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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023018666
(43)【公開日】2023-02-08
(54)【発明の名称】制振装置
(51)【国際特許分類】
F16F 15/02 20060101AFI20230201BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230201BHJP
【ＦＩ】
F16F15/02 A
F16F15/02 M
C12M1/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022118471
(22)【出願日】2022-07-26
(31)【優先権主張番号】P 2021122236
(32)【優先日】2021-07-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】小林 英樹
(72)【発明者】
【氏名】青崎 義宏
(72)【発明者】
【氏名】窪川 稔
【テーマコード（参考）】
3J048
4B029
【Ｆターム（参考）】
3J048AA02
3J048AC07
3J048AD01
3J048BC02
3J048EA13
4B029AA27
4B029BB01
4B029BB20
4B029DG01
(57)【要約】
【課題】振動方向に応じた制振の制御性を向上することできる制振装置を提供すること。
【解決手段】制振装置は、アクティブ制御可能な複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータの制御に基づいて、複数方向の制振を可能とする制御部とを備え、前記制御部は、縦揺れ、横揺れおよび傾きが低減されるように、前記複数のアクチュエータを制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】制振装置は、アクティブ制御可能な複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータの制御に基づいて、複数方向の制振を可能とする制御部とを備え、前記制御部は、縦揺れ、横揺れおよび傾きが低減されるように、前記複数のアクチュエータを制御する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクティブ制御可能な複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータの制御に基づいて、複数方向の制振を可能とする制御部と、を備える制振装置。
前記複数のアクチュエータの制御に基づいて、複数方向の制振を可能とする制御部と、を備える制振装置。
【請求項2】
前記制御部は、縦揺れおよび横揺れが低減されるように、前記複数のアクチュエータを制御する請求項１に記載の制振装置。
【請求項3】
前記制御部は、傾きが低減されるように、前記複数のアクチュエータを制御する請求項１に記載の制振装置。
【請求項4】
前記アクチュエータは、
ジンバル機構の回転軸にモータが搭載されたＮ（Ｎは正の整数）個の傾斜用アクチュエータと、
ボールねじを使用したＭ（Ｍは正の整数）個の電動アクチュエータと、
を含む請求項１に記載の制振装置。
ジンバル機構の回転軸にモータが搭載されたＮ（Ｎは正の整数）個の傾斜用アクチュエータと、
ボールねじを使用したＭ（Ｍは正の整数）個の電動アクチュエータと、
を含む請求項１に記載の制振装置。
【請求項5】
プレートと、
前記プレートを傾き可能に支持する枠と、をさらに備え、
前記傾斜用アクチュエータは、
第１軸の周りに前記プレートを傾ける前記第１ジンバル機構の回転軸に第１モータが搭載された第１傾斜用アクチュエータと、
第２軸の周りに前記枠を傾ける前記第２ジンバル機構の回転軸に第２モータが搭載された第２傾斜用アクチュエータと、を含み、
前記電動アクチュエータは、
第３軸の方向に前記枠を直動運動させる第１ボールねじを使用した第１電動アクチュエータと、
前記第１電動アクチュエータと離間して設けられ、前記第３軸の方向に前記枠を直動運動させる第２ボールねじを使用した第２電動アクチュエータと、を含む請求項４に記載の制振装置。
前記プレートを傾き可能に支持する枠と、をさらに備え、
前記傾斜用アクチュエータは、
第１軸の周りに前記プレートを傾ける前記第１ジンバル機構の回転軸に第１モータが搭載された第１傾斜用アクチュエータと、
第２軸の周りに前記枠を傾ける前記第２ジンバル機構の回転軸に第２モータが搭載された第２傾斜用アクチュエータと、を含み、
前記電動アクチュエータは、
第３軸の方向に前記枠を直動運動させる第１ボールねじを使用した第１電動アクチュエータと、
前記第１電動アクチュエータと離間して設けられ、前記第３軸の方向に前記枠を直動運動させる第２ボールねじを使用した第２電動アクチュエータと、を含む請求項４に記載の制振装置。
【請求項6】
前記アクチュエータは、ジンバル機構の回転軸にモータが搭載されたＮ（Ｎは２以上の正の整数）個の傾斜用アクチュエータを含む請求項１に記載の制振装置。
【請求項7】
プレートと、
前記プレートを傾き可能に支持する枠と、をさらに備え、
前記傾斜用アクチュエータは、
第１軸の周りに前記プレートを傾ける前記第１ジンバル機構の回転軸に第１モータが搭載された第１傾斜用アクチュエータと、
第２軸の周りに前記枠を傾ける前記第２ジンバル機構の回転軸に第２モータが搭載された第２傾斜用アクチュエータと、
を含む請求項６に記載の制振装置。
前記プレートを傾き可能に支持する枠と、をさらに備え、
前記傾斜用アクチュエータは、
第１軸の周りに前記プレートを傾ける前記第１ジンバル機構の回転軸に第１モータが搭載された第１傾斜用アクチュエータと、
第２軸の周りに前記枠を傾ける前記第２ジンバル機構の回転軸に第２モータが搭載された第２傾斜用アクチュエータと、
を含む請求項６に記載の制振装置。
【請求項8】
前記アクチュエータは、ボールねじを使用したＭ（Ｍは３以上の整数）個の電動アクチュエータを備える請求項１に記載の制振装置。
【請求項9】
プレートをさらに備え、
前記電動アクチュエータは、
前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第１ボールねじを使用した第１電動アクチュエータと、
前記第１電動アクチュエータと離間して設けられ、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第２ボールねじを使用した第２電動アクチュエータと、
前記第１電動アクチュエータおよび前記第２電動アクチュエータと離間して設けられ、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第３ボールねじを使用した第３電動アクチュエータと、
を含む請求項８に記載の制振装置。
前記電動アクチュエータは、
前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第１ボールねじを使用した第１電動アクチュエータと、
前記第１電動アクチュエータと離間して設けられ、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第２ボールねじを使用した第２電動アクチュエータと、
前記第１電動アクチュエータおよび前記第２電動アクチュエータと離間して設けられ、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第３ボールねじを使用した第３電動アクチュエータと、
を含む請求項８に記載の制振装置。
【請求項10】
前記アクチュエータの運動エネルギーを回生エネルギーに変換する回生制御部をさらに備える請求項１に記載の制振装置。
【請求項11】
前記回生制御部は、前記アクチュエータの内部抵抗を調整する機能を持ち、回生による前記アクチュエータの逆作動力を可変とすることで、フルアクティブ制振、パッシブ制振およびセミアクティブ制振を切替可能である請求項１０に記載の制振装置。
【請求項12】
前記制御部は、前記制振装置により制振される制振対象の動特性および前記プレートの傾斜時の過渡特性に基づいて、前記第１傾斜用アクチュエータ及び前記第２傾斜用アクチュエータを制御する請求項５または７に記載の制振装置。
【請求項13】
前記制振装置により制振される制振対象の共振周波数周辺の帯域を免振できる免振テーブルをさらに備える請求項１に記載の制振装置。
【請求項14】
前記ジンバル機構の回転軸に搭載されたモータはサーボモータである請求項４または６に記載の制振装置。
【請求項15】
前記ジンバル機構の回転軸に、ねじりコイルばねとロータリダンパの少なくとも一方を取付けた請求項１４に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制振装置に関する。
【背景技術】
【0002】
移植用臓器または細胞などの生体由来物や、メッセンジャーＲＮＡワクチンなどは、衝撃や振動によってダメージを受けやすく、それらの搬送時に衝撃や振動が及ばないようにすることが望まれる。
【0003】
特許文献１には、ケースの内底面から２本のアームが立設され、これには、２軸ジンバル機構部が取り付けられ、内側フレームは、有底筒状を有し、その底部には当該筒の深さ方向への衝撃を緩和する衝撃緩和機構が設けられ、衝撃緩和機構は、内側フレームとは別体の載置板と、その下面と内側フレームの底壁との間に介挿されたコイルバネとで構成され、内側フレームの側壁は、コンテナボックスの装着時に密に接触し、コンテナボックスの横方向への移動を規制する構成が開示されている。
特許文献２には、搬送用ケースと、その内部底壁面に立設されたアームと、装着部およびスウィング機構と、搬送用ケースの外側壁面に対し着脱自在の温調ボックスと、温調ボックスに設けられたヒータとを有し、装着部は、生体由来物が収納された収納容器の装着を受け入れ、ウィング機構は、アームに対し、装着部を揺動自在に支持し、温調ボックスのヒータは、バッテリから電力供給を受けて、温調ボックスが搬送用ケースに装着された 状態で、搬送用ケース内の温度調整を実行する構成が開示されている。
特許文献３には、断熱機能を備えたケース本体内に、バッテリ及び試験管を水平状態で収容保持するヒータ備えた試験管保持容器を内蔵すると共に、その試験管保持容器の開閉自在な蓋体大小二分割して夫々独立して開閉可能とし、更にケース本体内の温度を調節する温度調節機構を装備した構成が開示されている。
特許文献４には、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタの振動を取得する取得部と、エンドエフェクタを加振するアクチュエータと、取得部によって取得された振動に応じて、エンドエフェクタの振動が低減するようにアクチュエータを制御する制御部と、を備える構成が開示されている。
特許文献２には、搬送用ケースと、その内部底壁面に立設されたアームと、装着部およびスウィング機構と、搬送用ケースの外側壁面に対し着脱自在の温調ボックスと、温調ボックスに設けられたヒータとを有し、装着部は、生体由来物が収納された収納容器の装着を受け入れ、ウィング機構は、アームに対し、装着部を揺動自在に支持し、温調ボックスのヒータは、バッテリから電力供給を受けて、温調ボックスが搬送用ケースに装着された 状態で、搬送用ケース内の温度調整を実行する構成が開示されている。
特許文献３には、断熱機能を備えたケース本体内に、バッテリ及び試験管を水平状態で収容保持するヒータ備えた試験管保持容器を内蔵すると共に、その試験管保持容器の開閉自在な蓋体大小二分割して夫々独立して開閉可能とし、更にケース本体内の温度を調節する温度調節機構を装備した構成が開示されている。
特許文献４には、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタの振動を取得する取得部と、エンドエフェクタを加振するアクチュエータと、取得部によって取得された振動に応じて、エンドエフェクタの振動が低減するようにアクチュエータを制御する制御部と、を備える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－４７０１８号公報
【特許文献2】国際公開第２０１０／０１３４１９号
【特許文献3】実開平５－５３６１６号公報
【特許文献4】特開２０１８－１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１～３に開示の技術では、パッシブ機構によって制振が行われるため、振動方向に応じて制振をアクティブに制御できなかった。また、特許文献４に開示の技術では、エンドエフェクタにアクチュエータが取り付けられ、１次元に延びるリンク列の基端側から伝わる振動しか低減できなかった。
そこで、本発明は、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることが可能な制振装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることが可能な制振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】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る制振装置は、アクティブ制御可能な複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータの制御に基づいて、複数方向の制振を可能とする制御部と、を備える。
【0007】
これにより、制振可能な方向を多軸化しつつ、振動の周波数に応じて制振制御を実行することが可能となる。このため、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることが可能となるとともに、制振可能な振動の周波数帯域を拡大させることができ、制振精度を向上させることができる。
【0008】
また、本発明の一態様に係る制振装置によれば、前記制御部は、縦揺れおよび横揺れが低減されるように、前記複数のアクチュエータを制御する。
【0009】
これにより、制振対象の搬送時の安定性を向上させることができ、制振対象の搬送時のダメージを低減することができる。
【0010】
また、本発明の一態様に係る制振装置によれば、前記制御部は、傾きが低減されるように、前記複数のアクチュエータを制御する。
【0011】
これにより、制振対象の搬送時に制振対象を水平に保つことができ、制振対象の転倒や液こぼれなどを防止することができる。
【0012】
また、本発明の一態様に係る制振装置によれば、前記アクチュエータは、ジンバル機構の回転軸にモータが搭載されたＮ（Ｎは正の整数）個の傾斜用アクチュエータと、ボールねじを使用したＭ（Ｍは正の整数）個の電動アクチュエータとを備える。
【0013】
これにより、制振対象の縦揺れおよび横揺れだけでなく傾きも低減することができ、搬送時の様々の状況に対応しつつ、制振対象の搬送時の安定性を向上させることができる。
【0014】
また、本発明の一態様に係る制振装置は、プレートと、前記プレートを傾き可能に支持する枠とをさらに備え、前記傾斜アクチュエータは、第１軸の周りに前記プレートを傾ける前記第１ジンバル機構の回転軸に第１モータが搭載された第１傾斜用アクチュエータと、第２軸の周りに前記枠を傾ける前記第２ジンバル機構の回転軸に第２モータが搭載された第２傾斜用アクチュエータと、を含み、前記電動アクチュエータは、第３軸の方向に前記枠を直動運動させる第１ボールねじを使用した第１電動アクチュエータと、前記第１電動アクチュエータと離間して設けられ、前記第３軸の方向に前記枠を直動運動させる第２ボールねじを使用した第２電動アクチュエータと、を含む。
【0015】
これにより、プレートの周囲に傾斜用アクチュエータを配置し、プレート下に電動アクチュエータを配置しつつ、制振対象の縦揺れおよび横揺れとともに、傾きも低減することができる。このため、制振対象をプレート上に配置するためのスペースを確保することが可能となるとともに、搬送時の様々の状況に対応しつつ、制振対象の搬送時の安定性を向上させることができる。
【0016】
また、本発明の一態様に係る制振装置によれば、前記アクチュエータは、ジンバル機構の回転軸にモータが搭載されたＮ（Ｎは２以上の正の整数）個の傾斜用アクチュエータを備える。
【0017】
これにより、制振装置の高さの増大を抑制しつつ、制振対象の横揺れだけでなく傾きも低減することができる。このため、制振装置の設置に必要なスペースの増大を抑制しつつ、制振対象の搬送時の安定性を向上させることができる。
【0018】
また、本発明の一態様に係る制振装置は、プレートと、前記プレートを傾き可能に支持する枠と、をさらに備え、前記傾斜アクチュエータは、第１軸の周りに前記プレートを傾ける前記第１ジンバル機構の回転軸に第１モータが搭載された第１傾斜用アクチュエータと、第２軸の周りに前記枠を傾ける前記第２ジンバル機構の回転軸に第２モータが搭載された第２傾斜用アクチュエータと、を含む。
【0019】
これにより、プレートの周囲に傾斜用アクチュエータを配置しつつ、制振対象の横揺れだけでなく傾きも低減することができる。このため、制振対象をプレート上に配置するためのスペースを確保することが可能となるとともに、制振装置の設置に必要なスペースの増大を抑制しつつ、制振対象の搬送時の安定性を向上させることができる。
【0020】
また、本発明の一態様に係る制振装置によれば、前記アクチュエータは、ボールねじを使用したＭ（Ｍは３以上の整数）個の電動アクチュエータを備える。
【0021】
これにより、１種類の複数の電動アクチュエータを用いることで、制振対象の縦揺れおよび横揺れだけでなく傾きも低減することができる。このため、搬送時の様々の状況に対応しつつ、制振対象の搬送時の安定性を向上させることが可能となるとともに、複数種類の電動アクチュエータを用いた場合に比べて、生産管理の煩雑性を低下させることができる。
【0022】
また、本発明の一態様に係る制振装置は、プレートをさらに備え、前記電動アクチュエータは、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第１ボールねじを使用した第１電動アクチュエータと、前記第１電動アクチュエータと離間して設けられ、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第２ボールねじを使用した第２電動アクチュエータと、前記第１電動アクチュエータおよび前記第２電動アクチュエータと離間して設けられ、前記プレートの法線方向に前記プレートを直動運動させる第３ボールねじを使用した第３電動アクチュエータと、を含む。
【0023】
これにより、プレート下に電動アクチュエータを配置しつつ、制振対象の縦揺れおよび横揺れとともに、傾きも低減することができる。このため、制振装置の設置に必要なスペースの増大を抑制しつつ、制振対象をプレート上に配置するためのスペースを確保することが可能となるとともに、搬送時の様々の状況に対応しつつ、制振対象の搬送時の安定性を向上させることができる。
【0024】
また、本発明の一態様に係る制振装置は、前記アクチュエータの運動エネルギーを回生エネルギーに変換する回生制御部をさらに備える。
【0025】
これにより、アクチュエータの制御中またはアクチュエータをオフしたときに無駄に消費されるエネルギーを活用することができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【0026】
また、本発明の一態様に係る制振装置によれば、前記回生制御部は、前記アクチュエータの内部抵抗を可変する機能を持ち、回生による前記アクチュエータの逆作動力を可変とすることで、フルアクティブ制振、パッシブ制振およびセミアクティブ制振を切替可能である。
【0027】
これにより、アクチュエータから生じる回生エネルギーの活用を可能としつつ、アクティブ制御可能なアクチュエータをパッシブダンパおよびセミアクティブサスペンションとして動作させることができる。このため、部品点数を減らせることでコンパクト化、軽量化および低コスト化を図ることが可能となるとともに、エネルギー効率を向上させことができる。
前記制御部は、前記制振装置により制振される制振対象の動特性および前記プレートの傾斜時の過渡特性に基づいて、前記第１傾斜用アクチュエータ及び前記第２傾斜用アクチュエータを制御してもよい。
前記制振装置は、前記制振装置により制振される制振対象の共振周波数周辺の帯域を免振できる免振テーブルをさらに備えてもよい。
前記ジンバル機構の回転軸に搭載されたモータは、好ましくは、サーボモータである。
前記ジンバル機構の回転軸に、ねじりコイルばねとロータリダンパの少なくとも一方を取付けてもよい。
前記制御部は、前記制振装置により制振される制振対象の動特性および前記プレートの傾斜時の過渡特性に基づいて、前記第１傾斜用アクチュエータ及び前記第２傾斜用アクチュエータを制御してもよい。
前記制振装置は、前記制振装置により制振される制振対象の共振周波数周辺の帯域を免振できる免振テーブルをさらに備えてもよい。
前記ジンバル機構の回転軸に搭載されたモータは、好ましくは、サーボモータである。
前記ジンバル機構の回転軸に、ねじりコイルばねとロータリダンパの少なくとも一方を取付けてもよい。
【発明の効果】
【0028】
本発明の一つの態様によれば、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件（使用条件、使用環境等）によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。
【0031】
第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る制振装置１１の構成を示すブロック図である。
図１において、制振装置１１は、センサ２１、制振機構２４Ａ、回生制御装置２５、制御部２６および蓄電デバイス２７を備える。制振機構２４Ａは、傾斜用アクチュエータＫ、電動アクチュエータＤおよびパッシブ機構Ｂを備える。制御部２６は、制振制御装置２２およびＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２３を備える。
図１は、第１実施形態に係る制振装置１１の構成を示すブロック図である。
図１において、制振装置１１は、センサ２１、制振機構２４Ａ、回生制御装置２５、制御部２６および蓄電デバイス２７を備える。制振機構２４Ａは、傾斜用アクチュエータＫ、電動アクチュエータＤおよびパッシブ機構Ｂを備える。制御部２６は、制振制御装置２２およびＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２３を備える。
【0032】
対象物１３は、制振機構２４Ａにて保持される。対象物１３は、制振装置１１により制振処理が行われる物体（制振対象）である。対象物１３は、例えば、移植用臓器または細胞などの生体由来物や、メッセンジャーＲＮＡワクチンである。対象物１３は、例えば、ウェディングケーキまたは出前用ラーメンなどの食品であってもよい。搬送装置１２は、制振機構２４Ａにて保持された対象物１３を搬送する。搬送装置１２は、例えば、トラック、バイク、自転車、鉄道、船舶、台車（自律走行装置を含む）またはドローンである。電源１４は、制振装置１１に電力を供給する。電源１４は、例えば、バッテリである。
【0033】
制振装置１１は、制振機構２４Ａをアクティブ制御し、複数方向の制振を可能とする。制振機構２４Ａは、対象物１３を制振しながら対象物１３を保持する。制振機構２４Ａは、アクティブ制御可能な複数のアクチュエータを備える。例えば、制振機構２４Ａは、複数のアクチュエータとして、傾斜用アクチュエータＫおよび電動アクチュエータＤを備えることができる。傾斜用アクチュエータＫは、制御部２６によるアクティブ制御に基づいて対象物１３の横揺れおよび傾きを低減する。傾斜用アクチュエータＫは、ジンバル機構と、ジンバル機構の回転軸に搭載されたモータを備えることができる。電動アクチュエータＤは、制御部２６によるアクティブ制御に基づいて対象物１３の縦揺れを低減する。電動アクチュエータＤは、回転運動を直動運動に変換するボールねじと、回転運動を発生させるモータを備えることができる。なお、モータは、例えば、サーボモータを用いることができる。パッシブ機構Ｂは、外界からの振動に対してパッシブ的に対象物１３を制振する。パッシブ機構Ｂは、例えば、バネまたはダンパである。
【0034】
センサ２１は、対象物１３または制振機構２４Ａの運動に関する物理量を検出する。センサ２１は、例えば、角度センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、トルクセンサまたは変位計であり、これらを組み合わせて用いてもよい。
【0035】
制御部２６は、制振機構２４Ａに設けられた複数のアクチュエータの制御することにより、複数方向の制振を可能とする。制御部２６は、対象物１３の縦揺れ、横揺れおよび傾きが低減されるように、複数のアクチュエータを制御することができる。また、制御部２６は、制振対象となる対象物１３の種類によって、制振周波数を変更してもよい。制振周波数は、対象物１３のタメージが大きな振動周波数に設定することができる。制御部２６は、例えば、スカイフック理論などの制振制御方法を用いてもよい。
【0036】
制振制御装置２２は、センサ２１による検出値に基づいて、傾斜用アクチュエータＫおよび電動アクチュエータＤを制御する。ＥＣＵ２３は、制振制御装置２２からの指令に基づいて傾斜用アクチュエータＫおよび電動アクチュエータＤを駆動する。ＥＣＵ２３は、傾斜用アクチュエータＫおよび電動アクチュエータＤを駆動するドライバまたはインバータを備えていてもよい。
【0037】
回生制御装置２５は、アクチュエータの運動エネルギーを回生エネルギーに変換する。回生制御装置２５は、回生エネルギーを蓄電デバイス２７に蓄積することができる。また、回生制御装置２５は、回生エネルギーを傾斜用アクチュエータＫおよび電動アクチュエータＤの電源として供給することができる。また、回生制御装置２５は、アクチュエータの内部抵抗を変更（調整）する機能を持ち、回生によるアクチュエータの逆作動力を調整可能とすることで、フルアクティブ制振、パッシブ制振およびセミアクティブ制振を切り替えることができる。
【0038】
蓄電デバイス２７は、回生制御装置２５から供給された回生エネルギーを蓄電することができる。また、蓄電デバイス２７は、蓄電した回生エネルギーを電源１４に供給することができる。蓄電デバイス２７は、例えば、２次電池である。
【0039】
ここで、制振装置１１は、複数のアクチュエータの制御に基づいて、複数方向の制振を可能とすることにより、制振可能な方向を多軸化しつつ、振動の周波数に応じて制振制御を実行することが可能となる。このため、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることが可能となるとともに、制振可能な振動の周波数帯域を拡大させることができ、制振精度を向上させることができる。例えば、対象物１３の搬送時の強風、悪路、カーブ、段差、坂および加減速などの様々な搬送環境に対応しつつ、対象物１３のダメージを抑制することができる。
【0040】
また、電動アクチュエータＤを制振装置１１に搭載することで、縦揺れをフルアクティブに制振制御することができる。電動アクチュエータＤにボールねじを採用することで、滑りねじまたはローラねじを採用した場合に比べて、応答性・逆作動性・動力伝達効率・制振精度を向上させることができる。
【0041】
また、電動アクチュエータＤにサーボモータを採用することで、油圧式を採用した場合に比べて、制振装置１１のコンパクト化を図ることが可能となるとともに、メンテナンス性を向上させることができる。
【0042】
また、ジンバル機構の回転軸にサーボモータを取付けた傾斜用アクチュエータＫを制振装置１１に搭載することで、傾きおよび横揺れもフルアクティブに制振制御することができる。ジンバル機構の回転軸にねじりコイルばねまたはロータリダンパを取付け、制振効果を向上させることもできる。
【0043】
また、制振装置１１は、制振対象の振動が発生していないときは、電動アクチュエータＤをサーボオフすることができる。その際、電動アクチュエータＤにボールねじを採用することで、逆作動性を向上させることができ、ばねおよびダンパ等の本来のパッシブ制振効果を得ることができる。制振装置１１は、制振対象の振動が発生していないときは、傾斜用アクチュエータＫについても同様にサーボオフすることもできる。
【0044】
また、回生制御装置２５を制振装置１１に搭載することで、電動アクチュエータＤおよび傾斜用アクチュエータＫの振動によるエネルギーを吸収でき、搬送装置１２に還元することができる。電動アクチュエータＤにボールねじを採用することで、逆作動性を向上させることができ、エネルギー回収効率を向上させ、省エネルギー化を図ることができる。
【0045】
また、回生制御装置２５は、回生抵抗を制御することで電動アクチュエータＤの逆作動方向の抵抗力を制御することができる。また、その抵抗力はサーボモータの回転角速度に依存するため、パッシブダンパおよびセミアクティブサスペンションのような振る舞いを実現することができる。従って、制振装置１１に搭載されているダンパ（パッシブ機構Ｂ）として機能することも可能（ダンパを省略することも可能）であり、制振装置１１の軽量化および低コスト化を図ることができる。傾斜用アクチュエータＫにロータリダンパ等を付加した場合についても同様のシステムを構築することができる。
【0046】
制振装置１１は、例えば、再生医療分野における生細胞の搬送時に好適に利用することができる。再生医療分野では、他家細胞に比べ患者本人の細胞を用いることで免疫拒絶の恐れがない自家細胞を使用する治療が増え続けると予想される。
【0047】
自家細胞は、クリニックで患者から採取し、それを培養して検査を行う。このため、細胞加工施設および検査会社を経て再度クリニックへ搬送され、搬送回数が他家細胞に比べ多い。現状では、細胞を凍結させ凍結細胞として搬送することが多いが、凍結細胞は解凍の必要があり、培養するのに２～４週間必要となる。これに対し、生細胞での搬送は、培養の時間を各段に短縮でき非常に効率的である。また、幹細胞に対し細胞塊や臓器のような高度な細胞になると、凍結搬送が困難になるため、生細胞搬送の必要性が今後高まると予想される。
【0048】
細胞の性能や生存率に影響を与えるパラメータとして温度と振動が挙げられる。温度については各所で研究・検証がなされているが、振動による影響については定量化されていない。しかし、振動が細胞の機能維持および生存率に影響を及ぼすことは明らかであり、凍結細胞より生細胞、特に高度な細胞になるほど影響は大きく、搬送には注意が必要とされる。また、細胞の種類により影響を受ける周波数領域は異なると予想され、その周波数の振動に対する制振は必須となると思われる。
【0049】
論文（The sensitivity of human mesenchymal stem cells to vibration and cold storage conditions representative of cold transportation Authors：N. I. Nikolaev, Y. Liu, H. Hussein and D. J. Williams）によると、低温保存（２～８℃）と振動（１０～５０Ｈｚ）によるヒト間葉系幹細胞の影響調査では、２５Ｈｚでの振動において大きく細胞生存率が低くなる。つまり、制振装置１１は、ヒト間葉系幹細胞において、２５Ｈｚの振動に対しては精度良い制振を行い、それ以外では制御しないという使い分けをしてもよく、さらに細胞によって制振周波数を変化させることもできる。
【0050】
このような使い分けによって、制振装置１１は、常にフルアクティブ制振する必要がなく、必要な場合のみフルアクティブ制振すればよいので、省エネルギー化を図ることができる。なお、振動には、有害な振動と、有害ではない振動がある。例えば、培養液の攪拌等によって細胞を活発にさせるような有益な振動および周波数帯も存在する。このため、制振装置１１は、フルアクティブ制御に基づく制振だけでなく加振の機能も備えてもよく、対象物１３に有益な振動を付与可能であってもよい。
【0051】
なお、図１の例では、ＥＣＵ２３と制振機構２４Ａとの間に回生制御装置２５を設けたが、回生制御機能をＥＣＵ２３に持たせてもよい。ＥＣＵ２３が回生制御機能を持てば、制御部２６とは別に回生制御装置２５を設ける必要がなくなり、制振装置１１のコンパクト化を図ることができる。つまり、回生制御部２５は制御部２６内に設けてもよい。
【0052】
図２は、第１実施形態に係る制振機構２４Ａの構成を示す斜視図である。
図２において、制振機構２４Ａは、３次元空間において互いに直交する第１軸Ｘ、第２軸Ｙおよび第３軸Ｚのそれぞれの方向に対して制振動作可能である。第１軸Ｘおよび第２軸Ｙの方向の揺れを横揺れ、第３軸Ｚの方向の揺れを縦揺れと言うことがある。制振機構２４Ａは、土台１、基台２、枠３、プレート４、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２および傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４を備える。符号４０はプレート４の上面を指している。なお、第１軸をＸ軸と称し、第２軸をＹ軸と称し、第３軸をＺ軸と称してもよい。
図２において、制振機構２４Ａは、３次元空間において互いに直交する第１軸Ｘ、第２軸Ｙおよび第３軸Ｚのそれぞれの方向に対して制振動作可能である。第１軸Ｘおよび第２軸Ｙの方向の揺れを横揺れ、第３軸Ｚの方向の揺れを縦揺れと言うことがある。制振機構２４Ａは、土台１、基台２、枠３、プレート４、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２および傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４を備える。符号４０はプレート４の上面を指している。なお、第１軸をＸ軸と称し、第２軸をＹ軸と称し、第３軸をＺ軸と称してもよい。
【0053】
土台１は、図１の搬送装置１２上に設置可能である。土台１は、軽量化を図るため、枠状である。土台１上には、ばねＡ１～Ａ４を介して基台２が設置される。ばねＡ１～Ａ４は、土台１上の４隅に配置し、基台２の４隅を下から支持することができる。なお、ばねＡ１～Ａ４は縦揺れを吸収し、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２の制振動作を補助することができる。なお、土台１およびばねＡ１～Ａ４はなくてもよい。
【0054】
基台２上には、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２が直立した状態で離間して設置される。電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、ボールねじのねじ軸を第３軸Ｚの方向に直動運動させることで、縦揺れを吸収することができる。基台２は、軽量化を図るため、枠状である。電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、基台２の対向する２辺２ａ、２ｂの中央に配置することができる。各電動アクチュエータＤ１、Ｄ２には、ばねＢ１、Ｂ２が直立した状態で付加される。各ばねＢ１、Ｂ２は、各電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を螺旋状に取り巻くように配置してもよい。
【0055】
電動アクチュエータＤ１、Ｄ２上には、傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２を介して枠３が設置される。ここで、傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２は、第１軸Ｘの周りに枠３を傾けることができる。傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２は、枠３の対向する２辺３ａ、３ｂの外側の中央に配置することができる。各傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２は、ジンバル機構Ｊ１、Ｊ２およびモータＭ１、Ｍ２を備える。各ジンバル機構Ｊ１、Ｊ２の回転軸Ｒ１、Ｒ２には、モータＭ１、Ｍ２が搭載（接続）される。各回転軸Ｒ１、Ｒ２は、第１軸Ｘの方向に枠３に挿入され、枠３に固定される。各傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２は、支持部材Ｆ１、Ｆ２を介して電動アクチュエータＤ１、Ｄ２上に固定される。各支持部材Ｆ１、Ｆ２は、各ジンバル機構Ｊ１、Ｊ２の外周面を取り巻くようにして各ジンバル機構Ｊ１、Ｊ２を電動アクチュエータＤ１、Ｄ２上に固定することができる。
【0056】
枠３の内側には、傾斜用アクチュエータＫ３、Ｋ４を介してプレート４が設置される。プレート４の法線方向は第３軸Ｚの方向に設定することができる。ここで、傾斜用アクチュエータＫ３、Ｋ４は、第２軸Ｙの周りに枠３を傾けることができる。傾斜用アクチュエータＫ３、Ｋ４は、枠３の対向する２辺３ｃ、３ｄの外側の中央に配置することができる。各傾斜用アクチュエータＫ３、Ｋ４は、ジンバル機構Ｊ３、Ｊ４およびモータＭ３、Ｍ４を備える。各ジンバル機構Ｊ３、Ｊ４の回転軸Ｒ３、Ｒ４には、モータＭ３、Ｍ４が搭載（接続）される。各回転軸Ｒ３、Ｒ４は、第２軸Ｙの方向に枠３を貫通してプレート４の側面４ｃ、４ｄに挿入され、プレート４に固定される。
【0057】
なお、土台１、基台２、枠３およびプレート４の材料は、強度を確保するため、アルミニウムなどの金属またはジュラルミンなどの合金であってもよいし、軽量化を図るため、樹脂であってもよいし、これらを組み合わせてもよい。
【0058】
図１の対象物１３を搬送する場合、制振機構２４Ａは搬送装置１２上に設置され、対象物１３はプレート４上に置かれる。図１のセンサ２１は、プレート４または対象物１３の運動に関する物理量を検出する。図１のセンサ２１は、土台１の運動に関する物理量も合わせて検出してもよい。運動に関する物理量は、例えば、速度、角速度、加速度、変位、距離およびトルクなどである。
【0059】
そして、対象物１３の搬送時において、制御部２６は、センサ２１の検出値に基づいてモータＭ１～Ｍ４を制御し、プレート４に加わる回転力および遠心力が打ち消される方向にトルクが印加されるとともに、搬送装置１２の傾斜に対してプレート４が水平に保たれるようにジンバル機構Ｊ１～Ｊ４の回転軸Ｒ１～Ｒ４を回転させる。制御部２６は、各傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４をフルアクティブ制御することにより、制振対象に加わる回転力だけではなく、搬送装置１２の傾斜およびカーブ等の曲線部の走行時の遠心力についても制振制御可能である。また、制御部２６は、センサ２１の検出値に基づいて電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を制御し、対象物１３にかかる垂直方向の振動加速度が打ち消される方向に推力を発生させる。
【0060】
これにより、プレート４の周囲に傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４を配置し、プレート４下に電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を配置しつつ、対象物１３の縦揺れおよび横揺れとともに、傾きも低減することができる。このため、対象物１３をプレート４上に配置するためのスペースを確保することが可能となるとともに、搬送時の様々の状況に対応しつつ、対象物１３の搬送時の安定性を向上させることができる。
【0061】
例えば、制御部２６は、第１軸Ｘの方向の横揺れを制振する場合、その横揺れが吸収されるようにモータＭ３、Ｍ４を協調制御することができる。モータＭ３、Ｍ４の協調制御では、第１軸Ｘの方向の横揺れが吸収されるように、同一の回転数で同一の角度だけモータＭ３、Ｍ４を同時に回転させることができる。
また、制御部２６は、第２軸Ｙの方向の横揺れを制振する場合、その横揺れが吸収されるようにモータＭ１、Ｍ２を協調制御することができる。モータＭ１、Ｍ２の協調制御では、第２軸Ｙの方向の横揺れが吸収されるように、同一の回転数で同一の角度だけモータＭ１、Ｍ２を同時に回転させることができる。
また、制御部２６は、第２軸Ｙの方向の横揺れを制振する場合、その横揺れが吸収されるようにモータＭ１、Ｍ２を協調制御することができる。モータＭ１、Ｍ２の協調制御では、第２軸Ｙの方向の横揺れが吸収されるように、同一の回転数で同一の角度だけモータＭ１、Ｍ２を同時に回転させることができる。
【0062】
また、制御部２６は、第３軸Ｚの方向の縦揺れを制振する場合、その縦揺れが吸収されるように電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を協調制御することができる。電動アクチュエータＤ１、Ｄ２の協調制御では、第３軸Ｚの方向の縦揺れが吸収されるように、同一の速度で同一の変位だけ電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を同時に直動運動させることができる。
【0063】
また、回生制御装置２５は、振動により逆作動したモータＭ１～Ｍ４および電動アクチュエータＤ１、Ｄ２の回転エネルギー(振動エネルギー)を回生エネルギーに変換し蓄積する。なお、回生動作は、制御部２６が制振制御を行っている場合でも可能であるし、制御部２６が制振制御を行っていない場合でも可能である。エネルギーを蓄える蓄積箇所は、搬送装置１２のバッテリでもよいし、バッテリを別途用意しサーボモータ駆動用に還元してもよい。また、回生制御装置２５は、回生抵抗を利用し、傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４および電動アクチュエータＤ１、Ｄ２にダンピング効果を持たせてもよく、ダンパの代替として運用してもよい。
【0064】
なお、ねじりコイルばねまたはロータリダンパ等を回転軸Ｒ１～Ｒ４に取付けることでばね・マス・ダンパ系を構築し、制振効果を向上させることもできる。サーボオフ時にはパッシブ制振を行えるようにもなる。また、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２の出力軸にばねＢ１、Ｂ２を組み込み、サーボオフ時にダンパ機能を持たせることにより、1つのアクチュエータで、ばね・ダンパ・フルアクティブ制御の３機能を補うことができる。このような構成により、制振装置１１の部品点数の削減、コンパクト化およびコストダウンを図ることが可能となるとともに、回生抵抗の制御によりセミアクティブダンパの代替とすることもできる。
【0065】
なお、図２では、各傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４にモータＭ１～Ｍ４を設けた例について示したが、傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２のいずれか一方のモータＭ１、Ｍ２はなくてもよいし、傾斜用アクチュエータＫ３、Ｋ４のいずれか一方のモータＭ３、Ｍ４はなくてもよい。
【0066】
また、図２では、制振機構２４Ａは、４個の傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４と２個の電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を備える例を示したが、制振機構２４Ａは、Ｎ（Ｎは正の整数）個の傾斜用アクチュエータと、Ｍ（Ｍは正の整数）個の電動アクチュエータを備えてもよい。
【0067】
また、制御部２６は、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を同一の速度で同一の変位だけ同時に直動運動させることで、第３軸Ｚの方向の縦揺れを吸収させることができる。制御部２６は、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２の直動運動の速度または変位を互いに異ならせることで、第３軸Ｚの方向の縦揺れだけでなく第１軸Ｘの方向の横揺れも吸収できるようにしてもよい。制振機構２４Ａの枠３、ジンバル機構Ｊ３、Ｊ４およびモータＭ３、Ｍ４はなくてもよい。
【0068】
図３は、図１の電動アクチュエータＤの構成を示す断面図である。電動アクチュエータＤは、図２の電動アクチュエータＤ１、Ｄ２として用いることができる。
図３において、電動アクチュエータＤは、回転運動を直動運動に変換し、軸方向に軸力を出力する。電動アクチュエータＤは、ねじ軸５１、ナット５２、出力軸５３およびコッタ５４を備える。ねじ軸５１およびナット５２は、直動装置を構成するボールねじとして用いることができる。ねじ軸５１は、モータ６５などの駆動源から発生された回転力に基づいて回転運動を行う。ナット５２は、ねじ軸５１の回転運動をねじ軸５１の軸方向の直線運動に変換する。出力軸５３は、ナット５２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸５３の形状は、例えば、円筒状である。出力軸５３の内周面は、ナット５２の外周面に沿うように構成することができる。ナット５２は、ねじ軸５１の外周面と出力軸５３の内周面との間に設けることができる。
図３において、電動アクチュエータＤは、回転運動を直動運動に変換し、軸方向に軸力を出力する。電動アクチュエータＤは、ねじ軸５１、ナット５２、出力軸５３およびコッタ５４を備える。ねじ軸５１およびナット５２は、直動装置を構成するボールねじとして用いることができる。ねじ軸５１は、モータ６５などの駆動源から発生された回転力に基づいて回転運動を行う。ナット５２は、ねじ軸５１の回転運動をねじ軸５１の軸方向の直線運動に変換する。出力軸５３は、ナット５２で変換された直線運動に基づいて軸力を出力する。出力軸５３の形状は、例えば、円筒状である。出力軸５３の内周面は、ナット５２の外周面に沿うように構成することができる。ナット５２は、ねじ軸５１の外周面と出力軸５３の内周面との間に設けることができる。
【0069】
コッタ５４は、出力軸５３をナット５２に結合する結合部材として用いられる。コッタ５４は、ねじ軸５１の軸方向と直交する方向に出力軸５３を貫通してナット５２に対して抜き差し可能である。コッタ５４は、ナット５２に挿入された場合、出力軸５３側に突出した状態でナット５２にて支持される。コッタ５４は、ナット５２から出力軸５３への軸力伝達部材として用いることができる。
【0070】
ねじ軸５１は、ねじ溝５１ｍを備える。ねじ溝５１ｍは、ねじ軸５１の外周面に螺旋状に設けられる。ナット５２は、ねじ溝５２ｍを備える。ねじ溝５２ｍは、ねじ溝５１ｍに対向するようにナット５２の内周面に螺旋状に設けられる。ねじ溝５１ｍ、２ｍは、ねじ軸５１とナット５２との間に螺旋状のボール転動路を形成する。
【0071】
ねじ軸５１、ナット５２、出力軸５３およびコッタ５４の材料は、剛体であれば特に限定されるものでなく、例えば、鉄またはアルミニウム合金などの金属でもよく、セラミックなどの非金属であってもよい。各ねじ溝５１ｍ、５２ｍの断面形状は、例えば、円弧上であってもよいし、ゴシックアーク状であってもよい。
【0072】
電動アクチュエータＤは、軸受５５をさらに備える。軸受５５は、出力軸５３を内包するハウジングに対して直線運動自在に出力軸５３を支持する。軸受５５は、例えば、滑り軸受である。軸受５５は、出力軸５３の外周面に固定することができる。軸受５５の材料は、例えば、樹脂である。
【0073】
ねじ軸５１の一端は、ギア６３に接続される。ギア６３は、軸受６１を介して回転自在にハウジング６２に支持されるとともに、ギア固定ナット６４にて軸方向に固定されている。軸受６１は、例えば、アンギュラ玉軸受である。ギア６３は、減速段６６を介してモータ６５に接続される。モータ６５の巻線は、図１のＥＣＵ２３に接続される。
【0074】
モータ６５から発生された回転力は、減速段６６を介して減速された後、ギア６３を介してねじ軸５１に入力され、ねじ軸５１が回転される。ねじ軸５１が回転すると、ねじ軸５１とナット５２との間のボールが不図示のボール循環器を介してボール転動路を循環しつつ、ナット５２が直動運動する。そして、ナット５２の直動運動に基づく軸力は、コッタ５４を介して出力軸５３に伝達され、出力軸５３を介して出力される。そして、図１のプレート４は、出力軸５３を介して出力される軸力に基づいて、垂直方向に直動運動することができる。
【0075】
図４は、対象物１３に加速度が加わった状態の一例を示す側面図である。なお、図４では、図２のプレート４上に対象物１３が置かれているときのジンバル機構Ｊ３の部分を拡大して示した。搬送装置１２は水平面を走行しているとする。
【0076】
図４において、対象物１３に加速度ＦＡが加わった時、回転軸Ｒ３には対象物１３の重心から回転軸Ｒ３までの距離と加速度の積に相当するトルクＦＢが回転軸Ｒ３に加わる。制御部２６は、そのトルクＦＢを加速度センサ、トルクセンサまたはジャイロセンサ等で算出し、そのトルクＦＢが打ち消される方向のトルクがかかるように、モータＭ３、Ｍ４を制御する。
【0077】
図５は、対象物１３に加速度が加わった状態のその他の例を示す側面図である。なお、図５では、図２のプレート４上に対象物１３が置かれているときのジンバル機構Ｊ３の部分を拡大して示した。搬送装置１２は水平面を走行しているとする。
【0078】
図５において、対象物１３に加速度ＦＣが加わったものとする。センサ２１は、対象物１３に加わった加速度ＦＣを検出する。そして、制御部２６は、対象物１３に加わる重力ＦＤと加速度ＦＣにより発生する力の合力ＦＥが垂直方向と成す角度Ｐだけプレート４を傾ける。制御部２６は、合力ＦＥに垂直になるようにプレート４を傾斜させることで対象物１３に対して横向きにかかるような加速度をなくすことができ、培養液などのこぼれを防止することができる。
【0079】
【0080】
図６において、図１の搬送装置１２は傾斜面（走行面５）を走行している。センサ２１は、走行面５の傾斜角を検出する。そして、制御部２６は、モータＭ３、Ｍ４を制御し、走行面５の傾斜角と同じ角度だけプレート４を傾斜させることで、プレート４を水平に維持することができる。
【0081】
図７は、図１の制御部２６のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図７において、制御部２６は、プロセッサ１０１、通信制御デバイス１０２、通信インタフェース１０３、主記憶デバイス１０４、補助記憶デバイス１０５および入出力インタフェース１０７を備える。プロセッサ１０１、通信制御デバイス１０２、通信インタフェース１０３、主記憶デバイス１０４、補助記憶デバイス１０５および入出力インタフェース１０７は、内部バス１０６を介して相互に接続されている。主記憶デバイス１０４および補助記憶デバイス１０５は、プロセッサ１０１からアクセス可能である。
図７において、制御部２６は、プロセッサ１０１、通信制御デバイス１０２、通信インタフェース１０３、主記憶デバイス１０４、補助記憶デバイス１０５および入出力インタフェース１０７を備える。プロセッサ１０１、通信制御デバイス１０２、通信インタフェース１０３、主記憶デバイス１０４、補助記憶デバイス１０５および入出力インタフェース１０７は、内部バス１０６を介して相互に接続されている。主記憶デバイス１０４および補助記憶デバイス１０５は、プロセッサ１０１からアクセス可能である。
【0082】
また、制御部２６の外部には、インバータ１１１およびセンサ１１２が設けられている。インバータ１１１およびセンサ１１２は、入出力インタフェース１０７を介して内部バス１０６に接続される。
【0083】
インバータ１１１は、プロセッサ１０１からの指令に基づいて、モータの駆動電流を生成する。インバータ１１１は、例えば、モータをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することができる。センサ１１２は、例えば、角度センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、トルクセンサまたは変位計であり、これらを組み合わせて用いてもよい。
【0084】
プロセッサ１０１は、制御部２６全体の動作制御を司るハードウェアである。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んでよい。また、プロセッサ１０１はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んでもよい。プロセッサ１０１は、シングルコアプロセッサであってもよいし、マルチコアプロセッサであってもよい。プロセッサ１０１は、処理の一部を行うアクセラレータなどのハードウェア回路（例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））を備えていてもよい。プロセッサ１０１は、ニューラルネットワークとして動作してもよい。
【0085】
主記憶デバイス１０４は、例えば、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリから構成することができる。主記憶デバイス１０４には、プロセッサ１０１が実行するプログラムを格納したり、プロセッサ１０１がプログラムを実行するためのワークエリアを設けたりすることができる。
【0086】
補助記憶デバイス１０５は、大容量の記憶容量を備える記憶デバイスであり、例えば、ハードディスク装置またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）である。補助記憶デバイス１０５は、各種プログラムの実行ファイルおよびプログラムの実行に用いられるデータを保持することができる。補助記憶デバイス１０５には、制振プログラム１０５Ａを格納することができる。制振プログラム１０５Ａは、制御部２６にインストール可能なソフトウェアであってもよいし、制御部２６にファームウェアとして組み込まれていてもよい。
【0087】
通信制御デバイス１０２は、外部との通信を制御する機能を備えるハードウェアである。通信制御デバイス１０２は、通信インタフェース１０３を介してネットワーク１０９に接続される。ネットワーク１０９は、インターネットまたはＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよい。また、ネットワーク１０９は、ＷｉＦｉまたはイーサネット（登録商標）などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよい。また、ネットワーク１０９は、インターネットとＷＡＮとＬＡＮが混在していてもよい。
【0088】
入出力インタフェース１０７は、センサ１１２から入力されるデータをプロセッサ１０１が処理可能なデータ形式に変換したり、プロセッサ１０１から出力されるデータをインバータ１１１が処理可能な信号形式に変換したりする。
【0089】
プロセッサ１０１が制振プログラム１０５Ａを主記憶デバイス１０４に読み出し、制振プログラム１０５Ａを実行することにより、図２の傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４および電動アクチュエータＤ１、Ｄ２をアクティブ制御し、制振対象の縦揺れ、横揺れおよび傾きを低減することができる。
【0090】
なお、制振プログラム１０５Ａの実行は、複数のプロセッサやコンピュータに分担させてもよい。あるいは、プロセッサ１０１は、ネットワーク１０９を介してクラウドコンピュータなどに制振プログラム１０５Ａの全部または一部の実行を指示し、その実行結果を受け取るようにしてもよい。
上記したように、本実施形態によれば、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることができる。
なお、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、制振機構２４Ａから取り外し可能であってもよい。例えば、縦揺れの制振が必要ない場合などに、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、制振機構２４Ａから取り外してもよい。
上記したように、本実施形態によれば、振動方向に応じた制振の制御性を向上させることができる。
なお、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、制振機構２４Ａから取り外し可能であってもよい。例えば、縦揺れの制振が必要ない場合などに、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、制振機構２４Ａから取り外してもよい。
【0091】
第２実施形態
本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。第１実施形態と同様な構成には同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。図８は、第２実施形態に係る制振機構２４Ｂの構成を示す斜視図である。
第２実施形態の制振機構２４Ｂは、第１実施形態（図２）の制振機構２４Ａと比較すると、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を有していない。第２実施形態では、基台２上に、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を介在させることなく、傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２を介して枠３が設置される。また、各傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２は、支持部材Ｆ１、Ｆ２を介して基台２上に固定される。
本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。第１実施形態と同様な構成には同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。図８は、第２実施形態に係る制振機構２４Ｂの構成を示す斜視図である。
第２実施形態の制振機構２４Ｂは、第１実施形態（図２）の制振機構２４Ａと比較すると、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を有していない。第２実施形態では、基台２上に、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を介在させることなく、傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２を介して枠３が設置される。また、各傾斜用アクチュエータＫ１、Ｋ２は、支持部材Ｆ１、Ｆ２を介して基台２上に固定される。
【0092】
電動アクチュエータＤ１、Ｄ２は、縦揺れの制振が必要ない場合などには不要となる。電動アクチュエータＤ１、Ｄ２を有さない制振機構２４Ｂは、図１の制振機構２４Ａと比べて、小型且つ軽量となる。制振機構２４Ｂは小型であるので、制振機構２４Ｂの設置に必要なスペースを減少させることが可能となる。
【0093】
第３実施形態
本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。第１実施形態と同様な構成には同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。図９は、第３実施形態に係る制振機構２４Ｃの構成を示す斜視図である。
第２実施形態の制振機構２４Ｃは、第１実施形態（図２）の制振機構２４Ａの枠３、プレート４、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２および傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４の代わりにプレート４´および電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を有している。
本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。第１実施形態と同様な構成には同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。図９は、第３実施形態に係る制振機構２４Ｃの構成を示す斜視図である。
第２実施形態の制振機構２４Ｃは、第１実施形態（図２）の制振機構２４Ａの枠３、プレート４、電動アクチュエータＤ１、Ｄ２および傾斜用アクチュエータＫ１～Ｋ４の代わりにプレート４´および電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を有している。
【0094】
図９に示したように、基台２上には、電動アクチュエータＤ１～Ｄ３が直立した状態で離間して設置される。電動アクチュエータＤ１～Ｄ３は、ボールねじのねじ軸を第３軸Ｚの方向に直動運動させることで、縦揺れ、横揺れおよび傾きを吸収することができる。電動アクチュエータＤ１～Ｄ３は、基台２の辺２ｂの両端および辺２ａの中央に配置されている。各電動アクチュエータＤ１～Ｄ３には、ばねＢ１～Ｂ３が直立した状態で付加される。各ばねＢ１～Ｂ３は、各電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を螺旋状に取り巻くように配置してもよい。
【0095】
電動アクチュエータＤ１～Ｄ３上には、プレート４´が設置される。ここで、プレート４´の法線方向は第３軸Ｚの方向に設定することができる。電動アクチュエータＤ１～Ｄ３は、プレート４´の下面４２を３か所で支持することができる。
【0096】
【0097】
そして、対象物１３の搬送時において、制御部２６は、センサ２１の検出値に基づいて電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を制御し、プレート４´に加わる回転力および遠心力が打ち消されるとともに、搬送装置１２の傾斜に対してプレート４が水平に保たれるように電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を直動運動させる。また、制御部２６は、センサ２１の検出値に基づいて電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を制御し、対象物１３にかかる垂直方向の振動加速度が打ち消される方向に推力を発生させる。
【0098】
これにより、プレート４´下に電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を配置しつつ、対象物１３の縦揺れおよび横揺れとともに、傾きも低減することができる。このため、制振機構２４Ｃの設置に必要なスペースの増大を抑制しつつ、対象物１３をプレート４´上に配置するためのスペースを確保することが可能となるとともに、搬送時の様々の状況に対応しつつ、対象物１３の搬送時の安定性を向上させることができる。プレート４´の上面４１の面積は、プレート４の上面４０の面積より大きい。
【0099】
例えば、制御部２６は、第１軸Ｘの方向の横揺れを制振する場合、その横揺れが吸収されるように電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を協調制御することができる。また、制御部２６は、第２軸Ｙの方向の横揺れを制振する場合、その横揺れが吸収されるように電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を協調制御することができる。また、制御部２６は、第３軸Ｚの方向の縦揺れを制振する場合、その縦揺れが吸収されるように電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を協調制御することができる。制御部２６は、プレート４´の横揺れ、揺れおよび傾きが同時に吸収されるようにするために、電動アクチュエータＤ１～Ｄ３の操作量を個別に設定し、電動アクチュエータＤ１～Ｄ３の直動運動の速度または変位を互いに異ならせることができる。例えば、電動アクチュエータＤ２側に下り傾斜がある走行面上でプレート４´の縦揺れを吸収するものとする。この場合、制御部２６は、電動アクチュエータＤ２の出力軸の突出量を電動アクチュエータＤ１、Ｄ３の出力軸の突出量を大きくした状態で、プレート４´の縦揺れに合わせて電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を直動運動させることにより、プレート４´を水平に維持しつつ、プレート４´の縦揺れを低減させることができる。
【0100】
なお、図９では、制振機構２４Ｃは、３個の電動アクチュエータＤ１～Ｄ３を備える例を示したが、４個以上の電動アクチュエータを備えてもよい。
【0101】
第４実施形態
本発明の第４実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。第１実施形態と同様な構成には同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態の対象物１３Ａは、縦長の物体である。対象物１３Ａの重心Ｇはプレート４の回転軸Ｒ３から大きく離れている。図１０のような場合、対象物１３Ａの動特性およびプレート傾斜時の過渡特性を考慮して、プレート４を傾斜させる制御を行うことが好ましい。対象物１３Ａの動特性およびプレート傾斜時の過渡特性を考慮せずに制御を行うと、次のような事象が発生する可能性がある。
＜対象物１３Ａの動特性を考慮しない場合＞
対象物１３Ａの共振周波数で対象物１３Ａに加速度ａが作用すると、対象物１３Ａの揺れがプレート４の目標傾斜角より大きくなり対象物１３Ａが倒れてしまう可能性がある。＜プレート傾斜時の過渡特性を考慮しない場合＞
大きな周波数(高周波)で加速度が対象物１３Ａに作用すると、プレート４を傾斜させる際の角加速度も大きくなるのでプレート４の回転中心軸Ｒ３に対して対象物重心Ｇの接線方向に大きな力が加わる。また、重心Ｇと回転軸Ｒ３の間の距離(重心距離ｒ)が大きいほどこの力は大きくなる。これを考慮して傾斜角度を算出しないと対象物１３Ａは倒れてしまう。
本発明の第４実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。第１実施形態と同様な構成には同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態の対象物１３Ａは、縦長の物体である。対象物１３Ａの重心Ｇはプレート４の回転軸Ｒ３から大きく離れている。図１０のような場合、対象物１３Ａの動特性およびプレート傾斜時の過渡特性を考慮して、プレート４を傾斜させる制御を行うことが好ましい。対象物１３Ａの動特性およびプレート傾斜時の過渡特性を考慮せずに制御を行うと、次のような事象が発生する可能性がある。
＜対象物１３Ａの動特性を考慮しない場合＞
対象物１３Ａの共振周波数で対象物１３Ａに加速度ａが作用すると、対象物１３Ａの揺れがプレート４の目標傾斜角より大きくなり対象物１３Ａが倒れてしまう可能性がある。＜プレート傾斜時の過渡特性を考慮しない場合＞
大きな周波数(高周波)で加速度が対象物１３Ａに作用すると、プレート４を傾斜させる際の角加速度も大きくなるのでプレート４の回転中心軸Ｒ３に対して対象物重心Ｇの接線方向に大きな力が加わる。また、重心Ｇと回転軸Ｒ３の間の距離(重心距離ｒ)が大きいほどこの力は大きくなる。これを考慮して傾斜角度を算出しないと対象物１３Ａは倒れてしまう。
【0102】
本実施形態では、このような事象を発生させない制振を行う。図１０は、プレート４を傾斜させた際に、対象物１３Ａに加わる加速度を示している。対象物１３Ａには外力による加速度ａと、重力加速度ｇと、傾斜時の角加速度による加速度（θを２度微分したもの）が作用している。本実施形態では、対象物１３Ａに対して水平方向に上記した加速度を成分分解したとき、当該水平方向成分の合計がゼロとなるように目標傾斜角を算出して制御（制振）を行う。つまり、式（１）に示した計算式を満たすように制御を行う。
…（１）
【数1】
【0103】
θは微小として式（１）を線形近似すると、式（２）のようになる。
…（２）
【数2】
【0104】
式（２）をラプラス変換しθについて解くことで目標傾斜角θrefを算出する。また、制御精度を高めるため、対象物１３Ａの粘性係数dを導入する。粘性係数dは実機で調整するパラメータである。
…（３）
【数3】
【0105】
式（３）を見ると右辺の第２項は二次遅れ系の伝達関数となっており、これが対象物１３Ａの動特性であることが分かる。このとき、対象物１３Ａの共振周波数ｆ[Hz]は式（４）のようになる。
…（４）
【数4】
【0106】
式（３）及び（４）は、外力の加速度ａの周波数が共振周波数ｆ付近になると対象物１３Ａの揺れが大きくなるので傾斜角も大きくしなければならないことを示している。また、共振周波数ｆを超えるような高周波で加速度が作用すると、プレート４の角加速度も大きくなっていくため傾斜角を小さくする必要があることも式（３）から分かる。
【0107】
以上のような特性を踏まえると、目標傾斜角に対してモータ角度をフィードバック制御する場合、制御ブロックは図１１のようになることが好ましい。本実施形態では、制御部２６が図１１に示した制御ブロックを採用して、傾斜用アクチュエータＫの動作を制御する。よって、制振対象物１３Ａの重心Ｇがプレート４の回転軸Ｒ３から大きく離れている場合であっても、制振対象物１３Ａの動特性およびプレート傾斜時の過渡特性を考慮し，傾斜用アクチュエータＫの制御を実行することができる。その結果、本実施形態の制振装置は、高い制振効果を発揮することができる。
【0108】
変形例１
なお、対象物１３Ａの共振周波数ｆを機械的に避けたい場合は、図１２に示すように、制振機構２４Ａに、共振周波数ｆ周辺の帯域を免振できる免振テーブル１２０を組み合わせてもよい。この場合、想定される共振周波数ｆは数Ｈｚ程度である。図１２では、免振テーブル１２０を土台１の下に設けている。
また、制御部２６の制御帯域が小さい場合、免振テーブル１２０を設置すれば、搬送装置１２の急発進や急停止で起こる急激な速度変化や衝突などで起こる衝撃加速度のような高周波帯域もカットできるため、制振効果を向上することができる。この場合、制御に用いる加速度は免振後の加速度である。よって、外力による加速度を検知するセンサ２１は免振テーブル１２０の上面に設置する。
なお、対象物１３Ａの共振周波数ｆを機械的に避けたい場合は、図１２に示すように、制振機構２４Ａに、共振周波数ｆ周辺の帯域を免振できる免振テーブル１２０を組み合わせてもよい。この場合、想定される共振周波数ｆは数Ｈｚ程度である。図１２では、免振テーブル１２０を土台１の下に設けている。
また、制御部２６の制御帯域が小さい場合、免振テーブル１２０を設置すれば、搬送装置１２の急発進や急停止で起こる急激な速度変化や衝突などで起こる衝撃加速度のような高周波帯域もカットできるため、制振効果を向上することができる。この場合、制御に用いる加速度は免振後の加速度である。よって、外力による加速度を検知するセンサ２１は免振テーブル１２０の上面に設置する。
【0109】
上記したように、変形例１によれば、第１実施形態の制振装置１１に免振テーブル１２０を追加することで、制振対象物１３Ａの共振周波数や高周波な加速度を免振しながら縦揺れ及び横揺れをフルアクティブに制振できる。
【0110】
変形例２
傾斜用アクチュエータＫの構成は上記したものに限定されない。例えば、ジンバル機構Ｊ１～Ｊ４の回転軸Ｒ１～Ｒ４に設けられたモータＭ１～Ｍ４として、サーボモータを採用してよい。つまり、回転軸Ｒ１～Ｒ４にサーボモータを取り付けて回転角度をフルアクティブに制御してもよい。また、回転軸Ｒ１～Ｒ４にねじりコイルばねやロータリダンパ等を取付けもよい。回転軸Ｒ１～Ｒ４にねじりコイルばねやロータリダンパ等を取付けることで、ばね・マス・ダンパ系を構築し，制振効果を向上させることができる。また、サーボオフ時にはパッシブ制振を行うことができる。
傾斜用アクチュエータＫの構成は上記したものに限定されない。例えば、ジンバル機構Ｊ１～Ｊ４の回転軸Ｒ１～Ｒ４に設けられたモータＭ１～Ｍ４として、サーボモータを採用してよい。つまり、回転軸Ｒ１～Ｒ４にサーボモータを取り付けて回転角度をフルアクティブに制御してもよい。また、回転軸Ｒ１～Ｒ４にねじりコイルばねやロータリダンパ等を取付けもよい。回転軸Ｒ１～Ｒ４にねじりコイルばねやロータリダンパ等を取付けることで、ばね・マス・ダンパ系を構築し，制振効果を向上させることができる。また、サーボオフ時にはパッシブ制振を行うことができる。
【0111】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0112】
１１ 制振装置、１２ 搬送装置、１３ 対象物、１４ 電源、２１ センサ、２２ 制振制御装置、２３ ＥＣＵ、２４Ａ 制振機構、２５ 回生制御装置、２６ 制御部、２７ 蓄電デバイス、Ｋ 傾斜用アクチュエータ、Ｄ 電動アクチュエータ、Ｂ パッシブ機構
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】