JPH1037523A - Movable part support unit, horizontal two-way movable device using it, and method for controlling its drive - Google Patents
Movable part support unit, horizontal two-way movable device using it, and method for controlling its driveInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、可動部支持ユニ
ット及びそれを用いた水平二方向可動装置に関し、さら
に詳細には、アクティブ・マス・ダンパ等の慣性力制御
型制振装置や、振動台、起振器等に適用される技術に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a movable unit supporting unit and a horizontal two-way movable device using the same, and more particularly to an inertial force control type vibration damping device such as an active mass damper, and a shaking table. And technology applied to vibration exciters and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高層建築物や、いわゆるペンシル
ビルのような構造物においては、構造物の上部に設置し
たマスに働く慣性力を利用して、地震、風等の外乱によ
る振動を制御する制振装置、例えばアクティブ・マス・
ダンパに代表される慣性力制御型制振装置が提案され、
実施されている。2. Description of the Related Art In recent years, in a high-rise building or a structure such as a so-called pencil building, vibration due to disturbance such as an earthquake or wind is controlled by using an inertial force acting on a mass installed above the structure. Damping devices, such as active mass
An inertial force control type vibration damping device represented by a damper has been proposed,
It has been implemented.
【０００３】従来、このような制振装置や、その他振動
台、起振器等に適用される振動発生装置として、可動テ
ーブルを上下２段の可動部によって構成し、ＡＣサーボ
モータ等のアクチュエータの駆動により、水平二方向す
なわち例えば上段可動部をＸ軸方向、下段可動部をＹ軸
方向に加力するものが知られている。しかし、従来の装
置では、可動テーブルが前記のように２段構造となって
いることから、装置自体の外形が大きなものとなり、ま
た、Ｘ、Ｙ各軸方向に関する可動部質量、摩擦抵抗力等
の動特性が異なるため、駆動を制御する際、その違いを
考慮する必要があった。Conventionally, as a vibration generating device applied to such a vibration damping device, a vibration table, a vibrator, and the like, a movable table is constituted by upper and lower movable portions, and an actuator such as an AC servomotor is used. It is known that a driving force is applied in two horizontal directions, for example, an upper movable portion in the X-axis direction and a lower movable portion in the Y-axis direction. However, in the conventional device, since the movable table has the two-stage structure as described above, the external shape of the device itself is large, and the movable portion mass in each of the X and Y axial directions, the frictional resistance, and the like. Have different dynamic characteristics, it is necessary to consider the difference when controlling the driving.
【０００４】さらに、従来の装置では、可動テーブルを
Ｘ、Ｙ各軸方向に関し、各１台のアクチュエータで加力
する構成が採用されている。これは、一般にはアクチュ
エータの駆動制御方式として、速度／変位制御方式が採
用され、この場合１つの自由度に関して可動テーブルを
複数のアクチュエータで加力しようとすると、装置の機
械的性質やセンサ誤差の影響により、アクチュエータ間
に相互作用（競り合い）が発生し、正常な駆動が困難と
なるからである。Further, the conventional apparatus employs a configuration in which a movable table is applied by one actuator in each of the X and Y axial directions. In general, a speed / displacement control method is adopted as a drive control method of an actuator. In this case, when a movable table is to be loaded with a plurality of actuators with respect to one degree of freedom, mechanical properties of the apparatus and sensor errors are reduced. This is because, due to the influence, interaction (competition) occurs between the actuators, and normal driving becomes difficult.
【０００５】しかし、このような駆動方式では、図８に
示すように、例えば、可動テーブルの上段可動部５０が
Ｘ軸方向に移動した状態で、下段可動部を加力すること
により上段可動部５０をＹ軸方向に移動させようとする
と、上段及び下段を含めた可動部全体の重心ＧはＧ´に
移動しているため、重心位置と推力ＦYの作用点との間
でＸ軸方向にΔＸだけの変位が生じ、水平面内のねじり
モーメントＭが発生する。However, in such a driving method, as shown in FIG. 8, for example, while the upper movable section 50 of the movable table is moved in the X-axis direction, the upper movable section is applied by applying a force to the lower movable section. When the user attempts to move 50 in the Y-axis direction, the center of gravity G of the entire movable part including the upper and lower stages has moved to G ′, so that the center of gravity and the point of application of thrust FY in the X-axis direction A displacement of ΔX occurs, and a torsional moment M in a horizontal plane is generated.
【０００６】このため、ガイドベアリングには、装置可
動部の積載荷重による鉛直荷重の他に、水平面内のねじ
りモーメントを受けるため水平荷重も作用することとな
り、その結果、ベアリング等の選定に際し、大きなサイ
ズのものが必要となり、製作コストが高くならざるを得
なかった。さらに、水平面内のねじりモーメントにより
ベアリングに作用する水平荷重は、その大きさや変動が
装置の運動状態に依存して大きくなるなるため、設計時
における装置寿命の推定などに困難があった。Therefore, the guide bearing receives not only a vertical load due to the load of the movable portion of the apparatus but also a horizontal load due to a torsional moment in a horizontal plane. As a result, when selecting a bearing or the like, a large load is applied. The size was necessary, and the production cost had to be high. Furthermore, since the magnitude and fluctuation of the horizontal load acting on the bearing due to the torsional moment in the horizontal plane increase depending on the motion state of the apparatus, it has been difficult to estimate the life of the apparatus at the time of design.
【０００７】また、水平面内のねじりモーメントが発生
すると、ベアリングに作用する荷重が変化するため、摩
擦抵抗力が変化し、制御性能にも影響を及ぼすという問
題も生じていた。しかも、この影響は装置の平面的な大
きさに対する装置の有効ストロークの比が大きいほど、
すなわちコンパクトな装置で大ストロークを実現しよう
とするほど顕著になり、機構設計における大きな問題点
となっていた。Further, when a torsional moment in a horizontal plane is generated, the load acting on the bearing changes, so that the frictional resistance changes and the control performance is also affected. Moreover, this effect is larger as the ratio of the effective stroke of the device to the planar size of the device is larger.
In other words, it becomes more remarkable when a large stroke is to be realized with a compact device, and this is a major problem in the mechanism design.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made on the basis of the above technical background, and has the following objects.
【０００９】この発明の目的は、装置全体の大きさをコ
ンパクト化できる可動部支持ユニット及びそれを用いた
水平二方向可動装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a movable unit supporting unit capable of reducing the size of the entire apparatus and a horizontal two-way movable apparatus using the same.
【００１０】この発明の別の目的は、水平二方向の動特
性をほぼ等しくすることができる可動部支持ユニット及
びそれを用いた水平二方向可動装置を提供することにあ
る。Another object of the present invention is to provide a movable portion support unit which can make dynamic characteristics in two horizontal directions substantially equal, and a horizontal two-way movable device using the same.
【００１１】この発明のさらに別の目的は、装置の可動
部に発生するねじりモーメントを消去することにより、
べアリングに作用する負荷を小さくし、製作コストの低
減、装置寿命の長期化を図り、また制御性能にすぐれた
水平二方向可動装置の駆動制御方法を提供することにあ
る。Still another object of the present invention is to eliminate a torsional moment generated in a movable portion of the device,
It is an object of the present invention to provide a drive control method for a horizontally movable two-way movable device which reduces the load acting on the bearing, reduces the manufacturing cost, prolongs the life of the device, and has excellent control performance.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。The present invention employs the following means to achieve the above object.
【００１３】すなわちこの発明は、互いに直交する水平
二方向の相対直線運動を案内するためのリニア軸受と、
前記リニア軸受に一体に設けられ、一方向に相対直線運
動を生じさせる推力を伝達するための推力伝達機構とを
備えてなることを特徴とする可動部支持ユニットにあ
る。That is, the present invention provides a linear bearing for guiding relative linear motion in two horizontal directions orthogonal to each other;
A movable portion supporting unit, which is provided integrally with the linear bearing and transmits a thrust transmitting mechanism for transmitting a thrust for generating a relative linear motion in one direction.
【００１４】またこの発明は、前記推力伝達機構がボー
ルナットと、このボールナットに螺着されたボールねじ
とを含むことを特徴とする可動部支持ユニットにある。The present invention also resides in a movable unit supporting unit, wherein the thrust transmitting mechanism includes a ball nut and a ball screw screwed onto the ball nut.
【００１５】さらにこの発明はベースと、互いに直交す
る水平二方向の相対直線運動を案内するためのリニア軸
受と、前記リニア軸受に一体に設けられ、一方向に相対
直線運動を生じさせる推力を伝達するための推力伝達機
構とを有する４基の可動部支持ユニットであって、これ
らの可動部支持ユニットのうち、２基の前記可動部支持
ユニットは前記推力伝達機構が水平な第１の方向の推力
を伝達するように、前記ベース上に互いに間隔を置いて
配置され、他の２基の前記可動部支持ユニットは前記推
力伝達機構が第１の方向と直交する水平な第２の方向の
推力を伝達するように、互いに間隔を置いて前記ベース
上に配置されてなる可動部支持ユニットと、前記各可動
部支持ユニット全体に亘って支持された可動部材と、前
記各可動部支持ユニットの前記推力伝達機構にそれぞれ
連結され、前記可動部材に前記第１及び第２の方向の推
力を与えるための、各方向について２台ずつ設けられた
アクチュエータとを備えてなることを特徴とする水平二
方向可動装置にある。Further, the present invention provides a base, a linear bearing for guiding relative linear motion in two horizontal directions perpendicular to each other, and a thrust force which is provided integrally with the linear bearing and generates a relative linear motion in one direction. And a thrust transmitting mechanism for performing the thrust transmitting mechanism, wherein two of the movable part supporting units are movable in a first direction in which the thrust transmitting mechanism is horizontal. The other two movable unit supporting units are arranged on the base at an interval so as to transmit a thrust, and the thrust transmission mechanism is configured to have a thrust in a horizontal second direction orthogonal to the first direction. A movable member supporting unit disposed on the base at a distance from each other so as to transmit the movable member; a movable member supported over the entire movable member supporting unit; And two actuators for each direction for applying thrusts in the first and second directions to the movable member, the actuators being respectively connected to the thrust transmission mechanisms of the units. In a horizontal two-way movable device.
【００１６】さらにこの発明は、前記推力伝達機構がボ
ールナットと、このボールナットに螺着されたボールね
じとを含み、前記アクチュエータがサーボモータである
ことを特徴とする水平二方向可動装置にある。Further, the present invention is the horizontal two-way movable device, wherein the thrust transmitting mechanism includes a ball nut and a ball screw screwed to the ball nut, and the actuator is a servomotor. .
【００１７】さらにこの発明は、前記水平二方向可動装
置の駆動制御方法であって、前記可動部材に与える第１
及び第２の方向の必要全推力と、前記可動部材の前記第
１及び第２の方向の変位とから、前記可動部材の重心回
りの水平面内のねじりモーメントの和が零となるような
２つの分配推力を演算し、この分配推力を発生するよう
に前記第１及び第２の方向の各２台のアクチュエータの
駆動を制御することを特徴とする駆動制御方法にある。Further, the present invention relates to a drive control method of the horizontal two-way movable device, wherein a first control method for the movable member is provided.
And from the required total thrust in the second direction and the displacement of the movable member in the first and second directions, two such that the sum of the torsional moments in the horizontal plane around the center of gravity of the movable member becomes zero A driving control method is characterized in that a distribution thrust is calculated and the driving of each of the two actuators in the first and second directions is controlled so as to generate the distribution thrust.
【００１８】さらにこの発明は、前記水平二方向可動装
置の駆動制御方法であって、前記可動部材に与える第１
及び第２の方向の必要全推力と、前記可動部材の前記第
１及び第２の方向の変位とから、前記可動部材の重心回
りの水平面内のねじりモーメントの和が零となるような
２つの分配推力を演算し、この分配推力を発生するよう
に前記第１及び第２の方向の各２台のサーボモータのト
ルクを制御することを特徴とする駆動制御方法にある。Further, the present invention relates to a drive control method for the horizontal two-way movable device, wherein the first control device is provided for the movable member.
And from the required total thrust in the second direction and the displacement of the movable member in the first and second directions, two such that the sum of the torsional moments in the horizontal plane around the center of gravity of the movable member becomes zero The drive control method is characterized in that a distributed thrust is calculated and torques of the two servomotors in the first and second directions are controlled so as to generate the distributed thrust.
【００１９】この発明の可動部支持ユニット及び水平二
方向可動装置によれば、可動部支持ユニットが水平二方
向の直線運動案内作用をするとともに、一方向の推力伝
達機構を備えているので、このような可動支持ユニット
を第１及び第２の方向についてそれぞれ二基ずつ配置す
ることにより、可動部材を一段構成とすることが可能と
なる。したがって、装置全体の大きさが特に高さ方向に
関してコンパクト化し、また水平二方向の可動部質量、
摩擦抵抗力等の動特性がほぼ等しくなる。According to the movable portion support unit and the two-way horizontal movable device of the present invention, the movable portion support unit has a function of guiding linear motion in two horizontal directions and has a one-way thrust transmission mechanism. By arranging two such movable support units in each of the first and second directions, it is possible to make the movable member a one-stage configuration. Therefore, the size of the entire apparatus is made compact especially in the height direction, and the mass of the movable part in two horizontal directions is reduced.
Dynamic characteristics such as frictional resistance become almost equal.
【００２０】また、この発明の駆動制御方法によれば、
第１及び第２の方向について各２台のアクチュエータで
可動部材に推力を与え、その際、第１及び第２の方向の
変位に応じて、可動部材の重心回りの水平面内のねじり
モーメントの和が零となるように全推力を２つに分配し
て可動部材に与えるので、可動部に発生するねじりモー
メントが消去され、ベアリングに作用する負荷が小さく
なる。According to the drive control method of the present invention,
Thrust is applied to the movable member by the two actuators in each of the first and second directions, and the sum of the torsional moments in the horizontal plane around the center of gravity of the movable member according to the displacement in the first and second directions. Is applied to the movable member by distributing the total thrust to the two so that is zero, the torsional moment generated in the movable portion is eliminated, and the load acting on the bearing is reduced.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を用
いて以下に説明する。図１は、この発明による可動部支
持ユニットを示す斜視図である。可動部支持ユニット１
は、上側リニア軸受２及び下側リニア軸受３からなるリ
ニア軸受と、推力伝達機構４とを備えている。上側リニ
ア軸受２及び下側リニア軸受３は互いに直交する水平二
方向の相対直線運動を案内するためのものであり、それ
ぞれ上側ガイドレール２ａ及び下側ガイドレール３ａ
と、各ガイドレール２ａ、３ａが装着される溝形の上側
ガイドレール受け２ｂ及び下側ガイドレール受け３ｂと
を有してる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a movable portion support unit according to the present invention. Movable part support unit 1
Has a linear bearing composed of an upper linear bearing 2 and a lower linear bearing 3, and a thrust transmission mechanism 4. The upper linear bearing 2 and the lower linear bearing 3 are for guiding relative linear motion in two horizontal directions orthogonal to each other, and are respectively an upper guide rail 2a and a lower guide rail 3a.
And a groove-shaped upper guide rail receiver 2b and a lower guide rail receiver 3b on which the respective guide rails 2a, 3a are mounted.
【００２２】上側ガイドレール受け２ｂ及び下側ガイド
レール受け３ｂには、それぞれ上向き及び下向きの案内
面２ｃ、２ｄが形成され（図２参照）、上側ガイドレー
ル２ａ及び下側ガイドレール３ａは各案内面２ｃ、２ｄ
に転動体保持器５を介して相対直線運動自在に装着され
ている。Upward and downward guide surfaces 2c and 2d are formed on the upper guide rail receiver 2b and the lower guide rail receiver 3b, respectively (see FIG. 2), and the upper guide rail 2a and the lower guide rail 3a serve as respective guides. Surface 2c, 2d
Is mounted so as to be capable of relative linear movement via a rolling element holder 5.
【００２３】推力伝達機構４は上側ガイドレール受け２
ｂ及び下側ガイドレール受け３ｂ間に固定されたボール
ナット６と、このボールナット６に螺着されたボールね
じ７とからなっている。ボールねじ７は下側リニア軸受
３と同方向に延び、したがって推力伝達機構４はボール
ねじ７の回転により下側リニア軸受３に相対直線運動を
生じさせる。The thrust transmitting mechanism 4 includes the upper guide rail receiver 2
b and a ball nut 6 fixed between the lower guide rail receiver 3b and a ball screw 7 screwed to the ball nut 6. The ball screw 7 extends in the same direction as the lower linear bearing 3, so that the thrust transmitting mechanism 4 causes the lower linear bearing 3 to perform a relative linear motion by the rotation of the ball screw 7.
【００２４】図３は上述の可動部支持ユニットを用いた
水平二方向可動装置の全体を示す斜視図、図４は可動テ
ーブルを除去した状態の平面図、図５は側面図である。FIG. 3 is a perspective view showing the entire horizontal two-way movable device using the above-described movable portion support unit, FIG. 4 is a plan view showing a state where the movable table is removed, and FIG. 5 is a side view.
【００２５】可動部支持ユニット１は４基用いられ、そ
のうちの２基が可動部材である可動テーブル１０をＸ軸
方向（第１の方向）に駆動するためのものであり、他の
２基が可動テーブル１０をＸ軸方向と直交するＹ軸方向
（第２の方向）に駆動するためのものであり、それぞれ
符号に添字Ｘ、Ｙを付してある。Four movable unit support units 1 are used, two of which are used to drive the movable table 10 as a movable member in the X-axis direction (first direction), and the other two are used. This is for driving the movable table 10 in the Y-axis direction (second direction) orthogonal to the X-axis direction, and the subscripts X and Y are added to the reference numerals, respectively.
【００２６】Ｘ軸方向駆動用の可動部支持ユニット１
Ｘ、１Ｘは、それらの下側リニア軸受３がＸ軸方向に沿
って互いに平行となるように、すなわち推力伝達機構４
がＸ軸方向の推力を伝達するように互いに間隔を置いて
ベースである基礎フレーム１１上に配置され、下側ガイ
ドレール３ａが基礎フレーム１１に固定されている。可
動部支持ユニット１Ｘ、１Ｘのボールねじ７、７の両端
は軸受ブラケット１２によって支持され、これらのボー
ルねじ７、７の一端にはカップリング１３を介して第
１、第２のＸ軸サーボモータ１４、１５が連結されてい
る。Movable part support unit 1 for driving in X-axis direction
X and 1X are such that the lower linear bearings 3 are parallel to each other along the X-axis direction, that is, the thrust transmitting mechanism 4
Are arranged on a base frame 11 as a base at an interval so as to transmit a thrust in the X-axis direction, and the lower guide rail 3 a is fixed to the base frame 11. Both ends of the ball screws 7, 7 of the movable unit support units 1X, 1X are supported by bearing brackets 12, and one end of each of the ball screws 7, 7 is connected to a first and second X-axis servo motor via a coupling 13. 14 and 15 are connected.
【００２７】同様に、Ｙ軸方向駆動用の可動部支持ユニ
ット１Ｙ、１Ｙも、それらの下側リニア軸受３がＹ軸方
向に沿って互いに平行となるように、すなわち推力伝達
機構４がＹ軸方向の推力を伝達するように互いに間隔を
置いて基礎フレーム１１上に配置され、下側ガイドレー
ル３ａが基礎フレーム１１に固定されている。可動部支
持ユニット１Ｙ、１Ｙのボールねじ７、７の両端は軸受
１６によって支持され、これらのボールねじ７、７の一
端にはカップリング１７を介して第１、第２のＹ軸サー
ボモータ１８、１９が連結されている。可動テーブル１
０のアクチュエータである第１、第２のＸ軸サーボモー
タ１４、１５及び第１、第２のＹ軸サーボモータ１８、
１９は、Ｘ、Ｙ各軸方向に関してそれぞれ対角位置に配
置され、これらのサーボモータ１４、１５、１８、１９
はこの実施の形態ではＡＣサーボモータが用いられてい
る。Similarly, the movable unit supporting units 1Y and 1Y for driving in the Y-axis direction also have their lower linear bearings 3 parallel to each other along the Y-axis direction, that is, the thrust transmission mechanism 4 has the Y-axis The lower guide rails 3 a are fixed to the base frame 11 so as to transmit thrusts in the directions at intervals from each other. Both ends of the ball screws 7, 7 of the movable unit support units 1Y, 1Y are supported by bearings 16, and one end of each of the ball screws 7, 7 is connected to a first and second Y-axis servo motor 18 via a coupling 17. , 19 are connected. Movable table 1
The first and second X-axis servomotors 14 and 15 and the first and second Y-axis servomotors 18
Numerals 19 are arranged at diagonal positions in the X and Y axial directions, respectively, and these servo motors 14, 15, 18, 19
In this embodiment, an AC servomotor is used.
【００２８】可動テーブル１０は可動部支持ユニット１
Ｘ、１Ｘ、１Ｙ、１Ｙ全体に亘ってそれらの上側ガイド
レール２ａに固定され、支持されている。可動テーブル
１０はＸ軸サーボモータ１４、１５及びＹ軸サーボモー
タ１８、１９の駆動により、可動部支持ユニット１Ｘ、
１Ｘ、１Ｙ、１Ｙを介して推力を与えられ、Ｘ、Ｙ軸方
向に運動する。すなわち、Ｘ軸サーボモータ１４、１５
が駆動されると、可動部支持ユニット１Ｘ、１Ｘの各ボ
ールねじ７が回転し、下側リニア軸受３にＸ軸方向の相
対直線運動が生じる。これにより、可動テーブル１０が
Ｘ軸方向に直線運動し、その際、可動部支持ユニット１
Ｙ、１Ｙに関しては、上側リニア軸受２にＸ軸方向の相
対直線運動が生じる。The movable table 10 is a movable unit support unit 1
X, 1X, 1Y, and 1Y are fixed to and supported by the upper guide rails 2a over the entirety. The movable table 10 is driven by the X-axis servo motors 14 and 15 and the Y-axis servo motors 18 and 19 to move the movable unit support unit 1X,
Thrust is given through 1X, 1Y, and 1Y, and it moves in the X and Y axis directions. That is, the X-axis servo motors 14, 15
Is driven, the ball screws 7 of the movable portion support units 1X, 1X rotate, and the lower linear bearing 3 generates relative linear motion in the X-axis direction. As a result, the movable table 10 linearly moves in the X-axis direction.
As for Y and 1Y, a relative linear motion in the X-axis direction occurs in the upper linear bearing 2.
【００２９】同様に、Ｙ軸サーボモータ１８、１９が駆
動されると、可動部支持ユニット１Ｙ、１Ｙの各ボール
ねじ７が回転し、下側リニア軸受３にＹ軸方向の相対直
線運動が生じる。これにより、可動テーブル１０がＹ軸
方向に直線運動し、その際、可動部支持ユニット１Ｘ、
１Ｘに関しては、上側リニア軸受２にＹ軸方向の相対直
線運動が生じる。Similarly, when the Y-axis servo motors 18 and 19 are driven, the ball screws 7 of the movable unit support units 1Y and 1Y rotate, and the lower linear bearing 3 generates relative linear motion in the Y-axis direction. . Thereby, the movable table 10 linearly moves in the Y-axis direction, and at this time, the movable unit support unit 1X,
Regarding 1X, a relative linear motion in the Y-axis direction occurs in the upper linear bearing 2.
【００３０】図６は上記水平二方向可動装置の駆動制御
方法を説明するためのブロック図である。制御手段２０
はフィードバック制御コントローラ２１と、分配推力演
算回路２２とを備えている。水平二方向可動装置が例え
ば、制振装置として使用される場合、フィードバック制
御コントローラ２１は、建物の揺れに応じて設定される
制御目標値と、加速度検出器等により検出されてフィー
ドバックされる可動テーブル１０の運動状態量との偏差
に基づき、Ｘ軸方向の全推力ＦX及びＹ軸方向の全推力
ＦYを算出し、各軸方向の全推力指令を出力する。これ
らの全推力指令は分配推力演算回路２２に入力される。FIG. 6 is a block diagram for explaining a drive control method of the above-described horizontal two-way movable device. Control means 20
Comprises a feedback controller 21 and a distribution thrust calculation circuit 22. When the horizontal two-way movable device is used, for example, as a vibration damping device, the feedback control controller 21 controls the movable target table which is set according to the shaking of the building and which is detected and fed back by an acceleration detector or the like. The total thrust FX in the X-axis direction and the total thrust FY in the Y-axis direction are calculated based on the deviation from the motion state amount of No. 10 and a total thrust command in each axial direction is output. All these thrust commands are input to the distribution thrust calculation circuit 22.
【００３１】分配推力演算回路２２は、Ｘ軸方向演算器
２３と、Ｙ軸方向演算器２４とからなっている。可動テ
ーブル１０にはＸ軸方向変位検出器２５と、Ｙ軸方向変
位検出器２６とが設けられている。変位検出器２５、２
６の検出値ΔＸ、ΔＹは、それぞれＹ軸方向演算器２４
及びＸ軸方向演算器２３に入力される。各演算器２３、
２４は全推力ＦX、ＦYと変位ΔＸ、ΔＹとから、可動部
材１０の重心回りのねじりモーメントの和が零となるよ
うな、２つの分配推力をＸ軸方向及びＹ軸方向について
演算する。The distribution thrust calculation circuit 22 includes an X-axis direction calculator 23 and a Y-axis direction calculator 24. The movable table 10 is provided with an X-axis direction displacement detector 25 and a Y-axis direction displacement detector 26. Displacement detector 25, 2
The detected values ΔX and ΔY of the Y-axis direction calculator 24 are respectively
And the X-axis direction calculator 23. Each computing unit 23,
Numeral 24 calculates two distributed thrusts in the X-axis direction and the Y-axis direction from the total thrusts FX and FY and the displacements ΔX and ΔY such that the sum of the torsional moments around the center of gravity of the movable member 10 becomes zero.
【００３２】ここで、分配推力の演算方法を図７を参照
して説明する。装置中心と可動テーブル１０の重心Ｇが
一致した状態での、重心Ｇを原点とするＸ、Ｙ座標を考
える。可動テーブル１０がＸ軸方向にΔＸ変位し、重心
がＧ´に移動した状態で、可動テーブル１０にＹ軸方向
の全推力ＦYを与える場合、同方向の分配推力ｆY1、ｆY
2は、次の条件式（１）、（２）により演算される。Here, a method of calculating the distribution thrust will be described with reference to FIG. Consider the X and Y coordinates with the center of gravity G as the origin when the center of the apparatus and the center of gravity G of the movable table 10 match. When the movable table 10 is displaced by ΔX in the X-axis direction and the center of gravity is moved to G ′, and the movable table 10 is given a total thrust FY in the Y-axis direction, the distributed thrusts fY1 and fY in the same direction are applied.
2 is calculated by the following conditional expressions (1) and (2).
【００３３】 ｆY1＋ｆY2＝ＦY （１） （ΔＸ−Ｌ）・ｆY2＋（ΔＸ＋Ｌ）・ｆY1＝０ （２） 同様に、可動テーブル１０がＹ軸方向にΔＹ変位した状
態で、可動テーブル１０にＸ軸方向の全推力ＦXを与え
る場合、同方向の分配推力ｆX1、ｆX2は、次の条件式
（３）、（４）により演算される。FY1 + fY2 = FY (1) (ΔX−L) · fY2 + (ΔX + L) · fY1 = 0 (2) Similarly, when the movable table 10 is displaced by ΔY in the Y-axis direction, the movable table 10 is displaced in the X-axis direction. Is given, the distributed thrusts fx1 and fx2 in the same direction are calculated by the following conditional expressions (3) and (4).
【００３４】 ｆX1＋ｆX2＝ＦX （３） （ΔＹ−Ｌ）・ｆX2＋（ΔＹ＋Ｌ）・ｆX1＝０ （４） 上記各式において、ＬはＸ軸サーボモータ１４、１５及
びＹ軸サーボモータ１８、１９の作用点のＸ、Ｙ座標原
点からのＸ、Ｙ軸方向距離である。Fx1 + fx2 = fx (3) (ΔY−L) · fx2 + (ΔY + L) · fx1 = 0 (4) In the above equations, L is the action of the X-axis servomotors 14 and 15 and the Y-axis servomotors 18 and 19 This is the distance in the X and Y axis directions from the origin of the X and Y coordinates of the point.
【００３５】Ｘ軸方向演算器２３及びＹ軸方向演算器２
４は、それぞれ分配推力ｆX1、ｆX2及び分配推力ｆY1、
ｆY2に応じた分配推力指令を第１、第２Ｘ軸サーボモー
タ１４、１５及び第１、第２Ｙ軸サーボモータ１８、１
９に与え、可動テーブル１０を加力する。この場合、各
分配推力指令は各サーボモータにトルク指令として与え
られ、各サーボモータの駆動トルクが制御される。X-axis direction calculator 23 and Y-axis direction calculator 2
4 are distribution thrusts fX1, fx2 and distribution thrust fY1, respectively.
The distribution thrust command corresponding to fY2 is transmitted to the first and second X-axis servomotors 14 and 15, and the first and second Y-axis servomotors 18 and 1
9 to apply a force to the movable table 10. In this case, each distributed thrust command is given to each servomotor as a torque command, and the driving torque of each servomotor is controlled.
【００３６】このように、可動テーブル１０には条件式
（１）、（２）、（３）、（４）を満足するような分配
推力が与えられるので、可動テーブル１０に発生する水
平面内のねじりモーメントが消去される。As described above, since the distributed thrust that satisfies the conditional expressions (1), (2), (3), and (4) is given to the movable table 10, the movable table 10 The torsional moment is eliminated.
【００３７】この発明の装置は制振装置、振動台、起振
器等の振動発生装置に限らず、可動部材を水平二方向に
加力するものであれば、他の装置にも適用できる。ま
た、上記実施の形態は単なる例示にすぎず、この発明は
種々の改変が可能である。例えば、アクチュエータとし
てはＡＣサーボモータに限らず、ＤＣサーボモータを用
いてもよく、さらにサーボモータ以外の流体圧シリンダ
等他のアクチュエータを用いてもよい。The device of the present invention is not limited to a vibration generating device such as a vibration damping device, a vibrating table, and a vibrator, but can be applied to other devices as long as they apply a force to a movable member in two horizontal directions. Further, the above embodiment is merely an example, and the present invention can be variously modified. For example, the actuator is not limited to the AC servomotor, but may be a DC servomotor, or may be another actuator other than the servomotor, such as a hydraulic cylinder.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、装置全
体の大きさが特に高さ方向に関してコンパクト化し、ま
た水平二方向の可動部質量、摩擦抵抗力等の動特性をほ
ぼ等しくすることが可能となり、駆動二方向の動特性の
違いを考慮する必要のないシステムを実現することがで
きる。As described above, according to the present invention, the size of the entire apparatus is made compact particularly in the height direction, and the dynamic characteristics such as the mass of the movable portion and the frictional resistance in the two horizontal directions are made substantially equal. This makes it possible to realize a system that does not need to consider the difference in dynamic characteristics between the two driving directions.
【００３９】また、装置の可動部に発生するねじりモー
メントが消去されるので、リニア軸受に作用する負荷が
小さくなり、製作コストの低減、装置寿命の長期化を図
ることができ、また制御性能にすぐれたものとなる。Further, since the torsional moment generated in the movable portion of the apparatus is eliminated, the load acting on the linear bearing is reduced, the production cost can be reduced, the life of the apparatus can be prolonged, and the control performance can be improved. It will be excellent.
【図１】図１はこの発明による可動部支持ユニットの実
施の形態を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a movable section support unit according to the present invention.
【図２】図２は同支持ユニットのガイドレール等を除去
した状態の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the support unit with a guide rail and the like removed.
【図３】図３はこの発明による水平二方向可動装置の実
施の形態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of a horizontal two-way movable device according to the present invention.
【図４】図４は同装置の可動テーブルを除去した状態の
平面図である。FIG. 4 is a plan view of the apparatus with a movable table removed.
【図５】図５は同装置の側面図である。FIG. 5 is a side view of the same device.
【図６】図５はこの発明による駆動制御方法を説明する
ためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining a drive control method according to the present invention.
【図７】図７は分配推力の演算方法を説明するための図
である。FIG. 7 is a diagram for explaining a calculation method of a distribution thrust.
【図８】図８は従来の装置において発生するねじりモー
メントを説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a torsional moment generated in a conventional device.
１…可動部支持ユニット ２…上側リニア軸受 ２ａ…上側リニアガイドレール ２ｂ…上側リニアガイドレール受け ３…下側リニア軸受 ３ａ…下側リニアガイドレール ３ｂ…下側リニアガイドレール受け ４…推力伝達機構 ６…ボールナット ７…ボールねじ １０…可動テーブル １１…基礎フレーム １４…第１のＸ軸サーボモータ １５…第２のＸ軸サーボモータ １８…第１のＹ軸サーボモータ １９…第２のＹ軸サーボモータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Moving part support unit 2 ... Upper linear bearing 2a ... Upper linear guide rail 2b ... Upper linear guide rail receiver 3 ... Lower linear bearing 3a ... Lower linear guide rail 3b ... Lower linear guide rail receiver 4 ... Thrust transmission mechanism 6 ball nut 7 ball screw 10 movable table 11 base frame 14 first X-axis servo motor 15 second X-axis servo motor 18 first Y-axis servo motor 19 second Y-axis Servomotor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新谷 隆弘 千葉県船橋市前原東５−８−16 (72)発明者 森本 仁 千葉県成田市新泉９−１ 鉄建建設株式会 社技術研究所内 (72)発明者 林 郁夫 千葉県成田市新泉９−１ 鉄建建設株式会 社技術研究所内 (72)発明者 中村 豊 千葉県成田市新泉９−１ 鉄建建設株式会 社技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Takahiro Shintani 5-8-16, Maebaruhigashi, Funabashi City, Chiba Prefecture (72) Inventor Hitoshi Morimoto 9-1, Shinizumi, Narita City, Chiba Prefecture Inside the Technical Research Institute of Tekkaken Construction Co., Ltd. (72 ) Inventor Ikuo Hayashi 9-1, Shinsen, Narita-shi, Chiba Pref. In the Technical Research Institute of Tekkoken Co., Ltd.
Claims (6)
を案内するためのリニア軸受と、 前記リニア軸受に一体に設けられ、一方向に相対直線運
動を生じさせる推力を伝達するための推力伝達機構とを
備えてなることを特徴とする可動部支持ユニット。1. A linear bearing for guiding relative linear motion in two horizontal directions orthogonal to each other, and a thrust transmission integrated with the linear bearing for transmitting a thrust for generating a relative linear motion in one direction. A movable part support unit comprising a mechanism.
ボールナットに螺着されたボールねじとを含むことを特
徴とする請求項１記載の可動部支持ユニット。2. The movable unit supporting unit according to claim 1, wherein said thrust transmitting mechanism includes a ball nut and a ball screw screwed to said ball nut.
めのリニア軸受と、前記リニア軸受に一体に設けられ、
一方向に相対直線運動を生じさせる推力を伝達するため
の推力伝達機構とを有する４基の可動部支持ユニットで
あって、 これらの可動部支持ユニットのうち、２基の前記可動部
支持ユニットは前記推力伝達機構が水平な第１の方向の
推力を伝達するように、前記ベース上に互いに間隔を置
いて配置され、他の２基の前記可動部支持ユニットは前
記推力伝達機構が第１の方向と直交する水平な第２の方
向の推力を伝達するように、互いに間隔を置いて前記ベ
ース上に配置されてなる可動部支持ユニットと、 前記各可動部支持ユニット全体に亘って支持された可動
部材と、 前記各可動部支持ユニットの前記推力伝達機構にそれぞ
れ連結され、前記可動部材に前記第１及び第２の方向の
推力を与えるための、各方向について２台ずつ設けられ
たアクチュエータとを備えてなることを特徴とする水平
二方向可動装置。3. A base, a linear bearing for guiding relative linear motion in two horizontal directions perpendicular to each other, and provided integrally with the linear bearing,
Four movable unit support units having a thrust transmission mechanism for transmitting a thrust for causing relative linear motion in one direction, wherein two of the movable unit support units are The thrust transmitting mechanism is arranged at a distance from each other on the base such that the thrust transmitting mechanism transmits a thrust in a horizontal first direction. A movable unit supporting unit disposed on the base at a distance from each other so as to transmit a thrust in a horizontal second direction orthogonal to the direction, and supported over the entire movable unit supporting unit; A movable member, and two movable arm members for each direction for applying a thrust in the first and second directions to the movable member. Two horizontal-direction moving device characterized by comprising a Chueta.
ボールナットに螺着されたボールねじとを含み、 前記アクチュエータがサーボモータであることを特徴と
する請求項３記載の水平二方向可動装置。4. The horizontal two-way movable device according to claim 3, wherein said thrust transmitting mechanism includes a ball nut and a ball screw screwed to said ball nut, and said actuator is a servomotor. .
制御方法であって、 前記可動部材に与える第１及び第２の方向の必要全推力
と、前記可動部材の前記第１及び第２の方向の変位とか
ら、前記可動部材の重心回りの水平面内のねじりモーメ
ントの和が零となるような２つの分配推力を演算し、 この分配推力を発生するように前記第１及び第２の方向
の各２台のアクチュエータの駆動を制御することを特徴
とする水平二方向可動装置の駆動制御方法。5. The drive control method for a horizontal two-way movable device according to claim 3, wherein the total required thrusts applied to the movable member in the first and second directions and the first and second thrusts of the movable member are provided. From the displacement in the two directions, two distributed thrusts are calculated so that the sum of the torsional moments in the horizontal plane around the center of gravity of the movable member becomes zero, and the first and second distributed thrusts are generated so as to generate the distributed thrust. A driving control method for a horizontal two-way movable device, comprising controlling the driving of each of two actuators in the two directions.
制御方法であって、 前記可動部材に与える第１及び第２の方向の必要全推力
と、前記可動部材の前記第１及び第２の方向の変位とか
ら、前記可動部材の重心回りの水平面内のねじりモーメ
ントの和が零となるような２つの分配推力を演算し、 この分配推力を発生するように前記第１及び第２の方向
の各２台のサーボモータのトルクを制御することを特徴
とする水平二方向可動装置の駆動制御方法。6. The drive control method for a horizontal two-way movable device according to claim 4, wherein: the necessary total thrusts applied to the movable member in the first and second directions; and the first and second thrusts of the movable member. From the displacement in the two directions, two distributed thrusts are calculated so that the sum of the torsional moments in the horizontal plane around the center of gravity of the movable member becomes zero, and the first and second distributed thrusts are generated so as to generate the distributed thrust. A drive control method for a horizontal two-way movable device, comprising controlling the torques of two servomotors in each of the two directions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20915496A JPH1037523A (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Movable part support unit, horizontal two-way movable device using it, and method for controlling its drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20915496A JPH1037523A (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Movable part support unit, horizontal two-way movable device using it, and method for controlling its drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1037523A true JPH1037523A (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=16568216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20915496A Pending JPH1037523A (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Movable part support unit, horizontal two-way movable device using it, and method for controlling its drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1037523A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7302853B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-12-04 | National Kaohsiung University Of Applied Sciences | Sliding vibration-resisting building model |
| EP3207194A1 (en) * | 2014-10-16 | 2017-08-23 | Even Zohar, Oshri | Object, such as a building, provided with a system for preventing damage from earthquakes to the object |
| CN114531003A (en) * | 2022-02-21 | 2022-05-24 | 南京航空航天大学 | Asymmetric double-side-length primary magnetic suspension permanent magnet linear synchronous motor |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP20915496A patent/JPH1037523A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7302853B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-12-04 | National Kaohsiung University Of Applied Sciences | Sliding vibration-resisting building model |
| EP3207194A1 (en) * | 2014-10-16 | 2017-08-23 | Even Zohar, Oshri | Object, such as a building, provided with a system for preventing damage from earthquakes to the object |
| CN114531003A (en) * | 2022-02-21 | 2022-05-24 | 南京航空航天大学 | Asymmetric double-side-length primary magnetic suspension permanent magnet linear synchronous motor |
| CN114531003B (en) * | 2022-02-21 | 2022-12-02 | 南京航空航天大学 | Asymmetric double-side-length primary magnetic suspension permanent magnet linear synchronous motor |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050802 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060124 |