KR101110892B1 - 면진 제어 시스템 - Google Patents

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KR101110892B1
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데츠아키 나가노
기요시 마에카와
에미코 하야사카
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

여진측 액추에이터(8O)를 구동했을 때에 생기는 가감속 추력을 구하고, 이 가감속 추력에 기초하여, 장치(100)에 생기는 반력을 없애도록, 면진측 액추에이터(3O)를 구동한다.

Description

면진 제어 시스템{SEISMIC ISOLATION CONTROL SYSTEM}
본 발명은 제어 지령에 기초하여 물체를 소정 방향으로 이동시키는 액추에이터(actuator)가 배치되어 있는 장치에서 상기 액추에이터의 동작에 수반하는 진동을 억제하는 면진(免振) 제어 시스템에 관한 것이다.
오늘날에는 컨트롤러에 의해 동작이 제어되어 워크(workpiece)나 제품 등의 물체를 소정 방향으로 이동시키는 액추에이터가 여러 가지의 장치, 예를 들어 반도체 제조 장치, 각종 공작 기계 및 반송(搬送) 장치 등에서 사용되고 있다. 이와 같은 액추에이터(이하, 「여진측(勵振側) 액추에이터」라 함)를 구비한 장치에서는 당해 여진측 액추에이터의 동작시에 생기는 반력(反力)이 가진력(加振力)으로 되어 불가피하게 진동이 생긴다. 특히, 회전형 모터와 볼 나사를 조합하여 추력(推力)을 얻는 타입의 여진측 액추에이터나, 리니어 모터(linear motor)에 의해 추력을 얻는 타입의 여진측 액추에이터 등을 구비한 장치에서는 물체를 이동시킬 때의 가속시나 감속시에 비교적 큰 가진력이 발생한다.
예를 들어, 상기의 여진측 액추에이터에 의해 공구를 이동시키면서 워크를 가공하는 공작 기계나, 상기의 여진측 액추에이터에 의해 워크를 이동시키면서 이 워크를 가공하는 공작 기계 등에 있어서 가공시에 커다란 가진력이 발생하면, 공작 기계가 진동하는 결과로서 여진측 액추에이터 및 워크도 진동하기 때문에 가공 정밀도가 저하하게 된다. 높은 형상 정밀도나 높은 위치도 정밀도가 요구되는 가공을 워크에 행하는데 있어서는 여진측 액추에이터의 동작에 수반하는 장치(공작 기계)의 진동을 가능한 억제하는 것이 요망된다. 또, 상기의 여진측 액추에이터에 의해 이동하여 워크나 제품 등을 소정 개소(箇所)에 반송하는 반송 장치에서는 반송품이 반송 장치나 다른 반송품에 닿아서 손상을 입거나 반송품이 낙하하는 일이 없도록, 여진측 액추에이터의 동작에 수반하여 생기는 가진력을 가능한 억제하는 것이 요망된다.
여진측 액추에이터의 동작에 수반하여 장치에 생기는 진동을 억제하는 것으로는, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재된 액티브 매스 댐퍼(active mass damper)가 알려져 있다. 이 액티브 매스 댐퍼는 추를 수평 방향으로 지지하는 지지 장치와, 추를 구동하는 추 구동 장치와, 추 구동 장치를 제어하는 컨트롤러로 이루어지며, 추의 이동 방향이 가공기에 있어서 제1 이동부의 이동 방향과 평행이 되도록 하여 가공기에 배치되어 상기 진동을 억제한다. 이 때 컨트롤러는 제1 이동부의 구동부에 지령되는 토크 지령값과 다른 이동부의 구동부에 지령되는 토크 지령값에 의해 추 구동 장치를 피드포워드 제어함과 아울러, 추의 변위에 기초하여 추 구동 장치를 피드백 제어한다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2005-212008호 공보
그러나 특허 문헌 1에 기재된 액티브 매스 댐퍼에서의 추 구동 장치의 피드포워드 제어는 제1 이동부의 구동부에 지령되는 토크 지령값과 다른 이동부의 구동 부에 지령되는 토크 지령값에 기초하여 행하는 것이며, 이들 토크 지령값은 마찰 토크나 노이즈 등의 외란(外亂)을 포함하고 있기 때문에, 가공기에 생기는 진동의 원인인 가감속 토크 성분에 대응한 피드포워드 제어(feed-forward control)로는 되지 않는다. 이 때문에, 상기의 피드포워드 제어와 추의 변위에 기초한 추 구동 장치의 피드백 제어를 조합해도, 여진측 액추에이터(제1 이동부)의 동작에 의해 생기는 가진력을 고정밀도로 없애는 것은 곤란하고, 결과적으로 여진측 액추에이터의 동작에 수반하는 진동을 고도로 억제하는 것도 곤란하다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 여진측 액추에이터의 동작에 의해 생기는 가진력을 고정밀도로 없애 당해 여진측 액추에이터가 배치되어 있는 장치의 진동을 억제하는 것이 용이한 면진 제어 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성할 본 발명의 면진 제어 시스템은, 1축 방향으로 이동 가능한 여진측 가동자(可動子)를 갖는 여진측 액추에이터가 배치된 장치에 장착되고, 여진측 가동자상에 물체를 재치(載置)하여 이 여진측 가동자를 이동시켰을 때에 상기의 장치에 생기는 진동을 억제하는 면진 제어 시스템으로서, 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터가 격납됨과 아울러, 여진측 가동자의 질량과 상기의 물체의 질량을 합친 여진측 가동 질량의 데이터가 격납되어 있는 기억부와; 적어도 모델 연산 파라미터와 여진측 가동 질량의 데이터를 사용하여, 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감 속도 추력에 관한 파라미터를 구하는 연산부와; 상기 장치에 고정된 면진측 구동부와 이 면진측 구동부에 의해 구동되어 상기 축 방향으로 이동하는 면진측 가동자를 갖는 면진측 액추에이터와; 연산부가 구한 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 면진측 구동부의 제어 내용을 정하고, 여진측 가동 질량의 이동시에 상기의 장치에 생기는 반력을 없애는 힘이 면진측 가동자를 이동시킴으로써 상기의 장치에 작용하도록 면진측 구동부의 동작을 제어하는 면진측 컨트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 상기의 목적을 달성할 본 발명의 다른 면진 제어 시스템은, 1축 방향으로 이동 가능한 여진측 가동자를 가지는 여진측 액추에이터가 복수기(複數基) 배치된 장치에 장착되고, 미리 정해진 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 여진측 가동자상에 재치하여 이 여진측 가동자를 이동시켰을 때에 상기의 장치에 생기는 진동을 억제하는 면진 제어 시스템으로서, 상기 미리 정해진 축 방향으로 여진측 가동자가 이동하는 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터가 격납됨과 아울러, 상기 미리 정해진 축 방향으로 이동하는 여진측 가동자의 질량과 상기의 물체의 질량을 합친 여진측 가동 질량의 데이터가 격납되어 있는 기억부와; 적어도 모델 연산 파라미터와 여진측 가동 질량의 데이터를 사용하여, 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구하는 연산부와; 상기의 장치에 고정된 면진측 구동부와 이 면진측 구동부에 의해 구동되어 상기 미리 정해진 축 방향으로 이동하는 면진측 가동자를 가지는 면진측 액추에이터와; 연산부가 구한 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 면진측 구동부의 제어 내용을 정하고, 상기 미리 정해진 축 방향으로 여진측 가동 질량이 이동할 때에 상기의 장치에 생기는 반력을 없애는 힘이 면진측 가동자를 이동시킴으로써 상기의 장치에 작용하도록 면진측 구동부의 동작을 제어하는 면진측 컨트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 면진 제어 시스템에서는 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구함에 있어서 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터를 사용하기 때문에, 실제의 가감속 추력을 정확하게 반영한 파라미터를 얻기 쉽다. 그리고, 면진측 액추에이터를 동작시킴에 있어서는 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 면진측 구동부의 제어 내용을 정하기 때문에, 여진측 가동 질량의 이동시에 장치에 생기는 반력을 고정밀도로 없애는 힘이 면진측 가동자를 이동시킴으로써 장치에 작용하도록 면진측 구동부의 동작을 제어하는 것이 용이하다.
이 때문에, 본 발명의 면진 제어 시스템에 의하면, 여진측 액추에이터의 동작에 의해 생기는 가진력을 고정밀도로 없애 당해 여진측 액추에이터가 배치되어 있는 장치의 진동을 억제하는 것이 용이하게 된다. 당해 면진 제어 시스템을 반도체 제조 장치나 공작 기계 등에 적용하면 가공 정밀도를 향상시키는 것이 용이하게 되고, 반송 장치에 적용하면 반송 과정에서 반송품의 손상이나 낙하를 방지하는 것이 용이하게 된다.
도 1은 본 발명의 면진 제어 시스템의 기본 구성의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 기억부 및 연산부의 각각이 내장된 여진측 컨트롤러의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부 중에서 여진측 컨트롤러에 내장되어 사용되는 것의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부를 여진측 컨트롤러에 내장한 경우에 있어서 면진측 컨트롤러의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러 중에서 마찰 추력 추정부를 구비한 것의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 마찰 추력 추정부의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 면진 제어 시스템 중, 면진하려고 하는 장치와 이 장치의 측방에 위치하는 정지 고정물과의 사이에 면진측 액추에이터가 배치된 것의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록이다.
도 8은 본 발명의 면진 제어 시스템 중에서 반송 장치에 장착되는 것의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 9는 본 발명의 면진 제어 시스템 중에서 복수기의 여진측 액추에이터가 배치된 장치에 장착되는 것의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 10은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부의 다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 11은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부의 또다른 예를 개략 적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 12는 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러 중, 카운터 추력 연산부에서 필터가 병용되어 있는 것의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 13은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러에 필요에 따라서 마련되는 마찰 추력 추정부의 다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 14는 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러에 필요에 따라서 마련되는 마찰 추력 추정부의 또다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 15는 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러에 필요에 따라서 마련되는 마찰 추력 추정부의 또다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 16은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러에 필요에 따라서 마련되는 마찰 추력 추정부의 또다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
<부호의 설명>
10, 110 기억부
20, 120, 225, 320 연산부
23, 23a, 123 면진측 구동부
25, 25a, 125 면진측 가동자
30, 30A, 130 면진측 액추에이터
36, 236, 336, 436, 536 마찰 추력 추정부
40, 40A, 40B, 140 면진측 컨트롤러
50, 51, 52, 150 면진 제어 시스템
60, 160 추
70, 70A 여진측 컨트롤러
73, 173a, 173b 여진측 구동부
75, 175a, 175b 여진측 가동자
80, 180A, 180B 여진측 액추에이터
90, 190 지지부
100, 102, 200 장치
105, 107, 205A, 205B 물체
170A 여진측 제1 컨트롤러
170B 여진측 제2 컨트롤러
Fm 모델 추력 데이터(파라미터)
SF 정지 고정물
이하, 본 발명의 면진 제어 시스템의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 면진 제어 시스템의 기본 구성의 일례를 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 면진 제어 시스템(50)은 소정의 데이터가 격납된 기억부(10)와, 소정의 파라미터를 구하는 연산부(20)와, 면진측 액추에이터(30)와, 면진측 컨트롤러(40)를 구비하고 있다. 그리고, 이 면진 제어 시스템(50)은 소정의 컨트롤러(70; 이하,「여진측 컨트롤러(70)」라 함)에 의해 동작이 제어되어서 물체(105)를 1축 방향으로 이동시키는 여진측 액추에이터(80)가 지지부(90)에 배치되어 있는 장치(100)에 장착되어 사용된다.
본 발명의 면진 제어 시스템이 장착되는 장치는 반도체 제조 장치, 각종 공작 기계, 반송 장치 등이며, 도시된 장치(100)는 지지부(90)로서의 가대(架臺) 상에 여진측 액추에이터(80) 및 공작부(95)가 배치된 수치 제어 공작 기계이다. 지지부(90)에 배치되어 있는 도시된 여진측 액추에이터(80)는 구동부(73; 이하, 「여진측 구동부(73)」라 함)로서의 고정자가 지지부(90)에 고정되고, 여진측 가동자(75)가 여진측 구동부(73; 고정자) 상에 부상(浮上)하여 상기의 축 방향으로 이동 가능한 리니어 모터이며, 여진측 가동자(75) 상에 물체(105)로서의 워크가 재치된다.
여진측 액추에이터(80)의 동작에 수반하여, 환언하면 여진측 가동자(75)의 질량과 물체(105)의 질량을 합친 여진측 가동 질량의 이동에 수반하여 지지부(90)에 반력이 발생하고, 이 반력이 가진력으로 되어 지지부(90)를 진동시킨다. 그리고, 지지부(90)의 진동에 수반하여 여진측 액추에이터(80) 및 공작부(95)가 진동하고, 결과적으로 장치(100)가 진동한다. 또한, 도 1에 있어서는 면진 제어 시스템(50)과 장치(100)를 구별하기 쉽게 하기 위하여, 여진측 컨트롤러(70), 지지부(90) 및 공작부(95)를 2점 쇄선으로 나타내고, 여진측 액추에이터(80)를 1점 쇄선으로 나타내며, 물체(105)를 파선으로 나타내고 있다.
면진 제어 시스템(50)은 면진측 컨트롤러(40)에 의해 면진측 액추에이터(30)의 동작을 제어하여 이 면진 액추에이터(30)를 소정 방향으로 소정의 속도로 동작시키는 것에 의해 상기의 반력을 없애는 힘을 장치(100)에 작용시키고, 이에 의해 여진측 액추에이터(80) 및 지지부(90) 각각의 진동, 나아가서는 장치(100)의 진동을 억제한다.
그 때문에, 당해 면진 제어 시스템(50)의 기억부(10)에는 여진측 액추에이터(80)의 모델 연산 파라미터가 격납됨과 아울러, 여진측 가동 질량의 데이터가 격납되어 있다. 상기의 모델 연산 파라미터는 연산부(20)에 있어서 제어 대상(여진측 액추에이터(80))의 동작을 모의(模擬)하는 모델 연산에 필요한 파라미터이다. 또, 상기 여진측 가동 질량의 데이터는 상술한 바와 같이, 여진측 가동자(75)의 질량과 물체(105)의 질량을 합친 질량의 데이터이다. 여진측 가동 질량이 변동하는 경우에는 상위 컨트롤러(도시하지 않음) 또는 여진측 컨트롤러(70) 내에서 계산 또는 추정된 적절한 질량치가 기억부(10)에 격납된다.
또, 면진 제어 시스템(50)을 구성하는 연산부(20)는 상기의 모델 연산 파라미터 및 여진측 가동 질량의 데이터를 사용하여 제어 대상의 동작을 모의하는 모델 연산을 행하여, 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구한다. 상기의 가감속 추력을 구하기 위해서는 여진측 액추에이터(80)의 동작량에 대한 데이터도 필요하게 되는 것이지만, 이 동작량의 데이터로는 상위 컨트롤러로부터 여진측 컨트롤러(70)에 부여되는 위치 지령 Cp가 사용된다.
도시된 여진측 액추에이터(80)는 상술한 바와 같이 리니어 모터이므로, 연산부(20)는 상기의 파라미터로서 예를 들어 추력 그 자체나 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가속도 등을 구한다. 그리고 면진측 컨트롤러(40)는 연산부(20)가 구한 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 면진측 액추에이터(30)의 동작 조건을 정한다.
여기서, 면진측 액추에이터(30)는 고정구(55, 55)에 의해 상술한 지지부(90)에 고정된 면진측 구동부(23)와 이 면진측 구동부(23)에 의해 구동되어 소정 방향으로 이동하는 면진측 가동자(25)를 가지고 있고, 면진측 구동부(23)의 동작은 면진측 컨트롤러(40)에 의해 제어된다. 도시된 면진측 액추에이터(30)는 면진측 구동부(23)로서의 고정자가 고정구(55, 55)에 의해 지지부(90)에 고정되고, 면진측 가동자(25)가 면진측 구동부(23; 고정자) 상에 부상하여 상기의 축 방향으로 이동 가능한 리니어 모터이다. 이 면진측 액추에이터(30)는 면진측 가동자(25)의 이동 방향이 여진측 가동자(75)의 이동 방향과 평행이 되는 방향으로 설치되어 있다.
따라서, 여진측 액추에이터(80)의 동작시에 여진측 가동자(75)의 이동 방향과는 반대 방향으로 면진측 가동자(25)를 이동시키는 것에 의해, 여진측 가동 질량의 이동시에 지지부(90; 장치(100))에 생기는 반력을 없애는 힘이 지지부(90; 장치(100))에 작용하도록 하는 것이 가능하게 된다. 여진측 가동 질량의 이동시에 지지부(장치)에 생기는 반력을 없애는 상기의 힘을, 이하 「카운터 반력」이라 한다.
면진측 컨트롤러(40)는 연산부(20)가 구한 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 하여, 여진측 가동 질량의 이동시에 지지부(90; 장치(100))에 생기는 반력의 크기 및 방향을 구한다. 그리고, 면진측 가동자(25)를 이동시킴으로써 상기의 반력과 등가(等價)로 반대 방향의 카운터 반력이 지지부(90; 장치(100))에 작용하게 되는 면진측 구동부(23)의 제어 내용을 정한다. 이 제어 내용을 정함에 있어서는 면진측 가동 질량(이 경우, 면진측 가동자(25)의 질량)의 데이터가 필요하게 되므로, 당해 데이터가 미리 원하는 기억부에 격납된다. 예를 들어 면진측 가동자(25)의 질량의 데이터를 기억부(10)에 격납하고, 기억부(10)에 면진측 컨트롤러(40)가 액세스하여 당해 데이터를 독출하도록 면진 제어 시스템(50)을 구성할 수도 있고, 면진측 가동자(25)의 질량의 데이터를 기억부(10)와는 별개의 기억부(도시하지 않음)에 격납하고, 이 기억부에 면진측 컨트롤러(40)가 액세스하여 당해 데이터를 독출하도록 면진 제어 시스템(50)을 구성할 수도 있다.
또한, 여진측 가동자(75)의 이동 방향과는 경사진 방향으로 면진측 가동자(25)를 이동시켜도 카운터 반력을 얻는 것이 가능하나, 이와 같이 면진측 가동자(25)를 이동시키면 이 면진측 가동자(25)의 이동에 의해 새로운 가진력이 생기므로, 면진측 가동자(25)의 이동 방향은 여진측 가동자(75)의 이동 방향과 반대 방향으로 하는 것이 바람직하다.
필요에 따라서, 면진측 가동자(25) 상에 추(60)를 배치할 수도 있다. 면진측 가동자(25) 상에 추(60)를 배치하는 것에 의해, 면진측 가동자(25)의 스트로크(stroke)를 작게 해도 원하는 카운터 반력이 얻기 쉬워진다. 면진측 가동자(25) 상에 추(60)를 배치하는 경우, 면진측 컨트롤러(40)는 면진측 가동자(25)의 질량과 추(60)의 질량을 합친 면진측 가동 질량의 크기를 고려하여 면진측 구동부(23)의 제어 내용을 정한다.
이상 설명한 구성을 갖는 면진 제어 시스템(50)에서는 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구함에 있어서 여진측 액추에이터(80)의 모델 연산 파라미터를 사용하므로, 실제의 가감속 추력을 정확하게 반영한 파라미터를 얻기 쉽다. 또, 면진측 액추에이터(30)를 동작시킴에 있어서는 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 면진측 구동부(23)의 제어 내용을 정하므로, 여진측 가동 질량의 이동시에 지지부(90; 장치(100))에 생기는 반력을 고정밀도로 없애는 카운터 반력이 면진측 가동자(25)를 이동시킴으로써 지지부(90; 장치(100))에 작용하도록, 면진측 구동부(23)의 동작을 제어하는 것이 용이하다.
이들 결과로서, 면진 제어 시스템(50)에 의하면, 여진측 액추에이터(80)의 동작에 의해 지지부(90; 장치(100))에 생기는 가진력을 고정밀도로 없애 여진측 액추에이터(80) 및 이 여진측 액추에이터(80)가 장착되어 있는 지지부(90)의 진동, 나아가서는 장치(100)의 진동을 억제하는 것이 용이하게 된다. 수치 제어 공작 기계인 장치(100)에서의 가공 정밀도를 향상시키는 것이 용이하게 된다.
이와 같은 기술적 효과를 나타내는 면진 제어 시스템(50)은 도 1에 나타낸 구성 이외에도 여러 가지의 구성을 취할 수 있다. 또, 연산부(20), 면진측 컨트롤러(40) 및 여진측 컨트롤러(70)의 각각도 여러 가지의 구성을 취할 수 있다. 예를 들어, 기억부(10) 및 연산부(20)는 면진측 컨트롤러(40) 및 여진측 컨트롤러(70)의 각각과는 별체로 배치할 수도 있고, 면진측 컨트롤러(40), 여진측 컨트롤러(70), 또는 상술한 상위 컨트롤러 중 어느 하나에 내장할 수도 있다. 연산부(20) 및 여진측 컨트롤러(70)의 모두가 상위 컨트롤러로부터의 위치 지령 Cp를 받아 소정의 처리를 행하는 것을 고려하면, 기억부(10) 및 연산부(20)의 각각은 여진측 컨트롤러(70)에 내장하는 것이 실용상 바람직하다. 이하, 기억부 및 연산부의 각각을 여진측 컨트롤러에 내장하는 경우의 여진측 컨트롤러, 연산부 및 면진측 컨트롤러 각각의 구성에 대해, 도 2 ~ 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 상술한 기억부 및 연산부의 각각이 내장된 여진측 컨트롤러 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 여진측 컨트롤러(70A)는 상술한 기억부(10) 및 연산부(20) 외에, 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 추력 지령 Cf1을 작성하는 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61)와, 여진측 액추에이터(80)에 공급해야 할 구동 전류를 제어하는 여진측 전류 제어부(63)와, 여진측 액추에이터(80)에 실제로 구동 전류를 공급하는 여진측 드라이버 회로부(65)를 구비하고 있다.
이 여진측 컨트롤러(70A)에서는 상위 컨트롤러로부터의 위치 지령 Cp가 연산부(20)에 공급된다. 위치 지령 Cp를 받은 연산부(20)는 기억부(10)에 격납되어 있는 모델 연산 파라미터나 여진측 가동 질량의 데이터 등을 사용하여 소정의 연산을 행하여, 여진측 가동자(75; 도 1 참조)의 이상적인 실(實)동작을 모의하는 모델 위치, 모델 속도 및 모델 추력을 구하고, 이들 데이터를 여진측 위치ㆍ속도 제어 부(61)에 전달한다. 이하, 상기 모델 위치의 데이터를 「모델 위치 데이터 Pm」이라 하고, 모델 속도의 데이터를 「모델 속도 데이터 Vm」라 하고, 모델 추력의 데이터를 「모델 추력 데이터 Fm」이라 한다. 상기의 모델 추력 데이터 Fm은 상술한 「가감속 추력에 관한 파라미터」에 상당하므로, 당해 모델 추력 데이터 Fm은 면진측 컨트롤러(40; 도 1 참조)에도 전달된다.
여진측 위치ㆍ속도 제어부(61)는 상기의 모델 위치 데이터 Pm, 모델 속도 데이터 Vm 및 모델 추력 데이터 Fm의 각각과, 여진측 액추에이터(80)로부터 공급되는 여진측 가동자(75)의 실(實)위치 정보 P1을 사용하여 소정의 연산을 행하여, 위치 지령 Cp에 따라 여진측 가동자(75)를 이동시킬 때의 추력 지령 Cf1을 작성하고, 이 추력 지령 Cf1을 여진측 전류 제어부(63)에 전달한다. 여진측 액추에이터(80)는 상기의 실위치 정보 P1을 얻기 위해, 예를 들어 로터리 인코더나 리니어 인코더 등의 센서 소자를 구비하고 있다.
추력 지령 Cf1을 받은 여진측 전류 제어부(63)는 여진측 액추에이터(80)에 공급해야 할 구동 전류의 크기를 추력 지령 Cf1의 내용에 따라 제어하기 위한 전압 지령 CV1을 작성하여 여진측 드라이버 회로부(65)에 전달하고, 여진측 드라이버 회로부(65)는 여진측 전류 제어부(63)에 의한 제어하에 여진측 액추에이터(80)에 실제로 구동 전류를 공급한다. 그리고, 여진측 드라이버 회로부(65)로부터 구동 전류가 공급된 여진측 액추에이터(80)는 당해 구동 전류에 따라 동작하여 여진측 가동 자(75)를 소정의 속도로 소정의 위치까지 이동시킨다. 환언하면, 여진측 가동 질량을 소정의 가감속 추력하에 소정의 위치까지 이동시킨다. 또한, 여진측 드라이버 회로부(65)로부터의 출력은 여진측 전류 제어부(63)에 피드백된다.
이와 같이, 기억부(10) 및 연산부(20)가 내장된 여진측 컨트롤러(70A)에서는 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61)가 추력 지령 Cf1을 작성할 때에 필요한 여진측 가동자(75)에 대한 위치, 속도 및 추력 각각의 데이터를 연산부(20)로부터 얻을 수 있으므로, 연산부(20)를 별체로 하는 경우에 비해 구성을 간략화할 수 있고 계산량을 경감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 연산부(20)의 구성 자체는 당해 연산부(20)를 여진측 컨트롤러(70)에 내장할 때와 별체로 할 때에 동일하게 할 수도 있으나, 별체로 할 때에는 모델 위치 데이터 Pm 및 모델 속도 데이터 Vm의 각각을 출력하는 기능을 생략하는 것도 가능하다.
도 3은 여진측 컨트롤러에 내장되어 사용되는 연산부의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 연산부(20)는 위치 지령 Cp에 따라 여진측 가동자(75; 도 1 참조)를 이동시킬 때의 위치 제어를 행하는 모델 위치 제어부(11)와, 여진측 가동자(75)를 이동시킬 때의 속도를 제어하는 모델 속도 제어부(13)와, 여진측 가동자(75)를 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구하는 파라미터 연산부(15)와, 모델 속도 제어부(13)가 구한 가속도의 데이터를 적분하는 제1 적분기(17)와, 이 제1 적분기(17)로부터의 출력 신호를 적분하는 제2 적분기(19)와, 2개의 감산기 S1, S2를 구비하고 있다.
이 연산부(20)에서는 상위 컨트롤러로부터의 위치 지령 Cp가 감산기 S1에 전달되고, 여기에서 위치 지령 Cp와 제2 적분기(19)의 출력 신호의 차가 구해진다. 감산기 S1의 출력 신호는 모델 위치 제어부(11)에 입력된다. 모델 위치 제어부(11)는 감산기 S1로부터의 입력 신호와 기억부(10; 도 2 참조)에 격납되어 있는 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터를 기본으로, 위치 지령 Cp에 따라 여진측 가동자(75)를 이동시킬 때의 속도를 구한다. 모델 위치 제어부(11)가 구한 속도의 데이터는 감산기 S2에 보내지며, 여기에서 제1 적분기(17)의 출력 신호와의 차가 구해진다. 감산기 S2의 출력 신호는 모델 속도 제어부(13)에 입력된다. 모델 속도 제어부(13)는 감산기 S2로부터의 입력 신호와 기억부(10)에 격납되어 있는 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터를 기본으로, 위치 지령 Cp에 따라 여진측 가동자(75)를 이동시킬 때의 가속도를 구한다. 이 가속도의 데이터는 파라미터 연산부(15)와 제1 적분기(17)에 보내진다.
모델 속도 제어부(13)가 구한 가속도의 데이터를 받은 파라미터 연산부(15)는 당해 가속도의 데이터와 기억부(10)에 격납되어 있는 여진측 가동 질량의 데이터를 기본으로, 위치 지령 Cp에 따라 여진측 가동자(75)를 이동시킬 때의 이상적인 가감속 추력인 모델 추력을 구한다. 질량 M의 물체가 가속도 a로 이동할 때의 추력 F는 식 F=aM으로 표시된다. 파라미터 연산부(15)가 구한 모델 추력의 데이터(모델 추력 데이터 Fm)는 이미 설명한 바와 같이, 여진측 위치? 속도 제어부(61; 도 2 참조)와 면진측 컨트롤러(40; 도 1 참조)에 보내진다.
한편, 제1 적분기(17)는 모델 속도 제어부(13)가 구한 가속도의 데이터를 적분하여 모델 속도 데이터 Vm을 구하고, 이 모델 속도 데이터 Vm을 감산기 S2 및 제2 적분기(19)에 보냄과 아울러 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61; 도 2 참조)에 보낸다. 제2 적분기(19)는 제1 적분기(17)가 구한 모델 속도 데이터 Vm을 적분하여 모델 위치 데이터 Pm을 구하고, 이 모델 위치 데이터 Pm을 감산기 S1에 보냄과 아울러 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61; 도 2 참조)에 보낸다.
도 4는 연산부를 여진측 컨트롤러에 내장된 경우에 있어서 면진측 컨트롤러 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 면진측 컨트롤러(40)는 여진측 가동 질량이 이동할 때에 면진측 가동자(25)에 의해 지지부(90; 장치(100);도 1 참조)에 작용시켜야 할 카운터 반력을 구하는 카운터 추력 연산부(33)와, 면진측 가동자(25)를 이동시킬 때의 추력 지령 Cf2를 작성하는 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)와, 면진측 액추에이터(30)에 공급해야 할 구동 전류의 크기를 제어하는 면진측 전류 제어부(37)와, 면진측 액추에이터(30)에 실제로 구동 전류를 공급하는 면진측 드라이버 회로부(39)를 구비하고 있다.
이 면진측 컨트롤러(40)에서는 연산부(20; 도 2 및 도 3 참조)로부터 카운터 추력 연산부(33)에 모델 추력 데이터 Fm가 전달된다. 모델 추력 데이터 Fm을 받은 카운터 추진부 연산부(33)는 면진측 가동자(25)를 이동시켰을 때에 지지부(90; 장치(100))에 작용하는 힘이 카운터 반력으로 되는 것과 같은 면진측 가동자(25)의 가감속 추력과 그 방향을 구한다. 즉, 면진측 가동자(25)를 이동시켰을 때에 지지부(90)에 작용하는 힘과, 여진측 가동 질량을 이동시켰을 때에 지지부(90)에 생기는 반력이 서로 등가로 서로 반대 방향으로 되도록, 면진측 가동자(25)의 가감속 추력과 그 방향을 구한다. 이와 같이 하여 카운터 추력 연산부(33)가 구한 면진측 가동자(25)에 대한 가감속 추력과 그 방향에 관한 데이터 Fc(이하, 「카운터 추력 데이터 Fc」라 함)는 면진측 위치?속도 제어부(35)에 전달된다.
면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)는 상기의 카운터 추력 데이터 Fc와 면진측 액추에이터(30)로부터 공급되는 면진측 가동자(25)의 실위치 정보 P2를 사용하여 소정의 연산을 행하여 면진측 가동자(25)를 이동시킬 때의 추력 지령 Cf2를 작성하고, 이 추력 지령 Cf2를 면진측 전류 제어부(37)에 전달한다. 이 때, 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)는 면진측 가동자(25)가 스트로크 엔드(stroke end)에 도달하지 않는 것과 같은 추력 지령 Cf2를 작성한다. 면진측 액추에이터(30)는 상기의 실위치 정보 P2를 얻기 위해서, 예를 들어 로터리 인코더나 리니어 인코더 등의 센서 소자를 구비하고 있다. 필요에 따라서, 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)에도 모델 추력 데이터 Fm가 전달되도록 면진측 컨트롤러(40)를 구성할 수도 있다. 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)에도 모델 추력 데이터 Fm을 전달하면, 고정밀도의 카운터 반력이 생기도록 면진측 가동자(25)를 이동시키기 위한 추력 지령 Cf2를 얻는데 유리하게 된다.
추력 지령 Cf2를 받은 면진측 전류 제어부(37)는 면진측 액추에이터(30)에 공급해야 할 구동 전류의 크기를 추력 지령 Cf2의 내용에 따라 제어하기 위한 전압 지령 CV2를 작성하여 면진측 드라이버 회로부(39)에 전달하고, 면진측 드라이버 회로부(39)는 면진측 전류 제어부(37)에 의한 제어하에 면진측 액추에이터(30)에 구동 전류를 실제로 공급한다. 그리고, 면진측 드라이버 회로부(39)로부터 구동 전류가 공급된 면진측 액추에이터(30)는 당해 구동 전류에 따라 동작하여 면진측 가동자(25)를 소정의 속도로 소정의 위치까지 이동시킨다. 환언하면, 면진측 가동 질량을 소정의 가감속 추력하에 소정의 위치까지 이동시킨다. 또한, 면진측 드라이버 회로부(39)로부터의 출력은 면진측 전류 제어부(37)에 피드백된다.
이상, 기억부 및 연산부의 각각을 여진측 컨트롤러에 내장하는 경우의 여진측 컨트롤러, 연산부 및 면진측 컨트롤러 각각의 구성에 대해 도 2 ~ 도 4를 참조하여 설명하였으나, 연산부, 여진측 컨트롤러 및 면진측 컨트롤러의 각각에 대해서는 상술 이외의 구성으로 할 수도 있다. 이 점에 대해서는 후술한다.
실시 형태 2.
본 발명의 면진 제어 시스템에서는 필요에 따라 면진측 컨트롤러에 마찰 추력 추정부를 마련할 수 있다. 이 마찰 추력 추정부는 면진측 가동자를 이동시킬 때에 생기는 마찰 추력을 추정하는 것이며, 당해 마찰 추력 추정부가 마련된 면진측 컨트롤러는 마찰 추력 추정부에서 추정된 마찰 추력과 실시 형태 1에서 설명한 파라미터(모델 추력 데이터 Fm)를 기본으로 면진측 구동부의 제어 내용을 정한다. 이 경우의 면진 제어 시스템의 전체 구성은 실시 형태 1에서 설명한 면진 제어 시스템의 전체 구성과 동양(同樣)으로 되고, 면진측 컨트롤러의 내부 구성은 실시 형태 1에서 설명한 면진측 컨트롤러에서의 구성과 약간 다른 것으로 된다.
도 5는 마찰 추력 추정부를 구비한 면진측 컨트롤러의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이며, 도 6은 마찰 추력 추정부의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 5에 나타낸 면진측 컨트롤러(40A)는 특정한 기능이 부가된 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35a)와 마찰 추력 추정부(36)를 갖는 이외는 도 4에 나타낸 면진측 컨트롤러(40)와 같은 구성을 갖고 있다. 도 5에 나타낸 구성 요소 중에서 도 4에 나타낸 구성 요소와 공통되는 것에 대해서는 도 4에서 사용한 참조 부호와 같은 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기의 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35a)는 추력 지령 Cf3을 작성하는 과정에서 구해지는 면진측 가동자의 속도에 대한 데이터 Dv(이하,「속도 데이터 Dv」라 함)를 마찰 추력 추정부(36)에 전달한다. 마찰 추력 추정부(36)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 면진측 액추에이터(30)에 있어서 면진측 가동자(25)의 속도와 마찰 추력과의 대응 관계를 나타내는 룩업 테이블(look-up table)인 속도-마찰 추력 테이블(36a)을 구비하고 있고, 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35a)로부터 상기의 속도 데이터 Dv를 받으면, 당해 속도 데이터 Dv에 따라서 면진측 가동자(25)가 이동할 때의 마찰 추력을 속도-마찰 추력 테이블(36a)로부터 추정하고, 추정 결과(이하, 「마찰 추력 추정 데이터 FF」라 함)를 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35a)에 전달한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 마찰 추력 추정 데이터 FF를 받은 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35a)는 카운터 추력 데이터 Fc와, 면진측 액추에이터(30)로부터 공급되는 면진측 가동자(25)의 실위치 정보 P2와, 마찰 추력 추정 데이터 FF를 기본으로, 면진측 가동자(25)를 이동시킬 때의 추력 지령 Cf3을 작성한다. 구체적으로는 카운터 추력 데이터 Fc로 표시되는 추력과 마찰 추력 추정 데이터 FF로 표시되는 마찰 추력과의 합에 상당하는 추력이 면진측 액추에이터(30)에 가해지도록 추력 지령 Cf3을 작성한다.
이와 같이 하여 추력 지령 Cf3을 작성하면, 면진측 가동자(25)를 이동시켜서 고정밀도의 카운터 반력을 얻는 것이 용이하게 된다. 면진측 가동자(25)의 이동시에 마찰 추력이 작용하는 면진측 액추에이터에서는 이 마찰 추력을 고려하지 않고 면진측 위치ㆍ속도 제어부가 작성한 추력 지령에 따라서 면진측 가동자(25)를 이동시키더라도 고정밀도의 카운터 반력을 얻을 수 없으나, 카운터 추력 데이터 Fc와 마찰 추력 추정 데이터 FF를 사용하여 카운터 추력 데이터 Fc로 표시되는 힘에 마찰 추력이 추가된 힘이 작용하도록 추력 지령 Cf3을 작성하면, 고정밀도의 카운터 반력을 얻는 것이 용이하게 된다.
실시 형태 3.
본 발명의 면진 제어 시스템에서는 면진하려고 하는 장치와 이 장치의 측방에 위치하는 정지 고정물과의 사이에 면진측 액추에이터를 배치할 수도 있다. 이 경우, 면진 제어 시스템의 전체 구성 자체는 실시 형태 1에서 설명한 면진 제어 시스템의 전체 구성과 동양으로 할 수 있다. 단, 면진측 액추에이터로는 여진측 액추에이터에 의한 물체의 이동 방향과 평행한 방향으로 장치(지지부)를 밀어내거나 잡아당기기가 가능한 리니어 액추에이터가 사용된다.
도 7은 면진하려고 하는 장치와 이 장치의 측방에 위치하는 정지 고정물과의 사이에 면진측 액추에이터가 배치된 면진 제어 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록이다. 동 도면에 나타낸 면진 제어 시스템(51)은 장치(100)와 이 장치(100)의 측방에 위치하는 정지 고정물(SF)과의 사이에 면진측 액추에이터(30A)가 배치되어 있는 점을 제외하고, 도 1에 나타낸 면진 제어 시스템(50)과 동양의 구성을 가지고 있다. 도 7에 나타낸 구성 요소 중에서 도 1에 나타낸 구성 요소와 공통되는 것에 대해서는 도 1에서 사용한 참조 부호와 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기의 면진측 액추에이터(30A)에서는 면진측 구동부(23a)의 일단이 고정구(56a)에 의해 정지 고정물(SF; 예를 들어 건조물의 벽 등)에 고정되고, 면진측 가동자(25a)의 일단이 다른 고정구(56b)에 의해 장치(100)의 지지부(90)에 고정되어 있다. 면진측 가동자(25a)는 면진측 구동부(23a)에 의해 구동되고, 여진측 가동자(75)의 이동 방향과 평행한 방향으로 이동한다. 면진측 컨트롤러(40)에 의해 면진측 구동부(23a)의 동작을 제어하여 면진측 가동자(25a)를 소정 방향으로 소정의 속도로 이동시키는 것에 의해, 여진측 가동자(75)의 이동시에 지지부(90; 장치(100))에 생기는 반력을 없애는 카운터 반력을 지지부(90; 장치(100))에 작용시 킬 수 있다.
이 때, 면진측 가동자(25a)의 질량을 고려할 필요는 없으며, 또 추를 사용할 필요도 없다. 따라서, 면진측 컨트롤러(40)를 구성하는 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35; 도 4참조)는 카운터 추력 연산부(33)가 구한 카운터 추력 데이터 Fc(도 4 참조)와 면진측 액추에이터(30A)로부터 공급되는 면진측 가동자(25a)의 실위치 정보를 사용하여 소정의 연산을 행하여, 면진측 가동자(25a)를 이동시킬 때의 추력 지령 Cf2(도 4 참조)를 작성한다. 면진측 가동자(25a)의 질량의 데이터는 필요없다. 또, 추도 불필요하다.
이와 같이 구성된 면진 제어 시스템(51)에서는 면진측 가동자(25a)의 스트로크가 작아도 원하는 카운터 반력을 지지부(90; 장치(100))에 작용시킬 수 있으므로, 면진측 액추에이터(30A)를 도 1에 나타낸 면진 제어 시스템(50)에 있어서 면진측 액추에이터(30)보다도 용이하게 소형화할 수 있다.
실시 형태 4.
본 발명의 면진 제어 시스템이 마련되는 장치는 반송 장치이어도 된다. 이 경우의 반송 장치로는 여진측 액추에이터가 지지부에 배치되고, 이 여진측 액추에이터의 동작을 여진측 컨트롤러에 의해 제어하는 것으로 물체를 1축 방향으로 이동시키는 것이 적합하고, 이동시키고자 하는 물체(반송품)는 지지부상에 탑재된다.
도 8은 반송 장치에 장착된 면진 제어 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 각 구성 요소는 도 1에 나타낸 구성요소 중 어 느 하나와 기능이 공통되므로, 이들 구성 요소에는 도 1에서 사용한 참조 부호와 같은 참조 부호를 붙이고 있다.
도 8에 나타내는 반송 장치(102)는 지지부(90) 상에 탑재된 물체(107)를 지지부마다 소정의 축 방향으로 반송하는 것이며, 지지부(90)의 하단에는 여진측 액추에이터(80)가 장착되어 있다. 여진측 액추에이터(80)는 여진측 구동부(73)로서의 고정자가 고정 배치되고, 여진측 가동자(75)가 여진측 구동부(73; 고정자) 상에 부상하여 상술한 축 방향(여진측 액추에이터(80)에 의한 물체(107)의 반송 방향)으로 이동 가능한 리니어 모터이다. 물체(107)가 탑재되는 지지부(90)는 여진측 가동자(75) 상에 고정 배치되어 있다.
이 반송 장치(102)에 마련되어 있는 면진 제어 시스템(52)의 구성은 실시 형태 1 ~ 3에서 설명한 어느 하나의 면진 제어 시스템과 동양의 구성으로 할 수 있다. 당해 면진 제어 시스템(52)에서의 여진측 가동 질량은 여진측 가동자(75)의 질량과 반송 장치(102)의 진동부의 질량을 합친 것이 되고, 반송 장치(102)의 진동부의 질량에 있어서는 지지부(90)의 질량과 물체(107)의 질량이 지배적으로 된다. 연산부(20)는 상기의 모델 연산 파라미터 및 여진측 가동 질량의 데이터를 사용하여 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구한다.
이와 같이 구성된 면진 제어 시스템(52)에서는 실시 형태 1 ~ 3에서 설명한 어느 하나의 이유와 동양의 이유로부터, 여진측 가동 질량의 이동시에 지지부(90; 반송 장치(102))에 생기는 반력을 고정밀도로 없애는 카운터 반력이 지지부(90; 반송 장치(102))에 작용하도록 면진측 가동자(25)를 이동시키는 것이 용이하다. 그 결과로서, 면진 제어 시스템(52)에 의하면, 여진측 액추에이터(80)의 동작에 의해 지지부(90; 반송 장치(102))에 생기는 가진력을 고정밀도로 없애는 지지부(90)의 진동을 억제하는 것이 용이하게 된다. 반송 장치(102)에 의해 물체(107)를 반송하는 과정에서 이 물체(107)가 반송 장치(102)나 다른 반송품에 닿아서 손상되거나 물체(107)가 낙하하는 것을 방지하는 것이 용이하게 된다.
실시 형태 5.
본 발명의 면진 제어 시스템은 1축 방향으로 이동 가능한 여진측 가동자를 가지는 여진측 액추에이터가 복수기 배치된 장치에 장착할 수도 있다. 이 경우, 개개의 여진측 액추에이터는 상기의 축 방향을 맞추어 배치되어 있어도 되고, 상기의 축 방향이 서로 다른 복수의 군으로 나누어져서 배치되어 있어도 된다.
또, 개개의 여진측 액추에이터는 서로 겹치지 않고 분산 배치되어 있어도 되고, X-Y 스테이지와 같이 하나의 여진측 액추에이터상에 다른 여진측 액추에이터가 겹치도록 하여 배치되어 있어도 된다. 이들 복수기의 여진측 액추에이터에 의해 이동시키는 물체의 총수는 당해 복수기의 여진측 액추에이터의 총수나 배치 형태 등에 따라서 1개 또는 복수개가 된다. 여진측 컨트롤러의 총수는 여진측 액추에이터의 배치 형태나 개개의 여진측 액추에이터에서의 상기의 축 방향에 따라 적절히 1대 또는 복수대로 된다.
도 9는 복수기의 여진측 액추에이터가 배치된 장치에 장착되는 면진 제어 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 면진 제어 시스템(150)은 장치(200)에 장착되어 있고, 당해 장치(200)는 여진측 제1 컨트롤 러(170A)에 의해 동작이 제어되는 여진측 제1 액추에이터(180A)와 여진측 제2 컨트롤러(170B)에 의해 동작이 제어되는 여진측 제2 액추에이터(180B)를 구비한 수치 제어 공작 기계이다.
상기의 여진측 제1 액추에이터(180A)는 여진측 구동부(173a)로서의 고정자가 지지부(190) 상에 고정되고, 여진측 가동자(175a)가 여진측 구동부(173a; 고정자) 상에 부상하여 소정의 축 방향(여진측 제1 액추에이터(180A)에 의한 물체(205A)의 이동 방향)으로 이동 가능한 리니어 모터이다. 동양으로, 여진측 제2 액추에이터(180B)는 여진측 구동부(173b)로서의 고정자가 지지부(190) 상에 고정되고, 여진측 가동자(175b)가 여진측 구동부(173b; 고정자) 상에 부상하여 소정의 축 방향(여진측 제2 액추에이터(180B)에 의한 물체(205B)의 이동 방향)으로 이동 가능한 리니어 모터이다. 이들 2개의 여진측 액추에이터(180A, 180B)는 각 여진측 가동자(175a, 175b)에 의한 물(205A, 205B)의 이동 방향(상기의 축 방향)을 맞추어 배치되어 있다.
면진 제어 시스템(150)은 소정의 데이터가 격납된 기억부(110)와, 소정의 파라미터를 구하는 연산부(120)와, 면진측 액추에이터(130)와, 면진측 컨트롤러(140)를 사용하여 구성되고, 2개의 여진측 액추에이터(180A, 180B) 중의 적어도 한쪽에서의 여진측 가동 질량의 이동에 수반하여 지지부(190; 장치(200))에서 생기는 진동을 억제한다. 도시한 예에서는 여진측 제1 액추에이터(180A) 및 여진측 제2 액추에이터(180B)의 각각이 상기의 축 방향을 맞추어 배치되어 있으므로, 면진 제어 시스템(150)은 2개의 여진측 액추에이터(180A, 180B) 각각에서의 여진측 가동 질량의 이동에 따라 생기는 진동을 억제한다.
그 때문에, 기억부(110)에는 여진측 액추에이터(180A, 180B) 각각의 모델 연산 파라미터와 각 여진측 액추에이터(180A, 180B)에서의 여진측 가동 질량의 데이터가 격납되어 있다. 연산부(120)는 상위 컨트롤러로부터 전달되는 여진측 제1 액추에이터(180A)에 대한 위치 지령 CP1 및 여진측 제2 액추에이터(180B)에 대한 위치 지령 CP2와, 상기의 모델 연산 파라미터의 각각과, 상기 여진측 가동 질량의 데이터의 각각을 사용하여, 여진측 가동자(175a, 175b)의 각각이 위치 지령 Cp1, Cp2에 따라서 이동할 때의 가감속 추력에 관한 파라미터, 환언하면 각 여진측 가동 질량이 이동할 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구한다.
그리고, 면진측 컨트롤러(140)는 각 여진측 액추에이터(180A, 180B)에서의 여진측 가동 질량마다 연산부(120)가 구한 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 면진측 구동부(123)의 제어 내용을 정하고, 여진측 가동 질량 각각의 이동시에 지지부(190; 장치(200))에 생기는 반력을 없애는 카운터 반력이 면진측 가동자(125)를 이동시킴으로써 지지부(190; 장치(200))에 작용하도록 면진측 구동부(123)의 동작을 제어한다. 면진측 컨트롤러(140)의 구성은 실시 형태 1 ~ 3에서 설명한 어느 하나의 면진 제어 시스템에 있어서 여진측 컨트롤러의 구성과 동양으로 할 수 있으나, 카운터 추력 연산부(33; 도 4 참조)는 여진측 액추에이터(180A)에서의 여진측 가동 질량의 가감속 추력에 관한 파라미터와 여진측 액추에이터(180B)에서의 여진측 가동 질량의 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 카운터 추력 데이터 Fc(도 4 참조)를 구하여, 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35; 도 4 참조)에 전달하도록 구성된다. 면진측 가동자(125)를 이동시킴으로써 지지부(190; 장치(200))에 작용시켜야 할 카운터 반력의 크기는 여진측 가동자(175a)의 이동시에 지지부(190; 장치(200))에 생기는 반력과 여진측 가동자(175b)의 이동시에 지지부(190; 장치(200))에 생기는 반력과의 합력(合力)과 등가이며, 그 방향은 상기 합력과는 반대 방향이 된다.
또한, 도시된 면진측 액추에이터(130)는 면진측 구동부(123)로서의 고정자가 2개의 고정구(155, 155)에 의해 지지부(190)에 고정되고, 면진측 가동자(125)가 면진측 구동부(123; 고정자) 상에 부상하여 소정의 축 방향(각 여진측 액추에이터(180A, 180B)에 의한 물체(205A, 205B)의 이동 방향)에 이동 가능한 리니어 모터이다. 실시 형태 1에서 설명한 면진 제어 시스템(50; 도 1 참조)에 있어서와 동양으로, 면진측 가동자(125) 상에는 필요에 따라서 추(160)가 배치된다.
상술한 바와 같이 구성된 면진 제어 시스템(150)에 의하면, 각 여진측 액추에이터(180A, 180B)의 동작에 의해 지지부(190; 장치(200))에 생기는 가진력을 고정밀도로 없애서, 이들 여진측 액추에이터(180A, 180B) 및 지지부(190) 각각의 진동, 나아가서는 장치(200)의 진동을 억제하는 것이 용이하게 된다. 수치 제어 공작 기계인 장치(200)에서의 가공 정밀도를 향상시키는 것이 용이하게 된다.
이상, 본 발명의 면진 제어 시스템의 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 형태를 가지는 면진 제어 시스템으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 면진 제어 시스템의 전체 구성 및 개개의 구성 요소의 내부 구성은 여러 가지 변경 가능하다.
예를 들어, 도 3에 나타낸 연산부(20)는 모델 위치 제어부(11)와 모델 속도 제어부(13)를 구비한 2차의 것이지만, 본 발명의 면진 제어 시스템에 있어서 연산부의 차수(次數)는 2차 이외의 원하는 수로 할 수도 있고, 그 내부 구성은 적절히 선정 가능하다.
도 10은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부의 다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 연산부(225)는 상위 컨트롤러로부터의 위치 지령 Cp를 받는 필터부(215)와, 제1 ~ 제4 적분기(216 ~ 219)와, 모델 위치? 속도ㆍ추력 연산부(220)를 구비하고 있다.
상기의 필터부(215)는 4개의 감산기 S11 ~ S14와 제1 ~ 제4 게인 조정부(211 ~ 214)를 가지는 4차의 것이며, 감산기 S11, 제1 게인 조정부(211), 감산기 S12, 제2 게인 조정부(212), 감산기 S13, 제3 게인 조정부(213), 감산기 S14 및 제4 게인 조정부(214)가 이 순서로 직렬로 접속되어 있다. 제4 게인 조정부(214)로부터의 출력 신호(가속도 데이터의 2층 미분값)는 제1 적분기(216)와 모델 위치?속도ㆍ추력 연산부(220)에 전달되고, 제1 적분기(216)로부터의 출력 신호(가속도 데이터의 1층 미분값)는 감산기 S14, 제2 적분기(217) 및 모델 위치ㆍ속도?추력 연산부(220)에 전달된다. 또, 제2 적분기(217)로부터의 출력 신호(가속도 데이터)는 감산기 S13, 제3 적분기(218) 및 모델 위치ㆍ속도ㆍ추력 연산부(220)에 전달되고, 제3 적분 기(218)로부터의 출력 신호(속도 데이터)는 감산기 S12, 제4 적분기(219), 및 모델 위치ㆍ속도ㆍ추력 연산부(220)에 전달된다. 그리고, 제4 적분기(219)로부터의 출력 신호(위치 데이터)는 감산기 S11과 모델 위치ㆍ속도ㆍ추력 연산부(220)에 전달된다.
모델 위치ㆍ속도ㆍ추력 연산부(220)는 기억부(10; 도 1참조)에 격납되어 있는 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터와, 여진측 가동 질량의 데이터와, 제4 게인 조정부(214)로부터의 출력 신호와, 제1 ~ 제4 적분기(216 ~ 219) 각각으로부터의 출력 신호와, 면진 제어 시스템이 장착되는 장치의 진동 특성 등을 기본으로, 상기 장치의 진동 특성을 고려한 모델 위치 데이터 Pm, 모델 속도 데이터 Vm 및 모델 추력 데이터 Fm을 구하고, 이들을 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61; 도 1참조)에 전달한다. 모델 추력 데이터 Fm은 면진측 컨트롤러(40; 도 1참조)에도 전달된다. 또한, 필터부(215)의 차수는 4로 한정되는 것은 아니며, 4차 이외의 원하는 차수로 할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부의 또다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 연산부(320)는 상위 컨트롤러로부터의 위치 지령 Cp를 받는 필터부(311)와, 역모델부(312)와, 제1 미분기(313)와, 제2 미분기(314)와, 파라미터 연산부(315)가 이 순서대로 직렬로 접속된 구성을 가지고 있다. 필터부(311)는, 예를 들어 도 3에 나타낸 연산부(20)로부터 파라미터 연산부(15)를 제외한 구성을 가지며, 모델 위치 데이터 Pm 및 모델 속도 데이터 Vm을 도출한다. 역모델부(312)는 여진측 액추에이터의 동작 모델의 하나인 역모 델의 데이터와, 필터부(311)로부터 전달되는 모델 위치 데이터 Pm 및 모델 속도 데이터 Vm을 기본으로 모델 위치 데이터 Pm2를 구한다. 또한, 상기의 역모델 데이터는, 예를 들어 면진 제어 시스템을 구성하는 기억부(10; 도 1 참조)에 격납되고, 역모델부(312)는 당해 기억부(10)에 액세스하여 역모델 데이터를 얻는다.
역모델부(312)가 구한 모델 위치 데이터 Pm2는 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61; 도 1 참조)에 전달됨과 아울러 제1 미분기(313)에도 전달되고, 제1 미분기(313)는 모델 위치 데이터 Pm2를 기본으로 모델 속도 데이터 Vm2를 구한다. 이 모델 속도 데이터 Vm2는 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61; 도 1 참조)에 전달됨과 아울러 제2 미분기(314)에도 전달되고, 제2 미분기(314)는 모델 위치속도 데이터 Vm2를 기본으로 모델 가속도 데이터 Am을 구한다. 이 모델 가속도 데이터 Am은 파라미터 연산부(315)에 전달된다. 파라미터 연산부(315)는 제2 미분기(314)로부터 전달된 모델 가속도 데이터 Am와 기억부(10; 도 1 참조)에 격납되어 있는 여진측 가동 질량의 데이터를 기본으로, 위치 지령 Cp에 따라 여진측 가동자를 이동시킬 때의 모델 추력 데이터 Fm을 구하고, 이를 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61) 및 면진측 컨트롤러(40; 도 1 참조)에 전달한다.
또한, 미분 연산은 고주파 노이즈를 증폭시키는 요인으로 되므로, 상기의 제1 미분기(313) 및 제2 미분기(314)의 각각은 이들의 미분기(313, 314)와 동양의 연산을 근사식(近似式) 등에 기초하여 행하는 연산기로 치환하는 것이 실용상 바람직 하다. 또는 도 3에 나타낸 연산부(20)에 있어서와 같이, 미분기를 사용하지 않고 모델 위치 데이터 Pm, 모델 속도 데이터 Vm 및 모델 가속도 데이터 Am을 얻을 수 있는 회로에 의해 상기의 제1 미분기(313) 및 제2 미분기(314)를 치환하는 것이 실용상 바람직하다.
본 발명의 면진 제어 시스템에 있어서 연산부가 구하는 파라미터는 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터이면 되고, 연산부에 의해 어떠한 파라미터를 구할 것인가는 적절히 선정 가능하다. 예를 들어, 추력 그 자체를 상기의 파라미터로 하는 것 외에, 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가속도나 여진측 구동부에 공급하는 전류값을 상기의 파라미터로 할 수도 있다. 또, 회전형 모터와 볼 나사가 내장된 구성의 면진측 구동부에 의해 면진측 가동자를 이동시키는 타입의 면진측 액추에이터에서는 토크나 각 가속도를 상기의 파라미터로 할 수도 있다. 또한, 연산부가 상기의 파라미터를 구할 때에 사용하는 위치 지령 Cp(예를 들어 도 2 참조)는 상위 컨트롤러로부터 연산부에 전달하는 것 외에, 여진측 컨트롤러로부터 전달하도록 해도 되고, 여진측 컨트롤러로부터 연산부에 위치 지령 Cp를 전달하도록 구성하는 경우에는 상위 컨트롤러가 위치 지령 Cp를 작성해도 되고, 여진측 컨트롤러가 위치 지령 Cp를 작성해도 된다.
여진측 컨트롤러에 상기의 연산부를 내장하는 경우, 여진측 컨트롤러가 여진측 위치ㆍ속도 제어부(61)에 의해 추력 지령 Cf1(도 1 참조)을 작성할 때에 사용하는 상기 가감속 추력에 관한 파라미터와 연산부가 구하는 상기 가감속 추력에 관한 파라미터는 서로 다른 것이어도 된다.
또, 면진측 컨트롤러를 구성하는 카운터 추력 연산부(33; 도 4 참조)에서는 면진측 액추에이터가 배치되는 지지부 또는 장치의 고유 진동 주파수에 맞춘 필터(밴드패스 필터 등)를 병용할 수 있다. 당해 필터를 병용하여 카운터 추력 연산부(33)를 구성하면, 지지부 또는 장치의 고유 진동에 의한 지속 진동을 억제하기 쉬워진다.
도 12는 카운터 추력 연산부(33)에서 필터가 병용되고 있는 면진측 컨트롤러의 일례를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다. 동 도면에 나타낸 면진측 컨트롤러(40B)는 필터(31)가 병용된 카운터 추력 연산부(33A)를 갖는 이외는 도 4에 나타낸 면진측 컨트롤러(40)와 같은 구성을 가지고 있다. 도 12에 나타낸 구성 요소 중에서 도 4에 나타낸 구성 요소와 공통되는 것에 대해서는 도 4에서 사용한 참조 부호와 같은 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기의 필터(31)는 모델 추력 데이터 Fm의 입력을 받아서 당해 모델 추력 데이터 Fm으로부터 지지부 또는 장치의 고유 진동을 여기(勵起)하는 성분을 추출한다. 즉, 면진 제어 시스템이 장착되는 장치에서의 고유 진동 주파수에 상당하는 성분(고유 진동수에 상당하는 성분을 포함함)을 모델 추력 데이터 Fm으로부터 추출한다. 이와 같은 필터(31)는 다양한 수법에 의해 구성할 수 있다. 예를 들어 하나의 밴드패스 필터에 의해 필터(31)를 구성할 수도 있고, 서로 다른 감쇠역(減衰域)을 갖는 2개의 노치 필터를 내장시키는 것에 의해 필터(31)를 구성할 수도 있다.
하나의 밴드패스 필터에 의해 필터(31)를 구성하는 경우, 당해 밴드패스 필 터의 전달 함수 F(s)는, 예를 들어 하식
F(s) =2ζbωOs/(s2+2ζrωos+ωo 2)
에 의해 표시되므로, ωo, ζr 및 ζb의 값을 적절히 선정하는 것에 의해, 모델 추력 데이터 Fm으로부터 상기의 성분을 추출하는 밴드패스 필터를 얻을 수 있다. 또한, 상기의 식 중의 ωo는 설정 주파수를 나타내며, ζr 및 ζb의 각각은 대역 폭, 대역의 날카로움(sharpness)을 결정하는 계수를 나타낸다. 물론, 필터(31)의 구성 수법은 상술한 수법으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 수법에 의해 당해 필터(31)를 구성하는 것이 가능하다.
카운터 추력 연산부(33A)는 필터(31)가 추출한 상기의 성분을 기본으로 카운터 추력 데이터 Fc를 도출하여 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)에 전달한다. 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35)는 상기의 카운터 추력 데이터 Fc와 면진측 액추에이터(30)로부터 공급되는 면진측 가동자의 실위치 정보 P2를 사용하여 소정의 연산을 행하여, 면진측 가동자를 이동시킬 때의 추력 지령 Cf2를 작성한다. 이 추력 지령 Cf2에 기초하여 면진측 가동자를 이동시킴으로써, 상술한 고유 진동이 없어진다.
즉, 면진측 컨트롤러(40B)를 가지는 면진 제어 시스템에서는 여진측 가동 질량의 이동시에 당해 면진 제어 시스템이 장착되어 있는 장치에 생기는 가진력 중에서 지지부 또는 장치의 고유 진동을 여기하는 성분이 면진측 가동자의 이동에 의해 없어지도록 면진측 구동부의 동작이 제어된다. 이 때, 가진력에 의해 발생하는 변 위 자체는 없앨 수 없으나, 고유 진동에 의한 진동을 없앨 수 있으므로, 여진측 가동 질량을 이동시킨 후의 지속 진동(잔류 진동)을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과로서, 실시 형태 1 ~ 5에서 설명한 면진 제어 시스템과 비교하여 면진측 가동자의 이동량을 적게 해도 장치에서의 지속 진동(잔류 진동)을 억제하는 것이 가능하다.
실시 형태 2에서 설명한 면진 제어 시스템에 있어서와 같이 면진측 컨트롤러에 마찰 추력 추정부를 마련하는 경우, 마찰 추력 추정부의 구성은 도 6에 나타낸 구성 이외의 각종 구성으로 할 수 있다. 도 13 ~ 도 16은 각각 마찰 추력 추정부의 다른 예를 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 13에 나타낸 마찰 추력 추정부(236)는 면진측 가동자의 점성 마찰과 쿨롱 마찰을 추정하고, 이들의 추정 결과를 기본으로 면진측 가동자의 이동시에 있어서 마찰 추력을 추정하는 것이며, 당해 마찰 추력 추정부(236)는 마찰 계수 기억부(236a), 점성 마찰 산출부(236b), 쿨롱 마찰 산출부(236c) 및 가산기 Ad1을 가지고 있다.
상기의 마찰 계수 기억부(236a)에는 면진측 가동자의 이동시에 있어서 점성 마찰 계수 및 쿨롱 마찰 계수가 미리 격납됨과 아울러, 점성 마찰 산출부(236b)는 면진측 위치ㆍ속도 제어부(35a)가 추력 지령 Cf3(도 5 참조)을 작성하는 과정에서 구하는 면진측 가동자의 속도 데이터 Dv와, 마찰 계수 기억부(236a)에 격납되어 있는 점성 마찰 계수를 사용하여 점성 마찰의 크기를 구한다. 면진측 가동자의 이동 시에 있어서 점성 마찰은 면진측 가동자의 속도에 비례한다. 또, 쿨롱 마찰 산출부(236c)는 상기의 속도 데이터 Dv와, 마찰 계수 기억부(236a)에 격납되어 있는 쿨롱 마찰 계수를 사용하여 쿨롱 마찰의 크기를 구한다. 면진측 가동자의 이동시에 있어서 쿨롱 마찰도 또한, 면진측 가동자의 속도에 비례한다. 가산기 Ad1은 점성 마찰 산출부(236b)의 산출 결과와 쿨롱 마찰 산출부(236c)의 산출 결과를 가산한다. 가산기 Ad1에 의한 가산 결과가 마찰 추력 추정부(236)에 의한 마찰 추력 추정 데이터 FF가 된다.
도 14에 나타내는 마찰 추력 추정부(336)는 도 13에 나타낸 마찰 추력 추정부(236)와 동양으로 점성 마찰과 쿨롱 마찰과의 추정 결과를 기본으로 면진측 가동자의 이동시에 있어서 마찰 추력을 추정하는 것이며, 당해 마찰 추력 추정부(336)는 마찰 계수 추정부(336a), 점성 마찰 산출부(236b), 쿨롱 마찰 산출부(236c) 및 가산기 Ad1을 가지고 있다. 도 14에 나타낸 구성요소 중에서 도 13에 나타낸 구성 요소와 공통되는 것에 대해서는 도 13에서 사용한 참조 부호와 같은 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기의 마찰 계수 추정부(336a)는, 예를 들어 Krreiselmeir의 적응 관측기에 의해 구성되고, 면진측 위치? 속도 제어부(35a)가 추력 지령 Cf3(도 5 참조)을 작성하는 과정에서 구하는 면진측 가동자의 속도 데이터 Dv와 면진측 전류 제어부(37)가 작성하는 전압 지령 Cv2(도 5 참조)를 기본으로, 면진측 가동자의 이동시 에 있어서 점성 마찰 계수 및 쿨롱 마찰 계수를 추정한다. 마찰 계수 추정부(336a)가 추정한 점성 마찰 계수의 데이터는 점성 마찰 산출부(236b)에, 또 쿨롱 마찰 계수의 데이터는 쿨롱 마찰 산출부(236c)에 각각 전달된다. 점성 마찰 산출부(236b)는 상기의 속도 데이터 Dv와 점성 마찰 계수의 데이터를 사용하여 점성 마찰의 크기를 구하고, 쿨롱 마찰 산출부(236c)는 상기의 속도 데이터 Dv와 쿨롱 마찰 계수의 데이터를 사용하여 쿨롱 마찰의 크기를 구한다. 그리고 가산기 Ad1은 점성 마찰 산출부(236b)의 산출 결과와 쿨롱 마찰 산출부(236c)의 산출 결과를 가산한다. 가산기 Ad1에 의한 가산 결과가 마찰 추력 추정부(336)에 의한 마찰 추력 추정 데이터 FF로 된다.
도 15에 나타낸 마찰 추력 추정부(436)는 면진측 가동자의 이동시에 있어서 마찰 추력을 외란 옵저버(disturbance observer; 436a)에 의해 추정한다. 외란 옵저버(436a)는 모터 속도와 스텝 외란을 상태 변수로 하고, 또한 모터 속도는 기지(旣知)로서 구성된 최소차원 옵저버이다. 이 마찰 추력 추정부(436)에서는 상술한 속도 데이터 Dv와 전압 지령 Cv2를 외란 옵저버(436a)에 입력했을 때의 당해 외란 옵저버(436a)로부터의 출력 신호를 마찰 추력 추정값 데이터 FF로 한다.
도 16에 나타낸 마찰 추력 추정부(536)는 도 13에 나타낸 마찰 추력 추정부(236)와 도 15에 나타낸 마찰 추력 추정부(436)를 조합한 구성을 갖는다. 도 16에 나타낸 구성 요소 중에서 도 13 또는 도 15에 나타낸 구성 요소와 공통되는 것에 대해서는 도 13 또는 도 15에서 사용한 참조 부호와 같은 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기의 마찰 추력 추정부(536)에서는 점성 마찰 산출부(236b)의 산출 결과와 쿨롱 마찰 산출부(236c)의 산출 결과를 가산기 Ad1로 가산하여 합을 구하고, 이 합과 상술한 전압 지령 Cv2와의 차를 감산기 S21에 의해 구한다. 그리고, 감산기 S21의 산출 결과와 상술한 속도 데이터 Dv를 외란 옵저버(436a)에 입력하고, 외란 옵저버(436a)로부터의 출력 신호를 가산기 Ad3에 전달하여 가산기 Ad1의 산출 결과와 가산한다. 가산기 Ad3의 산출 결과가 마찰 추력 추정 데이터 FF가 된다.
면진측 컨트롤러에 마찰 추력 추정부를 설정하는지의 여부에 관계없이, 본 발명의 면진 제어 시스템은 1 또는 복수의 면진측 컨트롤러에 의해 동작이 제어되는 복수기의 면진측 액추에이터를 구비한 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 개개의 면진측 액추에이터는 면진측 가동자의 이동 방향을 나란히 하여 배치할 수도 있고, 면진측 가동자의 이동 방향이 서로 다른 복수의 군으로 나누어서 배치할 수도 있다. 면진측 컨트롤러는 하나의 면진측 액추에이터에 하나씩 마련할 수도 있고, 상기 복수의 군의 각각에 하나씩 마련할 수도 있고, 모든 면진측 액추에이터에 대해 하나만 마련할 수도 있다. 동양으로, 면진 제어 시스템을 구성하는 연산부는 하나의 면진측 컨트롤러마다 하나를 대응시켜서 마련할 수도 있고, 복수의 면진측 컨트롤러마다 하나를 대응시켜서 마련할 수도 있고, 모든 면진측 컨트롤러에 대해 하나만 마련할 수도 있다.
예를 들어, 장치에 배치되어 있는 여진측 액추에이터의 총수가 1일 때에, 복수기의 면진측 액추에이터를 개개의 면진측 액추에이터에서의 면진측 가동자의 이동 방향이 여진측 가동자의 이동 방향과 평행이 되도록 마련할 수도 있다. 또, 장치에 복수기의 여진측 액추에이터가 배치되고, 또한 이들 복수기의 여진측 액추에이터가 여진측 가동자의 이동 방향에 기초하여 복수의 군으로 나누어질 때에, 당해 복수의 군의 각각에 적어도 하나의 면진측 액추에이터가 대응하도록 하여 복수기의 면진측 액추에이터를 마련할 수도 있다. 이 때, 복수기의 면진측 액추에이터는 여진측 액추에이터의 군수와 동수의 군으로 나누어서 배치하는 것이 바람직하다.
면진 제어 시스템을 구성하는 면진측 컨트롤러와 연산부, 면진측 컨트롤러와 여진측 컨트롤러 및 면진측 컨트롤러와 상위 컨트롤러는 각각 유선 접속되어 있어도 되고 무선 접속되어 있어도 된다. 또, 네트워크를 통하여 접속되어 있어도 되고, 네트워크를 통하지 않고 접속되어 있어도 된다. 무선 접속하는 경우나 네트워크를 통하여 접속하는 경우에는 데이터, 지령, 정보 등을 수수하기 위한 송수신 처리부가 원하는 개소에 배치된다. 이러한 것은 연산부를 구성하는 구성 요소끼리의 접속에 대해서도 적용된다.
여진측 가동 질량이 예를 들어 물체(105; 도 1 참조)의 가공의 진행에 수반하여 변화하는 경우, 여진측 가동 질량은, 예를 들어 부하 관성 추정에 의해 구할 수 있다. 또, 면진 제어 시스템이 장착되는 장치가 수치 제어 장치일 때에는 가공의 진행에 수반하는 물체(105)의 질량 변화의 데이터를 예를 들어 기억부(10)에 격납하고, 이 데이터를 가공의 진행에 맞추어서 적절히 독출하여 여진측 가동자의 질 량과의 합을 취하는 것에 의해서도 여진측 가동 질량을 구할 수 있다.
본 발명의 면진 제어 시스템은 필요에 따라서 다른 원리에 기초한 면진 제어 시스템, 예를 들어 진동의 크기 및 방향을 검지할 수 있는 진동 검출기를 사용한 면진 제어 시스템과 병용할 수 있다. 상술한 것 이외에도, 본 발명의 면진 제어 시스템에 대해서는 여러 가지 변형, 수식, 조합 등이 가능하다.

Claims (9)

1축 방향으로 이동 가능한 여진측(勵振側) 가동자(可動子)를 가지는 여진측 액추에이터가 배치된 장치에 장착되고, 상기 여진측 가동자상에 물체를 재치(載置)하여 이 여진측 가동자를 이동시켰을 때에 상기 장치에 생기는 진동을 억제하는 면진(免振) 제어 시스템으로서,
상기 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터가 격납됨과 아울러, 상기 여진측 가동자의 질량과 상기 물체의 질량을 합친 여진측 가동 질량의 데이터가 격납되어 있는 기억부와,
적어도 상기 모델 연산 파라미터와 상기 여진측 가동 질량의 데이터를 사용하여, 상기 여진측 액추에이터의 이상(理想) 동작을 모의(模擬)하고, 상기 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력(推力)에 관한 파라미터를 구하는 연산부와,
상기 장치에 고정된 면진측 구동부와 이 면진측 구동부에 의해 구동되어 상기 축 방향으로 이동하는 면진측 가동자를 가지는 면진측 액추에이터와,
상기 연산부가 구한 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 상기 면진측 구동부의 제어 내용을 정하고, 상기 여진측 가동 질량의 이동시에 상기 장치에 생기는 반력(反力)을 없애는 힘이 상기 면진측 가동자를 이동시킴으로써 상기 장치에 작용하도록 상기 면진측 구동부의 동작을 제어하는 면진측 컨트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 가감속 추력에 관한 파라미터는 상기 여진측 가동 질량이 이동할 때의 추력, 토크, 가속도 또는 각(角) 가속도인 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 연산부는 상기 여진측 액추에이터의 동작을 제어하는 여진측 컨트롤러 내에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 면진측 컨트롤러는 상기 면진측 가동자의 이동시에 생기는 마찰 추력을 추정하는 마찰 추력 추정부를 가지며, 이 마찰 추력 추정부에서 추정된 마찰 추력과 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 상기 면진측 구동부의 제어 내용을 정하는 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 면진측 컨트롤러는 상기 연산부가 구한 상기 가감속 추력에 관한 파라미터로부터 상기 장치의 고유 진동을 여기하는 성분을 추출하고, 이 성분을 사용하여 상기 면진측 구동부의 제어 내용을 정하는 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
1축 방향으로 이동 가능한 여진측 가동자를 가지는 여진측 액추에이터가 복수기 배치된 장치에 장착되고, 미리 정해진 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 여진측 가동자상에 물체를 재치하여 이 여진측 가동자를 이동시켰을 때에 상기 장치에 생기는 진동을 억제하는 면진 제어 시스템으로서,
상기 미리 정해진 축 방향으로 여진측 가동자가 이동하는 여진측 액추에이터의 모델 연산 파라미터가 격납됨과 아울러, 상기 미리 정해진 축 방향으로 이동하는 여진측 가동자의 질량과 상기 물체의 질량을 합친 여진측 가동 질량의 데이터가 격납되어 있는 기억부와,
적어도 상기 모델 연산 파라미터와 상기 여진측 가동 질량의 데이터를 사용하여, 상기 여진측 액추에이터의 이상 동작을 모의하고, 상기 여진측 가동 질량을 이동시킬 때의 가감속 추력에 관한 파라미터를 구하는 연산부와,
상기 장치에 고정된 면진측 구동부와 이 면진측 구동부에 의해 구동되어 상기 미리 정해진 축 방향으로 이동하는 면진측 가동자를 가지는 면진측 액추에이터와,
상기 연산부가 구한 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 상기 면진측 구동부의 제어 내용을 정하고, 상기 미리 정해진 축 방향으로 상기 여진측 가동 질량이 이동할 때에 상기 장치에 생기는 반력을 없애는 힘이 상기 면진측 가동자를 이동시킴으로써 상기 장치에 작용하도록 상기 면진측 구동부의 동작을 제어하는 면진측 컨트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 가감속 추력에 관한 파라미터는 상기 여진측 가동 질량이 이동할 때의 추력, 토크, 가속도 또는 각 가속도인 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 면진측 컨트롤러는 상기 면진측 가동자의 이동시에 생기는 마찰 추력을 추정하는 마찰 추력 추정부를 가지며, 이 마찰 추력 추정부에서 추정된 마찰 추력과 상기 가감속 추력에 관한 파라미터를 기본으로 상기 면진측 구동부의 제어 내용을 정하는 것을 특징 하는 면진 제어 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 면진측 컨트롤러는 상기 연산부가 구한 상기 가감속 추력에 관한 파라미터로부터 상기 장치의 고유 진동을 여기하는 성분을 추출하고, 이 성분을 사용하여 상기 면진측 구동부의 제어 내용을 정하는 것을 특징으로 하는 면진 제어 시스템.
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