(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷の移動位置を示すデータである軌道データを取り込み、現在時点からみて予め設定した設定時間後の負荷位置を先読みして、前記設定時間後に前記モータの回転方向が反転するか否かを判断し、前記モータの回転方向が反転すると判断したら、モータ回転方向反転フラグを立てる読み出し装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令の絶対値が予め決めた第１の判定値未満になったら速度減少フラグを立て、前記モータ速度指令の絶対値が予め決めた第１の判定値よりも値が大きい第２の判定値以上になったら速度増加フラグを立てる速度指令検出装置と、
前記読み出し装置が反転フラグを立て、且つ、前記速度指令検出装置が速度減少フラグを立てたときにノイズ信号出力信号を出力し、前記速度指令検出装置が速度増加フラグを立てたときにノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項２】
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記モータにモータ回転位置を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記位置指令の代わりに用いることを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項４】
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記微分器の代わりに、前記負荷の負荷速度を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記負荷速度信号の代わりに用いることを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記負荷の速度である負荷速度信号ｓθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号ｓ2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをＪL、負荷と摺動部との抵抗をＣL、クーロン摩擦による外力をＦとしたときに、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくする
ことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項７】
請求項２または請求項３において、
前記負荷の速度である負荷速度信号ｓθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号ｓ2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをＪL、負荷と摺動部との抵抗をＣL、クーロン摩擦による外力をＦとしたときに、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくする
ことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項８】
請求項４または請求項５において、
前記負荷の加速度である負荷加速度信号ｓ2θLを求める加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをＪL、負荷と摺動部との抵抗をＣL、クーロン摩擦による外力をＦとしたときに、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくする
ことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項において、
前記ノイズ信号発生装置は、ノイズ信号の出力の際にはノイズ信号の振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号の停止の際にはノイズ信号の振幅を漸減してから停止することを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項において、
前記ノイズ信号発生装置が出力するノイズ信号は、繰り返し信号、またはパルス信号であることを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項１１】
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項１３】
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴とするロストモーション解消制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロストモーション解消制御装置に関し、位置決め制御装置におけるバックラッシュの影響を解消して正確な位置決めをすることができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等における位置決め機械では、電動機の駆動力を、ギア等の減速機により、駆動対象である負荷に伝達して、負荷を移動させている。この場合、負荷の位置を検出し、この負荷の位置が指令位置に一致するように、電動機の駆動をフィードバック制御している。
【０００３】
図１６は、工作機械のテーブルを位置制御する制御系を概念的に示すものである。
図１６に示すように、負荷であるテーブル１は、ボールネジ駆動機構２のボールナット２ａに固定されており、このボールナット２ａにはボールネジ軸２ｂが螺合している。モータ３の回転力は、減速機４を介してボールネジ軸２ｂに伝達されるようになっている。
したがって、モータ３が回転駆動すると、この回転力は減速機４を介してボールネジ軸２ｂに伝達され、この回転力はボールネジ駆動機構２により直線運動力に変換されて、テーブル１が往復移動する。
【０００４】
また、テーブル（負荷）２の位置は負荷位置検出センサ（図示省略）により検出されて、負荷位置を示す負荷位置信号θLが出力される。またモータ３の回転速度はモータ回転速度検出センサ（図示省略）により検出されて、モータ回転速度を示すモータ検出速度信号ＶMDが出力される。
【０００５】
フィードバック制御装置１０は、位置制御部１１と速度制御部１２と電流制御部１３を有している。
位置制御部１１は、ＮＣ装置２０から送られてくる位置指令θOと負荷位置信号θLとの偏差を求め、この偏差に位置ループゲインを乗算してモータ速度指令ＶMOを出力する。
速度制御部１２は、モータ速度指令ＶMOとモータ検出速度信号ＶMDとの偏差を求め、この偏差をＰＩ演算（比例積分演算）等してトルク指令τを出力する。
電流制御部１３は、トルク指令τに応じた値の電流をモータ３に供給する。この場合、図示はしないが、最適電流値となるようにフィードバック制御する電流ループ制御系が形成されている。
【０００６】
このように、モータ３の駆動力を減速機４により負荷１に伝達する、ギア駆動の場合は、噛み合っている一方の歯車の歯と、他方の歯車の歯の間は、歯面が両側同時に接触することがないように構成されている。この歯と歯の隙間をバックラッシュという。
【０００７】
ここで、モータ３のモータ軸に連結された歯車と、負荷側に接続された歯車との関係を、図１７を参照して説明する。なお図１７では、歯車に備えた歯の一部のみを図示している。
また、モータ軸に連結された歯車を「モータ側歯車ＧM」、負荷側に接続された歯車を「負荷側歯車ＧL」として説明をする。
【０００８】
図１７（ａ）は、モータ側歯車ＧMの歯面と負荷側歯車ＧLの歯面とが接触し、モータ側歯車ＧMが右回転することにより負荷側歯車ＧLが左回転している状態を示している。
図１７（ｂ）は、モータ側歯車ＧMの歯面と負荷側歯車ＧLの歯面とが非接触となり、モータ側歯車ＧMが右回転から左回転に反転し、負荷側歯車ＧLは静止している状態を示している。
図１７（ｃ）は、左回転していったモータ側歯車ＧMの歯面が負荷側歯車ＧLの歯面に接触し、モータ側歯車ＧMが左回転することにより負荷側歯車ＧLが右回転する状態を示している。
【０００９】
モータ側歯車ＧMと負荷側歯車ＧLとの関係が、図１７（ａ）の状態から図１７（ｂ）の状態へと反転推移する際に、すなわち歯面から歯面への接触面が切り替わる瞬間に、負荷側歯車ＧLが静止する静止区間が生じる。このとき負荷であるテーブル１の移動位置は目標位置に対して誤差を発生し、軌道追従精度が低下する。
【００１０】
また、図１７（ｂ）の状態から図１７（ｃ）の状態に状況推移する瞬間では、回転していったモータ側歯車ＧMの歯面が静止している負荷側歯車ＧLの歯面に接触（衝突）していく。このような歯面への急激な衝突は制御の不安定を招きかねない。
【００１１】
図１８は、図１７（ａ）〜（ｂ）の状態のときの、テーブルの位置とモータの位置を示している。即ち、実線はテーブル位置、点線はモータ位置を示しており、図１８中の（ａ），（ｂ），（ｃ）の部分が、それぞれ、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）の状態に対応している。
この図１８からも、テーブル位置がモータ位置に対して、追従精度が低下していることが分かる。
【００１２】
よって、追従精度を向上させるために、速やかにバックラッシュによる空走の状態（ロストモーション）を解消する必要がある。
【００１３】
バックラッシュによる空走の状態（ロストモーション）を解消するため、バックラッシュのクリアランス分を位置指令に追加する発明が多く出願されているが、それらの発明では、追加のタイミングをモータ速度＝０の時点としている。
【００１４】
また、特許文献１（特開平１０−２５４５４８号公報）の技術では、交流信号を、フィードバック制御系における位置指令，速度指令，トルク指令のいずれかに加算することによって、機械系のロストモーションを吸収するようにしている。この特許文献１の技術では、交流信号を常時加算し続けると共に、トルク指令の大きさに依存して交流信号の振幅を可変にしている。
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−２５４５４８号公報
【特許文献２】特開昭５９−１０６００９号公報
【特許文献３】特開２００１−１９５１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前述したように、モータ速度が０の時に、バックラッシュのクリアランス分を位置指令に追加する従来技術があるが、送り速度や加速度によっては、必ずしもモータ速度＝０がロストモーション発生の瞬間ではないため、かかる従来技術ではロストモーションを解消できないことがある。
【００１７】
また、特許文献１の技術では、交流信号を常時出し続けているため、機械に摩耗が発生し、また、位置決め精度が却って劣化するなどの問題を引き起こすおそれがある。
【００１８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ロストモーションの発生を防止し、かつ機械的な摩耗の発生を防止することができる、ロストモーション解消制御装置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】
【００１９】
上記課題を解決する本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷の移動位置を示すデータである軌道データを取り込み、現在時点からみて予め設定した設定時間後の負荷位置を先読みして、前記設定時間後に前記モータの回転方向が反転するか否かを判断し、前記モータの回転方向が反転すると判断したら、モータ回転方向反転フラグを立てる読み出し装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令の絶対値が予め決めた第１の判定値未満になったら速度減少フラグを立て、前記モータ速度指令の絶対値が予め決めた第１の判定値よりも値が大きい第２の判定値以上になったら速度増加フラグを立てる速度指令検出装置と、
前記読み出し装置が反転フラグを立て、且つ、前記速度指令検出装置が速度減少フラグを立てたときにノイズ信号出力信号を出力し、前記速度指令検出装置が速度増加フラグを立てたときにノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この場合、ロストモーション解消制御装置。
前記負荷の速度である負荷速度信号ｓθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号ｓ2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをＪL、負荷と摺動部との抵抗をＣL、クーロン摩擦による外力をＦとしたときに、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくすることを特徴としてもよい。
【００２１】
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この場合、
前記モータにモータ回転位置を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記位置指令の代わりに用いることを特徴としてもよい。
また、前記負荷の速度である負荷速度信号ｓθLを求めると共に前記負荷の加速度である負荷加速度信号ｓ2θLを求める速度・加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをＪL、負荷と摺動部との抵抗をＣL、クーロン摩擦による外力をＦとしたときに、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくすることを特徴としてもよい。
【００２３】
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力したときに、ノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この場合、
前記微分器の代わりに、前記負荷の負荷速度を検出するセンサを備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、前記負荷速度信号の代わりに用いることを特徴としてもよい。
また前記負荷の加速度である負荷加速度信号ｓ2θLを求める加速度作成手段を備え、
前記ノイズ信号発生装置は、
負荷の慣性モーメントをＪL、負荷と摺動部との抵抗をＣL、クーロン摩擦による外力をＦとしたときに、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値にし、
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には前記ノイズ信号Ｎの振幅を予め設定した設定振幅値よりも小さくすることを特徴としてもよい。
【００２５】
また本発明の構成は、
前記ノイズ信号発生装置は、ノイズ信号の出力の際にはノイズ信号の振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号の停止の際にはノイズ信号の振幅を漸減してから停止することを特徴とする。
また、前記ノイズ信号発生装置が出力するノイズ信号は、繰り返し信号、またはパルス信号であることを特徴とする。
【００２６】
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記位置指令と前記負荷位置信号を取り込むと共に、前記位置指令を微分してモータ速度信号を求め、モータ速度信号が正で且つ位置指令から負荷位置信号を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいとき、及び、モータ速度信号が負で且つ負荷位置信号から位置指令を減算した値が予め設定した正の判定値よりも大きいときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度信号が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００２７】
この場合、前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴としてもよい。
【００２８】
また本発明の構成は、
モータで発生した力を、複数の歯車が噛み合って力を伝達する歯車機構により移動対象物である負荷に伝達して、前記負荷を移動させつつ前記負荷の位置を制御するために、
前記負荷の位置を示す負荷位置信号と位置指令との偏差を基にモータ速度指令を求め、前記モータの速度を検出して得たモータ検出速度信号と前記モータ速度指令との偏差を基にトルク指令を求め、このトルク指令を基に前記モータに供給する電流値を制御するフィードバック制御装置を備えた位置決め制御装置に適用するロストモーション解消制御装置であって、
前記負荷位置信号を微分して負荷速度信号を出力する微分器と、
前記モータ速度指令と前記負荷速度信号を取り込み、取り込んだ前記モータ速度指令からモータの回転・停止と回転しているときのモータの回転方向を検出すると共に、取り込んだ前記負荷速度信号から負荷の移動・停止と移動しているときの負荷の移動方向を検出し、モータの回転方向と負荷の移動方向が逆相であるとき、または、負荷が停止していてモータが回転しているときに、ノイズ信号出力信号を出力し、ノイズ信号出力信号を出力した時点から予め決めた時間が経過したとき、または、ノイズ信号出力信号を出力した時点以降にモータ速度指令が予め設定した閾値速度を越えて大きくなったら、ノイズ信号出力信号の出力を停止するノイズ信号出力・停止判断装置と、
前記モータ速度指令を取り込みこのモータ速度指令を基にモータの回転方向を判定し、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が正方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が正でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号を出力し、且つ、モータの回転方向が負方向であると判定したときに、出力時点の振幅値が負でその後に時間の経過と共に振幅値が漸減して最後には振幅値が零となる鋸波状のノイズ信号を出力して、このノイズ信号を、前記位置指令または前記モータ速度指令または前記トルク指令の何れかに加え、前記ノイズ信号出力・停止判断装置がノイズ信号出力信号の出力を停止したときに、ノイズ信号の出力を停止するノイズ信号発生装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００２９】
この場合、前記ノイズ信号発生装置は、モータ速度指令が負荷速度信号よりも大きいときに、前記鋸波状のノイズ信号を連続して出力することを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、バックラッシュの発生を、モータ速度とモータ回転方向から判断したり、モータと負荷の位置状態から判断したり、モータと負荷の速度状態から判断したりして、バックラッシュ発生時にノイズ信号を、フィードバック制御装置における位置指令または速度指令またはトルク指令に加えるようにしている。
このため、減速機等の歯車機械のバックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明の実施例１に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示している。この位置決め制御装置は、フィードバック制御装置１０とＮＣ装置２０とロストモーション解消制御装置１００により構成されている。
フィードバック制御装置１０及びＮＣ装置２０は、従来技術のものと同様である。また、テーブル（負荷）１，ボールネジ駆動機構２，モータ３，減速機４も、従来技術のものと同様である。
【００３３】
実施例１のロストモーション解消制御装置１００は、モータ速度が低速になり、且つ、モータ回転方向が反転する状況であるときに、正弦波信号などのノイズ信号Ｎを、位置指令θｏ，モータ速度指令ＶM，トルク指令τの何れかに重畳させるようにしたものである。
【００３４】
このロストモーション解消制御装置１００は、読み出し装置１０１と、速度指令検出装置１０２と、ノイズ信号出力・停止判断装置１０３と、ノイズ信号発生装置１０４を有している。
【００３５】
ここで、ロストモーション解消制御装置１００の動作を、図１及び図２を参照して説明する。
【００３６】
読み出し装置１０１は、ＮＣ装置２０から、軌道データＲを取り込む。軌道データＲは、加工開始時点から時間の経過と共に位置が変化していく負荷（テーブル１）の移動位置を示すデータである。
更に、読み出し装置１０１は、軌道データＲを参照しつつ、現在時点からみて予め決めた先読み設定時間Ｔd［秒］後の負荷位置を先読みしている。
そして、現在時点からみて先読み設定時間Ｔd［秒］後の負荷位置を基に、現在時点からみて先読み設定時間Ｔd［秒］後において、モータ回転方向が反転すると判断したら、モータ回転方向反転フラグＦ１を立てる（出力する）。
なお、現在時点からみて先読み設定時間Ｔd［秒］後において、モータ回転方向が反転しないと判断したときには、モータ回転方向反転フラグＦ１は立てない（出力しない）。
【００３７】
速度指令検出装置１０２は、フィードバック制御装置１０からモータ速度指令ＶMOを取り込み、モータ速度指令ＶMOの絶対値が、予め設定した第１の判定値εs未満になったときには、速度減少フラグＦ２を立てる（出力する）。
また、モータ速度指令ＶMOの絶対値が、予め設定した第２の判定値εe以上になったときには、速度増加フラグＦ３を立てる（出力する）。
なお第２の判定値εeは第１の判定値εsよりも大きくなっている。
【００３８】
ノイズ信号出力・停止判断装置１０３は、モータ回転方向反転フラグＦ１が立ち、且つ、速度減少フラグＦ２が立ったときに、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力する。
一方、フラグＦ１，Ｆ２が共に立っていないとき、または、速度減少フラグＦ２が立った後に速度増加フラグＦ３が立ったときには、ノイズ信号出力信号ＯＮの出力を停止する。
【００３９】
ノイズ信号発生装置１０４はノイズ信号Ｎを発生するものであり、ノイズ信号出力・停止判断装置１０３からノイズ信号出力信号ＯＮが送られてくると、ノイズ信号Ｎを出力する。このノイズ信号Ｎは、フィードバック制御装置１０に備えた加算器１４を介して、モータ速度指令ＶMOに加えられる。
一方、ノイズ信号発生装置１０４は、ノイズ信号出力・停止判断装置１０３からのノイズ信号出力信号ＯＮの出力が停止されると、ノイズ信号Ｎの出力を停止する。
ノイズ信号Ｎとしては、例えば正弦波信号などの繰り返し信号や、パルス信号を用いることができる。
【００４０】
かかるロストモーション解消制御装置１００は、モータ速度指令ＶMOが小さくなって（モータ３の回転速度が小さくなって）、且つ、モータ回転方向が反転する時点を含みこの時点の前後の限られた期間において、ノイズ信号Ｎをモータ速度指令ＶMOに加算している。
【００４１】
このようにノイズ信号Ｎがモータ速度指令ＶMOに加算されることにより、モータ３がノイズ信号Ｎにより極めて微小に正転・反転動作する結果、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなど、減速機４における入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【００４２】
また、モータ３の回転方向が反転する付近（モータ速度≒０）でのみ局所的にノイズ信号Ｎを付与することで軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗，モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができる。
つまり、ノイズ信号Ｎは、本来の位置決め制御に悪影響をもたらす可能性があるため、長時間にわたりノイズ信号Ｎを付与し続けることはせず、バックラッシュが問題となる状況でのみ使用することより、軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗，モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができるのである。
【００４３】
なお図１の例では、ノイズ信号Ｎを、モータ速度指令ＶMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Ｎを重畳するようにしてもよい。
【００４４】
更に、ノイズ信号発生装置１０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ定格振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を定格振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【実施例２】
【００４５】
図３は、本発明の実施例２に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示している。この位置決め制御装置は、フィードバック制御装置１０とＮＣ装置２０とロストモーション解消制御装置２００により構成されている。
フィードバック制御装置１０及びＮＣ装置２０は、従来技術のものと同様である。また、テーブル（負荷）１，ボールネジ駆動機構２，モータ３，減速機４も、従来技術のものと同様である。
【００４６】
実施例２のロストモーション解消制御装置２００は、モータと負荷の位置状況を監視し、両者が低速動作となり、且つ、ロストモーション特有の動きをしていると判断した場合に、正弦波信号などのノイズ信号Ｎを、位置指令θｏ，モータ速度指令ＶM，トルク指令τの何れかに重畳させるようにしたものである。
【００４７】
このロストモーション解消制御装置２００は、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３と、ノイズ信号発生装置２０４を有している。
【００４８】
ノイズ信号出力・停止判断装置２０３は、モータ３の位置を指令する（モータ３の位置を示す）位置指令θｏと、負荷の位置を示す負荷位置信号θLを取り込む。
このノイズ信号出力・停止判断装置２０３は、位置指令θｏを微分してモータ速度信号ｓθｏを求め、このモータ速度信号ｓθｏの正負を判定する。
また、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３には、予め設定した正の値である判定値εが記憶されている。この判定値εとしては、ロストモーションのない高速送り時における、モータ位置と負荷位置との差に応じた値、例えば、ロストモーションのない高速送り時におけるθｏ−θLの値としている。
【００４９】
そして、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３は、
（１）モータ速度信号ｓθｏが正のとき、つまりモータ３が正転駆動しているときには、
θｏ−θL＞ε
となっている場合、
（２）モータ速度信号ｓθｏが負のとき、つまりモータ３が反転駆動しているときには、
θL−θｏ＞ε
となっている場合、
には、ロストモーションが発生していると判断する。
【００５０】
つまり、上記（１）の状態のときには、モータが正転駆動した状態において、モータ位置が負荷位置に対して先行しており（負荷がモータに対して遅れて追従し）、しかも、両位置の差が設定値εよりも大きいので、ロストモーションが発生していると判断することができるのである。
また上記（２）の状態のときには、モータが反転駆動した状態において、負荷位置がモータ位置に対して先行しており（モータが負荷に対して遅れて追従し）、しかも、両位置の差が設定値εよりも大きいので、ロストモーションが発生していると判断することができるのである。
【００５１】
ノイズ信号出力・停止判断装置２０３は、上述したロストモーション判断手法により、ロストモーションが発生していると判断したときには、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力し、ロストモーションが発生していないと判断したときには、ノイズ信号出力信号ＯＮの出力はしない。
【００５２】
なお、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３は、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力した時点から予め決めた時間が経過するとノイズ信号出力信号ＯＮの出力を停止したり、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力した時点以降にモータ速度信号ｓθｏが予め設定した閾値速度を越えて大きくなったらノイズ信号出力信号ＯＮの出力を停止したりする。
【００５３】
ノイズ信号発生装置２０４はノイズ信号Ｎを発生するものであり、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３からノイズ信号出力信号ＯＮが送られてくると、ノイズ信号Ｎを出力する。このノイズ信号Ｎは、フィードバック制御装置１０に備えた加算器１４を介して、モータ速度指令ＶMOに加えられる。
一方、ノイズ信号発生装置２０４は、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３からのノイズ信号出力信号ＯＮの出力が停止されると、ノイズ信号Ｎの出力を停止する。
ノイズ信号Ｎとしては、例えば正弦波信号などの繰り返し信号や、パルス信号を用いることができる。
【００５４】
かかるロストモーション解消制御装置２００は、モータと負荷の位置状況を直接的に監視し、モータと負荷の動きがロストモーション特有の動きをしていると判断した場合に、ノイズ信号Ｎをモータ速度指令ＶMに加算している。
【００５５】
このようにノイズ信号Ｎがモータ速度指令ＶMOに加算されることにより、モータ３がノイズ信号Ｎにより極めて微小に正転・反転動作する結果、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなど、減速機４における入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【００５６】
また、実際にロストモーションが発生していると判断したときにのみ、ノイズ信号Ｎを付与することで軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗，モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができる。
つまり、ノイズ信号Ｎは、本来の位置決め制御に悪影響をもたらす可能性があるため、長時間にわたりノイズ信号Ｎを付与し続けることはせず、バックラッシュが問題となる状況でのみ使用することより、軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗，モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができるのである。
【００５７】
更に、従来のＰＩＤ制御技術では、テーブル位置のフィードバックが効いて初めてロストモーションが解消し始めるが、本実施例では、ロストモーションの発生を直接的に検出しているので、従来のＰＩＤ制御技術よりも早くロストモーションを解消させることが可能となる。
【００５８】
また、ロストモーションは送り速度によってその発生タイミングが異なるため、実施例１のようにモータ速度指令を監視し、一律ルールに則るだけでは正確かつ効果的に補償できない場合がある。
本実施例では、モータと負荷動作の関係を直接監視することで、ロストモーションを解消するノイズ信号Ｎを出力しているため、適切にロストモーションの補償が可能となる。
【００５９】
また上記例では、モータの位置を示す信号として位置指令θｏを用いたが、モータ位置を検出するエンコーダ等をモータ３に取り付け、このエンコーダから出力されるモータ位置信号を、位置指令θｏの代わりに用いることもできる。
【００６０】
なお図３の例では、ノイズ信号Ｎを、モータ速度指令ＶMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Ｎを重畳するようにしてもよい。
【００６１】
更に、ノイズ信号発生装置２０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ定格振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を定格振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【実施例３】
【００６２】
図４は、本発明の実施例３に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示している。この位置決め制御装置は、フィードバック制御装置１０とＮＣ装置２０とロストモーション解消制御装置３００により構成されている。
フィードバック制御装置１０及びＮＣ装置２０は、従来技術のものと同様である。また、テーブル（負荷）１，ボールネジ駆動機構２，モータ３，減速機４も、従来技術のものと同様である。
【００６３】
実施例３のロストモーション解消制御装置３００は、モータと負荷の速度状況を監視し、両者の移動方向が同相か逆相か判断し、逆相移動を検知した場合に、正弦波信号などのノイズ信号Ｎを、位置指令θｏ，モータ速度指令ＶM，トルク指令τの何れかに重畳させるようにしたものである。
【００６４】
このロストモーション解消制御装置３００は、ノイズ信号出力・停止判断装置３０３と、ノイズ信号発生装置３０４と、微分器３０５を有している。
【００６５】
微分器３０５は、負荷位置信号θLを微分して、負荷の速度を示す負荷速度信号ｓθLを出力する。
【００６６】
ノイズ信号出力・停止判断装置３０３は、モータ３の速度を指令する（モータ３の速度を示す）モータ速度指令ＶMOと、負荷の速度を示す負荷速度信号ｓθLを取り込む。
【００６７】
また、ノイズ信号出力・停止判断装置３０３には、下表１に示す判断基準が設定されている。なお表１において、αMはモータの回転方向を判断する正の定数、αLは負荷の移動方向を判断する正の定数である。
また表１において、
ＶMO＞αMであるときには、モータ３が正転回転している判断し、
ＶMO＜−αMであるときには、モータ３が逆転回転していると判断し、
｜ＶMO｜＜αMであるときには、モータ３が停止していると判断し、
ＳθL＞αLであるときには、負荷（テーブル１）が正方向移動している判断し、
ＳθL＜−αLであるときには、負荷（テーブル１）が負方向移動している判断し、
｜ＳθL｜＜αLであるときには、負荷（テーブル１）が停止していると判断する。
【００６８】
【表１】
0004838817.tif 000002
【００６９】
ノイズ信号出力・停止判断装置３０３は、各モードに応じて次のような判断をして、各判断に応じて、ノイズ信号出力信号ＯＮの出力・停止をする。
（ａ）モード１，４のときには、モータ回転方向と負荷移動方向が同相であると判断し、この場合にはロストモーションが発生していないと判断して、ノイズ信号出力信号ＯＮは出力しない。
（ｂ）モード５，６のときには、モータ３が停止している状態で負荷が移動していると判断し、この場合にはロストモーションが発生していないと判断して、ノイズ信号出力信号ＯＮは出力しない。
（ｃ）モード２，３のときには、モータ回転方向と負荷移動方向が逆相であると判断し、この場合にはロストモーションが発生していると判断して、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力する。
（ｄ）モード７，８のときには、モータ３が回転している状態で負荷が停止していると判断し、この場合にはロストモーションが発生していると判断して、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力する。
【００７０】
なお、ノイズ信号出力・停止判断装置３０３は、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力した時点から予め決めた時間が経過するとノイズ信号出力信号ＯＮの出力を停止したり、ノイズ信号出力信号ＯＮを出力した時点以降にモータ速度指令ＶMOが予め設定した閾値速度を越えて大きくなったらノイズ信号出力信号ＯＮの出力を停止したりする。
【００７１】
ノイズ信号発生装置３０４はノイズ信号Ｎを発生するものであり、ノイズ信号出力・停止判断装置３０３からノイズ信号出力信号ＯＮが送られてくると、ノイズ信号Ｎを出力する。このノイズ信号Ｎは、フィードバック制御装置１０に備えた加算器１４を介して、モータ速度指令ＶMOに加えられる。
一方、ノイズ信号発生装置３０４は、ノイズ信号出力・停止判断装置３０３からのノイズ信号出力信号ＯＮの出力が停止されると、ノイズ信号Ｎの出力を停止する。
ノイズ信号Ｎとしては、例えば正弦波信号などの繰り返し信号や、パルス信号を用いることができる。
【００７２】
かかるロストモーション解消制御装置３００は、モータと負荷の速度状況を直接的に監視し、モータと負荷の速度から判断した状況がロストモーション特有の状況になっていると判断した場合に、ノイズ信号Ｎをモータ速度指令ＶMに加算している。
【００７３】
このようにノイズ信号Ｎがモータ速度指令ＶMOに加算されることにより、モータ３がノイズ信号Ｎにより極めて微小に正転・反転動作する結果、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなど、減速機４における入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【００７４】
また、実際にロストモーションが発生していると判断したときにのみ、ノイズ信号Ｎを付与することで軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗，モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができる。
つまり、ノイズ信号Ｎは、本来の位置決め制御に悪影響をもたらす可能性があるため、長時間にわたりノイズ信号Ｎを付与し続けることはせず、バックラッシュが問題となる状況でのみ使用することより、軌道追従精度の劣化を防ぐと共に、機器の摩耗，モータの発熱などハード面への悪影響を最小に抑えることができるのである。
【００７５】
また、ロストモーションは送り速度によってその発生タイミングが異なるため、実施例１のようにモータ速度指令を監視し、一律ルールに則るだけでは正確かつ効果的に補償できない場合がある。
本実施例では、モータと負荷の速度の関係を直接監視することで、ロストモーションを解消するノイズ信号Ｎを出力しているため、適切にロストモーションの補償が可能となる。
【００７６】
また上記例では、モータの速度を示す信号として、負荷位置信号θLを一階微分した負荷速度信号ｓθLを用いているが、負荷に負荷速度を検出するセンサ（例えばレゾルバ）を備え、このセンサから出力されるセンサ信号を、負荷速度信号ｓθLの代わりに用いることもできる。
【００７７】
なお図４の例では、ノイズ信号Ｎを、モータ速度指令ＶMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Ｎを重畳するようにしてもよい。
【００７８】
更に、ノイズ信号発生装置３０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ定格振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を定格振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【実施例４】
【００７９】
図５は本発明の実施例４にかかるロストモーション解消制御装置１００ａを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置１００ａは、図１に示す実施例１のロストモーション解消制御装置１００を改良したものである。
したがって、実施例１と異なる部分のみを説明し、実施例１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８０】
実施例４のロストモーション解消制御装置１００ａでは、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦，粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、ノイズ信号発生装置１０４から発生するノイズ信号Ｎの振幅を調整することができるようにしたものである。
【００８１】
このロストモーション解消制御装置１００ａは、２つの微分器１０５，１０６を有している。微分器１０５は負荷位置信号θLを微分して、負荷の速度を示す負荷速度信号ｓθLを出力し、微分器１０６は負荷速度信号ｓθLを微分して、負荷の加速度を示す負荷加速度信号ｓ2θLを出力する。
【００８２】
負荷速度信号ｓθLと負荷加速度信号ｓ2θLは、ノイズ信号発生装置１０４に入力される。ノイズ信号発生装置１０４がノイズ信号Ｎを出力するタイミングは実施例１と同じであるが、実施例４では、このノイズ信号Ｎの振幅を調整するものである。
【００８３】
ここでノイズ信号Ｎの振幅を調整するための基礎となる原理を説明しておく。
ロストモーションとは、モータと負荷の歯のかみ合い状態から、モータが逆転して、逆の歯に噛み合うまでの間の状態であり、この状態をいかに早く終わらせるかがポイントとなる。
【００８４】
ここで、負荷の運動と摩擦の関係に着目する。
もしも摩擦が負荷の慣性力よりも大きければ、負荷はロストモーション状態において静止し、モータが動いて歯が噛み合わない限りはロストモーション状態が続く。この状態は、例えば図１７（ｂ）において、負荷側歯車ＧLが摩擦力により静止し、モータ側歯車ＧMが右回転から左回転に反転してきて左回転している状態に対応する（この状態を「状態イ」と称する）。
このように、運動量に比べてクーロン摩擦が大きい場合には、負荷はモータから駆動力を与えないと動かないので、減速機の歯面は常に接触している状態であり、バックラッシュのクリアランス分だけロストモーションが発生する。
この場合にはロストモーションの発生期間は長い。
【００８５】
逆に負荷の慣性力が摩擦を上回る場合、負荷は慣性で動き続けて自身でモータとの歯と噛み合う。この状態は、例えば図１７（ｂ）において、負荷側歯車ＧLが慣性力により左回転しつづけ、モータ側歯車ＧMが右回転から左回転に反転してきて左回転している状態に対応する（この状態を「状態ロ」と称する）。
このように運動量が大きい場合には、負荷は自身の慣性で動くため、減速機の歯面は巨視的には浮いているような状態となっている。よってロストモーションはバックラッシュのクリアランス分よりも小さくなる。
この場合には、ロストモーションの発生期間は短い。
【００８６】
このように負荷の慣性力と摩擦力の大きさの関係に応じて、ロストモーションが終わる時間が変わるので、これらを考慮した補償が必要である。
そこで、摩擦力が慣性力よりも大きい場合においてはノイズ信号Ｎを大きく与え、摩擦力が慣性力よりも小さい場合にはノイズ信号Ｎを小さく与えることで、過不足なく補償を実施できるようにした。
【００８７】
モータ側の歯と負荷側の歯が噛み合っていない状態の負荷側の運動方程式の一例を示すと、以下のようになる。なお、ＪLは負荷の慣性モーメント、ＣLは負荷と摺動部との減衰などの抵抗、Ｆはクーロン摩擦など抵抗となる外力である。いずれも公称値を求めておき、事前に値を決める。
ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL＝Ｆ
【００８８】
上記知見に鑑み、ノイズ信号発生装置１０４は、出力するノイズ信号Ｎの振幅を次のようにして調整する。
【００８９】
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には摩擦力が運動量に打ち勝っている状態、つまり上記「状態イ」にあたる。したがってこのときには、ノイズ信号Ｎの振幅を大きく（予め設定した設定振幅値に）する。
【００９０】
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には負荷は慣性で動き続ける状態、つまり上記「状態ロ」にあたるため、上記「状態イ」のときに比べて、モータ側の歯と負荷側の歯は早く噛み合う。したがってこのときには、ノイズ信号Ｎの振幅を抑制（設定振幅値よりも小さく）する。
【００９１】
「状態ロ」のときにノイズ信号Ｎの振幅を抑制するために、例えば、ノイズ信号発生装置１０４内には図６に示す特性（横軸がノイズＮの振幅Ａ0で、横軸がΓ（＝｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜）が記憶されている。図６において、Γ＝Ｆのときのノイズ振幅をＡ01としている。
そして、
Γ＜Ｆのときには、Ａ0＝Ａ01とし、
Γ＞Ｆのときには、Ａ0＝（ＦＡ01）／Γとしている。
【００９２】
なお、上記例では、Γ＞Ｆのときにノイズ信号Ｎの振幅を反比例的に減少させているが、右肩下がりの線形特性となっていてもよい。
【００９３】
実施例４では、運動量とクーロン摩擦との関係によってロストモーションの大きさが異なるので、これを計算し、ロストモーションの大きさに応じてノイズ信号の振幅を変えている。
従来技術では、軌道精度に悪影響をもたらす恐れがあるため充分に補正信号の振幅を大きくできなかったが、本実施例では、必要なときに十分な振幅をもったノイズ信号Ｎを与えることができ、ロストモーションを迅速に解消することができる。
【００９４】
なお、上記例では、負荷位置信号θLを微分した得た負荷加速度信号ｓ2θLを用いているが、負荷の加速度を検出可能なセンサから出力される加速度信号を用いるようにしてもよい。
【００９５】
更に、ノイズ信号発生装置１０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【実施例５】
【００９６】
図７は本発明の実施例５にかかるロストモーション解消制御装置２００ａを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置２００ａは、図３に示す実施例２のロストモーション解消制御装置２００を改良したものである。
したがって、実施例２と異なる部分のみを説明し、実施例２と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９７】
実施例５のロストモーション解消制御装置２００ａでは、実施例４と同様に、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦，粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、ノイズ信号発生装置２０４から発生するノイズ信号Ｎの振幅を調整することができるようにしたものである。
【００９８】
このロストモーション解消制御装置２００ａは、２つの微分器２０５，２０６を有している。微分器２０５は負荷位置信号θLを微分して、負荷の速度を示す負荷速度信号ｓθLを出力し、微分器２０６は負荷速度信号ｓθLを微分して、負荷の加速度を示す負荷加速度信号ｓ2θLを出力する。
【００９９】
負荷速度信号ｓθLと負荷加速度信号ｓ2θLは、ノイズ信号発生装置２０４に入力される。ノイズ信号発生装置２０４がノイズ信号Ｎを出力するタイミングは実施例２と同じであるが、実施例５では、このノイズ信号Ｎの振幅を調整するものである。
【０１００】
実施例４のノイズ信号発生装置１０４と同様に、本実施例のノイズ信号発生装置２０４は、出力するノイズ信号Ｎの振幅を次のようにして調整する。
【０１０１】
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には摩擦力が運動量に打ち勝っている状態になっているので、ノイズ信号Ｎの振幅を大きくする。
【０１０２】
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には負荷は慣性で動き続ける状態になっているので、ノイズ信号Ｎの振幅を抑制する。抑制の手法は、実施例４と同様である。
【０１０３】
なお、上記例では、負荷位置信号θLを微分した得た負荷加速度信号ｓ2θLを用いているが、負荷の加速度を検出可能なセンサから出力される加速度信号を用いるようにしてもよい。
【０１０４】
更に、ノイズ信号発生装置２０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を設定振幅から漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【０１０５】
更に、ノイズ信号発生装置２０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【実施例６】
【０１０６】
図８は本発明の実施例６にかかるロストモーション解消制御装置３００ａを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置３００ａは、図４に示す実施例３のロストモーション解消制御装置３００を改良したものである。
したがって、実施例３と異なる部分のみを説明し、実施例３と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０７】
実施例６のロストモーション解消制御装置３００ａでは、実施例４と同様に、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦，粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、ノイズ信号発生装置３０４から発生するノイズ信号Ｎの振幅を調整することができるようにしたものである。
【０１０８】
このロストモーション解消制御装置３００ａは、微分器３０６を有している。微分器３０６は負荷速度信号ｓθLを微分して、負荷の加速度を示す負荷加速度信号ｓ2θLを出力する。
【０１０９】
負荷速度信号ｓθLと負荷加速度信号ｓ2θLは、ノイズ信号発生装置３０４に入力される。ノイズ信号発生装置３０４がノイズ信号Ｎを出力するタイミングは実施例３と同じであるが、実施例６では、このノイズ信号Ｎの振幅を調整するものである。
【０１１０】
実施例４のノイズ信号発生装置１０４と同様に、本実施例のノイズ信号発生装置３０４は、出力するノイズ信号Ｎの振幅を次のようにして調整する。
【０１１１】
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＜Ｆ
となった場合には摩擦力が運動量に打ち勝っている状態になっているので、ノイズ信号Ｎの振幅を大きくする。
【０１１２】
｜ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL｜＞Ｆ
となった場合には負荷は慣性で動き続ける状態になっているので、ノイズ信号Ｎの振幅を抑制する。抑制の手法は、実施例４と同様である。
【０１１３】
なお、上記例では、負荷位置信号θLを微分した得た負荷加速度信号ｓ2θLを用いているが、負荷の加速度を検出可能なセンサから出力される加速度信号を用いるようにしてもよい。
【０１１４】
更に、ノイズ信号発生装置３０４からノイズ信号Ｎを出力する際、及び、出力していたノイズ信号Ｎを停止する際に、ノイズ信号Ｎにテーパを付与するようにしてもよい。
つまりノイズ信号Ｎの出力の際には、ノイズ信号Ｎの振幅を漸増しつつ設定振幅にし、ノイズ信号Ｎの停止の際には、ノイズ信号の振幅を漸減してから停止するようにする。
この場合、テーパは、動作速度，温度，時間などの関数として与える。
このようにノイズ信号Ｎにテーパを付与することで、ノイズ信号Ｎの出力時／停止時に生じるモータ３への衝撃が抑えられるため、位置決め精度の悪化を防ぐことができる。
【実施例７】
【０１１５】
図９は本発明の実施例７にかかるロストモーション解消制御装置２００ｂを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置２００ｂは、図３に示す実施例２のロストモーション解消制御装置２００を改良したものである。
したがって、実施例２と異なる部分のみを説明し、実施例２と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１６】
実施例７のロストモーション解消制御装置２００ｂでは、ノイズ信号発生装置２０４ｂに、ノイズ信号出力・停止判断装置２０３からノイズ信号出力信号ＯＮが送られてくると共に、位置制御部１１からモータ速度指令ＶMOが送られてくる。
【０１１７】
ノイズ信号発生装置２０４ｂは、鋸波状のノイズ信号Ｎb（図１１（ａ），（ｂ）参照）を出力する。この鋸波状のノイズ信号Ｎbを出力するタイミングは、実施例２においてノイズ信号発生装置２０４がノイズ信号Ｎを出力するタイミングと同じである。
【０１１８】
ここで、ノイズ信号発生装置２０４ｂにおいて、鋸波状のノイズ信号Ｎbを生成して出力する手順を、フローチャートである図１０を参照して説明する。
【０１１９】
ステップ１では、ロストモーションの発生を検出したかどうか、つまり、ノイズ信号出力信号ＯＮがノイズ信号発生装置２０４ｂに入力されたかどうかを判定する。
【０１２０】
ロストモーションの発生を検出したとき、つまり、ノイズ信号出力信号ＯＮがノイズ信号発生装置２０４ｂに入力されたときには、ステップ２にて、モータ３の回転方向を、モータ速度指令ＶMOを基に判定する。
【０１２１】
モータ３の回転方向が正方向であるときには、ステップ３にて、以下の式を用いてノイズ信号Ｎbを求める。
Ｎb＝Ｎｏ（１−Ｌ∫ｄｔ）
ただし、ＮｏとＬは予め決めた定数である。
【０１２２】
上式にて求めたノイズ信号Ｎbは、ステップ４にて、リミット処理がされてノイズ信号Ｎbの値が時間の経過と共に漸減してきて零になったら、それ以降はノイズ信号Ｎbの値が負値にならないように値を零に保持する。
そして、ステップ５にて、図１１（ａ）に示すような鋸波状のノイズＮbを出力する。
【０１２３】
ステップ２にてモータ３の回転方向が負方向であると判定したときには、ステップ６にて、以下の式を用いてノイズ信号Ｎbを求める。
Ｎb＝−Ｎｏ（１−Ｌ∫ｄｔ）
ただし、ＮｏとＬは予め決めた定数である。
【０１２４】
上式にて求めたノイズ信号Ｎbは、ステップ７にて、リミット処理がされてノイズ信号Ｎbの値が時間の経過と共に漸増してきて零になったら、それ以降はノイズ信号Ｎbの値が正値にならないように値を零に保持する。
そして、ステップ８にて、図１１（ｂ）に示すような鋸波状のノイズＮbを出力する。
【０１２５】
ステップ２にてモータ３の回転方向が零になっている（静止している）と判定したときには、ステップ９にて、ノイズ信号Ｎbの値を０にし、更に、ステップ１０，１１にて直前までのノイズ信号Ｎbの値が零でないときには積分値をリセットして、ノイズ信号Ｎbの値を零として、最終的にステップ１２にて、値が零となっているノイズ信号Ｎbを出力する（ノイズ信号の出力を停止する）。
【０１２６】
ステップ１にてロストモーションが発生していないと判定したときには、ステップ１３，１４にて直前までのノイズ信号Ｎbの値が零でないときには積分値をリセットして、ノイズ信号Ｎbの値を零として、最終的にステップ１５にて、値が零となっているノイズ信号Ｎbを出力する（ノイズ信号の出力を停止する）。
【０１２７】
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Ｎbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【０１２８】
更に、ノイズ信号Ｎbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Ｎbの出力により減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Ｎbのテーパ部分によりノイズ信号Ｎbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
【０１２９】
なお図９の例では、ノイズ信号Ｎbを、モータ速度指令ＶMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Ｎbを重畳するようにしてもよい。
【０１３０】
また、実施例４，５に示した技術を追加することもできる。
つまり、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦，粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、下記の運動方程式から、摩擦力と慣性力との関係を求める。
ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL＝Ｆ
そして、摩擦力が慣性力よりも大きい場合においてはノイズ信号Ｎbの初期値Ｎｏを大きく与え、摩擦力が慣性力よりも小さい場合にはノイズ信号Ｎbの初期値Ｎｏを小さく与えることで、過不足なく補償を実施することもできる。
【実施例８】
【０１３１】
図１２は本発明の実施例８にかかるロストモーション解消制御装置２００ｃを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置２００ｃは、図９に示す実施例７のロストモーション解消制御装置２００ｂを改良したものである。
したがって、実施例７と異なる部分のみを説明し、実施例７と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１３２】
実施例７では、ロストモーションを検出したときに単一のノイズ信号Ｎbを出力しているが、この実施例８では、ロストモーションが発生した後、ロストモーションが収束するまで、ノイズ信号Ｎbを繰り返し連続して出力するものである。
つまり、図１３に示すように、モータ速度が負荷速度よりも大きいときに、ノイズ信号Ｎbを繰り返し連続して出力するものである。
これは、ロストモーション発生時点においては、常にモータが負荷よりも先行しているため、その条件を満たす場合のみ補償するのである。
逆に負荷がモータよりも先行している場合は、ロストモーションと無関係の軌道誤差なので、常備されるフィドフォワードやフィードバック機構にて補正すればよい。
【０１３３】
そこで、実施例８では、微分器２０５を備え、微分器２０５は負荷位置信号θLを微分して、負荷速度信号ｓθLを出力する。
ノイズ信号発生装置２０４ｃは、負荷速度を示す負荷速度信号ｓθLと、モータ速度を示すモータ速度指令ＶMOを取り込む。
そして、ノイズ信号Ｎbの初期値Ｎｏを次のようにして求める。
【０１３４】
（i）モータ速度指令ＶMOが、負荷速度信号ｓθLよりも大きいとき。
Ｎｏ＝（ＶMO−ｓθL）×Ｋ
ただしＫは任意の正数である。
（ii）モータ速度指令ＶMO＞０、且つ、負荷速度信号ｓθL＜０、のとき。
Ｎｏ＝０
（iii）モータ速度指令ＶMO＜０、且つ、負荷速度信号ｓθL＞０、のとき。
Ｎｏ＝０
【０１３５】
なおノイズ信号Ｎbの傾きを作る計算は、実施例７と同じである。
そして、上記（i）のとき、つまりモータ速度指令ＶMOが、負荷速度信号ｓθLよりも大きい状態が継続しているときには、
Ｎｏ＝（ＶMO−ｓθL）×Ｋ
となっているノイズ信号Ｎｂを、連続して出力する。
【０１３６】
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Ｎbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【０１３７】
更に、ノイズ信号Ｎbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Ｎbの出力によりに減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Ｎbのテーパ部分によりノイズ信号Ｎbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
【０１３８】
また、ロストモーションが収束するまでノイズ信号Ｎbを繰り返し指令し続けることで、バックラッシュのクリアランスや歯当たりの状態に依存せずロストモーションの抑制が可能となる。
【実施例９】
【０１３９】
図１４は本発明の実施例９にかかるロストモーション解消制御装置３００ｂを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置３００ｂは、図４に示す実施例３のロストモーション解消制御装置３００を改良したものである。
したがって、実施例３と異なる部分のみを説明し、実施例３と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４０】
実施例９のロストモーション解消制御装置３００ｂでは、ノイズ信号発生装置３０４ｂに、ノイズ信号出力・停止判断装置３０３からノイズ信号出力信号ＯＮが送られてくると共に、位置制御部１１からモータ速度指令ＶMOが送られてくる。
【０１４１】
ノイズ信号発生装置３０４ｂは、鋸波状のノイズ信号Ｎb（図１１（ａ），（ｂ）参照）を出力する。この鋸波状のノイズ信号Ｎbを出力するタイミングは、実施例３においてノイズ信号発生装置３０４がノイズ信号Ｎを出力するタイミングと同じである。
【０１４２】
ノイズ信号発生装置３０４ｂが鋸波状のノイズ信号Ｎbを生成して出力する手順は、図９に示す実施例７のノイズ信号発生装置２０４ｂにおける動作と同様である。
【０１４３】
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Ｎbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【０１４４】
更に、ノイズ信号Ｎbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Ｎbの出力によりに減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Ｎbのテーパ部分によりノイズ信号Ｎbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
【０１４５】
なお図１４の例では、ノイズ信号Ｎbを、モータ速度指令ＶMOに重畳しているが、位置指令θOやトルク指令τに、ノイズ信号Ｎbを重畳するようにしてもよい。
【０１４６】
また、実施例４，５に示した技術を追加することもでき。
つまり、負荷の慣性モーメント、クーロン摩擦，粘性抵抗の要素から、ロストモーションの発生状況を判断し、下記の運動方程式から、摩擦力と慣性力との関係を求める。
ＪL・ｓ2θL＋ＣL・ｓθL＝Ｆ
そして、摩擦力が慣性力よりも大きい場合においてはノイズ信号Ｎbの初期値Ｎｏを大きく与え、摩擦力が慣性力よりも小さい場合にはノイズ信号Ｎbの初期値Ｎｏを小さく与えることで、過不足なく補償を実施することもできる。
【実施例１０】
【０１４７】
図１５は本発明の実施例１０にかかるロストモーション解消制御装置３００ｃを備えた位置決め装置を示している。このロストモーション解消制御装置３００ｃは、図１４に示す実施例９のロストモーション解消制御装置３００ｂを改良したものである。
したがって、実施例９と異なる部分のみを説明し、実施例９と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４８】
実施例９では、ロストモーションを検出したときに単一のノイズ信号Ｎbを出力しているが、この実施例１０では、ロストモーションが発生した後、ロストモーションが収束するまで、ノイズ信号Ｎbを繰り返し連続して出力するものである。
つまり、図１３に示すように、モータ速度が負荷速度よりも大きいときに、ノイズ信号Ｎbを繰り返し連続して出力するものである。
これは、ロストモーション発生時点においては、常にモータが負荷よりも先行しているため、その条件を満たす場合のみ補償するのである。
逆に負荷がモータよりも先行している場合は、ロストモーションと無関係の軌道誤差なので、常備されるフィドフォワードやフィードバック機構にて補正すればよい。
【０１４９】
そこで、実施例１０では、ノイズ信号発生装置３０４ｃに、負荷速度を示す負荷速度信号ｓθLと、モータ速度を示すモータ速度指令ＶMOを取り込む。
そして、ノイズ信号Ｎbの初期値Ｎｏを次のようにして求める。
【０１５０】
（vi）モータ速度指令ＶMOが、負荷速度信号ｓθLよりも大きいとき。
Ｎｏ＝（ＶMO−ｓθL）×Ｋ
ただしＫは任意の正数である。
（v）モータ速度指令ＶMO＞０、且つ、負荷速度信号ｓθL＜０、のとき。
Ｎｏ＝０
（vi）モータ速度指令ＶMO＜０、且つ、負荷速度信号ｓθL＞０、のとき。
Ｎｏ＝０
【０１５１】
なおノイズ信号Ｎbの傾きを作る計算は、実施例７と同じである。
そして、上記（vi）のとき、つまりモータ速度指令ＶMOが、負荷速度信号ｓθLよりも大きい状態が継続しているときには、
Ｎｏ＝（ＶMO−ｓθL）×Ｋ
となっているノイズ信号Ｎｂを、連続して出力する。
【０１５２】
本実施例によれば、鋸波状のノイズ信号Ｎbをロストモーション発生の瞬間に加算することで、バックラッシュによる不感帯やロストモーションなどの入力−出力軸間のヒステリシスを抑制することができる。
【０１５３】
更に、ノイズ信号Ｎbは、出力する瞬間でその値が最も大きく、その後に時間の経過と共にその値が漸減する振幅特性となっている。
このため、ノイズ信号Ｎbの出力によりに減速機の歯を急にかみ合わせることができる。その後は、ノイズ信号Ｎbのテーパ部分によりノイズ信号Ｎbの値を単調減少させて歯をなじませることで、噛み合いでの衝撃で生じた振動を即座に減衰させることができる。
【０１５４】
また、ロストモーションが収束するまでノイズ信号Ｎbを繰り返し指令し続けることで、バックラッシュのクリアランスや歯当たりの状態に依存せずロストモーションの抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の実施例１に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図２】実施例１に係るロストモーション解消制御装置の動作状態を示す説明図。
【図３】本発明の実施例２に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図４】本発明の実施例３に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図５】本発明の実施例４に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図６】ノイズ信号Ｎの振幅特性を示す特性図。
【図７】本発明の実施例５に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図８】本発明の実施例６に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図９】本発明の実施例７に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図１０】鋸波状のノイズ信号を生成して出力する手順を示すフローチャート。
【図１１】鋸波状のノイズ信号を示す波形図。
【図１２】本発明の実施例８に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図１３】モータ速度と負荷速度の関係と、鋸波状ノイズの出力状態を示す特性図。
【図１４】本発明の実施例９に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図１５】本発明の実施例１０に係るロストモーション解消制御装置を備えた位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図１６】工作機械のテーブルを位置制御する制御系を示す概念図。
【図１７】モータのモータ軸に連結された歯車と、負荷側に接続された歯車との関係を示す説明図。
【図１８】テーブルの位置とモータの位置を示す特性図。
【符号の説明】
【０１５６】
１  テーブル
２  ボールネジ駆動機構
３  モータ
４  減速機
１０  フィードバック制御装置
１１  位置制御部
１２  速度制御部
１３  電流制御部
２０  ＮＣ装置
１００，１００ａ  ロストモーション解消制御装置
１０１  読み出し装置
１０２  速度指令検出装置
１０３  ノイズ信号出力・停止判断装置
１０４  ノイズ信号発生装置
２００，２００ａ，２００ｂ  ロストモーション解消制御装置
２０３  ノイズ信号出力・停止判断装置
２０４  ノイズ信号発生装置
３００，３００ａ，３００ｂ  ロストモーション解消制御装置
３０３  ノイズ信号出力・停止判断装置
３０４  ノイズ信号発生装置
【図１】
0004838817.tif 000003
【図２】
0004838817.tif 000004
【図３】
0004838817.tif 000005
【図４】
0004838817.tif 000006
【図５】
0004838817.tif 000007
【図６】
0004838817.tif 000008
【図７】
0004838817.tif 000009
【図８】
0004838817.tif 000010
【図９】
0004838817.tif 000011
【図１０】
0004838817.tif 000012
【図１１】
0004838817.tif 000013
【図１２】
0004838817.tif 000014
【図１３】
0004838817.tif 000015
【図１４】
0004838817.tif 000016
【図１５】
0004838817.tif 000017
【図１６】
0004838817.tif 000018
【図１７】
0004838817.tif 000019
【図１８】
0004838817.tif 000020