JP2012197804A - 空気ばねアクチュエータ及び除振装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】搭載台2及び基礎300の間に介在して設けられており、気体源4に接続されて制御バルブ31aにより圧力制御される気体室31bを有する2つ以上の空気ばね部31と、搭載台2における目標位置からの相対変位に基づいて制御バルブ31aを制御することにより、搭載台2を目標位置に移動させる制御機器6とを有し、各空気ばね部31が鉛直軸Zに対して傾斜した方向に駆動力を作用するように配置されるとともに、隣接する2つの空気ばね部31が鉛直軸Zに対して対称となるように対をなして配置されている。
【選択図】図1
Description
本実施形態の空気ばね部ユニット3は、図8に示すように、各空気ばね部31の駆動軸に沿った方向、具体的には駆動軸と同軸上に浮上の目標位置を設定して、その目標位置との軸上の相対距離を検知する変位検知部36と、当該変位検出部36により得られた検出量に基づいて、制御機器であるバルブ制御部63が操作されることによって、それぞれの空気ばね部31の気体室31bに接続された制御バルブ31aが制御されるものである。
本実施形態の空気ばねユニット3においては、制御機器6が、搭載台2(具体的には浮上体33)における目標位置からの相対変位を、2つの空気ばね部31の鉛直成分及び水平成分に分解し、前記鉛直成分を2つの空気ばね部31に均等分配して制御バルブ31aを制御し、水平成分を2つの空気ばね部31の向きに応じて分配して2つの空気ばね部31の気体室31bの給排気が互いに逆となるように制御バルブ31aを制御する。
空気ばね部31の気体剛性は、気体室31bの容積が大きくなるほど小さくできるが、図10のように付加気体室31dを設けることによって除振系の固有振動数を小さくすることができる。このとき制御バルブ31aをメインの気体室31bに近く接続することによってバルブ−空気ばねの制御ゲインをさほど下げることなく、つまり制振性能を保持しながら、除振性能を上げることができる。
図2等に見られるように2つの空気ばね部31の作用点に距離があると、ローカル制御やユニット制御にはアクチュエータの小さな作用点の違いを補正することができず、そのために座標変換においてトルク誤差が残ることになる。これを消去するには図11に示すように、空気ばね部31間の作用点の距離をできるだけ小さくする、あるいは作用点にトルクが残存しないように回転ヒンジ37で空気ばね部31のピストン31cを連結することが望ましい。図11では、空気ばねユニット3内で鉛直軸Z周りに対向する少なくとも2つの空気ばね部31の駆動軸の交点にヒンジ37を設けて、当該ヒンジ37によって隣接する2つの空気ばね部31を浮上体33に連結している。これにより、駆動軸の交点に各空気ばね部31の駆動力を集中させることができ、2次元空気ばねユニット3内で生じるトルクを解消することができる。
200・・・機器
300・・・基礎
2 ・・・搭載台
3 ・・・空気ばねユニット
4 ・・・気体源
31 ・・・空気ばね部
31a・・・制御バルブ
31b・・・気体室
32 ・・・支持体
33 ・・・浮上体
6 ・・・制御機器
Z ・・・鉛直軸
31e・・・弾性体
V1 ・・・第1の制御バルブ
V2 ・・・第2の制御バルブ
Claims (9)
- 機器が搭載される搭載台及び基礎の間に介在して設けられており、気体源に接続されて制御バルブにより圧力制御される気体室を有する2つ以上の空気ばね部からなる複数の空気ばねユニットと、
前記搭載台における目標位置からの相対変位に基づいて前記制御バルブを制御することにより、前記搭載台を目標位置に移動させる制御機器とを有し、
前記空気ばねユニットにおいて、各空気ばね部が鉛直軸に対して傾斜した方向に駆動力を作用するように配置されるとともに、それら空気ばね部が鉛直軸に対して対称となるように配置されていることを特徴とする空気ばねアクチュエータ。 - 前記空気ばねユニットを3組有しており、
各組が、中心に対して周方向に略等間隔となるように配置されるとともに、周方向において隣り合う組の駆動力の作用ベクトルの水平方向成分が、互いに120度の差を有するように配置されている請求項1記載の空気ばねアクチュエータ。 - 前記各空気ばねユニットにおいて、各空気ばね部の駆動軸に沿った方向に前記搭載台の目標位置が設定されており、
前記制御機器が、前記駆動軸に沿った方向に設定された目標位置との相対変位に基づいて前記制御バルブを制御する請求項1又は2記載の空気ばねアクチュエータ。 - 前記空気ばねユニットが2つの空気ばね部から構成されており、
前記制御機器が、前記搭載台における目標位置からの相対変位を鉛直成分及び水平成分に分解し、前記鉛直成分を前記2つの空気ばね部に均等分配して前記制御バルブを制御し、前記水平成分を前記2つの空気ばね部の向きに応じて分配して前記2つの空気ばねの気体室の給排気が互いに逆となるように前記制御バルブを制御するものである請求項1又は2記載の空気ばねアクチュエータ。 - 前記空気ばねユニットが2つの空気ばね部から構成されるとともに、その2つの空気ばね部の駆動軸が対向するように配置されており、
前記2つの空気ばね部の駆動軸の交点にヒンジを設けて、当該ヒンジによって前記2つの空気ばね部が前記搭載台に連結されている請求項1乃至4のいずれかに記載の空気ばねアクチュエータ。 - 前記気体室内における駆動軸方向の隙間に弾性体が配置されており、当該弾性体が、前記気体室が圧縮されるに従って対向面との接触面積が増加する駆動軸方向への突起を有する請求項1乃至5のいずれかに記載の空気ばねアクチュエータ。
- 前記複数の空気ばねユニットの空気ばね部が長尺状をなすものであり、それら空気ばねユニットが互いに平行に配置されて構成されており、
各空気ばねユニットの一方の空気ばね部の気体室が接続されてそれら気体室を連動する第1の制御バルブと、各空気ばねユニットの他方の空気ばね部の気体室が接続されてそれら気体室を連動する第2の制御バルブとを有する請求項1乃至6のいずれかに記載の空気ばねアクチュエータ。 - 請求項1記載の空気ばねアクチュエータを用いたアクティブ除振装置であって、
前記制御機器が、前記空気ばねユニットの各空気ばね部の駆動軸方向の振動を検出して前記制御バルブを制御するものであり、各振動検出信号に対応する空気ばね部に接続された制御バルブにその振動検出信号を直接フィードバックする直達制御器と、前記振動検出信号を直交座標に変換して得られる制御信号を前記バルブ制御部に出力する直交座標制御器とを有し、
前記直達制御器からの制御信号及び前記直交座標制御器からの制御信号が加算されて前記制御バルブがフィードバック制御されるものであるアクティブ除振装置。 - 前記直交座標制御器が、入力ポート及び出力ポートを有しており、前記直交座標が、外部座標系とのデータの受け渡しを行うための座標系である請求項8記載のアクティブ除振装置。
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