專利名稱：避振控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種避振控制系統(tǒng)，其對配置有致動器的裝置隨著 上述致動器的動作而產生的振動進行抑制，該致動器基于控制指令使 物體向規(guī)定方向移動。
背景技術：
當今，通過控制器控制動作從而使工件或產品等物體向規(guī)定方 向移動的致動器被用在各種裝置，例如半導體制造裝置、各種工作機 械、以及輸送裝置等中。具有這樣的致動器(以下稱為"激振側致動 器")的裝置，由于該激振側致動器動作時產生的反作用力變成激振 力，所以不可避免地產生振動。特別是具有通過將旋轉型電動機與滾 珠絲杠組合獲得推力這種類型的激振側致動器、或者通過線性電動機 獲得推力這種類型的激振側致動器等的裝置，在使物體移動過程中的 加速或減速時產生較大的激振力。
例如一邊通過上述激振側致動器使刀具移動一邊對工件進行加 工的工作機械、或者一邊通過上述激振側致動器使工件移動一邊加工 該工件的工作機械等，如果在加工時產生較大的激振力，則工作機械 發(fā)生振動，其結果，激振側致動器以及工件也振動，因此使加工精度 下降。為了在工件上實施高形狀精度或高位置精度的加工，希望盡可 能抑制裝置(工作機械)隨著激振側致動器的動作而產生的振動。另 夕卜，通過上述激振側致動器進行移動而將工件或產品等向規(guī)定位置輸 送的輸送裝置，為了防止輸送品與輸送裝置或其他輸送品發(fā)生碰撞而 損傷、或輸送品落下，希望盡可能地抑制隨著激振側致動器的動作而 產生的激振力。
作為抑制裝置隨著激振側致動器的動作而產生的振動的手段， 已知例如專利文獻1中記載的主動質量阻尼器(active mass damper)。該主動質量阻尼器由以下部分構成支撐裝置，其在水平方向上對錘 進行支撐；錘驅動裝置，其對錘進行驅動；以及控制器，其對錘驅動 裝置進行控制，該主動質量阻尼器以錘的移動方向與加工機上的第1 移動部的移動方向平行的方式配置在加工機上，從而抑制上述振動。 此時，控制器根據(jù)向第1移動部的驅動部發(fā)出的扭矩指令值和向其他 移動部的驅動部發(fā)出的扭矩指令值，對錘驅動裝置進行前饋控制，同 時，基于錘的位移對錘驅動裝置進行反饋控制。 專利文獻1:日本特開2005-212008號公報

發(fā)明內容
然而，專利文獻1所記載的主動質量阻尼器中的錘驅動裝置的 前饋控制是基于向第1移動部的驅動部發(fā)出的扭矩指令值和向其他 移動部的驅動部發(fā)出的扭矩指令值而進行的，由于這些扭矩指令值包 含摩擦扭矩或噪聲等干擾，所以無法進行與加工機產生振動的原因即 加減速扭矩成分對應的前饋控制。因此，即使將上述前饋控制和基于 錘的位移而進行的錘驅動裝置的反饋控制組合，也很難高精度地消除 因激振側致動器(第l移動部)的動作而產生的激振力，其結果是， 也很難高精度地抑制伴隨著激振側致動器的動作而產生的振動。
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，獲得一種避振 控制系統(tǒng)，其易于高精度地消除因激振側致動器的動作而產生的激振 力，從而抑制配置有該激振側致動器的裝置的振動。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)安裝在配置有激振 側致動器的裝置上，該激振側致動器具有可向1個軸向移動的激振側 可動件，該避振控制系統(tǒng)用于在將物體載置于激振側可動件上，使該 激振側可動件移動時，抑制上述裝置上產生的振動，其特征在于，具
有存儲部，其存儲激振側致動器的模型運算參數(shù)，同時，存儲由激 振側可動件的質量和上述物體的質量組合而成的激振側可動質量的 數(shù)據(jù)；運算部，其至少使用模型運算參數(shù)和激振側可動質量的數(shù)據(jù)， 計算與使激振側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)；避振側致 動器，其具有固定在上述裝置上的避振側驅動部、和由該避振側驅動部驅動而向上述軸向移動的避振側可動件；以及避振側控制器，其基 于由運算部求出的與加減速推力相關的參數(shù)，確定避振側驅動部的控 制內容，對避振側驅動部的動作進行控制，以通過使避振側可動件移 動，將用于消除激振側可動質量移動時上述裝置上產生的反作用力的 力，作用在上述裝置上。
另外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一個避振控制系統(tǒng)安裝 在配置有多臺激振側致動器的裝置上，該激振側致動器具有可向1 個軸向移動的激振側可動件，該避振控制系統(tǒng)用于在將物體載置于向 預先確定的軸向移動的至少1個激振側可動件上，使該激振側可動件 移動時，抑制上述裝置上產生的振動，其特征在于，具有存儲部， 其存儲激振側可動件向上述預先確定的軸向移動的激振側致動器的 模型運算參數(shù)，同時，存儲由向上述預先確定的軸向移動的激振側可 動件的質量和上述物體的質量組合而成的激振側可動質量的數(shù)據(jù)；運 算部，其至少使用模型運算參數(shù)和激振側可動質量的數(shù)據(jù)，計算與使
激振側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)；避振側致動器，其 具有固定在上述裝置上的避振側驅動部、和由該避振側驅動部驅動而 向上述預先確定的軸向移動的避振側可動件；以及避振側控制器，其 基于由運算部求出的與加減速推力相關的參數(shù)，確定避振側驅動部的 控制內容，對避振側驅動部的動作進行控制，以通過使避振側可動件 移動，將用于消除激振側可動質量向上述預先確定的軸向移動時上述 裝置上產生的反作用力的力，作用在上述裝置上。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)，由于在計算與使激振側可動質量移動 時的加減速推力相關的參數(shù)時，使用激振側致動器的模型運算參數(shù)， 所以容易獲得準確地反映實際的加減速推力的參數(shù)。另外，由于在使 避振側致動器動作時，基于與上述加減速推力相關的參數(shù)而確定避振 側驅動部的控制內容，所以容易對避振側驅動部的動作進行控制，以 通過使避振側可動件移動，將用于高精度地消除激振側可動質量移動 時裝置上產生的反作用力的力，作用在裝置上。因此，根據(jù)本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)，易于高精度地消除因激振 側致動器的動作而產生的激振力，從而抑制配置有該激振側致動器的 裝置的振動。如果將該避振控制系統(tǒng)用在半導體制造裝置或工作機械 等中，則容易提高加工精度，如果用在輸送裝置中，則容易防止輸送 過程中輸送品損傷或下落。


圖1是表示本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的基本結構的一個例子的功 能框圖。
圖2是概略地表示激振側控制器的一個例子的功能框圖，該激 振側控制器中安裝有構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的存儲部以及運算 部這兩者。
圖3是概略地表示構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運算部中，安 裝在激振側控制器中使用的運算部的一個例子的功能框圖。
圖4是概略地表示將構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運算部安裝 在激振側控制器中的情況下的避振側控制器的一個例子的功能框圖。
圖5是概略地表示構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的避振側控制器 中，具有摩擦推力推定部的避振側控制器的一個例子的功能框圖。
圖6是概略地表示圖5所示的摩擦推力推定部的一個例子的功 能框圖。
圖7是概略地表示本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)中，在要避振的裝置 和位于該裝置的側方的靜止固定物之間配置有避振側致動器的避振 控制系統(tǒng)的一個例子的功能框圖。
圖8是概略地表示本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)中，安裝在輸送裝置 上的避振控制系統(tǒng)的一個例子的功能框圖。
圖9是概略地表示本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)中，安裝在配置有多 臺激振側致動器的裝置上的避振控制系統(tǒng)的一個例子的功能框圖。
圖IO是概略地表示構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運算部的其他 例子的功能框圖。
圖ll是概略地表示構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運算部的另一個例子的功能框圖。
圖12是概略地表示在構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的避振側控制 器中，在平衡推力運算部中并用了濾波器的一個例子的功能框圖。
圖13是概略地表示在構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的避振側控制 器中，根據(jù)需要設置的摩擦推定部的其他例子的功能框圖。
圖14是概略地表示在構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的避振側控制 器中，根據(jù)需要設置的摩擦推定部的另一個例子的功能框圖。
圖15是概略地表示在構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的避振側控制
器中，根據(jù)需要設置的摩擦推定部的另一個例子的功能框圖。
圖16是概略地表示在構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的避振側控制
器中，根據(jù)需要設置的摩擦推定部的另一個例子的功能框圖。 符號的說明
10、 110存儲部
20、 120、 225、 320運算部
23、 23a、 123避振側驅動部
25、 25a、 125避振側可動件
30、 30A、 130避振側致動器
36、 236、 336、 436、 536摩擦推力推定部
40、 40A、 40B、 140避振側控制器
50、 51、 52、 150避振控制系統(tǒng)
60、 160錘
70、 70A激振側控制器
73、 173a、 173b激振側驅動部
75、 175a、 175b激振側可動件
80、 180A、 180B激振側致動器
90、 190支撐部
100、 102、 200裝置
105、 107、 205A 、 205B物體
170A激振側第1控制器170B激振側第2控制器
Fm模型推力數(shù)據(jù)(參數(shù)) SF靜止固定物
具體實施例方式
下面，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的實施方式。 此外，本發(fā)明并不限定于以下所說明的實施方式。 實施方式1
圖1是表示本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的基本結構的一個例子的功
能框圖。該圖中所示的避振控制系統(tǒng)50具有存儲部10，其存儲規(guī) 定的數(shù)據(jù)；運算部20，其用于計算規(guī)定的參數(shù)；避振側致動器30; 以及避振側控制器40。另外，該避振控制系統(tǒng)50安裝在將激振側致 動器80配置在支撐部90上的裝置100上而使用，該激振側致動器 80通過規(guī)定的控制器70 (以下稱為"激振側控制器70")控制動作，
而使物體105向1個軸向移動。
安裝有本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的裝置是半導體制造裝置、各種
工作機械、輸送裝置等，圖示的裝置IOO是在作為支撐部90的臺架 上配置有激振側致動器80以及工作部95的數(shù)控工作機械。配置于支 撐部90上的圖示的激振側致動器80是線性電動機，作為驅動部73 (以下稱為"激振側驅動部73")的固定件固定在支撐部90上，激 振側可動件75懸持在激振側驅動部73 (固定件)上并可以向上述軸 向移動，在激振側可動件75上放置作為物體105的工件。
隨著激振側致動器80的動作，換言之，隨著由激振側可動件75 的質量和物體105的質量組成的激振側可動質量的移動，在支撐部 90上產生反作用力，該反作用力成為激振力，使支撐部90振動。另 夕卜，隨著支撐部90的振動，激振側致動器80以及工作部95振動， 其結果是裝置IOO振動。此外，在圖1中，為了便于區(qū)分避振側控制 系統(tǒng)50和裝置100，將激振側控制器70、支撐部90以及工作部95 以雙點劃線表示，將激振側致動器80以點劃線表示，將物體105以 虛線表示。避振控制系統(tǒng)50通過避振側控制器40控制避振側致動器30的 動作，使該避振致動器30以規(guī)定的速度在規(guī)定方向上動作，從而使 消除上述反作用力的力作用在裝置IOO上，由此，抑制激振側致動器 80以及支撐部90的各自的振動，進而抑制裝置100的振動。
因此，在該避振控制系統(tǒng)50的存儲部10中，存儲激振側致動 器80的模型運算參數(shù)，同時存儲激振側可動質量的數(shù)據(jù)。上述模型 運算參數(shù)是由運算部20對控制對象(激振側致動器80)的動作進行 模擬的模型運算所需的參數(shù)。另外，上述激振側可動質量的數(shù)據(jù)，如 前所述，是由激振側可動件75的質量和物體105的質量組成的質量 的數(shù)據(jù)。在激振側可動質量發(fā)生變化的情況下，向存儲部10中存儲 在上級控制器(未圖示)或者激振側控制器70內計算或推定出的適 當?shù)馁|量值。
另外，構成避振控制系統(tǒng)50的運算部20，使用上述模型運算參 數(shù)及激振側可動質量的數(shù)據(jù)，執(zhí)行對控制對象的動作進行模擬的模型 運算，求出與使激振側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)。為 了求出上述加減速推力，還需要與激振側致動器80的動作量相關的 數(shù)據(jù)，而作為該動作量的數(shù)據(jù)，使用從上級控制器發(fā)送至激振側控制 器70的位置指令Cp。
由于圖示的激振側致動器80如前所述是線性電動機，所以在運 算部20中，作為上述參數(shù)而計算例如推力自身及使激振側可動質量 移動時的加速度等。另外，避振側控制器40基于由運算部20求出的 與上述加減速推力相關的參數(shù)，確定避振側致動器30的動作條件。
在這里，避振側致動器30具有避振側驅動部23，其通過固定 部件55、 55固定在上述支撐部90上；以及避振側可動件25，其由 該避振側驅動部23驅動而在規(guī)定方向上移動，避振側驅動部23的動 作由避振側控制器40控制。圖示的避振側致動器30是線性電動機， 作為避振側驅動部23的固定件通過固定部件55、 55固定在支撐部 90上，而避振側可動件25懸持在避振側驅動部23 (固定件)上并可 以向上述軸向移動。該避振側致動器30設置為避振側可動件25的移 動方向與激振側可動件75的移動方向平行。因此，在激振側致動器80動作時，通過使避振側可動件25向 與激振側可動件75的移動方向相反的方向移動，從而可以將用于消 除激振側可動質量移動時支撐部90(裝置100)上產生的反作用力的 力，作用在支撐部90(裝置100)上。以下，將用于消除激振側可動 質量移動時支撐部(裝置)上產生的反作用力的上述力，稱為"平衡 反作用力"。
避振側控制器40基于由運算部20求出的與加減速推力相關的 參數(shù)，求取激振側可動質量移動時支撐部90 (裝置100)上產生的反 作用力的大小及方向。然后，確定避振側驅動部23的控制內容，以 通過使避振側可動件25移動，而將與上述反作用力等價且反向的平 衡反作用力作用在支撐部90(裝置100)上。由于確定該控制內容時 需要避振側可動質量(在此情況下，為避振側可動件25的質量)的 數(shù)據(jù)，所以將該數(shù)據(jù)預先存儲在期望的存儲部中。例如，可以以下述 方式構成避振控制系統(tǒng)50，即，將避振側可動件25的質量的數(shù)據(jù)存 儲在存儲部10中，由避振側控制器40訪問存儲部IO而讀出該數(shù)據(jù)， 也可以以下述方式構成避振控制系統(tǒng)50，即，將避振側可動件25的 質量的數(shù)據(jù)存儲在與存儲部IO分開的其他存儲部(未圖示)中，由 避振側控制器40訪問該存儲部而讀出該數(shù)據(jù)。
此外，即使避振側可動件25向相對于激振側可動件75的移動 方向傾斜的方向移動，也可以獲得平衡反作用力，但由于如果這樣使 避振側可動件25移動，則因該避振側可動件25的移動而產生新的激 振力，所以優(yōu)選將避振側可動件25的移動方向設為與激振側可動件 75的移動方向相反。
根據(jù)需要，也可以在避振側可動件25上配置錘60。通過在避振 側可動件25上配置錘60，即使避振側可動件25的行程縮小，也容 易獲得期望的平衡反作用力。在避振側可動件25上配置錘60的情況 下，避振側控制器40考慮由避振側可動件25的質量和錘60的質量 組成的避振側可動質量的大小，來確定避振側驅動部23的控制內容。
在具有以上說明的結構的避振控制系統(tǒng)5 0中，由于在求取與使 激振側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)時，使用激振側致動器80的模型運算參數(shù)，所以容易獲得準確地反映實際的加減速推力
的參數(shù)。另外，在使避振側致動器30動作時，由于基于與上述加減 速推力相關的參數(shù)而確定避振側驅動部23的控制內容，所以容易控 制避振側驅動部23的動作，以通過使避振側可動件25移動，將用于 高精度地消除激振側可動質量移動時支撐部90 (裝置100)上產生的 反作用力的平衡反作用力作用在支撐部90 (裝置100)上。
作為上述動作的結果，根據(jù)避振控制系統(tǒng)50，易于高精度地消 除由激振側致動器80的動作使支撐部90 (裝置100)產生的激振力， 從而抑制激振側致動器80以及安裝有該激振側致動器80的支撐部 90的振動，進而抑制裝置100的振動。容易提高數(shù)控工作機械即裝 置100的加工精度。
實現(xiàn)上述技術效果的避振控制系統(tǒng)50，可以采用除了圖l所示 的結構以外的各種結構。另外，運算部20、避振側控制器40以及激 振側控制器70也可以分別采用各種結構。例如，存儲部IO和運算部 20可以與避振側控制器40以及激振側控制器70這兩者分開配置， 也可以安裝在避振側控制器40、激振側控制器70或者上述上級控制 器中的任一個中?？紤]到運算部20以及激振側控制器70都接收來自 上級控制器的位置指令Cp而進行規(guī)定的處理，在實際應用上，優(yōu)選 將存儲部10以及運算部20這兩者安裝在激振側控制器70中。下面， 參照圖2 圖4，具體地說明將存儲部以及運算部這兩者安裝在激振 側控制器中的情況下的激振側控制器、運算部以及避振側控制器各自 的結構。
圖2是概略地表示安裝有上述存儲部及運算部這兩者的激振側 控制器的結構的一個例子的功能框圖。該圖所示的激振側控制器70A 除了上述的存儲部10以及運算部20以外，還具有激振側位置*速 度控制部61，其生成使激振側可動質量移動時的推力指令Cf,;激振 側電流控制部63，其對應當向激振側致動器80供給的驅動電流進行 控制；以及激振側驅動電路部65，其向激振側致動器80實際供給驅 動電流。
在該激振側控制器70A中，來自上級控制器的位置指令Cp被供給至運算部20。接收到位置指令Cp的運算部20，使用存儲在存
儲部10中的模型運算參數(shù)及激振側可動質量的數(shù)據(jù)等進行規(guī)定的運 算，求出對激振側可動件75 (參照圖1)的理想實際動作進行模擬的 模型位置、模型速度以及模型推力，并將它們向激振側位置，速度控 制部61發(fā)送。以下，將上述模型位置的數(shù)據(jù)稱為"模型位置數(shù)據(jù)Pm"， 將模型速度的數(shù)據(jù)稱為"模型速度數(shù)據(jù)Vm"，將模型推力的數(shù)據(jù)稱 為"模型推力數(shù)據(jù)Fm"。由于上述模型推力數(shù)據(jù)Fm相當于上述的 "與加減速推力相關的參數(shù)"，所以該模型推力數(shù)據(jù)Fm也被發(fā)送至 避振側控制器40 (參照圖1)。
激振側位置 速度控制部61使用上述的模型位置數(shù)據(jù)Pm、模 型速度數(shù)據(jù)Vm及模型推力數(shù)據(jù)Fm這三者、和由激振側致動器80 供給的激振側可動件75的實際位置信息Pp進行規(guī)定的運算，與位 置指令Cp對應地，生成使激振側可動件75移動時的推力指令Cfp 將該推力指令Cf,向激振側電流控制部63發(fā)送。為了獲得上述實際 位置信息Pp激振側致動器80具有例如旋轉編碼器或線性編碼器等 傳感器元件。
接收到推力指令Ch的激振側電流控制部63，生成電壓指令CVl 并向激振側驅動電路部65發(fā)送，該電壓指令Cv,用于與推力指令 的內容對應地控制應向激振側致動器8 0供給的驅動電流的大小，激 振側驅動電路部65在激振側電流控制部63的控制下，向激振側致動 器80實際供給驅動電流。另外，由激振側驅動電路部65供給驅動電 流的激振側致動器80，與該驅動電流對應地進行動作，使激振側可 動件75以規(guī)定的速度移動至規(guī)定的位置。換言之，使激振側可動質 量在規(guī)定的加減速推力的作用下，移動至規(guī)定的位置。此外，來自激 振側驅動電路部65的輸出被反饋至激振側電流控制部63。
這樣，在安裝有存儲部10以及運算部20的激振側控制器70A 中，由于可以從運算部20獲得激振側位置"速度控制部61生成推力 指令Cfi時所需的與激振側可動件75相關的位置、速度以及推力的 各個數(shù)據(jù)，所以與將運算部20單獨設置的情況相比，可以簡化結構， 同時，可以減少計算量。此外，對于運算部20的結構自身，可以在將該運算部20安裝于激振側控制器70中時和單獨設置時使用相同結
構，但也可以在單獨設置時，省略輸出模型位置數(shù)據(jù)Pm及模型速度 數(shù)據(jù)Vm這兩者的功能。
圖3是概略地表示安裝在激振側控制器中使用的運算部的一個 例子的功能框圖。該圖所示的運算部20具有模型位置控制部ll， 其與位置指令Cp對應地，進行使激振側可動件75 (參照圖1)移動 時的位置控制；模型速度控制部13，其控制使激振側可動件75移動 時的速度;參數(shù)運算部15，其計算與使激振側可動件75移動時的加 減速推力相關的參數(shù)；第1積分器17，其對由模型速度控制部13求 出的加速度的數(shù)據(jù)進行積分；第2積分器19，其對來自該第1積分 器17的輸出信號進行積分；以及2個減法器Si、 S2。
在該運算部20中，將來自上級控制器的位置指令Cp向減法器 Si發(fā)送，在這里，計算位置指令Cp和第2積分器19的輸出信號之 間的差。減法器Si的輸出信號被輸入至模型位置控制部11。模型位 置控制部11基于來自減法器Si的輸入信號、和存儲在存儲部10 (參 照圖2)中的激振側致動器的模型運算參數(shù)，與位置指令Cp對應地， 計算使激振側可動件75移動時的速度。由模型位置控制部11求出的 速度的數(shù)據(jù)被發(fā)送至減法器S2，在這里，計算該數(shù)據(jù)與第1積分器 17的輸出信號之間的差。減法器S2的輸出信號被輸入至模型速度控 制部13，模型速度控制部13基于來自減法器S2的輸入信號、和存 儲在存儲部10中的激振側致動器的模型運算參數(shù)，與位置指令Cp 對應地，計算使激振側可動件75移動時的加速度。該加速度的數(shù)據(jù) 被發(fā)送至參數(shù)運算部15和第1積分器17。
接收到由模型速度控制部13求出的加速度的數(shù)據(jù)的參數(shù)運算部 15，基于該加速度的數(shù)據(jù)和存儲在存儲部10中的激振側可動質量的 數(shù)據(jù)，與位置指令Cp對應地，計算使激振側可動件75移動時的理 想加減速推力、即模型推力。質量為M的物體以加速度a移動時的 推力F由公式F^aM表示。由參數(shù)運算部15求出的模型推力的數(shù)據(jù) (模型推力數(shù)據(jù)Fm)，如上述說明所示，被發(fā)送至激振側位置'速 度控制部61 (參照圖2)和避振側控制器40 (參照圖1)。另一方面，第1積分器17對由模型速度控制部13求出的加速
度的數(shù)據(jù)進行積分，求取模型速度數(shù)據(jù)Vm，將該模型速度數(shù)據(jù)Vm 向減法器S2以及第2積分器19發(fā)送，同時向激振側位置 速度控制 部61 (參照圖2)發(fā)送。第2積分器19對由第1積分器17求出的模 型速度數(shù)據(jù)Vm進行積分，求取模型位置數(shù)據(jù)Pm,將該模型位置數(shù) 據(jù)Pm向減法器St發(fā)送，同時向激振側位置 速度控制部61 (參照 圖2)發(fā)送。
圖4是概略地表示將運算部安裝在激振側控制器中的情況下的 避振側控制器的結構的一個例子的功能框圖。該圖所示的避振側控制 器40具有平衡推力運算部33，其計算激振側可動質量移動時應通 過避振側可動件25向支撐部90 (裝置100，參照圖1)作用的平衡 反作用力；避振側位置 速度控制部35，其生成使避振側可動件25 移動時的推力指令Cf2;避振側電流控制部37，其對應當向避振側致 動器30供給的驅動電流的大小進行控制；以及避振側驅動電路部39， 其向避振側致動器30實際供給驅動電流。
在該避振側控制器40中，從運算部20 (參照圖2及圖3)向平 衡推力運算部33發(fā)送模型推力數(shù)據(jù)Fm。接收到模型推力數(shù)據(jù)Fm的 平衡推力運算部33，計算避振側可動件25的加減速推力及其方向， 以在使避振側可動件25移動時，作用于支撐部90 (裝置IOO)上的 力成為平衡反作用力。S卩，計算避振側可動件25的加減速推力及其 方向，以使得避振側可動件25移動時作用在支撐部90上的力、和激 振側可動質量移動時支撐部90上產生的反作用力相互等價而彼此反 向。將通過上述 方式由平衡推力運算部33求出的與避振側可動件25 的加減速推力及其方向相關的數(shù)據(jù)Fc(以下稱為"平衡推力數(shù)據(jù)Fc") 發(fā)送至避振側位置 速度控制部35。
避振側位置 速度控制部35使用上述平衡推力數(shù)據(jù)Fc和由避 振側致動器30提供的避振側可動件25的實際位置信息P2，進行規(guī) 定的運算，生成使避振側可動件25移動時的推力指令Cf2，將該推 力指令Cf2向避振側電流控制部37發(fā)送。此時，避振側位置 速度 控制部35生成不會使避振側可動件25到達行程末端的推力指令Cf2。為了獲得上述實際位置信息P2，避振側致動器30具有例如旋轉編碼 器或線性編碼器等傳感器元件。根據(jù)需要，避振側控制器40也可以 以構成為將模型推力數(shù)據(jù)Fm也向避振側位置，速度控制部35發(fā)送。 如果將模型推力數(shù)據(jù)Fm也向避振側位置 速度控制部35發(fā)送，則 對于獲得用于使避振側可動件25移動以產生高精度的平衡反作用力
的推力指令Cf2，是有利的。
接收到推力指令Cf2的避振側電流控制部37，生成電壓指令Cv2 并向避振側驅動電路部39發(fā)送，該電壓指令Cv2用于與推力指令Cf2 的內容對應地，對應當向避振側致動器30供給的驅動電流的大小進 行控制，避振側驅動電路部39在避振側電流控制部37的控制下，向 避振側致動器30實際供給驅動電流。另外，由避振側驅動電路部39 供給驅動電流的避振側致動器30，與該驅動電流對應地進行動作， 使避振側可動件25以規(guī)定的速度移動至規(guī)定的位置。換言之，使避 振側可動質量在規(guī)定的加減速推力的作用下，移動至規(guī)定的位置。此 外，來自避振側驅動電路部39的輸出被反饋至避振側電流控制部37。
以上，參照圖2 圖4，對將存儲部及運算部這兩者安裝在激振 側控制器中的情況下的激振側控制器、運算部、以及避振側控制器的 各自的結構進行了說明，但對于運算部、激振側控制器以及避振側控 制器各自來說，也可以采用上述以外的結構。關于這一點在后面記述。
實施方式2
在本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)中，根據(jù)需要可以在避振側控制器中 設置摩擦推力推定部。該摩擦推力推定部用于推定使避振側可動件移 動時產生的摩擦推力，設置有該摩擦推力推定部的避振側控制器，基 于由摩擦推力推定部推定出的摩擦推力和實施方式1中說明的參數(shù) (模型推力數(shù)據(jù)Fm)，確定避振側驅動部的控制內容。此種情況下 的避振控制系統(tǒng)的整體結構，與實施方式1中說明的避振控制系統(tǒng)的 整體結構相同，避振側控制器的內部結構與實施方式1中說明的避振 控制系統(tǒng)的結構稍有不同。
圖5是概略地表示具有摩擦推力推定部的避振側控制器的一個 例子的功能框圖，圖6是概略地表示摩擦推力推定部的一個例子的功
17能框圖。
圖5所示的避振側控制器40A，除了具有附加了特定功能的避 振側位置 速度控制部35a和摩擦推力推定部36以外，具有與圖4 所示的避振側控制器40相同的結構。對于圖5所示的結構要素中與 圖4所示的結構要素共通的部分，標注與圖4中使用的參照標號相同 的參照標號，省略其說明。
上述避振側位置 速度控制部35a，將在生成推力指令Cf3的過 程中求出的與避振側可動件的速度相關的數(shù)據(jù)Dv (以下稱為"速度 數(shù)據(jù)Dv")向摩擦推力推定部36發(fā)送。摩擦推力推定部36如圖6 所示，具有速度一摩擦推力表36a，該速度一摩擦推力表36a是表示 避振側致動器30中的避振側可動件25的速度和摩擦推力之間的對應 關系的一覽表，如果該摩擦推力推定部36從避振側位置 速度控制 部35a接收到上述速度數(shù)據(jù)Dv，則根據(jù)該速度數(shù)據(jù)Dv，按照速度一 摩擦推力表36a推定使避振側可動件25移動時的摩擦推力，并將推 定結果(以下稱為"摩擦推力推定數(shù)據(jù)FF")向避振側位置*速度 控制部35a發(fā)送。
如圖5所示，接收到摩擦推力推定數(shù)據(jù)FF的避振側位置*速度 控制部35a，基于平衡推力數(shù)據(jù)Fc、由避振側致動器30供給的避振 側可動件25的實際位置信息P2、和摩擦推力推定數(shù)據(jù)FF，生成使避 振側可動件25移動時的推力指令Cf3。具體地說，生成推力指令Cf3, 以使避振側致動器30施加與由平衡推力數(shù)據(jù)Fc表示的推力和由摩擦 推力推定數(shù)據(jù)FF表示的摩擦推力之和相當?shù)耐屏Α?br> 如果按照上述方式生成推力指令Cf3，則容易使避振側可動件 25移動而獲得高精度的平衡反作用力。對于在避振側可動件25移動 時作用有摩擦推力的避振側致動器，如果根據(jù)不考慮該摩擦推力而由 避振側位置，速度控制部生成的推力指令，使避振側可動件25移動， 則無法獲得高精度的平衡反作用力，但如果使用平衡推力數(shù)據(jù)Fc和 摩擦推力推定數(shù)據(jù)FF生成推力指令Cf3，以施加在平衡推力數(shù)據(jù)Fc 所表示的力中疊加摩擦推力而成的力，則容易獲得高精度的平衡反作 用力。實施方式3
在本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)中，可以在要避振的裝置和位于該裝 置的側方的靜止固定物之間配置避振側致動器。在此情況下，避振控 制系統(tǒng)自身的整體結構，可以與實施方式1中說明的避振控制系統(tǒng)的 整體結構相同。但是，作為避振側致動器，使用可以在與激振側致動 器使物體移動的方向平行的方向上，將裝置(支撐部)推出或牽拉的 線性致動器。
圖7是概略地表示在要避振的裝置和位于該裝置的側方的靜止
固定物之間配置避振側致動器的避振控制系統(tǒng)的一個例子的功能框
圖。該圖所示的避振控制系統(tǒng)51，除了在裝置100和位于該裝置100 的側方的靜止固定物SF之間配置避振側致動器30A這一點以外，具 有與圖1所示的避振控制系統(tǒng)50相同的結構。對于圖7所示的結構 要素中與圖1所示的結構要素共通的部分，標注與圖1中使用的參照 標號相同的參照標號，省略其說明。
在上述避振側致動器30A中，避振側驅動部23a的一端通過固 定部件56a固定在靜止固定物SF (例如建筑物的墻壁等)上，避振 側可動件25a的一端通過其他固定部件56b固定在裝置100的支撐部 90上。避振側可動件25a由避振側驅動部23a驅動，沿與激振側可 動件75的移動方向平行的方向移動。通過由避振側控制器40控制避 振側驅動部23a的動作，使避振側可動件25a以規(guī)定的速度在規(guī)定方 向上移動，由此可以將用于消除激振側可動件75移動時支撐部90(裝 置100)上產生的反作用力的平衡反作用力作用在支撐部90 (裝置 100)上。
此時，不需要考慮避振側可動件25a的質量，也不需要使用錘。 因此，構成避振側控制器40的避振側位置*速度控制部35 (參照圖 4)，使用由平衡推力運算部33求出的平衡推力數(shù)據(jù)Fc(參照圖4)、 和由避振側致動器30A供給的避振側可動件25a的實際位置信息， 進行規(guī)定的運算，生成使避振側可動件25a移動時的推力指令Cf2(參 照圖4)。不需要避振側可動件25a的質量數(shù)據(jù)。而且，也不需要錘。
在如上述所示構成的避振控制系統(tǒng)51中，由于即使避振側可動件25a的行程很小，也可以向支撐部90 (裝置100)施加期望的平衡 反作用力，所以與圖l所示的避振控制系統(tǒng)50中的避振側致動器30 相比，可以更容易地使避振側致動器30A小型化。 實施方式4
設置本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的裝置也可以是輸送裝置。作為此 種情況的輸送裝置，優(yōu)選是將激振側致動器配置在支撐部上，通過由 激振側控制器控制該激振側致動器的動作，而使物體向1個軸向移動 的裝置，要移動的物體(輸送品)搭載在支撐部上。
圖8是概略地表示安裝在輸送裝置上的避振控制系統(tǒng)的一個例 子的功能框圖。由于該圖所示的各結構要素與圖1所示的各結構要素 的功能相同，所以對這些結構要素，標注與圖1中使用的參照標號相 同的參照標號。
圖8所示的輸送裝置102，將搭載在支撐部90上的物體107與 支撐部一起向規(guī)定的軸向輸送，在支撐部90的下端安裝激振側致動 器80。激振側致動器80是線性電動機，將作為激振側驅動部73的 固定件固定配置，激振側可動件75懸持在激振側驅動部73(固定件) 上并可以向上述軸向(激振側致動器80對物體107進行輸送的方向) 移動。搭載物體107的支撐部90，固定配置在激振側可動件75上。
設置在該輸送裝置102中的避振控制系統(tǒng)52的結構，可以采用 與實施方式1 3中說明的任一個避振控制系統(tǒng)相同的結構。該避振 控制系統(tǒng)52中的激振側可動質量，由激振側可動件75的質量和輸送 裝置102的振動部的質量組成，輸送裝置102的振動部的質量取決于 支撐部90的質量和物體107的質量。運算部20使用上述模型運算參 數(shù)及激振側可動質量的數(shù)據(jù)，計算與使激振側可動質量移動時的加減 速推力相關的參數(shù)。
在如上述所示構成的避振控制系統(tǒng)52中，根據(jù)與實施方式1 3 中說明的任一項理由相同的理由，容易通過使避振側可動件25移動， 而將用于高精度地消除激振側可動質量移動時支撐部90 (輸送裝置 102)上產生的反作用力的平衡反作用力作用在支撐部90 (輸送裝置 102)上。其結果，根據(jù)避振控制系統(tǒng)52，易于高精度地消除由激振
20側致動器80的動作使支撐部90 (輸送裝置102)產生的激振力，從 而抑制支撐部90的振動。也容易防止在通過輸送裝置102輸送物體 107的過程中，該物體107與輸送裝置102或其他輸送品發(fā)生碰撞而 損傷、或物體107落下。 實施方式5
.本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)還可以安裝在配置多臺激振側致動器的 裝置上，該激振側致動器具有可向1個軸向移動的激振側可動件。在 此情況下，各激振側致動器可以配置為上述軸向一致，也可以配置為 分成上述軸向彼此不同的多個組。
另外，各激振側致動器也可以分散配置而不彼此疊加，還可以 配置為如X —Y工作臺那樣，在1個激振側致動器上疊加其他激振側 致動器。通過上述多臺激振側致動器進行移動的物體的總數(shù)，與該多 臺激振側致動器的總數(shù)及配置方式等對應地，為1個或者多個。激振 側控制器的總數(shù)，與激振側致動器的配置方式及各個激振側致動器的 上述軸向對應而適當?shù)卦O為1臺或多臺。
圖9是概略地表示安裝在配置有多臺激振側致動器的裝置上的 避振控制系統(tǒng)的一個例子的功能框圖。該圖所示的避振控制系統(tǒng)150 安裝在裝置200上，該裝置200是具有激振側第1致動器180A和激 振側第2致動器18 0 B的數(shù)控工作機械，其中，激振側第1致動器18 0 A 的動作由激振側第1控制器170A控制，激振側第2致動器180B的 動作由激振側第2控制器170B控制。
上述激振側第1致動器180A是線性電動機，將作為激振側驅動 部173a的固定件固定在支撐部190上，激振側可動件175a懸持在激 振側驅動部173a (固定件)上并可以向規(guī)定的軸向(激振側第1致 動器180A使物體205A移動的方向)移動。相同地，激振側第2致 動器180B是線性電動機，將作為激振側驅動部173b的固定件固定 在支撐部190上，激振側可動件175b懸持在激振側驅動部173b (固 定件)上并可以向規(guī)定的軸向(激振側第2致動器180B使物體205B 移動的方向)移動。這2個激振側致動器180A、 180B配置為，各激 振側可動件175a、 175b使物體205A、 205B移動的移動方向(上述軸向) 一致。
避振控制系統(tǒng)150使用下述部件而構成存儲部110，其存儲規(guī) 定的數(shù)據(jù)；運算部120，其計算規(guī)定的參數(shù)；避振側致動器130;以 及避振側控制器140，該避振控制系統(tǒng)150抑制隨著2個激振側致動 器180A、 180B中的至少一方的激振側可動質量的移動而使支撐部 190 (裝置200)產生的振動。在圖示的例子中，由于將激振側第1 致動器180A以及激振側第2致動器180B這兩者配置為上述軸向一 致，所以避振控制系統(tǒng)150抑制隨著2個激振側致動器180A、 180B 各自的激振側可動質量的移動而產生的振動。
因此，在存儲部110中存儲激振側致動器180A、 180B各自的 模型運算參數(shù)、和各激振側致動器180A、 180B的激振側可質量的數(shù) 據(jù)。運算部120使用從上級控制器發(fā)出的針對激振側第1致動器180A 的位置指令CPl及針對激振側第2致動器180B的位置指令Cp2、上 述的各個模型運算參數(shù)、以及各個上述激振側可動質量的數(shù)據(jù)，計算 使激振側可動件H5a、 H5b分別與位置指令Cpi、 Cp2對應地移動時 的與加減速推力相關的參數(shù)，換言之，計算與使各激振側可動質量移 動時的加減速推力相關的參數(shù)。
另外，避振側控制器140基于針對各激振側致動器180A、 180B 中的激振側可動質量而由運算部120求出的與上述加減速推力相關 的參數(shù)，確定避振側驅動部123的控制內容，對避振側驅動部123 的動作進行控制，以通過使避振側可動件125移動，將用于消除激振 側可動質量子各自移動時支撐部190 (裝置200)上產生的反作用力 的平衡反作用力，作用在支撐部190 (裝置200)上。避振側控制器 140的結構，可以與實施方式1 3中說明的任一個避振控制系統(tǒng)的 激振側控制器的結構相同，而平衡推力運算部33(參照圖4)構成為， 基于與激振側致動器180A中的激振側可質量的加減速推力相關的參 數(shù)、和與激振側致動器180B中的激振側可質量的加減速推力相關的 參數(shù)，計算平衡推力數(shù)據(jù)Fc (參照圖4)，并向避振側位置'速度控 制部35 (參照圖4)發(fā)送。應當通過使避振側可動件125移動而作用 在支撐部190 (裝置200)上的平衡反作用力的大小，等價于激振側可動件175a移動時支撐部190 (裝置200)上產生的反作用力和激振 側可動件175b移動時支撐部190 (裝置200)上產生的反作用力的合 力，而其方向與上述合力反向。
此外，圖示的避振側致動器130是線性電動機，將作為避振側 驅動部123的固定件通過2個固定部件155、 155固定在支撐部190 上，避振側可動件125懸持在避振側驅動部123 (固定件)上并可以 沿規(guī)定的軸向(各激振側致動器180A、 180B使物體205A、 205B移 動的方向)移動。與實施方式1中說明的避振控制系統(tǒng)50(參照圖1) 中的避振側致動器相同地，可以根據(jù)需要在避振側可動件125上配置 錘160。
根據(jù)如上述所示構成的免控制系統(tǒng)150，易于高精度地消除由各 激振側致動器180A、 180B的動作使支撐部190 (裝置200)產生的 激振力，從而抑制上述激振側致動器180A、 180B以及支撐部190的 各自的振動，進而抑制裝置200的振動。容易提高數(shù)控工作機械即裝 置200的加工精度。
以上，對本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的實施方式進行了說明，但本 發(fā)明并不限定于具有上述形態(tài)的避振控制系統(tǒng)。本發(fā)明的避振控制系 統(tǒng)的整體結構以及各個結構要素的內部結構，可以進行各種變更。
例如，圖3所示的運算部20是具有模型位置控制部11和模型 速度控制部13的兩級結構，但也可以將本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運 算部的級數(shù)設為兩級以外的期望的級數(shù)，其內部結構可以適當選定。
圖IO是概略地表示構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運算部的其他 例子的功能框圖。該圖所示的運算部225具有濾波器部215，其接 收來自上級控制器的位置指令Cp;第1 第4積分器216 219;以 及模型位置 速度 推力運算部220。
上述濾波器部215是具有4個減法器Sn S,4和第1 第4增益 調整部211 214的四級結構，減法器Sn、第1增益調整部211、減 法器S。、第2增益調整部212、減法器813、第3增益調整部213、 減法器S,4、以及第4增益調整部214按照該順序串聯(lián)連接。將來自 第4增益調整部214的輸出信號(加速度數(shù)據(jù)的2階微分值)向第1積分器216和模型位置 速度 推力運算部220發(fā)送，將來自第1 積分器216的輸出信號(加速度數(shù)據(jù)的1階微分值)向減法器Sm、 第2積分器217、以及模型位置《速度，推力運算部220發(fā)送。另外， 將來自第2積分器217的輸出信號(加速度數(shù)據(jù))向減法器Su、第 3積分器218、以及模型位置 速度 推力運算部220發(fā)送，將來自 第3積分器218的輸出信號(速度數(shù)據(jù))向減法器Su、第4積分器 219、以及模型位置，速度*推力運算部220發(fā)送。另外，將來自第 4積分器219的輸出信號(位置數(shù)據(jù))向減法器Sn和模型位置*速 度 推力運算部220發(fā)送。
模型位置 速度 推力運算部220，基于存儲在存儲部10 (參 照圖l)中的激振側致動器的模型運算參數(shù)、激振側可動質量數(shù)據(jù)、 來自第4增益調整部214的輸出信號、分別來自第1 第4積分器 216 219的輸出信號、以及安裝有避振控制系統(tǒng)的裝置的振動特性 等，計算考慮了上述裝置的振動特性在內的模型位置數(shù)據(jù)Pm、模型 速度數(shù)據(jù)Vm、以及模型推力數(shù)據(jù)Fm，并將它們向激振側位置*速 度控制部61 (參照圖1)發(fā)送。將模型推力數(shù)據(jù)Fm也向避振側控制 器40(參照圖1)發(fā)送。此外，濾波器部215的級數(shù)不限定于4，也 可以是4級以外的所期望的級數(shù)。
圖ll是概略地表示構成本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)的運算部的另外 的例子的功能框圖。該圖所示的運算部320構成為將接收來自上級控 制器的位置指令Cp的濾波器部311、逆模型部312、第1微分器313、 第2微分器314、以及參數(shù)運算部315按照該順序串聯(lián)連接。濾波器 部311具有從例如圖3所示的運算部20中除去參數(shù)運算部15后的結 構，用于導出模型位置數(shù)據(jù)Pm及模型速度數(shù)據(jù)Vm。逆模型部312 基于作為激振側致動器的動作模型之 一 的逆模型的數(shù)據(jù)、從濾波器部 311發(fā)送來的模型位置數(shù)據(jù)Pm及模型速度數(shù)據(jù)Vm，計算模型位置 數(shù)據(jù)Pm2。此外，將上述逆模型數(shù)據(jù)存儲在例如構成避振控制系統(tǒng)的 存儲部10(參照圖1)中，逆模型部312訪問該存儲部10而獲得逆 模型數(shù)據(jù)。
將由逆模型部312求出的模型位置數(shù)據(jù)Pm2向激振側位置 速
24度控制部61 (參照圖1)發(fā)送，同時，也向第1微分器313發(fā)送，第 l微分器313基于模型位置數(shù)據(jù)Pm2，計算模型速度數(shù)據(jù)Vm2。將該 模型速度數(shù)據(jù)Vm2向激振側位置'速度控制部61 (參照圖l)發(fā)送， 同時，也向第2微分器314發(fā)送，第2微分器314基于模型位速度數(shù) 據(jù)Vm2，計算模型加速度數(shù)據(jù)Am。將該模型加速度數(shù)據(jù)Am向參數(shù) 運算部315發(fā)送。參數(shù)運算部315基于從第2微分器314發(fā)送來的模 型加速度數(shù)據(jù)Am、和存儲在存儲部10 (參照圖1)中的激振側可動 質量的數(shù)據(jù)，與位置指令Cp對應地，計算使激振側可動件移動時的 模型推力數(shù)據(jù)Fm，并將它向激振側位置，速度控制部61以及避振側 控制器40 (參照圖1)發(fā)送。
此外，由于微分運算成為將高頻噪聲放大的主要原因，所以在 實際應用上，優(yōu)選將上述第1微分器313及第2微分器314各自置換 為，基于近似式等進行與上述微分器313、 314相同的運算的運算器。 或者，在實際應用上，優(yōu)選如圖3中示出的運算部20所示，利用可 以獲得模型位置數(shù)據(jù)Pm、模型速度數(shù)據(jù)Vm以及模型加速度數(shù)據(jù)Am 而無需使用微分器的電路，置換上述第1微分器313及第2微分器 314。
在本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)中，由運算部求出的參數(shù)是與使激振 側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)即可，可以適當選定通過 運算部求取哪個參數(shù)。例如，除了將推力自身作為上述參數(shù)以外，也 可以將激振側可動質量移動時的加速度及向激振側驅動部供給的電 流值作為上述參數(shù)。另外，對于通過由旋轉型電動機和滾珠絲杠組合 而成的避振側驅動部使避振側可動件移動這種類型的避振側致動器， 也可以將扭矩及角加速度作為上述參數(shù)。另外，運算部在計算上述參 數(shù)時使用的位置指令Cp (例如參照圖2)，除了從上級控制器向運 算部發(fā)送以外，也可以從激振側控制器發(fā)送，在構成為從激振側控制 器向運算部發(fā)送位置指令Cp的情況下，可以由上級控制器生成位置 指令Cp，也可以由激振側控制器生成位置指令Cp。
在將上述運算部安裝在激振側控制器中的情況下，激振側控制 器通過激振側位置 速度控制部61生成推力指令Cfi (參照圖1)時使用的與上述加減速推力相關的參數(shù)、和由運算部求出的與上述加減 速推力相關的參數(shù)，也可以彼此不同。
另外，在構成避振側控制器的平衡推力運算部33 (參照圖4)
中，可以并用與配置避振側致動器的支撐部或裝置的固有振動頻率匹 配的濾波器(帶通濾波器等)。如果并用該濾波器而構成平衡推力運
算部33，則容易抑制由支撐部或裝置的固有振動導致的持續(xù)振動。
圖12是概略地表示在平衡推力運算部33中并用了濾波器的避 振側控制器的一個例子的功能框圖。該圖所示的避振側控制器40B， 除了具有并用了濾波器31的平衡推力運算部33A以外，具有與圖4 所示的避振側控制器40相同的結構。對于圖12所示的結構要素中與 圖4所示的結構要素共通的部分，標注與圖4中使用的參照標號相同 的參照標號，省略其說明。
上述濾波器31使模型推力數(shù)據(jù)Fm輸入，從該模型推力數(shù)據(jù)Fm 中提取激勵使支撐部或裝置產生固有振動的成分。即，從模型推力數(shù) 據(jù)Fm中提取與安裝避振控制系統(tǒng)的裝置的固有振動頻率相當?shù)某?分(包含與固有振動數(shù)相當?shù)某煞?。上述濾波器31可以通過各種 形式構成。例如可以由1個帶通濾波器構成濾波器31，也可以將具 有彼此不同的衰減區(qū)域的2個陷波濾波器組合而構成濾波器31。
在由1個帶通濾波器構成濾波器31的情況下，由于該帶通濾波 器的傳遞函數(shù)F (s)通過例如下式表示
F(s)=2""0s/ (s2 + 2 ; rw0s+w02)
所以通過適當選定"。、；r、以及；b的值，可以得到用于從模 型推力數(shù)據(jù)Fm中提取上述成分的帶通濾波器。此外，上述公式中的 "。表示設定頻率，H ;b分別表示用于確定帶寬、頻帶銳度的系 數(shù)。當然，濾波器31的構成形式不限定于上述形式，可以通過各種 形式構成該濾波器31。
平衡推力運算部33A基于濾波器31提取出的上述成分，導出平 衡推力數(shù)據(jù)Fc，并向避振側位置魂度控制部35發(fā)送。避振側位置'速 度控制部35使用上述平衡推力數(shù)據(jù)Fc和由避振側致動器30供給的 避振側可動件的實際位置信息P2，進行規(guī)定的運算，生成使避振側可動件移動時的推力指令Cf2。通過基于該推力指令Cf2使避振側可 動件移動，而消除上述的固有振動。
艮P，在具有避振側控制器40B的避振控制系統(tǒng)中，控制避振側 驅動部的動作，以通過避振側可動件的移動，將激振側可動質量移動 時在安裝有該避振控制系統(tǒng)的裝置上產生的激振力中激勵使支撐部 或裝置產生固有振動的成分消除。此時，雖然無法消除因激振力而產 生的位移自身，但由于可以消除由固有振動引起的振動，所以可以有 效地抑制使激振側可動質量移動后的持續(xù)振動(殘留振動)。其結果
是，與實施方式1 5中說明的避振控制系統(tǒng)相比，即使減少避振側
可動件的移動量，也可以抑制裝置的持續(xù)振動(殘留振動)。
如實施方式2中說明的避振控制系統(tǒng)所示，在避振側控制器中
設置摩擦推力推定部的情況下，摩擦推力推定部的結構可以采用除了
圖6所示的結構以外的各種結構。圖13 圖16是分別概略地表示摩 擦推定部的其他例子的功能框圖。
圖13所示的摩擦推力推定部236，推定避振側可動件的粘性摩 擦和庫侖摩擦，基于上述推定結果，推定避振側可動件移動時的摩擦 推力，該摩擦推力推定部236具有摩擦系數(shù)存儲部236a、粘性摩擦 計算部236b、庫侖摩擦計算部236c、以及加法器Adi。
在上述摩擦系數(shù)存儲部236a中，預先存儲避振側可動件移動時 的粘性摩擦系數(shù)及庫侖摩擦系數(shù)，粘性摩擦計算部236b使用避振側 位置 速度控制部35a在生成推力指令Cf3 (參照圖5)的過程中求 出的避振側可動件的速度數(shù)據(jù)Dv、和存儲在摩擦系數(shù)存儲部236a 中的粘性摩擦系數(shù)，計算粘性摩擦的大小。避振側可動件移動時的粘 性摩擦與避振側可動件的速度成正比。另外，庫侖摩擦計算部236c 使用上述速度數(shù)據(jù)Dv和存儲在摩擦系數(shù)存儲部236a中的庫侖摩擦 系數(shù)，計算庫侖摩擦的大小。避振側可動件移動時的庫侖摩擦也與避 振側可動件的速度成正比。加法器AdJ每粘性摩擦計算部236b的計 算結果和庫侖摩擦計算部236c的計算結果相加。將加法器Ad,的計 算結果作為摩擦推力推定部236的摩擦推力推定數(shù)據(jù)FF。
圖14所示的摩擦推力推定部336與圖13所示的摩擦推力推定
27部236相同地，基于粘性摩擦和庫侖摩擦的推定結果，推定避振側可
動件移動時的摩擦推力，該摩擦推力推定部336具有摩擦系數(shù)推定部 336a、粘性摩擦計算部236b、庫侖摩擦計算部236c、以及加法器Adj。 對于圖14所示的結構要素中與圖13所示的結構要素共通的部分，標 注與圖13中使用的參照標號相同的參照標號，省略其說明。
上述摩擦系數(shù)推定部336a由例如Krreiselmeir的自適應觀測器 構成，基于避振側位置'速度控制部35a在生成推力指令Cf3 (參照 圖5)的過程中求出的避振側可動件的速度數(shù)據(jù)Dv、和由避振側電 流控制部37生成的電壓指令CV2(參照圖5)，推定避振側可動件移 動時的粘性摩擦系數(shù)以及庫侖摩擦系數(shù)。分別將摩擦系數(shù)推定部 336a推定出的粘性摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)向粘性摩擦計算部236b發(fā)送，將 庫侖摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)向庫侖摩擦計算部236c發(fā)送。粘性摩擦計算部 236b使用上述速度數(shù)據(jù)Dv和粘性摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)，計算粘性摩擦的 大小，庫侖摩擦計算部236c使用上述速度數(shù)據(jù)Dv和庫侖摩擦系數(shù) 的數(shù)據(jù)，計算庫侖摩擦的大小。然后，加法器AdJ每粘性摩擦計算部 236b的計算結果和庫侖摩擦計算部236c的計算結果相加。將加法器 Ad!的計算結果作為摩擦推力推定部336的摩擦推力推定數(shù)據(jù)FF。
圖15所示的摩擦推力推定部436，通過干擾觀測器436a推定避 振側可動件移動時的摩擦推力。干擾觀測器436a是將電動機速度和 階躍擾動作為狀態(tài)變量、且將電動機速度作為己知量而構成的最小維 的觀測器。在該摩擦推力推定部436中，將上述速度數(shù)據(jù)Dv和電壓 指令Cv2輸入至干擾觀測器436a后，將來自該干擾觀測器436a的輸 出信號，作為摩擦推力推定值數(shù)據(jù)FF。
圖16所示的摩擦推力推定部536，具有將圖13所示的摩擦推力 推定部236和圖15所示的摩擦推力推定部436組合而成的結構。對 于圖16所示的結構要素中與圖13或圖15所示的結構要素共通的部 分，標注與圖13或圖15中使用的參照標號相同的參照標號，省略其 說明。
在上述摩擦推力推定部536中，通過加法器Ad,將粘性摩擦計 算部236b的計算結果和庫侖摩擦計算部236c的計算結果相加求出加和值，通過減法器S^計算該加和值與上述電壓指令CV2的差。然后，將減法器S21的計算結果和上述電壓指令CV2輸入至干擾觀測器
436a，將來自干擾觀測器436a的輸出信號向加法器Ad3發(fā)送，而與加法器AA的計算結果相加。將加法器Ad3的計算結果作為摩擦推力推定值數(shù)據(jù)FF。
無論在避振側控制器中是否設置摩擦推力推定部，本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)也可以采用具有由1個或多個避振側控制器進行動作控制的多臺避振側致動器的結構。在此情況下，各避振側致動器可以配置為避振側可動件的移動方向一致，也可以配置為分成避振側可動件的移動方向彼此不同的多個組。避振側控制器可以針對每個避振側致動器各設置1個，也可以分別針對上述多個組各設置1個，也可以針對所有避振側致動器而僅設置1個。相同地，對于構成避振控制系統(tǒng)的運算部，可以為每個避振側控制器對應地設置1個運算部，也可以為每多個避振側控制器對應地設置1個運算部，也可以針對所有避振側控制器而僅設置1個運算部。
例如，在配置于裝置中的激振側致動器的總數(shù)為1時，也可以將多臺避振側致動器設置為各個避振側致動器中的避振側可動件的移動方向與激振側可動部的移動方向平行。另外，在裝置中配置多臺激振側致動器，且上述多臺激振側致動器基于激振側可動件的移動方向被分成多個組時，也可以以該多個組分別至少對應1個避振側致動器的方式設置多臺避振側致動器。此時，優(yōu)選將多臺避振側致動器配置為分成與激振側致動器的組數(shù)量相等的組。
在構成避振控制系統(tǒng)的避振側控制器和運算部之間、避振側控制器和激振側控制器之間、以及避振側控制器和上級控制器之間，可以分別有線連接，也可以無線連接。另外，可以經(jīng)由網(wǎng)絡連接，也可以不經(jīng)由網(wǎng)絡連接。在進行無線連接的情況下或經(jīng)由網(wǎng)絡連接的情況下，將用于發(fā)送/接收數(shù)據(jù)、指令、信息等的發(fā)送/接收處理部配置在期望的位置。上述結構也適用于構成運算部的結構要素之間的連接。
在激振側可動質量隨著例如物體105 (參照圖1)的加工的進行而發(fā)生變化的情況下，激振側可動質量可以通過例如負載慣性推定而求出。另外，在安裝避振控制系統(tǒng)的裝置是數(shù)控裝置時，可以將物體105隨著加工的進行的質量變化的數(shù)據(jù)存儲在例如存儲部10中，通過與加工的進行配合而適當讀出該數(shù)據(jù)，并計算該數(shù)據(jù)與激振側可動件的質量的和，由此，計算激振側可動質量。
本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)，根據(jù)需要可以與基于其他原理的避振控制系統(tǒng)，例如使用可以檢測振動的大小及方向的振動檢測器而構成的避振控制系統(tǒng)并用。除了上述內容以外，本發(fā)明的避振控制系統(tǒng)可以進行各種變形、修飾、組合等。
權利要求
1.一種避振控制系統(tǒng)，其安裝在配置有激振側致動器的裝置上，該激振側致動器具有可向1個軸向移動的激振側可動件，該避振控制系統(tǒng)用于在將物體載置于所述激振側可動件上，使該激振側可動件移動時，抑制所述裝置上產生的振動，其特征在于，具有存儲部，其存儲所述激振側致動器的模型運算參數(shù)，同時，存儲由所述激振側可動件的質量和所述物體的質量組合而成的激振側可動質量的數(shù)據(jù)；運算部，其至少使用所述模型運算參數(shù)和所述激振側可動質量的數(shù)據(jù)，計算與使所述激振側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)；避振側致動器，其具有固定在所述裝置上的避振側驅動部、和由該避振側驅動部驅動而向所述軸向移動的避振側可動件；以及避振側控制器，其基于由所述運算部求出的與所述加減速推力相關的參數(shù)，確定所述避振側驅動部的控制內容，對所述避振側驅動部的動作進行控制，以通過使所述避振側可動件移動，將用于消除所述激振側可動質量移動時所述裝置上產生的反作用力的力，作用在所述裝置上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于， 與所述加減速推力相關的參數(shù)是所述激振側可動質量移動時的推力、扭矩、加速度或角加速度。
3. 根據(jù)權利要求1所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述運算部設置在控制所述激振側致動器的動作的激振側控制器內。
4. 根據(jù)權利要求1所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于，所述避振側控制器具有摩擦推力推定部，其用于推定所述避振 側可動件移動時產生的摩擦推力，所述避振側控制器基于該摩擦推力 推定部推定出的摩擦推力和與所述加減速推力相關的參數(shù)，確定所述 避振側驅動部的控制內容。
5. 根據(jù)權利要求1所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述避振側控制器從由所述運算部求出的與所述加減速推力相關的參數(shù)中，提取激勵使所述裝置產生固有振動的成分，使用該成分 確定所述避振側驅動部的控制內容。
6. —種避振控制系統(tǒng)，其安裝在配置有多臺激振側致動器的裝 置上，該激振側致動器具有可向1個軸向移動的激振側可動件，該避 振控制系統(tǒng)用于在將物體載置于向預先確定的軸向移動的至少1個 激振側可動件上，使該激振側可動件移動時，抑制所述裝置上產生的 振動，其特征在于，具有存儲部，其存儲激振側可動件向所述預先確定的軸向移動的激 振側致動器的模型運算參數(shù)，同時，存儲由向所述預先確定的軸向移 動的激振側可動件的質量和所述物體的質量組合而成的激振側可動 質量的數(shù)據(jù)；運算部，其至少使用所述模型運算參數(shù)和所述激振側可動質量 的數(shù)據(jù)，計算與使所述激振側可動質量移動時的加減速推力相關的參數(shù)；避振側致動器，其具有固定在所述裝置上的避振側驅動部、和 由該避振側驅動部驅動而向所述預先確定的軸向移動的避振側可動 件；以及避振側控制器，其基于由所述運算部求出的與所述加減速推力 相關的參數(shù)，確定所述避振側驅動部的控制內容，對所述避振側驅動 部的動作進行控制，以通過使所述避振側可動件移動，將用于消除所 述激振側可動質量向所述預先確定的軸向移動時所述裝置上產生的反作用力的力，作用在所述裝置上。
7. 根據(jù)權利要求6所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于，與所述加減速推力相關的參數(shù)是所述激振側可動質量移動時的 推力、扭矩、加速度或角加速度。
8. 根據(jù)權利要求6所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述避振側控制器具有摩擦推力推定部，其用于推定所述避振側可動件移動時產生的摩擦推力，所述避振側控制器基于該摩擦推力 推定部推定出的摩擦推力和與所述加減速推力相關的參數(shù)，確定所述 避振側驅動部的控制內容。
9. 根據(jù)權利要求6所述的避振控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述避振側控制器從由所述運算部求出的與所述加減速推力相關的參數(shù)中，提取激勵使所述裝置產生固有振動的成分，使用該成分 確定所述避振側驅動部的控制內容。
全文摘要
本發(fā)明提供一種避振控制系統(tǒng)，其抑制配置有激振側致動器(80)的裝置(100)的振動，在構成該避振控制系統(tǒng)時，將具有避振側驅動部(23)和由該避振側驅動部驅動的避振側可動件(75)的避振側致動器(30)設置在上述裝置上，在對該避振側致動器的動作進行控制時，使用激振側致動器的模型運算參數(shù)和激振側可動質量數(shù)據(jù)，計算使激振側可動質量移動時的加減速推力，基于該加減速推力，確定避振側驅動部的控制內容，通過使避振側可動件移動，將用于消除使激振側可動質量移動時裝置上產生的反作用力的力，作用在裝置上，由此，高精度地消除因激振側致動器的動作而產生的激振力，從而抑制裝置的振動。
文檔編號G05D19/02GK101542411SQ20078004430
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權日2006年11月30日
發(fā)明者前川清石, 寺田啟, 早坂惠美子, 長野鐵明 申請人:三菱電機株式會社