(57)【要約】【課題】外力トルクに拘らず、トルク伝達部のギアのバックラッシュによる制御動作への影響を低減でき、柔軟に動作を行う場合の制御特性を容易に向上させられる構造を実現する。【解決手段】制御部Ｃ１は、指示角度θｄに対して出力軸の軸角度θｐを、モータ５、６を使用して駆動制御する。また、制御部Ｃ１は、少なくとも出力軸が停止する状態で成り立ち、指示角度θｄと軸角度θｐの角度誤差Δθ対して、一義的に決定された出力軸の回転方向に応じたトルク制御信号Ａ、Ｂを出力する。トルク制御信号Ａ，Ｂの和は、角度誤差Δθに対して上限値の範囲内で角度誤差Δθの増減に応じて線形に増減する領域が存在する。モータ５、６の制御時には、停止状態に拘らず、角度誤差Δθに対するトルク制御信号Ａ、Ｂをそれぞれ出力する。【選択図】図３
2013150493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモータと、前記複数のモータにより駆動する出力部材と、ギアの噛み合いにより、前記複数のモータと前記出力部材との間のトルク伝達を行うトルク伝達部と、前記出力部材の駆動量を検知する駆動量検知手段と、を備えたサーボ装置において、
前記出力部材への駆動指令及び前記駆動量検知手段の検知値に応じて、前記複数のモータをそれぞれ制御する制御部を有し、
前記制御部は、
少なくとも前記出力部材の停止状態で成り立ち、前記駆動指令と前記検知値との差分に対して一義的に決定された、前記出力部材の駆動方向に応じた複数のトルク指令値を有し、
前記差分に対する前記複数のトルク指令値の和は、それぞれ駆動方向に対して上限値を有し、前記上限値の範囲内で、前記差分の増減に応じて線形に増減する領域が存在し、
前記複数のモータの制御時に、前記停止状態に拘らず、前記差分に対する前記複数のトルク指令値をそれぞれ出力する、
ことを特徴とするサーボ装置。
【請求項２】
前記複数のトルク指令値は、前記複数のトルク指令値の和と前記差分との関係が、前記上限値の範囲内で線形となるように設定されている、
ことを特徴とする、請求項１に記載のサーボ装置。
【請求項３】
前記複数のトルク指令値は、それぞれ、前記差分が０の場合に、前記複数のモータにそれぞれ所定のトルクが出力されるように設定されている、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のサーボ装置。
【請求項４】
前記複数のモータは２個で、前記複数のトルク指令値は、それぞれのモータに対応した第１のトルク指令値及び第２のトルク指令値である、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載のサーボ装置。
【請求項５】
前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とは、互いに極性が異なる前記差分の範囲を有する、
ことを特徴とする、請求項４に記載のサーボ装置。
【請求項６】
前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とは、互いに一致する前記差分の範囲を有する、
ことを特徴とする、請求項４又は５に記載のサーボ装置。
【請求項７】
前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とは、それぞれ０となる前記差分の範囲を有する、
ことを特徴とする、請求項４ないし６のうちの何れか１項に記載のサーボ装置。
【請求項８】
前記第１のトルク指令値と前記第２のトルク指令値とは、それぞれ、トルクが異なる値となる前記差分を有する、
ことを特徴とする、請求項４ないし７のうちの何れか１項に記載のサーボ装置。
【請求項９】
前記複数のモータは２個で、前記複数のトルク指令値は、第３のトルク指令値、第４のトルク指令値、第５のトルク指令値であり、前記第３のトルク指令値に前記第５のトルク指令値を加算して、一方のモータに対応した第１のトルク指令値を出力し、前記第４のトルク指令値に前記第５のトルク指令値を加算して、他方のモータに対応した第２のトルク指令値を出力する、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載のサーボ装置。
【請求項１０】
前記第３のトルク指令値と前記第４のトルク指令値とは、互いに極性が異なる前記差分の範囲を有する、
ことを特徴とする、請求項９に記載のサーボ装置。
【請求項１１】
前記第３のトルク指令値と前記第４のトルク指令値とは、互いに一致する前記差分の範囲を有する、
ことを特徴とする、請求項９又は１０に記載のサーボ装置。
【請求項１２】
前記第３のトルク指令値と前記第４のトルク指令値とは、それぞれ０となる前記差分の範囲を有する、
ことを特徴とする、請求項９ないし１１のうちの何れか１項に記載のサーボ装置。
【請求項１３】
前記第３のトルク指令値と前記第４のトルク指令値とは、それぞれ、トルクが異なる値となる前記差分を有する、
ことを特徴とする、請求項９ないし１２のうちの何れか１項に記載のサーボ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のモータにより出力部材を駆動するサーボ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを使用して出力軸（出力部材）の回転角度を制御するサーボ装置において、減速機における減速ギアのバックラッシュ及び減速機及びモータの伝達摩擦による起動トルクの削減が重要な課題である。例えば、多関節ロボットの各関節動作をサーボ装置で制御する場合、幅広い外力及び外力変動に対して安定した軸角度を保持できることが重要である。このような事情に鑑み、従来、２つのモータを使用してバックラッシュと起動トルクに対処する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１５は、特許文献１の図１、図６、図１９に記載されているサーボ装置に対して、注目される共通の構成を抜粋したものである。なお、特許文献１の記載では速度制御部を含むが、必須構成でないので位置制御部のみとした。図１５に示した構成について説明する。
【０００４】
モータ５、６は、減速機７を介して出力軸を駆動する。軸角度計測器（駆動量検知手段）８は、出力軸の軸角度（検知値）θｐを出力する。軸角度θｐは指示角度（駆動指令）θｄと比較され、角度誤差（差分）Δθ＝θｐ−θｄが求められる。角度誤差Δθは、トルク制御部１２に入力され、トルク制御信号Ｔを出力する。トルク制御信号Ｔは、トルク値Ｔｐ１、Ｔｐ２と加算され、各々トルク制御信号Ａ、Ｂに変換される。
【０００５】
トルク制御信号Ａ、Ｂは、各々モータ駆動部３、４に入力され、各々モータ５、６を所定トルクを発生するように電流駆動または電圧駆動する。軸角度θｐが指示角度θｄに一致する位置制御が実現するため、トルク制御部１２において角度誤差Δθに対する積分制御動作が含まれる。トルク制御信号Ｔは、角度誤差Δθでトルク指定値が決定されない。トルク制御信号Ｔが関係するトルク制御信号Ａ、Ｂも同様に、角度誤差Δθでトルク指定値が決定されない。モータのトルクは駆動電圧が一定とすると電流注入のＯＮ／ＯＦＦ比で決定されるので、トルク制御信号Ｔ、Ａ、Ｂは簡単なＰＷＭ制御信号で実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１６２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の図１５に記載したサーボ装置では、トルク制御信号Ａ、Ｂの値が最終減速ギアへのトルク伝達が保証されない小さなトルク制御信号を発生する外力トルクの範囲が存在する。この点について、図１６を用いて説明する。なお、モータ５、６の破損を避けるためトルク制限を行なう必要があるので、トルク制御信号Ａ、Ｂは、トルク値Ｔ１、Ｔ２でトルク制限されている。このトルク制限は、図１５の構成ではモータ駆動部３、４において行う。以下の説明を簡単にするため、モータ５、６から最終減速ギアへのトルク特性が等しいとして、Ｔｐ１とＴｐ２及びＴ１とＴ２の各々の大きさは等しいとする。また、トルク制御信号Ａ、Ｂによって、最終減速ギアに各々トルクＴａ、Ｔｂが伝達されるとする。また、出力軸に加わる外力トルクＴｅとする。
【０００８】
図１６は、それぞれ、２個のモータに接続されたギアと、最終減速ギアとの噛み合わせ箇所α部とβ部とをそれぞれ拡大して示したものである。なお、以下の説明では、最終減速ギアの正転方向をＣＷ方向、逆転方向をＣＣＷ方向とする。
【０００９】
まず、図１６（ｃ）は、外力トルクＴｅが無いまたは小さい場合を示している。この場合、トルクＴａはＣＣＷ方向に発生し、トルクＴｂはＣＷ方向に発生し、α部及びβ部共にギアが噛み合っており、バックラッシュによる問題は発生しない。また、外力トルクＴｅとトルク和（Ｔａ＋Ｔｂ）が相対する軸角度θｐで平衡する。Ｔｐ１及びＴｐ２を起動トルクより十分大きく設定しておけば、外力トルクＴｅの変動に対しても制御できる。
【００１０】
次に、図１６（ａ）は、外力トルクＴｅがＣＣＷ方向に作用した場合である。この場合、トルクＴａ、ＴｂともにＣＷ方向になり、α部及びβ部共にギアが噛み合っている。また、外力トルクＴｅとトルク和（Ｔａ＋Ｔｂ）が相対する軸角度θｐで平衡する。図１６（ｅ）は、外力トルクＴｅがＣＷ方向に作用した場合である。この場合、トルクＴａ、ＴｂともにＣＣＷ方向になり、α部及びβ部共にギアが噛み合っている。また、外力トルクＴｅとトルク和（Ｔａ＋Ｔｂ）が相対する軸角度θｐで平衡する。
【００１１】
一方、図１５に記載の構造の場合、トルク制御信号の値が小さくなる条件で軸角度θｐが平衡する条件で外力トルクＴｅが出力軸に加わると、バックラッシュが生じる可能性がある。具体的には、図１６（ｂ）は、トルク制御信号Ａの値が小さくなる条件で軸角度θｐが平衡する条件のＣＣＷ方向の外力トルクＴｅが出力軸に加わっている場合の、ギアの噛み合わせ状態を示すものである。この条件ではトルクＴａの伝達は不安定になり、α部におけるギアの噛み合わせはバックラッシュによって安定しないので軸角度θｐが安定しない。
【００１２】
また、図１６（ｄ）は、トルク制御信号Ｂの値が小さくなる条件で軸角度θｐが平衡する条件のＣＷ方向の外力トルクＴｅが出力軸に加わっている場合の、ギアの噛み合わせ状態を示すものである。この条件ではトルクＴｂの伝達は不安定になり、β部におけるギアの噛み合わせはバックラッシュによって安定しないので軸角度θｐが安定しない。
【００１３】
図１５のサーボ装置における角度誤差Δθが関与しないトルク値Ｔｐ１、Ｔｐ２では、外力トルクＴｅによるトルク制御信号Ａ、Ｂの値が小さくなる条件を消すことはできない。また、特許文献１に記載のトルククランプ回路を用いても、トルク制御信号Ａ、Ｂの値が小さくなる条件を消すことはできない。また、特許文献１に記載の構造では、外力トルクＴｅが存在するサーボ装置の停止条件が考慮されていない。
【００１４】
また、多関節ロボットは、対象物と他のロボットとの干渉に対して柔軟に動作しなければならないが、特許文献１の記載にあるように弾性部材をサーボ装置に使用すると制御特性が低下する。しかし、対象物と他のロボットとの干渉は多様な条件が考えられ、弾性特性が固定された弾性部材では対処できない。特許文献１に記載の速度制御部を使用した手段は、弾性部材が定まらない条件では使用できない。
【００１５】
本発明は、外力トルクに拘らず、トルク伝達部のギアのバックラッシュによる制御動作への影響を低減でき、柔軟に動作を行う場合の制御特性を容易に向上させられる構造を実現すべく発明したいものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、複数のモータと、前記複数のモータにより駆動する出力部材と、ギアの噛み合いにより、前記複数のモータと前記出力部材との間のトルク伝達を行うトルク伝達部と、前記出力部材の駆動量を検知する駆動量検知手段と、を備えたサーボ装置において、前記出力部材への駆動指令及び前記駆動量検知手段の検知値に応じて、前記複数のモータをそれぞれ制御する制御部を有し、前記制御部は、少なくとも前記出力部材の停止状態で成り立ち、前記駆動指令と前記検知値との差分に対して一義的に決定された、前記出力部材の駆動方向に応じた複数のトルク指令値を有し、前記差分に対する前記複数のトルク指令値の和は、それぞれ駆動方向に対して上限値を有し、前記上限値の範囲内で、前記差分の増減に応じて線形に増減する領域が存在し、前記複数のモータの制御時に、前記停止状態に拘らず、前記差分に対する前記複数のトルク指令値をそれぞれ出力する、ことを特徴とするサーボ装置にある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出力部材の停止状態で成り立ち、駆動指令と検知値との差分に対して一義的に決定された複数のトルク指令値を出力しているため、外力トルクに拘らず、トルク伝達部のギアのバックラッシュの制御動作への影響を低減できる。また、複数のトルク指令値の和に駆動指令と検知値との差分の増減に対して線形に増減する領域が存在するため、この領域においてサーボ装置自身が弾性特性を実現できる。このため、対象物に対して柔軟な動作が要求される場合でも、出力部材に対するトルク伝達部に遅れ要素となる弾性部材を設ける必要がなくなる。したがって、柔軟動作における制御特性が容易に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るサーボ装置を備えた多関節ロボットの概略構成模式図。
【図２】サーボ装置のトルク伝達部を示す模式図。
【図３】第１の実施形態のサーボ装置のブロック図。
【図４】第１の実施形態の動作を説明するための軸角度に対するトルク制御信号の特性の第１例を示す図。
【図５】同じく第２例を示す図。
【図６】同じく第３例を示す図。
【図７】同じく第４例を示す図。
【図８】同じく第５例を示す図。
【図９】同じく第６例を示す図。
【図１０】同じく第７例を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施形態のサーボ装置のブロック図。
【図１２】第２の実施形態の動作を説明するための軸角度に対するトルク制御信号の特性の第１例を示す図。
【図１３】同じく第２例を示す図。
【図１４】同じく第３例を示す図。
【図１５】従来技術を簡略化して示すブロック図。
【図１６】各動作条件における、サーボ装置の最終減速ギアと前段ギアとの噛み合わせ部を、一部を省略して拡大して示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１０を用いて説明する。まず、本実施形態のサーボ装置が適用可能な多関節ロボットについて、図１を用いて簡単に説明する。多関節ロボットは、関節軸Ｊ１〜Ｊ６を含む可動肢１３と、対象物に接触または干渉し一般にサーボ装置が含まれる作業肢１４から構成される。
【００２０】
次に、このような多関節ロボットの作業肢１４などを駆動する本実施形態のサーボ装置について、図２及び図３を用いて説明する。複数のモータ５、６は、トルク伝達部である減速機７に、出力部材である出力軸１８を駆動するトルクを伝達する。本実施形態では、２個のモータ５、６により１個の出力軸１８を駆動する。
【００２１】
減速機７は、図２に示す様に、複数のギアである最終減速ギア１７と前段ギア１５、１６とは、各々α部及びβ部で噛み合っており、前段ギア１５、１６には各々モータ５、６からのトルクが伝達される。最終減速ギア１７は、出力軸１８に固定されている。したがって、最終減速ギア１７と前段ギア１５、１６との噛み合いにより、複数のモータ５、６と出力軸１８との間のトルク伝達が行われる。
【００２２】
駆動量検知手段である軸角度計測器８は、出力軸１８の駆動量を軸角度（検知値）θｐとして検知し、制御部Ｃ１に出力する。軸角度計測器８にはエンコーダ、ポテンショメータ等が含まれている。制御部Ｃ１は、出力軸１８への駆動指令及び軸角度計測器８の検知値に応じて、２個のモータ５、６をそれぞれ制御する。本実施形態では、制御部Ｃ１は、軸角度（検知値）θｐと指示角度（駆動指令）θｄとを比較して、駆動指令と検知値との差分である角度誤差Δθ＝θｐ−θｄを求める。
【００２３】
図３は、本実施形態のサーボ装置の構成を示すものであり、前述の図１５のサーボ装置との違いは、角度誤差Δθは、トルク制御部１，２に入力され、それぞれ複数のトルク指令値であるトルク制御信号Ａ、Ｂを出力するところである。即ち、制御部Ｃ１のトルク制御部１、２は、それぞれ、少なくとも出力軸１８の停止状態で成り立ち、角度誤差Δθに対して一義的に決定された、出力軸１８の駆動方向（回転方向）に応じたトルク制御信号Ａ、Ｂを有する。トルク制御信号Ａは、モータ５に対応した第１のトルク指令値で、トルク制御信号Ｂは、モータ６に対応した第２のトルク指令値である。トルク制御信号Ａ、Ｂは、各々モータ駆動部３、４に入力され、各々モータ５、６を所定トルクを発生するように電流駆動または電圧駆動する。
【００２４】
具体的には、トルク制御部１，２は、各々角度誤差Δθを変数としたトルク関数ＴＦ１、ＴＦ２により、次に示すトルク制御信号Ａ、Ｂを発生する。
Ａ＝ＴＦ１（Δθ）
Ｂ＝ＴＦ２（Δθ）
【００２５】
また、角度誤差Δθに対するトルク制御信号Ａ、Ｂの和は、それぞれ駆動方向に対して上限値を有し、この上限値の範囲内で、角度誤差Δθの増減に応じて線形に増減する領域が存在する。本実施形態では、制御部Ｃ１は、複数のモータ５、６の制御時に、停止状態に拘らず、角度誤差Δθに対するトルク制御信号Ａ、Ｂをそれぞれ出力している。
【００２６】
このようなトルク制御信号Ａ、Ｂは、図４ないし図１０にしめすような特性を有する。横軸は軸角度θｐであり、縦軸はトルク指令値（トルク制御信号）である。したがって、軸角度が指示角度θｄある場合、角度誤差Δθは０である。出力軸１８の回転方向は、図２の時計回り方向をＣＷ（正転）とし、反時計回り方向をＣＣＷ（逆転）とする。曲線Ａ，Ｂは、各々トルク制御信号Ａ、Ｂの特性である。
【００２７】
＜特性の第１例＞
まず、図４を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第１例について説明する。トルク制御信号Ａ、Ｂは、モータ５，６を含むトルク伝達部の破損を避けるためトルクＴ１、Ｔ２でトルク制限が加わる。即ち、本実施形態では、ＣＣＷ方向の上限値をＴ１、ＣＷ方向の上限値をＴ２とし、トルク制御信号Ａ、Ｂの和は、それぞれ駆動方向に対して上限値２Ｔ１、２Ｔ２を有する。
【００２８】
図からも明らかなように、トルク制御信号Ａ、Ｂは、それぞれ角度誤差Δθに対して一義的にトルク指令値が決定するものである。言い換えれば、トルク制御信号Ａ、Ｂは、角度誤差Δθに対して、それぞれ１対１で対応する。また、このような図４で示すトルク制御信号Ａ、Ｂは、少なくとも平衡（停止）状態で成り立つものとする。したがって、本実施形態のサーボ装置は、トルク制御型サーボ装置である。
【００２９】
また、トルク制御信号Ａ、Ｂは、それぞれ、角度誤差Δθが０の場合に、２個のモータにそれぞれ所定のトルクＴｐ１、Ｔｐ２が出力されるように設定されている。即ち、角度誤差Δθが０（指示角度θｄ）の場合に、トルク制御信号ＡがＴｐ１に、トルク制御信号ＢがＴｐ２になる。また、トルク制御信号Ａとトルク制御信号Ｂとは、互いに極性が異なる角度誤差Δθの範囲を有する。図４では、θｄ１（ＣＣＷ方向）とθｄ２（ＣＷ方向）との間の範囲で、トルク制御信号Ａとトルク制御信号Ｂとの互いの極性が異なる。
【００３０】
このような本実施形態の場合、上述のように、トルク制御信号Ａ、Ｂの和は、上限値２Ｔ１、２Ｔ２の範囲内で、角度誤差Δθの増減に応じて線形に増減する領域が存在する。このため、トルク制御信号Ａ、Ｂの線形特性を示す軸角度領域では、弾性特性が実現できる。線形特性を示す軸角度領域を小さくすると硬いバネ特性になり、逆に大きくすると柔らかいバネ特性になる。トルク制御型サーボ装置は弾性制御型サーボ装置とも言える。多関節ロボットは柔軟に対象物に干渉する必要があり、この点に弾性特性が自在に制御できる弾性制御型サーボ装置は非常に有効である。したがって２個のモータ駆動系で１つの出力軸１８を駆動する場合でも、２つのトルク伝達経路に弾性体を設ける必要はない。この場合、特許文献１に記載の速度制御部による補正トルクを２つのモータに加える必要はない。
【００３１】
また、トルク制御では、軸角度θｐが指示角度θｄに漸近するのは外力トルクＴｅが小さい場合に限られる。出力軸１８の軸角度θｐを外力に関係なく指示角度θｄに漸近させる位置制御は、算出された角度誤差Δθから軸角度θｐが指示角度θｄになるように例えば下式に示すように指示角度θｄを更新を繰り返せば実現できる。
θｄ←θｄ−ｋ×Δθ（ｋは係数）
【００３２】
軸角度の移動に対する速度制御は、移動期間において瞬時指示角度を算出して、指示角度θｄを更新すれば実現できる。位置制御は、モータ５，６の駆動による最終減速ギア１７に加わるトルクＴａ、Ｔｂの双方によってが実現される。
【００３３】
図４に示した特性についてより詳しく説明する。上述のように、トルク制御信号Ａは、軸角度θｄ１で「０」になり、指示角度θｄでＣＣＷ方向のトルクＴｐ１になるようにしている。トルク制御信号Ｂは、軸角度θｄ２で「０」になり、指示角度θｄでＣＷ方向のトルクＴｐ２になるようにしている。このトルク制御信号Ａ、Ｂを発生させるトルク関数ＴＦ１、ＴＦ２は、角度誤差Δθに対して固定関数なので、上述の関係を簡単に実現できる。
【００３４】
また、図４の曲線Ｃはトルク制御信号Ａ、Ｂの和であるで示す総トルク信号Ｃである。説明を簡単にするため、モータ５、６から最終減速ギア１７までの２つのトルク伝達特性は等しく、トルクＴｐ１とトルクＴｐ２を等しいとする。図１６を使用して動作を説明する。図１６（ｃ）の外力トルクＴｅが無いまたは小さい場合、トルクＴａはＣＣＷ方向に発生し、トルクＴｂはＣＷ方向に発生し、α部及びβ部共にギアが噛み合っており、バックラッシュによる問題は発生しない。外力トルクＴｅとトルク和（Ｔａ＋Ｔｂ）が相対する軸角度θｐで平衡する。Ｔｐ１及びＴｐ２を起動トルクより十分大きく設定しておけば、外力トルクＴｅの変動に対しても制御できる。
【００３５】
図１６（ａ）の外力トルクＴｅがＣＣＷ方向の場合、トルクＴａ、Ｔｂ共にＣＷ方向になり、α部及びβ部共にギアが噛み合っている。外力トルクＴｅとトルク和（Ｔａ＋Ｔｂ）が相対する条件で軸角度θｐにおいて平衡する。図１６（ｅ）の外力トルクＴｅがＣＷ方向の場合、トルクＴａ、Ｔｂ共にＣＣＷ方向になり、α部及びβ部共にギアが噛み合っている。外力トルクＴｅとトルク和（Ｔａ＋Ｔｂ）が相対する条件において軸角度θｐで平衡する。
【００３６】
本実施形態によれば、出力軸１８の停止状態で成り立ち、角度誤差Δθに対して一義的に決定されたトルク制御信号Ａ、Ｂを出力しているため、外力トルクに拘らず、トルク伝達部のギアのバックラッシュの制御動作への影響を低減できる。
【００３７】
また、上述のように、トルク制御信号Ａ、Ｂの和である総トルク信号Ｃに、角度誤差Δθの増減に対して線形に増減する領域が存在するため、この領域においてサーボ装置自身が弾性特性を実現できる。このため、対象物に対して柔軟な動作が要求される場合でも、出力軸１８に対するトルク伝達部に遅れ要素となる弾性部材を設ける必要がなくなる。したがって、柔軟動作における制御特性が容易に向上できる。
【００３８】
＜特性の第２例＞
次に、図５を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第２例について説明する。本例の場合、トルク制御信号Ａ、Ｂは、トルク制御信号Ａ，Ｂの和と角度誤差Δθとの関係が、上限値の範囲内（２Ｔ１〜２Ｔ２）で線形となるように設定されている。
【００３９】
具体的には、トルク制御信号Ａは、指示角度θｄにおいてＣＣＷ方向のトルクＴｐ１になり、ＣＣＷ方向にはトルクＴ１までＣＣＷ方向にトルクが増加し、ＣＷ方向にはトルクＴ２まで線形にＣＷ方向にトルクが増加する。トルク制御信号Ｂは、指示角度θｄにおいてＣＷ方向のトルクＴｐ２になり、ＣＣＷ方向にはトルクＴ１までＣＣＷ方向にトルクが増加し、ＣＷ方向にはトルクＴ２まで線形にＣＷ方向にトルクが増加する。
【００４０】
トルク制御信号Ａ、Ｂは同じ軸角度でトルクＴ１、Ｔ２に到達するようにする。説明を簡単にするために、トルクＴｐ１とＴｐ２は大きさが等しく、トルクＴ１とＴ２の大きさが等しいとする。総トルク信号Ｃは図示するようにトルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２の全域で線形であり理想的な弾性特性を示す。つまり、トルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２における、全軸角度におけるトルク制御信号Ａ，Ｂの傾きの和は一定になっている。言い換えれば、角度誤差Δθの微小変化に対するトルク制御信号Ａ，Ｂの微小変化の和が一定になる。この条件を満足できれば、トルクＴｐ１とＴｐ２及びトルクＴ１、Ｔ２に対する限定は無い。その他の点については、第１例と同様である。
【００４１】
＜特性の第３例＞
次に、図６を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第３例について説明する。図５の第２例のトルク制御信号Ａ、Ｂとの設定の違いは、トルク値Ｔ１，Ｔ２に到達する前に、トルク制御信号Ａ、Ｂが一致しそれ以降はトルクＴ１，Ｔ２になるまで線形特性となる点である。即ち、トルク制御信号Ａとトルク制御信号Ｂとは、互いに一致する角度誤差Δθの範囲を有する。
【００４２】
本例の場合も、総トルク信号Ｃは図示するようにトルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２の全域で線形であり理想的な弾性特性を示す。つまり、トルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２における、全軸角度におけるトルク制御信号Ａ，Ｂの傾きの和は一定になっている。方向の異なったトルク指令値が不要な条件では２つ駆動トルクを同じになる軸角度θｐ領域を設けて、制御安定性の向上を図る。その他の点については、第２例と同様である。
【００４３】
＜特性の第４例＞
次に、図７を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第４例について説明する。図４の第１例のトルク制御信号Ａ、Ｂとの違いは、モータ５，６から最終減速ギア１７までの伝達系においてトルク伝達が保証できない図１６（ｂ）、（ｄ）のギアの噛み合わせ状態になるトルク範囲において、トルク「０」にしていることころである。即ち、トルク制御信号Ａとトルク制御信号Ｂとは、それぞれ０となる角度誤差Δθの範囲を有する。これにより、トルク伝達の不安定に起因する最終減速ギア１７の揺らぎの発生を抑え、バックラッシュをより生じにくくできる。その他の点については、第１例と同様である。
【００４４】
＜特性の第５例＞
次に、図８を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第５例について説明する。図７の第４例のトルク制御信号Ａ、Ｂとの違いは、トルク「０」になる軸角度範囲において、トルク「０」になっていない他方のトルク制御信号に対してトルク制御信号Ａ、Ｂの傾きの和が変動しないような補正トルクを加えているところである。さらに第３例の特性を加えることで、トルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２における、全軸角度におけるトルク制御信号Ａ，Ｂの傾きの和は一定になっている。その他の点については、第４例と同様である。
【００４５】
＜特性の第６例＞
次に、図９を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第６例について説明する。図４の第１例のトルク制御信号Ａ、Ｂとの違いは、次の通りである。モータ５，６から最終減速ギア１７までの伝達系においてトルク伝達が保証できない図１６（ｂ）、（ｄ）のギアの噛み合わせ状態になるトルク範囲の軸角度範囲を無くすため、トルク値をジャンプさせているところである。即ち、トルク制御信号Ａとトルク制御信号Ｂとは、それぞれ、トルクが異なる値となる角度誤差Δθを有する。
【００４６】
更に、トルクジャンプした軸角度の前後で総トルク信号Ｃがトルクジャンプしないように、トルクジャンプを必要としない他方のトルク制御信号に対して相対するトルクジャンプを行うようにする。本実施形態では、θｄ１（ＣＣＷ方向）とθｄ２（ＣＷ方向）とで、それぞれトルクをジャンプさせている。
【００４７】
これにより、モータ５，６から最終減速ギア１７までの伝達系においてトルク伝達が保証できない図１６（ｂ）、（ｄ）のギアの噛み合わせ状態の条件そのものが無くなる。その他の点については、第１例と同様である。
【００４８】
＜特性の第７例＞
次に、図１０を用いてトルク制御信号Ａ、Ｂの特性の第７例について説明する。図９の第６例のトルク制御信号Ａ、Ｂとの違いは、第３例で説明した特性を加えたところである。このため、トルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２における、全軸角度におけるトルク制御信号Ａ，Ｂの傾きの和は一定になり、トルク制限範囲２Ｔ１〜２Ｔ２において線形な弾性特性が得られる。その他の点については、第６例と同様である。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１１ないし図１４を用いて説明する。本実施形態の場合、図１１に示す様に、制御部Ｃ２は、２個のモータ５、６に対して、３個のトルク指令値を有する。即ち、第３のトルク指令値であるトルク制御信号Ｄ、第４のトルク指令値であるトルク制御信号Ｅ、第５のトルク指令値であるトルク制御信号Ｘを有する。そして、トルク制御信号Ｄにトルク制御信号Ｘを加算して、一方のモータ５に対応した第１のトルク指令値であるトルク制御信号Ａを出力する。また、トルク制御信号Ｅにトルク制御信号Ｘを加算して、他方のモータ６に対応した第２のトルク指令値であるトルク制御信号Ｂを出力する。トルク制御信号Ａ、Ｂは、第１の実施形態のトルク制御信号Ａ、Ｂと同じである。
【００５０】
角度誤差Δθは、各々トルク制御部９、１０，１１に入力され各々トルク制御信号Ｘ、Ｄ、Ｅを出力する。トルク制御信号Ｘはトルク制御信号Ｄ，Ｅに加算され、各々トルク制御信号Ａ，Ｂを出力する。トルク制御信号Ｘ，Ｄ，Ｅは角度誤差Δθを変数としてトルク関数ＴＦ５、ＴＦ３、ＴＦ４によって次式で示される。
Ｘ＝ＴＦ５（Δθ）
Ｄ＝ＴＦ３（Δθ）
Ｅ＝ＴＦ４（Δθ）
【００５１】
このようなトルク制御信号Ｘ、Ｄ、Ｅは、図１２ないし図１４にしめすような特性を有する。まず、図１２を用いてトルク制御信号Ｘ、Ｄ、Ｅの特性の第１例について説明する。横軸は軸角度θｐであり、縦軸はトルク指令値（トルク制御信号）である。出力軸１８の回転方向は、図２の時計回り方向をＣＷ（正転）とし、反時計回り方向をＣＣＷ（逆転）とする。曲線Ａ，Ｂは、各々トルク制御信号Ａ、Ｂの特性である。
【００５２】
＜特性の第１例＞
トルク制御信号Ｘ，Ｄ，Ｅは、少なくとも平衡（停止）状態において角度誤差Δθ対して一義的にトルク指令値が決定するものとする。また、トルク制御信号Ｘには、モータ５，６を含むトルク伝達系の破損を避けるためトルクＴ１、Ｔ２によってトルク制限が加わる。したがって、図１１のサーボ装置は、トルク制御型サーボ装置である。
【００５３】
曲線Ｄ，Ｅで示すトルク制御信号Ｄ、Ｅは、各々指示角度θｄ（角度誤差Δθが０）においてトルクＴｐ１、Ｔｐ２になり、軸角度θｐのＣＣＷ方向及びＣＷ方向に、トルクの大きさが減少し「０」になるようにしている。そして、トルク制御信号Ｘをトルク制御信号Ｄ，Ｅに加算したトルク制御信号Ａ，Ｂは、それぞれ、角度誤差Δθが０（指示角度θｄ）の場合に、２個のモータにそれぞれ所定のトルクＴｐ１、Ｔｐ２が出力されるように設定されている。即ち、角度誤差Δθが０の場合に、トルク制御信号ＡがＴｐ１に、トルク制御信号ＢがＴｐ２になる。
【００５４】
また、トルク制御信号Ｄとトルク制御信号Ｅとは、互いに極性が異なる角度誤差Δθの範囲を有する。図１２では、θｄ１（ＣＣＷ方向）とθｄ２（ＣＷ方向）との間の範囲で、トルク制御信号Ａとトルク制御信号Ｂとの互いの極性が異なる。また、トルク制御信号Ｄとトルク制御信号Ｅとは、互いに一致する角度誤差Δθの範囲を有し、それぞれ０となる角度誤差Δθの範囲を有する、即ち、θｄ１からＣＣＷ方向とθｄ２からＣＷ方向で、互いに一致し、且つ、０となる。
【００５５】
このような特性を有する本例の場合、トルク制御信号Ａ，Ｂは、第１の実施形態の特性の第３例（図６）の特性と同じになる。したがって、この第１の実施形態の特性の第３例と同様の効果が得られる。
【００５６】
＜特性の第２例＞
次に、図１３を用いてトルク制御信号Ｘ、Ｄ、Ｅの特性の第２例について説明する。本例の場合、図１２の第１例のトルク制御信号Ｄ、Ｅをさらに変更する。トルク制御信号Ｘとの加算によって得られるトルク制御信号Ａ、Ｂは、トルク伝達が保証できない図１６（ｂ）、図１６（ｄ）のギアの噛み合わせ状態になるトルク範囲においてトルク「０」になるように補償トルク特性をトルク制御信号Ｄ、Ｅに加える。さらにトルク「０」にする軸角度範囲でトルク制御信号Ａ、Ｂの和の変動が発生しないように、他方のトルク制御信号Ｄ、Ｅに補償トルク特性を加える。得られるトルク制御信号Ａ、Ｂは、第１の実施形態の第５例（図８）と同じになる。したがって、この第１の実施形態の特性の第５例と同様の効果が得られる。
【００５７】
＜特性の第３例＞
次に、図１４を用いてトルク制御信号Ｘ、Ｄ、Ｅの特性の第３例について説明する。本例の場合、図１２の第１例のトルク制御信号Ｄ、Ｅをさらに変更する。トルク制御信号Ｘとの加算によって得られるトルク制御信号Ａ、Ｂにおいて、トルク伝達が保証できない図１６（ｂ）、図１６（ｄ）のギアの噛み合わせ状態になるトルク範囲が無くなる様に対応するトルク制御信号Ｄ，Ｅに所定軸角度でトルクジャンプさせる。即ち、トルク制御信号Ｄとトルク制御信号Ｅとは、それぞれ、トルクが異なる値となる角度誤差Δθを有する。
【００５８】
更に、トルクジャンプの前後の軸角度θｐにおいてトルク制御信号Ａ、Ｂの和にトルクジャンプが発生しないように、他方のトルク制御信号Ｄ、Ｅに相対のトルクジャンプを加える。得られるトルク制御信号Ａ、Ｂは、第１の実施形態の第７例（図１０）と同じになる。したがって、この第１の実施形態の特性の第７例と同様の効果が得られる。
【００５９】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、２つのモータを使用したサーボ装置について説明した。但し、総トルク信号に着目して各トルク制御部でトルク制御信号を作成すればよいので、使用するモータ数は３個以上の複数でも、第１、第２の実施形態の全ての特性の例における総トルク関数Ｃは実現可能である。したがって本発明は、複数のモータを使用するサーボ装置に有効である。
【００６０】
また、各モータ及び出力軸へのトルク伝達特性は異なっていても良い。さらに本発明のサーボ装置はトルク制御型であるので、２つのトルク伝達特性に誤差があったとしても、平衡する軸角度θｐの誤差になるだけで制御安定性を崩すものではない。しかも、軸角度θｐの誤差は前述の位置制御動作を加えれば無くすことができる。
【００６１】
また、本発明の特徴であるトルク制御信号Ａ、Ｂ、Ｄ，Ｅは、全てマイクロプロセッサ内で容易に作成できるので、遅れ要素および誤差は発生しない。図８、９，１０、１３、１４におけるトルク制御信号Ａ、Ｂに存在する、トルクジャンプも２つトルク関数で相対でありかつ大きさが等しいので最終減速ギア１７への過渡的なトルク衝撃も緩和される。
【００６２】
また、以上の説明では、減速機７の最終減速ギア１７は１つであったが、各モータに最終減速ギアを持った構成においても各最終減速ギアが出力軸１８または機構的に接続されれていれば、本発明の動作は実現できる。したがって、図１、図１１で示すサーボ装置は、２つの別体のサーボ装置によっても構成できる。
【００６３】
また、以上の説明では、説明を簡単にするためにトルク制御信号Ａ，Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｘは、直線特性を組み合わせた特性であるが、曲線特性でも良い。
【００６４】
更に、以上の説明では、最終減速ギア１７は円形であるが、直線状の形態でも良い。この場合、直線状のギヤに固定された出力部材が、直線の方向に移動する。
【符号の説明】
【００６５】
１、２、９、１０、１１・・・トルク制御部、３、４・・・モータ駆動部、５、６・・・モータ、７・・・減速機（トルク伝達部）、８・・・軸角度計測器（駆動量検知手段）、１８・・・出力軸（出力部材）、Ｃ１、Ｃ２・・・制御部、Ａ・・・トルク制御信号（第１のトルク指令値）、Ｂ・・・トルク制御信号（第２のトルク指令値）、Ｄ・・・トルク制御信号（第３のトルク指令値）、Ｅ・・・トルク制御信号（第４のトルク指令値）、Ｘ・・・トルク制御信号（第５のトルク指令値）、θｄ・・・指示角度（駆動指令）、θｐ・・・軸角度（検知値）、Δθ・・・角度誤差（差分）、Ｔ１、Ｔ２・・・トルク（上限値）、Ｔｐ１、Ｔｐ２・・・トルク（所定のトルク）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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