CN115151883B - 隔振控制装置及隔振控制方法 - Google Patents

隔振控制装置及隔振控制方法 Download PDF

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Abstract

隔振控制装置(4)将通过固定于台架(2)的第1电动机(302)对第1可动部(301)进行驱动、通过固定于台架(2)的第2电动机(312)对第2可动部(311)进行驱动的驱动装置(3)设为控制对象，该隔振控制装置(4)的特征在于，具有：第1控制部(40)，其以第1可动部(301)追随于时间序列的追随指令(10)的方式对第1电动机(302)的位置或速度进行控制；以及第2控制部(41)，其使第2电动机(312)的位置或速度追随于振动抑制指令(11)的比例倍，该振动抑制指令(11)是相当于追随指令(10)所包含的台架(2)的振动频率成分的位置或速度的维度的指令。

Description

隔振控制装置及隔振控制方法
技术领域
本发明涉及一种抑制在通过固定于台架的电动机对可动部进行驱动的驱动装置的运转中产生的台架的振动的隔振控制装置及隔振控制方法。
背景技术
在如通过固定于台架的电动机对可动部进行驱动而将物体输送至指定的位置的定位装置这样的驱动装置中，要求高速化及高精度化。但是，如果将驱动装置高速化，则需要提高电动机的转速，因此在台架会产生振动，导致驱动装置的动作精度降低。作为抑制在台架产生的振动的技术而已知下述方法，即，使用基于在台架产生的振动频率的滤波器，对控制电动机的追随指令进行修正。但是，在对追随指令进行修正的情况下，导致直至驱动装置的动作完成为止的时间增加。
在专利文献1中公开了一种隔振控制装置，其具有与驱动装置的电动机不同的隔振控制用的电动机，将隔振控制用的电动机向与驱动装置的电动机相反的朝向驱动，抑制与驱动装置的动作相伴而产生的台架的振动。隔振控制用的电动机对与由驱动装置的电动机驱动的第1可动部不同的第2可动部进行驱动。通过具有隔振控制用的电动机，从而无需对赋予给驱动装置的电动机的追随指令进行修正，因此能够维持直至驱动装置的动作完成为止的时间。另外，在专利文献1所公开的技术中，生成从位置速度控制所涉及的推力指令将台架的振动成分去除后的推力指令，追加至隔振控制用的计数器推力指令。由此，由隔振控制用的电动机驱动的第2可动部在使驱动装置动作后返回至初始位置，因此即使在连续地重复向同一方向的驱动的情况下，也能够抑制第2可动部的可动范围。
专利文献1：日本特开2012－52666号公报
发明内容
但是，根据上述现有技术，通过1次定位形成的第2可动部的可动范围需要是与第1可动部相同的程度，并且要求抑制可动范围。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够抑制由驱动装置的动作产生的振动，并且能够抑制由隔振控制用的电动机驱动的可动部的可动范围的隔振控制装置。
为了解决上述的课题，并达到目的，本发明所涉及的隔振控制装置将通过固定于台架的第1电动机对第1可动部进行驱动、通过固定于台架的第2电动机对第2可动部进行驱动的驱动装置设为控制对象，该隔振控制装置的特征在于，具有：第1控制部，其以第1可动部追随于时间序列的追随指令的方式对第1电动机的位置或速度进行控制；以及第2控制部，其使第2电动机的位置或速度追随于振动抑制指令的比例倍，该振动抑制指令是相当于追随指令所包含的台架的振动频率成分的位置或速度的维度的指令。
发明的效果
本发明所涉及的隔振控制装置具有下述效果，即，能够抑制由驱动装置的动作产生的振动，并且能够抑制由隔振控制用的电动机驱动的可动部的可动范围。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的定位装置的结构的图。
图2是表示根据追随指令而生成的驱动装置的各指令波形的一个例子的图。
图3是用于对图1所示的振动抑制运算部的第1例进行说明的图。
图4是表示对图3所示的第1例中的追随指令及振动抑制指令之和进行频率解析而得到的结果的图。
图5是用于对图1所示的振动抑制运算部的第2例进行说明的图。
图6是表示对图5所示的第2例中的追随指令及振动抑制指令之和进行频率解析而得到的结果的图。
图7是用于对图1所示的振动抑制运算部的第3例进行说明的图。
图8是表示对图7所示的第3例中的追随指令及振动抑制指令之和进行频率解析而得到的结果的图。
图9是用于对图1所示的振动抑制运算部的第4例进行说明的图。
图10是表示对图9所示的第4例中的追随指令及振动抑制指令之和进行频率解析而得到的结果的图。
图11是用于对图1所示的振动抑制运算部的第5例进行说明的图。
图12是表示在第1对比例中使用的追随指令的图。
图13是表示在第1对比例中对在台架产生的加速度进行仿真而得到的结果的图。
图14是表示在第2对比例中使用的追随指令、追随指令及振动抑制指令之和的图。
图15是表示在第2对比例中对在台架产生的加速度进行仿真而得到的结果的图。
图16是表示图1所示的定位装置所使用的追随指令的图。
图17是表示图1所示的定位装置所使用的振动抑制指令的图。
图18是表示在实施方式1中对在台架产生的加速度进行仿真而得到的结果的图。
图19是表示实施方式2所涉及的定位装置的结构的图。
图20是表示实施方式3所涉及的定位装置的结构的图。
图21是表示实施方式4所涉及的定位装置的结构的图。
图22是表示生成图21所示的定位装置所使用的追随指令及振动抑制指令的工程设计工具的结构例的图。
图23是表示实施方式5所涉及的定位装置的结构的图。
图24是表示实施方式6所涉及的定位装置的结构的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的隔振控制装置及隔振控制方法详细地进行说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1所涉及的定位装置1的结构的图。定位装置1具有驱动装置3和隔振控制装置4。
驱动装置3具有：定位驱动部30，其具有定位用的第1电动机302及第1可动部301；以及隔振驱动部31，其具有隔振控制用的第2电动机312及第2可动部311。第1电动机302及第2电动机312固定于台架2。第1可动部301与第1电动机302机械地连接。第1电动机302对第1可动部301进行驱动。第2可动部311与第2电动机312机械地连接。第2电动机312对第2可动部311进行驱动，即使具有其反作用力，也能够抑制在由第1电动机302对第1可动部301进行驱动时产生的台架2的振动。第1电动机302基于由隔振控制装置4输出的指令对第1可动部301进行驱动，第2电动机312基于由隔振控制装置4输出的指令对第2可动部311进行驱动。
隔振控制装置4具有：第1控制部40，其对定位驱动部30进行控制；第2控制部41，其对隔振驱动部31进行控制；振动抑制运算部42；以及振动特性设定部43。第1控制部40基于从外部输入的时间序列的追随指令10，对第1电动机302供给电流而对第1可动部301的动作进行控制。具体地说，第1控制部40以第1可动部301追随于追随指令10的方式对第1电动机302的位置或速度进行控制。追随指令10是位置或速度的维度的指令。第2控制部41基于由后面记述的振动抑制运算部42进行运算的振动抑制指令11，对第2电动机312供给电流而对第2可动部311的动作进行控制。振动抑制指令11是相当于追随指令10所包含的台架2的振动频率成分的指令。具体地说，第2控制部41以使第2电动机312的位置或速度追随振动抑制指令11的比例倍的方式，对第2电动机312进行控制。
振动抑制运算部42基于追随指令10，运算用于由第2控制部41对隔振驱动部31进行控制的振动抑制指令11。振动抑制运算部42通过位置或速度的维度对相当于追随指令10所包含的台架2的振动频率成分的振动抑制指令11进行运算。振动特性设定部43预先保存与台架2相对应的振动频率。
在图1中，驱动装置3及隔振控制装置4设置于台架2上，但也可以将隔振控制装置4的一部分或者全部设置于与台架2不同的其他设备。在该情况下，第1控制部40和第1电动机302之间及第2控制部41和第2电动机312之间使用线缆等进行连接。
追随指令10是从外部发送至隔振控制装置4的时间序列的位置指令或者速度指令。图2是表示根据追随指令10而生成的驱动装置3的各指令波形的一个例子的图。图2包含位置指令、速度指令及推力指令各自的波形。此外，追随指令10的取得方法及生成方法没有特别限制。追随指令10可以是驱动装置3及隔振控制装置4可执行的任意形状的指令。例如，追随指令10是由PLC(Programmable Logic Controller)、IPC(Industrial PersonalComputer)等生成的位置指令或者速度指令，且经由工业用网络或者模拟信号等被取得。另外，追随指令10可以将基于驱动装置3的驱动距离等而生成的指令经由通信通路发送至隔振控制装置4。但是，从定位精度的观点出发，优选追随指令10及振动抑制指令11同步。
第1控制部40与位置指令或者速度指令即追随指令10相应地，以使第1电动机302的位置或速度追随于追随指令10的比例倍的方式进行驱动。第2控制部41与位置指令或者速度指令即振动抑制指令11相应地，以使第2电动机312的位置或速度追随于振动抑制指令11的比例倍的方式进行驱动。此时，将第2控制部41的响应速度设定为与第1控制部40的响应速度相同，由此能够将由第1电动机302及第2电动机312产生的力的响应设为相同，能够高精度地抑制在台架2产生的振动。此外，在第1控制部40的响应速度和第2控制部41的响应速度之差小于或等于阈值的情况下，能够将第1控制部40的响应速度和第2控制部41的响应速度视作相同。该阈值优选设为由第1电动机302及第2电动机312产生的力的响应视作相同程度的值。另外，在将第1控制部40的响应速度和第2控制部41的响应速度设为相同的情况下，定位装置1的使用者能够直接沿用第1控制部40的设定值而决定第2控制部41的增益等设定值，能够容易地进行设定值的决定。
振动抑制运算部42以振动抑制指令11和追随指令10之和具有在与台架2相应地预先设定于振动特性设定部43的台架振动频率处变得极小的频率响应的方式，对振动抑制指令11进行运算。
此外，隔振控制装置4例如由具有控制电路的计算机构成，该控制电路使用CPU(Central Processing Unit)92及存储器93。CPU 92也被称为处理电路、运算装置、处理器、微型计算机、DSP(Digital Signal Processor)等。存储器93例如是RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(注册商标)(Electrically EPROM)等非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、压缩盘、迷你盘、DVD(Digital Versatile Disk)等。
CPU 92将在存储器93中存储的与各处理相对应的计算机程序读出而执行，由此实现第1控制部40、第2控制部41、振动抑制运算部42及振动特性设定部43的功能。存储器93还被用作由CPU 92执行的各处理中的暂时存储器。由CPU 92执行的程序可以经由通信通路被提供，也可以在记录于存储介质的状态下被提供。
此外，在上述中示出了使用CPU 92及存储器93的例子，但隔振控制装置4的至少一部分的功能也可以由专用的硬件实现。专用的硬件例如是单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)或者它们的组合。关于下面的实施方式也是同样的。
图3是用于对图1所示的振动抑制运算部42的第1例进行说明的图。在第1例中，振动抑制运算部42使用IIR(Infinite Impulse Response：无限冲激响应)滤波器对振动抑制指令11进行运算。第1例所使用的IIR滤波器的滤波器函数通过下面的算式(1)表示。
【式1】
Figure BDA0003809181770000071
在这里，算式(1)所包含的3个常数a1、a2、b各自的值基于在振动特性设定部43设定的振动特性的信息进行设定。例如，在台架2的振动频率为ω[Hz]时，在常数a1＝2/2πω，常数a2＝1/(2πω)2，常数b＝0.3/(2πω)2的情况下，能够抑制台架2的振动。常数a1与台架2的振动频率ω的负1次方成正比，常数a2及常数b与台架2的振动频率ω的负2次方成正比。
振动抑制运算部42通过使用第1例的IIR滤波器，从而能够通过较少的存储器高效地抑制在台架2产生的振动。另外，如果将滤波器设为连续的表现，从而能够高精度地抑制振动。
图4是表示对图3所示的第1例中的追随指令10及振动抑制指令11之和进行频率解析而得到的结果的图。图4的横轴是频率，纵轴是追随指令10及振动抑制指令11之和。在台架2的振动频率ω处，频率响应取得极小值。
图5是用于对图1所示的振动抑制运算部42的第2例进行说明的图。第2例是将第1例中的IIR滤波器离散地安装，并且设为a2＝b的例子。通过将IIR滤波器离散地安装，从而能够通过更少的运算而抑制台架2的振动。另外，通过设为a2＝b，从而传递函数的分子的2次系数成为0。因此，能够进一步减少运算量。
图6是表示对图5所示的第2例中的追随指令10及振动抑制指令11之和进行频率解析而得到的结果的图。图6的横轴是频率，纵轴是追随指令10及振动抑制指令11之和。在台架2的振动频率ω处，频率响应取得极小值。
图7是用于对图1所示的振动抑制运算部42的第3例进行说明的图。在第3例中，振动抑制运算部42使用FIR(Finite Impulse Response：有限冲激响应)滤波器对振动抑制指令11进行运算。第3例所使用的FIR滤波器的第1离散系统传递函数F1(z)通过下面的算式(2)表示。
【式2】
Figure BDA0003809181770000081
常数N1的值与在振动特性设定部43中设定的振动特性的信息相应地设定。例如，在设为台架2的振动频率ω、振动抑制运算部42的处理周期t的情况下，通过设为N1＝1/ωt，从而能够抑制台架2的振动。
振动抑制运算部42使用第3例所示的FIR滤波器，由此能够抑制进行滤波器的运算时的运算误差的影响，能够抑制振动。另外，通过使用FIR滤波器，从而能够使振动抑制指令11稳定。
图8是表示对图7所示的第3例中的追随指令10及振动抑制指令11之和进行频率解析而得到的结果的图。图8的横轴是频率，纵轴是追随指令10及振动抑制指令11之和。在台架2的振动频率ω处，频率响应取得极小值。
图9是用于对图1所示的振动抑制运算部42的第4例进行说明的图。在第4例中，振动抑制运算部42使用移动平均滤波器对振动抑制指令11进行运算。图9所示的移动平均滤波器的级数为N2。表示级数的常数N2的值与第3例中的常数N1同样地，与在振动特性设定部43中设定的振动特性的信息相应地设定。第4例所使用的移动平均滤波器的第2离散系统传递函数F2(z)通过下面的算式(3)表示。
【式3】
Figure BDA0003809181770000082
振动抑制运算部42通过使用图9所示的移动平均滤波器，从而即使在振动抑制运算部42的输入存在噪声的情况下，也能够对稳定的振动抑制指令11进行运算。
图10是表示对图9所示的第4例中的追随指令10及振动抑制指令11之和进行频率解析而得到的结果的图。图10的横轴是频率，纵轴是追随指令10及振动抑制指令11之和。在台架2的振动频率ω处，频率响应取得极小值。
以上，对振动抑制运算部42的第1～第4例进行了说明，但振动抑制运算部42只要能够以追随指令10和振动抑制指令11之和具有在台架2的振动频率ω处变得极小的频率响应的方式，对振动抑制指令11进行运算即可。上述为一个例子，振动抑制运算部42的结构并不限定于说明的例子。
例如，可以与希望的特性相应地对滤波器的次数进行变更。另外，振动抑制运算部42也能够将多个滤波器组合而构成。另外，也能够将振动抑制运算部42所使用的各滤波器的常数与频率响应相应地进行变更。定位装置1的使用者或者设计者能够与装置结构、使用状况等相应地对适当的方法进行选择。另外，可以与状况相应地，以滤波器能够区分使用的方式构成振动抑制运算部42。
图11是用于对图1所示的振动抑制运算部42的第5例进行说明的图。振动抑制运算部42可以基于多个振动频率ω对振动抑制指令11进行运算。在第5例中，振动抑制运算部42基于2个振动频率ω1、ω2对振动抑制指令11进行运算。例如，振动抑制运算部42使用2个IIR滤波器对振动抑制指令11进行运算。一个IIR滤波器的滤波器函数通过上述的算式(1)表示，另一个IIR滤波器的滤波器函数通过下面的算式(4)表示。
【式4】
Figure BDA0003809181770000091
在第5例中，在算式(1)所包含的常数a1＝2/2πω1，常数a2＝1/(2πω1)2，常数b＝0.3/(2πω1)2，算式(4)所包含的a3＝2/2πω2，常数a2＝1/(2πω2)2，常数b＝0.3/(2πω2)2的情况下，能够抑制台架2的振动。
在第5例中，追随指令10和振动抑制指令11之和具有在各个振动频率ω1、ω2变得极小的频率响应，因此能够更高精度地抑制台架2的振动。
接下来，对图1所示的定位装置1所具有的效果进行说明。图12及图13是用于对本实施方式的第1对比例进行说明的图。图12是表示在第1对比例中使用的追随指令10的图。图13是表示在第1对比例中对在台架2产生的加速度进行仿真而得到的结果的图。此外，图13示出了使用图12所示的追随指令10将定位驱动部30单独地驱动，不对隔振驱动部31进行驱动的情况下的仿真结果。
如图13所示，在不使隔振驱动部31驱动，而是对定位驱动部30进行驱动的情况下，如果第1可动部301按照追随指令10进行驱动，则台架2发生振动在位置产生误差，因此有时导致定位精度降低。
图14及图15是用于对本实施方式的第2对比例进行说明的图。图14是表示在第2对比例中使用的追随指令10与追随指令10及振动抑制指令11之和的图。图15是表示在第2对比例中对在台架2产生的加速度进行仿真而得到的结果的图。图14的实线示出了追随指令10及振动抑制指令11之和，图14的虚线示出了追随指令10单体。图15的实线示出了使用通过图14的实线示出的追随指令10及振动抑制指令11之和，在对定位驱动部30进行驱动的情况下在台架2产生的加速度的仿真结果，图15的虚线示出了使用通过图14的虚线示出的追随指令10单体，在对定位驱动部30进行驱动的情况下在台架2产生的加速度的仿真结果。
如果将图15的实线和虚线进行比较，则通过在追随指令10追加振动抑制指令11，从而在台架2产生的加速度与通过追随指令10单体对定位驱动部30进行驱动的情况相比大幅地受到抑制。但是，在将振动抑制指令11追加于追随指令10的情况下，直至定位完成为止的时间增加。
图16是表示图1所示的定位装置1所使用的追随指令10的图。
图17是表示图1所示的定位装置1所使用的振动抑制指令11的图。
图18是表示在实施方式1中对在台架2产生的加速度进行仿真而得到的结果的图。图18示出了在使用图16所示的追随指令10对定位驱动部30进行驱动，使用图17所示的振动抑制指令11对隔振驱动部31进行驱动的情况下的仿真结果。
在本实施方式所涉及的定位装置1中，定位驱动部30基于追随指令10而被控制，因此抑制在第2对比例中发生的定位时间的增加，并基于振动抑制指令11对隔振驱动部31进行控制，从而能够抑制台架2的振动。此时振动抑制运算部42不是针对定位驱动部30的推力指令、加速度指令，而是针对位置指令及速度指令对其驱动时的台架2的振动的反作用力进行运算，因此能够抑制第1可动部301所承受的摩擦的影响并抑制振动。
在这里，第2可动部311的可动范围在位置指令中应用了图3、5、7、9、11所示那样的滤波器，因此无需考虑摩擦等的影响，能够容易地进行计算。
另外，根据振动抑制运算部42所使用的滤波器的性质，第2可动部311在定位结束时自然地返回至起动位置。由此，即使在追随指令10在同一方向连续地动作的情况下，第2可动部311的可动范围也与追随指令1次量变得同等。并且，第2电动机312以追随相当于追随指令10所包含的振动频率成分的振动抑制指令11的比例倍的方式被控制。振动频率成分比原来的追随指令小，因此第2可动部311的1次量的可动范围相对于原来的追随指令被缩短。
如以上说明所述，根据实施方式1所涉及的隔振控制装置4，第1可动部301以追随于时间序列的追随指令的方式对第1电动机302的位置或速度进行控制，第2电动机312的位置或速度以追随相当于台架2的振动频率成分的振动抑制指令11的比例倍的方式被控制。因此，能够抑制由于控制对象即驱动装置3的动作而产生的振动，并且抑制第2可动部311的可动范围。
另外，第1控制部40的响应速度和第2控制部41的响应速度之差设定为小于或等于阈值。由此，能够使在第1电动机302及第2电动机312产生的力的响应变得相同，能够高精度地抑制在台架2产生的振动。另外，在将第1控制部40的响应速度和第2控制部41的响应速度设为相同的情况下，定位装置1的使用者能够直接沿用第1控制部40的设定值而决定第2控制部41的增益等设定值，能够容易地进行设定值的决定。
此外，振动抑制运算部42以追随指令10之和具有在基于台架2的振动频率的频率处变得极小的频率响应的方式对振动抑制指令11进行运算，由此能够将振动抑制指令11设为相当于追随指令10所包含的台架2的振动频率成分的指令。即，振动抑制指令11取得具有台架2的振动变小的频率响应的指令与追随指令10之差而进行计算。因此，能够通过简易的运算而抑制台架2的振动。
此外，振动抑制运算部42能够通过上述的第1～第5例所示的方法对振动抑制指令11进行运算。通过使用滤波器，从而能够容易地生成振动抑制指令11。
实施方式2
图19是表示实施方式2所涉及的定位装置1－1的结构的图。定位装置1－1的结构的一部分与定位装置1共通。下面，关于与定位装置1共通的部分，通过使用相同的标号，从而省略详细的说明，主要对与定位装置1不同的部分进行说明。定位装置1－1具有驱动装置3－1和隔振控制装置4－1。
驱动装置3－1具有定位驱动部30－1和隔振驱动部31－1。定位驱动部30－1具有第1可动部301、第1电动机302和第1位置检测器303。隔振驱动部31－1具有第2可动部311、第2电动机312和第2位置检测器313。
隔振控制装置4－1具有第1控制部40－1、第2控制部41－1、振动抑制运算部42、振动特性设定部43、惯性比补偿部44和惯性特性设定部45。
第1位置检测器303对第1可动部301的位置进行测定，将表示测定出的位置的第1位置信息12输出至第1控制部40－1。第1位置检测器303设置于第1可动部301，或者与第1可动部301接近地设置。第1位置检测器303例如是线性标尺、接近传感器、激光位移计、视觉传感器等。此外，在图19中，第1位置检测器303安装于第1可动部301，但第1位置检测器303也可以是安装于第1电动机302的编码器、解析器等，第1位置检测器303也可以安装于第1可动部301及第1电动机302这两者。
第2位置检测器313对第2可动部311的位置进行测定，将表示测定出的位置的第2位置信息13输出至第2控制部41－1。第2位置检测器313设置于第2可动部311，或者与第2可动部311接近地设置。第2位置检测器313例如是线性标尺、接近传感器、激光位移计、视觉传感器等。此外，在图19中，第2位置检测器313安装于第2可动部311，但第2位置检测器313也可以是安装于第2电动机312的编码器、解析器等，第2位置检测器313也可以安装于第2可动部311及第2电动机312这两者。
第1控制部40－1是伺服系统，该伺服系统对表示由第1位置检测器303测定出的第1可动部301的位置的第1位置信息12进行接收，基于接收到的第1位置信息12和追随指令10对第1电动机302进行反馈控制。同样地，第2控制部41－1是伺服系统，该伺服系统对表示由第2位置检测器313测定出的第2可动部311的位置的第2位置信息13进行接收，基于接收到的第2位置信息13和振动抑制指令11对第2电动机312进行反馈控制。
惯性比补偿部44与预先在惯性特性设定部45设定的惯性比相应地，针对追随指令10对由惯性比引起的向振动的影响进行补偿。在这里，惯性比与第1可动部301及第1电动机302和第2可动部311及第2电动机312的惯性比相应地被预先设定。例如，在第1可动部301的质量为M、第2可动部311的质量为m的情况下，惯性比补偿部44通过将追随指令10乘以M/m，从而能够对由第1可动部301和第2可动部311的质量差引起的台架2的振动的影响进行补偿。
另外，在第1可动部301的可动方向和第2可动部311的可动方向不平行的情况下，惯性比补偿部44能够对由第1可动部301的可动方向和第2可动部311的可动方向之差引起的向台架2的振动的影响进行插补。例如，在第1可动部301的可动方向和第2可动部311的可动方向以角度θ[rad]相交的情况下，惯性比补偿部44通过使追随指令10乘以M/mcosθ，从而能够对在台架2产生的振动进行抑制。
在惯性特性设定部45设定的惯性比可以由定位装置1－1的设计者预先设定，也可以与装置结构相应地由使用者设定。特别地，在第1可动部301的结构和第2可动部311的结构相同且其驱动方向相同的情况下，在惯性特性设定部45设定的惯性比成为“1”，因此隔振控制装置4－1能够是省略了惯性比补偿部44及惯性特性设定部45的结构。另外，在图19中，惯性比补偿部44设置于振动抑制运算部42的后级，但振动抑制运算部42及惯性比补偿部44的处理顺序也可以相反。
第1控制部40－1基于追随指令10及第1位置信息12而生成使第1可动部301驱动的推力指令，能够对施加于第1可动部301的外力进行控制。第2控制部41－1基于振动抑制指令11及第2位置信息13而生成使第2可动部311驱动的推力指令，能够对施加于第2可动部311的外力进行控制。通过具有如上所述的结构，从而即使在第1可动部301和其接地面之间产生的摩擦和在第2可动部311和其接地面之间产生的摩擦不同的情况下，对推力进行调整，也能够使施加于第1可动部301的外力和施加于第2可动部311的外力变得相同。因此，能够高精度地抑制在驱动装置3－1的驱动时产生的台架2的振动。
此外，隔振控制装置4－1例如由具有使用了CPU 92及存储器93的控制电路的计算机构成。CPU 92将在存储器93中存储的与各处理相对应的计算机程序读出而执行，由此能够实现第1控制部40－1、第2控制部41－1、振动抑制运算部42、振动特性设定部43、惯性比补偿部44及惯性特性设定部45的功能。
实施方式3
图20是表示实施方式3所涉及的定位装置1－2的结构的图。定位装置1－2的结构的一部分与定位装置1共通。下面，关于与定位装置1共通的部分，通过使用相同的标号，从而省略详细的说明，主要对与定位装置1不同的部分进行说明。定位装置1－2具有驱动装置3－2和隔振控制装置4－2。
驱动装置3－2具有多个定位驱动部30A、30B和隔振驱动部31。定位驱动部30A具有第1可动部301A和第1电动机302A。定位驱动部30B具有第1可动部301B和第1电动机302B。此外，第1可动部301A、301B具有与第1可动部301相同的功能，第1电动机302A、302B具有与第1电动机302相同的功能。
隔振控制装置4－2具有多个第1控制部40A、40B、第2控制部41、振动抑制运算部42、振动特性设定部43、多个惯性比补偿部44A、44B和多个惯性特性设定部45A、45B。
第1控制部40A除了基于第1追随指令10A而动作以外，具有与第1控制部40相同的功能。第1控制部40B除了基于第2追随指令10B而动作以外，具有与第1控制部40相同的功能。第1控制部40A基于第1追随指令10A而对第1电动机302A供给电流，使与第1电动机302A机械地连接的第1可动部301A的位置或速度追随于第1追随指令10A。第1控制部40B基于第2追随指令10B而对第1电动机302B供给电流，使与第1电动机302B机械地连接的第1可动部301B的位置或速度追随于第2追随指令10B。
定位装置1－2具有通过使隔振驱动部31驱动而产生的反作用力而将2个定位驱动部30A、30B分别产生的台架2的振动抵消。因此，第2控制部41基于第1追随指令10A及第2追随指令10B对隔振驱动部31进行控制。第1追随指令10A及第2追随指令10B各自在通过惯性比补偿部44A、44B对惯性的影响进行补偿后，将补偿后的第1追随指令10A及第2追随指令10B之和输出至振动抑制运算部42。振动抑制运算部42基于补偿后的第1追随指令10A及第2追随指令10B之和，对振动抑制指令11进行运算。
惯性比补偿部44A针对第1追随指令10A，使用与第1可动部301A及第1电动机302A和第2可动部311及第2电动机312的惯性比相应地预先设定于惯性特性设定部45A的惯性比，对由惯性比引起的向台架2的振动的影响进行补偿。惯性比补偿部44B针对第2追随指令10B，使用与第1可动部301B及第1电动机302B和第2可动部311及第2电动机312的惯性比相应地预先设定于惯性特性设定部45B的惯性比，对由惯性比引起的向台架2的振动的影响进行补偿。具体的补偿方法与实施方式1相同，因此省略说明。
通常来说，使隔振驱动部31的第2电动机312产生的最大推力，成为与使第1电动机302A、302B产生的最大推力之和接近的值。因此，在定位装置1－2中，第2电动机312优选是输出分别比第1电动机302A、302B大的电动机。
另外，在图20中，对具有2个定位驱动部30A、30B的定位装置1－2进行了说明，但定位装置1－2也可以具有大于或等于3个定位驱动部30。在该情况下，振动抑制运算部42基于与定位驱动部30相同数量的追随指令10之后，对振动抑制指令11进行运算。
实施方式3所涉及的定位装置1－2能够使用1个隔振驱动部31而高效地抑制由多个定位驱动部30A、30B产生的台架2的振动。因此，相比于设置与定位驱动部30A、30B的数量相同数量的隔振驱动部31，能够减小定位装置1－2整体的大小。
此外，隔振控制装置4－2例如由具有使用了CPU 92及存储器93的控制电路的计算机构成。CPU 92将在存储器93中存储的与各处理相对应的计算机程序读出而执行，由此能够实现第1控制部40A、40B、第2控制部41、振动抑制运算部42、振动特性设定部43、惯性比补偿部44A、44B及惯性特性设定部45A、45B的功能。
实施方式4
图21是表示实施方式4所涉及的定位装置1－3的结构的图。定位装置1－3的结构的一部分与定位装置1共通。下面，关于与定位装置1共通的部分，通过使用相同的标号，从而省略详细的说明，主要对与定位装置1不同的部分进行说明。定位装置1－3具有驱动装置3和隔振控制装置4－3。
隔振控制装置4－3具有第1控制部40－3、第2控制部41－3、第1指令表46和第2指令表47。第1指令表46对预先由使用者输入的追随指令10进行存储。第2指令表47对预先由使用者输入的振动抑制指令11进行存储。
第1控制部40－3取代从外部供给的追随指令10，而是基于从第1指令表46供给的追随指令10对定位驱动部30进行控制。第2控制部41－3取代由振动抑制运算部42运算出的振动抑制指令11，而是基于从第2指令表47供给的振动抑制指令11对隔振驱动部31进行控制。
为了抑制台架2的振动，优选定位驱动部30和隔振驱动部31同步被驱动。因此，第1控制部40－3及第2控制部41－3基于同步信号14使第1电动机302的驱动定时和第2电动机312的驱动定时同步。
此外，隔振控制装置4－3例如由具有使用了CPU 92及存储器93的控制电路的计算机构成。CPU 92将在存储器93中存储的与各处理相对应的计算机程序读出而执行，由此能够实现第1控制部40－3及第2控制部41－3的功能。在存储器93存储有第1指令表46及第2指令表47。
图22是表示生成图21所示的定位装置1－3所使用的追随指令10及振动抑制指令11的工程设计工具51的结构例的图。工程设计工具51具有指令输入部52、通信部53、振动抑制运算部42和振动特性设定部43。
指令输入部52从使用者接收对定位驱动部30的动作进行指定的追随指令10的输入。指令输入部52将接收到的追随指令10分别输出至通信部53及振动抑制运算部42。通信部53经由通信通路与定位装置1－3连接。通信部53使追随指令10存储于第1指令表46。振动抑制运算部42及振动特性设定部43各自具有与实施方式1相同的功能。振动抑制运算部42基于追随指令10而生成振动抑制指令11，将生成的振动抑制指令11输出至通信部53。通信部53使振动抑制指令11存储于第2指令表47。
此外，图22所示的工程设计工具51通过与实施方式1相同的动作使由振动抑制运算部42运算出的振动抑制指令11存储于第2指令表47，但使用者也可以预先对振动抑制指令11进行计算而存储于第2指令表47。另外，图21所示的隔振控制装置4－3成为省略了振动抑制运算部42的结构，但隔振控制装置4－3也可以具有振动抑制运算部42及振动特性设定部43，基于在第1指令表46中存储的追随指令10而生成振动抑制指令11。
实施方式4所涉及的隔振控制装置4－3将追随指令10预先存储于第1指令表46，因此能够减少与外部装置之间的通信量。另外，隔振控制装置4－3将振动抑制指令11预先存储于第2指令表47，在执行时参照第2指令表47，因此能够削减在驱动时进行的运算量。
实施方式5
图23是表示实施方式5所涉及的定位装置1－4的结构的图。定位装置1－4的结构的一部分与定位装置1共通。下面，关于与定位装置1共通的部分，通过使用相同的标号，从而省略详细的说明，主要对与定位装置1不同的部分进行说明。定位装置1－4具有驱动装置3和隔振控制装置4－4。
隔振控制装置4－4具有第1控制部40－4、第2控制部41－4和振动抑制运算部42－4。隔振控制装置4－4将模拟的电压或者电流作为驱动指令使用。第1控制部40－4接收模拟信号即追随指令10－4，将追随指令10－4进行数字变换而作为驱动指令使用。另外，第1控制部40－4将模拟信号即追随指令10－4供给至振动抑制运算部42－4。此时，第1控制部40－4可以将模拟信号即追随指令10－4直接供给至振动抑制运算部42－4，也可以将对追随指令10－4施加了偏移、指令限制等的校正而得到的指令供给至振动抑制运算部42－4。
振动抑制运算部42－4使用模拟滤波器对模拟信号即振动抑制指令11－4进行运算。振动抑制运算部42－4所使用的模拟滤波器基于台架2的振动频率ω，以输入指令和输出指令之和具有变得极小的频率响应的方式被预先设计。振动抑制运算部42－4将运算出的振动抑制指令11－4输出至第2控制部41－4。
第2控制部41－4将由振动抑制运算部42－4输出的模拟信号即振动抑制指令11－4变换为数字信号，作为驱动指令使用。
此外，隔振控制装置4－4例如由具有使用了CPU 92及存储器93的控制电路的计算机构成。CPU 92将在存储器93中存储的与各处理相对应的计算机程序读出而执行，由此能够实现第1控制部40－4、第2控制部41－4及振动抑制运算部42－4的功能。
如以上说明所述，实施方式5所涉及的隔振控制装置4－4使用模拟信号即追随指令10及振动抑制指令11对驱动装置3进行控制。振动抑制运算部42－4使用模拟滤波器对振动抑制指令11－4进行运算。通过具有如上所述的结构，从而第2控制部41－4无需进行运算量多的滤波器处理，因此能够削减第2控制部41－4的处理量。
实施方式6.
图24是表示实施方式6所涉及的定位装置1－5的结构的图。定位装置1－5的结构的一部分与定位装置1共通。下面，关于与定位装置1共通的部分，通过使用相同的标号，从而省略详细的说明，主要对与定位装置1不同的部分进行说明。定位装置1－5具有驱动装置3－5和隔振控制装置4－5。
驱动装置3－5具有定位驱动部30－5和隔振驱动部31－1。定位驱动部30－5具有第1可动部301、第1电动机302和第1位置检测器303－5。第1位置检测器303－5除了将检测出的第1位置信息12分别输出至第1控制部40－1及振动抑制运算部42－5以外，具有与在实施方式2中说明的第1位置检测器303相同的功能。隔振驱动部31－1具有第2可动部311、第2电动机312和第2位置检测器313。
隔振控制装置4－5具有第1控制部40－1、第2控制部41－1、振动抑制运算部42－5和振动特性设定部43。振动抑制运算部42－5以由第1位置检测器303－5输出的第1位置信息12和振动抑制指令11之和具有在台架2的振动频率ω处变得极小的频率响应的方式，对振动抑制指令11进行运算。振动抑制运算部42－5将运算出的振动抑制指令11输出至第2控制部41－1。
此外，隔振控制装置4－5例如由具有使用了CPU 92及存储器93的控制电路的计算机构成。CPU 92将在存储器93中存储的与各处理相对应的计算机程序读出而执行，由此能够实现第1控制部40－1、第2控制部41－1、振动抑制运算部42－5及振动特性设定部43的功能。
如以上说明所述，实施方式6所涉及的定位装置1－5基于表示第1可动部301的位置的第1位置信息12对振动抑制指令11进行运算。通过具有如上所述的结构，从而能够通过简便的方法高效地抑制台架2的振动。
以上的实施方式所示的结构表示一个例子，也能够与其他公知技术组合，也能够将实施方式彼此组合，在不脱离主旨的范围也能够将结构的一部分省略、变更。
标号的说明
1、1－1、1－2、1－3、1－4、1－5定位装置，2台架，3、3－1、3－2、3－5驱动装置，4、4－1、4－2、4－3、4－4、4－5隔振控制装置，10、10－4追随指令，10A第1追随指令，10B第2追随指令，11、11－4振动抑制指令，12第1位置信息，13第2位置信息，14同步信号，30、30A、30B、30－1、30－5定位驱动部，31、31－1隔振驱动部，40、40A、40B、40－1、40－3、40－4第1控制部，41、41－1、41－3、41－4第2控制部，42、42－4、42－5振动抑制运算部，43振动特性设定部，44、44A、44B惯性比补偿部，45、45A、45B惯性特性设定部，46第1指令表，47第2指令表，51工程设计工具，52指令输入部，53通信部，92CPU，93存储器，301、301A、301B第1可动部，302、302A、302B第1电动机，303、303－5第1位置检测器，311第2可动部，312第2电动机，313第2位置检测器。

Claims (14)

1.一种隔振控制装置，其将通过固定于台架的第1电动机对第1可动部进行驱动、通过固定于所述台架的第2电动机对第2可动部进行驱动的驱动装置设为控制对象，
该隔振控制装置的特征在于，具有：
第1控制部，其以所述第1可动部追随于时间序列的追随指令的方式，对所述第1电动机的位置或速度进行控制；以及
第2控制部，其使所述第2电动机的位置或速度追随于振动抑制指令的比例倍，该振动抑制指令是相当于所述追随指令所包含的所述台架的振动频率成分的位置或速度的维度的指令。
2.根据权利要求1所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述第1控制部是下述伺服系统，该伺服系统取得所述第1可动部的位置信息，基于所述第1可动部的位置信息和所述追随指令对所述第1电动机进行控制，
所述第2控制部是下述伺服系统，该伺服系统取得所述第2可动部的位置信息，基于所述第2可动部的位置信息和所述振动抑制指令对所述第2电动机进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述第1控制部的响应速度和所述第2控制部的响应速度之差小于或等于阈值。
4.根据权利要求1或2所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述追随指令及所述振动抑制指令之和，具有在基于所述台架的振动频率的频率处变得极小的频率响应。
5.根据权利要求1或2所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述第1可动部的位置信息及所述振动抑制指令之和，具有在基于所述台架的振动频率的频率处变得极小的频率响应。
6.根据权利要求1或2所述的隔振控制装置，其特征在于，
还具有振动抑制运算部，该振动抑制运算部对所述振动抑制指令进行运算。
7.根据权利要求6所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述振动抑制运算部基于将所述追随指令的2阶微分与基于所述台架的振动频率的负2次方的系数相乘而得到的值，对所述振动抑制指令进行运算。
8.根据权利要求6所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述振动抑制运算部使用无限冲激响应滤波器对所述振动抑制指令进行运算，所述无限冲激响应滤波器的传递函数包含使用基于所述台架的振动频率的负2次方的常数b和预定的常数a1、a2，通过下面的算式(1)表示的运算
【式1】
Figure FDA0004157706900000021
9.根据权利要求8所述的隔振控制装置，其特征在于，
常数a2等于常数b。
10.根据权利要求6所述的隔振控制装置，其特征在于，
振动抑制运算部使用有限冲激响应滤波器对所述振动抑制指令进行运算，所述有限冲激响应滤波器的传递函数包含使用基于所述台架的振动频率而确定的整数即常数N1而通过下面的算式(2)表示的第1离散系统传递函数F1(z)，或者使用基于所述台架的振动频率而确定的整数即常数N2而通过下面的算式(3)表示的第2离散系统传递函数F2(z)
【式2】
Figure FDA0004157706900000031
【式3】
Figure FDA0004157706900000032
11.根据权利要求1或2所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述第2控制部以所述第2可动部追随于信号的方式进行控制，该信号是将包含所述第1可动部的平移惯性和换算为所述第1可动部的可动方向而得到的所述第2可动部的平移惯性之比的惯性比与所述振动抑制指令相乘而得到的信号。
12.根据权利要求1或2所述的隔振控制装置，其特征在于，
还具有：
第1指令表，其对所述第1控制部供给所述追随指令；以及
第2指令表，其对所述第2控制部供给所述振动抑制指令，
所述第1控制部及所述第2控制部基于同步信号，使所述第1电动机的驱动定时和所述第2电动机的驱动定时同步。
13.根据权利要求6所述的隔振控制装置，其特征在于，
所述追随指令及所述振动抑制指令是模拟信号，
所述振动抑制运算部使用模拟滤波器对所述振动抑制指令进行运算。
14.一种隔振控制方法，其将通过固定于台架的第1电动机对第1可动部进行驱动、通过固定于所述台架的第2电动机对第2可动部进行驱动的驱动装置设为控制对象，
该隔振控制方法的特征在于，具有下述步骤：
隔振控制装置以所述第1可动部追随于时间序列的追随指令的方式对所述第1电动机的位置或速度进行控制；以及
所述隔振控制装置使所述第2电动机的位置或速度追随于振动抑制指令的比例倍，该振动抑制指令是相当于所述追随指令所包含的所述台架的振动频率成分的位置或速度的维度的指令。
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