状をなす。キャリア部５２０は、外筒部５１０に対して相対的に回転することができる。キャリア部５２０が、固定されるならば、外筒部５１０は、入力軸２１０の回転に応じて回転する。外筒部５１０が固定されるならば、キャリア部５２０は、入力軸２１０の回転に応じて回転する。入力軸２１０は、キャリア部５２０又は外筒部５１０の回転軸ＲＸに沿って延出する。
【００４９】
基部５２１は、基板部５２５と、３つのシャフト部５２６と、を含む。３つのシャフト部５２６それぞれは、基板部５２５から端板部５２２に向けて延びる。３つのシャフト部５２６それぞれの先端面には、ネジ孔５２７及びリーマ孔５２８が形成される。位置決めピン５２３は、リーマ孔５２８へ挿入される。この結果、端板部５２２は、基部５２１に対して精度よく位置決めされる。固定ボルト５２４は、ネジ孔５２７に螺合する。この結果、端板部５２２は、基部５２１に適切に固定される。
【００５０】
揺動歯車部５３０は、基板部５２５と端板部５２２との間に配置される。３つのシャフト部５２６は、揺動歯車部５３０を貫通し、端板部５２２に接続される。
【００５１】
揺動歯車部５３０は、第１揺動歯車５３１と、第２揺動歯車５３２と、を含む。第１揺動歯車５３１は、基板部５２５と第２揺動歯車５３２との間に配置される。第２揺動歯車５３２は、端板部５２２と第１揺動歯車５３１との間に配置される。
【００５２】
第１揺動歯車５３１は、形状及び大きさにおいて、第２揺動歯車５３２と同様である。第１揺動歯車５３１及び第２揺動歯車５３２は、内歯ピン５１２に噛み合いながら、外筒５１１内を周回移動する。したがって、第１揺動歯車５３１及び第２揺動歯車５３２の中心は、入力軸２１０の回転軸ＲＸ周りを周回することとなる。
【００５３】
第１揺動歯車５３１の周回位相は、第２揺動歯車５３２の周回位相から略１８０°ずれている。第１揺動歯車５３１は、外筒部５１０の複数の内歯ピン５１２のうち半数に噛み合う間、第２揺動歯車５３２は、複数の内歯ピン５１２のうち残りの半数に噛み合う。したがって、揺動歯車部５３０は、外筒部５１０又はキャリア部５２０を回転させることができる。
【００５４】
駆動機構５４０は、３つの伝達歯車５４１と、３本のクランク軸５４２と、主軸受部５４３と、３つのクランク軸受部５４４と、を含む。入力軸２１０の先端部には、３つの伝達歯車５４１と噛み合う歯車部２１１が形成される。したがって、３つの伝達歯車５４１は、入力軸２１０から駆動力を受けることができる。
【００５５】
３つのクランク軸５４２それぞれは、第１端部５４５と、第２端部５４６と、を含む。第１端部５４５は、キャリア部５２０の基板部５２５によって取り囲まれる。第２端部５４６は、キャリア部５２０の端板部５２２によって取り囲まれる。
【００５６】
３つのクランク軸５４２それぞれは、円柱状のシャフト部５４７と、第１クランク部５４８と、第２クランク部５４９と、を含む。シャフト部５４７は、第１端部５４５から第２端部５４６まで軸線ＡＸに沿って真っ直ぐに伸びる。第１クランク部５４８及び第２クランク部５４９は、軸線ＡＸから偏心した円板状の部材である。第１揺動歯車５３１と第２揺動歯車５３２との間の周回位相差は、第１クランク部５４８及び第２クランク部５４９によって決定される。
【００５７】
伝達歯車５４１は、第１端部５４５に取り付けられる。入力軸２１０が回転すると、３つのクランク軸５４２それぞれは回転する。この結果、第１クランク部５４８及び第２クランク部５４９は、軸線ＡＸ周りに偏心回転する。
【００５８】
主軸受部５４３は、外筒部５１０とキャリア部５２０との間に配置される。主軸受部５４３は、第１主軸受５５１と、第２主軸受５５２と、を含む。第１主軸受５５１は、外筒部５１０内で、基部５２１を回転可能に支持する。第２主軸受５５２は、外筒部５１０内で、端板部５２２を回転可能に支持する。したがって、キャリア部５２０は、外筒部５１０に対して相対的に回転することができる。
【００５９】
３つのクランク軸受部５４４それぞれは、第１クランク軸受５５３と、第２クランク軸受５５４と、を含む。第１クランク軸受５５３は、第１クランク部５４８と第１揺動歯車５３１との間に配置される。第１クランク軸受５５３は、第１クランク部５４８を回転可能に支持する。クランク軸５４２が回転すると、第１クランク部５４８が偏心回転するので、第１揺動歯車５３１は、複数の内歯ピン５１２と噛み合いながら、外筒部５１０内で周回移動することができる。第２クランク軸受５５４は、第２クランク部５４９と第２揺動歯車５３２との間に配置される。第２クランク軸受５５４は、第２クランク部５４９を回転可能に支持する。クランク軸５４２が回転すると、第２クランク部５４９が偏心回転するので、第２揺動歯車５３２は、複数の内歯ピン５１２と噛み合いながら、外筒部５１０内で周回移動することができる。
【００６０】
上述の「数１」において用いられた減速比Ｒｇは、入力軸２１０の歯車部２１１、伝達歯車５４１、内歯ピン５１２の数、第１揺動歯車５３１及び第２揺動歯車５３２の歯数によって決定される。
【００６１】
＜角度伝達誤差の発生因子＞
図３は、揺動型減速機５００Ａの概略図である。図２Ａ及び図３を参照して、角度伝達誤差の発生因子となる孔が説明される。
【００６２】
図３は、外筒部５１０内に配置された揺動歯車５３３を示す。揺動歯車５３３は、図２Ａを参照して説明された第１揺動歯車５３１及び第２揺動歯車５３２それぞれに対応する。したがって、揺動歯車５３３に関する説明は、第１揺動歯車５３１及び第２揺動歯車５３２の両方に適用可能である。
【００６３】
揺動歯車５３３には、中央孔５３４、３つのクランク孔５３５及び３つのシャフト孔５３６が形成されている。
【００６４】
図２Ａを参照して説明された入力軸２１０は、中央孔に挿通される。中央孔５３４は、図２Ａを参照して説明された入力軸２１０の直径よりも長い直径を有する。したがって、揺動歯車５３３は、外筒部５１０の内壁に沿って周回移動することができる。
【００６５】
クランク孔５３５内には、クランク軸５４２及びクランク軸受部５４４が配置される。クランク孔５３５は、クランク軸５４２とクランク軸受部５４４とによって全体的に満たされるので、クランク孔５３５の領域は、略剛体としてみなされる。したがって、クランク孔５３５は、角度伝達誤差にほとんど寄与しないと考えられる。
【００６６】
シャフト孔５３６には、図２Ａを参照して説明されたシャフト部５２６が挿通される。揺動歯車５３３の上述の周回運動を許容するため、シャフト孔５３６は、シャフト部５２６の断面より広く形成される。
【００６７】
図４は、揺動歯車５３３に作用する力を表す概略図である。図３及び図４を参照して、角度伝達誤差を生じさせる孔が説明される。
【００６８】
図４は、各内歯ピン５１２から延びる直線Ｌを示す。各直線Ｌは、揺動歯車５３３中の点Ｐに向けて延びる。図４の各直線Ｌは、揺動歯車５３３が、内歯ピン５１２から受ける力を表す。したがって、図４は、内歯ピン５１２から受ける力が、揺動歯車５３３中の一点に集中することを表す。
【００６９】
図４は、外筒部５１０の中心点Ｃを更に示す。揺動歯車５３３が、外筒部５１０内で周回移動すると、点Ｐは、中心点Ｃ周りに円軌跡を描きながら移動する。中央孔５３４は、中心点Ｃを中心として形成されるので、揺動歯車５３３が周回移動している間、中央孔５３４から点Ｐまでの距離は略一定である。このことは、中央孔５３４が、角度伝達誤差にほとんど寄与しないことを意味する。
【００７０】
中央孔５３４とは異なり、３つシャフト孔５３６は、中心点Ｃから偏心した位置に形成される。点Ｐが、３つのシャフト孔５３６のうち１つに近づくと、点Ｐに接近されたシャフト孔５３６の周囲で変形が生じやすくなる。したがって、シャフト孔５３６は、角度伝達誤差の発生因子となる。
【００７１】
＜制御原理＞
図５は、減速機システム１００の制御ブロック線図である。図１、図２Ａ、図３及び図５を参照して、減速機システム１００が更に説明される。
【００７２】
図５に示される制御ブロック線図は、アクチュエータセクションと制御セクションとに分けられる。アクチュエータセクションは、図１を参照して説明されたモータ２００及び揺動型減速機５００を表す。制御セクションは、図１を参照して説明された制御回路４００を表す。
【００７３】
アクチュエータセクションは、揺動歯車部に形成された孔に起因する角度伝達誤差の振動成分を表すブロックを、一般的な２慣性共振系モデルに追加することによって作成されている。２慣性共振系モデルは、周知であるので、シャフト孔５３６に起因する振動成分（以下、振動成分θｅｒｒと称される）を算出する振動成分ブロック１１０が、主に説明される。以下の表は、アクチュエータセクションにおいて用いられる記号の定義を示す。
【００７４】
【表１】
0006463174.tif 000003
【００７５】
振動成分ブロック１１０は、以下の数式から、振動成分θｅｒｒを算出する。
【００７６】
【数２】
0006463174.tif 000004
【００７７】
振幅Ａｋは、揺動型減速機５００に加わる負荷に影響される変数として考えられてもよい。揺動型減速機５００に加わる負荷が大きいならば、振幅Ａｋは、大きな値であってもよい。揺動型減速機５００に加わる負荷が小さいならば、振幅Ａｋは、小さな値であってもよい。
【００７８】
位相φｋは、揺動型減速機５００の構造によって決定される変数として考えられてもよい。位相φｋの値は、揺動歯車部に形成された孔の配置パターンや他の構造的因子に応じて、決定されてもよい。
【００７９】
上述の数式は、揺動型減速機５００の様々な構造の振動成分θｅｒｒの算出ために利用可能である。揺動型減速機５００の揺動歯車部は、１つの揺動歯車を有してもよい。代替的に、揺動型減速機５００の揺動歯車部は、複数の揺動歯車を有してもよい。したがって、揺動歯車部の孔の数ｋは、以下の数式によって表されてもよい。
【００８０】
【数３】
0006463174.tif 000005
【００８１】
上述の「数３」が、図２Ａを参照して説明された揺動型減速機５００Ａに適用されるならば、「Ｎｇ」の値は、「２」（第１揺動歯車５３１及び第２揺動歯車５３２）である。「ｋｅ」は、角度伝達誤差に寄与する孔の数を意味する。したがって、上述の「数３」が、図２Ａを参照して説明された揺動型減速機５００Ａに適用されるならば、「ｋｅ」の値は、「３」（３つのシャフト孔５３６（図３を参照））である。
【００８２】
アクチュエータセクションにおいて、２慣性系共振系モデルから算出された軸ねじれ振動θＳから振動成分θｅｒｒを差し引いた量が、角度伝達誤差として取り扱われる。制御セクションは、振動成分θｅｒｒが低減されるように構築される。
【００８３】
制御セクションには、微分ブロック４１１が示されている。微分ブロック４１１は、モータ２００の回転角θＭに対して微分演算を行い、モータ２００の角速度ωＭを算出する。微分ブロック４１１は、図１を参照して説明された微分器４１０に対応する。
【００８４】
制御セクションには、オブザーバ４２１が示されている。オブザーバ４２１は、角度伝達誤差の角周波数ωｄ（すなわち、上述の「数２」の角周波数成分）を算出する。角周波数ωｄは、以下の数式によって表されてもよい。
【００８５】
【数４】
0006463174.tif 000006
【００８６】
上述の「数４」が、図２Ａを参照して説明された揺動型減速機５００Ａに適用されるならば、「Ｎｐ」の値は、内歯ピン５１２の本数である。
【００８７】
オブザーバ４２１は、角周波数ωｄを行列成分として含む離散時間状態空間モデルを用いて、軸ねじれ振動θｓを推定する。オブザーバ４２１は、上述の離散時間状態空間モデルを用いて、モータ２００の角速度ωＭと、揺動型減速機５００の角速度ωＬと、を更に推定してもよい。オブザーバ４２１は、図１を参照して説明された状態観測器４２０に対応する。
【００８８】
制御セクションには、第１ＢＰＦブロック４３４、トルク算出ブロック４３５、動力学補償器４３６及び第２ＢＰＦブロック４３７が示されている。推定された軸ねじれ振動θｓを表す軸ねじれ振動データは、オブザーバ４２１から第１ＢＰＦブロック４３４へ出力される。第１ＢＰＦブロック４３４は、軸ねじれ振動データから角度伝達誤差の角周波数ωｄで変動する周波数成分を抽出するバンドパスフィルタとして機能する。第１ＢＰＦブロック４３４によって処理された軸ねじれ振動データは、トルク算出ブロック４３５へ出力される。
【００８９】
トルク算出ブロック４３５は、軸ねじれ振動θｓに、揺動型減速機５００のバネ特性を表す伝達関数Ｋｓを乗算し、角周波数ωｄで振動するトルク振動τｓを表すトルク振動データを生成する。トルク振動データは、トルク算出ブロック４３５から動力学補償器４３６へ出力される。本実施形態において、トルク算出部は、第１ＢＰＦブロック４３４とトルク算出ブロック４３５とによって例示される。
【００９０】
トルク算出ブロック４３５によって算出されたトルク振動τｓは、揺動歯車部に形成された孔によって引き起こされたトルク振動に対応する。動力学補償器４３６は、トルク振動τｓが低減されるように、補償電流値Ｉｃｍｐを算出し、電流データを生成する。補償電流値Ｉｃｍｐを表す電流データは、動力学補償器４３６から第２ＢＰＦブロック４３７へ出力される。
【００９１】
第２ＢＰＦブロック４３７は、電流データから角度伝達誤差の角周波数ωｄで変動する周波数成分を抽出するバンドパスフィルタとして機能する。抽出された周波数成分のデータによって、指令電流値の補正に用いられる補償電流値Ｉｃｍｐが最終的に決定される。本実施形態において、電流算出部は、動力学補償器４３６と第２ＢＰＦブロック４３７とによって例示される。第１ＢＰＦブロック４３４、トルク算出ブロック４３５、動力学補償器４３６及び第２ＢＰＦブロック４３７は、図１を参照して説明された第１電流決定部４３１に対応する。
【００９２】
制御セクションには、状態フィードバック制御を行う状態フィードバックブロック４３８が示されている。上述の如く、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータ、モータ２００の角速度ωＭの推定値を表すデータ及び揺動型減速機５００の角速度ωＬの推定値を表すデータは、オブザーバ４２１から状態フィードバックブロック４３８へ出力される。状態フィードバックブロック４３８は、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータ、モータ２００の角速度ωＭの推定値を表すデータ及び揺動型減速機５００の角速度ωＬの推定値を表すデータを用いて、状態フィードバック電流の大きさを表す状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを決定する。状態フィードバック制御に関する様々な演算技術が、状態フィードバックブロック４３８に適用されてもよい。本実施形態の制御原理は、状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを決定するための特定の演算技術に限定されない。
【００９３】
制御セクションには、加え合わせ点４６１，４６２が示されている。加え合わせ点４６１において、指令電流値Ｉｃｍｄに正の補償電流値Ｉｃｍｐが加入される。加え合わせ点４６２において、指令電流値Ｉｃｍｄに負の状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂが加入される。加え合わせ点４６１，４６２は、図１を参照して説明された補正処理部４３３に対応する。
【００９４】
制御セクションには、加え合わせ点４４４が示されている。加え合わせ点４４４には、外部装置（図示せず）によって指示されたモータ２００の目標回転角θＭｒｅｆを表す信号が入力される。加えて、加え合わせ点４４４には、モータ２００の回転角θＭを表す信号が入力される。モータ２００の回転角θＭを表す信号は、図１を参照して説明されたエンコーダ３００によって生成される信号に対応する。加え合わせ点４４４において、目標回転角θＭｒｅｆとモータ２００の回転角θＭとの間の差が算出される。加え合わせ点４４４は、図１を参照して説明された位置指令生成部４４１に対応する。
【００９５】
制御セクションには、ＰＤ制御の比例項として用いられる伝達関数Ｋｐｐを表す比例項ブロック４４５、ＰＤ制御の微分項として用いられる伝達関数Ｋｐｄを表す微分項ブロック４４６及び加え合わせ点４４７，４４８が示されている。比例項ブロック４４５において、目標回転角θＭｒｅｆとモータ２００の回転角θＭとの間の差及び伝達関数Ｋｐｐが乗算される。微分項ブロック４４６において、微分ブロック４１１によって算出されたモータ２００の角速度ωＭ及び伝達関数Ｋｐｄが乗算される。加え合わせ点４４７において、これらの乗算の結果得られた差分値が、速度指令値ωＭｒｅｆとして決定される。
【００９６】
速度指令値ωＭｒｅｆは、加え合わせ点４４８に入力される。微分ブロック４１１によって算出されたモータ２００の角速度ωＭも、加え合わせ点４４８に入力される。加え合わせ点４４８において、速度指令値ωＭｒｅｆと角速度ωＭとの差（速度偏差）が算出される。比例項ブロック４４５、微分項ブロック４４６及び加え合わせ点４４７，４４８は、図１を参照して説明された速度指令生成部４４２に対応する。
【００９７】
制御セクションには、ＰＩ制御の比例項として用いられる伝達関数Ｋｐを表す比例項ブロック４７１、ＰＩ制御の積分項として用いられる伝達関数Ｋｉ／ｓを表す積分項ブロック４７２及び加え合わせ点４７３が示されている。加え合わせ点４４８において算出された速度偏差に関するデータは、比例項ブロック４７１及び積分項ブロック４７２それぞれにおいて処理される。比例項ブロック４７１での処理によって得られたデータ及び積分項ブロック４７２での処理によって得られたデータは、加え合わせ点４７３で足し合わされる。この結果、指令電流値Ｉｃｍｄが決定される。比例項ブロック４７１、積分項ブロック４７２及び加え合わせ点４７３は、図１を参照して説明された電流指令生成部４４３に対応する。
【００９８】
上述の如く、指令電流値Ｉｃｍｄは、加え合わせ点４６１，４６２において、補償電流値Ｉｃｍｐ及び状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂによって補正される。補正された指令電流値Ｉｃｍｄによって規定される大きさの電流が、その後、モータ２００へ供給される。
【００９９】
図６は、制御回路４００の例示的な制御動作を表す概略的なフローチャートである。図１、図５及び図６を参照して、制御回路４００の制御動作が説明される。
【０１００】
（ステップＳ１０５）
ステップＳ１０５において、エンコーダ３００は、モータ２００の回転角θＭを検出する。検出された回転角θＭを表す信号は、エンコーダ３００から微分器４１０（微分ブロック４１１）へ出力される。その後、ステップＳ１１０が実行される。
【０１０１】
（ステップＳ１１０）
ステップＳ１１０において、微分器４１０（微分ブロック４１１）は、モータ２００の角速度ωＭを算出する。角速度ωＭは、以下の数式によって算出されてもよい。角速度ωＭの算出の後、ステップＳ１１５が実行される。
【０１０２】
【数５】
0006463174.tif 000007
【０１０３】
（ステップＳ１１５）
ステップＳ１１５において、状態観測器４２０（オブザーバ４２１）は、角度伝達誤差の角周波数ωｄを算出する（上述の「数４」を参照）。その後、ステップＳ１２０が実行される。
【０１０４】
（ステップＳ１２０）
ステップＳ１２０において、状態観測器４２０（オブザーバ４２１）の離散時間状態空間モデルが設定される。ステップＳ１１５において算出された角周波数ωｄは、離散時間状態空間モデルの行列成分として用いられる。離散時間状態空間モデルの設定の後、ステップＳ１２５が実行される。
【０１０５】
（ステップＳ１２５）
ステップＳ１２５において、状態観測器４２０（オブザーバ４２１）は、軸ねじれ振動θｓ（上述の「数１」を参照）、モータ２００の角速度ωＭ及び揺動型減速機５００の角速度ωＬといった状態量を推定する。軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータは、第１電流決定部４３１へ出力される。軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータ、モータ２００の角速度ωＭの推定値を表すデータ及び揺動型減速機５００の角速度ωＬの推定値を表すデータは、第２電流決定部４３２へ出力される。その後、ステップＳ１３０が実行される。
【０１０６】
（ステップＳ１３０）
ステップＳ１３０において、第１電流決定部４３１は、第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７の中心周波数ωを設定する。第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７の中心周波数ωは、上述の「数４」を参照して説明された角周波数ωｄを算出するための数式から算出されてもよい（すなわち、ω＝ωｄ）。中心周波数ωの設定の後、ステップＳ１３５が実行される。
【０１０７】
（ステップＳ１３５）
ステップＳ１３５において、第１電流決定部４３１は、第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７の離散時間状態空間モデルを設定する。ステップＳ１３０において算出された角周波数ωは、第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７の散時間状態空間モデルの行列成分として用いられる。離散時間状態空間モデルの設定の後、ステップＳ１４０が実行される。
【０１０８】
（ステップＳ１４０）
ステップＳ１４０において、第１電流決定部４３１（第１ＢＰＦブロック４３４）は、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータから、角周波数ωで変動する周波数成分を抽出する。その後、ステップＳ１４５が実行される。
【０１０９】
（ステップＳ１４５）
ステップＳ１４５において、第１電流決定部４３１（トルク算出ブロック４３５）は、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータからトルク振動τｓを表すトルク振動データを生成する。ステップＳ１４０において、不要な周波数成分が、軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータから取り除かれているので、第１電流決定部４３１（トルク算出ブロック４３５）は、トルク振動τｓを精度よく算出することができる。トルク振動データの生成の後、ステップＳ１５０が実行される。
【０１１０】
（ステップＳ１５０）
ステップＳ１５０において、第１電流決定部４３１（動力学補償器４３６）は、トルク振動データから補償電流値Ｉｃｍｐを算出する。その後、ステップＳ１５５が実行される。
【０１１１】
（ステップＳ１５５）
ステップＳ１５５において、第１電流決定部４３１（第２ＢＰＦブロック４３７）は、補償電流値Ｉｃｍｐを表すデータから角周波数ωで変動する周波数成分を抽出し、指令電流値Ｉｃｍｄの補正に用いられる補償電流値Ｉｃｍｐを決定する。ステップＳ１５５において、不要な周波数成分が、補償電流値Ｉｃｍｐを表すデータから取り除かれるので、指令電流値Ｉｃｍｄは、補償電流値Ｉｃｍｐによって精度よく補正される。補償電流値Ｉｃｍｐの決定の後、ステップＳ１６０が実行される。
【０１１２】
（ステップＳ１６０）
ステップＳ１６０において、指令情報生成部４４０（位置指令生成部４４１，速度指令生成部４４２）は、速度指令値ωＭｒｅｆを算出する。速度指令値ωＭｒｅｆは、以下の数式から算出されてもよい。速度指令値ωＭｒｅｆの算出の後、ステップＳ１６５が実行される。
【０１１３】
【数６】
0006463174.tif 000008
【０１１４】
（ステップＳ１６５）
ステップＳ１６５において、速度偏差が加算される。ステップＳ１６５における処理は、以下の数式によって表されてもよい。速度偏差の加算の後、ステップＳ１７０が実行される。
【０１１５】
【数７】
0006463174.tif 000009
【０１１６】
（ステップＳ１７０）
ステップＳ１７０において、電流指令生成部４４３は、指令電流値Ｉｃｍｄを算出する。指令電流値Ｉｃｍｄは、以下の数式から算出されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄの算出の後、ステップＳ１７５が実行される。
【０１１７】
【数８】
0006463174.tif 000010
【０１１８】
（ステップＳ１７５）
ステップＳ１７５において、第２電流決定部４３２（状態フィードバックブロック４３８）は、状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを算出する。状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂは、以下の数式から算出されてもよい。状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂの算出の後、ステップＳ１８０が実行される。
【０１１９】
【数９】
0006463174.tif 000011
【０１２０】
（ステップＳ１８０）
ステップＳ１８０において、補正処理部４３３（加え合わせ点４６２）は、指令電流値Ｉｃｍｄに、負の状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを加入する。ステップＳ１８０における処理は、以下の数式によって表されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄへの状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂの加入の後、ステップＳ１８５が実行される。
【０１２１】
【数１０】
0006463174.tif 000012
【０１２２】
（ステップＳ１８５）
ステップＳ１８５において、補正処理部４３３（加え合わせ点４６１）は、指令電流値Ｉｃｍｄに、正の補償電流値Ｉｃｍｐを加入する。ステップＳ１８５における処理は、以下の数式によって表されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄへの補償電流値Ｉｃｍｐの加入の後、ステップＳ１９０が実行される。
【０１２３】
【数１１】
0006463174.tif 000013
【０１２４】
（ステップＳ１９０）
ステップＳ１９０において、補正処理部４３３は、指令電流値Ｉｃｍｄを駆動部４５０のＤ／Ａチャネルへ出力する。駆動部４５０は、指令電流値Ｉｃｍｄに応じて、駆動信号をモータ２００へ出力する。
【０１２５】
＜状態観測器＞
図１、図５及び図６を参照して、状態観測器４２０（オブザーバ４２１）が説明される。
【０１２６】
図５に示されるアクチュエータセクションにおいて、状態変数ｘ及び入力ｕは、以下の数式で表される。
【０１２７】
【数１２】
0006463174.tif 000014
【０１２８】
図５に示されるアクチュエータセクションにおける状態方程式は、以下の数式によって与えられる。
【０１２９】
【数１３】
0006463174.tif 000015
【０１３０】
連続系における状態観測器４２０（オブザーバ４２１）の状態方程式及び行列は、以下の数式によって与えられる。以下の数式において、「ｕｏ」は、状態観測器４２０（オブザーバ４２１）への入力を表す行列を表す。
【０１３１】
【数１４】
0006463174.tif 000016
【０１３２】
離散時間モデルへの上述の連続時間モデルの変換によって、以下の状態方程式及び行列が得られる。
【０１３３】
【数１５】
0006463174.tif 000017
【０１３４】
図６を参照して説明されたステップＳ１２０において、上述の「数１５」に示される行列の演算が実行される。
【０１３５】
＜バンドパスフィルタ＞
図５及び図６を参照して、第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７が説明される。
【０１３６】
第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７の伝達関数は、以下の数式によって表されてもよい。以下の数式中、「Ｑ」は、ゲイン曲線の鋭さ（通過域幅）を決定する選択度（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ）を表す。
【０１３７】
【数１６】
0006463174.tif 000018
【０１３８】
第１ＢＰＦブロック４３４及び第２ＢＰＦブロック４３７の連続時間モデルから離散時間モデルへの変換によって、以下の行列が得られる。
【０１３９】
【数１７】
0006463174.tif 000019
【０１４０】
図６を参照して説明されたステップＳ１３０において、上述の「数１７」に示される行列の演算が実行される。
【０１４１】
＜動力学補償器＞
図５及び図６を参照して、動力学補償器４３６が説明される。
【０１４２】
動力学補償器４３６は、補償電流Ｉｃｍｐから外乱トルクτｄｉｓまでの伝達関数の逆システムとして設定される。動力学補償器４３６は、以下の数式によって表される。
【０１４３】
【数１８】
0006463174.tif 000020
【０１４４】
＜実証試験＞
本発明者等は、図２Ａを参照して説明された揺動型減速機５００Ａの設計原理に基づいて構築された減速機を用いて、角度伝達誤差の低減効果を検証した。使用された減速機は、２つの揺動歯車（Ｎｇ＝２）と、４０本の内歯ピン（Ｎｐ＝４０）と、を備える。各揺動歯車には、３つのシャフト孔（ｋｅ＝３）が形成されている。
【０１４５】
減速機は、４０本の内歯ピンを備えるので、各揺動歯車が、外筒部の内壁に沿って一周するのに、クランク軸は４０回転する必要がある。クランク軸が１回転する間、各揺動歯車に、６回の剛性変動が生ずる。したがって、各揺動歯車が、外筒部の内壁に沿って一周する間に、減速機内では、２４０回の剛性変動が発生することとなる。
【０１４６】
図７Ａ及び図７Ｂは、実証試験の結果を表すグラフである。図７Ａは、補償電流値による補正がない条件下で得られた試験データを示す。図７Ｂは、補償電流値による補正がある条件下で得られた試験データを示す。
【０１４７】
図７Ａ及び図７Ｂの横軸は、減速機の出力回転角を表す。図７Ａ及び図７Ｂの縦軸は、角度伝達誤差を表す。図７Ａ及び図７Ｂに示される角度伝達誤差は、正規化され、パーセンテージで表される。図７Ａ及び図７Ｂのグラフの縦軸の縮尺は等しいので、図７Ａに示される角度伝達誤差と図７Ｂに示される角度伝達誤差との間の直接的な比較は可能である。
【０１４８】
図７Ａに示されるデータと図７Ｂに示されるデータとの間の比較から、補償電流値による補正がある条件下において、角度伝達誤差は、約３０％低減されることが実証された。
【０１４９】
本発明者等は、図７Ａ及び図７Ｂに示されるデータを用いて、ＦＦＴ解析を行った。本実施形態の制御原理によって角度伝達誤差が低減されているならば、２４０の角周波数成分が補償電流によって低減されていることとなる。
【０１５０】
図８Ａ及び図８Ｂは、ＦＦＴ解析の結果を表すグラフである。図８Ａは、図７Ａに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。図８Ｂは、図７Ｂに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。
【０１５１】
図８Ａ及び図８Ｂのグラフの横軸は、角周波数を示す。図８Ａのグラフと図８Ｂのグラフとを対比すると、２４０の角周波数成分が、大幅に低減されていることが分かる。したがって、本実施形態の制御原理が、角度伝達誤差を効果的に低減できることが実証された。
【０１５２】
＜第２実施形態＞
第１実施形態に関連して説明されたオブザーバは、軸ねじれ振動を出力する。代替的に、オブザーバは、歯車部に形成された孔に起因する振動成分を出力してもよい。第２実施形態において、歯車部に形成された孔に起因する振動成分を出力するオブザーバを備える減速機システムが説明される。
【０１５３】
図９は、減速機システム１００（図１を参照）の制御ブロック線図である。第１実施形態及び第２実施形態の間で共通して用いられる符号及び記号は、当該共通の符号及び記号が付された要素が、第１実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。図１、図５及び図９を参照して、減速機システム１００が説明される。
【０１５４】
第１実施形態と同様に、図９に示される制御ブロック線図は、アクチュエータセクションと制御セクションとに分けられる。アクチュエータセクションは、図１を参照して説明されたモータ２００及び揺動型減速機５００を表す。制御セクションは、図１を参照して説明された制御回路４００を表す。アクチュエータセクションの構造は、第１実施形態と同一である。したがって、第１実施形態の説明は、アクチュエータセクションに援用される。
【０１５５】
第１実施形態と同様に、制御セクションは、微分ブロック４１１と、動力学補償器４３６と、第２ＢＰＦブロック４３７と、状態フィードバックブロック４３８と、加え合わせ点４４４，４４７，４４８，４６１，４６２，４７３と、比例項ブロック４４５，４７１と、微分項ブロック４４６と、積分項ブロック４７２と、を含む。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【０１５６】
制御セクションは、オブザーバ４２１Ａと、トルク算出ブロック４３５Ａと、を更に備える。第１実施形態とは異なり、オブザーバ４２１Ａは、振動成分θｅｒｒを出力する。上述の「数１２」によって示されるように、状態変数ｘは、振動成分θｅｒｒを行列の成分として含むので、オブザーバ４２１Ａは、図５を参照して説明されたオブザーバ４２１と構造的に同一であってもよい。
【０１５７】
第１実施形態とは異なり、振動成分θｅｒｒは、オブザーバ４２１Ａからトルク算出ブロック４３５Ａへ直接的に出力される。トルク算出ブロック４３５Ａは、振動成分θｅｒｒに、揺動型減速機５００（図１を参照）のバネ特性を表す伝達関数Ｋｓを乗算し、角周波数ωｄで振動するトルク振動τｓを表すトルク振動データを生成する。トルク振動データは、トルク算出ブロック４３５Ａから動力学補償器４３６へ出力される。本実施形態において、トルク算出部は、トルク算出ブロック４３５Ａによって例示される。
【０１５８】
トルク算出ブロック４３５Ａによって算出されたトルク振動τｓは、揺動歯車部に形成された孔によって引き起こされたトルク振動に対応する。動力学補償器４３６は、トルク振動τｓが低減されるように、補償電流値Ｉｃｍｐを算出し、電流データを生成する。補償電流値Ｉｃｍｐを表す電流データは、動力学補償器４３６から第２ＢＰＦブロック４３７へ出力される。
【０１５９】
第２ＢＰＦブロック４３７は、電流データから角度伝達誤差の角周波数ωｄで変動する周波数成分を抽出するバンドパスフィルタとして機能する。抽出された周波数成分のデータによって、指令電流値の補正に用いられる補償電流値Ｉｃｍｐが最終的に決定される。
【０１６０】
図１０は、減速機システム１００の例示的な制御動作を表す概略的なフローチャートである。図１、図９及び図１０を参照して、制御回路４００の制御動作が説明される。
【０１６１】
（ステップＳ２０５）
ステップＳ２０５において、エンコーダ３００は、モータ２００の回転角θＭを検出する。検出された回転角θＭを表す信号は、エンコーダ３００から微分器４１０（微分ブロック４１１）へ出力される。その後、ステップＳ２１０が実行される。
【０１６２】
（ステップＳ２１０）
ステップＳ２１０において、微分器４１０（微分ブロック４１１）は、モータ２００の角速度ωＭを算出する。角速度ωＭは、上述の「数５」によって算出されてもよい。角速度ωＭの算出の後、ステップＳ２１５が実行される。
【０１６３】
（ステップＳ２１５）
ステップＳ２１５において、状態観測器４２０（オブザーバ４２１Ａ）は、角度伝達誤差の角周波数ωｄを算出する（上述の「数４」を参照）。その後、ステップＳ２２０が実行される。
【０１６４】
（ステップＳ２２０）
ステップＳ２２０において、状態観測器４２０（オブザーバ４２１Ａ）の離散時間状態空間モデルが設定される。ステップＳ２１５において算出された角周波数ωｄは、離散時間状態空間モデルの行列成分として用いられる。離散時間状態空間モデルの設定の後、ステップＳ２２５が実行される。
【０１６５】
（ステップＳ２２５）
ステップＳ２２５において、状態観測器４２０（オブザーバ４２１Ａ）は、軸ねじれ振動θｓ（上述の「数１」を参照）、モータ２００の角速度ωＭ、揺動型減速機５００の角速度ωＬ及び振動成分θｅｒｒといった状態量を推定する。振動成分θｅｒｒの推定値を表すデータは、第１電流決定部４３１へ出力される。軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータ、モータ２００の角速度ωＭの推定値を表すデータ及び揺動型減速機５００の角速度ωＬの推定値を表すデータは、第２電流決定部４３２へ出力される。その後、ステップＳ２３０が実行される。
【０１６６】
（ステップＳ２３０）
ステップＳ２３０において、第１電流決定部４３１は、第２ＢＰＦブロック４３７の中心周波数ωを設定する。第２ＢＰＦブロック４３７の中心周波数ωは、上述の「数４」を参照して説明された角周波数ωｄを算出するための数式から算出されてもよい（すなわち、ω＝ωｄ）。中心周波数ωの設定の後、ステップＳ２３５が実行される。
【０１６７】
（ステップＳ２３５）
ステップＳ２３５において、第１電流決定部４３１は、第２ＢＰＦブロック４３７の離散時間状態空間モデルを設定する。ステップＳ２３０において算出された角周波数ωは、第２ＢＰＦブロック４３７の散時間状態空間モデルの行列成分として用いられる。離散時間状態空間モデルの設定の後、ステップＳ２４５が実行される。
【０１６８】
（ステップＳ２４５）
ステップＳ２４５において、第１電流決定部４３１（トルク算出ブロック４３５Ａ）は、振動成分θｅｒｒの推定値を表すデータからトルク振動τｓを表すトルク振動データを生成する。トルク振動データの生成の後、ステップＳ２５０が実行される。
【０１６９】
（ステップＳ２５０）
ステップＳ２５０において、第１電流決定部４３１（動力学補償器４３６）は、トルク振動データから補償電流値Ｉｃｍｐを算出する。その後、ステップＳ２５５が実行される。
【０１７０】
（ステップＳ２５５）
ステップＳ２５５において、第１電流決定部４３１（第２ＢＰＦブロック４３７）は、補償電流値Ｉｃｍｐを表すデータから角周波数ωで変動する周波数成分を抽出し、指令電流値Ｉｃｍｄの補正に用いられる補償電流値Ｉｃｍｐを決定する。ステップＳ２５５において、不要な周波数成分が、補償電流値Ｉｃｍｐを表すデータから取り除かれるので、指令電流値Ｉｃｍｄは、補償電流値Ｉｃｍｐによって精度よく補正される。補償電流値Ｉｃｍｐの決定の後、ステップＳ２６０が実行される。
【０１７１】
（ステップＳ２６０）
ステップＳ２６０において、指令情報生成部４４０（位置指令生成部４４１，速度指令生成部４４２）は、速度指令値ωＭｒｅｆを算出する。速度指令値ωＭｒｅｆは、上述の「数６」から算出されてもよい。速度指令値ωＭｒｅｆの算出の後、ステップＳ２６５が実行される。
【０１７２】
（ステップＳ２６５）
ステップＳ２６５において、速度偏差が加算される。ステップＳ２６５における処理は、上述の「数７」によって表されてもよい。速度偏差の加算の後、ステップＳ２７０が実行される。
【０１７３】
（ステップＳ２７０）
ステップＳ２７０において、電流指令生成部４４３は、指令電流値Ｉｃｍｄを算出する。指令電流値Ｉｃｍｄは、上述の「数８」から算出されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄの算出の後、ステップＳ２７５が実行される。
【０１７４】
（ステップＳ２７５）
ステップＳ２７５において、第２電流決定部４３２（状態フィードバックブロック４３８）は、状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを算出する。状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂは、上述の「数９」から算出されてもよい。状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂの算出の後、ステップＳ２８０が実行される。
【０１７５】
（ステップＳ２８０）
ステップＳ２８０において、補正処理部４３３（加え合わせ点４６２）は、指令電流値Ｉｃｍｄに、負の状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを加入する。ステップＳ２８０における処理は、上述の「数１０」によって表されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄへの状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂの加入の後、ステップＳ２８５が実行される。
【０１７６】
（ステップＳ２８５）
ステップＳ２８５において、補正処理部４３３（加え合わせ点４６１）は、指令電流値Ｉｃｍｄに、正の補償電流値Ｉｃｍｐを加入する。ステップＳ２８５における処理は、上述の「数１１」によって表されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄへの補償電流値Ｉｃｍｐの加入の後、ステップＳ２９０が実行される。
【０１７７】
（ステップＳ２９０）
ステップＳ２９０において、補正処理部４３３は、指令電流値Ｉｃｍｄを駆動部４５０のＤ／Ａチャネルへ出力する。駆動部４５０は、指令電流値Ｉｃｍｄに応じて、駆動信号をモータ２００へ出力する。
【０１７８】
＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明されたオブザーバは、ステップ関数のように急激に変化する外乱トルクを考慮して、角度誤差を推定することができる。しかしながら、減速機が組み込まれるシステムは、周期的に変化する外乱負荷を受けることもある。第３実施形態において、周期的に変化する外乱負荷が存在する環境下においても、角度伝達誤差を低減することができる減速機システムが説明される。
【０１７９】
図１１は、減速機システム１００Ｂの例示的な機能構成を表す概略的なブロック図である。第１実施形態及び第３実施形態の間で共通して用いられる符号及び記号は、当該共通の符号及び記号が付された要素が、第１実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。図１１を参照して、減速機システム１００Ｂが説明される。
【０１８０】
第１実施形態と同様に、減速機システム１００Ｂは、モータ２００と、エンコーダ３００と、揺動型減速機５００と、を備える。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【０１８１】
減速機システム１００Ｂは、制御回路４００Ｂを更に備える。第１実施形態と同様に、制御回路４００Ｂは、微分器４１０と、補正部４３０と、指令情報生成部４４０と、駆動部４５０と、を含む。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【０１８２】
制御回路４００Ｂは、状態観測器４２０Ｂと、負荷演算部４８０と、を更に含む。第１実施形態と同様に、状態観測器４２０Ｂは、モータ２００の角速度に関する角速度情報を、微分器４１０から受け取る。負荷演算部４８０は、周期的に変動する高次の外乱負荷（たとえば、重力負荷）に関する演算処理を実行する。演算処理の結果は、負荷演算部４８０から状態観測器４２０Ｂへ出力される。本実施形態において、外乱因子は、負荷演算部４８０が処理する外乱負荷によって例示される。
【０１８３】
図１２は、減速機システム１００Ｂ（図１１を参照）の制御ブロック線図である。第２実施形態及び第３実施形態の間で共通して用いられる符号及び記号は、当該共通の符号及び記号が付された要素が、第２実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。図１１及び図１２を参照して、減速機システム１００Ｂが説明される。
【０１８４】
第２実施形態と同様に、図１２に示される制御ブロック線図は、アクチュエータセクションと制御セクションとに分けられる。アクチュエータセクションは、図１１を参照して説明されたモータ２００及び揺動型減速機５００を表す。制御セクションは、図１１を参照して説明された制御回路４００Ｂを表す。アクチュエータセクションの構造は、第２実施形態と同一である。したがって、第２実施形態の説明は、アクチュエータセクションに援用される。
【０１８５】
第２実施形態と同様に、制御セクションは、微分ブロック４１１と、トルク算出ブロック４３５Ａと、動力学補償器４３６と、第２ＢＰＦブロック４３７と、状態フィードバックブロック４３８と、加え合わせ点４４４，４４７，４４８，４６１，４６２，４７３と、比例項ブロック４４５，４７１と、微分項ブロック４４６と、積分項ブロック４７２と、を含む。第２実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【０１８６】
制御セクションは、オブザーバ４２１Ｂと負荷演算ブロック４８１を更に備える。負荷演算ブロック４８１は、以下の数式を用いて、周期的に変動する高次の外乱負荷τｇを演算する。
【０１８７】
【数１９】
0006463174.tif 000021
【０１８８】
外乱負荷τｇは、負荷演算ブロック４８１からオブザーバ４２１Ｂへ出力される。オブザーバ４２１Ｂは、モータ２００の角速度ωＭ及び外乱負荷τｇを入力として用いて、第２実施形態に関連して説明された様々な推定値を出力する。外乱負荷τｇがオブザーバ４２１Ｂへの入力として利用されるので、上述の「数１４」中の行列「ｕｏ」は、外乱負荷τｇを行列成分として含む。
【０１８９】
図１３は、上述の「数１９」に示される数式の概念的モデルである。図１２及び図１３を参照して、上述の「数１９」に用いられる記号が説明される。
【０１９０】
図１３は、揺動型減速機５００と、アーム５０１と、ウェイト５０２と、を示す。上述の「数１９」中の記号「ｍ」は、ウェイト５０２の質量を意味する。上述の「数１９」中の記号「ｌ」は、アーム５０１の長さを意味する。上述の「数１９」中の記号「ｇ」は、重力加速度を意味する。ウェイト５０２が揺れるならば、上述の「数１９」に示される数式に従う外乱負荷が発生する。
【０１９１】
図１４は、減速機システム１００Ｂの例示的な制御動作を表す概略的なフローチャートである。図１１、図１２及び図１４を参照して、制御回路４００Ｂの制御動作が説明される。
【０１９２】
（ステップＳ３０５）
ステップＳ３０５において、エンコーダ３００は、モータ２００の回転角θＭを検出する。検出された回転角θＭを表す信号は、エンコーダ３００から微分器４１０（微分ブロック４１１）へ出力される。その後、ステップＳ３１０が実行される。
【０１９３】
（ステップＳ３１０）
ステップＳ３１０において、微分器４１０（微分ブロック４１１）は、モータ２００の角速度ωＭを算出する。角速度ωＭは、上述の「数５」によって算出されてもよい。角速度ωＭの算出の後、ステップＳ３１５が実行される。
【０１９４】
（ステップＳ３１５）
ステップＳ３１５において、状態観測器４２０Ｂ（オブザーバ４２１Ｂ）は、角度伝達誤差の角周波数ωｄを算出する（上述の「数４」を参照）。その後、ステップＳ３１７が実行される。
【０１９５】
（ステップＳ３１７）
ステップＳ３１７において、負荷演算部４８０（負荷演算ブロック４８１）は、外乱負荷τｇを算出する（上述の「数１９」を参照）。その後、ステップＳ３２０が実行される。
【０１９６】
（ステップＳ３２０）
ステップＳ３２０において、状態観測器４２０Ｂ（オブザーバ４２１Ｂ）の離散時間状態空間モデルが設定される。ステップＳ３１５において算出された角周波数ωｄは、離散時間状態空間モデルの行列成分として用いられる。ステップ３１７において算出された外乱負荷τｇは、状態観測器４２０Ｂ（オブザーバ４２１Ｂ）への入力として用いられる。離散時間状態空間モデルの設定の後、ステップＳ３２５が実行される。
【０１９７】
（ステップＳ３２５）
ステップＳ３２５において、状態観測器４２０Ｂ（オブザーバ４２１Ｂ）は、軸ねじれ振動θｓ（上述の「数１」を参照）、モータ２００の角速度ωＭ、揺動型減速機５００の角速度ωＬ及び振動成分θｅｒｒといった状態量を推定する。振動成分θｅｒｒの推定値を表すデータは、第１電流決定部４３１へ出力される。軸ねじれ振動θｓの推定値を表すデータ、モータ２００の角速度ωＭの推定値を表すデータ及び揺動型減速機５００の角速度ωＬの推定値を表すデータは、第２電流決定部４３２へ出力される。その後、ステップＳ３３０が実行される。
【０１９８】
（ステップＳ３３０）
ステップＳ３３０において、第１電流決定部４３１は、第２ＢＰＦブロック４３７の中心周波数ωを設定する。第２ＢＰＦブロック４３７の中心周波数ωは、上述の「数４」を参照して説明された角周波数ωｄを算出するための数式から算出されてもよい（すなわち、ω＝ωｄ）。中心周波数ωの設定の後、ステップＳ３３５が実行される。
【０１９９】
（ステップＳ３３５）
ステップＳ３３５において、第１電流決定部４３１は、第２ＢＰＦブロック４３７の離散時間状態空間モデルを設定する。ステップＳ３３０において算出された角周波数ωは、第２ＢＰＦブロック４３７の散時間状態空間モデルの行列成分として用いられる。離散時間状態空間モデルの設定の後、ステップＳ３４５が実行される。
【０２００】
（ステップＳ３４５）
ステップＳ３４５において、第１電流決定部４３１（トルク算出ブロック４３５Ａ）は、振動成分θｅｒｒの推定値を表すデータからトルク振動τｓを表すトルク振動データを生成する。トルク振動データの生成の後、ステップＳ３５０が実行される。
【０２０１】
（ステップＳ３５０）
ステップＳ３５０において、第１電流決定部４３１（動力学補償器４３６）は、トルク振動データから補償電流値Ｉｃｍｐを算出する。その後、ステップＳ３５５が実行される。
【０２０２】
（ステップＳ３５５）
ステップＳ３５５において、第１電流決定部４３１（第２ＢＰＦブロック４３７）は、補償電流値Ｉｃｍｐを表すデータから角周波数ωで変動する周波数成分を抽出し、指令電流値Ｉｃｍｄの補正に用いられる補償電流値Ｉｃｍｐを決定する。ステップＳ３５５において、不要な周波数成分が、補償電流値Ｉｃｍｐを表すデータから取り除かれるので、指令電流値Ｉｃｍｄは、補償電流値Ｉｃｍｐによって精度よく補正される。補償電流値Ｉｃｍｐの決定の後、ステップＳ３６０が実行される。
【０２０３】
（ステップＳ３６０）
ステップＳ３６０において、指令情報生成部４４０（位置指令生成部４４１，速度指令生成部４４２）は、速度指令値ωＭｒｅｆを算出する。速度指令値ωＭｒｅｆは、上述の「数６」から算出されてもよい。速度指令値ωＭｒｅｆの算出の後、ステップＳ３６５が実行される。
【０２０４】
（ステップＳ３６５）
ステップＳ３６５において、速度偏差が加算される。ステップＳ３６５における処理は、上述の「数７」によって表されてもよい。速度偏差の加算の後、ステップＳ３７０が実行される。
【０２０５】
（ステップＳ３７０）
ステップＳ３７０において、電流指令生成部４４３は、指令電流値Ｉｃｍｄを算出する。指令電流値Ｉｃｍｄは、上述の「数８」から算出されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄの算出の後、ステップＳ３７５が実行される。
【０２０６】
（ステップＳ３７５）
ステップＳ３７５において、第２電流決定部４３２（状態フィードバックブロック４３８）は、状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを算出する。状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂは、上述の「数９」から算出されてもよい。状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂの算出の後、ステップＳ３８０が実行される。
【０２０７】
（ステップＳ３８０）
ステップＳ３８０において、補正処理部４３３（加え合わせ点４６２）は、指令電流値Ｉｃｍｄに、負の状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂを加入する。ステップＳ３８０における処理は、上述の「数１０」によって表されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄへの状態フィードバック電流値Ｉｓｆｂの加入の後、ステップＳ３８５が実行される。
【０２０８】
（ステップＳ３８５）
ステップＳ３８５において、補正処理部４３３（加え合わせ点４６１）は、指令電流値Ｉｃｍｄに、正の補償電流値Ｉｃｍｐを加入する。ステップＳ３８５における処理は、上述の「数１１」によって表されてもよい。指令電流値Ｉｃｍｄへの補償電流値Ｉｃｍｐの加入の後、ステップＳ３９０が実行される。
【０２０９】
（ステップＳ３９０）
ステップＳ３９０において、補正処理部４３３は、指令電流値Ｉｃｍｄを駆動部４５０のＤ／Ａチャネルへ出力する。駆動部４５０は、指令電流値Ｉｃｍｄに応じて、駆動信号をモータ２００へ出力する。
【０２１０】
＜実証試験＞
本発明者等は、図２Ａを参照して説明された揺動型減速機５００Ａの設計原理に基づいて構築された減速機を用いて、角度伝達誤差の低減効果を検証した。使用された減速機は、２つの揺動歯車（Ｎｇ＝２）と、４０本の内歯ピン（Ｎｐ＝４０）と、を備える。各揺動歯車には、３つのシャフト孔（ｋｅ＝３）が形成されている。
【０２１１】
減速機は、４０本の内歯ピンを備えるので、各揺動歯車が、外筒部の内壁に沿って一周するのに、クランク軸は４０回転する必要がある。クランク軸が１回転する間、各揺動歯車に、６回の剛性変動が生ずる。したがって、各揺動歯車が、外筒部の内壁に沿って一周する間に、減速機内では、２４０回の剛性変動が発生することとなる。
【０２１２】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、実証試験の結果を表すグラフである。図１５Ａは、補償電流値による補正がない条件下で得られた試験データを示す。図１５Ｂは、補償電流値による補正がある条件下で得られた試験データを示す。
【０２１３】
図１５Ａ及び図１５Ｂの横軸は、減速機の出力回転角を表す。図１５Ａ及び図１５Ｂの縦軸は、角度伝達誤差を表す。図１５Ａ及び図１５Ｂに示される角度伝達誤差は、正規化され、パーセンテージで表される。図１５Ａ及び図１５Ｂのグラフの縦軸の縮尺は等しいので、図１５Ａに示される角度伝達誤差と図１５Ｂに示される角度伝達誤差との間の直接的な比較は可能である。
【０２１４】
図１５Ａに示されるデータと図１５Ｂに示されるデータとの間の比較から、補償電流値による補正がある条件下において、角度伝達誤差は、約２０％低減されることが実証された。
【０２１５】
本発明者等は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示されるデータを用いて、ＦＦＴ解析を行った。本実施形態の制御原理によって角度伝達誤差が低減されているならば、２４０の角周波数成分が補償電流によって低減されていることとなる。
【０２１６】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、ＦＦＴ解析の結果を表すグラフである。図１６Ａは、図１５Ａに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。図１６Ｂは、図１５Ｂに示されるデータから得られたＦＦＴ解析の結果を示す。
【０２１７】
図１６Ａ及び図１６Ｂのグラフの横軸は、角周波数を示す。図１６Ａのグラフと図１６Ｂのグラフとを対比すると、２４０の角周波数成分が、大幅に低減されていることが分かる。したがって、本実施形態の制御原理が、角度伝達誤差を効果的に低減できることが実証された。
【０２１８】
上述の様々な実施形態の原理は、減速機の制御に対する要求に適合するように、組み合わされてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２１９】
上述の実施形態の原理は、揺動型減速機を利用する装置に好適に利用される。
【符号の説明】
【０２２０】
１００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・減速機システム
２００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータ
４００，４００Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御回路
４１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・微分器
４１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・微分ブロック
４２０，４２０Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・状態観測器
４２１，４２１Ａ，４２１Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・オブザーバ
４３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・補正部
４３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１ＢＰＦブロック
４３５，４３５Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・トルク算出ブロック
４３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・動力学補償器
４３７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２ＢＰＦブロック
５００，５００Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・揺動型減速機
５１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内歯ピン
５３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・揺動歯車部
５３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１揺動歯車
５３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２揺動歯車
５３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・揺動歯車
５３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シャフト孔
【図１】
0006463174.tif 000022
【図２Ａ】
0006463174.tif 000023
【図２Ｂ】
0006463174.tif 000024
【図３】
0006463174.tif 000025
【図４】
0006463174.tif 000026
【図５】
0006463174.tif 000027
【図６】
0006463174.tif 000028
【図７Ａ】
0006463174.tif 000029
【図７Ｂ】
0006463174.tif 000030
【図８Ａ】
0006463174.tif 000031
【図８Ｂ】
0006463174.tif 000032
【図９】
0006463174.tif 000033
【図１０】
0006463174.tif 000034
【図１１】
0006463174.tif 000035
【図１２】
0006463174.tif 000036
【図１３】
0006463174.tif 000037
【図１４】
0006463174.tif 000038
【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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