JP2895103B2 - 磁気支持装置 - Google Patents
磁気支持装置Info
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- JP2895103B2 JP2895103B2 JP22087289A JP22087289A JP2895103B2 JP 2895103 B2 JP2895103 B2 JP 2895103B2 JP 22087289 A JP22087289 A JP 22087289A JP 22087289 A JP22087289 A JP 22087289A JP 2895103 B2 JP2895103 B2 JP 2895103B2
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- Japan
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- control
- frequency
- bending mode
- natural frequency
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、たとえば、磁気軸受や磁気浮上スライダ等
の磁気支持装置に関し、詳しくは、所定の運動体を含み
該運動体を磁気力によって非接触状態で支持するための
磁気支持手段と、前記運動体の目標支持状態からのずれ
を減少させる方向に訂正動作を行なう制御手段とを含む
能動制御型の磁気支持装置に関する。
の磁気支持装置に関し、詳しくは、所定の運動体を含み
該運動体を磁気力によって非接触状態で支持するための
磁気支持手段と、前記運動体の目標支持状態からのずれ
を減少させる方向に訂正動作を行なう制御手段とを含む
能動制御型の磁気支持装置に関する。
［従来の技術］ この種の磁気支持装置において、従来から一般的に知
られているものでは、たとえば、能動制御型磁気軸受に
おいては主軸の曲げモード固有振動数に対して、制御回
路に帯域除去フィルタを挿入することで制御系の安定化
を図っている。同様に、磁気浮上スライダもレールの固
有振動数において、共振が発生しないよう制御回路に帯
域除去フィルタを挿入している。そして、前記挿入され
た帯域除去フィルタの中心周波数は固定であった。
られているものでは、たとえば、能動制御型磁気軸受に
おいては主軸の曲げモード固有振動数に対して、制御回
路に帯域除去フィルタを挿入することで制御系の安定化
を図っている。同様に、磁気浮上スライダもレールの固
有振動数において、共振が発生しないよう制御回路に帯
域除去フィルタを挿入している。そして、前記挿入され
た帯域除去フィルタの中心周波数は固定であった。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、磁気軸受，磁気浮上スライダとも、固
有振動数が変動し、帯域除去フィルタの中心周波数との
間にずれが生じて共振が起こり安定な制御が行なえない
場合が生じる。たとえば、磁気軸受を工作機用として用
いたときに、装着する工具の種類や装着の仕方によって
固有振動数は変動する。また、磁気浮上スライダの場合
は、レール支持台の間隔やその状態などによって固定振
動数が変化し、レールとの間で共振が発生することがあ
る。
有振動数が変動し、帯域除去フィルタの中心周波数との
間にずれが生じて共振が起こり安定な制御が行なえない
場合が生じる。たとえば、磁気軸受を工作機用として用
いたときに、装着する工具の種類や装着の仕方によって
固有振動数は変動する。また、磁気浮上スライダの場合
は、レール支持台の間隔やその状態などによって固定振
動数が変化し、レールとの間で共振が発生することがあ
る。
一方、微小な変動の場合には、帯域除去フィルタＱ値
を下げて、除去帯域を拡げることにより対処することも
できるが、あまりＱ値を下げると位相余裕の減少を招き
安定性を損ねるという問題が生じる。なお、前記Ｑ値と
は、伝達関数の傾斜の鋭さをいい、たとえば、帯域除去
フィルタの場合には第3A図および第3B図に示されるよう
になる。
を下げて、除去帯域を拡げることにより対処することも
できるが、あまりＱ値を下げると位相余裕の減少を招き
安定性を損ねるという問題が生じる。なお、前記Ｑ値と
は、伝達関数の傾斜の鋭さをいい、たとえば、帯域除去
フィルタの場合には第3A図および第3B図に示されるよう
になる。
本発明は、かかる実情に鑑み、位相余裕の減少を招く
ことなく機械系における曲げモード固有振動数の変動に
伴なう制御系の不安定化を防止することを目的とする。
ことなく機械系における曲げモード固有振動数の変動に
伴なう制御系の不安定化を防止することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明は所定の運動体を含み、運動体を磁気力によ
って非接触状態で支持するための磁気軸受と、磁気軸受
の制御量をフィードバックしてその制御量と運動体の目
標値とのずれを減少させる方向に訂正動作を行なう制御
手段とを含む能動制御型の磁気支持装置であって、フィ
ードバックされた磁気軸受の制御量から曲げモード固有
振動数を検出する検出手段を含み、制御手段はその中心
周波数が連続的に可変できる帯域除去フィルタと、検出
手段の出力を受け、帯域除去フィルタの中心周波数が検
出された曲げモード固有振動数に相当する周波数になる
ように帯域除去フィルタを制御し、制御系の共振を回避
するための中心周波数制御手段とを備えて構成される。
って非接触状態で支持するための磁気軸受と、磁気軸受
の制御量をフィードバックしてその制御量と運動体の目
標値とのずれを減少させる方向に訂正動作を行なう制御
手段とを含む能動制御型の磁気支持装置であって、フィ
ードバックされた磁気軸受の制御量から曲げモード固有
振動数を検出する検出手段を含み、制御手段はその中心
周波数が連続的に可変できる帯域除去フィルタと、検出
手段の出力を受け、帯域除去フィルタの中心周波数が検
出された曲げモード固有振動数に相当する周波数になる
ように帯域除去フィルタを制御し、制御系の共振を回避
するための中心周波数制御手段とを備えて構成される。
［作用］ この発明の磁気支持装置は、磁気軸受の曲げモード固
有振動数を検出し、帯域除去フィルタの中心周波数が検
出された曲げモード固有振動数に相当する周波数になる
ように制御することにより、帯域除去フィルタによって
曲げモード固有振動数の周波数を減衰させて制御系の共
振を回避できる。しかも、常時曲げモード固有振動数を
検出して、帯域除去フィルタの中心周波数を制御してい
るので、曲げモード固有振動数が変動したとしても、そ
の変動に応じて帯域除去フィルタの中心周波数が制御さ
れるので、制御系の共振を回避できる。
有振動数を検出し、帯域除去フィルタの中心周波数が検
出された曲げモード固有振動数に相当する周波数になる
ように制御することにより、帯域除去フィルタによって
曲げモード固有振動数の周波数を減衰させて制御系の共
振を回避できる。しかも、常時曲げモード固有振動数を
検出して、帯域除去フィルタの中心周波数を制御してい
るので、曲げモード固有振動数が変動したとしても、そ
の変動に応じて帯域除去フィルタの中心周波数が制御さ
れるので、制御系の共振を回避できる。
［発明の実施例］ 第１図は、本発明に使用される制御回路の全体ブロッ
ク図である。
ク図である。
図中11は、磁気軸受本体であり、運動体の一例として
のスピンドル（図示せず）を含むとともにそのスピンド
ルを磁気力により接触状態で回転可能に支持するように
構成されている。この磁気軸受本体11により、所定の運
動体を含み該運動体を磁気力によって非接触状態で支持
するための磁気支持手段が構成されている。なお、この
磁気支持手段は、磁気軸受本体11に限らず、運動体の一
例としてのスライダをスライド自在に支持するための磁
気スライダ支持本体であってもよい。この磁気軸受本体
11によって支持されているスピンドルの制御量がセンサ
回路12によって検出され、その制御量信号が安定化回路
13に入力される。この安定化回路13は、後述するよう
に、前記制御量信号に含まれている機械系における曲げ
モード固有振動数に対応する周波数信号を濾過して制御
系の共振を回避して安定化を図るためのものである。そ
してこの安定化回路13を通過した制御量信号をフィード
バックさせて、その制御量信号と目標値との差すなわち
制御偏差信号が主制御回路14に入力される。主制御回路
14では、入力された制御偏差信号に基づいて制御動作信
号をパワーアンプ15に出力し、パワーアンプ15により制
御動作信号を増幅させて磁気軸受本体11に入力する。前
記センサ回路12,安定化回路13,主制御回路14ならびにパ
ワーアンプ15により、前記運動体の目標支持状態からの
ずれを減少させる方向に訂正動作を行なう制御手段が構
成されている。
のスピンドル（図示せず）を含むとともにそのスピンド
ルを磁気力により接触状態で回転可能に支持するように
構成されている。この磁気軸受本体11により、所定の運
動体を含み該運動体を磁気力によって非接触状態で支持
するための磁気支持手段が構成されている。なお、この
磁気支持手段は、磁気軸受本体11に限らず、運動体の一
例としてのスライダをスライド自在に支持するための磁
気スライダ支持本体であってもよい。この磁気軸受本体
11によって支持されているスピンドルの制御量がセンサ
回路12によって検出され、その制御量信号が安定化回路
13に入力される。この安定化回路13は、後述するよう
に、前記制御量信号に含まれている機械系における曲げ
モード固有振動数に対応する周波数信号を濾過して制御
系の共振を回避して安定化を図るためのものである。そ
してこの安定化回路13を通過した制御量信号をフィード
バックさせて、その制御量信号と目標値との差すなわち
制御偏差信号が主制御回路14に入力される。主制御回路
14では、入力された制御偏差信号に基づいて制御動作信
号をパワーアンプ15に出力し、パワーアンプ15により制
御動作信号を増幅させて磁気軸受本体11に入力する。前
記センサ回路12,安定化回路13,主制御回路14ならびにパ
ワーアンプ15により、前記運動体の目標支持状態からの
ずれを減少させる方向に訂正動作を行なう制御手段が構
成されている。
第２図は、前記第１図に示した安定化回路13の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
安定化回路13には、所定の中心周波数を有するスイッ
チトキャパシタフィルタ９が設けられており、センサ12
からの制御量信号がそのスイッチトキャパシタフィルタ
９に入力されてその中心周波数に対応する周波数信号が
濾過されて残りの周波数の信号が主制御回路14に入力さ
れる。このスイッチトキャパシタフィルタ９により、磁
気軸受本体11の機械系の曲げモード固有振動数に対応す
る周波数信号が除去され、その除去された制御量信号と
目標値との差である制御偏差が主制御回路14に入力さ
れ、制御系における共振が回避し得る制御動作信号が磁
気軸受本体11に与えられることとなる。
チトキャパシタフィルタ９が設けられており、センサ12
からの制御量信号がそのスイッチトキャパシタフィルタ
９に入力されてその中心周波数に対応する周波数信号が
濾過されて残りの周波数の信号が主制御回路14に入力さ
れる。このスイッチトキャパシタフィルタ９により、磁
気軸受本体11の機械系の曲げモード固有振動数に対応す
る周波数信号が除去され、その除去された制御量信号と
目標値との差である制御偏差が主制御回路14に入力さ
れ、制御系における共振が回避し得る制御動作信号が磁
気軸受本体11に与えられることとなる。
一方、磁気軸受本体11の曲げモード固有振動数が変動
し現状のスイッチトキャパシタフィルタ９の中心周波数
から前記曲げモード固有振動数がずれた場合には、セン
サ回路12からの曲げモード固有振動数成分を除去できな
くなり、共振が生じることになる。このとき、センサ回
路12からの制御量信号には曲げモード固有振動数成分が
大きく乗じている。この制御量信号をまずフィルタ１に
通す。このフィルタ１は磁気軸受の場合の回転同期成分
除去のためのフィルタであってもよく、また周波数帯域
の信号のみ取出すバンドパスフィルタであってもよい。
フィルタ１を通過した信号をコンパレータ２でレベル判
別し曲げモード固有振動数を検出する。この曲げモード
固有振動数信号をF/Vコンバータ3,A/Dコンバータ４でデ
ィジタル量に変換する。そしてディジタル量に変換され
た信号が電圧リミッタ５を介してディジタルのラッチ回
路６に与えられ、このラッチ回路６で保持され、新たな
信号が入力されるまで一定の電圧が保たれる。その後、
A/Dコンバータ7,V/Fコンバータ８を通して曲げモード固
有振動数の定数倍のクロック信号がスイッチトキャパシ
タフィルタ９に送られる。スイッチトキャパシタフィル
タ９は、入力されたクロック信号の周波数に応じて帯域
除去フィルタの中心周波数を連続可変する。これによ
り、固有振動数が変動した場合でもセンサ回路12からの
制御量信号に含まれている曲げモード固有振動数成分を
除去できる。なお、前記電圧リミッタ５を設けた理由
は、曲げモード固有振動数によってはその周波数帯域除
去フィルタを挿入するとかえって制御系を不安定にして
しまうこともあり帯域除去フィルタの中心周波数領域に
制限を与えるためである。前記スイッチトキャパシタフ
ィルタ９により、前記制御量信号に含まれている前記磁
気支持手段の機械系における曲げモード固有振動数に対
応する周波数を濾過するための所定の中心周波数を有す
る帯域除去フィルタ手段が構成されている。また、前記
フィルタ1,コンパレータ2,F/Vコンバータ3,A/Dコンバー
タ4,電圧リミッタ5,ラッチ回路6,D/Aコンバータ７なら
びにV/Fコンバータ８により、前記曲げモード固有振動
数の変動に応じて前記帯域除去フィルタ手段の前記中心
周波数を所望の値に制御して制御系の共振を回避するた
めの曲げモード固有振動数対応型中心周波数制御手段が
構成されている。
し現状のスイッチトキャパシタフィルタ９の中心周波数
から前記曲げモード固有振動数がずれた場合には、セン
サ回路12からの曲げモード固有振動数成分を除去できな
くなり、共振が生じることになる。このとき、センサ回
路12からの制御量信号には曲げモード固有振動数成分が
大きく乗じている。この制御量信号をまずフィルタ１に
通す。このフィルタ１は磁気軸受の場合の回転同期成分
除去のためのフィルタであってもよく、また周波数帯域
の信号のみ取出すバンドパスフィルタであってもよい。
フィルタ１を通過した信号をコンパレータ２でレベル判
別し曲げモード固有振動数を検出する。この曲げモード
固有振動数信号をF/Vコンバータ3,A/Dコンバータ４でデ
ィジタル量に変換する。そしてディジタル量に変換され
た信号が電圧リミッタ５を介してディジタルのラッチ回
路６に与えられ、このラッチ回路６で保持され、新たな
信号が入力されるまで一定の電圧が保たれる。その後、
A/Dコンバータ7,V/Fコンバータ８を通して曲げモード固
有振動数の定数倍のクロック信号がスイッチトキャパシ
タフィルタ９に送られる。スイッチトキャパシタフィル
タ９は、入力されたクロック信号の周波数に応じて帯域
除去フィルタの中心周波数を連続可変する。これによ
り、固有振動数が変動した場合でもセンサ回路12からの
制御量信号に含まれている曲げモード固有振動数成分を
除去できる。なお、前記電圧リミッタ５を設けた理由
は、曲げモード固有振動数によってはその周波数帯域除
去フィルタを挿入するとかえって制御系を不安定にして
しまうこともあり帯域除去フィルタの中心周波数領域に
制限を与えるためである。前記スイッチトキャパシタフ
ィルタ９により、前記制御量信号に含まれている前記磁
気支持手段の機械系における曲げモード固有振動数に対
応する周波数を濾過するための所定の中心周波数を有す
る帯域除去フィルタ手段が構成されている。また、前記
フィルタ1,コンパレータ2,F/Vコンバータ3,A/Dコンバー
タ4,電圧リミッタ5,ラッチ回路6,D/Aコンバータ７なら
びにV/Fコンバータ８により、前記曲げモード固有振動
数の変動に応じて前記帯域除去フィルタ手段の前記中心
周波数を所望の値に制御して制御系の共振を回避するた
めの曲げモード固有振動数対応型中心周波数制御手段が
構成されている。
なお、前記コンパレータ２は、PLL回路でフィードバ
ックループを形成してもよい。また、前記スイッチトキ
ャパシタフィルタ９は切換式のアナログ回路であっても
よい。さらに、本実施例においては電気的制御回路等の
ハード技術により本発明の制御手段を構成したが、本発
明はこれに限らず、マイクロコンピュータ等に組込まれ
るプログラム等のソフト技術により前記制御手段を構成
してもよい。
ックループを形成してもよい。また、前記スイッチトキ
ャパシタフィルタ９は切換式のアナログ回路であっても
よい。さらに、本実施例においては電気的制御回路等の
ハード技術により本発明の制御手段を構成したが、本発
明はこれに限らず、マイクロコンピュータ等に組込まれ
るプログラム等のソフト技術により前記制御手段を構成
してもよい。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、磁気軸受の曲げモ
ード固有振動数を検出し、帯域除去フィルタの中心周波
数が検出された曲げモード固有振動数に相当する周波数
になるように帯域除去フィルタを制御するようにしたの
で、曲げモード固有振動数を帯域除去フィルタによって
減少でき、位相余裕の減少を招くことなく機械系におけ
る曲げモード固有振動数の変動に伴う制御系の共振を防
止でき、制御系の安定化を良好に図ることができる。
ード固有振動数を検出し、帯域除去フィルタの中心周波
数が検出された曲げモード固有振動数に相当する周波数
になるように帯域除去フィルタを制御するようにしたの
で、曲げモード固有振動数を帯域除去フィルタによって
減少でき、位相余裕の減少を招くことなく機械系におけ
る曲げモード固有振動数の変動に伴う制御系の共振を防
止でき、制御系の安定化を良好に図ることができる。
第１図は、本発明に使用される制御回路の一例を示すブ
ロック図である。 第２図は、第１図に示した安定化回路13の具体的構成を
示すブロック図である。 第3A図および第3B図は、帯域除去フィルタにおけるＱ値
が変化した場合の、周波数に対しるゲインおよび位相の
関係を示すグラフを表わした図である。 図中、11は磁気支持手段の一例の磁気軸受本体、12はセ
ンサ回路、13は安定化回路、14は主制御回路、15はパワ
ーアンプ、９は帯域除去フィルタの一例のスイッチトキ
ャパシタフィルタである。
ロック図である。 第２図は、第１図に示した安定化回路13の具体的構成を
示すブロック図である。 第3A図および第3B図は、帯域除去フィルタにおけるＱ値
が変化した場合の、周波数に対しるゲインおよび位相の
関係を示すグラフを表わした図である。 図中、11は磁気支持手段の一例の磁気軸受本体、12はセ
ンサ回路、13は安定化回路、14は主制御回路、15はパワ
ーアンプ、９は帯域除去フィルタの一例のスイッチトキ
ャパシタフィルタである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16C 32/04 B60L 13/08 H01F 7/18
Claims (1)
- 【請求項１】所定の運動体を含み、該運動体を磁気力に
よって非接触状態で支持するための磁気軸受と、該磁気
軸受の制御量をフィードバックしてその制御量と前記運
動体の目標値とのずれを減少させる方向に訂正動作を行
なう制御手段とを含む能動制御型の磁気支持装置であっ
て、 前記フィードバックされた磁気軸受の制御量から曲げモ
ード固有振動数を検出する検出手段を含み、 前記制御手段は、 その中心周波数が連続的に可変できる帯域除去フィルタ
と、 前記検出手段の出力を受け、前記帯域除去フィルタの中
心周波数が前記検出された曲げモード固有振動数に相当
する周波数になるように前記帯域除去フィルタを制御
し、制御系の共振を回避するための中心周波数制御手段
とを備えた、磁気支持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087289A JP2895103B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 磁気支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087289A JP2895103B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 磁気支持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0384216A JPH0384216A (ja) | 1991-04-09 |
| JP2895103B2 true JP2895103B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=16757861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22087289A Expired - Fee Related JP2895103B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 磁気支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895103B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008312339A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Panasonic Corp | 電動機の制御装置 |
-
1989
- 1989-08-28 JP JP22087289A patent/JP2895103B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0384216A (ja) | 1991-04-09 |
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Legal Events
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