(57)【要約】【課題】被調整面の角度調整を行う角度調整装置において、応答性が良く、演算が簡単で回路構成を簡単にして安価に構成することができるようにする。【解決手段】入力信号に応答して作動し、被調整面１０に力を印加する３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、被調整面１０の変位を検出する３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと、を備えており、３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃのうちの１つのアクチュエータが作動したときに、２つの変位検出装置はその力の印加に対する打撃中心軸上に配置され、残りの１つの変位検出装置のみが該打撃中心軸上以外の位置に配置される関係となるように、それぞれ配置される。【選択図】図１
2008204411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被調整面を指令角度となるように角度調整を行う角度調整装置において、
入力信号に応答して作動し、被調整面に力を印加する３つのアクチュエータと、
被調整面の変位を検出する３つの変位検出装置と、
変位検出装置からの検出変位が入力されて、指令角度に対応する変位検出装置の検出点における被調整面の指令変位との偏差からアクチュエータへの入力信号を出力する演算部と、
を備え、
３つの変位検出装置は、３つのアクチュエータのうちの互いに独立な３通りのアクチュエータの印加の組合せに対して、各組合せの印加による打撃中心軸上に２つの変位検出装置の検出点がくるように、且つ該打撃中心軸上以外の位置に残りの１つの変位検出装置の検出点のみがくる関係となるように、それぞれ配置されることを特徴とする角度調整装置。
【請求項２】
前記３つのアクチュエータの力点は正三角形の各頂点となる位置に配置され、前記３つの変位検出装置の検出点は、正三角形の重心と各アクチュエータの力点とを結ぶ直線上にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１記載の角度調整装置。
【請求項３】
各アクチュエータの力点と該アクチュエータの打撃中心軸上以外の位置に配置される変位検出装置の検出点とが、被調整面の平面視にて同じ位置に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の角度調整装置。
【請求項４】
前記３つのアクチュエータの力点は正三角形の各頂点となる位置に配置され、前記３つの変位検出装置の検出点は正三角形の各頂点となる位置に配置され、該力点の正三角形と該検出点の正三角形は６０度回転した位置関係にあることを特徴とする請求項１または２記載の角度調整装置。
【請求項５】
前記力点の正三角形と前記検出点の正三角形は合同であることを特徴とする請求項４記載の角度調整装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記指令角度を３つの変位検出装置の検出点におけるそれぞれの指令変位に変換する角度−変位変換部を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の角度調整装置。
【請求項７】
前記演算部は、変位検出装置からの検出変位と前記指令変位との偏差からアクチュエータへの入力信号を出力するフィードバック制御部を備え、該フィードバック制御部は、各アクチュエータに対して、該アクチュエータの打撃中心軸上に配置された２つの変位検出装置からの検出変位は用いずに、残りの１つの変位検出装置からの検出変位を用いて、該アクチュエータの入力信号の強度を決定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の角度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被調整面を指令角度となるように角度調整を行う角度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の角度調整装置としては、特許文献１ないし３に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されたものは、可動体をユニバーサルジョイントによって支持し、ユニバーサルジョイントを中心として直交するＸ軸シリンダとＹ軸シリンダのそれぞれのピストンロッドをユニバーサルジョイントを介して可動体に連結しており、可動体には角度センサを設けており、Ｘ軸シリンダとＹ軸シリンダとを伸縮することにより、可動体の角度を調整するようになっている。
【０００４】
特許文献２に記載されたものは、制御対象物を動揺外乱に拘わらず、一定方向に指向させるもので、制御対象物は、ピッチ軸駆動用モータでピッチ回転角位置を自在に制御されるピッチ軸で支持され、このピッチ軸はピッチジンバルで支持され、さらにピッチジンバルの中心にはヨウ軸駆動用モータによって旋回角度位置が制御されるヨウ軸が接合されている。そして、動揺外乱の発生に伴いズレ角度が発生すると、このズレ角度を零にするように、ピッチ軸駆動用モータ及びヨウ軸駆動用モータを駆動して制御対象物を制御するようになっている。
【０００５】
特許文献３に記載されたものは、テーブル角度制御において、２基の駆動モータと、駆動モータに連繋された減速機構と、減速機構に連繋された傘歯車からなる差動ギアとを備えており、２基の駆動モータを駆動して、テーブルをロール角とピッチ角の回りで回転させるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２４７０５４号公報
【特許文献２】特公平２−１８４９１号公報
【特許文献３】特開２００４−２１６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、角度センサからの信号をどのようにフィードバックするか不明であるが、Ｘ軸シリンダ及びＹ軸シリンダがそれぞれ作動したときに、角度センサはその影響を受けるために、フィードバック制御が複雑になり、高速に応答することは困難である。また、ユニバーサルジョイントに上下方向の力成分が発生するために、その力成分をキャンセルするための制御が複雑になる、という問題がある。
【０００８】
特許文献２では、ジンバルを用いているために、装置が大型化すると共に、ベアリングなどの機械部品が必要になり機械的ガタが生じ、高速応答が困難であるという問題がある。また、ベアリングに平行移動の力成分が発生するために、その力成分をキャンセルするための制御が複雑になる、という問題がある。
【０００９】
特許文献３でも、ギアを用いるために機械的ガタが生じ、さらに、ギアを介して間接的に駆動するために高速応答が困難であり、また、歯車による摩耗といった耐久性の問題もある。
【００１０】
本発明は上記課題を解決して、応答性が良く、演算が簡単で回路構成を簡単に安価に構成することができる角度調整装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、被調整面を指令角度となるように角度調整を行う角度調整装置において、
入力信号に応答して作動し、被調整面に力を印加する３つのアクチュエータと、
被調整面の変位を検出する３つの変位検出装置と、
変位検出装置からの検出変位が入力されて、指令角度に対応する変位検出装置の検出点における被調整面の指令変位との偏差からアクチュエータへの入力信号を出力する演算部と、
を備え、
３つの変位検出装置は、３つのアクチュエータのうちの互いに独立な３通りのアクチュエータの印加の組合せに対して、各組合せの印加による打撃中心軸上に２つの変位検出装置の検出点がくるように、且つ該打撃中心軸上以外の位置に残りの１つの変位検出装置の検出点のみがくる関係となるように、それぞれ配置されることを特徴とする。
【００１２】
ここで、「独立な３通りのアクチュエータの印加の組合せ」とは、その３つの組合せによるそれぞれの力点が、互いに異なる点となる組合せを言う。各組合せは、１つのアクチュエータのみの作動、または２つのアクチュエータのみの作動の場合であってもよく、必ずしも３つ全てのアクチュエータが同時に作動する場合でなくてもよい。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記３つのアクチュエータの力点は正三角形の各頂点となる位置に配置され、前記３つの変位検出装置の検出点は、正三角形の重心と各アクチュエータの力点とを結ぶ直線上に配置されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の各アクチュエータの力点と該アクチュエータの打撃中心軸上以外の位置に配置される変位検出装置の検出点とが、被調整面の平面視にて同じ位置にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の前記３つのアクチュエータの力点が正三角形の各頂点となる位置に配置され、前記３つの変位検出装置の検出点は正三角形の各頂点となる位置に配置され、該力点の正三角形と該検出点の正三角形は６０度回転した位置関係にあることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の前記力点の正三角形と前記検出点の正三角形が合同であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の前記演算部が、前記指令角度を３つの変位検出装置の検出点におけるそれぞれの指令変位に変換する角度−変位変換部を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の前記演算部が、変位検出装置からの検出変位と前記指令変位との偏差からアクチュエータへの入力信号を出力するフィードバック制御部を備え、該フィードバック制御部は、各アクチュエータに対して、該アクチュエータの打撃中心軸上に配置された２つの変位検出装置からの検出変位は用いずに、残りの１つの変位検出装置からの検出変位を用いて、該アクチュエータの入力信号の強度を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、３つのアクチュエータのうちの互いに独立な３通りのアクチュエータの印加の組合せに対して、各組合せの印加による打撃中心軸上に２つの変位検出装置の検出点がくるように、且つ該打撃中心軸上以外の位置に残りの１つの変位検出装置の検出点のみがくる関係となるように、３つの変位検出装置がそれぞれ配置されることで、１つの組合せの印加がなされたときに、１つの変位検出装置だけがその力の印加によって生じる変位を検出し、２つの変位検出装置が変位を検出しないようにすることができる。これにより、変位を検出する１つの変位検出装置による検出変位を用いて処理を行うことができるので、演算が簡単になり、応答性が良く、安価に構成することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、バランス良くアクチュエータと変位検出装置とを配置することができる。特に、被調整面が３の倍数の対称軸を持つ場合又は等方的である場合に好適である。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、アクチュエータの力点と変位検出装置の検出点とを平面視で同じ位置に配置することにより、被調整面を含めた全体の構成を小型化することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、アクチュエータの力点と変位検出装置の検出点とを６０度回転した位置関係にある正三角形に配置することにより、被調整面を含めた全体の構成を小型化することができる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、被調整面を含めた全体の構成を一層小型化することができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、被調整面を調整する指令角度が任意の座標系に従っている場合に、角度−変位変換部によって、それを変位検出装置に適した座標系に変換することができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、フィードバックループを３つのアクチュエータごとに独立にすることができて、これによって演算を簡素化して、フィードバック周波数を高くすることができ、安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明による角度調整装置の原理を表す図である。図において、１０は被調整面である。１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、被調整面１０を支持すると共に被調整面１０に対して面に直交する力を印加する３つのアクチュエータであり、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃはアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃによって変位した被調整面１０の変位量を検出する３つの変位検出装置である。ここで、被調整面とは、一体の連続した実在する面に限らず、離散的な部材によって一体的に形成される仮想的な面であっても良い。
【００２７】
アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとしては、入力信号を力に変換する任意のものとすることができるが、ピエゾ素子を用いたもの、電磁コイルを用いたもの、駆動モータを用いたもの、または流体圧シリンダを用いたものとすることができる。高精度で制御でき、低発熱のものとしては、ピエゾ素子を用いたものが好ましく、例えば、米国特許６，９２７，５２８号に記載されたリニアピエゾ素子列と、該ピエゾ素子列の外側にあってピエゾ素子によって発生する応力を機械的に増幅する可撓性材料からなるシェル状の機械増幅器とを備えたものを使用することができる。
【００２８】
変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃとしては、変位量を検出する任意のものとすることができるが、非接触式エンコーダ、例えば光学式エンコーダとすることができる。アブソリュート式エンコーダまたはインクリメント式エンコーダのいずれとも使用することができる。インクリメント式エンコーダの場合には、基準面からの距離の変化を検出するものとすればよい。
【００２９】
以下、３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの配置について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、１つのアクチュエータ１２Ａによる力が印加される力点と重心とを通る線に沿って見た被調整面を横切る断面図である。被調整面１０を含みアクチュエータ１２Ａによって支持される全体の調整部を剛体と見たときの剛体の質量をｍとし、該剛体の重心から力点までの距離をＬF、重心から上記アクチュエータ１２Ａによる打撃中心軸までの距離をＬ’とする。打撃中心軸とは、図３に示すように、剛体に力が印加されたときに、並進運動と回転運動がキャンセルして、並進加速度が０となる軸を言う。
【００３０】
今、１つのアクチュエータ１２Ａにより力Ｆが印加されたときに、重心における並進加速度は、
【００３１】
【数１】
2008204411.tif 000003
となり、重心回りの角運動方程式は、
【００３２】
【数２】
2008204411.tif 000004
となる。ここで、ＩOは重心回りの慣性モーメントである。打撃中心は並進加速度αと回転角加速度Ｌ’θ”Gとが一致する点であるから、
【００３３】
【数３】
2008204411.tif 000005
であり、（３）式に（１）式と（２）式を代入すると、
【００３４】
【数４】
2008204411.tif 000006
が得られる。（４）式は打撃中心条件式である。
【００３５】
打撃中心軸回りの慣性モーメントをＩ’Oとすると、慣性モーメントＩO、Ｉ’ Oとの間には以下の関係が成り立つ。
【００３６】
【数５】
2008204411.tif 000007
【００３７】
さて、今、アクチュエータ１２Ａから剛体に対して力Ｆが印加されたとすると、運動方程式は、
【００３８】
【数６】
2008204411.tif 000008
となる。ここで、θは打撃中心軸を中心とした被調整面１０の傾斜角度であり、θ”はその角加速度である。
（５）、（６）式より、Ｉ’ Oを消去すると、
【００３９】
【数７】
2008204411.tif 000009
となり、打撃中心軸回りの運動方程式が求まる。
【００４０】
この重心からＬ’だけ離れたアクチュエータ１２Ａの打撃中心軸上に３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのうちの２つの変位検出装置１４Ｂ、１４Ｃの検出点を配置し、打撃中心軸上以外の位置に変位検出装置１４Ａの検出点を配置すれば、アクチュエータ１２Ａが駆動したときに、２つの変位検出装置１４Ｂ、１４Ｃはその影響を受けず、残りの１つの変位検出装置１４Ａのみがそのアクチュエータ１２Ａの駆動に感応することになるために、フィードバック制御を簡単にすることができる。
【００４１】
同様に、アクチュエータ１２Ｂの打撃中心軸上に２つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｃの検出点を配置し、打撃中心軸上以外に変位検出装置１４Ｂの検出点を配置すれば、アクチュエータ１２Ｂが駆動したときに変位検出装置１４Ｂのみがアクチュエータ１２Ｂの駆動に感応することになる。また、アクチュエータ１２Ｃの打撃中心軸上に２つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂの検出点を配置し、打撃中心軸上以外に変位検出装置１４Ｃの検出点を配置すれば、アクチュエータ１２Ｃが駆動したときに変位検出装置１４Ｃのみがアクチュエータ１２Ｃの駆動に感応することになる。
【００４２】
また、サーボ系を組んだことを考えたときに、（１）式で表される並進系の運動に対する伝達関数は、図４（ａ）から
【００４３】
【数８】
2008204411.tif 000010
となる。また、（２）式で表される回転系の運動に対する伝達関数は、図４（ｂ）から
【００４４】
【数９】
2008204411.tif 000011
となる。ここでＬPは重心と変位検出装置との間の距離である。並進系の運動と回転系の運動に対してサーボゲインを同一にするためには、Ｇ1（ｓ）＝Ｇ2（ｓ）となり、
【００４５】
【数１０】
2008204411.tif 000012
となる。この（８）式を（４）式と比較すると、このＬPは打撃中心条件式を満足することが分かり、従って、他のアクチュエータの打撃中心軸上にあることが導き出せる。つまり、変位検出装置を打撃中心軸に配置することによって、並進系の運動と回転系の運動に対してサーボゲインを同一にすることができ、並進系と回転系の周波数特性を同じにすることができる。周波数特性が同一になることにより、変位検出装置が打撃中心軸にない場合よりも応答周波数を高くすることができる。
【００４６】
各アクチュエータの打撃中心軸上に２つの変位検出装置の検出点を配置し、該打撃中心軸上以外に残りの変位検出装置の検出点を配置するようにするには、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの検出点は、３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃのそれぞれの打撃中心軸を結ぶ三角形の頂点上になるように配置すると良いことが分かる。
【００４７】
今、剛体が被調整面の面内において等方的であるとし又は３の倍数の対称軸を持つとし、３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの力点を、上記剛体の重心とその重心が一致する正三角形の頂点の位置に配置すると、打撃中心軸を結ぶ三角形も正三角形になり、３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの検出点は、該相似形の正三角形の頂点の位置に配置される。このとき、アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの力点と各アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの打撃中心軸上以外の位置に配置される変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの検出点とは、被調整面１０の重心と各アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの力点とを結ぶ直線上に配置することができる。
【００４８】
３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが正三角形の頂点の位置に配置される場合には、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの重心からの距離をＬPとすると、ＬP＝２Ｌ’となるので、（６）式、（４）式は、
【００４９】
【数１１】
2008204411.tif 000013
となる。
【００５０】
３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃがなす三角形と、３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃがなす三角形とは、必ずしも合同の三角形でなくとも良い。しかしながら、（１０）式において同じＩ0を満足する様々なＬF、ＬPの組み合わせに対して、ＬF、ＬPの大きい方の値が最小値となるのは、ＬF＝ＬPのとき、即ち３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃがなす三角形と、３つの変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃがなす三角形が合同のときであり、このときに、最も角度調整装置の外径寸法を小さくすることができるので、図５に示すように、ＬF＝ＬP≡Ｌの関係を満足するように設定すると最も好ましい。このときに、質量ｍと慣性モーメントＩ0、Ｉ’ 0の関係は、
【００５１】
【数１２】
2008204411.tif 000014
となる。
【００５２】
図６は、上記原理に基づいた角度調整装置を含む全体の系のブロック図である。角度調整装置は、指令角度信号と各変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃからの検出変位が入力されてアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃへの入力信号を出力する演算部２０を備えている。演算部２０は、大まかに、角度−変位変換部２０Ａと、フィードバック制御部２０Ｂと、からなる。
【００５３】
角度−変位変換部２０Ａは、指令角度信号を座標変換して、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのそれぞれの位置における指令変位に変換するものである。指令角度が被調整面１０の２軸回りの傾斜角度Δφ、Δψ及び被調整面１０に直交するｚ軸の変位Δｚで与えられるとすると、変換マトリクスＡを掛けて変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのそれぞれの位置における指令変位信号δA、δB、δCに変換する。
【００５４】
フィードバック制御部２０Ｂは、指令変位を受けると共に、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃからの被調整面１０の変位に対応する検出信号を受けて、両者の偏差を求める減算器２２と、該偏差に対して比例、微分及び／または積分制御を行う回路２４（例えば、伝達関数Ｇ（ｓ）＝Ｋ／ｓ、Ｋはゲイン、ｓはラプラス演算子）と、回路２４の出力からアクチュエータの力点における力に対応する値に変換する回路２５を備える。即ち、アクチュエータの力点と打撃中心軸との間の距離は（ＬF＋ＬP／２）であるのに対して、変位検出装置の検出点と打撃中心軸との間の距離は３ＬP／２であるので、回路２５において、それらの距離の比（＝（２ＬF＋ＬP）／３ＬP）を掛ける。
【００５５】
３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから出力される力ＦA、ＦB、ＦCは被調整面１０において、ＬF＋ＬP／２倍されてトルクＴA、ＴB、ＴCとなり、１／Ｉ0”倍されて角加速度θ”となる（（６）式参照）。この２回積分された角度θA、θB、θCに３ＬP／２倍されたものが変位となって変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃで検出変位δ’A、δ’B、δ’Cとして検出される。
【００５６】
尚、Ｋθは、アクチュエータとアクチュエータ取付部の曲げばね定数である。
【００５７】
以上のブロック図において、フィードバック制御部２０Ｂ、アクチュエータ１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）、被調整面１０及び変位検出装置１４（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）から構成されるフィードバックループは、各アクチュエータに対応する３つの系において独立である。これは、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが打撃中心軸上に配置されるからに他ならない。
【００５８】
従って、このように構成される角度調整装置では、フィードバック周波数応答を高くすることができて、ハンチングを防止することができる。演算が簡単になるため他の系の影響を補正する補正回路などが不要となり、回路構成が簡単となり安価に構成することもできる。
【００５９】
図７は、以上の原理によって構成される角度調整装置の一例を表す図である。３０は、アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの固定端が固定される基台であり、アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの作動端が被調整面１０に固定される。被調整面１０に対してアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと反対側には、対応する変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが取り付けられる。基台３０と被調整面１０を挟んで平行に基準面３２が設けられており、基準面３２にはストッパー３４が被調整面１０に向って取り付けられている。
【００６０】
休止状態においてはストッパー３４は被調整面１０に当接しており、休止状態から全アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが駆動されて、被調整面１０がｚ軸方向に基準面３２から離反する方向に所定量移動したところを初期状態として、その状態から指令角度に追従する調整を行なう。
【００６１】
変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、初期状態での基準面３２との距離からの変化量を求めて、それを検出変位とする。指令角度が入力されると、演算部２０によって入力信号ＶA、ＶB、ＶCの強度が決定され、各アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが入力信号によって駆動されて、力が被調整面１０に印加される。また、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃからの検出変位が演算部２０に入力されてフィードバック制御される。
【００６２】
アクチュエータが変位に対して反力を発生するタイプのものである場合、図５に示す構成とすると、各アクチュエータの力点が他のアクチュエータの打撃中心軸上にあるので、１つのアクチュエータの作動に対して他のアクチュエータからの反力を考慮しなくても良く、好ましい。
【００６３】
図８は、本発明の他の実施形態を表す図である。図５に示した例の場合に、（４）式、即ち（１１）式を満足させるために、Ｌに合わせて慣性モーメントを大きくすると、装置が巨大になる場合がある。この実施形態はこのような場合に有効な構成であり、２つのアクチュエータを同時に同期させて作動させることとする。
【００６４】
アクチュエータ１２Ａと１２Ｂの合力と等価な力を印加する仮想アクチュエータ１２A-Bの仮想的な力点をｔa-b、アクチュエータ１２Ｂと１２Ｃによる合力と等価な力を印加する仮想アクチュエータ１２B-Cの仮想的な力点をｔb-c、アクチュエータ１２Ｃと１２Ａによる合力と等価な力を印加する仮想アクチュエータ１２C-Aの仮想的な力点をｔc-aとすると、図８に示すように、各仮想アクチュエータの仮想的な力点は、２つのアクチュエータの中点となる。
【００６５】
仮想的な力点に対応した各打撃中心軸上に２つの変位検出装置の検出点を配置し、該打撃中心軸上以外の位置に残りの１つの変位検出装置の検出点を配置する。アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの力点を、上記剛体の重心とその重心が一致する正三角形の頂点の位置に配置すると、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの検出点は、該正三角形に対して６０度回転した正三角形の頂点の位置に配置される。
【００６６】
（４）式のＬFをＬF／２とし、Ｌ’＝ＬP／２を代入すると、
【数１３】
2008204411.tif 000015
となり、慣性モーメントＩOを小さくすることができる。
【００６７】
また、アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの力点と変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの検出点とを同径上に配置すると、ＬF＝ＬP≡Ｌとなり、最も角度調整装置の外径寸法を小さくすることができ、質量ｍと慣性モーメントＩOの関係は、
【００６８】
【数１４】
2008204411.tif 000016
となる。
【００６９】
図９は、上記図８の原理に基づいた角度調整装置を含む全体の系のブロック図である。
フィードバック制御部２０Ｂは、指令変位を受けると共に、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃからの被調整面１０の変位に対応する検出信号を受けて、両者の偏差を求める減算器２２と、該偏差に対して比例、微分及び／または積分制御を行う回路２４（例えば、伝達関数Ｇ（ｓ）＝Ｋ／ｓ）と、回路２４の出力から仮想アクチュエータの力点における力に対応する値に変換する回路２５を備える。即ち、図８を参照すると、仮想アクチュエータの力点と打撃中心軸との間の距離は（ＬF＋ＬP）／２であるのに対して、変位検出装置の検出点と打撃中心軸との間の距離は３ＬP／２であるので、回路２５において、それらの距離の比（＝（ＬF＋ＬP）／３ＬP）を掛ける。
【００７０】
回路２５の出力は、仮想アクチュエータ１２C-A、１２A-B、１２B-Cへの入力信号ＶC-A、ＶA-B、ＶB-Cとなる。
【００７１】
以降の仮想アクチュエータ及び被調整面１０のブロック図の基本的な構成は図６と同じであり、従って、フィードバック制御部２０Ｂ、仮想アクチュエータ１２（１２C-A、１２A-B、１２B-C）、被調整面１０及び変位検出装置１４（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）から構成されるフィードバックループは、各仮想アクチュエータに対応する３つの系において基本的に独立である。これは、変位検出装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが打撃中心軸上に配置されるからに他ならない。但し、この場合、ある仮想アクチュエータが作動したときに生じる変位によって残りのアクチュエータが発生する反力を打ち消すように、残りのアクチュエータに入力信号を印加するように構成することも可能である。アクチュエータが反力を出力するものでない場合には、反力をキャンセルするための処理は不要であり、その場合、フィードバックループは、各アクチュエータに対応する３つの系において完全に独立とすることができる。
【００７２】
この例では、３つのアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃのうちの２つのアクチュエータの等しい力の印加を仮想アクチュエータの力の印加としており、３つの仮想アクチュエータにより、あらゆる指令変位に対応するようにしている。即ち、力の組合せとして、各アクチュエータ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの力の比率をベクトル表示すると、（１，１，０）、（１，０，１）、（０，１，１）となる。
【００７３】
しかしながらこれに限るものではなく、異なる打撃中心軸となる合力を発生させる３つの独立な、即ち、３つの指令変位のいずれも実現できるような３通りの１以上のアクチュエータの印加の組合せを選択することが可能である。
【００７４】
本発明の角度調整装置では、ベアリングやギアなどの機械部品を不要とすることができるので、機械的がたや磨耗等の問題を回避することができる。さらには、３つのアクチュエータによってバランス良く角度調整されると共に、被調整面の角度調整のみならず、被調整面に直交するｚ方向の調整も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による角度調整装置の原理を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。
【図２】１つのアクチュエータによる力が印加される力点と重心とを通る線に沿って見た断面図である。
【図３】打撃中心軸を説明する図２相当図である。
【図４】（ａ）はサーボ系を組んだときの並進系の運動を表すブロック図、（ｂ）はサーボ系を組んだときの回転系の運動を表すブロック図である。
【図５】アクチュエータの力点と変位検出装置の検出点との位置を一致させた場合の平面図である。
【図６】角度調整装置を含む全体の系のブロック図である。
【図７】本発明による角度調整装置の一例を表す斜視図である。
【図８】アクチュエータと変位検出装置との別の配置を表す本発明の他の実施形態の平面図である。
【図９】図８の原理に基づいた角度調整装置を含む一部のブロック図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  被調整面
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  アクチュエータ
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ  変位検出装置
２０  演算部
２０Ａ  角度−変位変換部
２０Ｂ  フィードバック制御部
【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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