ゼロパワー磁気浮上機構を利用した除振装置の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555060
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 水野 毅 埼玉大学, 工学部, 教授 (20134645)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村山 誠 明立精機株式会社, 技術第2グループ, チーフ(研究職)
• Keywords: 除振装置 / 零パワー磁気浮上 / アクティブ除振装置 / 負の剛性 / コンプライアンス制御

Research Abstract

開発する除振装置の実用化を進めるために,応用分野がもっとも広いと予測される6自由度アクティブ除振装置の設計・製作を行い,実験的検討を行った.
(1)ゼロパワー制御系の検討……昨年度試作した3自由度アクティブ除振装置を用いて,中間台から除振テーブルを支持する磁気浮上機構の制御系について検討を行った.特に,過渡状態においても十分な制振性能を持つようにするため,極配置の仕方について検討した.また,除振テーブル上の搭載機器は同じパターンの運動を繰返す場合が多いので,これによって生じる直動外乱を予め計測しておいて,その情報を積極的に利用するフィードフォワード制御の導入についても検討した.
(2)6自由度除振実験装置の設計・試作……昨年度の研究を踏まえて,除振テーブルの持つ6自由度の運動をすべて提案する方式で除振する装置の設計・試作を行った.水平方向には重力が作用しないので,1自由度に対して一対の電磁石がお互いに引き合うように動作する差動構造とする必要がある.一方で,除振テーブルの重量を支持する必要がないので,鉛直方向のものより磁石を小型化することができる.これらのことを考慮して,除振装置の設計を行った.
(3)ゼロパワー制御系の設計……垂直方向の3自由度について,モード別にコントローラを設計する集中制御方式を採用して,ゼロパワー磁気浮上を実現した.さらに,そのときの静特性やステップ応答・周波数応答などの動特性の測定を行った.
(4)除振制御系の設計と性能評価……(3)で得られた制御系を実装し,それぞれの自由度についての除振性能を実験的に調べた.

Research Products

• [Publications] Mizuno, T., Takemori, Y: "A Transfer-Function Approach to the Analysis and Design of Zero-Power Controllers for Magnetic Suspension System"Electrical Engineering in Japan. 141・2. 67-75 (2002)
• [Publications] 水野 毅, 吉冨 亮一: "ゼロパワー磁気浮上を利用した除振装置の開発 (第1報:基本原理と起訴実験)"日本機械学会論文集 (C編). 68・673. 2599-2604 (2002)
• [Publications] 水野 毅: "磁気浮上機構を利用した除振装置"精密工学会誌. 68・9. 1180-1183 (2002)
• [Publications] Mizuno, T., Takasaki, M., Suzuki, H.: "Application of Zero-Power Magnetic Suspension to Vibration Isolation System"Proc. 8th International Symposium on Magnetic Bearing. 151-156 (2002)
• [Publications] Mizuno, T.: "Vibration Isolation System Using Zero-Power Magnetic Suspension"Preprints of 15th World Congress IFAC. 955 (2002)
• [Publications] 水野 毅, 鈴木 博久, 高崎 正也: "ゼロパワー磁気浮上機構を利用した除振装置の開発 (第4報:3自由度除振装置の試作)"Dynamics and Design Conference 2002. (CD-ROM論文集). 445 (2002)