JP2017194880A - 機械装置、および機械装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を抑制しつつワインドアップを抑えることができる機械装置を提供すること。【解決手段】機械装置の振動と当該振動の方向を検出する振動検出器と、複数の駆動機構をそれぞれ制御する複数の駆動機構制御装置とを備え、複数の駆動機構制御装置はそれぞれ、駆動パターン生成部と、この駆動パターン生成部で生成された駆動パターンの信号をフィルタリングする周波数フィルタとを有し、周波数フィルタを、振動検出器で検出された振動のうち、複数の駆動機構の駆動軸の方向のいずれの方向とも異なる非駆動軸の方向の振動の周波数の信号を抑制する周波数フィルタとした。【選択図】図１

Description

本発明は、機械装置の駆動に伴って振動する機械要素を有する機械装置の制振方法に関するものである。

一般に、空間を２次元に走査する機能を有する機械装置は、複数の駆動軸で構成される。この駆動軸は通常、アクチュエータで駆動される。また、アクチュエータの制御方式として、検出器（例えばエンコーダー）の値を利用しないフィードフォワード方式と検出器の値を利用するフィードバック方式がある。

このような機械装置において、機械装置を駆動すると、（駆動部質量）×（駆動部加速度）により決まる反力の作用により、該機械装置の筐体等の構造体（機械要素）が振動する。これらの構造体の振動は機械装置における駆動部の位置決精度に悪影響を及ぼすので、このような振動の発生を抑制することが要求される。

そこで上述のような振動の発生を抑制するために、従来は、振動が減衰するまで待って作業する、構造体が振動しないように機械装置の駆動部を低速で駆動させる、動吸振器を取り付ける、いわゆるアクティブ制振を行なう、等によって必要精度を出すようにしていた。また機械装置の駆動パターンを周波数成分に分解し、構造体の固有振動周波数に該当する周波数成分を減衰させ、代わりに機械装置の駆動パターンが有する周波数成分を増加させることにより、機械装置自体の振動を抑制する方法（例えば、特許文献１）が提案されている。

特開２００３−２０８２３０号公報

上述の振動が減衰するまで待つ、あるいは低速で移動させる等の方法では、作業時間が長くなり効率が低下する。また動吸振器を設けたり、アクティブ制振を行ったりする方法では、高価な装置と高度な専門知識が必要となり、コストアップの要因となる。

特許文献１の方式では、複数の駆動軸を有しかつ機械装置の共振周波数が複数存在するような複雑な機械装置に対して、多数の周波数を減衰するためのフィルタを導入することとなる。この場合、フィルタの位相特性により、機械装置の駆動時に駆動部が一時的に予定移動量を上回る量を移動する現象（ワインドアップ）を生じる可能性が高くなる。これは、多数のフィルタ導入による位相遅れが生じるためである。このワインドアップを生じさせないためには、フィルタで減衰すべき周波数を限定する必要があるが、従来手法ではこの周波数を特定し、フィルタを設計するのが困難であった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、振動を抑制しつつワインドアップを抑えることができる機械装置を提供することを目的としている。

本発明は、複数の駆動機構を備えた機械装置において、機械装置の振動と当該振動の方向を検出する振動検出器と、複数の駆動機構をそれぞれ制御する複数の駆動機構制御装置とを備え、複数の駆動機構制御装置はそれぞれ、駆動パターン生成部と、この駆動パターン生成部で生成された駆動パターンの信号をフィルタリングする周波数フィルタとを有し、周波数フィルタを、振動検出器で検出された振動のうち、複数の駆動機構の駆動軸の方向のいずれの方向とも異なる非駆動軸の方向の振動の周波数の信号を抑制する周波数フィルタとしたものである。

また、本発明は、複数の駆動機構を備えた機械装置であって、機械装置の振動と当該振動の方向を検出する振動検出器と、複数の駆動機構をそれぞれ制御する複数の駆動機構制御器とを備え、複数の駆動機構制御器はそれぞれ、駆動機構駆動パターン生成部と、この駆動機構駆動パターン生成部で生成された駆動パターンの信号をフィルタリングする周波数フィルタとを有する機械装置の製造方法において、複数の駆動機構を同時に駆動して、振動検出器により検出される振動の周波数のうち、複数の駆動機構の駆動軸の方向のいずれの方向とも異なる非駆動軸の方向の振動の周波数である抽出振動周波数を抽出するステップと、複数の駆動機構制御器のそれぞれの周波数フィルタを、それぞれの駆動機構を順次単独で駆動して、振動検出器により検出される振動の周波数のうち、抽出振動周波数と同一の周波数の信号を抑制する周波数フィルタとするステップとを含むものである。

この発明によれば、複数の駆動軸を有しかつ機械装置の共振周波数が複数存在する機械装置に対して、フィルタで減衰すべき周波数を限定し、かつ、機械装置の振動を抑制することが可能となる。すなわち、駆動軸により制御が困難な機械共振を抑制しつつ駆動することが可能となる。

本発明の実施の形態１による機械装置の駆動機構制御器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による機械装置の動作の概念を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態１による機械装置の動作の概念を説明するための上面図である。 本発明の実施の形態１による機械装置の駆動パターンの一例を示す線図である。 本発明の実施の形態１による機械装置の周波数フィルタの特性の一例を示すボード線図である。 本発明の実施の形態１による機械装置の製造方法の手順を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２による機械装置の動作の概念を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態２による機械装置の動作の概念を説明するための要素図である。 従来の機械装置による比較例としての第一駆動機構のエラー値を示す線図である。 本発明の実施の形態２による機械装置の実施例としての第一駆動機構のエラー値を示す線図である。 従来の機械装置による比較例としての第二駆動機構のエラー値を示す線図である。 本発明の実施の形態２による機械装置の実施例としての第二駆動機構のエラー値を示す線図である。 本発明の実施の形態２による機械装置の第一周波数フィルタの特性の一例を示す線図である。 本発明の実施の形態２による機械装置の第二周波数フィルタの特性の一例を示す線図である。 本発明の実施の形態３による機械装置の駆動機構制御器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５による機械装置の動作の概念を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態５による機械装置の駆動機構制御器の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図２および図３は、本発明を適用する、複数の駆動軸を有する機械装置の一例を示す図である。図２が斜視図、図３は図１の上面図である。図２で示す機械装置３では、第一駆動機構１および第二駆動機構２の２つの駆動機構と機械装置３の振動を検出する振動検出器８を備えている。第一駆動機構１および第二駆動機構２は図１及び図２に示すようなタイヤによる駆動方式でも、また、ダイレクトドライブ型モータ（コイルと磁石が分離しているモータ）でも、ボールネジ機構による駆動方式でも、またこれらの組み合わせでもよい。また、駆動機構は２以上であれば良い。また、それぞれの駆動機構は駆動方向が同一で無くても良い。すなわち、第一駆動機構１の駆動方向５と第二駆動機構２の駆動方向６が空間上において異なる方向を向いていても良い。

非駆動軸方向７は、いずれの駆動機構の駆動方向とも異なる方向である。非駆動軸方向７は複数の軸で構成される非駆動軸群の方向群としてもよい。非駆動軸方向７を構成する非駆動軸もしくは非駆動軸群の選定は、次の方法による。ここでは、図２、図３を例に、駆動機構が２個の場合を想定する。まず、第一駆動機構１の駆動軸の方向５に垂直な面と、非駆動軸方向７との空間上における角度をαA、第二駆動機構２の駆動軸の方向６に垂直な面と、非駆動軸方向７との空間上における角度をαBとする。次に、軸構成パラメータとしてβを決める。βは、０より大きく１以下の実数である。このとき、非駆動軸もしくは非駆動軸群は
(sin(αA)+sin(αB))/2<β （１）
を満たすように選定する。ここで、βの選定方法は構造体の規模や駆動軸の数によって異なるが、大きな数字とすると本発明の効果が十分に発揮出来なくなる。本発明の効果を発揮するためには、αA及びαBが３０度以下の角度を持つことが望ましく、すなわちβは0.5以下が望ましい。この条件は、各駆動軸に垂直な方向に近く、各駆動方向から大きくずれた方向となる条件である。よって、この方向を非駆動軸方向と称する。図２、図３では、典型的な例として、非駆動軸方向が各駆動方向に垂直な方向、すなわちαＡ＝０度、αＢ＝０度、式（１）の左辺が０となる方向である例を示している。実際の機械装置では、当該機械装置３に対応して、各駆動方向と異なる方向で、機械装置の性能に影響が大きい振動が生じ易く、式（１）を満足する方向に非駆動軸方向を設定する。上記のように、非駆動軸方向は複数の方向、すなわち非駆動軸方向群として設定することもできる。

ここで、非駆動軸方向７の振動は、第一駆動機構１および第二駆動機構２とこれらに付随する制御装置、あるいは第一駆動機構１や第二駆動機構２を利用したアクティブ除振装置を利用して振動を抑制することが困難な振動である。逆に、第一駆動機構１の駆動軸の方向５の振動、および第二駆動機構２の駆動軸の方向６の振動は、第一駆動機構１および第二駆動機構２とこれらに付随する制御装置、あるいは第一駆動機構１や第二駆動機構２を利用したアクティブ除振装置を利用して振動を抑制することが可能な振動である。

振動検出器８は、機械装置３の振動の大きさ（振動振幅）と振動方向を検出可能な検出器である。振動検出器８は１つの軸方向の振動を検出可能な検出器を複数設置しても、複数の振動軸を同時に検出可能な検出器を１つ設置しても、またこれらの組み合わせでも良い。振動検出器８の代表的な検出器として、加速度センサがある。また、振動検出器８は機械装置３の振動が大きい点もしくは当該振動が機械装置３の性能に影響を及ぼす点、すなわち振動を抑制したい点に設置するのが良い。ここで述べる機械装置３の性能とは、機械装置３の駆動性能のみでは無く、機械装置３の本質的な目的の性能を含む。例えば、機械装置３が物体を射出することを目的としていれば、物体を射出する性能に影響する振動が発生する点に、振動検出器８を設置するのが良い。

本発明において、このような複数の駆動軸を有する機械装置を制御するための駆動機構制御器のブロック図を図１に示す。図１は２つの駆動機構を駆動する制御器を示している。図１において、実線で示した信号線は、機械装置３の制御中に随時データのやりとりが発生するフローを、破線で示した信号線は、ある決められた時点でデータのやりとりが発生するフローを示す。ある決められた時点とは、連続でない１回以上の時点を示し、例として、初期設定時点や機械装置３の駆動パラメータが変更となった時点などがある。

図１において、まず、第一駆動機構駆動パターン生成部２０及び第二駆動機構駆動パターン生成部２１にて駆動パターンを生成する。生成する駆動パターンは、第一駆動機構駆動パターン生成部２０においては第一駆動機構１の、第二駆動機構駆動パターン生成部２１においては第二駆動機構２の、それぞれ物理的な性能限界を超えないような駆動パターンであれば良い。ここで、一例として一定加速度で加速し、一定加速度で減速する駆動パターンについて説明する。この駆動パターンは、本発明の効果がよく発揮できる駆動パターンの生成方法である。

駆動パターン生成には、所定移動時間Tm、移動量D、設定加速度Aがパラメータとなる。ここで、Tm≧0、D≧0、A≧0とする。加速度パターンa(t)、速度パターンv(t)、位置パターンp(t)及び移動量Dはそれぞれ次の式で表せる。ここで、積分範囲のTsは軌道生成の開始時間を、Teは軌道生成の終了時間を示し、Ts≦0≦Tm≦Teの関係が成り立つ。

図４に駆動パターンの一例を示す。図４では設定加速度Aを1[m/s^2]、Dを25[m]として設定値として与え、所定移動時間Tmが自動的に決定される例を示している。まず、加速度Aを利用して、図４（ａ）のように加速度の駆動パターン生成を行う。加速度は、図４（ａ）に示すように設定加速度Aで加速し（０秒から５秒）、次に設定加速度-Aで減速（５秒から１０秒）するような、加速度パターンとする。次に、図４（ｂ）のような速度パターン生成を行う。図４（ｂ）は図４（ａ）を時間軸において１回積分した値である。続いて、図４（ｃ）のような位置パターン生成を行う。図４（ｃ）は図４（ａ）を時間軸において２回積分した値である。

本駆動パターン生成方法では、所定移動時間Tm、移動量D、設定加速度Aのうち２つを設定値として与えれば、残りの１つが自動的に決定する。すなわち、所定移動時間Tmと移動量Dが決まっている場合、本駆動パターンによれば、設定加速度Aを決定することが可能である。

第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３は、それぞれ第一駆動機構駆動パターン生成部２０および第二駆動機構駆動パターン生成部２１で生成した駆動パターンに対して適用するフィルタを示す。第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３の一例として、ノッチフィルタがある。図５（ａ）に中心周波数を４Ｈｚとした２次ノッチフィルタの周波数特性、図５（ｂ）に伝達関数を示す。第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３は複数段のフィルタで構成しても良い。また、第一駆動機構駆動パターン生成部２０および第二駆動機構駆動パターン生成部２１において、先に述べた一定加速度による駆動パターン生成を実施している場合、第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３にｎ段（ｎは自然数）から構成されるローパスフィルタを併せて導入することが効果的である。ここで、ｎはローパスフィルタの段数を示し、ｎ＝５もしくは６が適切である。

第一駆動機構制御部１６および第二駆動機構制御部１７は、それぞれ第一駆動機構１および第二駆動機構２を駆動し、第一駆動機構駆動方向検出器１８および第二駆動機構駆動方向検出器１９によって検出された移動量をフィードバック制御する制御装置を示す。第一駆動機構制御部１６および第二駆動機構制御部１７の一例として、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインの全てまたは一部を利用した制御方式がある。ここで、第一駆動機構１を制御するためのブロック、すなわち第一駆動機構駆動パターン生成部２０、第一周波数フィルタ１５、第一駆動機構制御部１６、および第一駆動機構駆動方向検出器１８からなるブロックを第一駆動機構制御器１００と称し、第二駆動機構２を制御するためのブロック、すなわち第二駆動機構駆動パターン生成部２１、第二周波数フィルタ２３、第二駆動機構制御部１７、および第二駆動機構駆動方向検出器１９からなるブロックを第二駆動機構制御器２００と称することにする。

この構成において、第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３の決定方法のフローチャートを図６に示す。まず、第一駆動機構１および第二駆動機構２を同時に駆動する（ステップＳＴ１）。このとき、振動検出器８を利用し、機械装置３の振動周波数を検出する（ステップＳＴ２）。次に、非駆動軸方向７に振動する振動周波数群を抽出する（ステップＳＴ３）。抽出した振動周波数を抽出振動周波数と称することにする。

この後、第一駆動機構１のみを駆動する（ステップＳＴ４）。このとき、振動検出器８を利用し、機械装置３の振動周波数を検出する（ステップＳＴ５）。この検出した振動周波数のうちステップＳＴ３で抽出した抽出振動周波数と同一の振動数を有する振動周波数を抽出する（ステップＳＴ６）。この周波数は複数の周波数群でも良い。この周波数を除去するように第一周波数フィルタ１５を設計する（ステップＳＴ７）。次に、第二駆動機構２のみを駆動する（ステップＳＴ８）。このとき、振動検出器８を利用し、機械装置３の振動周波数を検出する（ステップＳＴ９）。この検出した振動周波数のうちステップＳＴ３で抽出した抽出振動周波数と同一の振動周波数を抽出する（ステップＳＴ１０）。この周波数は複数の周波数群でも良い。この周波数を除去するように第二周波数フィルタ２３を設計する（ステップＳＴ１１）。以上のステップは、機械装置の設計時に設計者が実行する。あるいは、以上のステップを実行するように第一駆動機構１、第二駆動機構２を制御し、振動検出器８の信号を解析して振動周波数を抽出する機能を有する周波数フィルタ設定部５０により行うこともできる。この場合、第一周波数フィルタ１５、第二周波数フィルタ２３は、周波数フィルタ設定部５０からの信号にしたがって周波数特性を設定できるよう構成されていなければならない。周波数フィルタ設定部５０を有する場合、機械装置３の駆動パラメータが変更される都度、あるいは機械装置３の経年変化による特性変化に追随させるため例えば機械装置の補修時に、周波数フィルタの再設定を行うことができる。

以上のようなフローにより第一周波数フィルタ１５と第二周波数フィルタ２３を決定することで、第一駆動機構１および第二駆動機構２で抑制が困難な非駆動軸方向の振動周波数成分に対して、第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３で抑制するようにフィルタ設計、すなわちフィルタの周波数特性の設定が可能となる。このことで機械装置の振動周波数の全てを除去するようなフィルタを設計する場合のように、過剰なフィルタ設計による悪影響を排除しつつ、機械装置３の振動を抑制することが可能となる。さらに、複数の駆動軸を有しかつ機械装置の共振周波数が複数存在するような複雑な機械装置に対しても、フィルタを容易に設定することが可能となり、振動を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
本発明は、図７及び図８に示すような２つの回転軸を有する駆動機構に適用することも可能である。図７は斜視図、図８は概念図を示す。図７においてこの駆動機構は、面９を天空上の任意の点に対するよう移動することが可能となるよう、第一駆動機構１を方位軸、第二駆動機構２を仰角軸に設置している。図７及び図８で示すような回転駆動機構において、第一駆動機構１の軸である第一駆動機構駆動軸１０に垂直な面と非駆動軸方向７との空間上における角度をαA、第二駆動機構２の軸である第二駆動機構駆動軸１１に垂直な面と非駆動軸方向７との空間上における角度をαBとする。次に、軸構成パラメータとしてβを決める。βは、０より大きく１以下の実数である。このとき、非駆動軸１２は、実施の形態１と同様、
(sin(αA)+sin(αB))/2<β （１）
を満たすように選定する。ここで、βの選定方法は構造体の規模や駆動軸の数によって異なるが、小さな数字とすると本発明の効果が十分に発揮出来なくなる。また非駆動軸１２は、非駆動軸群として複数設定することもできる。本発明の効果を発揮するためには、αA及びαBが６０度以上の角度を持つことが望ましく、すなわちβは0.5以上が望ましい。
この条件は、非駆動軸方向が、各駆動軸と平行な方向から大きくずれた方向となる条件である。よって、この方向を非駆動軸方向と称する。図７、図８では、典型的な例として、非駆動軸方向が各駆動軸にほぼ垂直な方向、すなわちαＡ〜０度、αＢ〜０度、式（１）の左辺がほぼ０となる方向である例を示している。駆動機構が回転駆動機構である場合、非駆動軸方向７の振動とは、設定された非駆動軸の周りを回る回転方向の振動である。

その他の要素や制御方法及び第一周波数フィルタ１５及び第二周波数フィルタ２３の設計方法は実施の形態１と同一である。このような構成とすることで、２以上の回転軸を有する機械装置においても、本発明の効果を発揮することが可能となる。

この場合の実施例を図９〜図１２に示す。本実施例は、機械装置として、図７で示すような、方位軸と仰角軸を有するアンテナを用いた実施例である。図７において軸１０で示している軸が方位軸、軸１１で示している軸が仰角軸となる。また、面９で示している面がアンテナ面であり、面９を所望の方向に制御する。非駆動軸１２は方位軸と仰角軸に互いに直交する軸で、一般にクロス仰角軸と呼ばれている軸に設定した。すなわち、本実施例は、図７に示す方位軸と仰角軸を有するアンテナにおいて、非駆動軸方向７として、クロス仰角軸である非駆動軸１２の周りを回る振動を検出して、図６のフローチャートにしたがって第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３を決定して駆動実験を行った実施例である。

図９、図１０は本発明を適用前のエラー値を、図１１、図１２が本発明を適用後のエラー値を示している。図９、図１１が第一駆動機構駆動方向検出器１８の値と目標値の差である第一駆動機構エラー値２５と時間の関係を、図１０、図１２が第二駆動機構駆動方向検出器１９の値と目標値の差である第二駆動機構エラー値２６と時間の関係を示す。また、図１３に、図６のフローチャートに従い算出した第一周波数フィルタ１５、図１４に図６のフローチャートに従い算出した第二周波数フィルタ２３の特性例を示す。例えば、図９では２０秒時点の残留振動が約0.12[asec](1[asec]は1/3600[度])程度なのに対し、図１１では駆動後２０秒時点の残留振動が約0.001[asec]と、約1/100に減少している。図１０と図１２の比較においても、本発明を適用後に残留振動が減少していることが示されている。このように、本発明を適用する事で、振動を抑制することが可能となる。

実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３による機械装置の駆動制御器の構成を示すブロック図である。図１５の周波数フィルタ設定部５０の信号線が実線で示されているように、周波数フィルタ設定部５０は第一駆動機構１および第二駆動機構２を常に監視し、機械装置３の運転を利用して、第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３の両方またはどちらか一方のみの設定を変化させる構成としても良い。この場合においても、図６で示したフローチャートの手順を踏む。すなわち、機械装置３の運転中に第一駆動機構１および第二駆動機構２を同時に駆動する場合と第一駆動機構１または第二駆動機構２を個別に駆動する場合のそれぞれにおいて、振動検出器８を利用して機械装置３の振動を検出し、図６におけるフローチャートの最後まで行ったタイミングで、第一周波数フィルタ１５および第二周波数フィルタ２３の両方またはどちらか一方のみを更新する。このような構成とすることで、機械装置３の共振周波数が変化する場合でも、本発明の効果を発揮することが可能となる。

実施の形態４．
また、図１あるいは図１５の第一駆動機構制御部１６および第二駆動機構制御部１７の両方またはどちらか一方のみに、機械装置３の共振周波数の励振を抑制するための、周波数フィルタを有する構成としても良い。この周波数フィルタを制御部周波数フィルタと称することにする。ここでは、第一駆動機構制御部１６にのみ制御部周波数フィルタを含む構成の場合を説明する。第一駆動機構制御部１６を含むフィードバックループの制御帯域をＣHz（但しＣは０より大きい予め設定した実数）とする。ここで、第一駆動機構制御部１６に導入する周波数フィルタが、ＣHz以下の場合、導入する周波数フィルタの影響で制御帯域の低下を招き、第一駆動機構制御部１６を含むフィードバックループの応答性能の低下を招く。そのため、機械装置３の共振を抑制する周波数フィルタは少なくともＣHzより高い周波数とする必要がある。一方、本発明における第一周波数フィルタ１５は、ＣHzよりも低い周波数に入れても、第一駆動機構制御部１６を含むフィードバックループの制御帯域の低下につながらない。一方、第一周波数フィルタ１５で多くの周波数を減衰することは、制御ループへ入力するエネルギー量の減衰を意味する。そのため、第一周波数フィルタ１５で多くの周波数を減衰しながら、同等の応答性能を確保するためには、第一駆動機構１が出力可能な加速度を大きくする必要がある。

そこで、図６に示すフローにおいて、設計される周波数フィルタのうち、ＣHzより高い周波数のものを第一駆動機構制御部１６の中の制御部周波数フィルタとし、Ｃ以下の周波数のものを第一周波数フィルタ１５とする。この構成とすることで、全てを第一周波数フィルタ１５とする場合と比較し、第一駆動機構制御部１６へ入力するコマンド信号の応答性能が改善し、かつ、第一駆動機構制御部１６を含むフィードバックループの応答帯域を確保することが可能となる。なお、第二駆動機構制御部１７に制御部周波数フィルタを導入した場合でも、同様に実施することで、同じ効果を得ることができる。

実施の形態５．
また、制御方式として、第一駆動機構駆動方向検出器１８および第二駆動機構駆動方向検出器１９の両方または一方を利用しない、フィードフォワード方式としてもよい。本実施の形態５による手法は、非駆動軸方向の振動のみを低減し、駆動軸方向の振動は低減する必要が無い場合に特に有効である。これは、例えば駆動軸方向の機械剛性が高く、非駆動軸方向の機械剛性が低いような装置である。この装置の一例として、図１６に示すような、直線駆動装置上に回転駆動装置が搭載されているような装置がある。ここで、直線駆動装置を第一駆動機構１、回転駆動装置を第二駆動機構２とする。この場合、非駆動軸を直線駆動装置と直交する方向（図１６における非駆動軸方向７）にとるとき、第二駆動機構２が駆動している、回転する構造体の機械剛性が十分強ければこの回転方向の振動は少なく、第二駆動機構２の駆動制御器の制御はフィードフォワード制御でよい。一方、第二駆動機構２が非駆動軸方向７の振動を励起するのを本発明の手法により低減することが可能となる。

フィードフォワード方式で機械装置を制御するためのブロック図を図１７に示す。図１７では、第一駆動機構駆動方向検出器１８および第二駆動機構駆動方向検出器１９の両方を利用しない場合を示している。周波数フィルタ設定部５０の動作は、例えば実施の形態１の周波数フィルタ設定部５０と同様である。第一駆動機構制御部１６あるいは第二駆動機構制御部１７の制御をフィードフォワード方式とすることで制御の応答速度を早めることができる。これは、本発明の効果の一つである、応答速度の低下を最小限にとどめながら振動を抑制するという効果を、より高めるものである。さらに本発明にフォードフォーワード方式を適用する事で、フィードバック制御が無い場合においても、振動を低減することが可能となる。これにより、第一駆動機構駆動方向検出器１８および第二駆動機構駆動方向検出器１９の両方あるいは一方を利用せずに、本発明の効果を発揮することが可能となり、構成がより単純で、コスト削減が可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ 第一駆動機構、２ 第二駆動機構、３ 機械装置、５ 第一駆動機構１の駆動方向、６ 第二駆動機構２の駆動方向、７ 非駆動軸方向、８ 振動検出器、１５ 第一周波数フィルタ、１６ 第一駆動機構制御部、１７ 第二駆動機構制御部、１８ 第一駆動機構駆動方向検出器、１９ 第二駆動機構駆動方向検出器、２０ 第一駆動機構駆動パターン生成部、２１ 第二駆動機構駆動パターン生成部、２３ 第二周波数フィルタ、５０ 周波数フィルタ設定部、１００ 第一駆動機構制御器、２００ 第二駆動機構制御器

Claims (7)

1. 複数の駆動機構を備えた機械装置において、
   前記機械装置の振動と当該振動の方向を検出する振動検出器と、前記複数の駆動機構をそれぞれ制御する複数の駆動機構制御器とを備え、
   前記複数の駆動機構制御器はそれぞれ、駆動機構駆動パターン生成部と、この駆動機構駆動パターン生成部で生成された駆動パターンの信号をフィルタリングする周波数フィルタとを有し、前記周波数フィルタは、前記振動検出器で検出された振動のうち、前記複数の駆動機構の駆動軸の方向のいずれの方向とも異なる非駆動軸の方向の振動の周波数の信号を抑制する周波数フィルタであることを特徴とする機械装置。
2. 前記複数の駆動機構制御器はそれぞれの駆動機構の駆動方向を検出する駆動機構駆動方向検出器を備え、前記周波数フィルタから出力されるそれぞれのフィルタリングされた信号と前記駆動機構駆動方向検出器により検出される信号の誤差を増幅してフィードバック制御を行う駆動機構制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の機械装置。
3. それぞれの前記駆動機構制御部の少なくとも一つの前記駆動機構制御部に制御部周波数フィルタを備え、前記非駆動軸の方向の振動の周波数のうち、予め設定された周波数以上の周波数の信号を、前記制御部周波数フィルタにより抑制するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の機械装置。
4. 複数の駆動機構を備えた機械装置であって、前記機械装置の振動と当該振動の方向を検出する振動検出器と、前記複数の駆動機構をそれぞれ制御する複数の駆動機構制御器とを備え、前記複数の駆動機構制御器はそれぞれ、駆動機構駆動パターン生成部と、この駆動機構駆動パターン生成部で生成された駆動パターンの信号をフィルタリングする周波数フィルタとを有する機械装置において、
   前記複数の駆動機構を同時に駆動して、前記振動検出器により検出される振動の周波数のうち、前記複数の駆動機構の駆動軸の方向のいずれの方向とも異なる非駆動軸の方向の振動の周波数である抽出振動周波数を抽出するステップと、
   前記複数の駆動機構制御器のそれぞれの前記周波数フィルタを、それぞれの駆動機構を順次単独で駆動して、前記振動検出器により検出される振動の周波数のうち、前記抽出振動周波数と同一の周波数の信号を抑制する周波数フィルタとするステップとを実行する周波数フィルタ設定部を備えたことを特徴とする機械装置。
5. 前記駆動機構の数が２であり、前記非駆動軸が前記駆動機構のそれぞれの駆動軸に垂直な面となす角度をそれぞれαＡ、αＢとし、βを０より大きく１以下の実数としたとき、
   （ｓｉｎ（αＡ）＋ｓｉｎ（αＢ））／２＜β
   を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の機械装置。
6. 複数の駆動機構を備えた機械装置であって、前記機械装置の振動と当該振動の方向を検出する振動検出器と、前記複数の駆動機構をそれぞれ制御する複数の駆動機構制御器とを備え、前記複数の駆動機構制御器はそれぞれ、駆動機構駆動パターン生成部と、この駆動機構駆動パターン生成部で生成された駆動パターンの信号をフィルタリングする周波数フィルタとを有する機械装置の製造方法において、
   前記複数の駆動機構を同時に駆動して、前記振動検出器により検出される振動の周波数のうち、前記複数の駆動機構の駆動軸の方向のいずれの方向とも異なる非駆動軸の方向の振動の周波数である抽出振動周波数を抽出するステップと、
   前記複数の駆動機構制御器のそれぞれの前記周波数フィルタを、それぞれの駆動機構を順次単独で駆動して、前記振動検出器により検出される振動の周波数のうち、前記抽出振動周波数と同一の周波数の信号を抑制する周波数フィルタとするステップとを含むことを特徴とする機械装置の製造方法。
7. 前記駆動機構の数が２であり、前記非駆動軸が前記駆動機構のそれぞれの駆動軸に垂直な面となす角度をそれぞれαＡ、αＢとし、βを０より大きく１以下の実数としたとき、
   （ｓｉｎ（αＡ）＋ｓｉｎ（αＢ））／２＜β
   を満足することを特徴とする請求項６に記載の機械装置の製造方法。

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