专利名称：振动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及振动控制装置，尤其涉及由形成在结构体上的线性马达可动子等可动部驱动的振动控制装置。
背景技术：
一般，线性马达可动子等可动部用于工作台定位等，随着加工尺寸的微细化要求，需要很高的定位精度。安装该工作台的结构体，在实现精密性能的情况下，为了消除地板振动的影响，借助防振机构固定在地板上，所以处于非常不稳定的状态，当可动部受到驱动力而驱动时，在与驱动方向相反的方向上产生与驱动力相同大小的反作用力。在存在该反作用力的状态下，结构体振动，该振动传递到工作台上，所以工作台的定位不能达到良好的精度。所以，为了提高工作台定位精度，必须进行抵消反作用力所需的反作用力处理。
图1是现有振动控制装置的示意图，如图1所示，振动控制装置10大致由驱动装置17、控制装置20、积分补偿器25构成。驱动装置17，大致由促动器11、标板(target)15、位移检测器16、加速度检测器19和底板18构成。
促动器11具有一对线性马达12、13，各线性马达12、13由具有永久磁铁的线性马达可动子12a、13a，以及具有线圈的线性马达定子12b、13b构成，线性马达可动子12a、13a通过连结板14形成。线性马达可动子12a、13a移动到预定位置，进行标板15的定位。标板15形成在线性马达可动子12a上。位移检测器16计测标板15的检测面，把计测结果输出到位置补偿器22。加速度检测器19安装在支承线性马达定子12b、13b的底板18上，计测结构体和地板的振动，向积分补偿器25输出计测结果。
控制装置20大致上由位置补偿器22，电流放大器21、感应电压运算器26和增益补偿器24构成。控制装置20根据输入到积分补偿器25内的振动值以及来自位移检测器16的位移值，进行适当的运算处理，对电流放大器21进行励磁，并把电流导通到线性马达定子12b、13b的线圈，由此把线性马达可动子12a、13a定位到预定的位置上。(例如参见专利文献1)[专利文献1]特开2003-9494号公报。
但是，现有的振动控制装置，将进行定位时使用的线性马达可动子12a、13a用于反作用力处理，所以存在这样的问题受到线性马达可动子12a、13a驱动影响，不能进行充分的反作用力处理，不能充分抑制结构体的振动，所以不能高精度地定位。并且，现有的振动控制装置，需要有位移检测器16、加速度检测器19、感应电压运算器26和积分补偿器25，所以存在这样的问题振动控制装置的成本变高，同时装置本身的体积增大。
因此，本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种振动控制装置，该振动控制装置用简易结构即可对在可动部驱动时所产生的反作用力进行反作用力处理，能充分抑制结构体的振动，能对可动部进行高精度定位。
发明内容
为了解决上述问题，本发明以采取以下各种措施为特征。
本发明第一方案的振动控制装置，利用形成在结构体上的可动部驱动产生的反作用力来抑制振动，其特征在于在抵消上述反作用力的方向上，设置可对上述结构体施加力的反作用力处理机构；该反作用力处理机构的固定侧借助支撑构件固定在地板上；上述结构体借助防振机构与地板结合。由此，解决上述问题。
根据上述方案，通过设置能够对结构体施加抵消反作用力的方向的力的反作用力处理装置，即可进行反作用力处理，不会影响可动部的驱动。
根据本发明第二方案，其特征在于上述结构体的重量大于可动部的重量。
根据上述方案，通过使结构体的重量大于可动部的重量，能够以较小的加速度来生成抵消反作用力所需的力。
根据本发明第三方案，其特征在于上述反作用力处理机构包括反作用力处理促动器和控制装置；上述控制装置仅根据驱动命令来生成驱动信号；向上述反作用力处理促动器和可动部输出同样的上述驱动信号，对上述反作用力处理促动器和可动部进行控制。
根据上述方案，控制装置仅根据驱动命令来生成驱动信号，向上述反作用力处理促动器和可动部输出同样的上述驱动信号，来进行控制，所以，与现有的根据多个检测器进行控制的场合相比，能够简化反作用力处理机构的结构。
根据本发明第四方案，其特征在于使从上述可动部驱动时施加力的第一位置到上述可动部重心的铅直方向上的第1距离、和从上述第1位置到上述反作用力处理促动器驱动时施加力的第2位置的铅直方向上的第2距离相等。
根据上述方案，通过使从第1位置到上述可动部重心的铅直方向上的第1距离、和从第1位置到上述第2位置的铅直方向上的第2距离相等，能够使作用于第1位置的力矩和作用于第2位置的力矩相互抵消。
图1是现有振动控制装置的示意图。
图2是本发明的实施例的振动控制装置的示意图。
图3是从图2所示的I方向观察的反作用力处理促动器的示意图。
图4是示出驱动工作台进行驱动和停止时以机座为基准的驱动工作台位置的图。
具体实施例方式
以下根据附图详细说明本发明的实施例。图2是示出本发明实施例的振动控制装置的示意图，图3是从图2所示的I方向观察的反作用力处理促动器的示意图。图2所示的Y1、Y2方向表示铅直方向；X1、X2方向表示与Y1、Y2方向相正交的方向。参照图2，详细说明作为本发明实施例的振动控制装置30的结构。如图2所示，振动控制装置30大致上由可动装置41、支撑构件36、反作用力处理促动器42、控制装置43和增益补偿器44构成。
首先，参照图2说明可动装置41的结构。可动装置41大致上由防振机构32A、32B、机座33和驱动工作台35构成。作为结构体的机座33上设置有突起部34，机座33借助防振机构32A、32B固定在地板31上。防振机构32A用于防止来自地板的Y1、Y2方向振动，防振机构32B用于防止来自地板的X1、X2方向振动。防振机构32A、32B是利用弹簧和减振器的组合的、具有被动防振功能的被动防振装置。该被动防振装置具有各种不同的形式，例如采用板状、螺旋状的弹簧材料的弹簧和减振器的组合，或者空气弹簧和减振器的组合，单独使用橡胶材料的等等。
在机座33上形成了作为可动部的驱动工作台35，它具有未图示的线性马达，并且能在X1、X2方向上移动。该图中所示的35A表示作为可动部的驱动工作台35的重心(以下称为重心35A)位置，作为第1位置的35B表示在使作为可动部的驱动工作台35驱动时施加力的位置(以下称为位置35B)。并且该图中所示的第1距离H1，表示从重心35A到位置35B的铅直方向(Y1、Y2方向)上的距离(以下称为距离H1)。
反作用力处理机构由反作用力处理促动器42、控制机构43和增益补偿器44构成。首先，参照图2～图3，说明反作用力处理促动器42。而且，该图中所示的第2位置38B，表示在线性马达定子37的线圈中通电并使线性马达可动部38驱动时施加力的位置(以下，称为位置38B)。第2距离H2表示从位置38B到位置35B的铅直方向上的距离(以下，称为距离H2)。反作用力处理促动器42大致上由线性马达定子37和线性马达可动部38构成。反作用力处理促动器42用于在驱动工作台35驱动时在驱动方向上直接推压机座33，抵消在与驱动方向相反的方向上产生的反作用力，抑制结构体的振动。线性马达定子37形成在与地板31一体形成的、支撑构件36的图2中上方。线性马达可动部38以可驱动线性马达定子37的状态，形成在线性马达定子37上。并且，线性马达定子37和线性马达可动子38形成在从位置38B到位置35B的铅直方向(Y1、Y2方向)上的距离H2与距离H1相等的位置上。
为了抵消反作用力，驱动工作台35的力矩(以下，称为M1)和机座33的力矩(以下，称为M2)互相抵消即可。在此，在距离H2与H1相等的结构中，对在使驱动工作台35驱动时的驱动工作台35的力矩(以下，称为M1)和机座33的力矩(以下，称为M2)的关系说明。而且，图2中所示的33A表示作为结构体的机座33的重心(以下，称为重心33A)，H3表示从位置35B到重心33A的铅直方向(Y1、Y2方向)上的距离(以下，称为距离H3)。将该图中的作用在左侧方向的力设定为正值，将该图中作用在右侧方向的力设定为负值。F1表示驱动工作台35驱动时所产生的驱动力(以下，称为驱动力F1)；-F1表示驱动工作台35驱动时产生的反作用力(以下，称为反作用力-F1)；F2表示利用反作用力处理促动器42进行反作用力处理用的驱动力(以下，称为反作用力处理用驱动力F2)。
下式(1)表示驱动工作台35的力矩(以下，称为力矩M1)；下式(2)表示机座33的力矩(以下，称为力矩M2)。
M1＝F1*H1 ……(1)M2＝-F1*H3+F2(H2+H3) ……(2)驱动工作台35受到驱动工作台35驱动时的驱动力F1的影响，所以力矩M1用上式(1)表示。机座33受到驱动工作台35驱动时产生的反作用力-F1、以及由反作用力处理促动器42产生的反作用力处理用驱动力F2的影响，所以，力矩M2用上式(2)表示。反作用力处理用驱动力F2对机座33施加与驱动力F1相同大小的力，所以，F1＝F2的关系成立。因此，把F1代入到上式(2)的F2处，即可使上述式(2)表示为下式(3)。
M2＝F1*H2 ……(3)为了对反作用力-F1进行反作用力处理，使力矩M1和力矩M2互相抵消即可，只要使下式(4)所示的关系成立即可。也就是说，从上式(1)中推导出上式(2)的结果若为0，则能对反作用力-F1进行反作用力处理。
M1-M2＝0 ……(4)若将上式(1)和上式(2)代入上式(4)，则变成下式(5)，可以看出，在H1＝H2的情况下，能够对反作用力-F1进行反作用力处理。
F1*(H1-H2)＝0 ……(5)所以，如前所述，在H1＝H2的关系成立的铅直方向(Y1、Y2方向)的位置上，形成反作用力处理促动器42，即可利用反作用力处理促动器42来对驱动工作台35驱动时产生的反作用力-F1进行反作用力处理。
下式(6)是表示力的式。F表示力，m表示质量(重量)，a表示加速度。
F＝ma ……(6)并且，一般振动控制装置30的机座33的重量，与驱动工作台35的重量相比是相当重的。根据上述式(6)，在F一定的情况下，m越大，需要的加速度a可以越小。所以，反作用力处理促动器42对机座33施加小的加速度，即可进行反作用力-F1的反作用力处理，抑制机座33的振动。
以下参照图2，说明控制装置43。控制装置43以能够输出同一驱动信号的状态连接在驱动工作台35和增益补偿器44上。控制装置43用于仅根据驱动命令生成驱动信号，向反作用力处理促动器42和驱动工作台35输出同一驱动信号，进行与反作用力处理促动器42和驱动工作台35的驱动有关的控制。增益补偿器44用于对来自控制装置43的驱动信号进行补偿，被补偿后的驱动信号输出到线性马达定子37，线性马达定子37根据被补偿的驱动信号来驱动线性马达可动部38。
这样，由于设置了仅根据驱动命令来生成驱动信号的控制装置43，所以，不再需要设置图1所示的现有振动控制装置中必须有的位移检测器16，加速度检测器26和积分补偿器25，因此，与现有的振动控制装置相比，能简化振动控制装置30的结构。所以，与现有的振动控制装置相比，也能减小振动控制装置30的大小。
如以上说明的那样，在驱动工作台35的驱动方向上，直接他推压机座33来进行反作用力处理的反作用力处理促动器42，设置在H1＝H2的铅直方向(Y1、Y2方向)的位置上，所以，驱动工作台35驱动时所产生的反作用力-F1，不受驱动工作台35的影响，通过反作用力处理促动器42，能充分抑制结构体的振动，对驱动工作台35进行高精度定位。
以下，说明本发明人利用振动控制装置30进行的振动评价结果。图4示出驱动工作台进行驱动或停止时，以机座为基准的情况下的驱动工作台位置。该图中所示的曲线D，表示利用前面说明的距离H1和距离H2的差为70mm的振动控制装置30，以机架33为标准的情况下的驱动工作台35的位置。该图中所示的曲线E表示利用前面说明的距离H1和距离H2相等的振动控制装置30，以机架33为基准的情况下的驱动工作台35的位置。而且，图4所示的T1表示驱动工作台35驱动期间的时间带(以下称为时间带T1)；T2表示驱动工作台35停止的时间(以下称为时间T2)；T3表示驱动工作台35停止后的时间带(以下称为时间带T3)。并且，驱动工作台35的位置，用正值表示驱动工作台35的前进方向；用负值表示驱动工作台35与前进方向相反的方向。
如图4所示，在距离H 1和距离H2之间有差别的情况下，在时间带T3中，如曲线D所示，驱动工作台35的位置，相对于机座33，形成正值和负值两种，因此，可以看出，机座33产生了振动。另一方面，在距离H1和距离H2相等的本实施例的结构的情况下，在时间带T3中，如曲线E所示，可以看出驱动工作台35的位置，相对于机座33没有振动，由0来定位。所以，可以看出基座33的振动被充分抑制。
根据以上评价，如前面的实施例所示，通过将直接推压机座33来进行反作用力处理的反作用力处理促动器42，设置在H1＝H2的铅直方向(Y1、Y2方向)的位置上，能抑制机座33的振动，使驱动工作台35在预定位置上高精度地定位。
以上，详细说明了本发明的最佳实施例。但本发明并非仅限于该特定的实施方式，而是在权利要求书内所述的本发明的主要内容的范围内，能够进行各种变形和更改。而且，在本实施例中说明了驱动工作台35能在图2中的X1、X2方向移动，但是，在驱动工作台在与X1、X2方向同一平面内沿与X1、X2方向相铅直的方向或者Y1、Y2方向驱动的振动控制装置中，利用本实施例中说明的反作用力处理机构，也能获得与本实施例相同的效果。并且，反作用力处理促动器42不限于采用线性马达的机构，也可以例如采用空气压或油压的环或其它马达的机构。
发明效果根据本发明第一方案，通过设置能够对结构体施加抵消反作用力的方向的力的反作用力处理装置，即可进行反作用力处理，不会影响可动部的驱动。
根据本发明第二方案，通过使结构体的重量大于可动部的重量，能够以较小的加速度来生成抵消反作用力所需的力。
根据本发明第三方案，控制装置仅根据驱动命令来生成驱动信号，向上述反作用力处理促动器和可动部输出同样的上述驱动信号，来进行控制，所以，与现有的根据多个检测器进行控制的场合相比，能够简化反作用力处理机构的结构。
根据本发明第四方案，通过使从第1位置到上述可动部重心的铅直方向上的第1距离、和从第1位置到上述第2位置的铅直方向上的第2距离相等，能够使作用于第1位置的力矩和作用于第2位置的力矩相互抵消。
权利要求
1.一种振动控制装置，利用形成在结构体上的可动部驱动产生的反作用力来抑制振动，其特征在于在抵销上述反作用力的方向上，设置可对上述结构体施加力的反作用力处理机构；该反作用力处理机构的固定侧借助支撑构件固定在地板上；上述结构体借助防振机构与地板结合。
2.如权利要求1所述的振动控制装置，其特征在于上述结构体的重量大于可动部的重量。
3.如权利要求1或2所述的振动控制装置，其特征在于上述反作用力处理机构包括反作用力处理促动器和控制装置；上述控制装置仅根据驱动命令来生成驱动信号；向上述反作用力处理促动器和可动部输出同样的上述驱动信号，对上述反作用力处理促动器和可动部进行控制。
4.如权利要求3所述的振动控制装置，其特征在于使从上述可动部驱动时施加力的第一位置到上述可动部重心的铅直方向上的第1距离、和从上述第1位置到上述反作用力处理促动器驱动时施加力的第2位置的铅直方向上的第2距离相等。
全文摘要
本发明涉及由结构体上形成的线性马达可动子等可动部驱动的振动控制装置，其目的在于利用简单的结构来对可动部驱动时产生的反作用力进行反作用力处理，充分抑制结构体振动，并对可动部进行高精度定位。该振动控制装置，在机座(33)和地板(31)之间设置防振机构(32A、32B)，把由线性马达定子(37)和线性马达可动部(38)构成的反作用力处理促动器(42)，在与地板(31)形成一体的支撑件(36)上使距离H1和距离H2相等的铅直方向(Y1、Y2方向)位置形成，利用控制装置(43)输出同一驱动信号，通过驱动工作台(35)和增益补偿器(44)来控制反作用力处理促动器(42)。
文档编号G05D19/02GK1538600SQ20041003143
公开日2004年10月20日 申请日期2004年3月29日 优先权日2003年3月28日
发明者金子诚, 富田良幸, 幸 申请人:住友重机械工业株式会社