JP4871192B2 - アクティブ除振装置及びそれに用いられる制振ユニット - Google Patents
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Description
前記制振ユニットUについて詳しくは、まず、そのケース3が全体として図の上下方向に長い円筒状とされ、その下端に例えば矩形状の基板30が配設されて、4隅を機器Dの上部に締結されている。一方、ケース3の上端は円板状の上蓋31によって閉塞されており、それらの中間で周壁部分を構成するケース3の本体は、その概略下半部を構成する下半部材32と、残りの上半部のうちの上部を構成する上端部材33と、それらの中間の中間部材34とに3分割されている。
前記の如く構成された制振ユニットUの作動、即ちリニアモータ5による可動質量4の駆動制御は、制振ユニットUとは別体のコントローラ10によって行われる。すなわち、図3に一例を示すように、コントローラ10は、加速度センサ6からの信号(上下方向の加速度z″)を入力し、これを2回積分して得られる変位zに対しゲインB1を乗算するとともに、加速度z″を1回積分した速度z′にゲインB2を乗算し、また、加速度z″に制御ゲインB3を乗算した上で、それらを合算して求めた制御信号を増幅して、リニアモータ5へ出力する。
次に、上述の如き構成の精密除振台Aにおいて、制振ユニットUの制御ゲイン(フィードバックゲインB1〜B3)を最適値に調整する方法について説明する(尚、この方法は、本発明の出願人の既出願である特願2003−36477号に記載のものである)。一般に、フィードバックシステムの性能がゲインの値によって変化することは知られており、それを大きくするほど応答性を高くすることができるが、実際のシステムでは制御対象の無駄時間やセンサの遅れ、さらに制御回路中のフィルタの遅れやアクチュエータの遅れがあって、ゲインを大きくし過ぎると発散してしまう。
以下に、コントローラ10によるフィードバックゲインの自動調整方法について、図6のフローチャートを参照して具体的に説明すると、まず、スタート後のステップSA1において、加速度センサ6の出力信号が発振しないと考えられる初期値(ゲイン下限値)を設定し、ステップSA2で所定の待ち時間を経た後に(WAIT)、ステップSA3において信号が発振しているかどうか判定する。この判定は、信号の振幅が所定の閾値を超えたかどうかで行うが、発振しても振幅が閾値を超えるまでに或る程度の時間を要する場合もあるので、前記のように待ち時間を設けている。
図7は、フィードバックゲイン調整方法の具体例2を示す。これは、まず、ゲインの上限値及び下限値を設定し、その中央値におけるセンサ信号の発振状況に応じて該中央値を上限値又は下限値に置き換えることにより、それらの間のゲイン範囲を半分にし、これを繰り返すことによってゲイン範囲を臨界ゲインに収束させるものである。
本発明に斯かる精密除振台Aや制振ユニットUの構成は、前記した実施形態のものに限定されず、それ以外の種々の構成も包含する。すなわち、例えば前記実施形態の精密除振台Aは、定盤1を空気ばね2,2,…により支持するようにしているが、この空気ばね2に代えて空気以外の気体を封入した気体ばねを用いることもできる。また、コイルばね等、気体ばね以外のばね要素を用いることも可能である。
D 機器(除振対象物、制振対象物)
U 制振ユニット(制振機構)
1 定盤(除振対象物)
2 空気ばね(ばね要素)
3 制振ユニットのケース
4 可動質量
40 本体部
41 軸部材(軸部)
5 リニアモータ(アクチュエータ)
6 加速度センサ(振動センサ)
7 板ばね(連結部材)
7’ 積層弾性体(連結部材)
8 コイルばね
9 位置センサ
10 コントローラ
Claims (7)
- 基礎に対して弾性支持した除振対象物に制振機構を取り付けて、所定方向の振動を減殺するような制御力を付加するようにしたアクティブ除振装置であって、
前記制振機構は、可動質量と、前記除振対象物に取り付けられて、前記可動質量を前記所定方向に駆動し、その反力を当該除振対象物に作用させるアクチュエータと、を備え、
前記可動質量には前記所定方向の両側にそれぞれ延びる軸部が取り付けられ、この軸部の両端部が各々、軸心方向の移動を許容し且つ軸心に直交する方向の移動を規制する連結部材によって、前記除振対象物に連結され、
前記連結部材は、内周縁部が前記軸部の外周面に連結された環状の板バネからなることを特徴とするアクティブ除振装置。 - 制振機構は、可動質量の重量を支えるためのコイルばねを備えている、請求項1に記載のアクティブ除振装置。
- コイルばねは、可動質量の軸部を周回するように配置されている、請求項2に記載のアクティブ除振装置。
- 除振対象物にはその振動状態を検出するための振動センサが配設されており、
前記振動センサからの信号を受けて、制振機構のアクチュエータの作動を制御するコントローラを備える、請求項1〜3のいずれか1つに記載のアクティブ除振装置。 - 制振機構には、可動質量の移動方向における位置を検出するための位置センサが配設され、
コントローラは、前記位置センサからの信号を受けて、前記可動質量の位置を加味してアクチュエータの作動を制御するように構成されている、請求項4に記載のアクティブ除振装置。 - 制振対象物に取り付けて、所定方向の振動を減殺するような制御力を付加するための制振ユニットであって、
前記制振対象物に取り付けられるケースと、
可動質量と、
前記ケースに固定され、前記可動質量を前記所定方向に駆動して、その反力を当該ケースを介して前記制振対象物に作用させるアクチュエータと、を備え、
前記可動質量には前記所定方向の両側にそれぞれ延びる軸部が設けられ、この軸部の両端部が各々、軸心方向の移動を許容し且つ軸心に直交する方向の移動を規制する連結部材によって、前記ケースに連結され、
前記連結部材は、内周縁部が前記軸部の外周面に連結された環状の板バネからなることを特徴とする制振ユニット。 - ケースには、可動質量の重量を支えるようにコイルばねが配設されるとともに、制振対象物の振動状態を検出するための振動センサが配設され、
前記振動センサからの信号を受けて、アクチュエータの作動を制御するコントローラを備えている、請求項6に記載の制振ユニット。
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