JP4185485B2 - 振動制御装置 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、除振を開始するためのセットアップ動作を迅速に完了させることができる除振装置の提供を目的とする。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る除振装置を示す斜視図、図2は、この除振装置が複数備えるアクチュエータとセンサとがユニット化された制振機構を示す断面図、図3は、この除振装置の主要部の構成を機能的に示す図、図4は、この除振装置の除振台に加わる作用を説明するための平面図である。なお、図1においては、除振装置の構造を視覚的に把握し易くするために、本除振装置によって支持される被除振部材のみを二点鎖線で示している。
すなわち、図4に示すように、除振台2の重心Gを座標の原点とする直交座標系で与えたアクチュエータK、Q、R、Sの座標位置を、(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)とすると、アクチュエータK、Q、R、Sのローカル的な操作力(軸力)u1、u2、u3、u4と、除振台2に加わる直交座標系での操作力ux、uy、uθとの関係は、下記の数式1で与えられる。
uθ=y1*u1+x2*u2−y3*u3−x4*u4…数式(2)
で表すことができる。
図5aに示すように、アクチュエータK、Rを制御して、除振台2に対してu1+u3=aの駆動力(図5aでは駆動力2P+2P)を参照バイアスとして付与する。除振台2に回転を生じさせないためには、uθが0になる必要があるから、数式(2)は、
y1*u1−y3*u3=−x2*u2+x4*u4…数式(3)
となる。
ここで、除振台2の重心Gは、図4に示すように、アクチュエータKの位置とアクチュエータRの位置との中心にあることから、
x2=−x4、y3=−y1…数式(4)
が成り立ち、
数式(4)を数式(3)に代入すると、
y1*(u1+u3)=x4*(u2+u4)…数式(5)
となる。
u2+u4=b…数式(6)
の駆動力(2P+2P)が生じることになる。
この数式(6)とa(=u1+u3)とを数式(5)に代入すると、
b=a*(y1/x4)…数式(7)
で表すことができる。
したがって、数式(7)から明らかなように、除振装置1によれば、参照バイアスの入力の際に、除振台2には、軸力方向(並進方向)に応力が作用することなく(直行座標系の操作力を拘束することなく)、回転方向に力を伝えるモーメントのみが作用することになるので、所定の加重が加わった状態でバランスする除振台の初期の平衡状態への移行時間が短縮され、セットアップ動作を迅速に完了させることができる。
図6a〜図6cに例示した方式では、制御装置36は、アクチュエータQのみを+x方向へ駆動力4Pで駆動させるように参照バイアス(初期入力値)を付与する(図6a参照)。この瞬間において、除振台2が−x方向に移動する軸力(並進力)が生じることになる。この後、図6bに示すように、除振台2に回転方向(±θ方向)のフィードバック制御が制御装置36を通じて与えられる場合、除振台2を+θ方向に回転させる回転モーメントの他にも、除振台2を並進方向(−x方向)に変位させる応力が作用している。なお、この際、除振台2に作用している+θ方向のモーメントを打ち消すために、アクチュエータRは、−x方向に駆動力1Pを発生させることが望ましいものの、+x方向にのみ駆動力を発生させる仕様となっているため、実際には、アクチュエータRの動作は、停止状態(駆動力0P)となる。さらに、図6cに示すように、除振台2に並進方向(±x方向及び±y方向)のフィードバック制御が制御装置36を通じて与えられ、除振台2が最終的に平衡状態でバランスするまでに、比較的多くの時間を要することになる。詳述すると、参照バイアス入力後、除振台2に回転と並進が同時に生じ、その結果、回転方向と並進方向の両方の制御を用いて、ようやく系全体がバランスすることになる。また、このような方式をとる除振装置の場合、結果的にアクチュエータQ、R、Sにとって必要な駆動力(1P)の4倍の大きさの駆動力(4P)を、発生させ得る高スペックなアクチュエータ(図6aなどに例示されるアクチュエータK)が必要となる。
次に、本発明の第2の実施形態を図7a及び図7bに基づき説明する。ここで、本実施形態の除振装置は、第1の実施形態で説明した除振装置1と同様のハードウェア構成を有し、第1の実施形態とは参照バイアスの入力方式のみが異なる。ここで、図7aは、第2の実施形態に係る除振装置の参照バイアス入力時に除振台に与えられる作用を模式的に示す平面図、図7bは、図7aに示した状態からフィードバック制御が機能した場合に除振台に与えられる作用を模式的に示す平面図、図7cは、図7bに示したフィードバック制御後、除振台が平衡状態でバランスしている態様を示す平面図である。
すなわち、除振装置1本体のセットアップ時には、図7aに示すように、二組配置されたうちの一方の組のアクチュエータK、Rを制御し、互いの絶対量が等しく且つ相対する±x方向に一対の駆動力(基本単位の駆動力1×P)を発生させ、除振台2に+θ方向に働くモーメントを付与すると同時に、他方の組のアクチュエータQ、Sを制御し、互いの絶対量(1P)が等しく且つ相対する±y方向に一対の駆動力を発生させ、+θ方向に働くモーメントと絶対量(1P)が等しく且つ方向が相対する−θ方向に働くモーメントをこの除振台2に付与するようにして、参照バイアス(初期入力値)が入力される。
Claims (1)
- 鉛直方向からみて矩形状に形成された除振台と、
前記除振台を水平方向に移動させるための駆動力を発生させることが可能であって、かつ除振装置本体のセットアップ時に前記駆動力を、前記除振台を平衡状態へ移行させるための誘発力として発生させる始動機能を有する二つで一組の第1のアクチュエータと、
前記除振台を水平方向に移動させるための駆動力を発生させることが可能であって、かつ前記始動機能を持たない二つで一組の第2のアクチュエータと、
前記セットアップ時に前記一組の第1のアクチュエータを制御し、互いの絶対量が等しく且つ相対する方向に対の駆動力を発生させ、前記被除振部材に第1の方向に働くモーメントを付与する第1の制御手段と、
前記第1の制御手段により制御される前記一組の第1のアクチュエータを通じて駆動された前記被除振部材の変位を検出するセンサと、
前記センサによる検出結果に基づいて前記第1及び第2の全てのアクチュエータを個別に制御して、前記第1の方向に働くモーメントと相対する第2の方向に働くモーメントを前記被除振部材に付与し、この被除振部材を平衡状態でバランスさせる第2の制御手段と、を備え、
前記一組の第1のアクチュエータは、鉛直方向からみて、前記除振台の一方の対角線上の位置で、かつ前記除振台の重心に対して互いに点対称の位置でそれぞれ駆動力を発生させ、
前記一組の第2のアクチュエータは、鉛直方向からみて、前記除振台の他方の対角線上の位置で、かつ前記除振台の重心に対して互いに点対称の位置でそれぞれ駆動力を発生させる、
ことを特徴とする除振装置。
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