JPS60114904A - 位置サ−ボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ・産業上の利用分野 本発明は可動被駆動部材が駆動ベルトによって位置決め
駆動モータに結合されている形式の位首サーボ装置に関
するものであり、特に被駆動部材の位置的ジッタをなく
すことに関するものである。

・従来の技術 駆動モータが回転可能な１次被駆動部桐を動かすように
しっかり結合され、１次被駆動部祠は、２次被駆動部Ｕ
’に所望の位置に動かすように駆動ベルトによって結合
されている位置サーボが周知になっている。１次被駆動
部材の位置のセンサと駆動モータとの間の電気的帰還制
御ループが実際のモータの位置と加えられた信号によっ
て決まる要求位置との間の差によって１次被駆動部材の
位置を維持するかまたはその位置を変化させる。

そのような位置帰還サーボ装置において、動作帯域中は
比較的低く１例えばＯ〜５０Ｈ２であるが、サーボルー
ズ内でＬシ高い周波数で発生され。

かつ通常１次被駆動部材のわずかな擾乱しかもたらさな
い電気的雑音が駆動ベルトに共振できる振動を励起して
２次被駆動部材の１次被駆動部拐に°対する振動運動、
すなわちジッタを誘起することがちり、ジッタはサーボ
の制御ループの範囲外にちる。

ジッタは、駆動ベルトが第１と第２の被駆動部材の間の
増速連結を行う場合の精密サーボ装置において特にやっ
かいなことがある。

１例においては、２次被駆動部材は、５０マイクロラジ
アンの範囲内にまでサーボ装置によって安定化されるべ
き照準鏡を付けているブーりから成り、張力のかかった
金属テープの駆動ベルトによって半分の直径の１次被駆
動部月プーリ（２：１の増速）に結合されている。駆動
テープ内に誘起される共振は、１〜２ミリラジアンの照
準線のジッタを生じさせることがある。

・発明が解決しようとする問題点 ここに説明するベルト駆動装置内には、可能な振動の二
つの主なモードがあり、それはベルトの軸に対して横方
向のもの（振動ストリングに等価である゛）とベルトの
縦軸に沿ったもの（固いばねに相当する）である。電気
的に励起された共振は。

原理的に縦モードのものであるとわかったので。

本発明の目的はこの共振モードの効果を低減するベルト
駆動位置サーボ装置を提供することである。

・問題点を解決するための手段 本発明によれば、ベルト駆動位置サーボ装置には１次被
駆動部材に強固に結合された駆動モータと、前記１次被
駆動部材にたわみ駆動ベルトによって結合されてそれに
よって位置決めされる２次被駆動部材と、前記１次被駆
動部拐の位置のセンサと前記駆動モータとの間にあって
サーボ装置の応答帯域からずらされておシ駆動ベルトの
軸に沿った振動の共振周波数を含む周波数帯域内で帰還
制御ループ内の信号を減衰させるように作動できるノツ
チフィルタ（帯域消去フィルタともいう）手段を含む電
気的帰還制御ループとを（ｉｉｉｉえている。

・実施例 次に本発明の実施例を添付図面を参照して例として説明
する。

第１図を参照すると５本発明によるサーボ装置１０が照
準鏡１１の軸１２の周シの角度位置を維持するのに用い
られ、軸は乗物に取付けられたジャイロ安定化プラット
ホームに対して固定されている。乗物、プラットホーム
及び乗物の運動に対してその向きを安定化する手段は本
発明の一部分を形成していないので示してない。

プラットホームにはプーリの形をした１次被駆動部材１
５が取付げられている回転可能な駆動軸１１４ｉ有する
駆動モータ１３瀘固定されてのっている。駆動軸１１１
と鏡１２の回転軸は、平行であり、鏡は１次被駆動部材
に駆動ベルト１７によって結合されたやは９ブーりの形
をした第２の被駆動部材１６が付いていて、駆動ベルト
１７によって２次被駆動部材と鏡を軸１２の周りに回転
させることができる。

駆動ベルト１７は、二つの被駆動部材の心棒の位置、従
ってそれらの距離を固定するように、調節可能なりラン
プ手段２５によって張力をかげて保持された金属テープ
の形になっている。軸１２が光路の一部分である場合１
図示の駆動軸ｉｌｌ″ｆ：用いるなどして１次駆動部Ｕ
’　ｌ　５’を調節することが好ましい。２次被駆動部
材１６は１次被駆動部材の２倍の直径で２：１の増速伝
動を与える。

モータ軸１４は角度変位を精密に表すために速度積分ジ
ャイロによって形成されている軸角位置センサ１８に結
合されている。

角度位置を表すセンサの出力信号を進相手段１９によっ
て第５図を参照してあとで詳細に説明する帯域減衰また
はノツチフィルタ手段２０に送らノｔ。

次いで増幅器２１に送られる。増幅器２１の出力は、駆
動モータ１うを駆動させる。

２次被駆動部材の回転位置は、増幅器２１への第２の入
力２２においてまたはセンサジャイロへの入力２〉にお
いて、トルクを与える信号を加えることによって、サー
ボループに送られる位置要求信号の関数であり、その場
合その第２の入力２２と帰還信号との間の差が誤差信号
を形成する。

２次被駆動部拐の基体乗物の運動に応答する正常な位置
決めの場合、ノツチフィルタ手段２０は。

あとで説明するように１トランスペアレント」であり、
装置は簡単な周知の位置帰還サーボ装置として動作する
。

１次被駆動部材のあとの装置の部分すなわち駆動ベルト
及び２次被駆動部材は閉サーボループの外にあって、そ
の中の１次被駆動部材に対する運動のどれをも正常なサ
ーボ作用によって制御できないことがわかるであろう。

このような相対運動の土な源は、駆動ベルトの振動であ
シ、そのような振動がある周波数で一般に小さいけれど
も共振が起って、増幅された振動が２次被駆動部材に対
応する振動捷たは位置的ジッタを誘導する。

第２（ａ）及び（ｂ）図を参照して考察する駆動ベルト
の振動の二つの主なモードがある。

第１の振動モードはベルトの縦軸に対して横方向であっ
て第２（ａ）図に示されている。

共振振動の周波数は任意の簡単な振動ストリング配置に
対して教科書に書かれているようにして計算できる。

第２の振動モードは第２（ｂ）図に示されているように
ベルトの縦軸に沿っており、ベルトが固いばねとして作
用している。

共振周波数のは ω−［（２ＫＲ２ｃｏｓφ）／Ｉ。〕０°５から見出せ
ることを示すことができる。ここでＫは、ベルトのこわ
さ。

Ｒは、２次被駆動部材プーリの半径。

φは、テープのプーリーの中心を結ぶ線に対する角度、 Ｉｍは、２次被駆動部拐の慣性である。

第１及びときには第２のモードの振動は、基体乗物の振
動または同様の機械的力によって生じさせられることが
あり、そのような振動がベルトの共振周波数のところに
存在する場合、そのような共振振動全ベルト内の張力を
変えることによって除くことができる。

しかし第２のモードの振動は、サーボ装置内の電気的雑
音の結果として誘導されることがある。

このような雑音は、１次被駆動部材を適宜に変位させる
小さな誤差信号をモータに与え、そのときセンサが反応
してその信号を雑音によって変更してモータへ復元信号
を加えることができる。

一般にこのような運動は、サーボ装置の動作帯域中より
非常に大きな周波数の成分を有する相互に関連しない雑
音信号であるため、１次被駆動部材に殆んど振動効果を
生じないことがわかるであろう。

しかし、ベルトの共振周波数においては、駆動ベルトに
沿って作用する１次被駆動部材の振動運動（ベルトの他
方の端を最初２次被駆動部材の比較的大きな慣性によっ
て固定されていると考えることができる）は、１次被駆
動部材に生ずる反作用がモータ１２の駆動方向を逆にす
る相関変位信号をセンサから発生するまでそのような振
動の振幅を大きくさせる可能性がある。従って、１次被
駆動部材及びベルトの振動運動を迅速に確立し、その振
動運動が２次被駆動部拐へ伝って、その運動が走査鏡ｉ
ｘの位置ジッタを生じさせることがある０ 明らかに電気的雑音スペクトルは幅広いことがあるので
、この効果を避けるために駆動ベルトの共振周波数を考
えることはまさに不可能である。

本発明によれば、ベルトの張力を選択してベルト内の軸
に沿った振動に対する共振周波数が２次被駆動部材を位
置決めすることによって指示されるようにサーボ装置の
帯域中の上限より太きいものになるようにし、ノツチフ
ィルタ手段２０は。

共振周波数に中心をおく減衰「ノツチ」を与えるように
選択された帯域中をもっている。

正常サーボ動作の場合、ノツチフィルタは、帰還信号に
対してトランスペアレントであるが共振周波数の電気的
帰還信号に発生した任意の電気的雑音を機械的振動が確
立された状態にな９得る前に阻止することがわかるであ
ろう。

ノツチフィルタ手段２０は多数の既知の形の中の任意の
形をとることができ、能動回路であることが好ましい。

既知の形のノツチフィルタ回路の１例をワイヤレス・ワ
ールド（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｗｏｒｌｄ）　１９７５年
７月の第３０７〜３１１頁にあるネッツア（Ｙｉｓｈａ
ｙ　Ｎｅｚｅｒ）　著「能動ノツチフィルタ」という論
文に公表されているように第５図に示されている。

この回路は、受動的入力をもつ演算増幅器Ａと二つの可
変抵抗器ＶＲ，及びｖｎ２’に備えた帰還構成要素を含
み可変抵抗によってノツチの中心周波数を調整すること
ができる。

縦続接続した二つのこのようなノツチフィルタは適当な
減衰度とノツチフィルタ手段に対する帯域中を与え、そ
の減衰度は約±ｌ０Ｈｚの広が９（約３５０Ｈｚに中心
をおく）ヲもった１１０ｄＩ３の程度のものである。

明らかにノツチ周波数とノツチ巾に関して所望の設計基
準を組込んでいる任意の適当なフィルタ手段を用いるこ
とができる。

ノツチフィルタ手段は、信号が共振周波数で強まる傾向
を減衰させるために帰還制御ループ内のどこにおいても
よい、すなわちセンサ１４と増幅器２１の間においても
よいが、進相回路１つが雑音信号を増幅するのに役立つ
ように利得要紫ヲ含む場合、ノツチフィルタはモータ駆
動増幅器２１の前の最後の要素として位置決めするのが
好ましい０ 上述のようにここに記載の実施例においては駆動ベルト
１７が張力金がげた金属テープであシ。

センサ１８が速度積分ジャイロである。精密ピボット軸
受けと組合わせた上記の構成要素は、サーボ装置を２次
被駆動部材に例えば、５０マイクロラジアンという非常
に大きな位置の精度を与えるように構成できるようにす
る。

駆動ベルトの引張りを行う調節可能なりランプ手段２５
は、簡単なねじ調節器以外の任意の便利な形をとること
ができる。またクランプ手段に駆動ベルト１７における
実際の張力を測定する手段。

例えば読取りできる指示または２７における対応する出
力信号を与えるストレンゲージ２６などを設けて、共振
周波数の精密な調節を可能にすることができる。動作条
件が張力の変動とその結果生ずる共振周波数のドリフト
ラもたらす場合、２７における測定「張力」出力全独立
の閉ループサーボ２８に用いてクランプ手段２５′（＋
：制御し、従ってベルト張力の要求水準を維持してもよ
い。

図示の他の要素に代るものを用いることもてきることか
わかるであろう。例えばセンサは精巧さの少ない角度分
解ピックオフであってもよく、駆動ベルトは、金属テー
プ以外のものであってもよい。さらに本装置は１次及び
２次被駆動部祠がプーリである場合の回転運動と共に用
いるのに限られないで１例えば直線的に変移できる部側
の間の結合を駆動ベルトによって行う場合に用いること
もできる。

・発明の効果 以上に述べた通り１本発明によれば、ベルトで連結され
た二つの被駆動部材の位置サーボにおいて生ずる位置ジ
ッタを効果的に消去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーボ装置で照準鏡の角度位置を
安定化させるのに用いられるものの電気機械回路の略図
。 第２（ａ）及び２（ｂ）図はベルトの共振振動のモード
を示すための第１図の装置の被駆動部材と駆動ベルトの
図、 第う図は第１図のサーボ装置のノツチフィルり手段の一
部分を形成するノツチフィルりの回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　１次被駆動部材に強固に結合された駆動モータと
   、前記１次被駆動部材にたわみ駆動ベルトによって結合
   されてそれによって位置決めされる２次被駆動部桐と、
   前記１次被駆動部材の位置のセンサと前記駆動モータと
   の間にあってサーボ装置の応答帯域からずれておシ、前
   記駆動ベルトの軸に沿った振動の共振周波数を含む周波
   数帯域におりて帰還制御ループ内の信号を減衰させるこ
   とのできるノツチフィルタ手段を含む電気的帰還制御ル
   ープとを備えたベルト駆動位置サーボ装置。 ２、　前記ノツチフィルタ手段が能動ノツチフィルタ手
   段の縦続配置を含む特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。 ５、　前記駆動モータが前記１次被駆動部材に加わる回
   転運動を発生し、前記１次被駆動部拐の位置のセンサが
   速度積分ジャイロから成る特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ４、１次被駆動部材に強固に結合された駆動モータと、
   前記１次被駆動部材にたわみ駆動ベルトによって結合さ
   れてそれによって位置決めされる２次被駆動部材と、前
   記１次被駆動部材の位置のセンサと前記駆動モータとの
   間にあってサーボ装置の応答帯域からずれておシ、前記
   駆動ベルトの軸に沿った振動の共振周波数を含む周波数
   帯域において帰還’ＭＪａループ内の信号を減衰させる
   ことのできるノツチフィルタ手段を含む電気的帰還制御
   ループと、前記駆動ベルトにおける振動の共振周波数を
   変えるように前記駆動ベルトの張力を変更する手段とを
   備えたベルト駆動位置サーボ装置。