DE112007002902T5

DE112007002902T5 - Vibrationsisolationssteuerungssystem

Info

Publication number: DE112007002902T5
Application number: DE112007002902T
Authority: DE
Inventors: Kei Terada; Tetsuaki Nagano; Kiyoshi Maekawa; Emiko Hayasaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-09-17
Also published as: KR101110892B1; CN101542411A; US8138693B2; JPWO2008066035A1; KR20090073254A; CN101542411B; US20100060220A1; WO2008066035A1; JP4869353B2

Abstract

Vibrationsisolationssteuersystem, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem ein Vibrationsanregungsaktuator angeordnet ist, der eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit einschließt, die in einer axialen Richtung beweglich ist und das eine Vibration unterdrückt, die auf das Gerät wirkt, wenn ein Objekt auf der Vibrationsanregungsbewegungseinheit montiert ist und die Vibrationsanregungsbewegungseinheit bewegt wird, wobei das Vibrationsisolationssteuersystem umfasst:
eine Speichereinheit, die in dieser einen Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators und Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten speichert, die durch Addieren einer Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit und einer Masse des Objektes erhalten werden;
eine Berechnungseinheit, die einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Verwenden zumindest des Modellbetriebsparameters und der Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten berechnet;
einen Vibrationsisolationsaktuator, der eine Vibrationsisolationsantriebseinheit, die an dem Gerät befestigt ist und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit einschließt, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit angetrieben wird, um sich in der axialen Richtung zu bewegen; und
ein Vibrationsisolationssteuergerät, das einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt, der von der...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vibrationsisolationssteuerungssystem, das in einem Gerät, in dem ein Stellglied/Aktuator bereitgestellt ist, um ein Objekt in einer vorbestimmten Richtung basierend auf einen Steuerungsbefehl zu bewegen, eine Vibration unterdrückt, die von dem Betrieb des Aktuators/Stellgliedes verursacht wird.
STAND DER TECHNIK
Heutzutage wird ein Aktuator/Stellglied, das durch ein Steuergerät gesteuert wird, um ein Objekt, wie z. B. ein Werkstück oder ein Produkt, in einer vorbestimmten Richtung zu bewegen, in unterschiedlichen Geräten verwendet, wie z. B. in Halbleiterfertigungsgeräten, unterschiedlichen Arten von Maschinenwerkzeugen und einem Förderer.
Ein Gerät einschließlich eines derartigen Aktuators/Stellgliedes (hiernach ”Vibrationsanregungsaktuator”) vibriert unvermeidlich, da eine Reaktionskraft, die durch den Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators verursacht wird, eine Vibrations-auslösende Kraft wird. Insbesondere in einem Gerät einschließlich eines Vibrationsanregungsaktuators, der einen Schub durch Verwenden einer Kombination eines Drehmotors und einer Kugelrollspindel, eines Vibrationsanregungsaktuators, der einen Schub mit einem Linearmotor erreicht oder Ähnlichem wird eine vergleichsweise große Vibrations-auslösende Kraft zu der Zeit einer Beschleunigung oder Abbremsung zum Bewegen eines Objekts erzeugt.
Wenn eine große Vibrations-auslösende Kraft auf ein Maschinenwerkzeug wirkt, wenn ein Objekt bearbeitet wird, vermindert sich eine Verarbeitungsgenauigkeit, da ein Vibrationsanregungsaktuators und ein Werkstück aufgrund der Vibration des Maschinenwerkzeugs vibrieren. In diesem Fall kann das Maschinenwerkzeug das oben erwähnte Maschinenwerkzeug sein, das ein Werkstück bearbeitet, während ein Werkzeug mittels des Vibrationsanregungsaktuators bewegt wird oder das oben erwähnte Maschinenwerkzeug, das ein Werkstück bearbeitet, während das Werkstück mittels des Vibrationsanregungsaktuators bewegt wird. Um ein Werkstück mit einer hohen Formgenauigkeit und hohen Positionsgenauigkeit zu bearbeiten, ist es vorzuziehen, die Vibration des Gerätes (Maschinenwerkstückes) so weit wie möglich zu unterdrücken, die durch den Betrieb eines Vibrationsanregungsaktuators verursacht wird. Darüber hinaus ist es in einem Förderer vorzuziehen, der ein Föderzielobjekt, wie z. B. ein Werkstück oder ein Produkt, zu einem vorbestimmten Punkt durch Bewegen des Förderzielobjektes mittels des Vibrationsanregungsaktuators befördert, dass eine Vibrations-auslösende Kraft, die durch den Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators verursacht wird, soweit wie möglich unterdrückt wird, so dass das Förderziel nicht gegen den Förderer oder ein anderes Förderzielobjekt trifft oder herunterfällt.
Ein aktiver Schwingungstilger, der zum Beispiel im Patentdokument 1 beschrieben wird, ist als ein Gerät bekannt, das eine Technik zum Unterdrücken einer Vibration verwendet, die auf ein Gerät bei dem Betrieb eines Vibrationsanregungsaktuators wirkt. Der aktive Schwingungstilger schließt ein Unterstützungsgerät ein, das ein Gewicht in einer horizontalen Richtung unterstützt, ein Gewicht-antreibendes Gerät, das das Gewicht antreibt, und ein Steuergerät, das das Gewicht-antreibende Getriebe steuert und ist in einem Bearbeitungsgerät derart angeordnet, dass die Richtung einer Bewegung des Gewichtes parallel zu der Richtung einer Bewegung einer ersten, sich bewegenden Einheit in dem Bearbeitungsgerät ist und die Vibration unterdrückt. Zu dieser Zeit führt das Steuergerät eine Feed-Forward-Steuerung für das Gewicht-antreibende Gerät basierend auf einem Drehmomentsollwert durch, der an eine Antriebseinheit bereitgestellt wird, der die erste, sich bewegende Einheit antreibt und einem Drehmomentsollwert, der an eine Antriebseinheit bereitgestellt wird, die eine andere, sich bewegende Einheit antreibt, und führt ebenfalls eine Feed-Back-Steuerung für das Gewicht-antreibende Gerät basierend auf dem Versatz des Gewichtes durch.

Patentdokument 1: Offengelegte, japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-212008 .

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Da jedoch diese Drehmomentsollwerte eine Störung einschließen, wie z. B. ein Reibmoment und Rauschen, wenn die Optimalwertsteuerung (Feed Forward Control) des Gewicht-antreibenden Gerätes in dem aktiven Schwingungstilger, der in Patentdokument 1 beschrieben ist, basierend auf dem Drehmomentsollwert durchgeführt wird, der der Antriebseinheit bereitgestellt wird, die die erste, sich bewegende Einheit antreibt und dem Drehmomentsollwert, der der Antriebseinheit bereitgestellt wird, die die andere, sich bewegende Einheit antreibt, kann eine Optimalwertsteuerung entsprechend einer Beschleunigungs-/Abbremsungsdrehmomentkomponente, aufgrund derer das Bearbeitungsgerät vibriert, nicht geeignet durchgeführt werden. Falls daher sogar die Optimalwertsteuerung und die Regelung des Gewicht-antreibenden Gerätes basierend auf dem Versatz des Gewichtes durch eine Kombination dieser Steuerungen durchgeführt wird, ist es schwierig, mit hoher Genauigkeit eine Vibrations-auslösende Kraft auszulöschen, die von dem Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators (der ersten, sich bewegenden Einheit) hervorgerufen wird, so dass es schwierig ist, eine Vibration genau zu unterdrücken, die durch den Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators verursacht wird.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Probleme erzielt worden und ein Ziel der Erfindung ist, ein Vibrationsisolationssteuersystem bereitzustellen, das eine Vibrations-anregende Kraft, die durch den Betrieb eines Vibrationsanregungsaktuators/-Stellgliedes verursacht wird, mit hoher Genauigkeit auslöscht und leicht die Vibration eines Gerätes unterdrückt, das den Vibrationsanregungsaktuator einschließt.
VORRICHTUNGEN ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um das obige Ziel gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird ein Vibrationsisolationssteuersystem bereitgestellt, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem ein Vibrationsanregungsaktuator angeordnet ist, der eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit einschließt, die in einer axialen Richtung beweglich ist und das eine Vibration unterdrückt, die auf das Gerät wirkt, wenn ein Objekt auf der Vibrationsanregungsbewegungseinheit montiert ist und die Vibrationsanregungsbewegungseinheit bewegt wird. Das Vibrationsisolationssteuersystem schließt eine Speichereinheit ein, die in dieser einen Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators und Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten speichert, die durch Addieren einer Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit und einer Masse des Objektes erhalten werden; eine Berechnungseinheit, die einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Verwenden von zumindest dem Modellbetriebsparameter und den Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten berechnet; einen Vibrationsisolationsaktuator, der eine Vibrationsisolationsantriebseinheit, die an dem Gerät befestigt ist und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit einschließt, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit angetrieben wird, um sich in der axialen Richtung zu bewegen; und ein Vibrationsisolationssteuergerät, das einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt, der von der Berechnungseinheit berechnet wird und einen Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit derart steuert, dass eine Kraft, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf das Gerät wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, auf das Gerät durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit wirkt.
Um das obige Ziel gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird ein Vibrationsisolationssteuersystem bereitgestellt, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem eine Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren angeordnet ist, die alle eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit einschließen, die in einer axialen Richtung beweglich ist und das eine Vibration unterdrückt, die auf das Gerät wirkt, wenn ein Objekt an zumindest einer der Vibrationsanregungsbewegungseinheiten montiert ist, die sich in einer vorbestimmten axialen Richtung bewegen und die Vibrationsanregungsbewegungseinheiten bewegt werden. Das Vibrationsisolationssteuersystem schließt eine Speichereinheit ein, die in dieser Modellbetriebsparameter eines Vibrationsanregungsaktuators, vom dem sich die Vibrationsanregungsbewegungseinheit in der vorbestimmten axialen Richtung bewegt und Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten speichert, die durch Addieren einer Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit, die sich in der vorbestimmten axialen Richtung bewegt und einer Masse des Objekts erhalten werden; eine Berechnungseinheit, die einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Verwenden von zumindest den Modellbetriebsparameter und den Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten berechnet; einen Vibrationsisolationsaktuator, der eine Vibrationsisolationsantriebseinheit, die an dem Gerät befestigt ist, und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit einschließt, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit angetrieben wird, um sich in der vorbestimmten axialen Richtung zu bewegen; und ein Vibrationsisolationssteuergerät, das einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt, der von der Berechnungseinheit berechnet wird und einen Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit derart steuert, dass eine Kraft, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf dem Gerät wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse in der vorbestimmten axialen Richtung bewegt wird, auf das Gerät durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit wirkt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Da das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung einen Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators verwendet, wenn das System einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen einer Vibrationsanregungsbewegungsmasse berechnet, ist es leicht, einen Parameter zu berechnen, in dem ein realer Beschleunigungs-/Abbremsungsschub genau widergespiegelt wird. Da der Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs- /Abbremsungsschub bestimmt wird, wenn der Vibrationsisolationsaktuator betätigt wird, ist es leicht, den Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit derart zu steuern, dass eine Kraft, die mit einer hohen Genauigkeit eine Reaktionskraft auslöscht, die auf dem Gerät wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, auf das Gerät durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit wirkt.
Daher löscht das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Genauigkeit eine Vibrations-anregende Kraft aus, die von dem Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators verursacht wird und unterdrückt leicht die Vibration des Gerätes, in dem der Vibrationsanregungsaktuator angeordnet ist. Eine Verarbeitungsgenauigkeit wird leicht verbessert, wenn das Vibrationsisolationssteuersystem auf ein Halbleiter-Herstellungsgerät oder ein Maschinenwerkzeug angewendet wird und es ist leicht zu verhindern, dass ein Förderzielobjekt während einem Förderungsprozess beschädigt wird oder herunterfällt, wenn das System auf einen Förderer angewendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Grundkonfiguration eines Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsanregungssteuergerätes darstellt, in dem eine Speichereinheit und eine Berechnungseinheit eingeschlossen sind, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bilden.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel der Berechnungseinheit darstellt, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, das in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen ist.
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuergerätes darstellt, wenn die Berechnungseinheit, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen ist.
5 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Vibrationsisolationssteuergerätes einschließlich einer Reibschubschätzeinheit darstellt, das das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet.
6 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel einer Konfiguration der Reibschubschätzeinheit darstellt, die in 5 gezeigt ist.
7 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung darstellt, wenn ein Vibrationsisolationsaktuator zwischen dem von einer Vibration zu isolierenden Gerät und einem festen Objekt angeordnet wird, das seitlich zu dem Gerät lokalisiert ist.
8 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung darstellt, das mit einem Förderer gekoppelt ist.
9 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung darstellt, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem eine Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren angeordnet ist.
10 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein anderes Beispiel der Berechnungseinheit darstellt, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet.
11 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch noch ein anderes Beispiel der Berechnungseinheit darstellt, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet.
12 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuergerätes darstellt, das das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, in dem eine Gegenschubberechnungseinheit einen Filter verwendet.
13 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein anderes Beispiel der Reibungsschätzeinheit darstellt, die in dem Vibrationsisolationssteuergerät bereitgestellt ist, das das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, falls erforderlich.
14 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch noch ein anderes Beispiel der Reibungsschätzeinheit darstellt, die in dem Vibrationsisolationssteuergerät bereitgestellt ist, das das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, falls erforderlich.
15 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch noch ein anderes Beispiel der Reibungsschätzeinheit darstellt, die in dem Vibrationsisolationssteuergerät bereitgestellt ist, das das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, falls erforderlich.
16 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch noch ein anderes Beispiel der Reibungsschätzeinheit darstellt, die in dem Vibrationsisolationssteuergerät bereitgestellt ist, das das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet, falls erforderlich.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM(EN) DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen eines Vibrationauflösungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erklärt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die unten erklärten Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Grundkonfiguration eines Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Vibrationsisolationssteuersystem 50, das in 1 gezeigt ist, schließt eine Speichereinheit 10, die darin vorbestimmte Daten speichert, eine Berechnungseinheit 20, die einen vorbestimmten Parameter berechnet, einen Vibrationsisolationsaktuator 30 und ein Vibrationsisolationssteuergerät 40 ein. Das Vibrationsisolationssteuersystem 50 ist mit einem Gerät 100 gekoppelt, in dem ein Vibrationsanregungsaktuator 80, der von einem vorbestimmten Steuergerät 70 gesteuert wird (hiernach ”Vibrationsanregungssteuergerät 70”), um ein Objekt 105 in einer axialen Richtung zu bewegen, auf einer Unterstützungseinheit 90 angeordnet ist.
Ein Gerät, mit dem das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung gekoppelt werden kann, kann ein Halbleiterherstellungsgerät, unterschiedliche Arten von Maschinenwerkzeugen, ein Förderer und so weiter sein. Das Gerät 100 ist ein numerisch gesteuertes Maschinenwerkzeug, in dem der Vibrationsanregungsaktuator 90 und eine Bearbeitungseinheit 95 auf der Unterstützungseinheit 90 angeordnet sind, die als eine Basis agiert. Der Vibrationsanregungsaktuator 80, der auf der Unterstützungseinheit 90 angeordnet ist, ist ein Linearmotor und schließt eine Antriebseinheit 73 (hiernach ”Vibrationsanregungsantriebseinheit 73”), die an der Unterstützungseinheit 90 befestigt ist, die als ein Stator funktioniert und eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 ein, die auf der Vibrationsanregungsantriebseinheit 73 (dem Stator) gleitet, um in der axialen Richtung beweglich zu sein und auf dieser ein Werkstück montiert, das als das Objekt 105 agiert.
Aufgrund des Betriebes des Vibrationsanregungsaktuators 80, in anderen Worten aufgrund der Bewegung der Vibrationsanregungsbewegungsmasse, die durch Addieren der Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 und der Masse des Objekts 105 erhalten wird, wird eine Reaktionskraft erzeugt. Diese Reaktionskraft wirkt auf die Unterstützungseinheit 90 als eine Vibrationsanregungskraft, wodurch die Unterstützungseinheit 90 vibriert. Der Vibrationsanregungsaktuator 80 und die Bearbeitungseinheit 95 vibrieren aufgrund der Vibration der Unterstützungseinheit 90 und dieses führt zu der Vibration des Gerätes 100. Um das Gerät 100 leicht von dem Vibrationsseitenisolationssteuersystem 50 zu unterscheiden, sind in 1 das Vibrationsanregungssteuergerät 70, die Unterstützungseinheit 90 und die Bearbeitungseinheit 95 mit Zwei-Punkt-Strich-Linien gezeichnet, der Vibrationsanregungsaktuator 80 ist mit einer Strich-Punkt-Linie gezeichnet und das Objekt 105 ist mit einer unterbrochenen Linie gezeichnet.
Das Vibrationsisolationssteuersystem 50 steuert den Betrieb des Vibrationsisolationsaktuators 30 mittels dem Vibrationsisolationssteuergerät 40, um den Vibrationsisolationsaktuator 30 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer vorbestimmten Richtung zu betätigen und wendet daher eine Kraft an, die die Reaktionskraft zu dem Gerät 100 auslöscht, wodurch die Vibrationen des Vibrationsanregungsaktuators und der Unterstützungseinheit 90 unterdrückt werden, und folglich die Vibration des Gerätes 100.
Zu diesem Zweck speichert die Speichereinheit 10 des Vibrationsisolationssteuersystems 50 in dieser einen Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators 80 und Daten, die die Vibrationsanregungsbewegungsmasse anzeigen. Der Modellbetriebsparameter ist ein Parameter, der zum Durchführen eines Modellierens zum Simulieren des Betriebes des Steuerziels (des Vibrationsanregungsaktuators 80) in der Berechnungseinheit 20 benötigt wird. Die Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten sind, wie oben beschrieben, Massendaten, die durch Addieren der Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 und der Masse des Objekts 105 erhalten werden. Wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse geändert wird, wird die gegenwärtige Vibrationsanregungsbewegungsmasse, die in der Speichereinheit 10 gespeichert ist, auf einen angepassten Massenwert aktualisiert, der in einem Oberlevelsteuergerät (nicht gezeigt) oder dem Vibrationsanregungssteuergerät 70 berechnet oder geschätzt wird.
Die Berechnungseinheit 20, die in dem Vibrationsisolationssteuersystem 50 eingeschlossen ist, führt ein Modellieren zum Simulieren des Betriebs des Steuerzieles durch Verwenden des Modellbetriebsparameters und der Vibrationsanregungsbewegungsmassen durch und berechnet einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschubes, der zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse notwendig ist. Betriebsbetragsdaten des Vibrationsanregungsaktuators 80 sind erforderlich, wenn der Beschleunigungs-/Abbremsungsschub berechnet wird. In diesem Bezug wird ein Positionsbefehl Cp, der von dem Oberlevelsteuergerät dem Vibrationsanregungssteuergerät 70 zugeführt wird, als die Betriebsbetragsdaten verwendet.
Da der Vibrationsanregungsaktuator 80 ein Linearmotor ist, wie oben beschrieben, berechnet die Berechnungseinheit 20 als den Parameter zum Beispiel einen Schub oder eine Beschleunigung zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse. Das Vibrationsisolationssteuergerät 40 bestimmt eine Betriebsbedingung des Vibrationsisolationsaktuators 30 basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub, der von der Berechnungseinheit 20 berechnet wird.
Der Vibrationsisolationsaktuator 30 schließt eine Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 ein, die mit der Unterstützungseinheit 90 durch Befestigungen 55 und 55 befestigt ist und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 angetrieben wird, um sich in einer vorbestimmten Richtung zu bewegen. Der Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 wird von dem Vibrationsisolationssteuergerät 40 gesteuert. Der Vibrationsisolationsaktuator 30 ist ein Linearmotor, in dem die Vibrationsisolationsantriebseinheit 23, die als ein Stator fungiert, mit der Unterstützungseinheit 90 durch die Befestigungen 55 und 55 befestigt ist und die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 gleitet auf der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 (dem Stator), um in der axialen Richtung beweglich zu sein. Der Vibrationsisolationsaktuator 30 ist in einer derartigen Weise angeordnet, dass die Richtung einer Bewegung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 parallel zu der Richtung einer Bewegung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 ist.
Durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung einer Bewegung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75, wenn der Vibrationsanregungsaktuator 80 betätigt wird, kann eine Kraft verursacht werden, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, um auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) zu wirken. Die Kraft, die die Reaktionskraft auslöscht, die auf die Unterstützungseinheit (das Gerät) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, wird in der folgenden Beschreibung als eine ”Gegenreaktionskraft” bezeichnet.
Das Vibrationsisolationssteuergerät 40 berechnet die Größe und die Richtung der Reaktionskraft, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, basierend auf dem Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub, der von der Berechnungseinheit 20 berechnet wird. Dann bestimmt das Vibrationsisolationssteuergerät 40 den Steuerinhalt für die Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 derart, dass eine Gegenreaktionskraft, die in einer Größe äquivalent jedoch in der Richtung entgegengesetzt zu der Reaktionskraft ist, auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 wirkt. Die Vibrationsisolationsbewegungsmassendaten (d. h. die Masse der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25) sind bei der Berechnung des Steuerinhaltes erforderlich. In diesem Bezug werden die Vibrationsisolationsbewegungsmassendaten in einer gewünschten Speichereinheit im Voraus gespeichert. Zum Beispiel kann das Vibrationsisolationssteuersystem 50 eine Konfiguration aufweisen, das die Speichereinheit 10 in dieser die Massendaten der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 speichert und das Vibrationsisolationssteuergerät 40 auf die Speichereinheit 10 zugreift, um die Daten zu lesen.
Alternativ kann das Vibrationsisolationssteuersystem 50 eine Konfiguration aufweisen, dass eine Speichereinheit (nicht gezeigt), die unterschiedlich zu der Speichereinheit 10 ist, in dieser die Massendaten der Vibrationsisolationsbewegungseinheit speichert und das Vibrationsisolationssteuergerät 40 auf die unterschiedliche Speichereinheit zugreift, um die Daten zu lesen.
Eine Gegenreaktionskraft kann durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 sogar in einer Richtung diagonal zu der Richtung einer Bewegung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 erzeugt werden. Da jedoch eine andere Vibrationsanregungskraft aufgrund der Bewegung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 erzeugt wird, falls die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 in dieser Weise bewegt wird, ist es vorzuziehen, dass die Richtung einer Bewegung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung einer Bewegung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 ist.
Ein Gewicht 60 kann auf der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 angeordnet werden, falls erforderlich. Eine gewünschte Gegenreaktionskraft kann leicht sogar mit einem kleinen Stoß der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 durch Anordnen des Gewichtes 60 auf der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 erhalten werden. Wenn das Gewicht 60 auf der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 angeordnet ist, bestimmt das Vibrationsisolationssteuergerät 40 einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 unter Berücksichtigung der gesamten Vibrationsisolationsbewegungsmasse, die durch Addieren der Masse der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 und der Masse des Gewichtes 60 erhalten wird.
Das Vibrationsisolationssteuersystem 50 mit der oben beschriebenen Konfiguration verwendet den Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators 80, wenn der Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse berechnet wird. Daher ist es leicht, einen Parameter zu erhalten, in dem ein realer Beschleunigungs-/Abbremsungsschub genau widergespiegelt wird. Wenn der Vibrationsisolationsaktuator 30 betätigt wird, bestimmt des System darüber hinaus einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 basierend auf dem Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub. Daher kann das System leicht den Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 derart steuern, dass eine Gegenreaktionskraft, die genau eine Reaktionskraft auslöscht, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, auf die Unterstützungseinheit 90 (dem Apparat 100) durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 wirkt.
Als ein Ergebnis kann das Vibrationsisolationssteuersystem 50 mit einer hohen Genauigkeit eine Vibrations-anregende Kraft auslöschen, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) aufgrund des Betriebes des Vibrationsanregungsaktuators 80 wirkt. Daher ist es möglich, die Vibrationen des Vibrationsanregungsaktuators 80 und der Unterstützungseinheit 90 zu unterdrücken, auf dem der Vibrationsanregungsaktuator 80 montiert ist und folglich die Vibration des Gerätes 100. Daher kann das Gerät 100, das ein numerisch gesteuertes Maschinenwerkzeug ist, ein Werkstück mit einer höheren Bearbeitungsgenauigkeit bearbeiten.
Das Vibrationsisolationssteuersystem 50 mit einer derartigen technischen Wirkung kann unterschiedliche Arten von Konfigurationen zusätzlich zu der Konfiguration aufweisen, die in 1 dargestellt ist. Darüber hinaus kann jedes der Berechnungseinheit 20, des Vibrationsisolationssteuergerätes 40 und des Vibrationsanregungssteuergerätes 70 unterschiedliche Arten von Konfigurationen aufweisen. Zum Beispiel kann die Speichereinheit 10 und die Berechnungseinheit 20 getrennt von dem Vibrationsisolationssteuergerät 40 und dem Vibrationsanregungssteuergerät 70 angeordnet sein. Alternativ können die Speichereinheit 10 und die Berechnungseinheit 20 in einem Beliebigen des Vibrationsisolationssteuergerätes 40, des Vibrationsanregungssteuergerätes 70 und des Oberlevelsteuergerät eingeschlossen sein. Unter Berücksichtigung, dass sowohl die Berechnungseinheit 20 als auch das Vibrationsanregungssteuergerät 70 den Positionsbefehl Cp von dem Oberlevelsteuergerät empfangen und einen vorbestimmten Prozess durchführen, ist es vorzuziehen, dass die Speichereinheit 10 und die Berechnungseinheit 20 in dem Vibrationsanregungssteuergerät 70 aus einem praktischen Standpunkt heraus eingeschlossen sind. Hiernach wird eine spezifische Konfiguration jedes des Vibrationsanregungssteuergerätes, der Berechnungseinheit und des Vibrationsisolationssteuergerätes unter Bezug auf 2 bis 4 unter der Annahme erläutert, dass die Speichereinheit und die Berechnungseinheit in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen sind.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel einer Konfiguration eines Vibrationsanregungssteuergerätes darstellt, in dem die Speichereinheit und die Berechnungseinheit eingeschlossen sind. Ein Vibrationsanregungssteuergerät 70A, das in 2 gezeigt ist, schließt eine Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61, eine Vibrationsanregungsstromsteuereinheit 63 und eine Vibrationsanregungsantriebsschaltung 65 zusätzlich zu der Speichereinheit 10 und der Berechnungseinheit 20 ein. Die Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 erzeugt eine Schubbefehl Cf₁ zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse. Die Vibrationsanregungsstromsteuereinheit 63 steuert einen Antriebsstrom, der zu dem Vibrationsanregungsaktuator 80 zugeführt werden soll. Die Vibrationsanregungsantriebsschaltung 65 führt tatsächlich den Antriebsstrom dem Vibrationsanregungsaktuator 80 zu.
Der Positionsbefehl Cp, der von dem Oberlevelsteuergerät empfangen wird, wird in die Berechnungseinheit 20 in dem Vibrationsanregungssteuergerät 70A eingegeben. Auf Empfangen des Positionsbefehls Cp hin führt die Berechnungseinheit 20 einen vorbestimmten Betrieb durch Verwenden des Modellbetriebsparameters und der Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten durch, die in der Speichereinheit 10 gespeichert sind, um eine Modellposition, eine Modellgeschwindigkeit und einen Modellschub zum Simulieren eines idealen, realen Betriebs der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 zu berechnen (siehe 1) und sendet die berechneten Daten an die Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61. Hiernach werden die Daten, die die Modellposition anzeigen, als ”Modellpositionsdaten Pm” bezeichnet, die Daten, die die Modellgeschwindigkeit anzeigen, werden als ”Modellgeschwindigkeitsdaten Vm” bezeichnet und die Daten, die den Modellschub anzeigen, werden als ”Modellschubdaten Fm” bezeichnet. Da die Modellschubdaten Fm ”dem Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub” entsprechen, werden die Modellschubdaten Fm ebenfalls an das Vibrationsisolationssteuergerät 40 gesendet (siehe 1).
Die Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 führt einen vorbestimmten Betrieb durch Verwenden der Modellpositionsdaten Pm, der Modellgeschwindigkeitsdaten Vm, der Modellschubdaten Fm und einer realen Positionsinformation P₁ der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 durch, die von dem Vibrationsanregungsaktuator 80 zugeführt wird, um den Schubbefehl Cf₁ zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 gemäß dem Positionsbefehl Cp zu erzeugen und stellt den Schubbefehl Cf₁ an die Vibrationsanregungsstromsteuereinheit 63 bereit. Der Vibrationsanregungsaktuator 80 schließt ein abtastendes Element, wie z. B. einen Drehcodierer oder einen Linearcodierer ein, um die reale Positionsinformation P₁ zu erhalten.
Auf Empfangen des Schubbefehls Cf₁ hin erzeugt die Vibrationsanregungsstromsteuereinheit 63 einen Spannungsbefehl Cv₁ zum Steuern der Größe eines Antriebstromes, der dem Vibrationsanregungsaktuator 80 zugeführt werden soll, gemäß dem Inhalt des Schubbefehls Cf₁ und stellt den Spannungsbefehl Cv₁ an die Vibrationsanregungsantriebsschaltung 65 bereit. Dann führt die Vibrationsanregungsantriebsschaltung 65 tatsächlich einen Antriebsstrom zu dem Vibrationsanregungsaktuator 80 unter der Steuerung der Vibrationsanregungsstromsteuereinheit 63 zu. Dann wird der Vibrationsanregungsaktuator 80, der den Antriebsstrom von der Vibrationsanregungsantriebsschaltung 65 empfängt, von dem Antriebsstrom betätigt, um die Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 zu einer vorbestimmten Position bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen. Mit anderen Worten bewegt der Vibrationsanregungsaktuator die Vibrationsanregungsbewegungsmasse zu der vorbestimmten Position unter einem vorbestimmten Beschleunigungs-/Abbremsungsschub. Zusätzlich wird die Ausgabe der Vibrationsanregungsantriebsschaltung 65 an die Vibrationsanregungsstromsteuereinheit 63 zurückgeführt.
Da das Vibrationsanregungssteuergerät 70A einschließlich der Speichereinheit 10 und der Berechnungseinheit 20 von der Berechnungseinheit 20 Steuerdaten, wie z. B. Position, Geschwindigkeit und Schub, für die Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 erhalten kann, die notwendig sind, wenn die Vibrationsanregungspositions- /Geschwindigkeitssteuereinheit 61 den Schubbefehl Cf₁ erzeugt, kann in dieser Weise die Schaltungskonfiguration vereinfacht werden und die Anzahl von Berechnungen kann verglichen mit dem Fall verringert werden, bei dem die Berechnungseinheit 20 getrennt von dem Vibrationsanregungssteuergerät bereitgestellt ist. Die Berechnungseinheit 20 kann die gleiche Konfiguration aufweisen, ob die Berechnungseinheit 20 in dem Vibrationsanregungssteuergerät 70 eingeschlossen ist oder getrennt von diesem bereitgestellt ist. Wenn die Berechnungseinheit 20 getrennt von dem Vibrationsanregungssteuergerät 70 bereitgestellt ist, können zwischenzeitlich Funktionen der Berechnungseinheit 20 zum Ausgeben der Modellpositionsdaten Pm und der Modellgeschwindigkeitsdaten Vm ausgelassen werden.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel der Berechnungseinheit darstellt, die in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen ist. Die Berechnungseinheit 20, die in 3 gezeigt ist, schließt eine Modellpositionssteuereinheit 11, eine Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13, eine Parameterberechnungseinheit 15, einen ersten Integrierer 17, einen zweiten Integrierer 19 und zwei Subtrahierer S₁ und S₂ ein. Die Modellpositionssteuereinheit 11 führt eine Positionssteuerung zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit (siehe 1) gemäß dem Positionsbefehl Cp durch. Die Modellgeschwindigkeitseinheit 13 steuert eine Geschwindigkeit zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75. Die Parameterberechnungseinheit 15 berechnet einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75. Der erste Integrierer 17 integriert die Daten einer Beschleunigung, die von der Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet werden. Der zweite Integrierer 19 integriert ein Signal, das von dem ersten Integrierer 17 ausgegeben wird.
Der Subtrahierer S₁ in der Berechnungseinheit 20 empfängt den Positionsbefehl Cp von dem Oberlevelsteuergerät und berechnet den Unterschied zwischen dem Positionsbefehl Cp und dem Ausgangssignal des zweiten Integrierers 19. Das Signal, das von dem Subtrahierer S₁ ausgegeben wird, wird in die Modellpositionssteuereinheit 11 eingegeben. Die Modellpositionssteuereinheit 11 berechnet eine Geschwindigkeit zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 gemäß dem Positionsbefehl Cp basierend auf einem Signal, das von dem Subtrahierer S₁ eingegeben wird und dem Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators, der in der Speichereinheit gespeichert ist (siehe 2). Der Subtrahierer S₂ empfängt die Geschwindigkeitsdaten, die von der Modellpositionssteuereinheit 11 berechnet werden und berechnet den Unterschied zwischen den Geschwindigkeitsdaten und dem Ausgangssignal des ersten Integrierers 17. Das Signal, das von dem Subtrahierer S₂ ausgegeben wird, wird in die Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13 eingegeben. Die Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet eine Beschleunigung zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 gemäß dem Positionsbefehl Cp basierend auf einem Signal, das von dem Subtrahierer S₂ eingegeben wird und dem Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators, der in der Speichereinheit 10 gespeichert ist. Die Beschleunigungsdaten werden zu der Parameterberechnungseinheit 15 und dem ersten Integrierer 17 zugeführt.
Die Parameterberechnungseinheit 15, die die Beschleunigungsdaten empfängt, die von der Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet werden, berechnet einen Modellschub, der ein idealer Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 ist, gemäß dem Positionsbefehl Cp, basierend auf den Beschleunigungsdaten und den Vibrationsanregungsmassendaten, die in der Speichereinheit 10 gespeichert sind. Ein Schub F wird durch die Gleichung F = aM ausgedrückt, wenn ein Objekt mit einer Masse M mit einer Beschleunigung a bewegt wird. Die Modellschubdaten (Fm), die von der Parameterberechnungseinheit 15 berechnet werden, werden der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 (siehe 2) und dem Vibrationsisolationssteuergerät 40 (siehe 1) zugeführt, wie bereits oben erläutert.
Der erste Integrierer 17 integriert die Beschleunigungsdaten, die von der Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet werden, um die Modellgeschwindigkeitsdaten Vm zu berechnen und führt die Modellgeschwindigkeitsdaten Vm der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 (siehe 2) sowie dem Subtrahierer S₂ und dem zweiten Integrierer 19 zu. Der zweite Integrierer 19 integriert die Modellgeschwindigkeitsdaten Vm, die von dem ersten Integrierer 17 berechnet werden, um die Modellpositionsdaten Pm zu berechnen und führt die Modellpositionsdaten Pm der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 51 (siehe 2) sowie dem Subtrahierer S₁ zu.
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Vibrationsisolationssteuergeräts darstellt, wenn die Berechnungseinheit in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen ist. Das Vibrationsisolationssteuergerät 40, das in 4 gezeigt ist, schließt eine Gegenschubberechnungseinheit 33, eine Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35, eine Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 und eine Vibrationsisolationsantriebsschaltung 39 ein. Die Gegenschubberechnungseinheit 33 berechnet eine Gegenreaktionskraft, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100, siehe 1) durch die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 wirken sollte, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird. Die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 erzeugt einen Schubbefehl Cf₂ zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25. Die Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 steuert die Größe eines Antriebsstroms, der zu dem Vibrationsisolationsaktuator 30 zugeführt werden soll. Die Vibrationsisolationsantriebsschaltung 39 führt den Antriebsstrom tatsächlich dem Vibrationsisolationsaktuator 30 zu.
In dem Vibrationsisolationssteuergerät 40 empfängt die Gegenschubberechnungseinheit 33 die Modellschubdaten Fm von der Berechnungseinheit 20 (siehe 2 und 3). Dann berechnet die Gegenschubberechnungseinheit 33 die Größe und die Richtung eines Beschleunigungs-/Abbremsungsschubes der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 derart, das eine Kraft, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) wirkt, eine Gegenreaktionskraft wird, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 bewegt wird. Mit anderen Worten berechnet die Gegenschubberechnungseinheit 33 die Größe und die Richtung des Beschleunigungs-/Abbremsungsschubes der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 derart, dass eine Kraft, die auf die Unterstützungseinheit 90 wirkt, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 bewegt wird und eine Reaktionskraft, die auf die Unterstützungseinheit 90 wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, in einer Größe äquivalent jedoch entgegengesetzt in einer Richtung sind. In dieser Weise werden Daten Fc (hiernach ”Gegenschubdaten Fc”), die dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 und seiner Richtung entsprechen, der von der Gegenschubberechnungseinheit 33 berechnet wird, der Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 zugeführt.
Die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 führt einen vorbestimmten Betrieb durch Verwenden der Gegenschubdaten Fc und der realen Positionsinformation P₂ der Vibrationsisolationsbewegungseinheit durch, die von dem Vibrationsisolationsaktuator 30 zugeführt werden, um einen Schubbefehl Cf₂ zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 zu erzeugen und führt den erzeugten Schubbefehl Cf₂ der Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 zu. Zu dieser zeit erzeugt die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 den Schubbefehl Cf₂ derart, dass die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 ein Stoßende nicht erreicht. Der Vibrationsisolationsaktuator 30 schließt ein Abtastelement ein, wie z. B. einen Drehcodierer oder einen Linearcodierer, um die reale Positionsinformation P₂ zu erhalten. Falls erforderlich, kann das Vibrationsisolationssteuergerät 40 eine Konfiguration aufweisen, das die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 ebenfalls die Modellschubdaten Fm empfängt. Ein Ausgeben der Modellschubdaten Fm ebenfalls an die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit ist vorteilhaft beim Erhalten des Schubbefehls Cf₂ zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25, um eine Hochgenauigkeits-Gegenreaktionskraft zu erzeugen.
Auf Empfangen des Schubbefehl Cf₂ hin erzeugt die Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 einen Spannungsbefehl Cv₂ zum Steuern der Größe eines Antriebsstromes, der dem Vibrationsisolationsaktuator 30 zugeführt werden soll, gemäß dem Inhalt des Schubbefehls Cf₂ und führt den Spannungsbefehl Cv₂ der Vibrationsisolationsantriebsschaltung 39 zu. Die Vibrationsisolationsantriebsschaltung 39 führt tatsächlich den Antriebsstrom dem Vibrationsisolationsaktuator 30 unter der Steuerung der Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 zu. Dann wird der Vibrationsisolationsaktuator 30, der den Antriebsstrom von der Vibrationsisolations-Treiberschaltung 39 empfängt, gemäß dem Antriebsstrom betätigt und bewegt die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 an eine vorbestimmte Position bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Mit anderen Worten bewegt der Vibrationsisolationsaktuator die Vibrationsisolationsbewegungsmasse an eine vorbestimmte Position unter einem vorbestimmten Beschleunigungs-/Abbremsungsschub. Zusätzlich wird die Ausgabe der Vibrationsisolationsantriebsschaltung 39 an die Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 zurückgeführt.
In der obigen Beschreibung kann, obwohl dies unter Bezug auf 2 bis 4 über jede Konfiguration des Vibrationsanregungssteuergerätes, der Berechnungseinheit und des Vibrationsisolationssteuergerätes erläutert worden ist, wenn die Speichereinheit und die Berechnungseinheit in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen sind, jedes des Vibrationsanregungssteuergerätes, der Berechnungseinheit und des Vibrationsisolationssteuergerätes eine Konfiguration aufweisen, die unterschiedlich zu der obigen Konfiguration ist. Beispiele einer derartigen Konfiguration werden unten erklärt.
Zweite Ausführungsform.
Gemäß dem Vibrationsisolationssystem der vorliegenden Erfindung kann das Vibrationsisolationssteuergerät eine Reibschubschätzeinheit einschließen, falls erforderlich. Die Reibschubschätzeinheit schätzt einen Reibschub, der von der Bewegung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit verursacht wird. Das Vibrationsisolationssteuergerät einschließlich der Reibschubschätzeinheit bestimmt den Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Reibschub, der von der Reibschubschätzeinheit geschätzt wird und dem Parameter (den Modellschubdaten Fm), die in der ersten Ausführung erläutert sind. In diesem Fall ist die gesamte Konfiguration des Vibrationsisolationssteuersystems die gleiche wie jene des Vibrationsisolationssteuersystems, das in der ersten Ausführungsform erläutert ist, jedoch ist die interne Konfiguration des Vibrationsisolationssteuergerätes leicht unterschiedlich zu jener des Vibrationsisolationssteuersystems, die in der ersten Ausführungsform erklärt ist.
5 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuergerätes einschließlich einer Reibschubschätzeinheit zeigt und 6 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel der Konfiguration der Reibschubschätzeinheit darstellt.
Ein Vibrationsisolationssteuergerät 40A, das in 5 gezeigt ist, weist die gleiche Konfiguration wie jene des Vibrationsisolationssteuergerätes 40 auf, das in 4 gezeigt ist, außer dass das Vibrationsisolationssteuergerät 40A eine Reibschubschätzeinheit 36 und eine Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a einschließt, die eine zusätzliche spezifische Funktion aufweist. In 5 werden die Komponenten, die die gleichen Funktionen wie jene der Komponenten aufweisen, die in 4 gezeigt sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Erklärung von diesen wird ausgelassen.
Die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a führt Daten Dv (hiernach ”Geschwindigkeitsdaten Dv”), die die Geschwindigkeit der Vibrationsisolationsbewegungseinheit anzeigen, die bei einem Prozess eines Erzeugens eines Schubbefehls Cf₃ berechnet wird, der Reibschubschätzeinheit 36 zu. Wie in 6 gezeigt, schließt die Reibschubschätzeinheit 36 eine Geschwindigkeits-Reibungsschubtabelle 36a ein, die eine Nachschlagetabelle ist, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einem Reibungsschub der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 35 in dem Vibrationsisolationsaktuator ausdrückt. Falls die Reibschubschätzeinheit 36 die Geschwindigkeitsdaten Dv von der Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a empfängt, schätzt die Reibschubschätzeinheit 36 einen Reibschub zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 aus der Geschwindigkeits-Reibungsschubtabelle 36a gemäß den Geschwindigkeitsdaten Dv und führt das geschätzte Ergebnis (hiernach ”Reibschubschätzdaten FF”) der Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a zu.
Wie in 5 gezeigt, empfängt die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a die Reibschubschätzdaten FF und erzeugt dann den Schubbefehl Cf₃ zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 basierend auf den Gegenschubdaten Fc, der realen Positionsinformation P₂ der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25, die von dem Vibrationsisolationsaktuator 30 zugeführt werden soll und den Reibschubschätzdaten FF. Insbesondere wird der Schubbefehl Cf₃ derart erzeugt, dass ein Schub entsprechend einer Summe eines Schubes, der durch die Gegenschubdaten Fc ausgedrückt wird und eines Reibschubes, der durch die Reibschubschätzdaten FF ausgedrückt wird, zu dem Vibrationsisolationsaktuator 30 hinzugefügt wird.
Falls der Schubbefehl Cf₃ in dieser Weise erzeugt wird, kann eine Gegenreaktionskraft leicht mit einer hohen Genauigkeit durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 erzeugt werden. Der Vibrationsisolationsaktuator, auf den ein Reibschub wirkt, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 bewegt wird, kann keine Hochgenauigkeits-Gegenreaktionskraft erhalten, wenn der Aktuator die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 gemäß dem Schubbefehl bewegt, der von der Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit erzeugt wird, ohne den Reibschub zu berücksichtigen. Jedoch kann eine Hochgenauigkeits-Gegenreaktionskraft leicht erhalten werden, wenn der Schubbefehl Cf₃ aus einer Kraft berechnet wird, die durch Addieren eines Reibschubes zu einer Kraft erhalten wird, die durch die Gegenschubdaten Fc ausgedrückt wird, durch Verwenden der Gegenschubdaten Fc und der Reibschubschätzdaten FF.
Dritte Ausführungsform.
Das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration aufweisen, dass ein Vibrationsisolationsaktuator zwischen einem Gerät, das von einer Vibration isoliert werden soll und einem festen Objekt angeordnet ist, das seitlich zu dem Gerät lokalisiert ist. In diesem Fall kann die gesamte Konfiguration des Vibrationsisolationssteuersystems die gleiche wie jene des Vibrationsisolationssteuersystems sein, das in der ersten Ausführungsform erläutert ist. Jedoch verwendet der Vibrationsisolationsaktuator einen Linearaktuator, der in der Lage ist, das Gerät (das Unterstützungsteil) in einer Richtung parallel zu der Richtung zu drücken oder zu ziehen, in der das Objekt von dem Vibrationsanregungsaktuator bewegt wird.
7 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuersystems darstellt, wenn ein Vibrationsisolationsaktuator zwischen einem Gerät, das von einer Vibration isoliert werden soll und einem festen Objekt angeordnet ist, das seitlich zu dem Gerät lokalisiert ist. Ein Vibrationsisolationssteuersystem 51, das in 7 gezeigt ist, weist eine Konfiguration ähnlich zu jener des Vibrationsisolationssteuersystems 50 auf, das in 1 gezeigt ist, außer dass ein Vibrationsisolationsaktuator 30 zwischen dem Gerät 100 und einem festen Objekt SF angeordnet ist, das seitlich von dem Gerät 100 lokalisiert ist. In 7 werden die Komponenten, die die gleichen Funktionen wie jene der Komponenten aufweisen, die in 1 gezeigt sind, von den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Erläuterungen von diesen werden ausgelassen.
In dem Vibrationsisolationsaktuator 30A ist ein Ende einer Vibrationsisolationsantriebseinheit 23a mit dem festen Objekt (z. B. einer Wand oder Ähnlichem eines Gebäudes) durch eine Befestigung 56a befestigt und ein Ende einer Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a ist mit der Unterstützungseinheit 90 des Gerätes 100 durch eine andere Befestigung 56b befestigt. Die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a wird von der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23a angetrieben, um sich in eine Richtung parallel zu der Bewegungsrichtung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 zu bewegen. Das Vibrationsisolationssteuergerät 40 steuert den Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit 23a, um die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit in eine vorbestimmten Richtung zu bewegen und kann daher eine Gegenreaktionskraft verursachen, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 bewegt wird, um auf der Unterstützungseinheit 90 (dem Gerät 100) zu wirken.
Zu dieser Zeit ist es nicht notwendig, die Masse der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a zu berücksichtigen und ebenfalls ein Gewicht zu verwenden. Daher führt die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 (siehe 4), die das Vibrationsisolationssteuergerät 40 bildet, einen vorbestimmten Betrieb durch Verwenden der Gegenschubdaten Fc (siehe 4), die von der Gegenschubberechnungseinheit 33 berechnet werden und der realen Positionsinformation der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a durch, die von dem Vibrationsisolationsaktuator 30a zugeführt werden soll, um den Schubbefehl Cf₂ (siehe 4) zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a zu erzeugen. Die Massendaten der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a sind nicht erforderlich. Das Gewicht ist ebenfalls nicht erforderlich.
Da das Vibrationsisolationssteuersystem 51 eine gewünschte Gegenreaktionskraft verursachen kann, um auf die Unterstützungseinheit 90 (das Gerät 100) zu wirken, sogar obwohl der Stoß der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25a klein ist, kann der Vibrationsisolationsaktuator 30A klein hergestellt werden, leicht vergleichbar mit dem Vibrationsisolationsaktuator 30 in dem Vibrationsisolationssteuersystem 50, das in 1 gezeigt ist.
Vierte Ausführungsform.
Ein Gerät, in dem das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist, kann ein Förderer sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Förderer eine Konfiguration aufweist, dass der Vibrationsanregungsaktuator unter der Unterstützungseinheit angeordnet ist und ein Objekt (ein Beförderungszielobjekt), das auf der Unterstützungseinheit montiert ist, in einer axialen Richtung durch Steuern des Betriebes des Vibrationsanregungsaktuators mittels des Vibrationsanregungssteuergerätes bewegt wird.
8 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Vibrationsisolationssteuersystems darstellt, das mit dem Förderer gekoppelt ist. Da die Komponenten, die in 8 gezeigt sind, die gleichen Funktionen wie die Komponenten aufweisen, die in 1 gezeigt sind, weisen die Bezugszeichen der Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie jene der Komponenten auf, die in 1 gezeigt sind.
Ein Förderer 102, der in 8 gezeigt ist, ist ein Förderer, der ein Objekt 107, das auf der Unterstützungseinheit 90 montiert ist, entlang der Unterstützungseinheit in einer vorbestimmten, axialen Richtung befördert und von dem der Vibrationsanregungsaktuator 80 mit dem unteren Ende der Unterstützungseinheit 90 gekoppelt ist. Der Vibrationsanregungsaktuator 80 ist ein Linearmotor, in dem die Vibrationsanregungsantriebseinheit 73, die als ein Stator funktioniert, fest angeordnet ist und die Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 gleitet auf der Vibrationsanregungsantriebseinheit 73 (dem Stator), um sich in der axialen Richtung zu bewegen (der Förderrichtung des Objekts 107 durch den Vibrationsanregungsaktuator 80). Die Unterstützungseinheit, die auf dieser das Objekt 107 montiert, ist fest auf der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 angeordnet.
Ein Vibrationsisolationssteuersystem 52, das in dem Förderer 102 bereitgestellt ist, kann die gleiche Konfiguration wie jene eines beliebigen Vibrationsisolationssteuersystems aufweisen, das in der ersten bis dritten Ausführungsform erläutert ist. Die Vibrationsanregungsbewegungsmasse des Vibrationsisolationssteuersystems 52 wird durch Addieren der Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit 75 und der Masse des vibrierenden Teils des Förderers 102 erhalten. In diesem Fall besteht der größere Teil der Masse des vibrierenden Teils des Förderers 102 aus der Masse der Unterstützungseinheit 90 und der Masse des Objekts 107. Die Berechnungseinheit 20 berechnet einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Verwenden des Modellbetriebsparameters und der Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten.
Aus Gründen ähnlich zu jenen, die in der ersten bis dritten Ausführungsform erklärt sind, kann das Vibrationsisolationssteuersystem mit der obigen Konfiguration leicht die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 25 derart bewegen, dass eine Gegenreaktionskraft, die mit einer hohen Genauigkeit eine Reaktionskraft auslöscht, die auf die Unterstützungseinheit 90 (den Förderer 102) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, auf der Unterstützungseinheit 90 (dem Förderer 102) wirkt. Als ein Ergebnis kann das Vibrationsisolationssteuersystem 52 mit einer hohen Genauigkeit eine Vibrationsanregungskraft auslöschen, die auf der Unterstützungseinheit 90 (dem Förderer 102) aufgrund des Betriebes des Vibrationsanregungsaktuators 80 wirkt, und kann daher leicht das Objekt von der Vibration der Unterstützungseinheit 90 isolieren. In dieser Weise ist es leicht zu verhindern, dass das Objekt 107 gegen den Förderer 102 oder ein anderes Förderzielobjekt trifft oder das Objekt 107 bei dem Prozess eines Beförderns des Objektes 107 mittels des Förderers 102 herunterfällt.
Fünfte Ausführungsform.
Das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung kann mit einem Gerät gekoppelt werden, in dem eine Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren angeordnet sind, die alle eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit aufweisen, die in einer axialen Richtung beweglich ist. In diesem Fall können die Vibrationsanregungsaktuatoren derart angeordnet sein, dass deren axialen Richtungen parallel zu der einen axialen Richtung sind oder können in eine Vielzahl von Gruppen unterteilt sein, von denen jede eine unterschiedliche axiale Richtung aufweist.
Die Vibrationsanregungsaktuatoren können weiter derart verteilt sein, um nicht miteinander zu überlappen oder können derart angeordnet sein, dass ein Vibrationsanregungsaktuator mit einem anderen Vibrationsanregungsaktuator wie eine X-Y-Stufe überlappt. Die Gesamtzahl an Objekten, die in der Lage ist, von der Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren bewegt zu werden, beträgt eins oder mehr in Abhängigkeit der Gesamtzahl oder der Anordnung der Vibrationsanregungsaktuatoren. Die Gesamtzahl der Vibrationsanregungssteuergeräte beträgt eins oder mehr in Abhängigkeit der Anordnung der Vibrationsanregungsaktuatoren oder der axialen Richtung von jedem Vibrationsanregungsaktuator.
9 ist ein funktonales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Vibrationsisolationssteuersystems darstellt, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem eine Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren angeordnet ist. Ein Vibrationsisolationssteuersystem 150, das in 9 gezeigt wird, ist mit einem Gerät 200 gekoppelt und das Gerät 200 ist ein numerisch gesteuertes Maschinenwerkzeug, das einen ersten Vibrationsanregungsaktuator 180A, der von einem ersten Vibrationsanregungssteuergerät 170A gesteuert wird und einen zweiten Vibrationsanregungsaktuator 180B einschließt, der von einem zweiten Vibrationsanregungssteuergerät 170B gesteuert wird.
Der erste Vibrationsanregungsaktuator 180A ist ein Linearmotor, der eine Vibrationsanregungsantriebseinheit 173a einschließt, die als ein Stator funktioniert und ist mit einer Unterstützungseinheit 190 und einer Vibrationsanregungsbewegungseinheit 175a befestigt, die auf der Vibrationsanregungsantriebseinheit 173a (dem Stator) gleitet, um sich in einer vorbestimmten axialen Richtung zu bewegen (der Bewegungsrichtung eines Objekts 205A durch den ersten Vibrationsanregungsaktuator 180A). In ähnlicher Weise ist der zweite Vibrationsanregungsaktuator 180B ein Linearmotor, der eine Vibrationsanregungsantriebseinheit 173b einschließt, die als ein Stator funktioniert und ist mit der Unterstützungseinheit 190 und einer Vibrationsanregungsbewegungseinheit 175b befestigt, die auf der Vibrationsanregungsantriebseinheit 173b (dem Stator) gleitet, um sich in einer vorbestimmten axialen Richtung zu bewegen (der Bewegungsrichtung eines Objekts 205B durch den zweiten Vibrationsanregungsaktuator 180B). Diese zwei Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B sind derart angeordnet, dass die Richtungen einer Bewegung (die axialen Richtungen) der Objekte 205A und 205B, die von den Vibrationsanregungsbewegungseinheiten 175a und 175b bewegt werden, parallel zueinander sind.
Das Vibrationsisolationssteuersystem 150 schließt eine Speichereinheit 110 ein, die in dieser vorbestimmte Daten speichert, eine Berechnungseinheit 120, die einen vorbestimmten Parameter berechnet, einen Vibrationsisolationsaktuator 130, und ein Vibrationsisolationssteuergerät 140 und unterdrückt Vibrationen, die auf die Unterstützungseinheit 190 (das Gerät 200) aufgrund der Bewegung der Vibrationsanregungsbewegungsmasse von zumindest einem der zwei Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B wirken. Da der erste Vibrationsanregungsaktuator 180A und der zweite Vibrationsanregungsaktuator 180B derart angeordnet sind, dass die axialen Richtungen von diesen parallel zueinander in dem gezeigten Beispiel sind, unterdrückt das Vibrationsisolationssteuersystem 150 die Vibrationen, die durch die Bewegungen der Vibrationsanregungsbewegungsmassen der zwei Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B verursacht werden.
Zu jenem Zweck speichert die Speichereinheit 110 in dieser die Modellbetriebsparameter und die Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten der Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B. Die Berechnungseinheit 120 berechnet Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum jeweiligen Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheiten 175a und 175b gemäß Positionsbefehlen Cp₁ und Cp₂, mit anderen Worten, Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum jeweiligen Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse. Die Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub werden durch Verwenden des Positionsbefehls Cp₁ für den ersten Vibrationsanregungsaktuator 180A und des Positionsbefehls Cp₂ für den zweiten Vibrationsanregungsaktuator 180B, die von einem Oberlevelsteuergerät zugeführt werden, den Modellbetriebsparametern und den Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten berechnet.
Dann bestimmt das Vibrationsisolationssteuergerät 140 den Steuerinhalt einer Vibrationsisolationsantriebseinheit 123 basierend auf den Parametern entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub, der von der Berechnungseinheit 120 für die jeweiligen Vibrationsanregungsbewegungsmassen der Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B berechnet wird. In dieser Weise steuert das Steuergerät 140 den Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit 123 derart, dass eine Gegenreaktionskraft, die Reaktionskräfte auslöscht, die auf die Unterstützungseinheit 190 (das Gerät 200) wirken, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmassen bewegt werden, auf die Unterstützungseinheit 190 (das Gerät 200) durch Bewegen einer Vibrationsisolationsbewegungseinheit 125 wirkt. Das Vibrationsisolationssteuergerät 140 kann die gleiche Konfiguration wie jene des Vibrationsanregungssteuergerätes des Vibrationsisolationssteuersystems aufweisen, das jeweils in der ersten bis dritten Ausführungsform erläutert ist. Jedoch berechnet die Gegenschubberechnungseinheit 33 (siehe 4) die Gegenschubdaten Fc (siehe 4) basierend auf dem Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub der Vibrationsanregungsbewegungsmasse des Vibrationsanregungsaktuators 180A und dem Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub der Vibrationsanregungsbewegungsmasse des Vibrationsanregungsaktuators 180B und führt die Gegenschubdaten Fc der Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 zu (siehe 4). Die Größe der Gegenreaktionskraft, die auf der Unterstützungseinheit 190 (dem Gerät 200) durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 125 wirken sollte, ist die gleiche wie eine resultierende Kraft, die durch Addieren einer Reaktionskraft, die auf die Unterstützungseinheit 190 (dem Gerät 200) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungseinheit 175a bewegt wird und einer Reaktionskraft erhalten wird, die auf die Unterstützungseinheit 190 (das Gerät 200) wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungseinheit 175b bewegt wird. Die Richtung der Gegenreaktionskraft ist entgegengesetzt zu jener der resultierenden Kraft.
Der Vibrationsisolationsaktuator 130 ist ein Linearmotor, in dem die Vibrationsisolationsantriebseinheit 123, die als ein Stator funktioniert, mit der Unterstützungseinheit 190 durch zwei Befestigungen 155 und 155 befestigt ist und die Vibrationsisolationsbewegungseinheit 125 gleitet auf der Vibrationsisolationsantriebseinheit 123 (dem Stator), um sich in einer vorbestimmten, axialen Richtung zu bewegen (der Bewegungsrichtung der Objekte 205A und 205B, die durch die Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B betätigt werden). Ähnlich zu dem Fall des Vibrationsisolationssteuersystems 50 (siehe 1), das in der ersten Ausführungsform erläutert ist, ist ein Gewicht 160 auf der Vibrationsisolationsbewegungseinheit 125 angeordnet, falls erforderlich.
Das Vibrationsisolationssteuersystem 150 mit einer derartigen Konfiguration löscht mit einer hohen Genauigkeit Vibrations-anregende Kräfte aus, die auf die Unterstützungseinheit 190 (das Gerät 200) aufgrund der Betriebe der Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B wirken und unterdrückt daher leicht die Vibrationen der Vibrationsanregungsaktuatoren 180A und 180B und der Unterstützungseinheit 190 und folglich die Vibration des Gerätes 200. Die Verarbeitungsgenauigkeit des Gerätes 200, das ein numerisch gesteuertes Maschinenwerkzeug ist, kann leicht verbessert werden.
Obwohl einige Ausführungsformen des Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung oben erklärt worden sind, ist die vorliegende Erfindung wie oben nicht auf das Vibrationsisolationssteuersystem mit der Konfiguration begrenzt. Die gesamte Konfiguration und die interne Konfiguration jeder Komponente des Vibrationsisolationssteuersystems der vorliegenden Erfindung können in unterschiedlicher Weise geändert werden.
Obwohl die Berechnungseinheit 20, wie in 3 gezeigt, eine Einheit zweiter Ordnung ist, die die Modellpositionssteuereinheit 11 und die Modellgeschwindigkeitssteuereinheit 13 einschließt, kann zum Beispiel die Ordnung der Berechnungseinheit, die in dem Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist, eine gewünschte Zahl unterschiedlich zu der zweiten Ordnung aufweisen und die interne Konfiguration der Berechnungseinheit kann geeignet ausgewählt werden.
10 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein anderes Beispiel einer Berechnungseinheit darstellt, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet. Eine Berechnungseinheit 225, die in 10 gezeigt ist, schließt eine Filtereinheit 215, die einen Positionsbefehl Cp von einem Oberlevelsteuergerät empfängt, erste bis vierte Integrierer 216 bis 219 und eine Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 ein.
Die Filtereinheit 215 ist eine Einheit vierter Ordnung einschließlich von vier Subtrahierern S11 bis S14 und ersten bis vierten Verstärkungseinstellungseinheiten 211 bis 214. Der Subtrahierer S11, die erste Verstärkungseinstellungseinheit 211, der Subtrahierer S12, die zweite Verstärkungseinstellungseinheit 212, der Subtrahierer S13, die dritte Verstärkungseinstellungseinheit 213, der Subtrahierer S14 und die vierte Verstärkungseinstellungseinheit 214 sind in Serie in dieser Reihenfolge verbunden. Ein Signal (ein Differentialwert zweiter Ordnung der Beschleunigungsdaten), das von der vierten Verstärkungseinstellungseinheit 214 ausgegeben wird, wird dem ersten Integrierer 216 und der Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 zugeführt und ein Signal (ein Differentialwert erster Ordnung der Beschleunigungsdaten), das von dem ersten Integrierer 216 ausgegeben wird, wird dem Subtrahierer S14, dem zweiten Integrierer 217 und der Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 zugeführt. Darüber hinaus wird ein Signal (Beschleunigungsdaten), das von dem zweiten Integrierer 217 ausgegeben wird, dem Subtrahierer S13, dem dritten Integrierer 218 und der Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 zugeführt und ein Signal (Geschwindigkeitsdaten), das von dem dritten Integrierer 218 ausgegeben wird, wird dem Subtrahierer S12, dem vierten Integrierer 219 und der Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 zugeführt. Dann wird ein Signal (Positionsdaten), das von dem vierten Integrierer 219 ausgegeben wird, dem Subtrahierer S11 und der Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 zugeführt.
Die Modellpositions-/Geschwindigkeits-/Schubberechnungseinheit 220 berechnet Modellpositionsdaten Pm, Modellgeschwindigkeitsdaten Vm und Modellschubdaten Fm, in denen Vibrationseigenschaften des Gerätes berücksichtigt werden, basierend auf dem Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators, der in der Speichereinheit gespeichert ist (siehe 1), den Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten, dem Ausgangssignal der vierten Verstärkungseinstellungseinheit 214, den Ausgangssignalen der ersten bis vierten Integrierer 216 bis 219, Vibrationseigenschaften des Gerätes, mit dem das Vibrationsisolationssteuersystem gekoppelt ist, usw. und führt dann diese Daten der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 zu (siehe 1). Die Modellschubdaten Fm werden ebenfalls dem Vibrationsisolationssteuergerät 40 zugeführt (siehe 1). Die Ordnung der Filtereinheit 215 ist nicht auf vier begrenzt und kann daher eine gewünschte Anzahl unterschiedlich zu einer vierten Ordnung sein.
11 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch noch ein anderes Beispiel einer Berechnungseinheit darstellt, die das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung bildet. Eine Berechnungseinheit 320, die in 11 gezeigt ist, schließt eine Filtereinheit 311 ein, die den Positionsbefehl Cp von einem Oberlevelsteuergerät empfängt, eine Inversmodelleinheit 312, einen ersten Differenzierer 313, einen zweiten Differenzierer 314 und eine Parameterberechnungseinheit 315 und diese sind in Serie in dieser Reihenfolge verbunden. Die Filtereinheit 311 weist zum Beispiel die Konfiguration wie jene der Berechnungseinheit 20 auf, die in 3 gezeigt ist, aus der die Parameterberechnungseinheit 15 entfernt ist und leitet die Modellpositionsdaten Pm und die Modellgeschwindigkeitsdaten Vm ab. Die Inversmodelleinheit 312 berechnet Modellpositionsdaten Pm₂ basierend auf Daten eines Inversmodells, das eines von Antriebsmodellen des Vibrationsanregungsaktuators ist und den Modellpositionsdaten Pm und den Modellgeschwindigkeitsdaten Vm, die von der Filtereinheit 311 zugeführt werden. Zum Beispiel werden die Inversmodelldaten in der Speichereinheit 10 gespeichert (siehe 1), die das Vibrationsisolationssteuersystem bildet und die Inversmodelleinheit 312 greift auf die Speichereinheit 10 zu, um Inversmodelldaten zu erhalten.
Die Modellpositionsdaten Pm₂, die von der Inversmodelleinheit 312 berechnet werden, werden der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 zugeführt (siehe 1) und ebenfalls dem ersten Differenzierer 313 zugeführt. Der erste Differenzierer 313 berechnet Modellgeschwindigkeitsdaten Vm₂ basierend auf den Modellpositionsdaten Pm₂. Die Modellgeschwindigkeitsdaten Vm₂ werden dann der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 zugeführt (siehe 1) und ebenfalls dem zweiten Differenzierer 314 zugeführt. Der zweite Differenzierer 314 berechnet Modellbeschleunigungsdaten Am basierend auf den Modellgeschwindigkeitsdaten Vm₂. Die Modellbeschleunigungsdaten Am werden der Parameterberechnungseinheit 315 zugeführt. Die Parameterberechnungseinheit 315 berechnet Modellschubdaten Fm zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungseinheit gemäß dem Positionsbefehl Cp basierend auf den Modellbeschleunigungsdaten Am, die von dem zweiten Differenzierer 314 zugeführt werden und den Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten, die in der Speichereinheit 10 gespeichert sind (siehe 1) und führt die Daten Fm der Vibrationsanregungspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 61 und dem Vibrationsisolationssteuergerät 40 zu (siehe 1).
Da Differentialoperationen ein Faktor zum Verstärken von Hochfrequenzrauschen sein können, ist es mittlerweile aus einem praktischen Standpunkt heraus vorzuziehen, dass jeder des ersten Differenzierers 313 und des zweiten Differenzierers 314 durch ein Berechnungselement ersetzt wird, das eine Operation ähnlich zu jener der Differenzierer 313 und 314 basierend auf einem annähernden Ausdruck oder Ähnlichem durchführt. Alternativ ist es, wie in der Berechnungseinheit 20, die in 3 gezeigt ist, aus einem praktischen Standpunkt heraus vorzuziehen, dass der erste Differenzierer 313 und der zweite Differenzierer 314 durch eine Schaltung ersetzt werden, die die Modellpositionsdaten Pm, die Modellgeschwindigkeitsdaten Vm und die Modellbeschleunigungsdaten Am ohne ein Verwenden der der Differenzierer erhält.
In dem Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, dass ein Parameter, der von der Berechnungseinheit berechnet wird, der Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse ist und der Parameter, der von der Berechnungseinheit berechnet wird, geeignet ausgewählt werden kann. Zum Beispiel kann der Schub selbst als der Parameter verwendet werden oder eine Beschleunigung zum Bewegen einer Vibrationsanregungsbewegungsmasse und ein Stromwert, der einer Vibrationsanregungsantriebseinheit zugeführt wird, können weiter als der Parameter verwendet werden. Darüber hinaus kann ein Vibrationsisolationsaktuator, der eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit mittels einer Vibrationsisolationsantriebseinheit bewegt, die durch Kombinieren eines Drehmotors und einer Kugelrollspindel hergestellt ist, ein Drehmoment und eine Winkelbeschleunigung als den Parameter verwenden. Der Positionsbefehl Cp (siehe z. B. 2), der verwendet wird, wenn die Berechnungseinheit den Parameter berechnet, kann der Berechnungseinheit von dem Vibrationsanregungssteuergerät zusätzlich zu einem Oberlevelsteuergerät zugeführt werden. Wenn der Positionsbefehl Cp von dem Vibrationsanregungssteuergerät der Berechnungseinheit zugeführt wird, kann das Oberlevelsteuergerät den Positionsbefehl Cp erzeugen oder das Vibrationsanregungssteuergerät kann den Positionsbefehl Cp erzeugen.
Wenn die Berechnungseinheit in dem Vibrationsanregungssteuergerät eingeschlossen ist, können der Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub, der verwendet wird, wenn die Vibrationsanregungspositions- /Geschwindigkeitssteuereinheit 61 des Vibrationsanregungssteuergerätes den Schubbefehl Cf₁ erzeugt (siehe 1) und der Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub, der von der Berechnungseinheit berechnet wird, zueinander unterschiedlich sein.
Die Gegenschubberechnungseinheit 33 (siehe 4), die das Vibrationsisolationssteuergerät bildet, kann einen Filter (Bandpassfilter) verwenden, der auf die natürliche Vibrationsfrequenz des Unterstützungsteils oder des Gerätes maßgeschneidert ist, in dem der Vibrationsisolationsaktuator angeordnet ist. Wenn die Gegenschubberechnungseinheit 33 durch Verwenden des Filters konfiguriert ist, kann eine andauernde Vibration, die durch eine natürliche Vibration des Unterstützungsteils oder des Gerätes verursacht wird, leicht unterdrückt werden.
12 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel eines Vibrationsisolationssteuergerätes darstellt, in dem eine Gegenschubberechnungseinheit einen Filter verwendet. Ein Vibrationsisolationssteuergerät 40B, das in 12 gezeigt ist, weist die gleiche Konfiguration wie jene des Vibrationsisolationssteuergerätes 40 auf, das in 4 gezeigt ist, außer dass das Vibrationsisolationssteuergerät 40B eine Gegenschubberechnungseinheit 33A einschließlich eines Filters 31 aufweist. In 12 sind die gezeigten Komponenten, die die gleichen Funktionen wie jene der Komponenten aufweisen, die in 4 gezeigt sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und Erklärungen von diesen werden ausgelassen.
Der Filter 31 empfängt die Modellschubdaten Fm und extrahiert eine Komponente, die die natürliche Vibration des Unterstützungsteils oder des Gerätes anregt, aus den Modellschubdaten Fm. Mit anderen Worten extrahiert der Filter 31 eine Komponente (einschließlich einer Komponente entsprechend einer natürlichen Frequenz), die einer natürlichen Vibrationsfrequenz des Gerätes entspricht, mit dem das Vibrationsisolationssteuersystem gekoppelt ist, aus den Modellschubdaten Fm. Der Filter 31 kann in unterschiedlichen Weisen gebildet sein. Zum Beispiel kann der Filter 31 aus einem Bandpassfilter gebildet sein oder kann durch Kombinieren von zwei Sperrfiltern mit unterschiedlichen Abschwächungsbändern gebildet sein.
Wenn der Filter 31 aus einem Bandpassfilter gebildet ist, kann, da die Transferfunktion F(s) des Bandpassfilters durch z. B. die folgende Gleichung ausgedrückt wird, ein Bandpassfilter zum Extrahieren der Komponente aus den Modellschubdaten Fm durch geeignetes Wählen der Werte von ω₀, ζ_r und ζ_b erhalten werden: F(s) = 2ζbω0s/(s2 + 2ζrω0s + ω0 2).
In der obigen Gleichung zeigt ω₀ eine Einstellfrequenz an und ζ_r und ζ_b zeigen jeweils Koeffizienten an, die eine Bandbreite und Schärfe eines Bandes bestimmen. Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Bilden des Filters 31 nicht auf das obige Verfahren begrenzt und der Filter 31 kann in unterschiedlichen Weisen gebildet werden.
Die Gegenschubberechnungseinheit 33A leitet Gegenschubdaten Fc basierend auf der Komponente ab, die von dem Filter 31 extrahiert wird und führt die Daten Fc der Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 zu. Die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35 führt eine vorbestimmte Operation durch Verwenden der Gegenschubdaten Fc und einer realen Positionsinformation P₂ der Vibrationsanregungsbewegungseinheit durch, die von dem Vibrationsisolationsaktuator 30 zugeführt werden soll, um den Schubbefehl Cf₂ zum Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit zu erzeugen. Die natürliche Schwingung wird durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit basierend auf dem Schubbefehlbefehl Cf₂ ausgelöscht.
Mit anderen Worten steuert das Vibrationsisolationssteuersystem einschließlich des Vibrationsisolationssteuergerätes 40B den Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit derart, dass eine Komponente, die die natürliche Vibration des Unterstützungsteiles oder des Gerätes anregt, in dem die Komponente eine Komponente einer Vibrations-anregenden Kraft ist, die auf das Gerät wirkt, mit dem das Vibrationsisolationssteuersystem gekoppelt ist, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, durch die Bewegung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit ausgelöscht wird. Da eine Vibration, die von einer natürlichen Vibration verursacht wird, ausgelöscht werden kann, sogar obwohl der Versatz selbst, der von der Vibrations-anregenden Kraft verursacht wird, nicht ausgelöscht werden kann, kann zu dieser Zeit eine andauernde Vibration (Restvibration), nachdem die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, effektiv unterdrückt werden. Als das Ergebnis kann, sogar wenn eine Bewegungsentfernung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit verringert verglichen mit dem Vibrationsisolationssteuersystem ist, das in der ersten bis fünften Ausführungsform erläutert ist, die andauernde Vibration (Restvibration) des Gerätes unterdrückt werden.
Wenn die Reibschubschätzeinheit in dem Vibrationsisolationssteuergerät wie in dem Vibrationsisolationssteuersystem bereitgestellt ist, das in der zweiten Ausführungsform erläutert ist, kann die Konfiguration der Reibschubschätzeinheit unterschiedliche Arten von Konfigurationen aufweisen, die anders als die Konfiguration sind, die in 6 gezeigt ist. 13 bis 16 sind funktionale Blockdiagramme, die alle schematisch ein anderes Beispiel der Reibungsschätzeinheit zeigen.
Eine Reibschubschätzeinheit 236, die in 13 gezeigt ist, ist eine Schätzeinheit, die eine Viskosereibung und eine Coulomb-Reibung der Vibrationsisolationsbewegungseinheit schätzt und einen Reibschub basierend auf diesen Schätzergebnissen schätzt, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird und schließt eine Reibungskoeffizientspeichereinheit 236a, die Viskosereibungberechnungseinheit 236b, eine Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c und einen Addierer Ad₁ ein.
Die Reibungskoeffizientspeichereinheit 236a speichert in dieser einen Viskosereibungskoeffizienten und einen Coulomb-Reibungskoeffizienten im Voraus, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird. Die Viskosereibungberechnungseinheit 236b berechnet den Betrag einer Viskosereibung durch Verwenden der Geschwindigkeitsdaten Dv der Vibrationsisolationsbewegungseinheit, die in dem Prozess eines Erzeugens des Schubbefehls Cf₃ (siehe 5) durch die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a erzeugt werden und des Viskosereibungskoeffizienten, der in der Reibungskoeffizientenspeichereinheit 236a gespeichert ist. Eine Viskosereibung ist, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird, proportional zu der Geschwindigkeit der Vibrationsisolationsbewegungseinheit. Darüber hinaus berechnet die Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c den Betrag einer Coulomb-Reibung durch Verwenden der Geschwindigkeitsdaten Dv und das Coulomb-Reibungskoeffizienten, der in der Reibungskoeffizientenspeichereinheit 236a gespeichert ist. Eine Coulomb-Reibung ist, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird, ebenfalls proportional zu der Geschwindigkeit der Vibrationsisolationsbewegungseinheit. Der Addierer Ad₁ addiert das Berechnungsergebnis der Viskosereibungsberechnungseinheit 236b und das Berechnungsergebnis der Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c. Das Additionsergebnis des Addierers Ad₁ wird zu den Reibschubschätzdaten FF, die von der Reibschubschätzeinheit 236 geschätzt werden.
Eine Reibschubschätzeinheit 336, die in 14 gezeigt ist, ist eine Schätzeinheit, die einen Reibschub basierend auf den Schätzergebnissen einer Viskosereibung und einer Coulomb-Reibung schätzt, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird, ähnlich zu der Reibschubschätzeinheit 236, die in 13 gezeigt ist und schließt eine Reibungskoeffizientschätzeinheit 336a, die Viskosereibungsschätzeinheit 236b, die Coulomb-Reibungsschätzeinheit 236c und den Addierer Ad₁ ein. In 14 werden die Komponenten, die die gleichen Funktionen wie jene der Komponenten aufweisen, die in 13 gezeigt sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und Erklärungen von diesen werden ausgelassen.
Die Reibungskoeffizientenschätzeinheit 336a ist z. B. aus einem anpassungsfähigen Überwacher von Krreiselmeir gebildet und schätzt einen Viskosereibungskoeffizienten und einen Coulomb-Reibungskoeffizienten, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird, basierend auf den Geschwindigkeitsdaten Dv der Vibrationsisolationsbewegungseinheit, die bei dem Prozess eines Erzeugens des Schubbefehls Cf₃ (siehe 5) durch die Vibrationsisolationspositions-/Geschwindigkeitssteuereinheit 35a berechnet werden und dem Spannungsbefehl Cf₂ (siehe 5), der durch die Vibrationsisolationsstromsteuereinheit 37 erzeugt wird. Die Viskosereibungskoeffizientendaten, die von der Reibungskoeffizientschätzeinheit 336a geschätzt werden, werden der Viskosereibungsberechnungseinheit 236b zugeführt und die Coulomb-Reibungskoeffizientendaten werden der Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c zugeführt. Die Viskosereibungsberechnungseinheit 236b berechnet den Betrag einer Viskosreibung durch Verwenden der Geschwindigkeitsdaten Dv und der Viskosreibungskoeffizientendaten und die Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c berechnet den Betrag einer Coulomb-Reibung durch Verwenden der Geschwindigkeitsdaten Dv und des Coulomb-Reibungskoeffizienten. Dann addiert der Addierer Ad₁ das Berechnungsergebnis der Viskosreibungsberechnungseinheit 236b und das Berechnungsergebnis der Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c. Das Additionsergebnis des Addierers Ad₁ wird zu den Reibschubschätzdaten FF, die von der Reibschubschätzeinheit 336 geschätzt werden.
Eine Reibschubschätzeinheit 436, die in 15 gezeigt ist, schätzt einen Reibschub, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird, mittels eines Störungsüberwachers 436a. Der Störungsüberwacher 436a ist ein Überwacher minimaler Ordnung, der eine gegebene Motorgeschwindigkeit und Schrittstörung als Zustandsvariablen verwendet. Die Reibschubschätzeinheit 436 verwendet als die Reibschubschätzdaten FF ein Signal, das von dem Störungsüberwacher 436 ausgegeben wird, wenn die Geschwindigkeitsdaten Dv und der Geschwindigkeitsbefehl Cv₂ in den Störungsüberwacher 436a eingegeben werden.
Eine Reibschubschätzeinheit 536, die in 16 gezeigt ist, weist eine Konfiguration auf, die durch Kombinieren der Reibschubschätzeinheit 236, die in 13 gezeigt ist, und der Reibschubschätzeinheit 436 erhalten wird, die in 15 gezeigt ist. In 16 werden die Komponenten, die die gleichen Funktionen wie jene der Komponenten aufweisen, die in 13 oder 15 gezeigt sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Erklärungen von diesen werden ausgelassen.
Die Reibschubschätzeinheit 536 addiert das Berechnungsergebnis der Viskosreibungsberechnungseinheit 236b und das Berechnungsergebnis der Coulomb-Reibungsberechnungseinheit 236c mittels des Addierers Ad₁, um die Summe der Ergebnisse zu berechnen und berechnet den Unterschied zwischen der Summe und dem Spannungsbefehl Cv₂ mittels eines Subtrahierers S₂₁. Dann werden das Berechnungsergebnis des Subtrahierers S₂₁ und der Spannungsbefehl Cv₂ in den Störungsüberwacher 436a eingegeben und ein Signal, das von dem Störungsüberwacher 436a ausgegeben wird, wird dem Addierer Ad₃ zugeführt. Dann addiert ein Addierer Ad₃ das Ausgangssignal und das Berechnungsergebnis des Addierers Ad₁. Das Berechnungsergebnis des Addierers Ad₃ wird zu dem Reibschubschätzdatenwert FF.
Ungeachtet ob die Reibschubschätzeinheit in dem Vibrationsisolationssteuergerät bereitgestellt ist, kann das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Vibrationsisolationsaktuatoren einschließen, die durch eines oder mehrere Vibrationsisolationssteuergeräte gesteuert werden. In diesem Fall können die Vibrationsisolationsaktuatoren derart angeordnet sein, dass die Bewegungsrichtungen der Vibrationsisolationsbewegungseinheiten parallel zueinander sind oder können in eine Vielzahl von Gruppen unterteilt sein, von denen die Bewegungsrichtungen unterschiedlich zueinander sind. Die Vibrationsisolationssteuergeräte und die Vibrationsisolationsaktuatoren können gemäß einer Eins-zu-Eins-Entsprechungsbeziehung angeordnet sein, die Vibrationsisolationssteuergeräte und die Gruppen der Vibrationsisolationsaktuatoren können gemäß einer Eins-zu-Eins-Entsprechungsbeziehung angeordnet sein oder ein Vibrationsisolationssteuergerät kann angeordnet sein, um allen Vibrationsisolationsaktuatoren zu entsprechen. In ähnlicher Weise können in einem Fall der Berechnungseinheit, die das Vibrationsisolationssteuersystem bildet, die Berechnungseinheiten und die Vibrationsisolationssteuergeräte gemäß einer Eins-zu-Eins-Entsprechungsbeziehung angeordnet sein, die Berechnungseinheiten und die Vielzahl von Gruppen der Vibrationsisolationssteuergeräte können gemäß einer Eins-zu-Eins-Entsprechungsbeziehung angeordnet sein oder eine Berechnungseinheit kann angeordnet sein, um allen Vibrationsisolationssteuergeräten zu entsprechen.
Wenn zum Beispiel ein Vibrationsanregungsaktuator in dem Gerät angeordnet ist, kann eine Vielzahl von Vibrationsisolationsaktuatoren derart angeordnet sein, dass die Bewegungsrichtungen der Vibrationsisolationsbewegungseinheiten der Vibrationsisolationsaktuatoren parallel zu der Bewegungsrichtung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit sind. Wenn darüber hinaus eine Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren in dem Gerät angeordnet ist und die Vibrationsanregungsaktuatoren in eine Vielzahl von Gruppen basierend auf der Bewegungsrichtung der Vibrationsanregungsbewegungseinheit unterteilt sind, kann eine Vielzahl von Vibrationsisolationsaktuatoren derart angeordnet sein, dass jede der Gruppen zumindest einem Vibrationsisolationsaktuator entspricht. Zu dieser zeit ist es vorzuziehen, dass die Vibrationsisolationsaktuatoren in Gruppen unterteilt werden, deren Anzahl die gleiche wie jene der Vibrationsanregungsaktuatoren ist.
Das Vibrationsisolationssteuergerät und die Berechnungseinheit, das Vibrationsisolationssteuergerät und das Vibrationsanregungssteuergerät, und das Vibrationsisolationssteuergerät und das Oberlevelsteuergerät, die das Vibrationsisolationssteuersystem bilden, können jeweils miteinander über Kabel oder kabellos verbunden sein. Darüber hinaus können diese jeweils miteinander über ein Netzwerk oder ohne ein Netzwerk verbunden sein. Wenn diese jeweils miteinander drahtlos oder mit einem Netzwerk verbunden werden, wird eine Übertragungs- /Empfangsverarbeitungseinheit, die Daten, Befehle und Information sendet und empfängt, an einem gewünschten Ort angeordnet. Die Komponenten, die die Berechnungseinheit bilden, werden ebenfalls miteinander in der gleichen Weise verbunden.
Wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse geändert wird, zum Beispiel mit dem Voranschreiten des Prozesses des Objektes 105 (siehe 1), kann die Vibrationsanregungsbewegungsmasse zum Beispiel gemäß einer Lastträgheitsschätzung berechnet werden. Wenn darüber hinaus das Gerät, mit dem das Vibrationsisolationssteuersystem gekoppelt ist, ein numerisches Steuergerät ist, kann zum Beispiel die Speichereinheit 10 darin Daten speichern, die die Änderung der Masse des Objekts 105 mit dem Voranschreiten des Prozesses anzeigen und die Berechnungseinheit kann geeignet Daten gemäß dem Voranschreiten des Prozesses lesen und die Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Addieren der Daten zu der Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit berechnen.
Das Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit einem Vibrationsisolationssteuersystem basierend auf einem anderen Prinzip verwendet werden, zum Beispiel ein Vibrationsisolationssteuersystem unter Verwendung eines Vibrationserfassers, der die Größe und die Richtung einer Vibration erfassen kann, falls erforderlich. Anders als jene oben können unterschiedliche Änderungen, Modifikationen, Kombinationen oder Ähnliches auf dem Vibrationsisolationssteuersystem der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Zum Bilden eines Vibrationsisolationssteuersystems, das Vibrationen unterdrückt, die auf ein Gerät 100 wirken, auf dem ein Vibrationsanregungsaktuator 80 angeordnet ist, sind ein Vibrationsisolationsaktuator 30 einschließlich einer Vibrationsisolationsantriebseinheit 23 und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit 75 in dem Gerät bereitgestellt, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit angetrieben wird. Beim Steuern des Betriebes des Vibrationsisolationsaktuators wird ein Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Erzeugen eines Modellbetriebsparameters des Vibrationsanregungsaktuators und Daten einer Vibrationsanregungsbewegungsmasse berechnet, der Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit wird basierend auf dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt und eine Kraft, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf das Gerät wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, wirkt auf das Gerät durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit. Daher wird eine Vibrations-anregende Kraft, die durch den Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators verursacht wird, mit einer hohen Genauigkeit ausgelöscht, um die Vibration des Gerätes zu unterdrücken.

10, 110: Speichereinheit
20, 120, 225, 320: Berechnungseinheit
23, 23a, 123: Vibrationsisolationsantriebseinheit
25, 25a, 125: Vibrationsanregungsbewegungseinheit
30, 30A, 130: Vibrationsisolationsaktuator
36, 236, 336, 436, 536: Reibschubschätzeinheit
40, 40A, 405, 140: Vibrationsisolationssteuergerät
50, 51, 52, 150: Vibrationsisolationssteuersystem
60, 160: Gewicht
70, 70A: Vibrationsanregungssteuergerät
73, 173a, 173b: Vibrationsanregungsantriebseinheit
75, 175a, 175b: Variationsanregungsbewegungseinheit
80, 180A, 180B: Vibrationsanregungsaktuator
90, 190: Unterstützungseinheit
100, 102, 200: Gerät
105, 107, 205A, 205B: Objekt
170A: Erstes Vibrationsanregungssteuergerät
170B: Zweites Vibrationsanregungssteuergerät
Fm: Modellschubdaten (Parameter)
SF: Festes Objekt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-212008 [0005]

Claims

Vibrationsisolationssteuersystem, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem ein Vibrationsanregungsaktuator angeordnet ist, der eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit einschließt, die in einer axialen Richtung beweglich ist und das eine Vibration unterdrückt, die auf das Gerät wirkt, wenn ein Objekt auf der Vibrationsanregungsbewegungseinheit montiert ist und die Vibrationsanregungsbewegungseinheit bewegt wird, wobei das Vibrationsisolationssteuersystem umfasst: eine Speichereinheit, die in dieser einen Modellbetriebsparameter des Vibrationsanregungsaktuators und Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten speichert, die durch Addieren einer Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit und einer Masse des Objektes erhalten werden; eine Berechnungseinheit, die einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Verwenden zumindest des Modellbetriebsparameters und der Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten berechnet; einen Vibrationsisolationsaktuator, der eine Vibrationsisolationsantriebseinheit, die an dem Gerät befestigt ist und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit einschließt, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit angetrieben wird, um sich in der axialen Richtung zu bewegen; und ein Vibrationsisolationssteuergerät, das einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt, der von der Berechnungseinheit berechnet wird und einen Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit derart steuert, dass eine Kraft, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf das Gerät wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse bewegt wird, auf das Gerät durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit wirkt.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub ein Beliebiger aus Schub, Drehmoment, Beschleunigung und Winkelbeschleunigung zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse ist.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit in dem Vibrationsanregungssteuergerät bereitgestellt ist, das einen Betrieb des Vibrationsanregungsaktuators steuert.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Vibrationsisolationssteuergerät eine Reibschubschätzeinheit einschließt, die einen Reibschub schätzt, der auftritt, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird und den Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Reibschub, der von der Reibschubschätzeinheit geschätzt wird und dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Vibrationsisolationssteuergerät eine Komponente, die eine natürliche Vibration des Gerätes anregt, aus dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub extrahiert, der von der Berechnungseinheit berechnet wird und den Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit durch Verwenden der Komponente bestimmt.
Vibrationsisolationssteuersystem, das mit einem Gerät gekoppelt ist, in dem eine Vielzahl von Vibrationsanregungsaktuatoren angeordnet sind, die jeweils eine Vibrationsanregungsbewegungseinheit einschließen, die in einer axialen Richtung beweglich ist und das eine Vibration unterdrückt, die auf das Gerät wirkt, wenn ein Objekt auf zumindest einer der Vibrationsanregungsbewegungseinheiten montiert ist, die sich in einer vorbestimmten axialen Richtung bewegen und die die Vibrationsanregungsbewegungseinheiten bewegt werden, wobei das Vibrationsisolationssteuersystem umfasst: eine Speichereinheit, die in dieser einen Modellbetriebsparameter eines Vibrationsanregungsaktuators, von dem sich die Vibrationsanregungsbewegungseinheit in der vorbestimmten axialen Richtung bewegt und Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten speichert, die durch Addieren einer Masse der Vibrationsanregungsbewegungseinheit, die sich in der vorbestimmten axialen Richtung bewegt und einer Masse des Objekts erhalten werden; eine Berechnungseinheit, die einen Parameter entsprechend einem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse durch Verwenden von zumindest dem Modellbetriebsparameter und den Vibrationsanregungsbewegungsmassendaten berechnet; einen Vibrationsisolationsaktuator, der eine Vibrationsisolationsantriebseinheit, die an dem Gerät befestigt ist und eine Vibrationsisolationsbewegungseinheit einschließt, die von der Vibrationsisolationsantriebseinheit angetrieben wird, um sich in der vorbestimmten axialen Richtung zu bewegen; und ein Vibrationsisolationssteuergerät, das einen Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt, der von der Berechnungseinheit berechnet wird und einen Betrieb der Vibrationsisolationsantriebseinheit derart steuert, dass eine Kraft, die eine Reaktionskraft auslöscht, die auf das Gerät wirkt, wenn die Vibrationsanregungsbewegungsmasse in der vorbestimmten axialen Richtung bewegt wird, auf das Gerät durch Bewegen der Vibrationsisolationsbewegungseinheit wirkt.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 6, wobei der Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub ein Beliebiger aus Schub, Drehmoment, Beschleunigung und Winkelbeschleunigung zum Bewegen der Vibrationsanregungsbewegungsmasse ist.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 6, wobei das Vibrationsisolationssteuergerät eine Reibschubschätzeinheit einschließt, die einen Reibschub schätzt, der auftritt, wenn die Vibrationsisolationsbewegungseinheit bewegt wird und den Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit basierend auf dem Reibschub, der von der Reibschubschätzeinheit geschätzt wird und dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub bestimmt.
Vibrationsisolationssteuersystem nach Anspruch 6, wobei das Vibrationsisolationssteuergerät eine Komponente, die eine natürliche Vibration des Gerätes anregt, aus dem Parameter entsprechend dem Beschleunigungs-/Abbremsungsschub extrahiert, der von der Berechnungseinheit berechnet wird und den Steuerinhalt der Vibrationsisolationsantriebseinheit durch Verwenden der Komponente bestimmt.