(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（４）と、このモータ回転軸（５）の回転位置を検出するエンコーダ（７）と、モータ回転軸（５）に連結された減速機（６）とを備えた減速機付サーボモータにおいて、
前記減速機（６）は波動歯車減速機であり、
前記エンコーダ（７）は、
前記モータ回転軸（５）に取り付けられたスリット付き回転円盤および光学式検出素子からなる検出部（１１）と、
前記検出部（１１）から出力される検出信号をエンコードして回転位置を表わすパルス信号に変換する信号処理部（１２）と、
前記信号処理部（１２）で生成されたエンコード信号を、前記モータ（４）を駆動制御するための駆動制御装置（３）の側に送信するためのインタフェース（１３）と、
前記減速機（６）の型式、型番、速比を含む減速機に関する初期設定情報（１５）、および、前記減速機（６）の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を補償するための誤差補正データ（１６）が予め記憶保持されている記憶部（１４）と、
前記信号処理部（１２）から出力される前記エンコード信号に対して、前記誤差補正データ（１６）に基づき補正用のパルス数を加えて、前記減速機（６）の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を除去し、これにより得られた補正後のエンコード信号を前記インタフェース（１３）を介して前記駆動制御装置（３）の側に出力する補正部（１９）と、
電源投入時および、前記駆動制御装置（３）の側から転送要求を受けると、前記記憶部（１４）に記憶保持されている前記減速機（６）に関する前記初期設定情報（１５）を、前記インタフェース（１３）を介して前記駆動制御装置（３）の側に出力する情報出力部（１８）とを備えており、
前記誤差補正データ（１６）は、前記エンコーダ（７）により検出される減速機入力軸の１回転分の回転角度位置毎の角度伝達誤差補正データであることを特徴とする減速機付サーボモータ。
【請求項２】
請求項１に記載の減速機付サーボモータを駆動制御する駆動制御装置（３）であって、
前記エンコーダ（７）から前記補正後のエンコード信号を受け取り、当該補正後のエンコード信号と、上位の機器から供給される位置指令信号とに基づき、前記モータ（４）をフィードバック制御するフィードバック制御部（２２）と、
前記エンコーダ（７）の前記記憶部（１４）に保持されている前記初期設定情報（１５）を読み込む読込部（２３）と、
電源投入時に、読み込まれた前記初期設定情報（１５）に基づき、モータ駆動のための最大電流値および定格電流値、並びに、位置フィードバック制御のためのゲインの初期設定を行なう初期設定部（２４）とを有していることを特徴とする減速機付サーボモータの駆動制御装置（３）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は減速機付サーボモータおよびその駆動制御装置に関し、特に、その駆動制御装置の汎用化を図るための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
減速機付サーボモータでは、減速機出力軸に連結されている負荷側の部材が目標の回転位置あるいは移動位置となるように、モータ回転軸（減速機入力軸）に取付けたエンコーダの検出信号に基づき、モータの駆動制御が行われる。かかる減速機付サーボモータの駆動制御装置では、その初期設定時に、減速機付サーボモータに取り付けられている減速機の型式、型番、速比に応じて、最大駆動電流、定格電流、位置制御用の各種ゲイン等の設定、変更を行なう必要がある。
【０００３】
また、減速機付サーボモータの出力軸の位置決め精度を改善するためには、減速機の角度伝達誤差を予め測定し、測定した誤差データに基づき位置制御の補正を行なうことが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、減速機付サーボモータでは、モータに組み合わせる減速機が異なると、その型式、型番、速比等に対応させて、駆動制御装置の側の設定も変更する必要がある。この設定、あるいは設定変更は工数が掛る。また、駆動制御装置を、減速機付サーボモータに対して１：１で設定する必要があるので、厳密な意味では、駆動制御装置の汎用化が図られていない。
【０００５】
同様に、減速機の角度伝達誤差データを記憶保持し、これに基づき位置制御を補正する場合においても、角度伝達誤差は固体差があるので、このようなデータを駆動制御装置に記憶保持させた場合には、減速機付サーボモータと駆動制御装置とが完全に１：１の関係となってしまい、駆動制御装置の汎用化にとって不利益となる。
【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、駆動制御装置の汎用化にとって有利な構成を備えた減速機付サーボモータを提案することにある。
【０００７】
また、本発明の課題は、このような減速機付サーボモータの駆動制御装置を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、
モータ（４）と、このモータ回転軸（５）の回転位置を検出するエンコーダ（７）と、モータ回転軸（５）に連結された減速機（６）とを備えた減速機付サーボモータにおいて、
前記減速機（６）は波動歯車減速機であり、
前記エンコーダ（７）は、
前記モータ回転軸（５）に取り付けられたスリット付き回転円盤および光学式検出素子からなる検出部（１１）と、
前記検出部（１１）から出力される検出信号をエンコードして回転位置を表わすパルス信号に変換する信号処理部（１２）と、
前記信号処理部（１２）で生成されたエンコード信号を、前記モータ（４）を駆動制御するための駆動制御装置（３）の側に送信するためのインタフェース（１３）と、
前記減速機（６）の型式、型番、速比を含む減速機に関する初期設定情報（１５）、および、前記減速機（６）の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を補償するための誤差補正データ（１６）が予め記憶保持されている記憶部（１４）と、
前記信号処理部（１２）から出力される前記エンコード信号に対して、前記誤差補正データ（１６）に基づき補正用のパルス数を加えて、前記減速機（６）の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を除去し、これにより得られた補正後のエンコード信号を前記インタフェース（１３）を介して前記駆動制御装置（３）の側に出力する補正部（１９）と、
電源投入時および、前記駆動制御装置（３）の側から転送要求を受けると、前記記憶部（１４）に記憶保持されている前記減速機（６）に関する前記初期設定情報（１５）を、前記インタフェース（１３）を介して前記駆動制御装置（３）の側に出力する情報出力部（１８）とを備えており、
前記誤差補正データ（１６）は、前記エンコーダ（７）により検出される減速機入力軸の１回転分の回転角度位置毎の角度伝達誤差補正データであることを特徴としている。
【０００９】
次に、本発明は、上記構成の減速機付サーボモータを駆動制御する駆動制御装置（３）であって、
前記エンコーダ（７）から前記補正後のエンコード信号を受け取り、当該補正後のエンコード信号と、上位の機器から供給される位置指令信号とに基づき、前記モータ（４）をフィードバック制御するフィードバック制御部（２２）と、
前記エンコーダ（７）の前記記憶部（１４）に保持されている前記初期設定情報（１５）を読み込む読込部（２３）と、
電源投入時に、読み込まれた前記初期設定情報（１５）に基づき、モータ駆動のための最大電流値および定格電流値、並びに、位置フィードバック制御のためのゲインの初期設定を行なう初期設定部（２４）とを有していることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した減速機付サーボモータおよびその駆動制御装置の実施例を説明する。
【００１１】
図１は本発明を適用した減速機付サーボモータシステムの一例を示す概略ブロック図である。この図に示すように、本例の減速機付サーボモータシステム１は、アクチュエータ２と、このアクチュエータ２を駆動制御する駆動制御装置３とを有している。
【００１２】
アクチュエータ２は、モータ４と、そのモータ回転軸５に入力側が連結されている減速機６と、モータ回転軸５の回転位置を検出するエンコーダ７とを備えており、減速機出力軸８（アクチュエータ出力軸）に連結された負荷側の部材（図示せず）が駆動される。
【００１３】
本例のエンコーダ７は、モータ回転軸５に取り付けられたスリット付き回転円盤および光学式検出素子からなる検出部１１と、ここから出力される検出信号をエンコードして回転位置を表わすパルス信号に変換する信号処理部１２と、生成されたエンコード信号を駆動制御装置３の側に送信するためのインタフェース１３を備えている。
【００１４】
これに加えて、本例のエンコーダ７は、記憶部１４を備えており、ここには、減速機６の型式、型番、速比等を含む減速機に関する初期設定情報１５と、減速機６の角度伝達誤差に起因するアクチュエータ２の位置決め誤差を補償するための誤差補正データ１６とが予め記憶保持されている。また、エンコーダ７は情報出力部１８と補正部１９とを備えており、情報出力部１８は、電源投入時および、駆動制御装置３の側から転送要求を受けると、記憶部１４に記憶保持されている減速機に関する初期設定情報１５をインタフェース１３を介して駆動制御装置３の側に出力する。また、補正部１９は、信号処理部１２から出力されるエンコード信号に対して、誤差補正データ１６に基づき補正用のパルス数を加えて、減速機の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を除去するものである。補正後のエンコード信号はインタフェース１３を介して駆動制御装置３の側に出力される。
【００１５】
ここで、本例の減速機６は波動歯車減速機であり、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌めた波動発生器から構成されている。典型的な構成では、波動発生器は楕円形をしており、この波動発生器によって可撓性外歯歯車は楕円形に撓められ、その楕円形の長軸方向の両端に位置する外歯部分が、内歯歯車における対応する内歯部分に噛み合う。波動発生器はモータ回転軸５に連結され、この波動発生器が回転すると、両歯車の噛み合い位置が円周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車間に発生する。一般には剛性内歯歯車を固定し、可撓性外歯歯車に取り付けた出力軸８から減速回転が取出される。
【００１６】
次に、上記構成のアクチュエータ２を駆動制御する駆動制御装置３は、エンコーダ７からの検出信号をインタフェース２１を介して受け取り、当該検出信号と、上位の機器から供給される位置指令信号とに基づき、アクチュエータ２のモータ４をフィードバック制御するフィードバック制御部２２を有している。また、本例の駆動制御装置３は、インタフェース２１を介して、エンコーダ７の記憶部１４に保持されている減速機初期設定情報１５を読み込む読込部２３と、電源投入時に、読み込まれた初期設定情報１５に基づき、モータ駆動のための最大電流値、定格電流値、位置フィードバック制御のための各種ゲイン等の初期設定を行なう初期設定部２４とを備えている。
【００１７】
このように構成した本例の減速機付サーボモータシステム１では、電源投入時に、エンコーダ７の側から駆動制御装置３に減速機に関する情報１５が送信され、駆動制御装置３では当該情報１５に基づき、初期設定動作を行なう。従って、本例のシステムでは、アクチュエータ２の側に組み込まれる減速機６が変更になっても、オペレータは、それに応じた初期設定の変更のための入力操作等を駆動制御装置３の側において行なう必要がない。
【００１８】
また、減速機６のそれぞれに固有の角度伝達誤差に起因するアクチュエータ２の位置決め誤差に関する情報もエンコーダ７の側に記憶保持されており、当該位置決め誤差が解消された位置検出信号がエンコーダ７から駆動制御装置３に出力される。よって、駆動制御装置３として汎用的な構成のものを用いて、各減速機に固有の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を解消できる。
【００１９】
（誤差補正データ）
ここで、本例の誤差補正データ１６は次のようにして作成されたものである。まず、アクチュエータ２におけるモータ回転軸５の位置決め誤差は、これが連結されている波動歯車減速機６の減速によって、当該減速機の減速比分の一に圧縮される。例えば、波動歯車減速機６の速比が５０あるいは１００の場合には、モータ自体の位置決め誤差は１／５０、あるいは１／１００に圧縮される。従って、アクチュエータ２の位置決め誤差は、主として波動歯車減速機６の角度伝達誤差に起因するので、当該アクチュエータ２の一方向位置決め精度は波動歯車減速機６の角度伝達誤差によって決まることになる。
【００２０】
一方向位置決め精度とは、一定方向の回転方向で次々に位置決めを行い、それぞれの位置で、基準位置から実際に回転した角度と回転すべき角度との差を求め、これらの値の１回転中における最大値を表わすものである。
【００２１】
本例では、アクチュエータ２の一方向位置決め精度、すなわちアクチュエータの位置決め誤差を、モータ回転軸５の絶対位置を基にして、アクチュエータ出力軸８の一回転分測定する。例えば、波動歯車減速機６の速比が１／５０の場合には、モータ回転軸５が５０回転すると、出力軸８が一回転することになる。
【００２２】
この位置決め誤差を、例えば、一般的なエンコーダを用いて、モータ回転軸５が３°回転する毎に測定する。この場合には、測定ポイントはモータ回転軸５については１２０ポイント（３６０°／３°）であり、アクチュエータ出力軸８では、１２０ポイント×（速比）分になる。
【００２３】
なお、アクチュエータ出力軸８の一回転分だけ補正データを測定してもよい。この場合には、出力軸の絶対位置を何らかの方法で検出し、当該絶対位置を基準として補正データを測定することになる。
【００２４】
次に、各測定ポイントの誤差データ、例えば１２０箇所の誤差データをそれぞれ平均化して、モータ回転軸５の一回転分の誤差補正データ１６を作成する。
【００２５】
作成した誤差補正データ１６の形式は、モータ回転軸５の一回転分における各回転角度位置に対する誤差補正用の補正パルス数とすることができる。例えば、上記のように３°毎に測定された補正パルス数を、モータ回転軸５の３°毎の回転位置に割り当てた対応テーブルとすることができる。
【００２６】
この代わりに、モータ回転軸５の一回転分の誤差補正データをフーリエ級数展開して近似曲線を求め、当該近似曲線を表わすフーリエ級数の各係数を誤差補正データ１６として記憶保持するようにしてもよい。この場合には、駆動制御装置３の駆動電源をオンした後の初期化処理において、記憶保持している係数を近似式に当てはめて補正データを算出して、補正パルスのデータ列を作成すればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、減速機付サーボモータのエンコーダの側に減速機に関する情報を記憶保持させ、これを、駆動制御装置の側に読み込んでモータ制御のための各種の初期設定を行なうようにしている。従って、駆動制御装置は汎用型のものを使用することが可能になり、また、減速機の型式等を変更してもオペレータが設定変更処理を行なう必要がない。
【００２８】
また、減速機の角度伝達誤差に起因する位置決め誤差を解消するための誤差補正データをエンコーダに記憶保持し、これに基づき位置決め制御を行っているので、精度の良い位置決めを実現できる。特に、エンコーダの側にこのようなデータを保持し、駆動制御装置の側で読み込むので、駆動制御装置の汎用化を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した減速機付サーボモータシステムの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１  減速機付サーボモータシステム
２  アクチュエータ
３  駆動制御装置
４  モータ
５  モータ回転軸
６  減速機
７  エンコーダ
８  アクチュエータ出力軸
１１  検出部
１２  信号処理部
１３  インタフェース
１４  記憶部
１５  減速機の初期設定情報
１６  誤差補正データ
１８  情報出力部
１９  補正部
２１  インタフェース
２２  フィードバック制御部
２３  読込部
２４  初期設定部
【図１】
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