(57)【要約】【課題】  位置決めが必要な駆動機械が設置された天板並びに天板を支える柔軟な脚部から成る架台機構の振動を、誰もが経験や勘に頼らない必要最小限のパラメータの入力によって、より少ない演算量で、出来るだけ厳密解である有限要素法と同等の解析精度にて解析すること。【解決手段】  架台機構１３を構成する脚部１０の幅と、脚部１０の奥行きと、脚部１０の高さと、脚部１０を構成する脚１０ａの材料特性と、脚１０ａの断面形状特性と、脚１０ａに支えられる天板１２の質量と、この天板１２の上の機械１１の質量とを入力パラメータとして架台機構１３の固有振動数を演算する。つまり、天板１２を剛体と見なしても脚１０ａの剛性が多く寄与してモデルと実機との誤差が少ないことを理由に、天板１２の剛性を脚１０ａに比べ十分に大きくして天板１２の影響を無視するモデリングとして、少ない入力パラメータで架台機構１３の固有振動数を計算する。【選択図】      図２
2006098355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状及び板状の少なくとも一方の部材による脚を架台状に組み合わせた脚部と、この脚部に支持され、その上面に機械が設置される板状の天板とを有して成る架台機構の固有振動数を演算する架台機構振動解析装置において、
前記脚部の幅と、前記脚部の奥行きと、前記脚部の高さと、前記脚の材料特性と、前記脚の断面形状特性と、前記天板の質量と、前記機械の質量とを入力設定値として前記固有振動数を演算する
ことを特徴とする架台機構振動解析装置。
【請求項２】
前記脚の接地面での固定状態を、その接地面と平行な水平方向、この水平方向に対する垂直方向、当該脚の長手方向の軸が回転する回転方向の全ての方向が拘束されて自由度が無いと定めた値を、前記入力設定値に追加した
ことを特徴とする請求項１に記載の架台機構振動解析装置。
【請求項３】
前記脚の接地面での固定状態を、その接地面と平行な水平方向と、この水平方向に対する垂直方向とには自由度がなく、当該脚の長手方向の軸が回転する回転方向のみ自由度があると定めた値を、前記入力設定値に追加した
ことを特徴とする請求項１に記載の架台機構振動解析装置。
【請求項４】
前記脚部が複数の脚を有し、これら脚同士を接続する筋交い部材を有する場合に、前記筋交い部材の材料特性と、断面形状特性と、長さと、当該脚部における設置位置とを、前記入力設定値に追加した
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の架台機構振動解析装置。
【請求項５】
前記脚の断面形状特性として当該脚の断面２次モーメントを用い、断面２次モーメントを直接入力する
ことを特徴とする請求項１に記載の搬送機構運動解析装置。
【請求項６】
前記脚の断面形状特性として当該脚の断面２次モーメントを用い、入力された脚の断面形状と断面形状寸法とから断面２次モーメントを求める
ことを特徴とする請求項１に記載の架台機構振動解析装置。
【請求項７】
前記脚の断面形状特性として当該脚の断面２次モーメントを用い、各種脚の断面形状と当該断面形状の断面２次モーメントとを対応付けて記憶しておき、指定された断面形状に対応付けられた断面２次モーメントを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の架台機構振動解析装置。
【請求項８】
前記架台機構材料特性として前記脚の材料のヤング率を用い、ヤング率を直接入力する
ことを特徴とする請求項１に記載の架台機構振動解析装置。
【請求項９】
前記架台機構材料特性として前記脚の材料のヤング率を用い、各種脚の材料名と当該材料のヤング率とを対応付けて記憶しておき、指定された材料名に対応付けられたヤング率を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の架台機構振動解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決めが必要な駆動機械が設置された架台機構の振動をシミュレーションする架台機構振動解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、架台機構等の機構系の設計では駆動機械（駆動体とも称す）を設置する架台機構は剛体として考え、駆動する機構の挙動の解析に重点を置いて設計していた。このため、架台機構の設計は経験的になるべく剛性を高く設計するという手法が取られていた。しかし、駆動体を設置する架台機構のスペースが限定される場合や移動を可能とする場合に、架台の軽量化を図る必要から架台機構の剛性が十分でなくなり、剛体と考えられない場合がでてきている。更に、駆動体からの反力の大きさや、駆動のパターン、架台の設置状態により、無視できない架台機構自体の振動が駆動体の挙動に影響する場合もある。
【０００３】
最近では、高速・高精度の位置決めを行おうとする要求も強く、これまで無視してきた微小振動を考慮しなければならなくなっている。そのため、これらの要求に答えるために駆動機構の解析のみではなく、駆動機構を設置する架台機構の解析が必要となってきている。
従来、機構系の振動を解析する場合には複雑に絡む要因の中から、主要因だけを抜き出して出来るだけ簡単な低自由度のモデルで、尚且つ出来れば線形のモデルを構築していた。具体的には、図１５に示すように、例えば実際の機構として、２本の脚による脚部１が、機械２の設置された天板３を支える機構の振動モデルは、図１６に示すように機械２及び天板３と同等の等価質量を持つ剛体マス要素４と、その振動特性を表すバネ要素５と、減衰要素６とによって構成される振動モデルとして振動現象をモデル化し、この運動方程式を計算することで振動現象を解析していた。
【０００４】
しかしながら、その解析手法では、解析対象の構造が簡単な場合、バネ要素５の決定は容易で振動現象を良く再現可能であるが、構造が複雑な場合、モデルのバネ要素５の特性（バネ定数）や、減衰要素６の特性（減衰定数）の決定が難しい。これを補うため、実験とその観測によりモデルの修正が必要となるため、多大な時間を浪費していた。
このため、最近では有限要素法という解析手法が有力な解析手法として定着しつつある。これは、解析対象の形状をそのままデータとして入力するだけで、特別の習練を必要とせず、誰にでも簡単に振動現象を計算することが可能であり、かつ、精度の高い解析を行うことが可能となっている。また、この解析手法を用いた機構システムシミュレーションプログラムが多く市販されており、より汎用性をもち、より使い易く、手軽に振動現象を解析できる環境が整っている。
【０００５】
有限要素法は、図１５に示した実際の機構に関しては、図１７に示すように形状を各要素７に分割し、且つ、境界条件８を設定することで、この各要素７を形成する節点９毎に変位や応力を計算するものである。
この種の従来の解析装置として、例えば特許文献１及び非特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特開平９−２８０９４３号公報
【非特許文献１】広島県立東部工業技術センター研究報告Ｎｏ．１３（２０００）「機械の動的評価と信頼性技術に関する研究」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の架台機構の振動を解析する手法において、有限要素法を用いるモデル化手法では、あらゆる機構形状をモデル化することが容易である。しかし、その様々な解析対象に対応するため、市販プログラムには多くの計算機能が付加され、また、使い易さを重視しているため多くのＧＵＩ(Grgp11ical User Interface)機能を有している。この結果、プログラムが大きくなり、且つ、解析対象を容易に入力可能であるが故にモデルが複雑になり（当然、データ数も多くなり）、無駄に計算を繰返すという資源と時間の無駄使いを招くことになる。
【０００７】
この資源と時間の無駄使いを防ぐために、モデルをできるだけ簡略化して有限要素法による解析が行われる場合が多い。しかし、前述の通り機構が複雑になると実機構をどの様に簡略化するかは、多くの場合、経験と解析者の勘に頼るところが多いので、有限要素法を用いたとしても誰もが容易に解析を行うことができないという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、位置決めが必要な駆動機械が設置された天板並びに天板を支える柔軟な脚部から成る架台機構の振動を、誰もが経験や勘に頼らない必要最小限のパラメータの入力によって、より少ない演算量で、出来るだけ厳密解である有限要素法と同等の解析精度にて解析することができる架台機構振動解析装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による架台機構振動解析装置は、棒状及び板状の少なくとも一方の部材による脚を架台状に組み合わせた脚部と、この脚部に支持され、その上面に機械が設置される板状の天板とを有して成る架台機構の固有振動数を演算する架台機構振動解析装置において、前記脚部の幅と、前記脚部の奥行きと、前記脚部の高さと、前記脚の材料特性と、前記脚の断面形状特性と、前記天板の質量と、前記機械の質量とを入力設定値として前記固有振動数を演算することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、架台機構を構成する脚部の幅と、脚部の奥行きと、脚部の高さと、脚の材料特性と、脚の断面形状特性と、天板の質量と、この天板上の機械の質量とを入力パラメータとして架台機構の固有振動数を演算するようにした。これによって、従来、多大な時間を有していた複雑な部分のモデリングと計算とが不要となるので、従来に比べ固有振動数の計算負荷を大幅に削減することができる。
【００１０】
つまり、架台機構の全てをモデル化して有限要素法を用いて解析する手法では、複雑な部分のモデリング、特に天板及び機械の部分の形状が複雑であることが多いので、その部分のモデリングと計算とに多大な時間を有する。しかし、本発明では、天板を剛体と見なしても脚の剛性が多く寄与するので、モデルと実機との誤差が少ないことから、天板の剛性を脚に比べて十分に大きくして天板の影響を無視するモデリングとした。このようなモデリングとすることで上記の入力パラメータのみで、特に、複雑な機械部分のモデリングを行わずに解析精度を確保して、架台機構の振動特性を表す固有振動数を計算することができる。
また、架台機構振動解析に必要となる入力値を上記のように経験不要な項目に絞り込んで入力することができるので、シミュレーションツールである架台機構振動解析装置を使用する解析者のスキルによらずに、誰でも簡単に簡易的モデルでの解析が可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項２による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記脚の接地面での固定状態を、その接地面と平行な水平方向、この水平方向に対する垂直方向、当該脚の長手方向の軸が回転する回転方向の全ての方向が拘束されて自由度が無いと定めた値を、前記入力設定値に追加したことを特徴とする。
この構成によれば、架台機構の脚が接地面に完全に固定されている場合に、固有振動数をより正確に計算することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項３による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記脚の接地面での固定状態を、その接地面と平行な水平方向と、この水平方向に対する垂直方向とには自由度がなく、当該脚の長手方向の軸が回転する回転方向のみ自由度があると定めた値を、前記入力設定値に追加したことを特徴とする。
この構成によれば、架台機構の脚が接地面に対して固定されているが、完全固定ではなく、当該脚の軸が回転状態となるといった条件の場合に、固有振動数をより正確に計算することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項４による架台機構振動解析装置は、請求項１から３の何れか１項において、前記脚部が複数の脚を有し、これら脚同士を接続する筋交い部材を有する場合に、前記筋交い部材の材料特性と、断面形状特性と、長さと、当該脚部における設置位置とを、前記入力設定値に追加したことを特徴とする。
この構成によれば、架台機構の複数の脚同士が筋交い部材で接続固定されている場合でも、固有振動数をより正確に計算することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項５による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記脚の断面形状特性として当該脚の断面２次モーメントを用い、断面２次モーメントを直接入力することを特徴とする。
この構成においても、シミュレーションツールである架台機構振動解析装置を使用する解析者のスキルによらずに、誰でも簡単に簡易的モデルでの解析が可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項６による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記脚の断面形状特性として当該脚の断面２次モーメントを用い、入力された脚の断面形状と断面形状寸法とから断面２次モーメントを求めることを特徴とする。
この構成によれば、架台機構振動解析に必要となる断面２次モーメントを、該当架台機構の脚の断面形状と断面形状寸法とを指定することによって断面２次モーメントを入力することができるので、架台機構振動解析のためのパラメータ入力が容易となる。
【００１６】
また、本発明の請求項７による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記脚の断面形状特性として当該脚の断面２次モーメントを用い、各種脚の断面形状と当該断面形状の断面２次モーメントとを対応付けて記憶しておき、指定された断面形状に対応付けられた断面２次モーメントを選択することを特徴とする。
この構成によれば、架台機構振動解析に必要となる断面２次モーメントを、該当架台機構の脚の断面形状を指定することによって断面２次モーメントを入力することができるので、架台機構振動解析のためのパラメータ入力がより容易となる。
【００１７】
また、本発明の請求項８による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記架台機構材料特性として前記脚の材料のヤング率を用い、ヤング率を直接入力することを特徴とする。
この構成によれば、架台機構振動解析に必要となるヤング率を直接入力するので、架台機構振動解析のためのパラメータ入力が容易となる。
【００１８】
また、本発明の請求項９による架台機構振動解析装置は、請求項１において、前記架台機構材料特性として前記脚の材料のヤング率を用い、各種脚の材料名と当該材料のヤング率とを対応付けて記憶しておき、指定された材料名に対応付けられたヤング率を選択することを特徴とする。
この構成によれば、架台機構振動解析に必要となるヤング率を、該当架台機構の脚の材料名を入力することによって選択可能としたので、架台機構振動解析のためのパラメータ入力がより容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明の架台機構振動解析装置によれば、位置決めが必要な駆動機械が設置された天板並びに天板を支える柔軟な脚部から成る架台機構の振動を、誰もが経験や勘に頼らない必要最小限のパラメータの入力によって、より少ない演算量で、出来るだけ厳密解である有限要素法と同等の解析精度にて解析することができるという効果がある。
これによって、解析時の資源と時間の無駄使いを防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る架台機構振動解析装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す架台機構振動解析装置５０は、パラメータ入力部５１と、固有振動数演算部５２と、パラメータ選択部５３と、パラメータＤＢ（データベース）５４と、表示部５５とを備え、これら要素をバス接続して構成したシミュレーションツールである。
この架台機構振動解析装置５０によって、その振動が解析される解析対象の架台機構の構成を、図２に概念的に表す。
【００２１】
図２に示す架台機構１３は、棒状や板状の鋼材等で構成される脚部１０と、脚部１０に支えられ、その上に機械１１が設置された天板１２とを備えて構成されている。但し、脚部１０は、床面に垂直に互いに所定間隔離して固定された２本の架台脚１０ａと、これらの架台脚１０ａを補強するために２本の脚１０ａの下方を固定するための筋交い２０ａとから構成されている。また、機械１１は、本例では図示せぬ物体を保持して運搬可能なアーム付き駆動体１４であるとする。また、アーム付き駆動体１４は、作業空間を移動可能とするためにステージ１５等の移動手段を介して天板１２の上に固定されている。
【００２２】
この架台機構１３は、図３に示すように、ステージ１５によってアーム付き駆動体１４のアームを矢印１６の方向に移動させた際に、脚部１０の剛性が十分でない場合は、架台脚１０ａと床面との固定点１８を基準として微小振動１９が発生し、アーム付き駆動体１４が停止しても振動が残留する。このため、タクト時間の短縮や高精度なアーム付き駆動体１４のアームの位置決めを行う場合に不都合となる。そこで、架台機構１３の振動解析が必要となる。
【００２３】
その架台機構１３の振動特性を表す重要なパラメータである架台機構１３の固有振動数の解析に関して説明する。
通常、図１５に示したようなモデルの場合は、下式（１）によって、架台機構１３の固有振動数ｆを計算することができる。
固有振動数ｆ＝（１／２π）√｛（１／Ｍ）×（１２ｎＥＩ／Ｌ３）｝  …（１）
ここで、
Ｅ：架台脚のヤング率
Ｉ：架台脚の断面２次モーメント（架台脚断面の形状によって変わる曲げ・たわみ等の変形し易さの度合を数値的に表現したもの）
ｎ：架台脚の本数
ｍ：天板と天板上の機械の合計質量
である。
【００２４】
ところで、実際の架台機構１３は、図２に示した架台機構１３のように単純な機構ではなく、図４に示す架台機構１３−１のように、脚部１０に更に斜めの筋交い２０ｂを有する複雑な形状のものも有るので、上式（１）はそのまま適用できないことが多い。この場合、構成する脚部１０で最も剛性が低い構成部材に着目して、そのパラメータを式（１）に代入して計算する手法もあるが、厳密な解を求めることは難しい。
【００２５】
また、架台機構１３は、固定状態で固有振動数ｆが変わるが、上記の簡易的な計算式（１）では固定条件を反映できず、誤差が大きい。
そこで、良好な解析精度を得るために、全ての機構をモデル化して有限要素法を用いて解析する手法があり、図５に示すように、上記図２に示したモデルの形状を節点２２から構成される各要素２１に分割し、境界条件２３を設定して固有値解析を行う。しかし、この図５のようなモデリングでは、複雑な部分のモデリングと計算とに、多大な時間を有する。特に、天板１２及び機械１１の部分の形状が複雑であることが多い。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、図６に示すように、架台脚１０の各脚１０ａをバネ２４と見做してそれらを連結し、天板１２及び機械１１の部分の質量の合計を、それらのバネ２４の連結点の中で天板１２と接する点、即ち天板１２と見做したバネ２５と接する点２６に等価的な集中質量として与えるようにモデルを構築する。このモデルの各バネ２４，２５に対して剛性方程式を導出し、それらを合成することで固有振動数ｆを算出する。
【００２７】
ここで、天板１２を剛体と見なしても、脚１０ａの剛性が多く寄与するため、実機との誤差が少ないことから、天板１２部分の剛性を脚１０ａに比べて十分に大きくして天板１２部分の影響を無視するモデリングとする。
このようなモデリングとすることで、脚部１０の幅と、脚部１０の奥行きと、脚部１０の高さと、脚１０ａの材料と、脚１０ａの断面形状と、天板１２と天板１２の上の機械１１との各々の質量と、脚１０ａの接地面での設置状態とを入力パラメータとして入力すれば、特に、複雑な機械１１部分のモデリングを行わずに、解析精度を確保して、架台機構１３の振動特性を表す固有振動数ｆを計算することができる。また、解析ツールとしての利便性向上を図ることができる。
【００２８】
ところで、固有振動数ｆの計算においては、計算モデルの固定条件の設定に応じて計算結果に相違が生じるため、計算モデルには実機と整合した拘束条件を設定する必要がある。但し、実機の固定条件を正確に設定することは、本実施の形態であげる計算負荷を極力低減した計算モデルにおいては不可能である。また、固定条件を細かく設定することは、ユーザが解り難く入力時に混乱を来たす可能性がある。そこで、本実施の形態では、固定条件を完全固定、回転自由の２条件に限定し、これらから選択することで、入力が簡易で十分な計算精度を保証するようにした。
【００２９】
まず、上記の完全固定の例を図７及び図８を参照して説明する。図７は、架台脚１０ａが例えばコンクリート状の地盤である地面２８に埋め込まれて固定されている場合の例である。図８は、架台脚１０ａの下端に水平に取り付けられた接地板２９が、地面２８に打込まれたアンカーナット３０にボルト３１で固定されている場合の例である。
図７のように架台脚１０ａが地面２８に埋め込まれている場合は、脚１０ａの底面はほぼ固定されおり自由度が少なく、計算モデルを解く場合の条件は、水平、垂直、回転の全方向を拘束した場合（第１の固定条件）とよく一致する。この場合の計算モデルを図９に示す。
【００３０】
図９は、架台脚１０ａと地面２８との接点である固定点３２の自由度を示しており、矢印Ｙ１は水平方向、矢印Ｙ２は垂直方向、矢印Ｙ３は回転方向を示し、各矢印Ｙ１〜Ｙ３に重ねて付した×印はその方向への自由度がないこと（拘束）を示している。この場合は、水平、垂直、回転の全ての方向に自由度がない条件となる。
一方、図８のように、架台脚１０ａの下に取り付けられた接地板２９が地面２８に打込まれたアンカーナット３０にボルト３１で固定されている場合、図９に示すように接地板２９の固定点３２は地面２８にほぼ密着していると考えられる。
【００３１】
しかし、図１０に示すように、脚１０ａの長手方向（垂直方向）の軸の付近３３では、矢印３４で示すように拘束がなく自由度を有する。この場合、固定条件は全方向を拘束した場合に比べ、水平、垂直方向を拘束し、回転を自由とする場合（第２の固定条件）を用いた場合の方が、精度良く計算できる。この場合の計算モデルを図１１に示す。図１１は、図９と同様の図で、この場合は、矢印Ｙ１，Ｙ２で示す水平、垂直に自由度がなく、矢印Ｙ３で示す回転方向のみ自由の条件となる。
このように、脚１０ａの固定状態により二つの固定条件を用いることで、入力設定が容易で、かつ計算精度良く解析できる。
【００３２】
また、図４に示した筋交い２０ａ，２０ｂを有する複雑な形状の架台機構１３−１に対しては、図１２に示すように、架台機構１３−１を筋交い２０ａ，２０ｂと脚１０ａとの各接合点３６で分割される複数のバネ３５，２５で表してモデリングを行い、上記の架台機構１３の場合と同様に算出を行う。従って、機構１１が解析対象の場合には、上記の入力パラメータに追加して、筋交い２０ａ，２０ｂの材料と、断面形状と、長さと、設置位置とを入力パラメータとして指定する。
【００３３】
また、上記の入力パラメータ項目のうち断面形状特性（断面２次モーメント）の具体的な入力方法として、解析者がパラメータ入力部５１に直接入力する方法（方法１）と、後述で説明するように、脚１０ａの断面２次モーメントＩの計算に必要な脚１０ａの断面形状及び断面形状寸法をパラメータ入力部５１により入力する方法（方法２）と、脚１０ａの規定の脚形状をパラメータＤＢ５４から選択して入力する方法（方法３）とがある。
【００３４】
但し、方法２を実現する場合は、図１３に示すように、架台機構振動解析装置５０に断面２次モーメント演算部５６を更に備える。更に、方法３を実現する場合は、パラメータＤＢ５４から規定の脚形状を選び、これに対応した断面２次モーメントを抽出し、計算パラメータに割り当て計算を実施する。なお、パラメータＤＢ５４には、ＪＩＳ記載の一般構造用軽量鋼、一般構造用角形鋼、熱間圧延形鋼、一般のアルミ引き抜き鋼等の非常に良く使用される材料を記憶しておく。
【００３５】
方法２について説明する。パラメータＤＢ５４には、脚１０ａの円形、四角形、六角形などの各種断面形状が記憶されている。
まず、解析者がパラメータ入力部５１を操作することによって、パラメータＤＢ５４に記憶された各種断面形状を表示部５５に表示させながら、該当脚１０ａの断面形状を指定する。次に、解析者がパラメータ入力部５１を操作することによって、表示部５５に表示させた当該断面形状の寸法を入力する。
【００３６】
断面２次モーメント演算部５６は、指定された断面形状と、入力された当該断面形状の寸法とに基づいて当該断面形状の断面２次モーメントＩを計算し、この計算された断面２次モーメントＩを固有振動数演算部５２へ出力する。
方法３について説明する。パラメータＤＢ５４には、各種柱状構造体の断面形状と、当該断面形状の断面２次モーメントＩとが対応付けられて記憶されている。
【００３７】
解析者がパラメータ入力部５１を操作することによって、パラメータＤＢ５４に記憶された規定の脚形状を表示部５５に表示させながら、該当脚１０ａの断面形状を指定する。この指定された断面形状に対応付けられた断面２次モーメントＩがパラメータ選択部５３によってパラメータＤＢ５４から選択され、固有振動数演算部５２へ出力される。
また、ヤング率Ｅにおいても、解析者がヤング率Ｅの数値をパラメータ入力部５１に直接入力する方法と、脚１０ａのヤング率ＥをパラメータＤＢ５４から選択して入力する方法とがある。
【００３８】
後者の方法について説明する。パラメータＤＢ５４には、脚１０ａの構成材料である鉄、銅、アルミニュウムなどの材料名と、当該材料のヤング率Ｅとが対応付けられて記憶されている。
解析者がパラメータ入力部５１から脚１０ａの材料名を入力すると、この材料名に対応付けられたヤング率Ｅがパラメータ選択部５３によってパラメータＤＢ５４から選択され、固有振動数演算部５２へ出力される。
【００３９】
ここで、図１４に、架台機構の各解析条件（計算負荷）と、その条件における実機との解析誤差との関係を示し、その説明を行う。
図中、点３７，３８は、簡易解の場合を示しており、計算負荷は最も少ないが、解析誤差は４０％以上ある。一方、点３９，４０は厳密解の場合を示しており、解析誤差は３％程度と最も小さくなるが計算負荷が量も大きくなる。点４１，４２は本実施の形態の計算モデルを用いた場合であり、厳密解と解析精度は略同等、即ち破線４３で示すように現実的にツールとして使用するに耐えうる解析誤差１０％以内でありながら、計算負荷を低減できるように入力パラメータを限定している。
【００４０】
点３７，３９，４１の○印は、図７に示した架台脚１０ａが地面２８に埋め込められている場合である。点３８，４０，４２の△印は、図８に示した脚１０ａの下に取り付けられた接地板２９が地面２８にボルト３１で固定されている場合である。
簡易解では、固定条件の入力がないため、固定条件による固有振動数ｆの変化に対応できず、誤差がばらついており、その誤差は最大で７０％にもなる。一方、厳密解では２つの固定状態について良好な解析精度を得ている。本実施の形態でも、固定状態に対応した固定条件を入力するため、同等の良好な精度を得ることができる。
【００４１】
前述の通り入力するパラメータを厳密解の場合より絞っても、点４１，４２のように解析誤差は１０％程度となり、計算負荷（計算時間）、解析誤差ともに実用的なレベルを満足している。
従って、本実施の形態の架台機構振動解析装置５０によれば、現実的にツールとして使用するに耐え得る１０％以内の解析誤差を満足することができる。また、架台機構振動解析に必要となる入力値を経験不要な項目に絞り込んで入力することができるので、シミュレーションツールである架台機構振動解析装置５０を使用する解析者のスキルによらずに、誰でも簡単に簡易的モデルでの解析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る架台機構振動解析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施の形態に係る架台機構振動解析装置により振動が解析される架台機構の構成図である。
【図３】上記架台機構の脚部の剛性が十分でない場合に生じる不都合な微小振動の様子を示す図である。
【図４】上記の脚部に更に斜めの筋交いを有する複雑な形状の架台機構のモデルを示す図である。
【図５】上記の架台機構の振動モデルの振動を有限要素法によって計算する際の説明図である。
【図６】上記の架台機構における各架台脚及び天板をバネと見做してそれらを連結した際のモデル図である。
【図７】上記の架台脚がコンクリート状の地盤である地面に埋め込まれて固定されている例を示す図である。
【図８】上記の架台脚の下端に水平に取り付けられた接地板が地面に打込まれたアンカーナットにボルトで固定されている例を示す図である。
【図９】上記の架台脚と地面との接点である固定点の自由度を示すモデル図である。
【図１０】上記の架台脚が、その長手方向の軸の付近では拘束がなく自由度を有することを示す図である。
【図１１】図１０に示す場合の架台脚と地面との接点である固定点の自由度を示すモデル図である。
【図１２】上記の脚部が更に斜めの筋交いを有する場合の架台機構をバネでモデル化した際の図である。
【図１３】上記実施の形態に係る架台機構振動解析装置に断面２次モーメント演算部を追加した構成を示すブロック図である。
【図１４】上記架台機構の各解析条件（計算負荷）と、その条件における実機との解析誤差との関係を示す図である。
【図１５】従来の片持ち梁の先端におもりを取り付けたときの振動モデルを示す図である。
【図１６】従来の剛体マス要素、バネ要素及び減衰要素によって構成される振動モデルを示す図である。
【図１７】図１５に示す振動モデルの振動を有限要素法によって計算する際の説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  脚部
１０ａ  脚
１１  機械
１２  天板
１３  架台機構
１５  ステージ
２０ａ，２０ｂ  筋交い
２１  要素
２２  節点
２３  境界条件
２４  脚に対応するバネ
２５  天板に対応するバネ
２６  バネとバネとの接点
２８  床面
２９  接地板
３０  アンカーナット
３１  ボルト
３２  固定点
３３  脚の長手方向軸の付近
５０  架台機構振動解析装置
５１  パラメータ入力部
５２  固有振動数演算部
５３  パラメータ選択部
５４  パラメータＤＢ（データベース）
５５  表示部
５６  断面２次モーメント演算部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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