(57)【要約】【課題】  繰り返し制御を行う際、計測誤差を考慮して、振動の検出精度を維持しながら、高精度に振動を抑制する振動補償信号を生成し、高い駆動精度を実現する制御装置などを提供する。【解決手段】  モータ１の動作を制御する制御装置において、前記動作に伴って生じる振動を検出するセンサ８と、前記センサ８により検出された検出信号を所定の回数だけ記憶するＲＡＭと、前記検出信号を平均化処理する平均化処理手段と、前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成手段と、前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償手段を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2007037237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置の動作を制御する制御装置において、
前記動作に伴って生じる振動を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された検出信号を所定の回数だけ記憶する記憶手段と、
前記検出信号を平均化処理する平均化処理手段と、
前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成手段と、
前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記検出手段は前記駆動装置による回転動作に伴って生じる特定の振動を検出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記記憶手段は前記回転動作に伴って生じる特定の振動を検出した検出信号を記憶することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は前記検出信号を所定の時間間隔で記憶することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記記憶手段は前記検出信号を所定の回数だけ順番に記憶することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の制御装置。
【請求項６】
前記平均化処理手段は前記振動の振幅及び位相から算出される値の所定の回数分の平均値を算出することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記振動補償信号生成手段は前記位相に対して逆の位相を有する振動補償信号を生成することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記振動補償手段は所定の時間間隔で振動補償を繰り返し行うように制御することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の制御装置。
【請求項９】
駆動装置の動作に伴って生じる振動を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された検出信号を所定の回数だけ記憶する記憶工程と、
前記検出信号を平均化処理する平均化処理工程と、
前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成工程と、
前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償工程を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
コンピュータに、駆動装置の動作を制御する制御装置として機能させるプログラムにおいて、
前記動作に伴って生じる振動を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された検出信号を所定の回数だけ記憶する記憶手段と、
前記検出信号を平均化処理する平均化処理手段と、
前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成手段と、
前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを格納した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置の制御を行う制御装置などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、モータなどのアクチェエータで駆動する駆動系では、モータ特性及び駆動系の駆動精度により、回転部品の偏心などに起因して回転速度に比例した振動が発生する。従来では、この振動を補償するために繰り返し制御を行って生成した振動補償信号により上記振動を抑制する振動補償制御を行うことで駆動精度を確保する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、検出信号に基づいて各サンプリング間隔で補償信号を生成するため、計測誤差による検出精度が低下する可能性があり、補償制御に限界がある。
【特許文献１】特開２００１−３７２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記事情を鑑みて本発明では、繰り返し制御を行う際、計測誤差を考慮して、振動の検出精度を維持しながら、高精度に振動を抑制する振動補償信号を生成し、高い駆動精度を実現する制御装置など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】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の態様は、駆動装置の動作を制御する制御装置において、前記動作に伴って生じる振動を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出信号を所定の回数だけ記憶する記憶手段と、前記検出信号を平均化処理する平均化処理手段と、前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成手段と、前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償手段を有するものである。
【０００６】
ここで、前記検出手段は前記駆動装置による回転動作に伴って生じる特定の振動を検出することを特徴とする。このとき、前記記憶手段は前記回転動作に伴って生じる特定の振動を検出した検出信号を記憶することを特徴とする。
【０００７】
また、前記記憶手段は前記検出信号を所定の時間間隔で記憶したり、前記検出信号を所定の回数だけ順番に記憶することを特徴とする。
【０００８】
また、前記平均化処理手段は前記振動の振幅及び位相から算出される値の所定の回数分の平均値を算出することを特徴とする。このとき、前記振動補償信号生成手段は前記位相に対して逆の位相を有する振動補償信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
そして、上記態様において、前記振動補償手段は所定の時間間隔で振動補償を繰り返し行うように制御すると良い。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、駆動装置の動作に伴って生じる振動を検出する検出工程と、前記検出工程において検出された検出信号を所定の回数だけ記憶する記憶工程と、前記検出信号を平均化処理する平均化処理工程と、前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成工程と、前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償工程を有することを特徴とする制御方法に関するものである。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、コンピュータに、駆動装置の動作を制御する制御装置として機能させるプログラムにおいて、前記動作に伴って生じる振動を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出信号を所定の回数だけ記憶する記憶手段と、前記検出信号を平均化処理する平均化処理手段と、前記平均化処理された検出信号に基づいて前記振動を抑制するための振動補償信号を生成する振動補償信号生成手段と、前記振動補償信号に基づいて振動補償を繰り返し行うように制御する振動補償手段として機能させるものである。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、上記プログラムを格納した記録媒体に関するものである。
【発明の効果】
【００１３】
繰り返し制御を行う際、計測誤差を考慮して、振動の検出精度を維持しながら、高精度に振動を抑制する振動補償信号を生成し、高い駆動精度を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。説明する際には本明細書と同時に提出する図面を適宜参照することにする。
【００１５】
図１は、本形態の制御装置が制御を行う駆動系の構成を図示したものである。この駆動系は、従動軸５を回転させる駆動装置としてのモータ１、従動軸５が回転してギア３と噛み合うギア２、ギア２と噛み合い従動軸６を回転させるギア３、駆動系の動作における情報処理において符号化を行うエンコーダ４、ギア２を回転させる従動軸５、ギア３が回転することにより回転する従動軸６、従動軸６が回転して所定の動作を行う負荷７、従動軸６が回転することにより生じる特定の振動を検出するセンサ８を有して構成されている。
【００１６】
センサ８が従動軸６より生じる振動を検出する方法を、図２を参照して説明する。図２はセンサ８の構成を図示したものである。従動軸６に取り付けられた円盤８１には４箇所のスロット８２が設けられている。そして、円盤８１の外周部には発光素子と受光素子を備えた光センサ８３が設けられている。従動軸６が回転すると、円盤８１も回転し、各スロット８２が光センサ８３を通過する。光センサ８３において発行素子から受光素子へ照射される光は通常円盤８１に遮られるが、スロット８２が通過したときだけ受光素子においてその光を受光することができる。従って、光を受光したタイミングから円盤８１の回転動作について計測することができる。具体的には、そのタイミングから通過周波数を測定し、一のスロットから次のスロットが通過するまでの時間Ｔ１、Ｔ２に換算する。従動軸６より生じる振動のため両時間Ｔ１、Ｔ２は相違している。これに基づいて、数１によって従動軸６の振動の振幅Ａと位相αが得られる。
【００１７】
【数１】
2007037237.tif 000003
但し、ωは従動軸６の平均回転速度、γは予め設定された各スロット８２間の角度、Ｍは予めわかっている付加変動成分である。
【００１８】
上式を整理すると、数２のようになり、これを解くと数３のように振幅Ａと位相αが得られる。
【００１９】
【数２】
2007037237.tif 000004
【数３】
2007037237.tif 000005
【００２０】
次に、本形態の制御装置が行う動作処理について図３を参照しながら説明する。図３は制御装置が行う動作処理を表すフローチャートである。なお、かかる動作処理は図１に示した各装置、部品の動作を統括的に制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)により行われる。そして、本形態の制御装置はさらにＣＰＵがかかる制御を行うときに読み出すプログラムを格納しているＲＯＭ(Read Only Memory)と、上記従動軸６の振動を計測したときの測定値などの情報を記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)を有している。
【００２１】
まず、センサ８において従動軸６の振動を検出する（Ｓ０１）。ここで検出された振動を検出信号としてＲＡＭに記憶される（Ｓ０２）。この検出信号には上式により得られた従動軸６の振動の振幅Ａと位相αの情報が含まれている。そして、この検出信号はＮ回分繰り返して記憶される（Ｓ０３）。Ｎはサンプリング回数として予め設定されたものである。ここで記憶するときには、円盤８１の回転動作に応じて所定の時間間隔を設けて繰り返し記憶すれば後述するサンプリングの間隔で振動補償を行うことができる。また、回転動作を行う度に得られる測定値を順番に記憶すれば前に得た測定値に基づいて次の測定値を得ることができる。
【００２２】
その後、ＲＡＭに記憶されたＮ個のデータに対し平均化処理を行う（Ｓ０４）。具体的には、振幅Ａと位相αをパラメータとして表される値Ｇk（Ａ、α）（ｋ＝１、２、…、Ｎ）の平均値Ｇを算出する（数４参照）。
【００２３】
【数４】
2007037237.tif 000006
【００２４】
その後、平均値Ｇに基づいて従動軸６の振動を抑制するための振動補償信号を生成する（Ｓ０５）。この振動補償信号には位相αと逆の位相の情報を含ませると良い。そして、この振動補償信号に基づいて振動補償を行う（Ｓ０６）。
【００２５】
このようなプロセスを繰り返し、振動補償信号をＮサンプリングごとに更新し、振動補償の制御を繰り返し行う。このような制御を繰り返し行ったときの結果を図４、図５に示す。図４は平均化処理を行っていないときの振動補償を誤差として表したグラフであって図中左側は従動軸の回転量に対する従動軸の位置誤差を表すものであり、図中右側は時間に対する従動軸の角速度誤差を表すものである。また、図５は１０個のデータに対し平均化処理を行ったときの振動補償を誤差として表したグラフであって図中左側は従動軸の回転量に対する従動軸の位置誤差を表すものであり、図中右側は時間に対する従動軸の角速度誤差を表すものである。平均化処理を行ったほうが位置誤差は低減されており、また、角速度誤差においても、振動補償信号を更新するたびに低減されており、精度の高い駆動制御が実現されていることがわかる。
【００２６】
なお、上記形態は本発明の制御装置を実施するための最良のものであるが、これに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
３次元的な動作を行う機構を制御するときに本発明の制御装置を用いる点に特に意義がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本形態の制御装置が制御を行う駆動系の構成を図示したものである。
【図２】センサ８の構成を図示したものである。
【図３】制御装置が行う動作処理を表すフローチャートである。
【図４】平均化処理を行っていないときの振動補償を誤差として表したグラフである。
【図５】平均化処理を行ったときの振動補償を誤差として表したグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１    モータ
６    従動軸
８    センサ
【図１】
2007037237.tif 000007
【図２】
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【図３】
2007037237.tif 000009
【図４】
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【図５】
2007037237.tif 000011