(57)【要約】【課題】  変位検出器の検出誤差を校正する信号校正マップを自動的に作成する機能を有するサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成方法を提供する。【解決手段】  サーボアクチュエータ１の変位量を検出する変位検出器３−１と、この変位検出器３−１の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部２ー４とを備え、この出力校正部２ー４の出力に応じてサーボアクチュエータ１の変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置において、信号校正マップの作成時にサーボアクチュエータ１に対して変位検出器３−１と共に基準器６を接続した状態でサーボアクチュエータ１を始点から終点に向けて駆動し、変位検出器３−１の出力とこの基準器６の出力をそれぞれ入力して変位検出器３−１の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを作成するマップ作成部２−５を備えたことを特徴とする加振機のサーボコントローラ装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボアクチュエータの変位量を検出する変位検出器と、
この変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部とを備え、
この出力校正部の出力に応じて前記サーボアクチュエータの変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置において、
前記信号校正マップの作成時に前記サーボアクチュエータを前記変位検出器と共に基準器を接続した状態で駆動し、
前記変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して前記変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する前記信号校正マップを作成するマップ作成部を備えたことを特徴とするサーボコントローラ装置。
【請求項２】
前記マップ作成部が前記信号校正マップを作成する前に前記信号校正マップの初期化を行い、前記変位検出器の検出誤差を含む出力が前記出力校正部を経て前記マップ作成部に入力される構成としたことを特徴とする請求項１に記載のサーボコントローラ装置。
【請求項３】
サーボアクチュエータの変位量を検出する変位検出器と、
この変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部とを備え、
この出力校正部の出力に応じて前記サーボアクチュエータの変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置の信号校正マップの作成方法において、
前記信号校正マップの作成時に前記サーボアクチュエータを前記変位検出器と共に基準器を接続した状態で駆動し、
前記サーボコントローラ装置が前記変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して前記変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する前記信号校正マップを自動的に作成することを特徴とするサーボコントローラ装置の信号校正マップの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出器を用いて変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被試験体を任意の加振波形に従って加振し、その性能や耐久性を試験する加振機において、加振波形の歪みを抑え、目標とする加振波形が正しく再現されることが要求される。
【０００３】
従来、この種の加振機のサーボコントローラ装置として、例えば図４に示すものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
このシステムは基本的に、サーボアクチュエータ１、コントローラ２、検出器３、信号観測器４から構成される。
【０００５】
コントローラ２は加振波形の目標値を出力する信号発生器２−１、加算部２−３、調節部２−２からなる。
【０００６】
検出器３はＬＶＤＴ変位検出器３−１、速度検出器３−２、加速度検出器３−３からなる。
【０００７】
コントローラ２は信号発生器２−１から出力される加振波形の目標値と変位検出器３−１の出力（観測変位）が加算部２−３で比較され、その偏差分に調節部２−２でゲインをかけた信号を出力し、サーボアクチュエータ１の動きを目標とする加振波形に従って制御する。
【０００８】
ところで、変位検出器３−１は、差動トランスのコイルの中を可動鉄心が移動することによって出力電圧が変化する構造のため、コイルを構成する線材の配列に起因して、変位検出器３−１の出力は微少な非直線性の検出誤差を持つ。
【０００９】
これに対処して、コントローラ２は変位検出器３−１の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを予め設定し、この信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部２−４を備える。
【００１０】
この出力校正部２−４は変位検出器３−１の出力が持つ微少な非直線性の検出誤差をリアルタイムで校正するため、コントローラ２は検出誤差を含まない検出値を基にサーボアクチュエータ１をフィードバック制御する。これにより、サーボアクチュエータ１の制御量と目標とする加振波形の間に出力の誤差に起因した微少なズレが生じることを解消できる。
【００１１】
コントローラ２に信号校正マップを設定するのにあたって、サーボアクチュエータ１に対して変位検出器３−１と共に図示しない基準器を接続し、人の操作によって変位検出器３−１の出力とこの基準器の出力とに応じて信号校正マップを設定する。基準器はサーボアクチュエータ１の変位を所定の精度で検出するものである。
【００１２】
図５のフローチャートはコントローラ２に信号校正マップを設定する操作手順を示している。これについて説明すると、まず、ステップ１にて、人がサーボアクチュエータ１を所定の測定位置に移動して変位検出器３−１から出力される検出値を図示しないモニタを介して測定し、記録する。続くステップ２にて、この基準器から出力される検出値を図示しないモニタを介して測定し、記録する。ステップ４にて、この測定位置における変位検出器３−１の出力を基準器の出力とに応じて信号校正マップのデータを作成する。
【００１３】
続くステップ５にて、次の測定位置にサーボアクチュエータ１を移動し、再びステップ１〜４の操作にてこの測定位置における変位検出器３−１の出力を基準器の出力と比較して信号校正マップのデータを作成する。
【００１４】
ステップ３にて全ての測定点にて信号校正マップのデータを作成する作業が終了したことが判定されると、作成されたマップを信号校正マップとしてコントローラ２に登録し、この校正作業を終了する。
【特許文献１】特開２００２−１１３４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような従来のサーボコントローラ装置にあっては、コントローラ２に信号校正マップを設定する操作は人為的に行われる構成となっているため、作業者が測定およびデータの入力操作を測定点毎に繰り返し行う必要があり、多大な手間がかかるとともに、ヒューマンエラーを発生する可能性があった。
【００１６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、変位検出器の検出誤差を校正する信号校正マップを自動的に作成する機能を有するサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成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】
【００１７】
本発明は、サーボアクチュエータの変位量を検出する変位検出器と、この変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップに基づき出力を校正する出力校正部とを備え、この出力校正部の出力に応じてサーボアクチュエータの変位量を目標値に近づける変位フィードバックループを構成するサーボコントローラ装置に適用する。
【００１８】
そして、信号校正マップの作成時にサーボアクチュエータに対して変位検出器と共に基準器を接続した状態でサーボアクチュエータを駆動し、変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを作成するマップ作成部を備えたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、信号校正マップの作成時に基準器をサーボアクチュエータに接続してサーボアクチュエータを駆動することで、マップ作成部が変位検出器の出力とこの基準器の出力をそれぞれ入力して信号校正マップを自動的に作成することにより、人が測定およびデータの入力操作を行う必要がなく、手間がかからないで済むとともに、ヒューマンエラーの発生を回避することができる。
【００２０】
こうして出力校正部に高精度の信号校正マップが設定されることにより、変位検出器の出力が持つ非直線性の検出誤差を的確に校正することが可能となり、システムの目標応答性を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は加振機に備えられるサーボアクチュエータのサーボコントローラ装置の基本構成を示すシステムブロック図である。このシステムは、電気油圧式のサーボアクチュエータ１、コントローラ２、変位検出器３−１、検出器アンプ５から構成される。
【００２３】
変位検出器３−１はサーボアクチュエータ１のストロークに応じた出力を出力し、この出力が検出器アンプ５を介してコントローラ２に出力される。
【００２４】
変位検出器３−１は差動トランスのコイルの中を可動鉄心が移動することによって出力電圧が変化するＬＶＤＴ変位検出器が用いられる。なお、変位検出器３−１はこれに限らず、例えば磁気スケール等を用いた構造としてもよい。また、変位検出器３−１は非直線性の出力特性を持つものを用いてもよい。
【００２５】
コントローラ２は予め設定された加振波形の目標値を出力する信号発生器２−１、加算部２−３、調節部２−２、出力校正部２−４を備え、サーボアクチュエータ１の動きを目標とする加振波形に従って制御する変位フィードバックループを構成する。信号発生器２−１から出力される加振波形の目標値と、変位検出器３−１から検出器アンプ５を経て出力される出力（観測変位）は加算部２−３で比較され、その偏差分に調節部２−２でゲインをかけた信号がサーボアクチュエータ１に出力される。
【００２６】
出力校正部２−４は変位検出器３−１の出力が持つ非直線性の検出誤差を校正する信号校正マップを予め設定し、この信号校正マップに基づき出力を校正する。
【００２７】
出力校正部２−４で用いられる信号校正マップは、図２に示すように、変位検出器３−１の出力に対する補正値（実際の変位）が設定されている。この信号校正マップは後述するように予め変位検出器３−１の静特性を計測したデータを基に設定される。
【００２８】
この出力校正部２−４は変位検出器３−１の出力が持つ微少な非直線性の検出誤差をリアルタイムで校正し、加算部２−３、調節部２−２は、検出誤差を含まない検出値を基にサーボアクチュエータ１の変位量を目標値に近づけるフィードバック制御を行う。これにより、サーボアクチュエータ１の制御量と目標とする加振波形の間に出力の誤差に起因した微少なズレが生じることを解消できる。
【００２９】
そして本発明の要旨とするところであるが、コントローラ２は信号校正マップを自動的に作成するマップ作成部２−５を備える。コントローラ２は信号校正マップを設定する信号校正マップの作成方法として、サーボアクチュエータ１に対して変位検出器３−１と共に基準器６を接続した状態でサーボアクチュエータ１を始点から終点に向けて駆動し、マップ作成部２−５が予め設定されたプログラムに基づき変位検出器３−１の出力とこの基準器６の出力をそれぞれ入力して信号校正マップを自動的に作成する構成とする。
【００３０】
基準器６は信号校正マップの作成時のみにサーボアクチュエータ１及びコントローラ２に接続され、出力校正後に基準器６はサーボアクチュエータ１から取り外される。出力校正作業は基本的に製品の出荷前に行われ、製品の出荷時はサーボアクチュエータ１及びコントローラ２から基準器６は取り外されている。
【００３１】
基準器６はサーボアクチュエータ１の変位を所定の精度で検出する直線性特性を持つものであり、例えば磁気スケール等を用いた変位検出器が用いられる。
【００３２】
図３のフローチャートは信号校正マップを設定するプログラムを示している。以下、コントローラ２で実行されるこの制御動作をこのフローチャートにしたがって説明する。
【００３３】
人の操作によってコントローラ２に信号校正マップを設定するように指令すると、まずステップ１にて信号校正マップの初期化を行う。この初期化は、出力に対する補正値の関係を図２に示す信号校正マップに破線で示す理想値にする。これにより、変位検出器３−１から検出器アンプ５と出力校正部２−４を経てマップ作成部２−５に入力される出力は、変位検出器３−１の検出誤差を含んでいる。
【００３４】
続くステップ２にてサーボアクチュエータ１の動作を開始させる。これは、信号発生器２−１から出力される信号によってサーボアクチュエータ１を変位検出器３−１の校正範囲の始点に移動し、この始点から一定速度で校正範囲の終点に向かうように動作させる。
【００３５】
続くステップ３にて基準器６に検出値を要求し、ステップ４にて変位検出器３−１から出力される検出値を読み取り、ステップ５にて基準器６から出力される検出値を図示しないモニタを介して読み取る。
【００３６】
続くステップ６にてマップ作成部２−５にて変位検出器３−１の検出値と基準器６の検出値とに基づいて信号校正マップを作成する。ここでマップ作成部２−５は変位検出器３−１の出力と基準器６の検出値を対のマップデータとして保存する。
【００３７】
続くステップ７にて上記データの測定および入力操作が所定の校正範囲に渡って行われたかどうかを判定する。ここで、所定の校正範囲を終了しない間は上記した一連の動作を測定点毎に繰り返し行う。一方、所定の校正範囲を終了したことが判定されると、ステップ８に進んでマップ作成部２−５にて作成されたマップを信号校正マップとして出力校正部２−４に登録し、この校正作業を終了する。
【００３８】
このように人の操作によってコントローラ２に信号校正マップを設定するように指令すると、マップ作成部２−５が信号校正マップを自動的に作成するため、人が測定およびデータの入力操作を行う必要がなく、手間がかからないで済むとともに、ヒューマンエラーの発生を回避することができる。
【００３９】
こうして出力校正部２−４に高精度の信号校正マップが設定されることにより、変位検出器３−１の出力が持つ非直線性の検出誤差を的確に校正することが可能となり、システムの目標応答性を高められる。
【００４０】
信号校正マップを設定する前に、信号校正マップの初期化を行うことにより、出力校正部２−４からマップ作成部２−５に入力される出力が変位検出器３−１の検出誤差を含むため、マップ作成部２−５がこの出力と基準器６の検出値に応じて信号校正マップを作成することができる。
【００４１】
加振波形の目標値を出力する信号発生器２−１を備え、サーボアクチュエータが被試験体を任意の加振波形に従って加振する構成としたことにより、加振波形の歪みを抑え、目標とする加振波形が正しく再現することができる。
【００４２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のサーボコントローラ装置及びその信号校正マップの作成方法は、加振機を駆動する装置に限らず、変位検出器の検出誤差を校正する必要がある他の駆動装置にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態を示すサーボコントローラ装置のシステムブロック図。
【図２】同じく変位信号校正マップ図。
【図３】同じく信号校正マップを設定する制御内容を示すフローチャート。
【図４】従来例を示すサーボコントローラ装置のシステムブロック図。
【図５】同じく信号校正マップを設定する操作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４５】
１  サーボアクチュエータ
２  コントローラ
２−１  信号発生器
２−２  調節部
２−３  加算部
２−４  出力校正部
２−５  マップ作成部
３−１  変位検出器
５  検出器アンプ
６  基準器
【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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