振動制御装置
【課題】 振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御手段で実現できると共に、常に振動制御手段の移動範囲内で制御できる振動制御装置を提供する。
【解決手段】 設置部Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部３０と、荷重支持部１０の設置部Ｆに対する振動を制御する振動制御手段２１を有する振動制御部２０と、荷重支持部１０の加速度を検出する加速度検出手段２２と、振動制御手段２１の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段２３と、加速度検出手段２２及び位置検出手段２３の検出値に応じて振動制御手段２１を制御することを特徴とする。
【解決手段】 設置部Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部３０と、荷重支持部１０の設置部Ｆに対する振動を制御する振動制御手段２１を有する振動制御部２０と、荷重支持部１０の加速度を検出する加速度検出手段２２と、振動制御手段２１の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段２３と、加速度検出手段２２及び位置検出手段２３の検出値に応じて振動制御手段２１を制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座席等の搭乗部、特に移動体等に設置される座席等の搭乗部に加わる振動を抑制、又は低減する振動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動加速度に応じて 座席下の直動型電動アクチュエータを動作制御して座席に加わる振動を抑制する座席用振動制御装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図９（ａ）に示すように、座席Ｓの支持をアクチュエータ１２１のみでする場合、停止状態を含め常にアクチュエータ１２１の出力が必要となる。また、図９（ｂ）に示すように、座席Ｓの支持をアクチュエータ１２１とトーションスプリング１２２でする場合、停止状態ではアクチュエータ１２１の出力を０とすることができるが、座席Ｓの振動を制御する場合、トーションスプリング１２２のバネ力が反力となってしまい、振動制御分の出力の他にバネの反力分の出力がアクチュエータ１２１に必要となり、大きな出力が要求されていた。
また、振動制御を継続していくと、アクチュエータの初期位置が中心位置からずれてしまい、ストロークエンドに達し、制御不能となる場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御手段で実現できると共に、常に振動制御手段の移動範囲内で制御できる振動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために本発明は、設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する振動制御手段を有する振動制御部と、前記荷重支持部の加速度を検出する加速度検出手段と、前記振動制御手段の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段と、前記加速度検出手段及び前記位置検出手段の検出値に応じて前記振動制御手段を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、前記荷重支持部を前記設置部に対して相対移動させる第１案内手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記カウンタバランス部を前記荷重支持部に対して相対移動させる第２案内手段を有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記第１案内手段に連結され、他端を付勢手段の他端に連結された天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段を作動することを特徴とする。
【００１１】
また、前記位置検出手段の検出値が所定値以内の場合、前記加速度検出手段のみに応じて前記振動制御手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、前記位置検出手段の検出値に応じた前記振動制御手段の制御は、定ジャーク制御であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する振動制御手段を有する振動制御部と、前記荷重支持部の加速度を検出する加速度検出手段と、前記振動制御手段の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段と、前記加速度検出手段及び前記位置検出手段の検出値に応じて前記振動制御手段を制御するので、振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御手段で実現できると共に、常に振動制御手段の移動範囲内で制御できる振動制御装置を提供することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、前記荷重支持部を前記設置部に対して相対移動させる第１案内手段を有するので、荷重支持部材が水平方向に移動しないようにすることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、前記カウンタバランス部を前記荷重支持部に対して相対移動させる第２案内手段を有するので、カウンタバランス部を移動させる必要がなくなる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記第１案内手段に連結され、他端を付勢手段の他端に連結された天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたので、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がなくなる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段を作動するので、初期荷重の変化に対して適切に対応することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、前記位置検出手段の検出値が所定値以内の場合、前記加速度検出手段のみに応じて前記振動制御手段を制御するので、効率的な制御をすることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、前記位置検出手段の検出値に応じた前記振動制御手段の制御は、定ジャーク制御であるので、荷重支持部に伝わる衝撃を低減しつつ位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態における振動制御装置１を示す。図中、１は振動制御装置、１０は荷重支持部、１１は荷重支持部材、Ｓは座席、２０は振動制御部、２１は振動制御手段の一例としての制振用アクチュエータ、２２は加速度検出手段としての加速度センサ、２３は位置検出手段としてのエンコーダ、２４は荷重検出手段としての荷重センサ、３０はカウンタバランス部、３１は第２移動手段支持部の一例としての第２スライダ支持部、３２は調整手段の一例としてのプリロード調整用アクチュエータ、３３はねじりバネ、４０は第１案内手段、４１は第１スライダレール、４２は第１スライダ、５０は第２案内手段、５１は第２スライダレール、５２は第２スライダ、Ｆは設置部である。
【００２２】
振動制御装置１は、荷重支持部１０により床等の設置部Ｆに設置され、振動制御部２０で振動制御装置１上の座席Ｓ等の荷重の振動をアクティブに制御すると共に、カウンタバランス部３０で荷重に対する力の釣り合いを設定するものである。
【００２３】
荷重支持部１０は、座席Ｓ及び座席Ｓを支持する荷重支持部材１１等を有する。荷重支持部材１１は、座席Ｓの下方に設置され、振動制御部２０及びカウンタバランス部３０に載置されている。なお、座席を直接振動制御部２０及びカウンタバランス部３０に載置してもよい。
【００２４】
振動制御部２０は、ボイスコイルモータ等の制振用アクチュエータ２１、加速度センサ２２、位置センサとしてのエンコーダ２３、荷重センサ２４等を有する。制振用アクチュエータ２１は、下部を設置部Ｆに設置、上部を荷重支持部材１１に当接され、加速度センサ２２等からの信号により、上下伸縮可能に制御される。加速度センサ２２は、荷重支持部１０の加速度を検出するものであり、荷重支持部１０に載置される。エンコーダ２３は、制振用アクチュエータ２１の移動範囲の中心からのずれを検出するために用いられるものである。荷重センサ２４は、荷重支持部１０上の荷重を検出するものである。なお、荷重センサ２４は加速度センサ２２があれば、必ずしも設ける必要はない。
【００２５】
カウンタバランス部３０は、天秤部３１、プリロード調整用アクチュエータ３２、スプリング３３等を有する。
【００２６】
天秤部３１は、設置部Ｆに支点３１ａを有し、一端側３１ｂを第２スライダ５２に、他端側３１ｃをプリロード調整用アクチュエータ３２を介してスプリング３３に回動可能に連結する。
【００２７】
プリロード調整用アクチュエータ３２は、長さを可変することができるもので、一端を天秤部３１に連結され、他端をスプリング３３に固着され、加速度センサ２２や荷重センサ２４等の信号により、伸縮可能に制御される。スプリング３３は、一端をプリロード調整用アクチュエータ３２に固着され、他端を設置部Ｆに固着されている。
【００２８】
第１案内手段４０は、設置部Ｆに設置された第１スライダレール４１と、荷重支持部材１１に設けた第１スライダ４２とを有し、荷重支持部１０を設置部Ｆに対して相対移動させるものである。第１スライダレール４１は、設置部Ｆに設置され、第１スライダ４２及び荷重支持部材１１を上下方向に案内する。第１スライダ４２は、荷重支持部材１１に設けられ、第１スライダレール４１により上下方向に案内される。
【００２９】
第２案内手段５０は、荷重支持部材１１に設置された第２スライダレール５１、天秤部３３の一端に連結される第２スライダ５２を有し、カウンタバランス部３０を荷重支持部１０に対して相対移動させるものである。第２スライダレール５１は、荷重支持部材１１に設置され、第２スライダ５２を移動可能に案内する。第２スライダ５２は、天秤部３１の一端に連結されると共に、第２スライダレール５１に案内され、荷重支持部材１１に対して移動可能なものである。
【００３０】
図２は、このような構造の振動制御装置１のブロック図を示す。加速度センサ２２、エンコーダ２３等からの入力信号を制御手段としてのＥＣＵ４０に入力し、制振用アクチュエータ２１を制御することで、アクティブに振動を制御する。また、加速度センサ２２、エンコーダ２３、又は、荷重センサ２４等の入力信号を制御手段としてのＥＣＵ６０に入力し、プリロード調整用アクチュエータ３２を制御する。
【００３１】
次に、プリロード調整制御について説明する。図３は、プリロード調整制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１で、荷重支持部１０上の荷重を加速度センサ２２又は荷重センサ２４により検出する（ＳＴ１）。次に、ステップ２で、検出した荷重値の一定時間分をＥＣＵ６０に読み込む（ＳＴ２）。続いて、ステップ３で、一定時間分の荷重値から例えば平均値を計算して基準荷重値を算出する（ＳＴ３）。次に、ステップ４で、算出した基準荷重値にあわせてプリロード調整用アクチュエータ３２作動制御する（ＳＴ４）。
【００３２】
図４は、プリロード調整制御前後の本実施形態の振動制御装置１の状態を示すもので、図４（ａ）はプリロード調整制御前、図４（ｂ）はプリロード調整制御後の状態を示すものである。図４（ａ）に示すプリロード調整制御前の状態から、例えば乗員Ｐが座席Ｓに座り、初期荷重に乗員Ｐの荷重が足されると、カウンタバランス部３０の天秤部３１が反時計方向に回転し、スプリング３３に負荷がかかる。そこで、図４（ｂ）に示すように、プリロード調整用アクチュエータ３２を作動させ、天秤部３１の長さを変えることにより、荷重とスプリング３３による負荷とを釣り合わせる。
【００３３】
このように、プリロード調整用アクチュエータ３２を作動させることにより、荷重がキャンセルされ、その状態から振動制御をすることができるようになる。
【００３４】
次に、本実施形態の振動制御について説明する。図５は、振動制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１１で、振動時の荷重支持部１０の加速度を加速度センサ２２により検出する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、ＥＣＵ６０において制振用アクチュエータ２１の推力を計算する（ＳＴ１２）。推力計算は、例えば、加速度×フリクション×ゲイン×（−１）等の計算式やあらかじめ加速度に対応する推力の値を記憶しておくことにより実行する。ただし、計算式におけるゲインは制御の遅れ分、−１は向きの反転を表す。
【００３５】
ここで、位置ずれ補正について説明する。図６は、位置ずれ補正を示す概略図である。振動制御を続けていると、図６（ａ）に示すように、荷重支持部１０の位置が中心からずれてしまい、移動できる距離が通常よりも少なくなり、ストロークエンドに達してしまう場合もある。そこで、位置ずれ補正により、ＥＣＵ６０は、図６（ｂ）に示すように、位置ずれが所定値を超えた場合に、位置ずれを所定値以下に低減するように、位置センサ２３の検出値に応じて制振用アクチュエータ２１を制御する。また、定ジャーク制御とし、荷重支持部１０に伝わる衝撃を低減することができる。
【００３６】
まず、ステップ１３で、エンコーダ２３から制振アクチュエータ２１の位置、又は、荷重支持部１０の位置を取得する（ＳＴ１３）。続いて、ステップ１４で、位置ずれ移動平均を計算する（ＳＴ１４）。
【００３７】
ところで、位置ずれ移動平均で計算する理由は、振動制御を行いつつ、位置の制御を行うためである。振動制御を行いながら、位置の制御している状態では、その位置が一時的に上下することを踏まえた上で、その中心位置を取得する必要があり、ローパスフィルタとしての移動平均を計算し、カットオフ周波数を制御することでその中心位置を取得することができる。なお、カットオフ周波数の制御は移動平均の中では平均する時間を表しているが、本実施例の場合には１ｓ程度で妥当である。
【００３８】
次に、ステップ１５で、位置ずれ補正の処理フラグがＯＮ、すなわち位置ずれ補正が処理中であるか判断する（ＳＴ１５）。
【００３９】
ステップ１５において、位置ずれ補正の処理フラグがＯＮとなっている場合、ステップ１６で、位置ずれ移動平均が第１閾値ｅ１より小さいか判断する（ＳＴ１６）。
【００４０】
ステップ１６において、位置ずれ移動平均が第１閾値ｅ１より小さい場合、ステップ１７で、位置ずれ補正の処理フラグをＯＦＦとする（ＳＴ１７）。
【００４１】
ステップ１５において、位置ずれ補正の処理フラグがＯＮとなっていない場合、すなわち位置ずれ補正の処理中でない場合、ステップ１８で、位置ずれ移動平均が第２閾値ｅ２より大きいか判断する（ＳＴ１８）。
【００４２】
ステップ１８において、位置ずれ移動平均が第２閾値ｅ２より大きい場合、ステップ１９で、位置ずれ補正の処理フラグをＯＮとする（ＳＴ１９）。
【００４３】
続いて、ステップ２０で、位置ずれ推力補正値を補正部６２において計算する（ＳＴ２０）。
【００４４】
ステップ１６において、位置ずれ移動平均が第１閾値ｅ１より大きい場合、ステップ２０で、推力補正値を計算する（ＳＴ２０）。
【００４５】
ステップ１７において、位置ずれ補正の処理フラグをＯＦＦとした後、ステップ１８において、位置ずれ移動平均が第２閾値ｅ２より小さい場合、又は、ステップ２０において、位置ずれ補正を実行した後、ステップ２１で、振動制御に位置ずれ補正値を付加した制振アクチュエータ２１の推力を計算する（ＳＴ２１）。
【００４６】
次に、ステップ２２で、ステップ２１において計算した推力で制振アクチュエータ２１を作動する（ＳＴ２２）。
【００４７】
図７は、本実施形態の振動制御の状態を示すもので、図７（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図７（ｂ）は制振用アクチュエータ２１を伸張した状態を示すものである。
【００４８】
図７（ａ）はステップ１４に対応する検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より大きい場合であり、座席Ｓ上の振動をほぼ０にするため制振用アクチュエータ２１を収縮すると、第２スライダ５２が前方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３１が反時計方向に回転する。この時、スプリング３３は伸張するが、荷重とスプリング３３による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保つことができる。
【００４９】
図７（ｂ）はステップ１５に対応する検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より小さい場合であり、座席Ｓ上の振動を０にするため制振用アクチュエータ２１を伸張すると、第２スライダ５２が後方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３１が時計方向に回転する。この時、スプリング３３は収縮するが、荷重とスプリング３３による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保つことができる。
【００５０】
図８は、本実施形態の振動制御装置１を用いた場合と、図９に示す従来技術の場合とをシミュレーションで比較した結果を示す。シミュレーションは、振幅２５ｍｍ周期７５０ｍｍの波状路を速度７０ｋｍ／ｈで走行する条件で、荷重の振動を０にするために必要な制振用アクチュエータを求めた。
【００５１】
図８（ａ）は、図９（ａ）に示すように、座席の支持をアクチュエータのみでする場合、図８（ｂ）は、図９（ｂ）に示すように、座席の支持をアクチュエータとスプリングでする場合、図８（ｃ）は、本実施形態の場合である。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、設置部Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部３０と、荷重支持部１０の設置部Ｆに対する振動を制御する制振用アクチュエータ２１を有する振動制御部２０と、荷重支持部１０の加速度を検出する加速度センサ２２と、制振用アクチュエータ２１の移動範囲の中心からのずれを求めるエンコーダ２３と、加速度センサ２２及び位置センサ２３の検出値に応じて制振用アクチュエータ２１を制御するので、制振用アクチュエータ２１の出力を低減することができ、小型の制振用アクチュエータ２１で実現できると共に、常に制振用アクチュエータ２１の移動範囲内で制御できる振動制御装置１を提供することができる。
【００５３】
また、荷重支持部１０を設置部Ｆに対して相対移動させる第１案内手段４０を有するので、荷重支持部材１１が水平方向に移動しないようにすることができる。
【００５４】
また、カウンタバランス部３０を荷重支持部１０に対して相対移動させる第２案内手段５０を有するので、カウンタバランス部３０を移動させる必要がなくなる。
【００５５】
また、設置部Ｆに一端を支持されたスプリング３３と、設置部Ｆに支点を枢支され、一端を第１案内手段４０に連結され、他端をスプリング３３の他端に連結された天秤部３１と、天秤部３１の長さを変更するプリロード調整用アクチュエータ３２とを備えたので、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がなくなる。
【００５６】
また、荷重支持部材１１上の荷重を検知する加速度センサ２２、エンコーダ２３又は荷重センサ２４を備え、加速度センサ２２、エンコーダ２３又は荷重センサ２４で求めた荷重に応じてプリロード調整用アクチュエータ３２を作動するので、初期荷重の変化に対して適切に対応することができる。
【００５７】
また、エンコーダ２３の検出値が所定値以内の場合、加速度センサ２２のみに応じて制振用アクチュエータ２１を制御するので、効率的な制御をすることができる。
【００５８】
また、エンコーダ２３の検出値に応じた制振用アクチュエータ２１の制御は、定ジャーク制御であるので、荷重支持部１０に伝わる衝撃を低減しつつ位置を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図２】振動制御装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図３】プリロード調整制御のフローチャートを示す図である。
【図４】プリロード調整制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図５】振動制御のフローチャートを示す図である。
【図６】位置ずれ補正を示す概略図である。
【図７】振動制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図８】本実施形態の振動制御装置と従来の技術とを比較したシミュレーションを示す図である。
【図９】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…荷重支持部材、２０…振動制御部、２１…制振用アクチュエータ（振動制御手段）、２２…加速度センサ（加速度検出手段・検知手段）、２３…エンコーダ（位置検出手段・検知手段）２４…荷重センサ（検知手段）、３０…カウンタバランス部、３１…天秤部、３２…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、３３…スプリング（付勢手段）、４０…第１案内手段、４１…第１スライダレール、１２…第１スライダ、５０…第２案内手段、５１…第２スライダレール、５２…第２スライダ、６０…ＥＣＵ（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座席等の搭乗部、特に移動体等に設置される座席等の搭乗部に加わる振動を抑制、又は低減する振動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動加速度に応じて 座席下の直動型電動アクチュエータを動作制御して座席に加わる振動を抑制する座席用振動制御装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図９（ａ）に示すように、座席Ｓの支持をアクチュエータ１２１のみでする場合、停止状態を含め常にアクチュエータ１２１の出力が必要となる。また、図９（ｂ）に示すように、座席Ｓの支持をアクチュエータ１２１とトーションスプリング１２２でする場合、停止状態ではアクチュエータ１２１の出力を０とすることができるが、座席Ｓの振動を制御する場合、トーションスプリング１２２のバネ力が反力となってしまい、振動制御分の出力の他にバネの反力分の出力がアクチュエータ１２１に必要となり、大きな出力が要求されていた。
また、振動制御を継続していくと、アクチュエータの初期位置が中心位置からずれてしまい、ストロークエンドに達し、制御不能となる場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御手段で実現できると共に、常に振動制御手段の移動範囲内で制御できる振動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために本発明は、設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する振動制御手段を有する振動制御部と、前記荷重支持部の加速度を検出する加速度検出手段と、前記振動制御手段の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段と、前記加速度検出手段及び前記位置検出手段の検出値に応じて前記振動制御手段を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、前記荷重支持部を前記設置部に対して相対移動させる第１案内手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記カウンタバランス部を前記荷重支持部に対して相対移動させる第２案内手段を有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記第１案内手段に連結され、他端を付勢手段の他端に連結された天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段を作動することを特徴とする。
【００１１】
また、前記位置検出手段の検出値が所定値以内の場合、前記加速度検出手段のみに応じて前記振動制御手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、前記位置検出手段の検出値に応じた前記振動制御手段の制御は、定ジャーク制御であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する振動制御手段を有する振動制御部と、前記荷重支持部の加速度を検出する加速度検出手段と、前記振動制御手段の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段と、前記加速度検出手段及び前記位置検出手段の検出値に応じて前記振動制御手段を制御するので、振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御手段で実現できると共に、常に振動制御手段の移動範囲内で制御できる振動制御装置を提供することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、前記荷重支持部を前記設置部に対して相対移動させる第１案内手段を有するので、荷重支持部材が水平方向に移動しないようにすることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、前記カウンタバランス部を前記荷重支持部に対して相対移動させる第２案内手段を有するので、カウンタバランス部を移動させる必要がなくなる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記第１案内手段に連結され、他端を付勢手段の他端に連結された天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたので、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がなくなる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段を作動するので、初期荷重の変化に対して適切に対応することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、前記位置検出手段の検出値が所定値以内の場合、前記加速度検出手段のみに応じて前記振動制御手段を制御するので、効率的な制御をすることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、前記位置検出手段の検出値に応じた前記振動制御手段の制御は、定ジャーク制御であるので、荷重支持部に伝わる衝撃を低減しつつ位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態における振動制御装置１を示す。図中、１は振動制御装置、１０は荷重支持部、１１は荷重支持部材、Ｓは座席、２０は振動制御部、２１は振動制御手段の一例としての制振用アクチュエータ、２２は加速度検出手段としての加速度センサ、２３は位置検出手段としてのエンコーダ、２４は荷重検出手段としての荷重センサ、３０はカウンタバランス部、３１は第２移動手段支持部の一例としての第２スライダ支持部、３２は調整手段の一例としてのプリロード調整用アクチュエータ、３３はねじりバネ、４０は第１案内手段、４１は第１スライダレール、４２は第１スライダ、５０は第２案内手段、５１は第２スライダレール、５２は第２スライダ、Ｆは設置部である。
【００２２】
振動制御装置１は、荷重支持部１０により床等の設置部Ｆに設置され、振動制御部２０で振動制御装置１上の座席Ｓ等の荷重の振動をアクティブに制御すると共に、カウンタバランス部３０で荷重に対する力の釣り合いを設定するものである。
【００２３】
荷重支持部１０は、座席Ｓ及び座席Ｓを支持する荷重支持部材１１等を有する。荷重支持部材１１は、座席Ｓの下方に設置され、振動制御部２０及びカウンタバランス部３０に載置されている。なお、座席を直接振動制御部２０及びカウンタバランス部３０に載置してもよい。
【００２４】
振動制御部２０は、ボイスコイルモータ等の制振用アクチュエータ２１、加速度センサ２２、位置センサとしてのエンコーダ２３、荷重センサ２４等を有する。制振用アクチュエータ２１は、下部を設置部Ｆに設置、上部を荷重支持部材１１に当接され、加速度センサ２２等からの信号により、上下伸縮可能に制御される。加速度センサ２２は、荷重支持部１０の加速度を検出するものであり、荷重支持部１０に載置される。エンコーダ２３は、制振用アクチュエータ２１の移動範囲の中心からのずれを検出するために用いられるものである。荷重センサ２４は、荷重支持部１０上の荷重を検出するものである。なお、荷重センサ２４は加速度センサ２２があれば、必ずしも設ける必要はない。
【００２５】
カウンタバランス部３０は、天秤部３１、プリロード調整用アクチュエータ３２、スプリング３３等を有する。
【００２６】
天秤部３１は、設置部Ｆに支点３１ａを有し、一端側３１ｂを第２スライダ５２に、他端側３１ｃをプリロード調整用アクチュエータ３２を介してスプリング３３に回動可能に連結する。
【００２７】
プリロード調整用アクチュエータ３２は、長さを可変することができるもので、一端を天秤部３１に連結され、他端をスプリング３３に固着され、加速度センサ２２や荷重センサ２４等の信号により、伸縮可能に制御される。スプリング３３は、一端をプリロード調整用アクチュエータ３２に固着され、他端を設置部Ｆに固着されている。
【００２８】
第１案内手段４０は、設置部Ｆに設置された第１スライダレール４１と、荷重支持部材１１に設けた第１スライダ４２とを有し、荷重支持部１０を設置部Ｆに対して相対移動させるものである。第１スライダレール４１は、設置部Ｆに設置され、第１スライダ４２及び荷重支持部材１１を上下方向に案内する。第１スライダ４２は、荷重支持部材１１に設けられ、第１スライダレール４１により上下方向に案内される。
【００２９】
第２案内手段５０は、荷重支持部材１１に設置された第２スライダレール５１、天秤部３３の一端に連結される第２スライダ５２を有し、カウンタバランス部３０を荷重支持部１０に対して相対移動させるものである。第２スライダレール５１は、荷重支持部材１１に設置され、第２スライダ５２を移動可能に案内する。第２スライダ５２は、天秤部３１の一端に連結されると共に、第２スライダレール５１に案内され、荷重支持部材１１に対して移動可能なものである。
【００３０】
図２は、このような構造の振動制御装置１のブロック図を示す。加速度センサ２２、エンコーダ２３等からの入力信号を制御手段としてのＥＣＵ４０に入力し、制振用アクチュエータ２１を制御することで、アクティブに振動を制御する。また、加速度センサ２２、エンコーダ２３、又は、荷重センサ２４等の入力信号を制御手段としてのＥＣＵ６０に入力し、プリロード調整用アクチュエータ３２を制御する。
【００３１】
次に、プリロード調整制御について説明する。図３は、プリロード調整制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１で、荷重支持部１０上の荷重を加速度センサ２２又は荷重センサ２４により検出する（ＳＴ１）。次に、ステップ２で、検出した荷重値の一定時間分をＥＣＵ６０に読み込む（ＳＴ２）。続いて、ステップ３で、一定時間分の荷重値から例えば平均値を計算して基準荷重値を算出する（ＳＴ３）。次に、ステップ４で、算出した基準荷重値にあわせてプリロード調整用アクチュエータ３２作動制御する（ＳＴ４）。
【００３２】
図４は、プリロード調整制御前後の本実施形態の振動制御装置１の状態を示すもので、図４（ａ）はプリロード調整制御前、図４（ｂ）はプリロード調整制御後の状態を示すものである。図４（ａ）に示すプリロード調整制御前の状態から、例えば乗員Ｐが座席Ｓに座り、初期荷重に乗員Ｐの荷重が足されると、カウンタバランス部３０の天秤部３１が反時計方向に回転し、スプリング３３に負荷がかかる。そこで、図４（ｂ）に示すように、プリロード調整用アクチュエータ３２を作動させ、天秤部３１の長さを変えることにより、荷重とスプリング３３による負荷とを釣り合わせる。
【００３３】
このように、プリロード調整用アクチュエータ３２を作動させることにより、荷重がキャンセルされ、その状態から振動制御をすることができるようになる。
【００３４】
次に、本実施形態の振動制御について説明する。図５は、振動制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１１で、振動時の荷重支持部１０の加速度を加速度センサ２２により検出する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、ＥＣＵ６０において制振用アクチュエータ２１の推力を計算する（ＳＴ１２）。推力計算は、例えば、加速度×フリクション×ゲイン×（−１）等の計算式やあらかじめ加速度に対応する推力の値を記憶しておくことにより実行する。ただし、計算式におけるゲインは制御の遅れ分、−１は向きの反転を表す。
【００３５】
ここで、位置ずれ補正について説明する。図６は、位置ずれ補正を示す概略図である。振動制御を続けていると、図６（ａ）に示すように、荷重支持部１０の位置が中心からずれてしまい、移動できる距離が通常よりも少なくなり、ストロークエンドに達してしまう場合もある。そこで、位置ずれ補正により、ＥＣＵ６０は、図６（ｂ）に示すように、位置ずれが所定値を超えた場合に、位置ずれを所定値以下に低減するように、位置センサ２３の検出値に応じて制振用アクチュエータ２１を制御する。また、定ジャーク制御とし、荷重支持部１０に伝わる衝撃を低減することができる。
【００３６】
まず、ステップ１３で、エンコーダ２３から制振アクチュエータ２１の位置、又は、荷重支持部１０の位置を取得する（ＳＴ１３）。続いて、ステップ１４で、位置ずれ移動平均を計算する（ＳＴ１４）。
【００３７】
ところで、位置ずれ移動平均で計算する理由は、振動制御を行いつつ、位置の制御を行うためである。振動制御を行いながら、位置の制御している状態では、その位置が一時的に上下することを踏まえた上で、その中心位置を取得する必要があり、ローパスフィルタとしての移動平均を計算し、カットオフ周波数を制御することでその中心位置を取得することができる。なお、カットオフ周波数の制御は移動平均の中では平均する時間を表しているが、本実施例の場合には１ｓ程度で妥当である。
【００３８】
次に、ステップ１５で、位置ずれ補正の処理フラグがＯＮ、すなわち位置ずれ補正が処理中であるか判断する（ＳＴ１５）。
【００３９】
ステップ１５において、位置ずれ補正の処理フラグがＯＮとなっている場合、ステップ１６で、位置ずれ移動平均が第１閾値ｅ１より小さいか判断する（ＳＴ１６）。
【００４０】
ステップ１６において、位置ずれ移動平均が第１閾値ｅ１より小さい場合、ステップ１７で、位置ずれ補正の処理フラグをＯＦＦとする（ＳＴ１７）。
【００４１】
ステップ１５において、位置ずれ補正の処理フラグがＯＮとなっていない場合、すなわち位置ずれ補正の処理中でない場合、ステップ１８で、位置ずれ移動平均が第２閾値ｅ２より大きいか判断する（ＳＴ１８）。
【００４２】
ステップ１８において、位置ずれ移動平均が第２閾値ｅ２より大きい場合、ステップ１９で、位置ずれ補正の処理フラグをＯＮとする（ＳＴ１９）。
【００４３】
続いて、ステップ２０で、位置ずれ推力補正値を補正部６２において計算する（ＳＴ２０）。
【００４４】
ステップ１６において、位置ずれ移動平均が第１閾値ｅ１より大きい場合、ステップ２０で、推力補正値を計算する（ＳＴ２０）。
【００４５】
ステップ１７において、位置ずれ補正の処理フラグをＯＦＦとした後、ステップ１８において、位置ずれ移動平均が第２閾値ｅ２より小さい場合、又は、ステップ２０において、位置ずれ補正を実行した後、ステップ２１で、振動制御に位置ずれ補正値を付加した制振アクチュエータ２１の推力を計算する（ＳＴ２１）。
【００４６】
次に、ステップ２２で、ステップ２１において計算した推力で制振アクチュエータ２１を作動する（ＳＴ２２）。
【００４７】
図７は、本実施形態の振動制御の状態を示すもので、図７（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図７（ｂ）は制振用アクチュエータ２１を伸張した状態を示すものである。
【００４８】
図７（ａ）はステップ１４に対応する検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より大きい場合であり、座席Ｓ上の振動をほぼ０にするため制振用アクチュエータ２１を収縮すると、第２スライダ５２が前方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３１が反時計方向に回転する。この時、スプリング３３は伸張するが、荷重とスプリング３３による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保つことができる。
【００４９】
図７（ｂ）はステップ１５に対応する検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より小さい場合であり、座席Ｓ上の振動を０にするため制振用アクチュエータ２１を伸張すると、第２スライダ５２が後方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３１が時計方向に回転する。この時、スプリング３３は収縮するが、荷重とスプリング３３による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保つことができる。
【００５０】
図８は、本実施形態の振動制御装置１を用いた場合と、図９に示す従来技術の場合とをシミュレーションで比較した結果を示す。シミュレーションは、振幅２５ｍｍ周期７５０ｍｍの波状路を速度７０ｋｍ／ｈで走行する条件で、荷重の振動を０にするために必要な制振用アクチュエータを求めた。
【００５１】
図８（ａ）は、図９（ａ）に示すように、座席の支持をアクチュエータのみでする場合、図８（ｂ）は、図９（ｂ）に示すように、座席の支持をアクチュエータとスプリングでする場合、図８（ｃ）は、本実施形態の場合である。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、設置部Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部３０と、荷重支持部１０の設置部Ｆに対する振動を制御する制振用アクチュエータ２１を有する振動制御部２０と、荷重支持部１０の加速度を検出する加速度センサ２２と、制振用アクチュエータ２１の移動範囲の中心からのずれを求めるエンコーダ２３と、加速度センサ２２及び位置センサ２３の検出値に応じて制振用アクチュエータ２１を制御するので、制振用アクチュエータ２１の出力を低減することができ、小型の制振用アクチュエータ２１で実現できると共に、常に制振用アクチュエータ２１の移動範囲内で制御できる振動制御装置１を提供することができる。
【００５３】
また、荷重支持部１０を設置部Ｆに対して相対移動させる第１案内手段４０を有するので、荷重支持部材１１が水平方向に移動しないようにすることができる。
【００５４】
また、カウンタバランス部３０を荷重支持部１０に対して相対移動させる第２案内手段５０を有するので、カウンタバランス部３０を移動させる必要がなくなる。
【００５５】
また、設置部Ｆに一端を支持されたスプリング３３と、設置部Ｆに支点を枢支され、一端を第１案内手段４０に連結され、他端をスプリング３３の他端に連結された天秤部３１と、天秤部３１の長さを変更するプリロード調整用アクチュエータ３２とを備えたので、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がなくなる。
【００５６】
また、荷重支持部材１１上の荷重を検知する加速度センサ２２、エンコーダ２３又は荷重センサ２４を備え、加速度センサ２２、エンコーダ２３又は荷重センサ２４で求めた荷重に応じてプリロード調整用アクチュエータ３２を作動するので、初期荷重の変化に対して適切に対応することができる。
【００５７】
また、エンコーダ２３の検出値が所定値以内の場合、加速度センサ２２のみに応じて制振用アクチュエータ２１を制御するので、効率的な制御をすることができる。
【００５８】
また、エンコーダ２３の検出値に応じた制振用アクチュエータ２１の制御は、定ジャーク制御であるので、荷重支持部１０に伝わる衝撃を低減しつつ位置を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図２】振動制御装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図３】プリロード調整制御のフローチャートを示す図である。
【図４】プリロード調整制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図５】振動制御のフローチャートを示す図である。
【図６】位置ずれ補正を示す概略図である。
【図７】振動制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図８】本実施形態の振動制御装置と従来の技術とを比較したシミュレーションを示す図である。
【図９】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…荷重支持部材、２０…振動制御部、２１…制振用アクチュエータ（振動制御手段）、２２…加速度センサ（加速度検出手段・検知手段）、２３…エンコーダ（位置検出手段・検知手段）２４…荷重センサ（検知手段）、３０…カウンタバランス部、３１…天秤部、３２…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、３３…スプリング（付勢手段）、４０…第１案内手段、４１…第１スライダレール、１２…第１スライダ、５０…第２案内手段、５１…第２スライダレール、５２…第２スライダ、６０…ＥＣＵ（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置部に設置された荷重支持部と、
前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、
前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する振動制御手段を有する振動制御部と、
前記荷重支持部の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記振動制御手段の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段と、
前記加速度検出手段及び前記位置検出手段の検出値に応じて前記振動制御手段を制御する
ことを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記荷重支持部を前記設置部に対して相対移動させる第１案内手段を有することを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記カウンタバランス部を前記荷重支持部に対して相対移動させる第２案内手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動制御装置。
【請求項４】
前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記第１案内手段に連結され、他端を付勢手段の他端に連結された天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動制御装置。
【請求項５】
前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段を作動することを特徴とする請求項４に記載の振動制御装置。
【請求項６】
前記位置検出手段の検出値が所定値以内の場合、前記加速度検出手段のみに応じて前記振動制御手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の振動制御装置。
【請求項７】
前記位置検出手段の検出値に応じた前記振動制御手段の制御は、定ジャーク制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の振動制御装置。
【請求項１】
設置部に設置された荷重支持部と、
前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、
前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する振動制御手段を有する振動制御部と、
前記荷重支持部の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記振動制御手段の移動範囲の中心からのずれを求める位置検出手段と、
前記加速度検出手段及び前記位置検出手段の検出値に応じて前記振動制御手段を制御する
ことを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記荷重支持部を前記設置部に対して相対移動させる第１案内手段を有することを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記カウンタバランス部を前記荷重支持部に対して相対移動させる第２案内手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動制御装置。
【請求項４】
前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記第１案内手段に連結され、他端を付勢手段の他端に連結された天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動制御装置。
【請求項５】
前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段を作動することを特徴とする請求項４に記載の振動制御装置。
【請求項６】
前記位置検出手段の検出値が所定値以内の場合、前記加速度検出手段のみに応じて前記振動制御手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の振動制御装置。
【請求項７】
前記位置検出手段の検出値に応じた前記振動制御手段の制御は、定ジャーク制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の振動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１５４５９３（Ｐ２００９−１５４５９３Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３２４５３（Ｐ２００７−３３２４５３）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
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