(57)【要約】【課題】運搬時などに大きな外力が印加された場合にも、板バネの破損を防止する。【解決手段】着磁あるいは脱磁をするコイル（７）で吸着力を可変にできる磁石（５、６）により、板バネ（３）に支持された可動ベース（１）を移動させることで、固定ベース（４）に対して可動ベース（１）を結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構と、磁気センサ（８）の計測結果に基づいてコイル（７）に電流を印加する着磁／脱磁回路（９）と、指令信号に応じて可動ベースを移動させるリニアモータ（２）と、磁気センサ（８）の計測結果から磁石の吸着力を推定し、脱磁状態において推定した吸着力が脱磁状態の吸着力でない場合には補正指令信号を算出し、基準指令信号に加算することで指令信号を算出する補正演算器（１１）と、指令信号に基づいてリニアモータを駆動させる駆動回路（１２）とを備える。【選択図】図２
2014101917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、板バネに支持された可動ベースを移動させることで、固定ベースに対して前記可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構と、
前記磁石の着磁状態／脱磁状態の指標となる磁束を計測する磁気センサと、
目標とする着磁状態／脱磁状態になるように前記磁石の前記吸着力を可変とするために、前記磁気センサによる計測結果に基づいて前記コイルに電流を印加する着磁／脱磁回路と、
指令信号に応じて前記可動ベースを移動させることで、前記固定ベースとの相対距離を可変とするリニアモータと、
前記着磁／脱磁回路により前記脱磁状態とすることを目標に前記コイルに電流を印加した後に、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記磁石の吸着力を推定し、推定した前記吸着力が前記脱磁状態の吸着力でない場合には、前記リニアモータにより前記脱磁状態の吸着力となる位置に前記可動ベースを移動させるための補正指令信号を算出し、前記可動ベースを所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号と、算出した前記補正指令信号とを加算することで前記指令信号を算出する補正演算器と、
前記補正演算器で算出された前記指令信号に基づいて前記リニアモータを駆動させる駆動回路と
を備える精密駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の精密駆動装置において、
前記磁石は、前記可動ベースに設けられた吸着パットと、前記固定ベースに設けられた被吸着パットで構成され、
前記板バネは、直動板バネで構成され、
前記コイルは、前記吸着パットを着磁あるいは脱磁するために、前記吸着パットの周囲に巻かれており、
前記磁気センサは、前記吸着パットの磁束を計測する
精密駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の精密駆動装置において、
前記磁石は、前記固定ベースに設けられた吸着パットと、前記可動ベースに設けられた被吸着パットで構成され、
前記板バネは、直動板バネで構成され、
前記コイルは、前記吸着パットを着磁あるいは脱磁するために、前記吸着パットの周囲に巻かれており、
前記磁気センサは、前記吸着パットの磁束を計測する
精密駆動装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の精密駆動装置において、
前記可動ベースと前記固定ベースの相対位置を計測するリニアセンサ
をさらに備え、
前記補正演算器は、前記リニアセンサによる計測結果、および事前に同定した前記直動板バネの剛性に基づいて、前記磁気センサにより計測された前記磁束と、推定した前記吸着力との対応関係を更新する学習器を有しており、前記学習器を用いて、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を推定する
精密駆動装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の精密駆動装置において、
前記可動ベースと前記固定ベースの相対位置を計測するリニアセンサ
をさらに備え、
前記補正演算器は、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を推定する代わりに、前記リニアセンサによる計測結果、および事前に同定した前記直動板バネの剛性に基づいて、前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を直接推定する
精密駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載の精密駆動装置において、
前記可動ベースと前記固定ベースの相対位置を計測するリニアセンサ
をさらに備え、
前記磁石は、前記固定ベースに設けられた吸着パットと、前記可動ベースに設けられた被吸着パットで構成され、
前記板バネは、前記可動ベースと前記固定ベースを結合する回転板バネで構成され、
前記コイルは、前記吸着パットを着磁あるいは脱磁するために、前記吸着パットの周囲に巻かれており、
前記磁気センサは、前記吸着パットの磁束を計測し、
前記補正演算器は、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を推定する代わりに、前記リニアセンサによる計測結果、および事前に同定した前記回転板バネの剛性に基づいて、前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を直接推定する
精密駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の精密駆動装置において、
前記被吸着パットは、前記可動ベースの端部に取り付けられ、
前記吸着パットの上下の端面に、軟磁性体を材質として設けられ、前記吸着パットに片端が磁気的・機械的に結合されており、前記吸着パットが着磁されることで、他端である自由端が前記被吸着パットと結合される平行板バネ
をさらに備える
精密駆動装置。
【請求項８】
着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、板バネに支持された可動ベースを移動させることで、固定ベースに対して前記可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構を備えた精密駆動装置に用いられる精密駆動方法であって、
磁気センサを用いて、前記磁石の着磁状態／脱磁状態の指標となる磁束を計測する磁束計測ステップと、
目標とする着磁状態／脱磁状態になるように前記磁石の前記吸着力を可変とするために、前記磁束計測ステップによる計測結果に基づいて前記コイルに電流を印加する着磁／脱磁ステップと、
前記着磁／脱磁ステップにより前記脱磁状態とすることを目標に前記コイルに電流を印加した後に、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記磁石の吸着力を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにより推定した前記吸着力が前記脱磁状態の吸着力でない場合には、指令信号に応じて前記可動ベースを移動させることで前記固定ベースとの相対距離を可変とするリニアモータにより、前記脱磁状態の吸着力となる位置に前記可動ベースを移動させるための補正指令信号を算出する補正量算出ステップと、
前記可動ベースを所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号と、前記補正量算出ステップにより算出した前記補正指令信号とを加算することで前記指令信号を算出する指令信号算出ステップと、
前記指令信号算出ステップで算出された前記指令信号に基づいて前記リニアモータを駆動させる駆動ステップと
を備える精密駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星や飛翔体の搭載機器、あるいは、望遠鏡などの高精度な指向性が要求される精密駆動装置および精密駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球や天体を観測する望遠鏡を搭載した人工衛星、対象物にレーザを照射する飛翔体、あるいは、遥か遠方の星を観測する地上望遠鏡などでは、大きな動作範囲全てにおいて、高精度な指向精度が要求されている。そこで、例えば、望遠鏡を搭載した人工衛星の指向軸制御では、衛星本体の駆動により、精度は低いが大きな動作範囲をカバーする粗制御と、比較的小さな精密駆動装置により、精度が高く狭い動作範囲をカバーする精制御とを組み合わせた構成が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
本発明の対象となる精密駆動装置では、高精度制御を実現するために、高精度なセンサやアクチュエータが利用されている。これらの性能を引き出すためには、駆動部の摩擦を低減することが必要とされている。このため、摩擦の影響がない板バネが駆動部に利用されることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開２００５／０１６１５７８号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＳＯＬＡＲ−Ｂ衛星搭載画像安定化追尾装置の開発、小出来、柏木等、日本航空宇宙学会論文集、ｖｏｌ５５（６３７）、５７−６４、２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
駆動部の摩擦の影響をなくすために板バネを利用した精密駆動装置のうち、アクチュエータのサイズに制限がある場合には、限られたアクチュエータ推力で、必要とされる駆動範囲を動作できるようにするために、板バネを柔らかくしなければいけない。しかしながら、板バネが柔らかくなると、運搬時などに大きな外力が印加された場合に、板バネが破損してしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運搬時などに大きな外力が印加された場合にも、板バネの破損を防止できる精密駆動装置および精密駆動方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る精密駆動装置は、着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、板バネに支持された可動ベースを移動させることで、固定ベースに対して可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構と、磁石の着磁状態／脱磁状態の指標となる磁束を計測する磁気センサと、目標とする着磁状態／脱磁状態になるように磁石の吸着力を可変とするために、磁気センサによる計測結果に基づいてコイルに電流を印加する着磁／脱磁回路と、指令信号に応じて可動ベースを移動させることで、固定ベースとの相対距離を可変とするリニアモータと、着磁／脱磁回路により脱磁状態とすることを目標にコイルに電流を印加した後に、磁気センサにより計測された磁束から磁石の吸着力を推定し、推定した吸着力が脱磁状態の吸着力でない場合には、リニアモータにより脱磁状態の吸着力となる位置に可動ベースを移動させるための補正指令信号を算出し、可動ベースを所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号と、算出した補正指令信号とを加算することで指令信号を算出する補正演算器と、補正演算器で算出された指令信号に基づいてリニアモータを駆動させる駆動回路とを備えるものである。
【０００９】
また、本発明に係る精密駆動方法は、着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、板バネに支持された可動ベースを移動させることで、固定ベースに対して可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構を備えた精密駆動装置に用いられる精密駆動方法であって、磁気センサを用いて、磁石の着磁状態／脱磁状態の指標となる磁束を計測する磁束計測ステップと、目標とする着磁状態／脱磁状態になるように磁石の吸着力を可変とするために、磁束計測ステップによる計測結果に基づいてコイルに電流を印加する着磁／脱磁ステップと、着磁／脱磁ステップにより脱磁状態とすることを目標にコイルに電流を印加した後に、磁気センサにより計測された磁束から磁石の吸着力を推定する推定ステップと、推定ステップにより推定した吸着力が脱磁状態の吸着力でない場合には、指令信号に応じて可動ベースを移動させることで固定ベースとの相対距離を可変とするリニアモータにより、脱磁状態の吸着力となる位置に可動ベースを移動させるための補正指令信号を算出する補正量算出ステップと、可動ベースを所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号と、補正量算出ステップにより算出した補正指令信号とを加算することで指令信号を算出する指令信号算出ステップと、指令信号算出ステップで算出された指令信号に基づいてリニアモータを駆動させる駆動ステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、板バネに支持された可動ベースを、着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、固定ベースに対して可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構を取り付けたことにより、運搬時には磁石の吸着力を大きくして、可動ベースと固定ベースを結合することで、運搬時などに大きな外力が印加された場合にも、構成部品の破損を防止できる精密駆動装置および精密駆動方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における精密駆動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における精密駆動装置内の補正演算器の機能ブロックを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３における精密駆動装置内の学習機能付補正演算器の機能ブロックを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における精密駆動装置内の直接補正演算器の機能ブロックを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の精密駆動装置および精密駆動方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における精密駆動装置を示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態１における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
【００１４】
図１、図２に示したように、本実施の形態１における精密駆動装置は、可動ベース１、リニアモータ２、直動板バネ３、固定ベース４、吸着パット５、被吸着パット６、コイル７、磁気センサ８、着磁／脱磁回路９、補正演算器１１、および駆動回路１２を備えて構成されている。ここで、吸着パット５および被吸着パット６は、着磁あるいは脱磁をするコイル７により吸着力を可変にできる磁石に相当する。
【００１５】
なお、本実施の形態１における精密駆動装置は、図２に示すように、固定ベース４により全体が囲まれているが、図１では、構造をわかりやすくするために、底面部だけに固定ベース４がある状態の斜視図として示している。
【００１６】
可動ベース１と固定ベース４は、直動板バネ３で結合されている。可動ベース１は、リニアモータ２で駆動される。硬磁性体である吸着パット５と、吸着パット５を囲むコイル７は、可動ベース１に取付けられている。一方、吸着パット５に吸着される、軟磁性体である被吸着パット６は、固定ベース４に取付けられている。
【００１７】
吸着パット５の磁束を計測する磁気センサ８は、吸着パット５の近傍に取付けられている。着磁／脱磁回路９は、磁気センサ８で計測された磁束に相当する磁気センサ信号８１に基づいて、コイル７に流す着磁／脱磁電流９１を決定する。
【００１８】
補正演算器１１は、リニアモータ２を駆動することで可動ベース１を所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号１１１と、磁気センサ８で計測された磁気センサ信号８１を読み込み、これらの信号に基づいて補正後指令信号１１６を生成する。なお、この補正演算器１１の動作の詳細は、図４を用いて後述する。さらに、駆動回路１２は、補正演算器１１で生成された補正後指令信号１１６を取込み、リニアモータ２への駆動信号１２１を出力する。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態１における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。すなわち、先の図２に示したような運用時においては、固定ベース４に対して可動ベース１が離間された状態となっており、図３に示したような運搬時においては、固定ベース４に対して可動ベース１が結合された状態となっている。
【００２０】
本実施の形態１の構成によれば、コイル７に電流を流し、吸着パット５を着磁すれば、その後、コイル７に電流を流さなくても吸着パット５の磁場により、被吸着パット６が磁化され吸着力が発生し、直動板バネ３が変形して、可動ベース１と固定ベース４は結合される。これにより、運搬時に大きな外力が印加されても、直動板バネ３が破損することを回避できる。
【００２１】
逆に、吸着パット５の磁場と反対方向の磁場を発生する着磁／脱磁電流９１をコイル７に流し、吸着パット５を脱磁すれば、その後、コイル７に電流を流さなくても、磁化されていた被吸着パット６は磁性を失い、直動板バネ３の復元力により可動ベース１と固定ベース４は、離間する。
【００２２】
なお、着磁／脱磁回路９は、コイル７への１回目の着磁／脱磁電流９１の印加後に、磁気センサ８で吸着パット５の磁束を計測し、脱磁が不十分な場合には、２回目の着磁／脱磁電流９１を印加することができる。着磁／脱磁回路９は、このような再印加動作を複数回繰返すことにより、理想的には吸着パット５の磁束をゼロにすることで、吸着パット５と被吸着パット６の吸着力をゼロ（すなわち、脱時状態の吸着力）にすることができる。
【００２３】
従って、運用時には、リニアモータ２の推力を板バネ変形にだけ利用することができ、低消費電力化に寄与できる。特に、電力消費の制約が重要である人工衛星搭載機器においては、顕著な効果が得られる。
【００２４】
さらに、本実施の形態１の構成によれば、人工衛星などの保持機構にしばしば利用される火薬を利用して保持機構を破壊する、爆管式で不可避な解放時の粉塵等のコンタミネーション発生をなくすることができるという効果がある。この効果は、特に、望遠鏡などコンタミネーションがミッション上致命的になる用途では、顕著である。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態１における精密駆動装置内の補正演算器１１の機能ブロックを示す図である。実際には、使用できるセンサの制約や、環境変化等の不確定な要因により、運用状態において、吸着パット５と被吸着パット６の吸着力がゼロまで小さくすることができないことが想像される。
【００２６】
そこで、このような場合にも、補正演算器１１の働きにより、リニアモータ２の駆動力を利用することで、吸着パット５と被吸着パット６の吸着力がゼロ相当になるように可動ベース１を移動させることで、必要な駆動精度を実現できる。
【００２７】
具体的には、補正演算器１１は、図４に示すように、吸着力推定器１１２および指令換算器１１４を備えて構成されている。そして、吸着力推定器１１２は、磁気センサ信号８１に基づいて、吸着パット５と被吸着パット６の間の吸着力を推定し、推定吸着力信号１１３として出力する。なお、吸着力推定器１１２は、例えば、磁気センサ信号８１と吸着パット５と被吸着パット６の吸着力との関係をルックアップテーブルにより事前に用意しておくことで、吸着力を推定することができる。
【００２８】
そして、指令換算器１１４は、推定吸着力信号１１３を補正信号１１５に変換する。その後、補正演算器１１は、補正信号１１５を基準指令信号１１１に重畳し、補正後指令信号１１６を出力する。このような一連動作により、必要な駆動精度が実現される。
【００２９】
以上のように、実施の形態１によれば、板バネに支持された可動ベースを、着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、固定ベースに結合させることができる保持機構を備えている。そして、磁石の着磁と脱磁の状態を、磁気センサにより計測し、目標とする着磁あるいは脱磁の状態になるように、コイルに印加する電流を制御している。
【００３０】
さらに、このような電流制御によっても除去しきれなかった吸着力が駆動制御の精度を低下させないように、除去しきれなかった吸着力を駆動指令値に反映してリニアモータにより可動ベースの位置を微調整することで、精密駆動を可能にしている。
【００３１】
このような保持機構を備えることにより、運搬時には、磁石の吸着力を大きくして、可動ベースと固定ベースを結合することで、大きな外力が印加された場合でも、板バネの破損を回避することができる。
【００３２】
さらに、運用時には、磁石の吸着力を減少あるいはゼロにすることで、可動ベースと固定ベースを離間させることができる。この結果、運用時には、リニアモータの推力を板バネ変形にだけ利用することができ、低消費電力化に寄与でき、アクチュエータのサイズや印加電流に制限がある場合でも、限られたアクチュエータ推力で、必要とされる駆動範囲を動作させることができる。
【００３３】
さらに、運用時に十分脱磁ができない場合でも、発生する吸着力を補償し、精密な駆動ができる。さらに、人工衛星での保持機構の１つである爆管方式と比較すると、本構成では、コンタミネーションの観点でも極めて優れた効果を有している。
【００３４】
なお、多くの先行例にある電磁石を利用した保持機構（例えば、特開平１−２１５６９９号公報参照）では、保持あるいは離間時に電流を流し続ける必要がある。これに対して、本発明による保持機構の構成では、磁石の吸着力を着磁あるいは脱磁で変化させている。このため、吸着力を変化させる時には、コイルに電流を流すが、吸着力が変化した後には、定常的に電流を流す必要がなく、低消費電力化に寄与できるという顕著な効果を有する。
【００３５】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、吸着パット５とコイル７が可動ベース１に取り付けられ、被吸着パット６が固定ベース４に取り付けられている場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、吸着パット５とコイル７が固定ベース４に取り付けられ、被吸着パット６が可動ベース１に取り付けられている場合について説明する。
【００３６】
図５は、本発明の実施の形態２における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。また、図６は、本発明の実施の形態２における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。
【００３７】
このような本実施の形態２の構成によれば、先の実施の形態１の効果に加え、重量の増加となる吸着パット５とコイル７を固定ベース４に取付けることで、リニアモータ２の被駆動物を軽量化できる。このため、可動ベース１の駆動量を向上、あるいは、リニアモータ２の小型化の効果がある。また、外乱要因となる可動ベース１からの配線を除去できるため、制御精度の向上につながる。
【００３８】
以上のように、実施の形態２によれば、吸着パットとコイルを固定ベース側に設ける構造を採用することで、先の実施の形態１の効果に加え、可動ベースの軽量化、リニアモータの小型化、および外乱要因となる可動ベースの配線の排除による制御精度の向上を実現することができる。
【００３９】
実施の形態３．
本実施の形態３では、可動ベース１と固定ベース４の相対位置を計測するリニアセンサ１０を備えることで、さらなる制御精度の向上を実現する方法について説明する。
【００４０】
図７は、本発明の実施の形態３における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。本実施の形態３においては、可動ベース１と固定ベース４の相対位置を計測するためのリニアセンサ１０が、固定ベース４に取付けられている。そして、リニアセンサ１０により検出されたリニアセンサ信号１０１は、補正演算器に相当する学習機能付補正演算器２１に取込まれ、学習補正後指令信号２１６を生成する。なお、学習機能付補正演算器２１には、リニアセンサ信号１０１以外に、基準指令信号１１１、および磁気センサ信号８１が取込まれる。
【００４１】
次に、学習機能付補正演算器２１の機能について、図面を用いて詳細に説明する。図８は、本発明の実施の形態３における精密駆動装置内の学習機能付補正演算器２１の機能ブロックを示す図である。実際には、環境や姿勢により変動する不確定なパラメータにより、補正後指令信号１１６に誤差量が重畳することが考えられる。
【００４２】
そこで、このような場合にも、学習機能付補正演算器２１の働きにより、リニアセンサ１０で計測された可動ベース１と固定ベース４の相対位置に基づく学習結果を利用することで、上述したような誤差量を抑制することができる。
【００４３】
具体的には、学習機能付補正演算器２１は、図８に示すように、学習機能付吸着力推定器２１２および指令換算器１１４を備えて構成されている。そして、学習機能付吸着力推定器２１２は、リニアセンサ１０による計測結果であるリニアセンサ信号１０１、および事前に同定した直動板バネ３の剛性に基づいて、磁気センサ８により計測された磁気センサ信号８１と、推定した吸着力との対応関係を更新する学習器を有している。
【００４４】
そして、学習機能付吸着力推定器２１２は、学習器を用いて、磁気センサ８により計測された磁気センサ信号８１から吸着パット５と被吸着パット６間の吸着力を推定し、学習推定吸着力信号２１３として出力する。なお、学習機能付吸着力推定器２１２は、例えば、先の実施の形態１で説明したような、事前に用意していたルックアップテーブルを、リニアセンサ信号１０１を利用して更新することができる。
【００４５】
そして、指令換算器１１４は、学習推定吸着力信号２１３を学習補正信号２１５に変換する。その後、学習機能付補正演算器２１は、学習補正信号２１５を基準指令信号１１１に重畳し、学習補正後指令信号２１６を出力する。このような一連動作により、補正後指令信号に重畳する誤差量を抑制することができる。
【００４６】
以上のように、実施の形態３によれば、先の実施の形態２の効果に加え、環境や姿勢により変動する不確定なパラメータにより補正後指令信号に重畳する誤差量を、学習機能付補正演算器の働きにより抑制することができる。
【００４７】
さらに、運用直前に、学習機能付補正演算器の学習を実施して、実際の運用時には、学習機能を停止するシーケンスにすれば、演算時間は必要なく、ルックアップテーブルへのメモリアクセスだけで学習補正後指令信号を生成することができ、制御の高速化に効果がある。
【００４８】
実施の形態４．
本実施の形態４では、可動ベース１と固定ベース４の相対位置を計測するリニアセンサ１０を備えることで、リニアセンサ１０による計測結果に基づいて、吸着パットと被吸着パット間の吸着力を直接推定する方法について説明する。
【００４９】
図９は、本発明の実施の形態４における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。本実施の形態４においては、先の実施の形態３と同様に、可動ベース１と固定ベース４の相対位置を計測するためのリニアセンサ１０が、固定ベース４に取付けられている。さらに、本実施の形態４においては、先の実施の形態３における学習機能付補正演算器２１の代わりに、直接補正演算器３１が設けられている。なお、補正演算器に相当するこの直接補正演算器３１には、リニアセンサ信号１０１のみが取込まれる。
【００５０】
次に、直接補正演算器３１の機能について、図面を用いて詳細に説明する。図１０は、本発明の実施の形態４における精密駆動装置内の直接補正演算器３１の機能ブロックを示す図である。実際には、環境や姿勢により変動する不確定なパラメータにより、補正後指令信号１１６に誤差量が重畳することが考えられる。
【００５１】
そこで、このような場合にも、直接補正演算器３１の働きにより、リニアセンサ１０で計測された可動ベース１と固定ベース４の相対位置に基づく学習結果を利用することで、上述したような誤差量を抑制することができる。
【００５２】
具体的には、直接補正演算器３１は、図１０に示すように、直接吸着力推定器３１２および指令換算器１１４を備えて構成されている。そして、直接吸着力推定器３１２は、リニアセンサ１０による計測結果であるリニアセンサ信号１０１、および事前に同定した直動板バネ３の剛性Ｋの積として、吸着パット５と被吸着パット６間の吸着力を推定し、直接推定吸着力信号３１３として出力する。
【００５３】
そして、指令換算器１１４は、直接推定吸着力信号３１３を直接補正信号３１５に変換する。その後、直接補正演算器３１は、直接補正信号３１５を基準指令信号１１１に重畳し、直接補正後指令信号３１６を出力する。このような一連動作により、補正後指令信号に重畳する誤差量を抑制することができる。
【００５４】
以上のように、実施の形態４によれば、先の実施の形態２の効果に加え、リニアセンサ信号から直接的に吸着力を測定することにより、環境や姿勢により変動する不確定なパラメータにより補正後指令信号に重畳する誤差量を抑制することができる。
【００５５】
さらに、磁気センサにより計測された磁気センサ信号を直接補正演算器では使用しない構成とすることで、配線を省略化できる利点がある。
【００５６】
実施の形態５．
先の実施の形態１〜４では、板バネとして直動板バネ３を使用する場合について説明した。これに対して、本実施の形態５では、板バネとして回転板バネ１３を使用する場合について説明する。
【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態５における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。また、図１２は、本発明の実施の形態５における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。本実施の形態５においては、直動板バネ３の代わりに、回転板バネ１３が取付けられている。また、吸着パット５、コイル７、被吸着パット６、磁気センサ８、および、着磁／脱磁回路９が、回転板バネ１３を中心として、可動ベース１の両側に取付けられている。
【００５８】
このような本実施の形態５の構成によれば、コイル７に電流を流し、吸着パット５を着磁すれば、その後、コイル７に電流を流さなくても、吸着パット５の磁場により、被吸着パット６が磁化され吸着力が発生し、回転板バネ１３が変形して、可動ベース１と固定ベース４は、結合される。
【００５９】
逆に、吸着パット５の磁場と反対方向の磁場を発生する着磁／脱磁電流９１をコイル７に流し、吸着パット５を脱磁すれば、その後、コイル７に電流を流さなくても磁化されていた被吸着パット６は磁性を失い、回転板バネ１３の復元力により可動ベース１と固定ベース４は、離間する。
【００６０】
以上のように、実施の形態５によれば、可動ベースの駆動が直動ではなく、回転に変更された精密駆動装置においても、直動板バネの代わりに回転板バネを適用することで、先の実施の形態４で得られる同等の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態６．
本実施の形態６においては、先の実施の形態５と同様に回転板バネ１３を用いた構成において、吸着パット５と被吸着パット６を、平行板バネ１４を用いて結合する、先の実施の形態５とは異なる結合方法について説明する。
【００６２】
図１３は、本発明の実施の形態６における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。また、図１４は、本発明の実施の形態６における運搬時の精密駆動装置を示す断面図である。本実施の形態６においては、被吸着パット６を可動ベース１の端部に取付け、吸着パット５の上下の端面には、軟磁性体を材質とする平行板バネ１４が取付けられている。
【００６３】
ここで、平行板バネ１４、吸着パット５、コイル７、被吸着パット６、磁気センサ８、および、着磁／脱磁回路９が、回転板バネ１３を中心として、可動ベース１の両側に取付けられている。また、平行板バネ１４の片端１４１は、吸着パット５と磁気的・機械的に結合されている。
【００６４】
このような本実施の形態６の構成によれば、コイル７に電流を流し、吸着パット５を着磁すれば、その後、コイル７に電流を流さなくても、吸着パット５の磁場により、軟磁性体を材質とする平行板バネ１４は、磁化される。
【００６５】
また、平行板バネ１４の自由端１４２も磁化されているため、この磁場により、被吸着パット６が磁化され、平行板バネ１４が変形して、平行板バネ１４の自由端１４２と被吸着パット６が結合される。
【００６６】
逆に、吸着パット５の磁場と反対方向の磁場を発生する着磁／脱磁電流９１をコイル７に流し、吸着パット５を脱磁すれば、その後、コイル７に電流を流さなくても磁化されていた平行板バネ１４、および、被吸着パット６は磁性を失い、平行板バネ１４の復元力により、可動ベース１と固定ベース４は、離間する。
【００６７】
以上のように、実施の形態６によれば、可動ベースの駆動が直動ではなく、回転に変更された精密駆動装置においても、直動板バネの代わりに回転板バネを適用することで、先の実施の形態４で得られる同等の効果を得ることができる。さらに、先の実施の形態５と比較すると、本実施の形態６の構成を採用することで、運搬時の回転板バネの変形量を小さくできるため、回転板バネの弾性変形領域が小さい場合には、効果的である。
【符号の説明】
【００６８】
１  可動ベース、２  リニアモータ、３  直動板バネ、４  固定ベース、５  吸着パット、６  被吸着パット、７  コイル、８  磁気センサ、９  着磁／脱磁回路、１０  リニアセンサ、１１  補正演算器、１１２  吸着力推定器、１１４  指令換算器、１２  駆動回路、１３  回転板バネ、１４  平行板バネ、２１  学習機能付補正演算器（補正演算器）、２１２  学習機能付吸着力推定器（吸着力推定器）、３１  直接補正演算器（補正演算器）、３１２  直接吸着力推定器（吸着力推定器）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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