JP2645081B2

JP2645081B2 - アクチュエータ無重力試験装置

Info

Publication number: JP2645081B2
Application number: JP63135594A
Authority: JP
Inventors: 隆木田; 功山口; 敬一平子; 誠也上野; 正樹田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH01254500A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば、人工衛星に搭載されるプルーフ
・マス・アクチュエータと称する振動を抑圧する制振用
アクチュエータの無重力模擬試験を行うアクチュエータ
無重力試験装置に関する。

（従来の技術）一般に、この種のアクチュエータは電磁駆動式のピボ
ット型のものが用いられており、例えば衛星構体等に発
生する振動を抑圧するいわゆる制振のために用いられて
いる。

第５図はこのような制振用アクチュエータ１を示すも
ので、そのベースプレート1aが衛星構体等の取付け構体
２に取着される。このベースプレート1aには駆動部、例
えばコイル1bが取着され、このコイル1bには被駆動部、
例えば、図示しない永久磁石の装着された慣性質量（い
わゆる、マス）1cが対設して配置されている。この慣性
質量1cの一端部には第１の連結棒1dの一端が連結され
る。この第１の連結棒1dの他端部はピボットと称する回
動軸1eを介して第２の連結棒1fの一端に連結され、この
第２の連結棒1fの他端部は上記ベースプレート1aに連結
される。

また、上記アクチュエータ１には、図示しない振動制
御用の検出センサ、例えば、加速度計が内蔵されてお
り、その出力端が、第６図に示すように、コントローラ
３に接続される。このコントローラ３は検出センサ（図
示せず）の変位信号を、例えば、周知のDVFB制御方式に
より、所定のドライバ信号3aを生成して、ドライバ４に
出力する。このドライバ４は入力したドライバ信号に応
じて、アクチュエータ１を駆動制御する。

なお、上記振動制御用検出センサ（図示せず）として
は、取付け体２の変位量を検出するように構成すること
も可能である。

上記構成により、取付け体２に振動が発生すると、振
動制御用検出センサ（図示せず）が、その検出信号をコ
ントローラ３に出力する。すると、このコントローラ３
は上述したように、ドライバ信号3aを生成し、ドライバ
４を介してアクチュエータ１のコイル1bに対して所定量
の電流を供給する。これにより、コイル1bと慣性質量1c
間に電磁力が発生し、取付け体２で発生した振動が制振
される。

ところで、上記のように人工衛星に搭載されて、宇宙
空間で使用される搭載部分にあっては、予め地上におい
て、十分な試験が実施された後、衛星に搭載されてい
る。しかし、上記アクチュエータ１では、地上で、駆動
させると、矢印Ａ方向の重力をうけるために、その回転
軸1eを中心として矢印B,C方向の振子運動が生じるとい
う問題がある。これによれば、宇宙空間における無重力
状態で、存在することがない、慣性質量1cに作用する重
力による振動モードが発生するため、地上試験の妥当性
が劣り、正確な特性を検知することが困難なものであっ
た。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来のアクチュエータでは、地上
試験において、正確な特性を検知することが困難なもの
であった。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構
成簡易にして、地上において、正確な無重力地上試験を
実現し得るようにしたアクチュエータ無重力試験装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、被駆動部及び駆動部の一方が取付け体に
支持され、他方が前記取付け体に対して回動自在に支持
されたアクチュエータと、前記取付け体に対して回動自
在に支持された他方の回転角を検出する検出手段と、こ
の検出手段の検出値から重力補償値を算出する重力補償
手段と、前記検出手段の検出値から前記重力補償値に対
応したエネルギ損失値を算出するエネルギ損失補償手段
と、前記重力補償値及びエネルギ損失補償値に応動して
前記アクチュエータを駆動制御する駆動手段とを備えた
ものである。

（作用）上記構成により、重力補償手段では、被駆動部と駆動
部の回転角から重力補償値を求めると共に、エネルギ損
失手段では重力補償値に対応するエネルギ損失補償値を
求めて、これら重力補償値及びエネルギ損失補償値に応
じてアクチュエータを駆動制御する。この結果、地上に
おいて、無重力環境と同様の模擬無重力状態が実現され
て、無重力状態と同様の駆動が実現される。

（実施例）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るアクチュエータ無
重力試験装置を示すもので、例えば、人工衛星に搭載さ
れて制振を行う電磁駆動式のアクチュエータ10は、第２
図に示すように、そのベースプレート10aが衛星構体等
の取付け体11に取着される。このベースプレート10aに
は駆動部、例えばコイル10bが取着され、このコイル10b
には被駆動部、例えば、図示しない永久磁石の装着され
た慣性質量（いわゆる、マス）10cが対設して配置され
ている。この慣性質量10cの一端部には第１の連結棒10d
の一端が連結される。この第１の連結棒10dの他端部は
ピボットと称する回動軸10eを介して第２の連結棒10fの
一端に連結され、この第２の連結棒10fの他端部は上記
ベースプレート10aに連結される。そして、このベース
プレート10aには回転角検出センサ12が配置される。こ
の回転角検出センサ12は上記回転軸10eの回転角を検出
するもので、その出力端が重力補償器13に接続され、こ
の重力補償器13は第１の加算器14の一方の入力端に接続
される。また、回転角検出センサ12の出力端は、微分器
15を介してエネルギ損失補償用の渦電流補償器16に接続
され、この渦電流補償器16の出力端は第２の加算器17の
一方の入力端に接続される。

また、上記アクチュエータ10には、図示しない振動制
御用の検出センサ、例えば、加速度計が内蔵されてお
り、その出力端がコントローラ18に接続される。このコ
ントローラ18は、例えば、周知のDVFB制御方式で構成さ
れ、その出力端が上記第２の加算器17の他方の入力端に
接続される。この第２の加算器17は、その出力端が第１
の加算器14の他方の入力端に接続されており、その出力
端にはドライバ19が接続される。そして、このドライバ
19の出力端はアクチュエータ10の信号入力端に接続され
る。

なお、上記振動制御用検出センサ（図示せず）として
は、取付け体11の変位量を直接に検出するように構成す
ることも可能である。

すなわち、上記アクチュエータ無重力試験装置は、取
付け体11が振動すると、先ず、振動制御用検出センサ
（図示せず）が、その検出した信号をコントローラ18に
出力する。すると、コントローラ18は、ドライバ信号18
aを生成して第２の加算器17に出力する。同時に、回転
角検出センサ12は回転軸10eの回転角を検出して、その
検出信号を微分器15を介して渦電流補償器16に出力す
る。この渦電流補償器16は入力信号の時間微分値に比例
した渦電流補償信号16aを生成して上記第２の加算器17
に出力する。また、上記回転角検出センサ12の検出信号
は重力補償器13に入力される。この重力補償器13は重力
補償信号13aを生成して、第１の加算器14に出力する。
この第１の加算器14は第２の加算器17の出力信号と重力
補償信号13aを加算して、ドライバ19に出力する。する
と、このドライバ19は入力信号に応じてアクチュエータ
10のコイル10bに対して所定量の電流を供給して駆動す
る。これにより、コイル10bと慣性質量10cは重力を打消
した、無重力状態に対応する模擬無重力状態で駆動さ
れ、取付け体11で発生した振動が抑圧される。

次に第２の実施例について説明すると、上述実施例に
おけるアクチュエータ10が一方向の振動に対してのみ、
すなわち取付け体11の面に対し、垂直方向に加わる振動
を抑制し得るようにしたものに対し、回動軸を中心とし
て慣性質量が回動し得る方向のいわゆる二次元方向の振
動に対してもこれを抑制し得るようにしたものである。

すなわち、第３図に示されるように、有底の方形筒状
の枠体22がその底部を上方にしてベースプレート23に取
付けられる。方形の慣性質量24が回動軸25を介して前記
枠体22の底部中央部に懸吊される。

前記回動軸25は、全体的に可撓性を有するもので、こ
の中間部には前記慣性質量24の４面24a〜24dに対向して
歪ゲージ26a〜26dが設けられる。この歪ゲージ26a〜26d
は上記連結棒25の回転角を検出するものである。

前記慣性質量24の４面24a〜24dに対向して前記枠体22
内面部にコイル27a〜27dが設けられる。このように構成
されてなるアクチュエータ21が、図示しない取付けた体
に取付けられる。

前記連結棒25の回転角を検出する歪ゲージ26a〜26dか
らの出力端は、後述する重力補償器に接続される。また
歪ゲージ26a〜26dの出力端は後述する微分器を介してエ
ネルギ損失補償用の滑電流補償器に接続される。

更に、上記アクチュエータ21には、図示しない振動制
御用の検出センサ、例えば２方向にわたって動きを検出
する加速度計が内蔵されており、その出力端が後述する
コントローラに接続される。

次に第４図により信号系について説明すると、上記ア
クチュエータ無重力試験装置は、取付け体11が一方向に
振動すると、その振動をアクチュエータ構造体を介して
加速度計31が検出し、その検出した信号をコントローラ
32に出力する。するとコントローラ32は、ドライバ信号
32aを生成して第２の加算器38に出力する。同時に歪ゲ
ージ26a,26cは、回動軸25の回転角を検出して、その検
出信号を変位計算器33により変位量を計算し、これを微
分器34を介して渦電流補償器35に出力する。この滑電流
補償器35は回転角信号の時間微分値に比例した渦電流補
償信号35aを生成して第１の加算器36に出力する。また
前記歪ゲージ26b,26dの検出信号は重力補償器37に入力
される。この重力補償器37は重力補償信号37aを生成し
て、第１の加算器36に出力する。前記第２の加算器38は
前記第１の加算器36の出力信号と前記コントローラ32の
ドライバ信号32aを加算して、分配則39に出力する。こ
の分配則39により分配されたドライバ信号39a及び39bに
よりアクチュエータ21のコイル27a及び27cに対して所定
量の電流を供給してこれを駆動する。なお、前記分配則
39は、コイル27a及び27cに対し、振動の振動数，振動の
強弱に応じてこれを静めるに適する最も効率的な働きが
なされるような電磁力が発生するように通電制御される
ものである。

しかして、コイル27a及び27cと慣性質量24は重力を打
消した、無重力状態に対応する模擬無重力状態で駆動さ
れ、取付け体23で発生した振動が抑圧される。

一方、上述のケースは一方向への振動に対する場合
（第３図矢視Ａ方向）であるが、この方向と直交する場
合（同矢視Ｂ方向）の成分を含む場合には、上述したＡ
方向の場合と同様に信号系が働くようになるものであ
る。すなわち、歪ゲージ26b,26dから検出信号が出力さ
れ、これが変位計算器41により変位量を計算し、これを
微分器42,渦電流補償器43,第１の加算器44へ、また重力
補償器45からの重力補償信号45aが前記第１の加算器44
へ入力される。更に、加速度計46が、その検出した信号
をコントローラ47へ出力し、これがドライバ信号47aと
して第２の加算器48へ入力される。この第２の加算器48
からは、前記第１の加算器44の出力信号と前記コントロ
ーラ47のドライバ信号47aを加算して分配則49に出力す
る。この分配則49により分配されたドライバ信号49a及
び49bによりアクチュエータ21のコイル27b及び27dに対
して所定量の電流を供給してこれを駆動する。なお、分
配則49は、上記分配則39と同様の働きをするものであ
る。これによって上記Ｂ方向の振動による慣性質量24は
重力を打消した無重力状態に対応する模擬無重力状態で
駆動され、取付け体23で発生した振動が抑圧される。

このように、上記アクチュエータ無重力試験装置は重
力補償器及び渦電流補償器を備え、アクチュエータの回
動軸の回転角から無重力補償信号及び重力補償信号に対
応する渦電流補償信号を求めて、これら重力補償信号及
び渦電流補償信号に応じてアクチュエータを駆動制御す
るように構成したことにより、地上において、無重力環
境と同様の模擬無重力状態が実現されて、無重力状態と
同様の駆動が実現できる。この結果、アクチュエータの
地上試験の妥当性が確保できるので、無重力状態におけ
る正確な特性を検知することができる。

なお、この発明は上記実施例では、電磁駆動式のアク
チュエータを用いた場合で説明したが、エネルギー源と
して、これに限ることなく、各種のエネルギを用いて構
成されるアクチュエータにおいても適用可能である。

また、上記実施例では、コイルを取付け体に取着する
ように構成したが、これに限ることなく、例えば逆に永
久磁石（図示せず）を取付け体に取着するように構成す
ることも可能である。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その
他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実
施し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］以上述べたように、この発明によれば、構成簡易にし
て、地上において、正確な無重力地上試験を実現し得る
ようにしたアクチュエータ無重力試験装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るアクチュエータ無
重力試験装置を示すブロック図、第２図は、第１図のア
クチュエータの構成を示す構成品、第３図は、この発明
の他の実施例に係るアクチュエータ無重力試験装置を示
すブロック図、第４図は、第３図のアクチュエータの構
成を示す構成図、第５図及び第６図は、従来のアクチュ
エータ試験装置の問題点を説明するために示した構成図
及びブロック図である。10 ，21……アクチュエータ、10a,23……ベースプレー
ト、10b,24a〜24d……コイル、10c,24……慣性質量、10
d……第１の連結棒、10e,25……回動軸、10f……第２の
連結棒、11……取付け体、12……回転角検出センサ、3
1,46……加速度計、13,37a,45a……無重力補償信号、1
4,36,44……第１の加算器、15,34,42……微分器、16,3
5,43……渦電流補償器、16a,35a,43a……渦電流補償信
号,17,37,48……第２の加算器、18,32,47……コントロ
ーラ、18a,32a,47a……ドライバ信号、19……ドライ
バ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平子敬一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝小向工場内 (72)発明者上野誠也神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝小向工場内 (72)発明者田中正樹神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝小向工場内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被駆動部及び駆動部の一方が取付け体に支
持され、他方が前記取付け体に対して回動自在に支持さ
れたアクチュエータと、前記取付け体に対して回動自在
支持された他方の回転角を検出する検出手段と、この検
出手段の検出値から重力補償値を算出する重力補償手段
と、前記検出手段の検出値から前記重力補償値に対応し
たエネルギ損失値を算出するエネルギ損失補償手段と、
前記重力補償値及びエネルギ損失補償値に応動して前記
アクチュエータを駆動制御する駆動手段とを具備したこ
とを特徴とするアクチュエータ無重力試験装置。