JP5659749B2 - Method and apparatus for correcting angle transmission error of wave gear reducer - Google Patents
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Description
本発明は、オフセット印刷装置のブランケットロール等のような回転体を波動歯車減速機を介して接続した駆動モータにより回転駆動する際に、上記波動歯車減速機における角度伝達誤差を補正するための波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置に関するものである。 The present invention provides a wave for correcting an angle transmission error in the wave gear reducer when a rotary body such as a blanket roll of an offset printing apparatus is driven to rotate by a drive motor connected via a wave gear reducer. The present invention relates to an angle transmission error correction method and apparatus for a gear reducer.
減速機の一つである波動歯車減速機(ハーモニックドライブ(登録商標)機構を用いた減速機)は、入力軸に取り付けられるウェーブ・ジェネレータと、出力軸に取り付けられるフレクスプラインと、ケーシングに固定されるサーキュラ・スプラインとからなる構成としてあり、小型軽量、高回転精度、高減速比、高トルク容量、高効率、バックラッシがない等の特徴を有することから、高い位置決め精度(回転角度の制御性)が要求される用途に広く利用されている。 A wave gear reducer (a reducer using a harmonic drive (registered trademark) mechanism), which is one of the reducers, is fixed to a casing, a wave generator attached to an input shaft, a flex spline attached to an output shaft, and a casing. It has a structure consisting of a circular spline and has features such as small size, light weight, high rotation accuracy, high reduction ratio, high torque capacity, high efficiency, and no backlash, so it has high positioning accuracy (controllability of rotation angle). Is widely used in applications that require
そのため、オフセット印刷装置において、ブランケットロールの回転駆動機構として、該ブランケットロールのロール軸の一端に、サーボモータの如き駆動モータを、波動歯車減速機を介して取り付けた構成とすることが従来考えられている。 Therefore, in the offset printing apparatus, it is conventionally considered that a drive motor such as a servo motor is attached to one end of the roll shaft of the blanket roll via a wave gear reducer as a rotation drive mechanism of the blanket roll. ing.
ところで、近年、金属蒸着膜のエッチング等による微細加工に代えて、導電性ペーストを印刷用のインクとして用いた印刷技術、たとえば、凹版オフセット印刷技術を用いて基板上に液晶ディスプレイ等の画像表示素子の電子回路を印刷して形成する手法が提案されてきている。 By the way, in recent years, an image display element such as a liquid crystal display on a substrate using a printing technique using a conductive paste as a printing ink, for example, an intaglio offset printing technique, instead of fine processing such as etching of a metal vapor deposition film. There has been proposed a method of forming the electronic circuit by printing.
上記基板上に電子回路を印刷により形成する場合は、電極となる線幅として、たとえば、10μm程度と微細なものが要求されることがあり、よって、紙等に文字や画像を印刷する通常のオフセット印刷に比して高い印刷精度が要求される。 When an electronic circuit is formed on the substrate by printing, the line width to be an electrode may be required to be as fine as, for example, about 10 μm. Higher printing accuracy is required compared to offset printing.
オフセット印刷装置では、ブランケットロールの回転精度は、印刷精度に直結するため、上記のような高い印刷精度が要求されるオフセット印刷装置では、上記印刷ロールの回転を高精度に制御する必要がある。 In the offset printing apparatus, since the rotational accuracy of the blanket roll is directly related to the printing accuracy, in the offset printing apparatus that requires high printing accuracy as described above, it is necessary to control the rotation of the printing roll with high accuracy.
しかし、波動歯車減速機は、その特性として、入力側に接続してある上記サーボモータの軸が2回転する毎に1周期となる周期的な角度伝達誤差が生じているのが実状である。 However, the actual condition of the wave gear reducer is that, as its characteristics, a periodic angle transmission error of one cycle occurs every time the servo motor shaft connected to the input side rotates twice.
この波動歯車減速機の角度伝達誤差については、通常は、出力側の回転角度を精密ロータリーエンコーダで計測し、制御装置により入力側へフィードバックすることで、精密な回転制御が可能であるとされている。しかし、回転速度が速い場合や、出力側の軸に接続された駆動対象によって出力側の軸の回転慣性がモータの出力に比べて大きい場合は、上記波動歯車減速機の有する角度伝達誤差分の誤差を修正しきれなくなってしまう。 Regarding the angle transmission error of this wave gear reducer, it is usually said that precise rotation control is possible by measuring the rotation angle on the output side with a precision rotary encoder and feeding it back to the input side with a control device. Yes. However, when the rotational speed is high or the rotational inertia of the output side shaft is larger than the output of the motor depending on the driving object connected to the output side shaft, the amount of angular transmission error of the wave gear reducer The error cannot be corrected.
又、波動歯車減速機の角度伝達誤差は、その回転方向に先行する側と遅れ側の振れ幅がたとえば、0.01〜0.02度程度と小さいため、紙等に文字や画像を印刷する通常のオフセット印刷では問題にならないが、上記したように基板上に電子回路を印刷により形成する場合のような高い印刷精度が求められるような場合は上記波動歯車減速機の角度伝達誤差が影響する虞が懸念される。 Also, the angle transmission error of the wave gear reducer prints characters and images on paper or the like because the deflection width on the side preceding and behind the rotation direction is as small as about 0.01 to 0.02 degrees, for example. This is not a problem with normal offset printing, but when high printing accuracy is required, such as when an electronic circuit is formed on a substrate as described above, the angle transmission error of the wave gear reducer affects. There is concern about fear.
なお、モータと、該モータの回転を減速する波動歯車減速機と、該減速機で減速された回転駆動力により角度変更(揺動)される波長分散素子(回折格子)を備えた分光器について、特定波長を有する単色光を取り出す際の該分光器の波長誤差を補正するための手法として、上記モータと波長分散素子(回折格子)との間に介装してある波動歯車減速機の角度伝達誤差を、sin関数(周期関数)の重ね合わせとして表して補正量を計算し、得られた補正量に基づいて上記モータへ与える指令値を修正するようにする手法が従来提案されており、かかる手法によれば、モータと波長分散素子(回折格子)との間に介装してある上記波動歯車減速機に特有の周期性誤差を軽減できるとされている(たとえば、特許文献1参照)。 A spectroscope provided with a motor, a wave gear reducer for reducing the rotation of the motor, and a wavelength dispersion element (diffraction grating) whose angle is changed (oscillated) by a rotational driving force decelerated by the reducer. As a method for correcting the wavelength error of the spectrometer when taking out monochromatic light having a specific wavelength, the angle of the wave gear reducer interposed between the motor and the wavelength dispersion element (diffraction grating) A method has been conventionally proposed in which a transmission amount is expressed as a superposition of a sin function (periodic function), a correction amount is calculated, and a command value given to the motor is corrected based on the obtained correction amount. According to this method, it is said that the periodic error peculiar to the wave gear reducer interposed between the motor and the wavelength dispersion element (diffraction grating) can be reduced (for example, see Patent Document 1). .
ところが、上記特許文献1に示された手法は、波動歯車減速機の周期性誤差波形を、周期性を有する2つ以上の周期関数の線形結合で表現した近似的な補正式を立てる際に、輝線スペクトルの測定結果に基づいて実験的に決まる2つの係数についてのsin関数のみ、具体的には、波動歯車減速機で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)したときの空間周波数のうち、第1周波数と第2周波数に対応するsin関数しか用いていないというのが実状であり、そのために、この手法を、モータにより波動歯車減速機を介して回転体を回転駆動する形式の構成を備えた装置について、該回転体の回転時における360度の全周に亘る波動歯車減速機の角度伝達誤差の補正に適用しようとすると、以下のような問題が生じてしまう。
However, the method disclosed in
すなわち、上記特許文献1に示された手法は、モータにより波動歯車減速機を介して駆動する対象が、分光器における波長分散素子(回折格子)の角度変更(揺動)であるため、波動歯車減速機の出力側の軸は、回転するものではなく、或る限定された角度範囲内で往復動作するのみである。しかも、上記波動歯車減速機に求められる角度伝達誤差は、該波動歯車減速機の出力側の軸に取り付けてある波長分散素子(回折格子)を或る角度姿勢に固定しようとするときの静的な状態についての誤差に過ぎない。そのため、上述したように、波動歯車減速機の周期性誤差波形を近似した補正式を、該波動歯車減速機で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換したときの第1周波数と第2周波数に対応するsin関数のみしか用いていないとしても、分光器より特定波長を有する単色光を取り出す際の該分光器の波長誤差を補正するという目的を達成する程度には十分な波動歯車減速機の角度補正効果を得ることが可能であった。
That is, in the technique disclosed in
しかし、本発明者の研究によれば、モータにより波動歯車減速機を介して回転体を回転駆動する形式の構成を備えた装置にて、上記回転体を回転駆動するときに上記波動歯車減速機の角度伝達誤差を補正する場合は、動的な状態で角度伝達誤差を抑えることが必要とされるため、波動歯車減速機の周期性誤差波形を近似した補正式について、波動歯車減速機で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)したときの第1周波数と第2周波数に対応するsin関数のみでは十分に近似できないことが判明した。 However, according to the research of the present inventor, the wave gear reducer is used when the rotating body is rotationally driven in an apparatus having a configuration in which the rotating body is rotationally driven by a motor via the wave gear reducer. When the angle transmission error is corrected, it is necessary to suppress the angle transmission error in a dynamic state. Therefore, a correction formula approximating the periodic error waveform of the wave gear reducer is generated in the wave gear reducer. It was found that the sinusoidal function corresponding to the first frequency and the second frequency when the angle transmission error is fast Fourier transformed (FFT) cannot be sufficiently approximated.
しかも、たとえ、特許文献1に示されたような手法によって求めた変形補正式を用いて波動歯車減速機の角度伝達誤差を補正しても、該波動歯車減速機の出力側の軸の角度が360度回るときには、補正後の波動歯車減速機の周期性誤差波形の強さ(振幅)と、該波形の位相が、上記波動歯車減速機の出力側の軸の角度に依存して周期的に変化していることも判明した。
Moreover, even if the angle transmission error of the wave gear reducer is corrected using the deformation correction formula obtained by the method shown in
そこで、本発明は、オフセット印刷装置のブランケットロール等のような回転体を、波動歯車減速機を介して接続した駆動モータにより回転駆動する際に、波動歯車減速機の出力側の軸を回転させるという動的な状態についても、波動歯車減速機の角度伝達誤差を効率よく補正することができると共に、該波動歯車減速機の出力側の軸を360度回すときの周方向の全域に亘り、回転角度誤差を一様に抑えることができるようにするための波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention rotates the shaft on the output side of the wave gear reducer when a rotating body such as a blanket roll of an offset printing apparatus is rotationally driven by a drive motor connected via the wave gear reducer. In the dynamic state, the angle transmission error of the wave gear reducer can be efficiently corrected, and the rotation is performed over the entire area in the circumferential direction when the output shaft of the wave gear reducer is rotated 360 degrees. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for correcting an angle transmission error of a wave gear reducer so that the angle error can be suppressed uniformly.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に対応して、駆動モータと回転駆動させる回転体との間に取り付けた波動歯車減速機の周期性角度伝達誤差波形を、該波動歯車減速機の入力軸側1回転分に相当する周期の1/n(nは波動歯車減速機の構造に依存する自然数)の周期性を有する2つ以上の周期関数の線形結合で近似してなる仮の補正式を、波動歯車減速機の角度伝達誤差を高速フーリエ変換するときに得られる第1周波数ω1から少なくとも第4周波数ω4に関するsin関数を用いて表し、更に、上記仮の補正式における第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における振幅Aについて、波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存した該振幅Aのぶれについての振幅a1と位相θαの波動歯車減速機の出力側の軸に対する角度依存変化をsin関数で近似してなる補正量sin(a1・θ+θα)を乗算する補正を加え、且つ上記仮の補正式における前記第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における位相θaについて、波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存した該位相θaのぶれについての振幅Δθaと周期dα1と位相dθαの波動歯車減速機の出力側の軸に対する角度依存変化をsin関数で近似してなる補正量(1−Δθa・sin(dα1・θ+dθα))を乗算する補正を加えてなる補正式を求め、該求められた補正式により目標とする回転体の回転角度を補正して、該補正された回転体の目標回転角度が得られるように上記駆動モータへ制御指令を与えるようにする波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention, corresponding to claim 1, shows the periodic angular transmission error waveform of a wave gear reducer attached between a drive motor and a rotating body to be rotated, as the wave gear. It is approximated by a linear combination of two or more periodic functions having a periodicity of 1 / n (n is a natural number depending on the structure of the wave gear reducer) corresponding to one rotation on the input shaft side of the speed reducer. The provisional correction formula is expressed by using a sine function related to at least the fourth frequency ω4 from the first frequency ω1 obtained when the angle transmission error of the wave gear reducer is fast Fourier transformed . As for the amplitude A in the term of A · sin (ω1 · θ + θa), which is the term of the sin function for one frequency ω1 , the amplitude a1 for the fluctuation of the amplitude A depending on the rotation angle of the shaft on the output side of the wave gear reducer Phase θα A correction for multiplying a change amount sin (a1 · θ + θα) obtained by approximating an angle-dependent change with respect to the output-side axis of the wave gear reducer by a sin function , and the first frequency ω1 in the provisional correction formula Regarding the phase θa in the term of A · sin (ω1 · θ + θa) that is the term of the sin function, the amplitude Δθa , the period dα1 and the phase of the fluctuation of the phase θa depending on the rotation angle of the shaft on the output side of the wave gear reducer A correction equation is obtained by adding a correction that multiplies a correction amount (1−Δθa · sin (dα1 · θ + dθα)) obtained by approximating the angle-dependent change of dθα with respect to the output-side axis of the wave gear reducer by a sin function, A wave that corrects the target rotation angle of the rotating body by the obtained correction formula and gives a control command to the drive motor so as to obtain the corrected target rotation angle of the rotating body. An angle transmission error correction method for a dynamic gear reducer is adopted.
又、請求項2に対応して、駆動モータを波動歯車減速機を介して回転体に接続し、更に、上記波動歯車減速機の入力側の角度を検出する入力側角度検出手段と、上記波動歯車減速機の出力側の角度を検出する出力側角度検出手段と、制御装置を備え、且つ該制御装置を、上記駆動モータにより波動歯車減速機を介して回転体を回転させるときに上記入力側角度検出手段と上記出力側角度検出手段より入力される信号を基に波動歯車減速機の周期性角度伝達誤差波形を求める機能と、該波動歯車減速機の入力軸側1回転分に相当する周期の1/n(nは波動歯車減速機の構造に依存する自然数)の周期性を有する2つ以上の周期関数の線形結合で近似してなる仮の補正式を、波動歯車減速機の角度伝達誤差を高速フーリエ変換するときに得られる第1周波数ω1から少なくとも第4周波数ω4に関するsin関数を用いて表し、更に、上記仮の補正式における第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における振幅Aについて、波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存した該振幅Aのぶれについての振幅a1と位相θαの波動歯車減速機の出力側の軸に対する角度依存変化をsin関数で近似してなる補正量sin(a1・θ+θα)を乗算する補正を加え、且つ上記仮の補正式における前記第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における位相θaについて、波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存した該位相θaのぶれについての振幅Δθaと周期dα1と位相dθαの波動歯車減速機の出力側の軸に対する角度依存変化をsin関数で近似してなる補正量(1−Δθa・sin(dα1・θ+dθα))を乗算する補正を加えて求めた補正式を記憶する機能と、上記駆動モータを運転して波動歯車減速機を介して回転体を回転させるときに、目標とする回転体の回転角度を上記記憶してある補正式で補正して、該補正された回転体の目標回転角度が得られるように上記駆動モータへ制御指令を与える機能を備えてなる構成を有する波動歯車減速機の角度伝達誤差補正装置とする。 According to a second aspect of the present invention, the drive motor is connected to the rotating body via the wave gear reducer, the input side angle detecting means for detecting the angle on the input side of the wave gear reducer, and the wave An output side angle detecting means for detecting an angle on the output side of the gear reducer, and a control device, and the control device is configured to rotate the rotating body via the wave gear reducer by the drive motor; A function for obtaining a periodic angle transmission error waveform of the wave gear reducer based on the signals input from the angle detection means and the output side angle detection means, and a period corresponding to one rotation on the input shaft side of the wave gear reducer Of a temporary correction equation approximated by a linear combination of two or more periodic functions having a periodicity of 1 / n (where n is a natural number depending on the structure of the wave gear reducer). Obtained when fast Fourier transform the error Represents using the sin function relating to at least a fourth frequency ω4 from the first frequency .omega.1, further, the amplitude A in terms of a term of a sin function for the first frequency .omega.1 in the temporary correction equation A · sin (ω1 · θ + θa) For the fluctuation of the amplitude A depending on the rotation angle of the shaft on the output side of the wave gear reducer, the angle-dependent change of the amplitude a1 and phase θα with respect to the output side shaft of the wave gear reducer is approximated by a sin function. becomes a correction amount sin (a1 · θ + θα) a correction for multiplying added, and the phase .theta.a in terms of a term of a sin function for the first frequency .omega.1 in the temporary correction equation a · sin (ω1 · θ + θa), The amplitude Δθa of the fluctuation of the phase θa depending on the rotation angle of the shaft on the output side of the wave gear reducer, the axis on the output side of the wave gear reducer having the period dα1 and the phase dθα. A function of storing a correction formula obtained by adding a correction by multiplying a correction amount (1−Δθa · sin (dα1 · θ + dθα)) obtained by approximating an angle-dependent change with a sin function, and operating the drive motor When the rotating body is rotated via the wave gear reducer, the target rotating angle of the rotating body is corrected by the stored correction formula so that the corrected target rotating angle of the rotating body is obtained. An angle transmission error correction apparatus for a wave gear reducer having a configuration provided with a function of giving a control command to the drive motor.
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
(1)駆動モータと回転駆動させる回転体との間に取り付けた波動歯車減速機の周期性角度伝達誤差波形を、該波動歯車減速機の入力軸側1回転分に相当する周期の1/n(nは波動歯車減速機の構造に依存する自然数)の周期性を有する2つ以上の周期関数の線形結合で近似してなる仮の補正式を、波動歯車減速機の角度伝達誤差を高速フーリエ変換するときに得られる第1周波数ω1から少なくとも第4周波数ω4に関するsin関数を用いて表し、更に、上記仮の補正式における第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における振幅Aについて、波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存した該振幅Aのぶれについての振幅a1と位相θαの波動歯車減速機の出力側の軸に対する角度依存変化をsin関数で近似してなる補正量sin(a1・θ+θα)を乗算する補正を加え、且つ上記仮の補正式における前記第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における位相θaについて、波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存した該位相θaのぶれについての振幅Δθaと周期dα1と位相dθαの波動歯車減速機の出力側の軸に対する角度依存変化をsin関数で近似してなる補正量(1−Δθa・sin(dα1・θ+dθα))を乗算する補正を加えてなる補正式を求め、該求められた補正式により目標とする回転体の回転角度を補正して、該補正された回転体の目標回転角度が得られるように上記駆動モータへ制御指令を与えるようにする波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置としてあるので、駆動モータにより波動歯車減速機を介して回転体を回転駆動するときに、上記波動歯車減速機が特性として有する周期的な角度伝達誤差を、該波動歯車減速機にて回転駆動力を伝達しているという動的な状態の下で、効率よく補正することができる。更に、上記波動歯車減速機の出力側の軸の回転角度に依存せずに、すなわち、該軸を360度回すときの周方向の全域に亘り、回転角度誤差を一様に抑制することができる。よって、上記回転体の回転精度や位置決め精度を高めることができる。
(2)したがって、本発明の波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置を、駆動モータに波動歯車減速機を介してブランケットロールを接続したオフセット印刷装置に適用して、その波動歯車減速機の角度伝達誤差の補正を行うことにより、上記ブランケットロールの回転精度や位置決め精度を高めることができるようになるため、オフセット印刷処理における印刷精度の向上化を図ることが可能になり、基板上に電子回路を印刷により形成する場合のような高い印刷精度が要求される場合に有利なものとすることができる。
According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) The periodic angle transmission error waveform of the wave gear reducer attached between the drive motor and the rotating body to be rotated is represented by 1 / n of a cycle corresponding to one rotation on the input shaft side of the wave gear reducer. (N is a natural number depending on the structure of the wave gear reducer) A temporary correction equation approximated by a linear combination of two or more periodic functions having a periodicity, and the angle transmission error of the wave gear reducer as fast Fourier It is expressed by using a sin function relating to at least the fourth frequency ω4 from the first frequency ω1 obtained at the time of conversion, and further, A · sin (ω1 · θ + θa) which is a term of the sine function relating to the first frequency ω1 in the provisional correction formula . the amplitude a of the section), the angle-dependent change to the output side of the axis of the amplitudes a1 and phase θα wave gear drive for shake amplitude a dependent on the rotation angle of the output side of the axis of the harmonic drive gear reducer A correction that multiplies a correction amount sin (a1 · θ + θα) approximated by a sin function is added, and A · sin (ω1 · θ + θa), which is a term of the sin function related to the first frequency ω1 in the provisional correction equation , As for the phase θa in the term, the angle-dependent change of the amplitude Δθa , the period dα1 and the phase dθα of the fluctuation of the phase θa with respect to the output side axis of the wave gear reducer, depending on the rotation angle of the output side shaft of the wave gear reducer. Is obtained by adding a correction that is multiplied by a correction amount (1−Δθa · sin (dα1 · θ + dθα)) approximated by a sin function, and the target rotation angle of the rotating body is determined by the obtained correction equation. As a method and apparatus for correcting an angle transmission error of a wave gear reducer that gives a control command to the drive motor so that the corrected target rotational angle of the rotating body is obtained. Therefore, when the rotary body is rotationally driven by the drive motor via the wave gear reducer, the cyclic angle transmission error that the wave gear reducer has as a characteristic is caused to generate a rotational driving force by the wave gear reducer. The correction can be performed efficiently under the dynamic state of transmission. Furthermore, the rotation angle error can be uniformly suppressed without depending on the rotation angle of the shaft on the output side of the wave gear reducer, that is, over the entire region in the circumferential direction when the shaft is rotated 360 degrees. . Therefore, the rotation accuracy and positioning accuracy of the rotating body can be increased.
(2) Accordingly, the angle transmission error correction method and apparatus for a wave gear reducer according to the present invention is applied to an offset printing apparatus in which a blanket roll is connected to a drive motor via a wave gear reducer. By correcting the angle transmission error, it is possible to improve the rotation accuracy and positioning accuracy of the blanket roll, so that it is possible to improve the printing accuracy in the offset printing process and This can be advantageous when high printing accuracy is required, such as when an electronic circuit is formed by printing.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は本発明の波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置の実施の一形態として、たとえば、図1に示す如きオフセット印刷装置のブランケットロールの駆動機構に適用する場合を示すもので、以下のようにしてある。 1 and 2 show an embodiment of a method and apparatus for correcting an angle transmission error of a wave gear reducer according to the present invention, for example, when applied to a blanket roll drive mechanism of an offset printing apparatus as shown in FIG. It is as follows.
ここで、図1に示したブランケットロールの駆動機構について概説すると、回転体としてのブランケットロール1の両端のロール軸2a,2bを、該ブランケットロール1の軸心方向に沿って延びるロールホルダ3の両端部に、個別の軸受4を介して回転自在に支持させる。
Here, the drive mechanism of the blanket roll shown in FIG. 1 will be outlined. The roll shafts 2a and 2b at both ends of the
上記ブランケットロール1の一端側(図1では左側)のロール軸2aの端部には、波動歯車減速機5の出力側の軸(図示せず)を取り付け、該波動歯車減速機5の入力側には、サーボモータの如き駆動モータ6の出力軸7を接続した構成としてある。
An output side shaft (not shown) of the
上記構成としてあるブランケットロール1の駆動機構に適用する本発明の波動歯車減速機の角度伝達誤差補正装置は、上記駆動モータ6に、該駆動モータ6自身の出力軸の回転角度の検出を介して上記波動歯車減速機5の入力角度を検出するための入力側角度検出手段としての入力側角度検出用ロータリーエンコーダ8を設けると共に、上記回転体であるブランケットロール1の他端側(図1では右側)のロール軸2bに、該ブランケットロール1の回転角度の検出を介して上記波動歯車減速機5の出力角度を検出するための出力側角度検出手段としての出力側角度検出用ロータリーエンコーダ9を取り付ける。
An angle transmission error correction device for a wave gear reducer according to the present invention applied to the drive mechanism of the
更に、上記波動歯車減速機5の入力側と出力側の各角度検出用ロータリーエンコーダ8と9より入力される信号を基に、上記駆動モータ6へ指令を与える制御装置10を備えた構成とする。
Further, a
以下、上記制御装置10における制御内容について詳述する。
Hereinafter, the control contents in the
ここで、先ず、上記制御装置10における制御則の導出について説明する。
Here, first, the derivation of the control law in the
上記駆動モータ6により波動歯車減速機5を介してブランケットロール1を回転駆動するときには、上記制御装置10では、入力側角度検出用ロータリーエンコーダ8より入力される上記波動歯車減速機5の入力側の角度検出信号と、上記出力側角度検出用ロータリーエンコーダ9より入力される上記波動歯車減速機5の出力側の角度検出信号に基づいて、上記波動歯車減速機5における角度伝達誤差が検出される。
When the
ところで、前述したように、特許文献1に示されたような、波動歯車減速機で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)したときの第1周波数と第2周波数に対応するsin関数を用いて表された波動歯車減速機の周期性誤差波形を近似した補正式では、上記駆動モータ6により波動歯車減速機5を介してブランケットロール1を回転駆動する場合に、上記波動歯車減速機5の動的な状態での角度伝達誤差を抑えることができないということが判明している。
By the way, as described above, the sin function corresponding to the first frequency and the second frequency when the angle transmission error generated in the wave gear reducer is fast Fourier transformed (FFT) as shown in
このことに鑑みて、先ず、波動歯車減速機5の周期性誤差波形を、特許文献1に示されたと同様の手法で周期性を有する2つ以上の周期関数の線形結合で表現した近似的な仮の補正式を立てるときに、上記波動歯車減速機5で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)したときの空間周波数に関する周期関数であるsin関数の項を増やすべく、たとえば、第1周波数ω1から第4周波数ω4に対応するsin関数を用いて、上記波動歯車減速機5の周期性誤差波形を近似した仮の補正式を立てることを考える。この場合、上記第1周波数ω1から第4周波数ω4に対応するsin関数を用いると、該仮の補正式は、以下の補正式(1)のようになる。
上記のようにして得られた補正式(1)を用いて、上記駆動モータ6へ与える角度制御指令を補正すると、上記各角度検出用ロータリーエンコーダ8と9より入力される上記波動歯車減速機5の入力側と出力側の角度検出信号に基づいて制御装置10で検出される該波動歯車減速機5における角度伝達誤差の結果は、該波動歯車減速機5の出力側の軸の回転角度を横軸としてプロットすると、図3(イ)に示す如き波形となる。又、この角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)すると、図3(ロ)に示すようになる。
When the angle control command given to the drive motor 6 is corrected using the correction equation (1) obtained as described above, the
上記図3(イ)の結果について着目すると、上記補正式(1)によって補正した後の波動歯車減速機5における角度伝達誤差の波形は、その強さ、すなわち、振幅と、波形の位相が、上記波動歯車減速機5の出力側の軸の回転角度に依存して変動していること(ぶれを生じていること)が明らかとなった。
Paying attention to the result of FIG. 3A, the waveform of the angle transmission error in the
そこで、上記図3(イ)のグラフのエンベロープのカーブを基に、上記仮の補正式である補正式(1)における第1項、すなわち、波動歯車減速機5で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)したときの空間周波数のうちの第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における振幅Aについて、該振幅Aのぶれ(変動)についての振幅(a1)と位相(θα)の波動歯車減速機5の出力側の軸に対する角度依存変化を周期関数としてのsin関数で近似してなる補正量sin(a1・θ+θα)を乗算する補正を加えるようにする。
Therefore, based on the envelope curve in the graph of FIG. 3A, the first term in the correction equation (1), which is the provisional correction equation, that is, the angle transmission error generated in the
更に、上記第1周波数ω1に関するsin関数の項であるA・sin(ω1・θ+θa)の項における位相θaについて、該位相θaのぶれ(変動)についての大きさ(振幅)(Δθa)と周期(dα1)と位相(dθα)の波動歯車減速機5の出力側の軸に対する角度依存変化に関する補正量(1−Δθa・sin(dα1・θ+dθα))を乗算する補正を加えることにより、以下の補正式(2)を導出するようにしてある。
上記補正式(2)を用いて、上記駆動モータ6へ与える角度制御指令を補正すると、上記各角度検出用ロータリーエンコーダ8と9より入力される上記波動歯車減速機5の入力側と出力側の角度検出信号に基づいて制御装置10で検出される該波動歯車減速機5における角度伝達誤差の結果は、該波動歯車減速機5の出力側の軸の回転角度を横軸としてプロットすると、図2(イ)に示す如き波形となる。又、この角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)すると、図2(ロ)に示すようになる。
When the angle control command given to the drive motor 6 is corrected using the correction formula (2), the input side and the output side of the
上記図2(イ)の波形を、前述した図3(イ)の波形と比較すると、波動歯車減速機5における角度伝達誤差の振幅(強度)が低減されていると共に、該振幅の波動歯車減速機5の出力側の軸の回転角度に依存した(ぶれ)変動も低減されていることが明らかである。
When the waveform of FIG. 2 (a) is compared with the waveform of FIG. 3 (a) described above, the amplitude (intensity) of the angle transmission error in the
なお、前述した仮の補正式である式(1)から上記式(2)を導くときに、該式(2)における右辺の第2項から第4項にも、上記右辺第1項に加えたと同様の修正を加えるようにしてもよいが、独立には作用しないことが多いので、パラメータの調整が複雑になる一方、波動歯車減速機5の角度伝達誤差の抑制にはあまり貢献しない。よって、通常は、上記したように、式(2)における右辺第1項のみに修正を加えるようにすることが好ましい。
When the above equation (2) is derived from the above-described provisional correction equation (1), the second term to the fourth term on the right side in the equation (2) are added to the first term on the right side. Although the same correction may be made as described above, since it often does not work independently, the adjustment of the parameters becomes complicated, but it does not contribute much to the suppression of the angle transmission error of the
上記式(2)で加えた修正項の各パラメータの設定は、上記補正式(1)による補正後に得られる図3(イ)に示したと同様の波形を、上記波動歯車減速機5における出力側の軸の360度の全周について求めて、その振幅と位相の変化を取得し、図3(イ)の波形のエンベロープを基に、上記振幅と位相の変動の大きさと空間周波数を読み取る(カーブフィッティングする)ことで、上記修正項に含まれる3つのパラメータの値を求めることが可能である。
Each parameter of the correction term added in the above equation (2) is set to a waveform similar to that shown in FIG. 3 (a) obtained after the correction by the above correction equation (1) on the output side of the
上記式(2)に加えた修正の効果は、波形を見ただけでは分かり難いとしても、角度伝達誤差の振幅や標準偏差を計算することで確認することができる。よって、その結果を上記パラメータの微調整に使用するようにしてもよい。 The effect of the correction added to the above equation (2) can be confirmed by calculating the amplitude and standard deviation of the angle transmission error, even if it is difficult to understand simply by looking at the waveform. Therefore, the result may be used for fine adjustment of the parameter.
以上に鑑みて、本発明では、上記制御装置10に、予め、上記手順で求めた補正式(2)を記憶させておくようにし、上記駆動モータ6の運転により波動歯車減速機5を介してブランケットロール1を回転駆動するときには、上記制御装置10にて、目標とする上記ブランケットロール1の回転角度を、上記補正式(2)を用いて補正し、該補正されたブランケットロール1の目標回転角度が得られるように、上記駆動モータ6へ制御指令を与えるようにしてある。
In view of the above, in the present invention, the correction equation (2) obtained in the above procedure is stored in the
更に、上記制御装置10は、上記補正式(2)により補正したブランケットロール1の目標回転角度を得るための制御指令を上記駆動モータ6へ与えるときに、上記入力側角度検出用ロータリーエンコーダ8より入力される上記波動歯車減速機5の入力側の角度検出信号が、上記駆動モータ6へ与えた角度制御指令に一致するように、該駆動モータ6について、フィードバック制御等の指令値追従用の制御を行うようにしてもよい。
Further, when the
このように、本発明の波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置によれば、駆動モータ6により波動歯車減速機5を介して回転体であるブランケットロール1を回転駆動するときに、上記波動歯車減速機5が特性として有する周期的な角度伝達誤差を、該波動歯車減速機5を介して回転駆動力を伝達しているという動的な状態の下で、該波動歯車減速機5の角度伝達誤差を効率よく補正することができると共に、該波動歯車減速機5の出力側の軸の回転角度に依存せずに、すなわち、該軸を360度回すときの周方向の全域に亘り、回転角度誤差を一様に抑制することができる。
Thus, according to the angle transmission error correction method and apparatus for the wave gear reducer of the present invention, when the
よって、上記ブランケットロール1の回転精度や位置決め精度を高めることができて、オフセット印刷装置における印刷精度の向上化を図ることができることから、基板上に電子回路を印刷により形成する場合のような高い印刷精度が要求されるオフセット印刷装置におけるブランケットロール1を回転駆動するためのロール回転駆動装置に適したものとすることができる。
Therefore, the rotational accuracy and positioning accuracy of the
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、仮の補正式である上記補正式(1)を立てるときに、波動歯車減速機5で生じる角度伝達誤差を高速フーリエ変換(FFT)したときの空間周波数に関する周期関数における第5周波数に対応するsin関数を加えるようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the angle transmission error generated in the
本発明の波動歯車減速機の角度伝達誤差補正方法及び装置は、駆動モータの出力を波動歯車減速機を介して回転体に伝えて該回転体を回転駆動する形式の装置であれば、オフセット印刷装置におけるブランケットロール以外のいかなる回転体の駆動機構に適用してもよい。 The method and apparatus for correcting the angle transmission error of the wave gear reducer according to the present invention is offset printing as long as the output of the drive motor is transmitted to the rotating body via the wave gear reducer to drive the rotating body. You may apply to the drive mechanism of any rotary body other than the blanket roll in an apparatus.
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ブランケットロール(回転体)
5 波動歯車減速機
6 駆動モータ
8 入力側角度検出用ロータリーエンコーダ(入力側角度検出手段)
9 出力側角度検出用ロータリーエンコーダ(出力側角度検出手段)
10 制御装置
1 Blanket roll (rotating body)
5 Wave Gear Reducer 6 Drive Motor 8 Input Side Angle Detection Rotary Encoder (Input Side Angle Detection Means)
9 Output side angle detection rotary encoder (output side angle detection means)
10 Control device
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