JP4869353B2

JP4869353B2 - 免振制御システム

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Publication number: JP4869353B2
Application number: JP2008546997A
Authority: JP
Inventors: 啓寺田; 鉄明長野; 清石前川; 恵美子早坂
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: KR20090073254A; WO2008066035A1; DE112007002902T5; JPWO2008066035A1; KR101110892B1; US20100060220A1; US8138693B2; CN101542411B; CN101542411A

Description

本発明は、制御指令に基づいて物体を所定方向に移動させるアクチュエータが配置されている装置での上記アクチュエータの動作に伴う振動を抑制する免振制御システムに関するものである。

今日では、コントローラにより動作を制御されてワークや製品等の物体を所定方向に移動させるアクチュエータが種々の装置、例えば半導体製造装置、各種の工作機械、および搬送装置等で用いられている。このようなアクチュエータ（以下、「励振側アクチュエータ」という。）を備えた装置では、当該励振側アクチュエータの動作時に生じる反力が加振力となって不可避的に振動が生じる。特に、回転型モータとボールネジとを組み合わせて推力を得るタイプの励振側アクチュエータや、リニアモータにより推力を得るタイプの励振側アクチュエータ等を備えた装置では、物体を移動させる際の加速時や減速時に比較的大きな加振力が生じる。

例えば上記の励振側アクチュエータにより工具を移動させながらワークを加工する工作機械や、上記の励振側アクチュエータによりワークを移動させながら該ワークを加工する工作機械等において加工時に大きな加振力が生じると、工作機械が振動する結果として励振側アクチュエータおよびワークも振動することから、加工精度が低下することになる。高い形状精度や高い位置度精度が求められる加工をワークに施すうえからは、励振側アクチュエータの動作に伴う装置（工作機械）の振動をできるだけ抑制することが望まれる。また、上記の励振側アクチュエータにより移動してワークや製品等を所定箇所に搬送する搬送装置では、搬送品が搬送装置や他の搬送品に当たって傷ついたり、搬送品が落下したりすることがないように、励振側アクチュエータの動作に伴って生じる加振力をできるだけ抑制することが望まれる。

励振側アクチュエータの動作に伴って装置に生じる振動を抑制するものとしては、例えば特許文献１に記載されたアクティブマスダンパが知られている。このアクティブマスダンパは、錘を水平方向に支持する支持装置と、錘を駆動する錘駆動装置と、錘駆動装置を制御するコントローラとからなり、錘の移動方向が加工機における第１の移動部の移動方向と平行になるようにして加工機に配置されて上記の振動を抑制する。このときコントローラは、第１の移動部の駆動部に指令されるトルク指令値と他の移動部の駆動部に指令されるトルク指令値とにより錘駆動装置をフィードフォワード制御すると共に、錘の変位に基づいて錘駆動装置をフィードバック制御する。
特開２００５−２１２００８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたアクティブマスダンパでの錘駆動装置のフィードフォワード制御は、第１の移動部の駆動部に指令されるトルク指令値と他の移動部の駆動部に指令されるトルク指令値とに基づいて行うものであり、これらのトルク指令値は摩擦トルクやノイズ等の外乱を含んでいるので、加工機に生じる振動の原因である加減速トルク成分に対応したフィードフォワード制御とはならない。このため、上記のフィードフォワード制御と錘の変位に基づく錘駆動装置のフィードバック制御とを組み合わせても、励振側アクチュエータ（第１の移動部）の動作により生じる加振力を高精度に打ち消すことは困難であり、結果として、励振側アクチュエータの動作に伴う振動を高度に抑制することも困難である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、励振側アクチュエータの動作により生じる加振力を高精度に打ち消して当該励振側アクチュエータが配置されている装置の振動を抑制することが容易な免振制御システムを得ることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明の免振制御システムは、１軸方向に移動可能な励振側可動子を有する励振側アクチュエータが配置された装置に取り付けられて、励振側可動子上に物体を載置して該励振側可動子を移動させたときに上記の装置に生じる振動を抑制する免振制御システムであって、励振側アクチュエータのモデル演算パラメータが格納されていると共に、励振側可動子の質量と上記の物体の質量とを併せた励振側可動質量のデータが格納されている記憶部と、少なくともモデル演算パラメータと励振側可動質量のデータとを用いて、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求める演算部と、上記の装置に固定された免振側駆動部と該免振側駆動部により駆動されて上記の軸方向に移動する免振側可動子とを有する免振側アクチュエータと、演算部が求めた加減速推力に係るパラメータを基に免振側駆動部の制御内容を定め、励振側可動質量の移動時に上記の装置に生じる反力を打ち消す力が免振側可動子を移動させることで上記の装置に働くように免振側駆動部の動作を制御する免振側コントローラと、を備えていることを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明の他の免振制御システムは、１軸方向に移動可能な励振側可動子を有する励振側アクチュエータが複数基配置された装置に取り付けられて、予め定められた軸方向に移動する少なくとも１つの励振側可動子上に物体を載置して該励振側可動子を移動させたときに上記の装置に生じる振動を抑制する免振制御システムであって、上記予め定められた軸方向に励振側可動子が移動する励振側アクチュエータのモデル演算パラメータが格納されていると共に、上記予め定められた軸方向に移動する励振側可動子の質量と上記の物体の質量とを併せた励振側可動質量のデータが格納されている記憶部と、少なくともモデル演算パラメータと励振側可動質量のデータとを用いて、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求める演算部と、上記の装置に固定された免振側駆動部と該免振側駆動部により駆動されて上記予め定められた軸方向に移動する免振側可動子とを有する免振側アクチュエータと、演算部が求めた加減速推力に係るパラメータを基に免振側駆動部の制御内容を定め、上記予め定められた軸方向に励振側可動質量が移動するときに上記の装置に生じる反力を打ち消す力が免振側可動子を移動させることで上記の装置に働くように免振側駆動部の動作を制御する免振側コントローラと、を備えていることを特徴とするものである。

本発明の免振制御システムでは、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求めるにあたって励振側アクチュエータのモデル演算パラメータを用いるので、実際の加減速推力を正確に反映したパラメータを得易い。そして、免振側アクチュエータを動作させるにあたっては上記加減速推力に係るパラメータを基に免振側駆動部の制御内容を定めるので、励振側可動質量の移動時に装置に生じる反力を高精度に打ち消す力が免振側可動子を移動させることで装置に働くように免振側駆動部の動作を制御することが容易である。

このため、本発明の免振制御システムによれば、励振側アクチュエータの動作により生じる加振力を高精度に打ち消して当該励振側アクチュエータが配置されている装置の振動を抑制することが容易になる。当該免振制御システムを半導体製造装置や工作機械等に適用すれば加工精度を向上させることが容易になり、搬送装置に適用すれば搬送過程での搬送品の損傷や落下を防止することが容易になる。

図１は、本発明の免振制御システムの基本構成の一例を示す機能ブロック図である。図２は、本発明の免振制御システムを構成する記憶部および演算部の各々が組み込まれた励振側コントローラの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図３は、本発明の免振制御システムを構成する演算部のうちで励振側コントローラに組み込まれて使用されるものの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図４は、本発明の免振制御システムを構成する演算部を励振側コントローラに組み込んだ場合における免振側コントローラの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図５は、本発明の免振制御システムを構成する免振側コントローラのうちで摩擦推力推定部を備えたものの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図６は、図５に示した摩擦推力推定部の一例を概略的に示す機能ブロック図である。図７は、本発明の免振制御システムのうち、免振しようとする装置と該装置の側方に位置する静止固定物との間に免振側アクチュエータが配置されたものの一例を概略的に示す機能ブロックである。図８は、本発明の免振制御システムのうちで搬送装置に取り付けられるものの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図９は、本発明の免振制御システムのうちで複数基の励振側アクチュエータが配置された装置に取り付けられるものの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図１０は、本発明の免振制御システムを構成する演算部の他の例を概略的に示す機能ブロック図である。図１１は、本発明の免振制御システムを構成する演算部の更に他の例を概略的に示す機能ブロック図である。図１２は、本発明の免振制御システムを構成する免振側コントローラのうち、カウンタ推力演算部でフィルタが併用されているものの一例を概略的に示す機能ブロック図である。図１３は、本発明の免振制御システムを構成する免振側コントローラに必要に応じて設けられる摩擦推定部の他の例を概略的に示す機能ブロック図である。図１４は、本発明の免振制御システムを構成する免振側コントローラに必要に応じて設けられる摩擦推定部の更に他の例を概略的に示す機能ブロック図である。図１５は、本発明の免振制御システムを構成する免振側コントローラに必要に応じて設けられる摩擦推定部の更に他の例を概略的に示す機能ブロック図である。図１６は、本発明の免振制御システムを構成する免振側コントローラに必要に応じて設けられる摩擦推定部の更に他の例を概略的に示す機能ブロック図である。

符号の説明

１０，１１０記憶部
２０，１２０，２２５，３２０演算部
２３，２３ａ，１２３免振側駆動部
２５，２５ａ，１２５免振側可動子
３０，３０Ａ，１３０免振側アクチュエータ
３６，２３６，３３６，４３６，５３６摩擦推力推定部
４０，４０Ａ，４０Ｂ，１４０免振側コントローラ
５０，５１，５２，１５０免振制御システム
６０，１６０錘
７０，７０Ａ励振側コントローラ
７３，１７３ａ，１７３ｂ励振側駆動部
７５，１７５ａ，１７５ｂ励振側可動子
８０，１８０Ａ，１８０Ｂ励振側アクチュエータ
９０，１９０支持部
１００，１０２，２００装置
１０５，１０７，２０５Ａ，２０５Ｂ物体
１７０Ａ励振側第１コントローラ
１７０Ｂ励振側第２コントローラ
Ｆｍモデル推力データ（パラメータ）
ＳＦ静止固定物

以下、本発明の免振制御システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の免振制御システムの基本構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示す免振制御システム５０は、所定のデータが格納された記憶部１０と、所定のパラメータを求める演算部２０と、免振側アクチュエータ３０と、免振側コントローラ４０とを備えている。そして、この免振制御システム５０は、所定のコントローラ７０（以下、「励振側コントローラ７０」という。）により動作を制御されて物体１０５を１軸方向に移動させる励振側アクチュエータ８０が支持部９０に配置されている装置１００に取り付けられて使用される。

本発明の免振制御システムが取り付けられる装置は半導体製造装置、各種の工作機械、搬送装置等であり、図示の装置１００は支持部９０としての架台上に励振側アクチュエータ８０および工作部９５が配置された数値制御工作機械である。支持部９０に配置されている図示の励振側アクチュエータ８０は、駆動部７３（以下、「励振側駆動部７３」という。）としての固定子が支持部９０に固定され、励振側可動子７５が励振側駆動部７３（固定子）上に浮上して上記の軸方向に移動可能なリニアモータであり、励振側可動子７５上に物体１０５としてのワークが載置される。

励振側アクチュエータ８０の動作に伴って、換言すれば励振側可動子７５の質量と物体１０５の質量とを併せた励振側可動質量の移動に伴って支持部９０に反力が生じ、この反力が加振力となって支持部９０を振動させる。そして、支持部９０の振動に伴って励振側アクチュエータ８０および工作部９５が振動し、結果として装置１００が振動する。なお図１においては、免振側制御システム５０と装置１００とを区別し易くするために、励振側コントローラ７０、支持部９０、および工作部９５を二点鎖線で表し、励振側アクチュエータ８０を一点鎖線で表し、物体１０５を破線で表している。

免振制御システム５０は、免振側コントローラ４０により免振側アクチュエータ３０の動作を制御して該免振アクチュエータ３０を所定方向に所定の速度で動作させることで上記の反力を打ち消す力を装置１００に働かせ、これにより励振側アクチュエータ８０および支持部９０それぞれの振動、ひいては装置１００の振動を抑制する。

そのために、当該免振制御システム５０の記憶部１０には、励振側アクチュエータ８０のモデル演算パラメータが格納されていると共に、励振側可動質量のデータが格納されている。上記のモデル演算パラメータは、演算部２０において制御対象（励振側アクチュエータ８０）の動作を模擬するモデル演算に必要なパラメータである。また、上記励振側可動質量のデータは、前述のように、励振側可動子７５の質量と物体１０５の質量とを併せた質量のデータである。励振側可動質量が変動する場合には、上位コントローラ（図示せず。）もしくは励振側コントローラ７０内にて計算あるいは推定された適切な質量値が記憶部１０に格納される。

また、免振制御システム５０を構成する演算部２０は、上記のモデル演算パラメータおよび励振側可動部質量のデータを用いて、制御対象の動作を模擬するモデル演算を行い、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求める。上記の加減速推力を求めるためには励振側アクチュエータ８０の動作量についてのデータも必要となるわけであるが、該動作量のデータとしては、上位コントローラから励振側コントローラ７０に与えられる位置指令Ｃｐが用いられる。

図示の励振側アクチュエータ８０は前述のようにリニアモータであるので、演算部２０は上記のパラメータとして例えば推力そのものや励振側可動質量を移動させるときの加速度等を求める。そして免振側コントローラ４０は、演算部２０が求めた上記加減速推力に係るパラメータを基に免振側アクチュエータ３０の動作条件を定める。

ここで、免振側アクチュエータ３０は、固定具５５，５５によって前述の支持部９０に固定された免振側駆動部２３と、この免振側駆動部２３により駆動されて所定方向に移動する免振側可動子２５とを有しており、免振側駆動部２３の動作は免振側コントローラ４０により制御される。図示の免振側アクチュエータ３０は、免振側駆動部２３としての固定子が固定具５５，５５によって支持部９０に固定され、免振側可動子２５が免振側駆動部２３（固定子）上に浮上して上記の軸方向に移動可能なリニアモータである。この免振側アクチュエータ３０は、免振側可動子２５の移動方向が励振側可動子７５の移動方向と平行となる向きで設置されている。

したがって、励振側アクチュエータ８０の動作時に励振側可動子７５の移動方向とは逆方向に免振側可動子２５を移動させることにより、励振側可動質量の移動時に支持部９０（装置１００）に生じる反力を打ち消す力が支持部９０（装置１００）に働くようにすることが可能になる。励振側可動質量の移動時に支持部（装置）に生じる反力を打ち消す上記の力を、以下、「カウンタ反力」という。

免振側コントローラ４０は、演算部２０が求めた加減速推力に係るパラメータを基にして、励振側可動質量の移動時に支持部９０（装置１００）に生じる反力の大きさおよび向きを求める。そして、免振側可動子２５を移動させることで上記の反力と等価で逆向きのカウンタ反力が支持部９０（装置１００）に働くことになる免振側駆動部２３の制御内容を定める。この制御内容を定めるにあたっては、免振側可動質量（この場合、免振側可動子２５の質量）のデータが必要となるので、当該データが予め所望の記憶部に格納される。例えば免振側可動子２５の質量のデータを記憶部１０に格納し、記憶部１０に免振側コントローラ４０がアクセスして当該データを読み出すように免振制御システム５０を構成することもできるし、免振側可動子２５の質量のデータを記憶部１０とは別個の記憶部（図示せず。）に格納し、この記憶部に免振側コントローラ４０がアクセスして当該データを読み出すように免振制御システム５０を構成することもできる。

なお、励振側可動子７５の移動方向とは斜めの方向に免振側可動子２５を移動させてもカウンタ反力を得ることが可能であるが、このように免振側可動子２５を移動させると該免振側可動子２５の移動により新たな加振力が生じるので、免振側可動子２５の移動方向は励振側可動子７５の移動方向と逆向きにすることが好ましい。

必要に応じて、免振側可動子２５上に錘６０を配置することもできる。免振側可動子２５上に錘６０を配置することにより、免振側可動子２５のストロークを小さくしても所望のカウンタ反力を得易くなる。免振側可動子２５上に錘６０を配置する場合、免振側コントローラ４０は、免振側可動子２５の質量と錘６０の質量とを併せた免振側可動質量の大きさを考慮して、免振側駆動部２３の制御内容を定める。

以上説明した構成を有する免振制御システム５０では、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求めるにあたって励振側アクチュエータ８０のモデル演算パラメータを用いるので、実際の加減速推力を正確に反映したパラメータを得易い。また、免振側アクチュエータ３０を動作させるにあたっては上記加減速推力に係るパラメータを基に免振側駆動部２３の制御内容を定めるので、励振側可動質量の移動時に支持部９０（装置１００）に生じる反力を高精度に打ち消すカウンタ反力が免振側可動子２５を移動させることで支持部９０（装置１００）に働くように、免振側駆動部２３の動作を制御することが容易である。

これらの結果として、免振制御システム５０によれば、励振側アクチュエータ８０の動作により支持部９０（装置１００）生じる加振力を高精度に打ち消して励振側アクチュエータ８０および該励振側アクチュエータ８０が取り付けられている支持部９０の振動、ひいては装置１００の振動を抑制することが容易になる。数値制御工作機械である装置１００での加工精度を向上させることが容易になる。

このような技術的効果を奏する免振制御システム５０は、図１に示した構成以外にも種々の構成をとることができる。また、演算部２０、免振側コントローラ４０、および励振側コントローラ７０の各々も、種々の構成をとることができる。例えば、記憶部１０および演算部２０は、免振側コントローラ４０および励振側コントローラ７０の各々とは別体に配置することもできるし、免振側コントローラ４０、励振側コントローラ７０、あるいは前述の上位コントローラのいずれかに組み込むこともできる。演算部２０および励振側コントローラ７０のいずれもが上位コントローラからの位置指令Ｃｐを受けて所定の処理を行うことを考慮すると、記憶部１０および演算部２０の各々は励振側コントローラ７０に組み込むことが実用上好ましい。以下、記憶部および演算部の各々を励振側コントローラに組み込む場合の励振側コントローラ、演算部、および免振側コントローラそれぞれの構成について、図２〜図４を参照して具体的に説明する。

図２は、上述の記憶部および演算部の各々が組み込まれた励振側コントローラの構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す励振側コントローラ７０Ａは、上述の記憶部１０および演算部２０の他に、励振側可動質量を移動させる際の推力指令Ｃｆ₁を作成する励振側位置・速度制御部６１と、励振側アクチュエータ８０に供給すべき駆動電流を制御する励振側電流制御部６３と、励振側アクチュエータ８０に実際に駆動電流を供給する励振側ドライバ回路部６５とを備えている。

この励振側コントローラ７０Ａでは、上位コントローラからの位置指令Ｃｐが演算部２０に供給される。位置指令Ｃｐを受けた演算部２０は、記憶部１０に格納されているモデル演算パラメータや励振側可動質量のデータ等を用いて所定の演算を行って、励振側可動子７５（図１参照）の理想的な実動作を模擬するモデル位置、モデル速度、およびモデル推力を求め、これらのデータを励振側位置・速度制御部６１に伝える。以下、上記モデル位置のデータを「モデル位置データＰｍ」といい、モデル速度のデータを「モデル速度データＶｍ」といい、モデル推力のデータを「モデル推力データＦｍ」という。上記のモデル推力データＦｍは前述の「加減速推力に係るパラメータ」に相当するので、当該モデル推力データＦｍは免振側コントローラ４０（図１参照）にも伝えられる。

励振側位置・速度制御部６１は、上記のモデル位置データＰｍ、モデル速度データＶｍ、およびモデル推力データＦｍの各々と、励振側アクチュエータ８０から供給される励振側可動子７５の実位置情報Ｐ₁とを用いて所定の演算を行って、位置指令Ｃｐに応じて励振側可動子７５を移動させる際の推力指令Ｃｆ₁を作成し、該推力指令Ｃｆ₁を励振側電流制御部６３に伝える。励振側アクチュエータ８０は上記の実位置情報Ｐ₁を得るために、例えばロータリエンコーダやリニアエンコーダ等のセンサ素子を備えている。

推力指令Ｃｆ₁を受けた励振側電流制御部６３は、励振側アクチュエータ８０に供給すべき駆動電流の大きさを推力指令Ｃｆ₁の内容に応じて制御するための電圧指令Ｃｖ₁を作成して励振側ドライバ回路部６５に伝え、励振側ドライバ回路部６５は励振側電流制御部６３による制御の下に励振側アクチュエータ８０に実際に駆動電流を供給する。そして、励振側ドライバ回路部６５から駆動電流を供給された励振側アクチュエータ８０は当該駆動電流に応じて動作して、励振側可動子７５を所定の速度で所定の位置まで移動させる。別言すれば、励振側可動質量を所定の加減速推力の下に所定の位置まで移動させる。なお、励振側ドライバ回路部６５からの出力は励振側電流制御部６３にフィードバックされる。

このように、記憶部１０および演算部２０が組み込まれた励振側コントローラ７０Ａでは、励振側位置・速度制御部６１が推力指令Ｃｆ₁を作成する際に必要な励振側可動子７５についての位置、速度、および推力それぞれのデータを演算部２０から得ることができるので、演算部２０を別体にする場合に比べて構成を簡略化することができると共に計算量を低減させることが可能になる。なお、演算部２０の構成自体は、当該演算部２０を励振側コントローラ７０に組み込むときと別体とするときとで同じにすることもできるが、別体とするときにはモデル位置データＰｍおよびモデル速度データＶｍの各々を出力する機能を省略することも可能である。

図３は、励振側コントローラに組み込まれて使用される演算部の一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す演算部２０は、位置指令Ｃｐに応じて励振側可動子７５（図１参照）を移動させるときの位置制御を行うモデル位置制御部１１と、励振側可動子７５を移動させるときの速度を制御するモデル速度制御部１３と、励振側可動子７５を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求めるパラメータ演算部１５と、モデル速度制御部１３が求めた加速度のデータを積分する第１積分器１７と、該第１積分器１７からの出力信号を積分する第２積分器１９と、２つの減算器Ｓ₁，Ｓ₂とを備えている。

この演算部２０では、上位コントローラからの位置指令Ｃｐが減算器Ｓ₁に伝えられ、ここで位置指令Ｃｐと第２積分器１９の出力信号との差が求められる。減算器Ｓ₁の出力信号はモデル位置制御部１１に入力される。モデル位置制御部１１は、減算器Ｓ₁からの入力信号と、記憶部１０（図２参照）に格納されている励振側アクチュエータのモデル演算パラメータとを基に、位置指令Ｃｐに応じて励振側可動子７５を移動させるときの速度を求める。モデル位置制御部１１が求めた速度のデータは減算器Ｓ₂に送られ、ここで第１積分器１７の出力信号との差が求められる。減算器Ｓ₂の出力信号は、モデル速度制御部１３に入力される。モデル速度制御部１３は、減算器Ｓ₂からの入力信号と、記憶部１０に格納されている励振側アクチュエータのモデル演算パラメータとを基に、位置指令Ｃｐに応じて励振側可動子７５を移動させるときの加速度を求める。この加速度のデータは、パラメータ演算部１５と第１積分器１７とに送られる。

モデル速度制御部１３が求めた加速度のデータを受けたパラメータ演算部１５は、当該加速度のデータと、記憶部１０に格納されている励振側可動質量のデータとを基に、位置指令Ｃｐに応じて励振側可動子７５を移動させるときの理想的な加減速推力であるモデル推力を求める。質量Ｍの物体が加速度ａで移動するときの推力Ｆは、式Ｆ＝ａＭで表される。パラメータ演算部１５が求めたモデル推力のデータ（モデル推力データＦｍ）は、既に説明したように、励振側位置・速度制御部６１（図２参照）と免振側コントローラ４０（図１参照）とに送られる。

一方、第１積分器１７は、モデル速度制御部１３が求めた加速度のデータを積分してモデル速度データＶｍを求め、このモデル速度データＶｍを減算器Ｓ₂および第２積分器１９に送ると共に励振側位置・速度制御部６１（図２参照）に送る。第２積分器１９は、第１積分器１７が求めたモデル速度データＶｍを積分してモデル位置データＰｍを求め、このモデル位置データＰｍを減算器Ｓ₁に送ると共に励振側位置・速度制御部６１（図２参照）に送る。

図４は、演算部を励振側コントローラに組み込んだ場合における免振側コントローラの構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す免振側コントローラ４０は、励振側可動質量が移動するときに免振側可動子２５により支持部９０（装置１００；図１参照）に働かせるべきカウンタ反力を求めるカウンタ推力演算部３３と、免振側可動子２５を移動させる際の推力指令Ｃｆ₂を作成する免振側位置・速度制御部３５と、免振側アクチュエータ３０に供給すべき駆動電流の大きさを制御する免振側電流制御部３７と、免振側アクチュエータ３０に実際に駆動電流を供給する免振側ドライバ回路部３９とを備えている。

この免振側コントローラ４０では、演算部２０（図２および図３参照）からカウンタ推力演算部３３にモデル推力データＦｍが伝えられる。モデル推力データＦｍを受けたカウンタ推力演算部３３は、免振側可動子２５を移動させたときに支持部９０（装置１００）に働く力がカウンタ反力となるような免振側可動子２５の加減速推力とその向きを求める。すなわち、免振側可動子２５を移動させたときに支持部９０に働く力と、励振側可動質量を移動させたときに支持部９０に生じる反力とが互いに等価で互いに逆向きとなるように、免振側可動子２５の加減速推力とその向きを求める。このようにしてカウンタ推力演算部３３が求めた免振側可動子２５についての加減速推力とその向きに係るデータＦｃ（以下、「カウンタ推力データＦｃ」という。）は、免振側位置・速度制御部３５に伝えられる。

免振側位置・速度制御部３５は、上記のカウンタ推力データＦｃと免振側アクチュエータ３０から供給される免振側可動子２５の実位置情報Ｐ₂とを用いて所定の演算を行って、免振側可動子２５を移動させる際の推力指令Ｃｆ₂を作成し、該推力指令Ｃｆ₂を免振側電流制御部３７に伝える。このとき、免振側位置・速度制御部３５は、免振側可動子２５がストロークエンドに達しないような推力指令Ｃｆ₂を作成する。免振側アクチュエータ３０は上記の実位置情報Ｐ₂を得るために、例えばロータリエンコーダやリニアエンコーダ等のセンサ素子を備えている。必要に応じて、免振側位置・速度制御部３５にもモデル推力データＦｍが伝えられるように免振側コントローラ４０を構成することもできる。免振側位置・速度制御部３５にもモデル推力データＦｍを伝えると、高精度のカウンタ反力が生じるように免振側可動子２５を移動させるための推力指令Ｃｆ₂を得るうえで有利になる。

推力指令Ｃｆ₂を受けた免振側電流制御部３７は、免振側アクチュエータ３０に供給すべき駆動電流の大きさを推力指令Ｃｆ₂の内容に応じて制御するための電圧指令Ｃｖ₂を作成して免振側ドライバ回路部３９に伝え、免振側ドライバ回路部３９は免振側電流制御部３７による制御の下に免振側アクチュエータ３０に駆動電流を実際に供給する。そして、免振側ドライバ回路部３９から駆動電流を供給された免振側アクチュエータ３０は当該駆動電流に応じて動作して、免振側可動子２５を所定の速度で所定の位置まで移動させる。別言すれば、免振側可動質量を所定の加減速推力の下に所定の位置まで移動させる。なお、免振側ドライバ回路部３９からの出力は免振側電流制御部３７にフィードバックされる。

以上、記憶部および演算部の各々を励振側コントローラに組み込む場合の励振側コントローラ、演算部、および免振側コントローラそれぞれの構成について図２〜図４を参照して説明したが、演算部、励振側コントローラおよび免振側コントローラの各々については上述以外の構成とすることもできる。この点については後述する。

実施の形態２．
本発明の免振制御システムでは、必要に応じて、免振側コントローラに摩擦推力推定部を設けることができる。この摩擦推力推定部は、免振側可動子を移動させる際に生じる摩擦推力を推定するものであり、当該摩擦推力推定部が設けられた免振側コントローラは、摩擦推力推定部で推定された摩擦推力と実施の形態１で説明したパラメータ（モデル推力データＦｍ）とを基に免振側駆動部の制御内容を定める。この場合の免振制御システムの全体構成は実施の形態１で説明した免振制御システムの全体構成と同様となり、免振側コントローラの内部構成は実施の形態１で説明した免振制御システムでの構成と若干異なったものとなる。

図５は摩擦推力推定部を備えた免振側コントローラの一例を概略的に示す機能ブロック図であり、図６は摩擦推力推定部の一例を概略的に示す機能ブロック図である。

図５に示す免振側コントローラ４０Ａは、特定の機能が付加された免振側位置・速度制御部３５ａと摩擦推力推定部３６とを有する以外は図４に示した免振側コントローラ４０と同じ構成を有している。図５に示す構成要素のうちで図４に示した構成要素と共通するものについては、図４で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の免振側位置・速度制御部３５ａは、推力指令Ｃｆ₃を作成する過程で求められる免振側可動子の速度についてのデータＤｖ（以下、「速度データＤｖ」という。）を摩擦推力推定部３６に伝える。摩擦推力推定部３６は、図６に示すように、免振側アクチュエータ３０における免振側可動子２５の速度と摩擦推力との対応関係を表すルックアップテーブルである速度−摩擦推力テーブル３６ａを備えており、免振側位置・速度制御部３５ａから上記の速度データＤｖを受けると、当該速度データＤｖに従って免振側可動子２５が移動するときの摩擦推力を速度−摩擦推力テーブル３６ａから推定して、推定結果（以下、「摩擦推力推定データＦＦ」という。）を免振側位置・速度制御部３５ａに伝える。

図５に示すように、摩擦推力推定データＦＦを受けた免振側位置・速度制御部３５ａは、カウンタ推力データＦｃと、免振側アクチュエータ３０から供給される免振側可動子２５の実位置情報Ｐ₂と、摩擦推力推定データＦＦとを基に、免振側可動子２５を移動させる際の推力指令Ｃｆ₃を作成する。具体的には、カウンタ推力データＦｃで表される推力と摩擦推力推定データＦＦで表される摩擦推力との和に相当する推力が免振側アクチュエータ３０に加えられるように推力指令Ｃｆ₃を作成する。

このようにして推力指令Ｃｆ₃を作成すると、免振側可動子２５を移動させて高精度のカウンタ反力を得ることが容易になる。免振側可動子２５の移動時に摩擦推力が働く免振側アクチュエータでは、この摩擦推力を考慮することなく免振側位置・速度制御部が作成した推力指令に従って免振側可動子２５を移動させても高精度のカウンタ反力を得ることができないが、カウンタ推力データＦｃと摩擦推力推定データＦＦとを用いてカウンタ推力データＦｃで表される力に摩擦推力が上乗せされた力が働くように推力指令Ｃｆ₃を作成すると、高精度のカウンタ反力を得ることが容易になる。

実施の形態３．
本発明の免振制御システムでは、免振しようとする装置と該装置の側方に位置する静止固定物との間に免振側アクチュエータを配置することもできる。この場合、免振制御システムの全体構成自体は、実施の形態１で説明した免振制御システムの全体構成と同様にすることができる。ただし、免振側アクチュエータとしては、励振側アクチュエータによる物体の移動方向と平行な方向に装置（支持部）を押し遣ったり引き寄せたりすることが可能なリニアアクチュエータが用いられる。

図７は、免振しようとする装置と該装置の側方に位置する静止固定物との間に免振側アクチュエータが配置された免振制御システムの一例を概略的に示す機能ブロックである。同図に示す免振制御システム５１は、装置１００と該装置１００の側方に位置する静止固定物ＳＦとの間に免振側アクチュエータ３０Ａが配置されている点を除き、図１に示した免振制御システム５０と同様の構成を有している。図７に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の免振側アクチュエータ３０Ａでは、免振側駆動部２３ａの一端が固定具５６ａによって静止固定物ＳＦ（例えば建造物の壁等）に固定され、免振側可動子２５ａの一端が他の固定具５６ｂによって装置１００の支持部９０に固定されている。免振側可動子２５ａは免振側駆動部２３ａにより駆動されて、励振側可動子７５の移動方向と平行な方向に移動する。免振側コントローラ４０により免振側駆動部２３ａの動作を制御して免振側可動子２５ａを所定方向に所定の速度で移動させることにより、励振側可動子７５の移動時に支持部９０（装置１００）に生じる反力を打ち消すカウンタ反力を支持部９０（装置１００）に働かせることができる。

このとき、免振側可動子２５ａの質量を考慮する必要はなく、また錘を利用する必要もない。したがって、免振側コントローラ４０を構成する免振側位置・速度制御部３５（図４参照）は、カウンタ推力演算部３３が求めたカウンタ推力データＦｃ（図４参照）と、免振側アクチュエータ３０Ａから供給される免振側可動子２５ａの実位置情報とを用いて所定の演算を行って、免振側可動子２５ａを移動させる際の推力指令Ｃｆ₂（図４参照）を作成する。免振側可動子２５ａの質量のデータは必要ない。また、錘も不要である。

このように構成された免振制御システム５１では、免振側可動子２５ａのストロークが小さくても所望のカウンタ反力を支持部９０（装置１００）に働かせることができるので、免振側アクチュエータ３０Ａを図１に示した免振制御システム５０における免振側アクチュエータ３０よりも容易に小型化することができる。

実施の形態４．
本発明の免振制御システムが設けられる装置は、搬送装置であってもよい。この場合の搬送装置としては、励振側アクチュエータが支持部に配置され、該励振側アクチュエータの動作を励振側コントローラにより制御することで物体を１軸方向に移動させるものが好適であり、移動させようとする物体（搬送品）は支持部上に搭載される。

図８は、搬送装置に取り付けられた免振制御システムの一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示した各構成要素は図１に示した構成要素のいずれかと機能が共通するので、これらの構成要素には図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。

図８に示す搬送装置１０２は、支持部９０上に搭載された物体１０７を支持部ごと所定の軸方向に搬送するものであり、支持部９０の下端には励振側アクチュエータ８０が取り付けられている。励振側アクチュエータ８０は、励振側駆動部７３としての固定子が固定配置され、励振側可動子７５が励振側駆動部７３（固定子）上に浮上して前述の軸方向（励振側アクチュエータ８０による物体１０７の搬送方向）に移動可能なリニアモータである。物体１０７が搭載される支持部９０は、励振側可動子７５上に固定配置されている。

この搬送装置１０２に設けられている免振制御システム５２の構成は実施の形態１〜３で説明したいずれかの免振制御システムと同様の構成とすることができる。当該免振制御システム５２での励振側可動質量は、励振側可動子７５の質量と搬送装置１０２の振動部の質量とを併せたものとなり、搬送装置１０２の振動部の質量にあっては、支持部９０の質量と物体１０７の質量とが支配的となる。演算部２０は、上記のモデル演算パラメータおよび励振側可動質量のデータを用いて、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求める。

このように構成された免振制御システム５２では、実施の形態１〜３で説明したいずれかの理由と同様の理由から、励振側可動質量の移動時に支持部９０（搬送装置１０２）に生じる反力を高精度に打ち消すカウンタ反力が支持部９０（搬送装置１０２）に働くように免振側可動子２５を移動させることが容易である。その結果として、免振制御システム５２によれば、励振側アクチュエータ８０の動作により支持部９０（搬送装置１０２）に生じる加振力を高精度に打ち消して支持部９０の振動を抑制することが容易になる。搬送装置１０２により物体１０７を搬送する過程で該物体１０７が搬送装置１０２や他の搬送品に当たって傷ついたり、物体１０７が落下したりするのを防止することが容易になる。

実施の形態５．
本発明の免振制御システムは、１軸方向に移動可能な励振側可動子を有する励振側アクチュエータが複数基配置された装置に取り付けることもできる。この場合、個々の励振側アクチュエータは上記の軸方向を揃えて配置されていてもよいし、上記の軸方向が互いに異なる複数の群に分かれて配置されていてもよい。

また、個々の励振側アクチュエータは互いに重なることなく分散配置されていてもよいし、Ｘ−Ｙステージのように１つの励振側アクチュエータ上に他の励振側アクチュエータが重なるようにして配置されていてもよい。これら複数基の励振側アクチュエータによって移動させる物体の総数は、当該複数基の励振側アクチュエータの総数や配置形態等に応じて１個または複数個となる。励振側コントローラの総数は、励振側アクチュエータの配置形態や個々の励振側アクチュエータでの上記の軸方向に応じて、適宜、１台または複数台とされる。

図９は、複数基の励振側アクチュエータが配置された装置に取り付けられる免振制御システムの一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す免振制御システム１５０は装置２００に取り付けられており、当該装置２００は、励振側第１コントローラ１７０Ａにより動作を制御される励振側第１アクチュエータ１８０Ａと、励振側第２コントローラ１７０Ｂにより動作を制御される励振側第２アクチュエータ１８０Ｂとを備えた数値制御工作機械である。

上記の励振側第１アクチュエータ１８０Ａは、励振側駆動部１７３ａとしての固定子が支持部１９０上に固定され、励振側可動子１７５ａが励振側駆動部１７３ａ（固定子）上に浮上して所定の軸方向（励振側第１アクチュエータ１８０Ａによる物体２０５Ａの移動方向）に移動可能なリニアモータである。同様に、励振側第２アクチュエータ１８０Ｂは、励振側駆動部１７３ｂとしての固定子が支持部１９０上に固定され、励振側可動子１７５ｂが励振側駆動部１７３ｂ（固定子）上に浮上して所定の軸方向（励振側第２アクチュエータ１８０Ｂによる物体２０５Ｂの移動方向）に移動可能なリニアモータである。これら２つの励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂは、各励振側可動子１７５ａ，１７５ｂによる物体２０５Ａ，２０５Ｂの移動方向（上記の軸方向）を揃えて配置されている。

免振制御システム１５０は、所定のデータが格納された記憶部１１０と、所定のパラメータを求める演算部１２０と、免振側アクチュエータ１３０と、免振側コントローラ１４０とを用いて構成されて、２つの励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂのうちの少なくとも一方での励振側可動質量の移動に伴って支持部１９０（装置２００）生じる振動を抑制する。図示の例では、励振側第１アクチュエータ１８０Ａおよび励振側第２アクチュエータ１８０Ｂの各々が上記の軸方向を揃えて配置されているので、免振制御システム１５０は、２つの励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂそれぞれでの励振側可動質量の移動に伴って生じる振動を抑制する。

そのために、記憶部１１０には励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂそれぞれのモデル演算パラメータと、各励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂでの励振側可質量のデータが格納されている。演算部１２０は、上位コントローラから伝えられる励振側第１アクチュエータ１８０Ａに対する位置指令Ｃｐ₁および励振側第２アクチュエータ１８０Ｂに対する位置指令Ｃｐ₂と、上記のモデル演算パラメータの各々と、上記励振側可動質量のデータの各々とを用いて、励振側可動子１７５ａ、１７５ｂの各々が位置指令Ｃｐ₁，Ｃｐ₂に応じて移動するときの加減速推力に係るパラメータ、換言すれば各励振側可動質量が移動するときの加減速推力に係るパラメータを求める。

そして、免振側コントローラ１４０は、各励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂでの励振側可動質量毎に演算部１２０が求めた上記加減速推力に係るパラメータを基に免振側駆動部１２３の制御内容を定めて、励振側可動質量子それぞれの移動時に支持部１９０（装置２００）に生じる反力を打ち消すカウンタ反力が免振側可動子１２５を移動させることで支持部１９０（装置２００）に働くように、免振側駆動部１２３の動作を制御する。免振側コントローラ１４０の構成は、実施の形態１〜３で説明したいずれかの免振制御システムにおける励振側コントローラの構成と同様にすることができるが、カウンタ推力演算部３３（図４参照）は、励振側アクチュエータ１８０Ａでの励振側可質量の加減速推力に係るパラメータと励振側アクチュエータ１８０Ｂでの励振側可質量の加減速推力に係るパラメータとを基にカウンタ推力データＦｃ（図４参照）を求めて、免振側位置・速度制御部３５（図４参照）に伝えるように構成される。免振側可動子１２５を移動させることで支持部１９０（装置２００）に働かせるべきカウンタ反力の大きさは、励振側可動子１７５ａの移動時に支持部１９０（装置２００）に生じる反力と励振側可動子１７５ｂの移動時に支持部１９０（装置２００）に生じる反力との合力と等価であり、その向きは前記合力とは逆向きとなる。

なお、図示の免振側アクチュエータ１３０は、免振側駆動部１２３としての固定子が２つの固定具１５５，１５５によって支持部１９０に固定され、免振側可動子１２５が免振側駆動部１２３（固定子）上に浮上して所定の軸方向（各励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂによる物体２０５Ａ，２０５Ｂの移動方向）に移動可能なリニアモータである。実施の形態１で説明した免振制御システム５０（図１参照）におけるのと同様に、免振側可動子１２５上には必要に応じて錘１６０が配置される。

上述のように構成された免制御システム１５０によれば、各励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂの動作により支持部１９０（装置２００）に生じる加振力を高精度に打ち消して、これらの励振側アクチュエータ１８０Ａ，１８０Ｂおよび支持部１９０それぞれの振動、ひいては装置２００の振動を抑制することが容易になる。数値制御工作機械である装置２００での加工精度を向上させることが容易になる。

以上、本発明の免振制御システムの実施の形態について説明したが、本発明は上述の形態を有する免振制御システムに限定されるものではない。本発明の免振制御システムの全体構成および個々の構成要素の内部構成は、種々変更可能である。

例えば、図３に示した演算部２０は、モデル位置制御部１１とモデル速度制御部１３とを備えた２次のものであるが、本発明の免振制御システムにおける演算部の次数は２次以外の所望数とすることもでき、その内部構成は適宜選定可能である。

図１０は、本発明の免振制御システムを構成する演算部の他の例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す演算部２２５は、上位コントローラからの位置指令Ｃｐを受けるフィルタ部２１５と、第１〜第４積分器２１６〜２１９と、モデル位置・速度・推力演算部２２０とを備えている。

上記のフィルタ部２１５は、４つの減算器Ｓ₁₁〜Ｓ₁₄と第１〜第４ゲイン調整部２１１〜２１４とを有する４次のものであり、減算器Ｓ₁₁、第１ゲイン調整部２１１、減算器Ｓ₁₂、第２ゲイン調整部２１２、減算器Ｓ₁₃、第３ゲイン調整部２１３、減算器Ｓ₁₄、および第４ゲイン調整部２１４がこの順番で直列に接続されている。第４ゲイン調整部２１４からの出力信号（加速度データの２階微分値）は第１積分器２１６とモデル位置・速度・推力演算部２２０とに伝えられ、第１積分器２１６からの出力信号（加速度データの１階微分値）は減算器Ｓ₁₄、第２積分器２１７、およびモデル位置・速度・推力演算部２２０に伝えられる。また、第２積分器２１７からの出力信号（加速度データ）は減算器Ｓ₁₃、第３積分器２１８、およびモデル位置・速度・推力演算部２２０に伝えられ、第３積分器２１８からの出力信号（速度データ）は減算器Ｓ₁₂、第４積分器２１９、およびモデル位置・速度・推力演算部２２０に伝えられる。そして、第４積分器２１９からの出力信号（位置データ）は減算器Ｓ₁₁とモデル位置・速度・推力演算部２２０とに伝えられる。

モデル位置・速度・推力演算部２２０は、記憶部１０（図１参照）に格納されている励振側アクチュエータのモデル演算パラメータと、励振側可動質量のデータと、第４ゲイン調整部２１４からの出力信号と、第１〜第４積分器２１６〜２１９それぞれからの出力信号と、免振制御システムが取り付けられる装置の振動特性等とを基に、前記装置の振動特性を考慮したモデル位置データＰｍ、モデル速度データＶｍ、およびモデル推力データＦｍを求め、これらを励振側位置・速度制御部６１（図１参照）に伝える。モデル推力データＦｍは、免振側コントローラ４０（図１参照）にも伝えられる。なお、フィルタ部２１５の次数は４に限定されるものではなく、４次以外の所望の次数にすることもできる。

図１１は、本発明の免振制御システムを構成する演算部の更に他の例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す演算部３２０は、上位コントローラからの位置指令Ｃｐを受けるフィルタ部３１１と、逆モデル部３１２と、第１微分器３１３と、第２微分器３１４と、パラメータ演算部３１５とがこの順番で直列に接続された構成を有している。フィルタ部３１１は、例えば図３に示した演算部２０からパラメータ演算部１５を除いた構成を有し、モデル位置データＰｍおよびモデル速度データＶｍを導出する。逆モデル部３１２は、励振側アクチュエータの動作モデルの１つである逆モデルのデータと、フィルタ部３１１から伝えられるモデル位置データＰｍおよびモデル速度データＶｍとを基にモデル位置データＰｍ₂を求める。なお、上記の逆モデルデータは、例えば免振制御システムを構成する記憶部１０（図１参照）に格納され、逆モデル部３１２は当該記憶部１０にアクセスして逆モデルデータを得る。

逆モデル部３１２が求めたモデル位置データＰｍ₂は励振側位置・速度制御部６１（図１参照）に伝えられると共に第１微分器３１３にも伝えられ、第１微分器３１３はモデル位置データＰｍ₂を基にモデル速度データＶｍ₂を求める。このモデル速度データＶｍ₂は励振側位置・速度制御部６１（図１参照）に伝えられると共に第２微分器３１４にも伝えられ、第２微分器３１４はモデル位速度データＶｍ₂を基にモデル加速度データＡｍを求める。このモデル加速度データＡｍはパラメータ演算部３１５に伝えられる。パラメータ演算部３１５は、第２微分器３１４から伝えられたモデル加速度データＡｍと、記憶部１０（図１参照）に格納されている励振側可動質量のデータとを基に、位置指令Ｃｐに応じて励振側可動子を移動させるときのモデル推力データＦｍを求め、これを励振側位置・速度制御部６１および免振側コントローラ４０（図１参照）に伝える。

なお、微分演算は高周波ノイズを増幅させる要因となるので、上記の第１微分器３１３および第２微分器３１４の各々は、これらの微分器３１３，３１４と同様の演算を近似式等に基づいて行う演算器に置き換えることが実用上好ましい。あるいは、図３に示した演算部２０におけるように、微分器を用いることなくモデル位置データＰｍ、モデル速度データＶｍ、およびモデル加速度データＡｍが得られる回路によって上記の第１微分器３１３および第２微分器３１４を置き換えることが実用上好ましい。

本発明の免振制御システムにおいて演算部が求めるパラメータは、励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータであればよく、演算部によってどのようなパラメータを求めるかは適宜選定可能である。例えば、推力そのものを上記のパラメータとする他に、励振側可動質量を移動させるときの加速度や励振側駆動部に供給する電流値を上記のパラメータとすることもできる。また、回転型モータとボールネジとが組み合わされた構成の免振側駆動部により免振側可動子を移動させるタイプの免振側アクチュエータでは、トルクや角加速度を上記のパラメータとすることもできる。さらに、演算部が上記のパラメータを求める際に用いる位置指令Ｃｐ（例えば図２参照）は、上位コントローラから演算部に伝える他に、励振側コントローから伝えるようにしてもよく、励振側コントローから演算部に位置指令Ｃｐを伝えるように構成する場合には、上位コントローラが位置指令Ｃｐを作成してもよいし、励振側コントローラが位置指令Ｃｐを作成してもよい。

励振側コントローラに上記の演算部を組み込む場合、励振側コントローラが励振側位置・速度制御部６１により推力指令Ｃｆ₁（図１参照）を作成する際に使用する上記加減速推力に係るパラメータと、演算部が求める上記加減速推力に係るパラメータとは、互いに別異のものであってもよい。

また、免振側コントローラを構成するカウンタ推力演算部３３（図４参照）では、免振側アクチュエータが配置される支持部または装置の固有振動周波数に合わせたフィルタ（バンドパスフィルタ等）を併用することができる。当該フィルタを併用してカウンタ推力演算部３３を構成すると、支持部または装置の固有振動による持続振動を抑え易くなる。

図１２は、カウンタ推力演算部３３でフィルタが併用されている免振側コントローラの一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す免振側コントローラ４０Ｂは、フィルタ３１が併用されたカウンタ推力演算部３３Ａを有する以外は図４に示した免振側コントローラ４０と同じ構成を有している。図１２に示す構成要素のうちで図４に示した構成要素と共通するものについては、図４で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記のフィルタ３１は、モデル推力データＦｍの入力を受けて当該モデル推力データＦｍから支持部または装置の固有振動を励起する成分を抽出する。すなわち、免振制御システムが取り付けられる装置での固有振動周波数に相当する成分（固有振動数に相当する成分を含む）をモデル推力データＦｍから抽出する。このようなフィルタ３１は、様々な手法により構成することができる。例えば１つのバンドパスフィルタによってフィルタ３１を構成することもできるし、互いに異なる減衰域を有する２つのノッチフィルタを組み合わせることによってフィルタ３１を構成することもできる。

１つのバンドパスフィルタによってフィルタ３１を構成する場合、当該バンドパスフィルタの伝達関数Ｆ（ｓ）は例えば下式
Ｆ（ｓ）＝２ζ_bω₀ｓ／（ｓ²＋２ζ_rω₀ｓ＋ω₀ ²）
によって表されるので、ω₀，ζ_r，およびζ_bの値を適宜選定することにより、モデル推力データＦｍから上記の成分を抽出するバンドパスフィルタを得ることができる。なお、上記の式中のω₀は設定周波数を表し、ζ_rおよびζ_bの各々は帯域幅、帯域の鋭さを決定する係数を表す。勿論、フィルタ３１の構成手法は上述の手法に限られるものではなく、様々な手法によって当該フィルタ３１を構成することが可能である。

カウンタ推力演算部３３Ａは、フィルタ３１が抽出した上記の成分を基にカウンタ推力データＦｃを導出し、免振側位置・速度制御部３５に伝える。免振側位置・速度制御部３５は、上記のカウンタ推力データＦｃと免振側アクチュエータ３０から供給される免振側可動子の実位置情報Ｐ₂とを用いて所定の演算を行って、免振側可動子を移動させる際の推力指令Ｃｆ₂を作成する。この推力指令Ｃｆ₂に基づいて免振側可動子を移動させることで、上述の固有振動が打ち消される。

すなわち、免振側コントローラ４０Ｂを有する免振制御システムでは、励振側可動質量の移動時に当該免振制御システムが取り付けられている装置に生じる加振力のうちで支持部または装置の固有振動を励起する成分が免振側可動子の移動によって打ち消されるように、免振側駆動部の動作が制御される。このとき、加振力により発生する変位自体は打ち消せないが、固有振動による振動を打ち消すことができるので、励振側可動質量を移動させた後の持続振動（残留振動）を効果的に抑えることができる。その結果として、実施の形態１〜５で説明した免振制御システムと比べて免振側可動子の移動量を少なくしても、装置での持続振動（残留振動）を抑制することが可能である。

実施の形態２で説明した免振制御システムにおけるように免振側コントローラに摩擦推力推定部を設ける場合、摩擦推力推定部の構成は図６に示した構成以外の種々の構成とすることができる。図１３〜図１６は、それぞれ、摩擦推定部の他の例を概略的に示す機能ブロック図である。

図１３に示す摩擦推力推定部２３６は、免振側可動子の粘性摩擦とクーロン摩擦とを推定し、これらの推定結果を基に免振側可動子の移動時における摩擦推力を推定するものであり、当該摩擦推力推定部２３６は摩擦係数記憶部２３６ａ、粘性摩擦算出部２３６ｂ、クーロン摩擦算出部２３６ｃ、および加算器Ａｄ₁を有している。

上記の摩擦係数記憶部２３６ａには免振側可動子の移動時における粘性摩擦係数およびクーロン摩擦係数が予め格納されており、粘性摩擦算出部２３６ｂは、免振側位置・速度制御部３５ａが推力指令Ｃｆ₃（図５参照）を作成する過程で求める免振側可動子の速度データＤｖと、摩擦係数記憶部２３６ａに格納されている粘性摩擦係数とを用いて、粘性摩擦の大きさを求める。免振側可動子の移動時における粘性摩擦は、免振側可動子の速度に比例する。また、クーロン摩擦算出部２３６ｃは、上記の速度データＤｖと摩擦係数記憶部２３６ａに格納されているクーロン摩擦係数とを用いてクーロン摩擦の大きさを求める。免振側可動子の移動時におけるクーロン摩擦もまた、免振側可動子の速度に比例する。加算器Ａｄ₁は、粘性摩擦算出部２３６ｂの算出結果とクーロン摩擦算出部２３６ｃの算出結果とを加算する。加算器Ａｄ₁による加算結果が、摩擦推力推定部２３６による摩擦推力推定データＦＦとなる。

図１４に示す摩擦推力推定部３３６は、図１３に示した摩擦推力推定部２３６と同様に粘性摩擦とクーロン摩擦との推定結果を基に免振側可動子の移動時における摩擦推力を推定するものであり、当該摩擦推力推定部３３６は摩擦係数推定部３３６ａ、粘性摩擦算出部２３６ｂ、クーロン摩擦算出部２３６ｃ、および加算器Ａｄ₁を有している。図１４に示した構成要素のうちで図１３に示した構成要素と共通するものについては、図１３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の摩擦係数推定部３３６ａは、例えばKrreiselmeirの適応観測器により構成されて、免振側位置・速度制御部３５ａが推力指令Ｃｆ₃（図５参照）を作成する過程で求める免振側可動子の速度データＤｖと免振側電流制御部３７が作成する電圧指令Ｃｖ₂（図５参照）とを基に、免振側可動子の移動時における粘性摩擦係数およびクーロン摩擦係数を推定する。摩擦係数推定部３３６ａが推定した粘性摩擦係数のデータは粘性摩擦算出部２３６ｂに、またクーロン摩擦係数のデータはクーロン摩擦算出部２３６ｃにそれぞれ伝えられる。粘性摩擦算出部２３６ｂは、上記の速度データＤｖと粘性摩擦係数のデータとを用いて粘性摩擦の大きさを求め、クーロン摩擦算出部２３６ｃは、上記の速度データＤｖとクーロン摩擦係数のデータとを用いてクーロン摩擦の大きさを求める。そして加算器Ａｄ₁は、粘性摩擦算出部２３６ｂの算出結果とクーロン摩擦算出部２３６ｃの算出結果とを加算する。加算器Ａｄ₁による加算結果が、摩擦推力推定部３３６による摩擦推力推定データＦＦとなる。

図１５に示す摩擦推力推定部４３６は、免振側可動子の移動時における摩擦推力を外乱オブザーバ４３６ａにより推定する。外乱オブザーバ４３６ａは、モータ速度とステップ外乱とを状態変数とし、かつモータ速度は既知として構成された最小次元オブザーバである。この摩擦推力推定部４３６では、上述の速度データＤｖと電圧指令Ｃｖ₂とを外乱オブザーバ４３６ａに入力したときの当該外乱オブザーバ４３６ａからの出力信号を摩擦推力推定値データＦＦとする。

図１６に示す摩擦推力推定部５３６は、図１３に示した摩擦推力推定部２３６と図１５に示した摩擦推力推定部４３６とを組み合わせた構成を有する。図１６に示す構成要素のうちで図１３または図１５に示した構成要素と共通するものについては、図１３または図１５で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の摩擦推力推定部５３６では、粘性摩擦算出部２３６ｂの算出結果とクーロン摩擦算出部２３６ｃの算出結果とを加算器Ａｄ₁で加算して和を求め、この和と上述の電圧指令Ｃｖ₂との差を減算器Ｓ₂₁により求める。そして、減算器Ｓ₂₁の算出結果と上述の電圧指令Ｃｖ₂とを外乱オブザーバ４３６ａに入力し、外乱オブザーバ４３６ａからの出力信号を加算器Ａｄ₃に伝えて加算器Ａｄ₁の算出結果と加算する。加算器Ａｄ₃の算出結果が摩擦推力推定値データＦＦとなる。

免振側コントローラに摩擦推力推定部を設けるか否かに拘わらず、本発明の免振制御システムは１または複数の免振側コントローラによって動作を制御される複数基の免振側アクチュエータを備えた構成とすることもできる。この場合、個々の免振側アクチュエータは免振側可動子の移動方向を揃えて配置することもできるし、免振側可動子の移動方向が互いに異なる複数の群に分けて配置することもできる。免振側コントローラは、１つの免振側アクチュエータに１つずつ設けることもできるし、上記複数の群の各々に１つずつ設けることもできるし、全ての免振側アクチュエータに対して１つのみ設けることもできる。同様に、免振制御システムを構成する演算部は、１つの免振側コントローラ毎に１つを対応させて設けることもできるし、複数の免振側コントローラ毎に１つを対応させて設けることもできるし、全ての免振側コントローラに対して１つのみ設けることもできる。

例えば、装置に配置されている励振側アクチュエータの総数が１であるときに、複数基の免振側アクチュエータを個々の免振側アクチュエータでの免振側可動子の移動方向が励振側可動部の移動方向と平行となるように設けることもできる。また、装置に複数基の励振側アクチュエータが配置され、かつ、これら複数基の励振側アクチュエータが励振側可動子の移動方向に基づいて複数の群に分けられるときに、当該複数の群の各々に少なくとも１つの免振側アクチュエータが対応するようにして複数基の免振側アクチュエータを設けることもできる。このとき、複数基の免振側アクチュエータは励振側アクチュエータの群数と同数の群に分けて配置することが好ましい。

免振制御システムを構成する免振側コントローラと演算部、免振側コントローラと励振側コントローラ、および免振側コントローラと上位コントローラとは、それぞれ、有線接続されていてもよいし無線接続されていてもよい。また、ネットワークを介して接続されていてもよいし、ネットワークを介さずに接続されていてもよい。無線接続する場合やネットワークを介して接続する場合には、データ、指令、情報等を授受するための送受信処理部が所望箇所に配置される。これらのことは、演算部を構成する構成要素同士の接続についてもあてはまる。

励振側可動質量が例えば物体１０５（図１参照）の加工の進行に伴って変化する場合、励振側可動質量は、例えば負荷イナーシャ推定により求めることができる。また、免振制御システムが取り付けられる装置が数値制御装置であるときには、加工の進行に伴う物体１０５の質量変化のデータを例えば記憶部１０に格納し、このデータを加工の進行に合わせて適宜読み出して励振側可動子の質量との和をとることによっても、励振側可動質量を求めることができる。

本発明の免振制御システムは、必要に応じて他の原理に基づく免振制御システム、例えば振動の大きさおよび方向を検知することができる振動検出器を用いた免振制御システムと併用することができる。上述した以外にも、本発明の免振制御システムについては種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。

Claims

１軸方向に移動可能な励振側可動子を有する励振側アクチュエータが配置された装置に取り付けられて、前記励振側可動子上に物体を載置して該励振側可動子を移動させたときに前記装置に生じる振動を抑制する免振制御システムであって、
前記励振側アクチュエータのモデル演算パラメータが格納されていると共に、前記励振側可動子の質量と前記物体の質量とを併せた励振側可動質量のデータが格納されている記憶部と、
少なくとも前記モデル演算パラメータと前記励振側可動質量のデータとを用いて、前記励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求める演算部と、
前記装置に固定された免振側駆動部と該免振側駆動部により駆動されて前記１軸方向に移動する免振側可動子とを有する免振側アクチュエータと、
前記演算部が求めた前記加減速推力に係るパラメータを基に前記免振側駆動部の制御内容を定め、前記励振側可動質量の移動時に前記装置に生じる反力を打ち消す力が前記免振側可動子を移動させることで前記装置に働くように前記免振側駆動部の動作を制御する免振側コントローラと、
を備え、
前記励振側アクチュエータは、前記装置に固定された励振側駆動部上に前記励振側可動子が浮上した状態で前記励振側可動子を前記１軸方向に移動させるリニアモータであり、
前記免振側アクチュエータは、前記免振側駆動部上に前記免振側可動子が浮上した状態で前記免振側可動子を前記１軸方向に移動させるリニアモータであり、
前記免振側コントローラは、
前記加減速推力に係るパラメータを基に前記免振側可動子の移動時における前記免振側可動子の速度を推定する速度推定部と、
前記推定された速度に応じて、前記免振側可動子の移動時に生じる摩擦推力を推定する摩擦推力推定部と、
を有し、
前記摩擦推力推定部は、
前記推定された速度と粘性摩擦係数とを乗算することにより、粘性摩擦成分の大きさを求める粘性摩擦算出部と、
前記推定された速度とクーロン摩擦係数とを乗算することにより、クーロン摩擦成分の大きさを求めるクーロン摩擦算出部と、
粘性摩擦算出部の算出結果とクーロン摩擦算出部の算出結果とを加算することにより、前記摩擦推力を求める加算器と、
を有する
ことを特徴とする免振制御システム。
前記加減速推力に係るパラメータは、前記励振側可動質量が移動するときの推力、トルク、加速度または角加速度である、
ことを特徴とする請求項１に記載の免振制御システム。
前記演算部は、前記励振側アクチュエータの動作を制御する励振側コントローラ内に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の免振制御システム。
前記免振側コントローラは、前記演算部が求めた前記加減速推力に係るパラメータから前記装置の固有振動を励起する成分を抽出し、該成分を用いて前記免振側駆動部の制御内容を定める、
ことを特徴とする請求項１に記載の免振制御システム。
１軸方向に移動可能な励振側可動子を有する励振側アクチュエータが複数基配置された装置に取り付けられて、予め定められた軸方向に移動する少なくとも１つの励振側可動子上に物体を載置して該励振側可動子を移動させたときに前記装置に生じる振動を抑制する免振制御システムであって、
前記予め定められた軸方向に励振側可動子が移動する励振側アクチュエータのモデル演算パラメータが格納されていると共に、前記予め定められた軸方向に移動する励振側可動子の質量と前記物体の質量とを併せた励振側可動質量のデータが格納されている記憶部と、
少なくとも前記モデル演算パラメータと前記励振側可動質量のデータとを用いて、前記励振側可動質量を移動させるときの加減速推力に係るパラメータを求める演算部と、
前記装置に固定された免振側駆動部と該免振側駆動部により駆動されて前記予め定められた軸方向に移動する免振側可動子とを有する免振側アクチュエータと、
前記演算部が求めた前記加減速推力に係るパラメータを基に前記免振側駆動部の制御内容を定め、前記予め定められた軸方向に前記励振側可動質量が移動するときに前記装置に生じる反力を打ち消す力が前記免振側可動子を移動させることで前記装置に働くように前記免振側駆動部の動作を制御する免振側コントローラと、
を備え、
前記励振側アクチュエータは、前記装置に固定された励振側駆動部上に前記励振側可動子が浮上した状態で前記励振側可動子を前記１軸方向に移動させるリニアモータであり、
前記免振側アクチュエータは、前記免振側駆動部上に前記免振側可動子が浮上した状態で前記免振側可動子を前記１軸方向に移動させるリニアモータであり、
前記免振側コントローラは、
前記加減速推力に係るパラメータを基に前記免振側可動子の移動時における前記免振側可動子の速度を推定する速度推定部と、
前記推定された速度に応じて、前記免振側可動子の移動時に生じる摩擦推力を推定する摩擦推力推定部と、
を有し、
前記摩擦推力推定部は、
前記推定された速度と粘性摩擦係数とを乗算することにより、粘性摩擦成分の大きさを求める粘性摩擦算出部と、
前記推定された速度とクーロン摩擦係数とを乗算することにより、クーロン摩擦成分の大きさを求めるクーロン摩擦算出部と、
粘性摩擦算出部の算出結果とクーロン摩擦算出部の算出結果とを加算することにより、前記摩擦推力を求める加算器と、
を有する
ことを特徴とする免振制御システム。
前記加減速推力に係るパラメータは、前記励振側可動質量が移動するときの推力、トルク、加速度または角加速度である、
ことを特徴とする請求項５に記載の免振制御システム。
前記免振側コントローラは、前記演算部が求めた前記加減速推力に係るパラメータから前記装置の固有振動を励起する成分を抽出し、該成分を用いて前記免振側駆動部の制御内容を定める、
ことを特徴とする請求項５に記載の免振制御システム。