JP3297024B2 - 振動構成部材の支持装置 - Google Patents
振動構成部材の支持装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、支承に支持した振
動構成部材用受けと、減衰器駆動装置によって支承に対
して相対運動される慣性質量を有し支承と共働する減衰
器とを有する振動構成部材用支持装置であって、相互に
且つマシン部材の振動に一致する周波数を有し相互に移
相された２つの第１調波信号及び上記周波数を特性的に
再現する第２信号を発生する信号発生器を後段に設けた
振動構成部材の少なくとも１つの信号検知器を含むトリ
ガ機構を減衰器駆動装置に設け、上記第２信号を特性曲
線素子に供給し、上記素子の出力信号に信号発生器の第
１信号を乗じ、かくして得られた第３信号を１対づつ加
算し、かくして得られた信号に、それぞれ、第２信号検
知器から発生され支承の相対運動を特性的に再現する第
４信号を乗じ、かくして形成された双方の第５信号を、
それぞれ、伝送素子に供給し、かくして得られた第６信
号に、それぞれ、信号発生器の第１信号を乗じ、かくし
て得られた第７信号を、減衰器駆動装置の作動に使用さ
れる第８信号に加算する形式のものに関する。
動構成部材用受けと、減衰器駆動装置によって支承に対
して相対運動される慣性質量を有し支承と共働する減衰
器とを有する振動構成部材用支持装置であって、相互に
且つマシン部材の振動に一致する周波数を有し相互に移
相された２つの第１調波信号及び上記周波数を特性的に
再現する第２信号を発生する信号発生器を後段に設けた
振動構成部材の少なくとも１つの信号検知器を含むトリ
ガ機構を減衰器駆動装置に設け、上記第２信号を特性曲
線素子に供給し、上記素子の出力信号に信号発生器の第
１信号を乗じ、かくして得られた第３信号を１対づつ加
算し、かくして得られた信号に、それぞれ、第２信号検
知器から発生され支承の相対運動を特性的に再現する第
４信号を乗じ、かくして形成された双方の第５信号を、
それぞれ、伝送素子に供給し、かくして得られた第６信
号に、それぞれ、信号発生器の第１信号を乗じ、かくし
て得られた第７信号を、減衰器駆動装置の作動に使用さ
れる第８信号に加算する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】振動構成部材のためのこの種の支持装置
は、ドイツ特許第4340034号から公知である。
は、ドイツ特許第4340034号から公知である。
【０００３】この支持装置に配した能動減衰器によっ
て、広い周波数範囲にわたって現れる振動を補償するこ
とができる。これは、例えば車室に対して自動車エンジ
ンの振動を遮断するために使用される。
て、広い周波数範囲にわたって現れる振動を補償するこ
とができる。これは、例えば車室に対して自動車エンジ
ンの振動を遮断するために使用される。
【０００４】しかしながら、ドイツ特許第4340034号に
記載の支持装置の欠点は、減衰器の固有周波数が、補償
すべき振動の最小周波数以下でなければならないという
点にある。更に、補償すべき振動の周波数が急速に変化
した場合、公知の支持装置によっては、最適な振動補償
を達成できない。
記載の支持装置の欠点は、減衰器の固有周波数が、補償
すべき振動の最小周波数以下でなければならないという
点にある。更に、補償すべき振動の周波数が急速に変化
した場合、公知の支持装置によっては、最適な振動補償
を達成できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、補償
すべき振動の周波数が急速に変化する場合に、特に改善
された振動補償を実現できる、広い運転範囲を備える支
持装置を提供することにある。
すべき振動の周波数が急速に変化する場合に、特に改善
された振動補償を実現できる、広い運転範囲を備える支
持装置を提供することにある。
【０００６】
【問題を解決するための手段】この課題は、冒頭に述べ
た種類の支持装置において、慣性質量によって支承に導
入される力の振幅及び／又は位相に関して、補償すべき
振動の特に周波数変化に起因して現れる変化を完全に又
は部分的に補償する周波数特性補償を備えることによっ
て解決される。
た種類の支持装置において、慣性質量によって支承に導
入される力の振幅及び／又は位相に関して、補償すべき
振動の特に周波数変化に起因して現れる変化を完全に又
は部分的に補償する周波数特性補償を備えることによっ
て解決される。
【０００７】上記の構成によって、補償すべき振動の周
波数が急速に変化した場合も、擾乱の極めて良好な補償
が達成される。例えば、内燃エンジンの回転数が、操作
伝達関数の量及び位相に関して極めて大きな勾配をもっ
て、回転数範囲内で急速に変化した場合にも、擾乱を極
めて良好に補償できる。更に、能動振動減衰器の運転範
囲を拡張できる。なぜならば、減衰器の全周波数範囲を
利用でき、即ち、減衰器の共振範囲も利用できるからで
ある。かくして能動振動減衰器は共振周波数の範囲にお
いて極めて有効に作用するために、公知の振動減衰系と
比較して、消費出力が明らかに減少される。更に、顕著
な共振を示す機械部材の振動を良好に補償できる。
波数が急速に変化した場合も、擾乱の極めて良好な補償
が達成される。例えば、内燃エンジンの回転数が、操作
伝達関数の量及び位相に関して極めて大きな勾配をもっ
て、回転数範囲内で急速に変化した場合にも、擾乱を極
めて良好に補償できる。更に、能動振動減衰器の運転範
囲を拡張できる。なぜならば、減衰器の全周波数範囲を
利用でき、即ち、減衰器の共振範囲も利用できるからで
ある。かくして能動振動減衰器は共振周波数の範囲にお
いて極めて有効に作用するために、公知の振動減衰系と
比較して、消費出力が明らかに減少される。更に、顕著
な共振を示す機械部材の振動を良好に補償できる。
【０００８】本発明の有利な構成にもとづき、伝達素子
には、ＰＩ調節器として構成された調節器を設ることが
できる。ここでＰＩ調節器は、比例部分以外に積分部分
を有する調節器である。
には、ＰＩ調節器として構成された調節器を設ることが
できる。ここでＰＩ調節器は、比例部分以外に積分部分
を有する調節器である。
【０００９】伝達素子に周波数特性補償回路を設けれ
ば、周波数特性補償を特に有利に実施可能である。
ば、周波数特性補償を特に有利に実施可能である。
【００１０】周波数特性補償のために第２信号を利用す
れば、特に有効な周波数特性補償が達成され得る。
れば、特に有効な周波数特性補償が達成され得る。
【００１１】本発明の実施例にもとづいて、第９信号を
形成する遅延素子に第２信号を供給し、第10信号及び第
11信号を形成する特性曲線素子に、それぞれ第９信号及
び第２信号を供給し、伝達素子に第10信号及び第11信号
を供給することができる。
形成する遅延素子に第２信号を供給し、第10信号及び第
11信号を形成する特性曲線素子に、それぞれ第９信号及
び第２信号を供給し、伝達素子に第10信号及び第11信号
を供給することができる。
【００１２】第10信号及び第11信号によって伝達素子の
瞬間的特性を制御すれば、トリガ機構を更に改善でき
る。
瞬間的特性を制御すれば、トリガ機構を更に改善でき
る。
【００１３】遅延素子の遅延時間が0.1m秒〜１秒であれ
ば有利であることが判明した。
ば有利であることが判明した。
【００１４】ディジタルデータ処理装置のシフトレジス
タから遅延素子を構成すれば、本発明に係る支持装置の
トリガ機構を特に簡単に構成可能である。
タから遅延素子を構成すれば、本発明に係る支持装置の
トリガ機構を特に簡単に構成可能である。
【００１５】更に、電力増幅器によって第８信号を増幅
すれば有利である。
すれば有利である。
【００１６】更に、本発明の特に有利な構成にもとづ
き、磁石として構成された慣性質量に作用するコイルか
ら減衰器駆動装置を構成する。
き、磁石として構成された慣性質量に作用するコイルか
ら減衰器駆動装置を構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
対象を詳細に説明する。
対象を詳細に説明する。
【００１８】図１に、支持箇所31、32に支持された支承
24に受け23を介して支持された振動構成部材１を模式的
に示した。現れる振動を減少するため、支承24には能動
減衰器25が設けてある。
24に受け23を介して支持された振動構成部材１を模式的
に示した。現れる振動を減少するため、支承24には能動
減衰器25が設けてある。
【００１９】振動構成部材１は、例えば、車両のエンジ
ン、トランスミッション、空調コンプレッサ、発電機又
は車輪などの構成群であってよい。即ち、本発明に係る
支持装置は、各種の振動構成部材１と組合せて使用でき
る。しかしながら、本実施例では、特に振動構成部材１
は自動車の内燃エンジンである。
ン、トランスミッション、空調コンプレッサ、発電機又
は車輪などの構成群であってよい。即ち、本発明に係る
支持装置は、各種の振動構成部材１と組合せて使用でき
る。しかしながら、本実施例では、特に振動構成部材１
は自動車の内燃エンジンである。
【００２０】振動構成部材１を支持した受け23は、簡単
なゴム支承又は液圧減衰式ゴム受けとして構成できる。
なゴム支承又は液圧減衰式ゴム受けとして構成できる。
【００２１】図２に、能動振動減衰器25の構造を詳細に
示した。この減衰器は、カップ形状、中をくり抜いた円
筒形状の磁石から構成される慣性質量42を、バネ要素38
を介して取り付けた支持プレート36を有する。カップ形
状の磁石は、磁石44及び磁石ハウジング43を有する。カ
ップ形状の磁石42の質量及び／又はバネ要素38の弾性率
を変更して、振動減衰器25の固有周波数を所望の数値に
調節することができる。減衰器駆動装置45として、支持
プレート26に固定したカップ形状の磁石44に周方向で囲
まれる、周方向に連続する可動コイル45が設けてある。
可動コイル45は、可動コイルに駆動信号を供給するため
の接続（図示してない）を有する。
示した。この減衰器は、カップ形状、中をくり抜いた円
筒形状の磁石から構成される慣性質量42を、バネ要素38
を介して取り付けた支持プレート36を有する。カップ形
状の磁石は、磁石44及び磁石ハウジング43を有する。カ
ップ形状の磁石42の質量及び／又はバネ要素38の弾性率
を変更して、振動減衰器25の固有周波数を所望の数値に
調節することができる。減衰器駆動装置45として、支持
プレート26に固定したカップ形状の磁石44に周方向で囲
まれる、周方向に連続する可動コイル45が設けてある。
可動コイル45は、可動コイルに駆動信号を供給するため
の接続（図示してない）を有する。
【００２２】駆動信号を発生するため、図１に示したト
リガ機構が設けてある。このトリガ機構は、第１に、構
成部材の遮断すべき振動の周期に対して一定の比をなす
周期を有する周期的表示信号を供給する信号検知器２を
含む。
リガ機構が設けてある。このトリガ機構は、第１に、構
成部材の遮断すべき振動の周期に対して一定の比をなす
周期を有する周期的表示信号を供給する信号検知器２を
含む。
【００２３】更に、回転構成部材の１回転毎に一定数の
パルスを発生するセンサ、例えば、いわゆる、ＯＴセン
サを使用できる。このセンサは、ピストンエンジンの特
定のエンジンが上部死点にある時点を報知する。即ち、
クランクシャフトの１回転毎に正確に１つのパルスが得
られる。この場合、減衰すべき非平衡調波振動の周波数
は、ピストンエンジンの回転数に対して一定の比を示
す。信号検知器２によって形成される表示信号は、信号
発生器３に送られ、上記信号発生器は、上記表示信号か
ら、位相の異なる調波振動である２つの第１信号3.1.
1、3.1.2を形成する。この場合、上記双方の調波振動の
間の位相差を周波数に依存して制御することもできる。
上記第１信号3.1.1、3.1.2の周波数は、構成部材１の遮
断すべき振動の周波数と同一である。
パルスを発生するセンサ、例えば、いわゆる、ＯＴセン
サを使用できる。このセンサは、ピストンエンジンの特
定のエンジンが上部死点にある時点を報知する。即ち、
クランクシャフトの１回転毎に正確に１つのパルスが得
られる。この場合、減衰すべき非平衡調波振動の周波数
は、ピストンエンジンの回転数に対して一定の比を示
す。信号検知器２によって形成される表示信号は、信号
発生器３に送られ、上記信号発生器は、上記表示信号か
ら、位相の異なる調波振動である２つの第１信号3.1.
1、3.1.2を形成する。この場合、上記双方の調波振動の
間の位相差を周波数に依存して制御することもできる。
上記第１信号3.1.1、3.1.2の周波数は、構成部材１の遮
断すべき振動の周波数と同一である。
【００２４】信号発生器３の第１信号3.1.1、3.1.2は、
下式； ｕ1(t)＝sin(wt) ｕ2(t)＝sin(wt＋phi(w)) によって表される。式中、wは、遮断すべき振動の角周
波数である。
下式； ｕ1(t)＝sin(wt) ｕ2(t)＝sin(wt＋phi(w)) によって表される。式中、wは、遮断すべき振動の角周
波数である。
【００２５】下記の特殊例が考えられる： phi(w)＝const＝90° かくして、下記が成立する： ｕ1(t)＝sin(wt) ｕ2(t)＝sin(wt+90°)＝ｃｏｓ（ｗｔ） 又は ｕ１（ｔ）＝sin(wt) ｕ2(t)＝sin(wt−wT)＝sin(w(t−T))＝ｕ1(t−T) 式中、周波数依存の位相角は、phi(w)＝−w×Tで表さ
れ、Tは、適切な不感時間である。
れ、Tは、適切な不感時間である。
【００２６】ｕ1をTだけ時間的に遅延すれば、ｕ2が得
られる。Tが、走査時間インターバルの整数倍である場
合、シフトレジスタを使用してｕ1の時間的シフトを極
めて簡単に実現できる。
られる。Tが、走査時間インターバルの整数倍である場
合、シフトレジスタを使用してｕ1の時間的シフトを極
めて簡単に実現できる。
【００２７】信号発生器３は、更に、非平衡に励起され
た素子又は構成部材１の非平衡周波数を特徴づける第２
信号3.2を発生する。このような信号は、例えば、対応
する振動の周波数又は周期に直接に比例する。
た素子又は構成部材１の非平衡周波数を特徴づける第２
信号3.2を発生する。このような信号は、例えば、対応
する振動の周波数又は周期に直接に比例する。
【００２８】このような信号発生器の関連の構成部材を
下記の如く示すことができる。
下記の如く示すことができる。
【００２９】−ＰＬＬ回路 −トラッキングフィルタ −ディジタル発振器 信号発振器３の出力信号ｕ1(t)（第１信号3.1.1）に
は、乗算器19を使用して伝達素子17の出力信号ｒ1(t)
（第６信号3.6.1）を乗ずる。信号発振器３の出力信号
ｕ2(t)（第１信号3.1.2）には、乗算器20を使用して伝
達素子18の出力信号ｒ2(t)（第７信号3.6.2）を乗ず
る。かくして、信号3.7.1及び3.7.2が得られる。
は、乗算器19を使用して伝達素子17の出力信号ｒ1(t)
（第６信号3.6.1）を乗ずる。信号発振器３の出力信号
ｕ2(t)（第１信号3.1.2）には、乗算器20を使用して伝
達素子18の出力信号ｒ2(t)（第７信号3.6.2）を乗ず
る。かくして、信号3.7.1及び3.7.2が得られる。
【００３０】ｖ1(t)＝ｒ1(t)ｕ1(t)＝ｒ1(t)sin(wt) ｖ2(t)＝ｒ2(t)ｕ2(t)＝ｒ2(t)sin(wt＋phi(w)) 即ち、線形振幅変調が行われる。式中、ｗは、マシン部
材、支承24の非平衡励起の角周波数又は振動周波数を表
す。
材、支承24の非平衡励起の角周波数又は振動周波数を表
す。
【００３１】加算器21を使用して信号ｖ1（第７信号3.
7.1）及びｖ2（第７信号3.7.2）を加算して第８信号3.8
を得て、この第８信号を電力増幅器22に供給する。上記
増幅器は、減衰器駆動装置をトリガし、かくして、マシ
ン部材24の運動を誘起する。振動減衰器25によって誘起
される上記運動は、例えば振動構成部材１の非平衡によ
って誘起される運動に重畳される。支承24の全運動は、
信号検知器16によって検知される。
7.1）及びｖ2（第７信号3.7.2）を加算して第８信号3.8
を得て、この第８信号を電力増幅器22に供給する。上記
増幅器は、減衰器駆動装置をトリガし、かくして、マシ
ン部材24の運動を誘起する。振動減衰器25によって誘起
される上記運動は、例えば振動構成部材１の非平衡によ
って誘起される運動に重畳される。支承24の全運動は、
信号検知器16によって検知される。
【００３２】以下では、電力増幅器22、振動減衰器25、
マシン部材24及び信号検知器２が、線形特性を有すると
仮定する。以下において、相互に結合された上記素子を
部分系と呼ぶ。
マシン部材24及び信号検知器２が、線形特性を有すると
仮定する。以下において、相互に結合された上記素子を
部分系と呼ぶ。
【００３３】線形部分系について、立上り振動状態で
は、電力増幅器22の調波入力信号 ｘ(t)＝ｒ1(t)sin(wt)＋ｒ2(t)sin(wt＋phi(w)) は、センサ16の出力に、振幅及び位相の異なる調波出力
信号 ｇ(t)＝ｒ1(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋arg(Ｇ(jw))＋ｒ
2(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋phi(w)＋arg(Ｇ(jw))) を形成する。式中、Ｇ(jw)は、増幅器入力22とセンサ出
力16との間の操作伝達関数であり、ｒ1(t)及びｒ2(t)
は、適切に定められる振幅である。
は、電力増幅器22の調波入力信号 ｘ(t)＝ｒ1(t)sin(wt)＋ｒ2(t)sin(wt＋phi(w)) は、センサ16の出力に、振幅及び位相の異なる調波出力
信号 ｇ(t)＝ｒ1(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋arg(Ｇ(jw))＋ｒ
2(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋phi(w)＋arg(Ｇ(jw))) を形成する。式中、Ｇ(jw)は、増幅器入力22とセンサ出
力16との間の操作伝達関数であり、ｒ1(t)及びｒ2(t)
は、適切に定められる振幅である。
【００３４】更に、構成部材１の調波運動は、信号検知
器16に調波信号 ｚ(t)＝Ｚ(t)sin(wt＋gamma(w)) を形成する。
器16に調波信号 ｚ(t)＝Ｚ(t)sin(wt＋gamma(w)) を形成する。
【００３５】上記信号の振幅Ｚ(t)及び位相gamma(w)
は、振動構成部材１の非平衡及び動的挙動によって影響
される。
は、振動構成部材１の非平衡及び動的挙動によって影響
される。
【００３６】以下では、簡単化して、周期的信号のみが
現れると仮定する。センサ信号ｓ(t)（第４信号3.4）に
よって特徴付けられるマシン部材24の運動は、電力増幅
器入力の信号ｘ(t)に対する作用とともに、下式， ｓ(t)＝ｒ1(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋arg(Ｇ(jw)))＋ｒ
2(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋phi(w)＋arg(Ｇ(jw)))＋Ｚ(t)
sin(wt＋gamma(w)) にもとづき与えられる。
現れると仮定する。センサ信号ｓ(t)（第４信号3.4）に
よって特徴付けられるマシン部材24の運動は、電力増幅
器入力の信号ｘ(t)に対する作用とともに、下式， ｓ(t)＝ｒ1(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋arg(Ｇ(jw)))＋ｒ
2(t)abs(Ｇ(jw))sin(wt＋phi(w)＋arg(Ｇ(jw)))＋Ｚ(t)
sin(wt＋gamma(w)) にもとづき与えられる。
【００３７】さて、センサ信号ｓ(t)で表されるマシン
部材24の運動が短時間で最小となるよう、振幅ｒ1(t)及
びｒ2(t)を適合させる。この適合の達成のため、上述の
方法の場合、予備実験において部分系の操作伝達関数を
求める必要がある。
部材24の運動が短時間で最小となるよう、振幅ｒ1(t)及
びｒ2(t)を適合させる。この適合の達成のため、上述の
方法の場合、予備実験において部分系の操作伝達関数を
求める必要がある。
【００３８】電力増幅器入力22とセンサ16との間で求め
られる伝達関数Ｇｍ(jw)は、量abs(Ｇｍ(jw))及び位相a
rg(Ｇｍ(jw))に関して分割され、下記の特性曲線を形成
する： ａ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))[cos(arg(Ｇｍ(jw)))−(cos
(phi(w))/sin(phi(w)))sin(arg(Ｇｍ(jw)))] ｂ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))(sin(arg(Ｇｍ(jw)))/sin(ph
i(w))) ｃ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))cos(phi(w)＋arg(Ｇｍ(jw)))
−(1/abs(Ｇ(jw)))(cos(phi(w))/sin(phi(w)))sin(phi
(w)＋arg(Ｇｍ(jw))) ｄ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))(sin(phi(w)＋arg(Ｇｍ(j
w))))/sin(phi(w)) ｗの数値範囲は、振動構成部材１の遮断すべき振動の周
波数範囲によって決定される。
られる伝達関数Ｇｍ(jw)は、量abs(Ｇｍ(jw))及び位相a
rg(Ｇｍ(jw))に関して分割され、下記の特性曲線を形成
する： ａ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))[cos(arg(Ｇｍ(jw)))−(cos
(phi(w))/sin(phi(w)))sin(arg(Ｇｍ(jw)))] ｂ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))(sin(arg(Ｇｍ(jw)))/sin(ph
i(w))) ｃ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))cos(phi(w)＋arg(Ｇｍ(jw)))
−(1/abs(Ｇ(jw)))(cos(phi(w))/sin(phi(w)))sin(phi
(w)＋arg(Ｇｍ(jw))) ｄ(w)＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))(sin(phi(w)＋arg(Ｇｍ(j
w))))/sin(phi(w)) ｗの数値範囲は、振動構成部材１の遮断すべき振動の周
波数範囲によって決定される。
【００３９】特性曲線素子４、６、８、10には、素子の
振動の周波数を特徴付ける信号発生器３の信号が供給さ
れる。特性曲線素子４、６、８及び10の出力信号は、ａ
(w)、ｂ(w)、ｃ(w)及びｄ(w)で表される。
振動の周波数を特徴付ける信号発生器３の信号が供給さ
れる。特性曲線素子４、６、８及び10の出力信号は、ａ
(w)、ｂ(w)、ｃ(w)及びｄ(w)で表される。
【００４０】乗算素子５には、信号ｕ1(t)及びａ(w)が
供給される。乗算素子７は、ｕ2(t)及びｂ(w)の積を形
成する。かくして得られた双方の積（第３信号3.3.1、
3.3.2）は、加算器12を使用して加算される。
供給される。乗算素子７は、ｕ2(t)及びｂ(w)の積を形
成する。かくして得られた双方の積（第３信号3.3.1、
3.3.2）は、加算器12を使用して加算される。
【００４１】かくして得られた信号ｔ1(t)は、下式、 ｔ1(t)＝ａ(w)×ｕ1(t)＋ｂ(w)×ｕ2(t) ＝ａ(w)×sin(wt)＋ｂ(w)×sin(wt＋phi) ＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))sin(wt＋arg(Ｇｍ(jw))) によって表される。
【００４２】同様にして、特性曲線素子８、10、乗算器
９、11及び加算器13を使用してｔ2(t)が形成される。 ｔ2(t)＝ｃ(w)×ｕ1(t)＋ｄ(w)×ｕ2(t) ＝ｃ(w)×sin(wt)＋ｄ(w)×sin(wt＋phi) ＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))sin(wt＋phi(w)＋arg(Ｇｍ(jw))) さて、乗算器14を使用して、信号ｔ1(t)に、信号検知器
16の出力信号ｓ(t)（第４信号3.4）を乗ずる。もう一方
の乗算器15は、ｔ2(t)及び信号検知器16の出力信号ｓ
(t)の積を形成する。
９、11及び加算器13を使用してｔ2(t)が形成される。 ｔ2(t)＝ｃ(w)×ｕ1(t)＋ｄ(w)×ｕ2(t) ＝ｃ(w)×sin(wt)＋ｄ(w)×sin(wt＋phi) ＝(1/abs(Ｇｍ(jw)))sin(wt＋phi(w)＋arg(Ｇｍ(jw))) さて、乗算器14を使用して、信号ｔ1(t)に、信号検知器
16の出力信号ｓ(t)（第４信号3.4）を乗ずる。もう一方
の乗算器15は、ｔ2(t)及び信号検知器16の出力信号ｓ
(t)の積を形成する。
【００４３】下式； sin(x)×sin(y)＝0.5(cos(x−y)−cos(x＋y)) Ｇ(jw)＝Ｇｍ(jw) を考慮して、下式が得られる： ｓ(t)ｔ1(t)＝ｒ1(t)0.5(１−cos(２wt＋２arg(Ｇ(j
w))))＋ｒ2(t)0.5(cos(phi(w))−cos(２wt＋２arg(Ｇ(j
w))＋phi(w)))＋(Ｚ(t)0.5/abs(g(jw)))[cos(gamma(w)
−arg(Ｇ(jw)))−cos(２wt＋gamma(w)＋arg(Ｇ(jw)))] 同じく、下式が成立つ； ｓ(t)ｔ2(t)＝ｒ1(t)0.5(cos(−phi(w))−cos(２wt＋２
arg(Ｇ(jw))))＋ｒ2(t)0.5(１−cos(２wt＋２arg(Ｇ(j
w))＋phi(w)))＋(Ｚ(t)0.5/abs(g(jw)))[cos(gamma(w)
−phi(w)−arg(Ｇ(jw)))−cos(２wt＋gamma(w)＋arg(Ｇ
(jw)))] 信号ｓ(t)ｔ1(t)（3.5.1）は、伝達素子17に供給され、
信号ｓ(t)ｔ2(t)（3.5.2）は、伝達素子18に供給され
る。
w))))＋ｒ2(t)0.5(cos(phi(w))−cos(２wt＋２arg(Ｇ(j
w))＋phi(w)))＋(Ｚ(t)0.5/abs(g(jw)))[cos(gamma(w)
−arg(Ｇ(jw)))−cos(２wt＋gamma(w)＋arg(Ｇ(jw)))] 同じく、下式が成立つ； ｓ(t)ｔ2(t)＝ｒ1(t)0.5(cos(−phi(w))−cos(２wt＋２
arg(Ｇ(jw))))＋ｒ2(t)0.5(１−cos(２wt＋２arg(Ｇ(j
w))＋phi(w)))＋(Ｚ(t)0.5/abs(g(jw)))[cos(gamma(w)
−phi(w)−arg(Ｇ(jw)))−cos(２wt＋gamma(w)＋arg(Ｇ
(jw)))] 信号ｓ(t)ｔ1(t)（3.5.1）は、伝達素子17に供給され、
信号ｓ(t)ｔ2(t)（3.5.2）は、伝達素子18に供給され
る。
【００４４】上記伝達素子17、18内において、それぞ
れ、振幅ｒ1(t)及びｒ2(t)が計算される。伝達素子の出
力信号（3.6.1、3.6.2）に周波数２ｗの僅かな信号部分
のみが含まれていることが重要である。この場合、第１
工程において、ローパスフィルタ、低域フィルタによっ
て上記信号部分を強く減衰することができる。このよう
な低域濾波後、次いで、かくして得られた信号に公知の
調節アルゴリズムを適用できる。更にまず、このような
調節アルゴリズムをｔ1(t)及びｔ2(t)に適用し、次い
で、低域濾波を実施するか、それ自体が所望の低域濾波
特性を有する調節アルゴリズムを適用することもでき
る。後者の条件は、場合によっては、積分部分のみを有
する調節器によって充足できる。
れ、振幅ｒ1(t)及びｒ2(t)が計算される。伝達素子の出
力信号（3.6.1、3.6.2）に周波数２ｗの僅かな信号部分
のみが含まれていることが重要である。この場合、第１
工程において、ローパスフィルタ、低域フィルタによっ
て上記信号部分を強く減衰することができる。このよう
な低域濾波後、次いで、かくして得られた信号に公知の
調節アルゴリズムを適用できる。更にまず、このような
調節アルゴリズムをｔ1(t)及びｔ2(t)に適用し、次い
で、低域濾波を実施するか、それ自体が所望の低域濾波
特性を有する調節アルゴリズムを適用することもでき
る。後者の条件は、場合によっては、積分部分のみを有
する調節器によって充足できる。
【００４５】以降の機能説明において、まず、低域濾波
を実施し、次いで、適切な調節アルゴリズムを適用する
ことから出発する。
を実施し、次いで、適切な調節アルゴリズムを適用する
ことから出発する。
【００４６】低域フィルタの遮断周波数は、周波数２ｗ
の調波信号が強く減衰され、即ち、以降の考察において
無視できるよう、定められる。この場合、しかしなが
ら、全系の良好な動特性を得るため、遮断周波数を過度
に低く定めてはならない。
の調波信号が強く減衰され、即ち、以降の考察において
無視できるよう、定められる。この場合、しかしなが
ら、全系の良好な動特性を得るため、遮断周波数を過度
に低く定めてはならない。
【００４７】ｒ1(t)、ｒ2(t)及びＺ(t)は、比較的低速
な信号であるので、低域濾波によって殆ど影響されな
い。低域濾波の影響は「'」で示す。
な信号であるので、低域濾波によって殆ど影響されな
い。低域濾波の影響は「'」で示す。
【００４８】信号ｓ(t)ｔ1(t)、ｓ(t)ｔ2(t)の低域濾波
の実施後、下式の信号が生ずる： ｅ1(t)＝0.5(r1(t)'＋r2(t)'cos(phi(w))＋(Ｚ(t)'/abs
(Ｇ(jw)))cos(gamma(w)−arg(Ｇ(jw))) ｅ2(t)＝0.5(r1(t)'cos(−phi(w)＋r2(t)'))＋(Ｚ(t)'/
abs(Ｇ(jw)))cos(gamma(w)−phi(w)−arg(Ｇ(jw))) 上式から明らかな如く、調節器入力信号ｅ1(t)、ｅ2(t)
は、それぞれｒ1'及びｒ2'に依存する。即ち結合された
調節回路が対象となる。phi(w)＝const＝90°の場合、
結合が断たれる。
の実施後、下式の信号が生ずる： ｅ1(t)＝0.5(r1(t)'＋r2(t)'cos(phi(w))＋(Ｚ(t)'/abs
(Ｇ(jw)))cos(gamma(w)−arg(Ｇ(jw))) ｅ2(t)＝0.5(r1(t)'cos(−phi(w)＋r2(t)'))＋(Ｚ(t)'/
abs(Ｇ(jw)))cos(gamma(w)−phi(w)−arg(Ｇ(jw))) 上式から明らかな如く、調節器入力信号ｅ1(t)、ｅ2(t)
は、それぞれｒ1'及びｒ2'に依存する。即ち結合された
調節回路が対象となる。phi(w)＝const＝90°の場合、
結合が断たれる。
【００４９】cos(phi(w))が大きい数値を取った場合、
即ちphi(w)が小さい場合（又は180°の整数倍の近傍に
ある場合）、上記結合は最も顕著である。詳細な研究か
ら、結合項によって、全系の動特性が影響されるが、機
能は保証されるということが判った。
即ちphi(w)が小さい場合（又は180°の整数倍の近傍に
ある場合）、上記結合は最も顕著である。詳細な研究か
ら、結合項によって、全系の動特性が影響されるが、機
能は保証されるということが判った。
【００５０】上式の誘導は、求めた周波数特性Ｇｍ(jw)
及び実際の周波数特性Ｇ(jw)が良い近似で一致するとい
う前提条件で行った。この前提条件は、対応する測定に
よって得られる。更に、立上り過度振動は無視できると
仮定した。この前提条件は、多くの場合、現れる量が連
続的に変化されることによって、即ち実際に飛躍的変化
が起きないことによって、満足される。
及び実際の周波数特性Ｇ(jw)が良い近似で一致するとい
う前提条件で行った。この前提条件は、対応する測定に
よって得られる。更に、立上り過度振動は無視できると
仮定した。この前提条件は、多くの場合、現れる量が連
続的に変化されることによって、即ち実際に飛躍的変化
が起きないことによって、満足される。
【００５１】上式を詳細に考察すれば明らかな如く、一
定周波数において、ｅ1は、ｒ1又はｒ2に直接的に比例
する。ｅ1とｒ1又はｒ2との間の関係は、角度phi(w)の
みによって影響される。これに関連して、周波数特性Ｇ
(jw)の依存性は現れない。ｅ2とｒ1又はｒ2との関係に
ついても同様である。
定周波数において、ｅ1は、ｒ1又はｒ2に直接的に比例
する。ｅ1とｒ1又はｒ2との間の関係は、角度phi(w)の
みによって影響される。これに関連して、周波数特性Ｇ
(jw)の依存性は現れない。ｅ2とｒ1又はｒ2との関係に
ついても同様である。
【００５２】全系の動特性は、本質的に、低域濾波、調
節アルゴリズム及び位相差phi(w)によって決定される。
全系の動特性に対する周波数特性Ｇ(jw)の影響は、無視
できる。
節アルゴリズム及び位相差phi(w)によって決定される。
全系の動特性に対する周波数特性Ｇ(jw)の影響は、無視
できる。
【００５３】信号ｅ1、ｅ2と調節器出力ｒ1、ｒ2との間
の関係は、調節アルゴリズムによって決定される。実験
において、下式；
の関係は、調節アルゴリズムによって決定される。実験
において、下式；
【００５４】
【数１】
【００５５】にもとづき、伝達素子17、18をＰＩ調節器
とすることが適切であることが判った。式中、ｋpは、
増幅率であり、Ｔ1は、調節器の積分時定数である。
とすることが適切であることが判った。式中、ｋpは、
増幅率であり、Ｔ1は、調節器の積分時定数である。
【００５６】振動減衰器25、出力増幅器22、信号検知器
２及びマシン部材24の動特性は、外的因子によって影響
される。特性曲線を特性図に拡張することによって、こ
の種の因子を考慮できる。この場合、動特性に影響を与
える量は、特性図トリガ機構の補足入力量である。上記
の補足入力量は、センサを使用して求め、かくして得ら
れた補足入力信号は、特性図に供給される。特にマシン
部材24において、この種の信号を検知し、かくして上記
構成要素の動特性に対する影響を考慮できる。伝達素子
は、任意に定められる遮断周波数の上方に、低域濾波特
性を有することができる。この場合、上記遮断周波数
は、構成部材１の抑制すべき振動の周波数に連続的に追
従、依存する。
２及びマシン部材24の動特性は、外的因子によって影響
される。特性曲線を特性図に拡張することによって、こ
の種の因子を考慮できる。この場合、動特性に影響を与
える量は、特性図トリガ機構の補足入力量である。上記
の補足入力量は、センサを使用して求め、かくして得ら
れた補足入力信号は、特性図に供給される。特にマシン
部材24において、この種の信号を検知し、かくして上記
構成要素の動特性に対する影響を考慮できる。伝達素子
は、任意に定められる遮断周波数の上方に、低域濾波特
性を有することができる。この場合、上記遮断周波数
は、構成部材１の抑制すべき振動の周波数に連続的に追
従、依存する。
【００５７】かくして、全系の動特性が更に改善され
る。
る。
【００５８】更に、支承に導入された力に起きる振幅変
化及び／又は位相変化を完全に又は部分的に補償する周
波数特性補償機構が設けてある。
化及び／又は位相変化を完全に又は部分的に補償する周
波数特性補償機構が設けてある。
【００５９】補償すべき振動の周波数がｗ2からｗ1に変
化した場合、振動減衰器25から支承24に導入された力の
振幅及び位相が周波数変化によって影響されないよう、
周波数特性補償機構によって調節信号ｒ1、ｒ2を変更す
る。導入された力の振動周波数は、補償すべき振動の周
波数の変化に対応して変化する。
化した場合、振動減衰器25から支承24に導入された力の
振幅及び位相が周波数変化によって影響されないよう、
周波数特性補償機構によって調節信号ｒ1、ｒ2を変更す
る。導入された力の振動周波数は、補償すべき振動の周
波数の変化に対応して変化する。
【００６０】最適な周波数特性補償を実現できるよう、
信号発生器３によって形成された第２信号（3.2）は、
第９信号を形成する遅延素子26に供給される。第２信号
は、特性曲線素子29、30に供給されて第11信号（3.11.1
及び3.11.2）を形成し、第９信号は、第10信号（3.10.1
及び3.10.2）を形成する特性曲線素子27、28に供給され
る。ディジタルコンピュータを使用する場合、遅延素子
26を、シフトレジスタから構成することができる。時間
間隔、遅延時間Ｔoは、構成部材１の検出された振動周
波数に依存する。本実施例においては、遅延時間Ｔ0は
0.1m秒から１秒の範囲にある。第10信号（3.10.1、3.1
0.2）及び第11信号（3.11.1、3.11.2）によって、伝達
素子17、18の瞬間的挙動が制御される。
信号発生器３によって形成された第２信号（3.2）は、
第９信号を形成する遅延素子26に供給される。第２信号
は、特性曲線素子29、30に供給されて第11信号（3.11.1
及び3.11.2）を形成し、第９信号は、第10信号（3.10.1
及び3.10.2）を形成する特性曲線素子27、28に供給され
る。ディジタルコンピュータを使用する場合、遅延素子
26を、シフトレジスタから構成することができる。時間
間隔、遅延時間Ｔoは、構成部材１の検出された振動周
波数に依存する。本実施例においては、遅延時間Ｔ0は
0.1m秒から１秒の範囲にある。第10信号（3.10.1、3.1
0.2）及び第11信号（3.11.1、3.11.2）によって、伝達
素子17、18の瞬間的挙動が制御される。
【００６１】特性曲線素子27〜30によって、周波数ｗo
及びｗ1において下記複素関数、即ち、 Ｇｍ(jwo)＝ｇo＋ｊ×ｈo Ｇｍ(jw1)＝ｇ1＋ｊ×ｈ1 によって表される関連の操作伝達関数Ｇｍ(jw)の周波数
依存項ｇo、ｇ1、ｈo、ｈ1を形成する。式中、ｗoは，
実際の周波数を表し、ｗ1は、Ｔoだけ遅れた周波数を表
す。
及びｗ1において下記複素関数、即ち、 Ｇｍ(jwo)＝ｇo＋ｊ×ｈo Ｇｍ(jw1)＝ｇ1＋ｊ×ｈ1 によって表される関連の操作伝達関数Ｇｍ(jw)の周波数
依存項ｇo、ｇ1、ｈo、ｈ1を形成する。式中、ｗoは，
実際の周波数を表し、ｗ1は、Ｔoだけ遅れた周波数を表
す。
【００６２】周波数特性補償回路によって、下記計算規
定にもとづき、特性曲線素子27〜30の出力信号（3.10.
1、3.10.2、3.11.1、3.11.2）を調節器信号ｒ1、ｒ2と
結合する：
定にもとづき、特性曲線素子27〜30の出力信号（3.10.
1、3.10.2、3.11.1、3.11.2）を調節器信号ｒ1、ｒ2と
結合する：
【００６３】
【数２】
【００６４】
【外１】
【００６５】調節器信号ｒ1、ｒ2には、変更された出力
信号が割り当てられる：
信号が割り当てられる：
【００６６】
【数３】
【００６７】かくして、周波数補償作用が維持されるこ
とが保証される。
とが保証される。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば、支承（24）に支持され
た、振動構成部材（１）のための受け（23）と、減衰器
駆動装置（45）によって支承（24）に対して相対運動し
得る慣性質量（42）を有し支承（24）と共働する減衰器
（25）とを有する、振動構成部材のための支持装置であ
って、相互に且つマシン部材（１）の振動に一致する周
波数を有し相互に移相された２つの第１調波信号（3.1.
1，3.1.2）及び上記周波数を特性的に再現する第２信号
（3.2）を発生する信号発生器（３）を後段に設けた振
動構成部材（１）の少なくとも１つの信号検知器（２）
を含むトリガ機構を減衰器駆動装置（45）に設け、上記
第２信号（3.2）を特性曲線素子（４，６，８，10）に
供給し、上記素子の出力信号に信号発生器（３）の第１
信号（3.1.1，3.1.2）を乗じ、かくして得られた第３信
号（3.3.1，3.3.2，3.3.3，3.3.4）を２つ一組として加
算し、かくして得られた第３信号に、それぞれ、第２信
号検知器（16）から発生され支承（24）の相対運動を特
性的に再現する第４信号（3.4）を乗じ、かくして形成
された双方の第５信号（3.5.1，3.5.2）を、それぞれ、
伝送素子（17，18）に供給し、かくして得られた第６信
号（3.6.1，3.6.2）に、それぞれ、信号発生器（３）の
第１信号（3.1.1，3.1.2）を乗じ、かくして得られた第
７信号（3.7.1，3.7.2）を加算して、減衰器駆動装置
（45）の作動に使用される第８信号（3.8）を得る形式
のものにおいて、慣性質量によって支承（24）に導入さ
れる力の振幅及び／又は位相に関して、補償すべき振動
の特に周波数変化に起因して現れる変化を完全に又は部
分的に補償する周波数特性補償を備えることを特徴とす
る支持装置が提供される。本発明の構成によれば、補償
すべき振動の周波数が急速に変化する場合に、特に改善
された振動補償を実現できる、広い運転範囲を備える支
持装置を提供することができる。
た、振動構成部材（１）のための受け（23）と、減衰器
駆動装置（45）によって支承（24）に対して相対運動し
得る慣性質量（42）を有し支承（24）と共働する減衰器
（25）とを有する、振動構成部材のための支持装置であ
って、相互に且つマシン部材（１）の振動に一致する周
波数を有し相互に移相された２つの第１調波信号（3.1.
1，3.1.2）及び上記周波数を特性的に再現する第２信号
（3.2）を発生する信号発生器（３）を後段に設けた振
動構成部材（１）の少なくとも１つの信号検知器（２）
を含むトリガ機構を減衰器駆動装置（45）に設け、上記
第２信号（3.2）を特性曲線素子（４，６，８，10）に
供給し、上記素子の出力信号に信号発生器（３）の第１
信号（3.1.1，3.1.2）を乗じ、かくして得られた第３信
号（3.3.1，3.3.2，3.3.3，3.3.4）を２つ一組として加
算し、かくして得られた第３信号に、それぞれ、第２信
号検知器（16）から発生され支承（24）の相対運動を特
性的に再現する第４信号（3.4）を乗じ、かくして形成
された双方の第５信号（3.5.1，3.5.2）を、それぞれ、
伝送素子（17，18）に供給し、かくして得られた第６信
号（3.6.1，3.6.2）に、それぞれ、信号発生器（３）の
第１信号（3.1.1，3.1.2）を乗じ、かくして得られた第
７信号（3.7.1，3.7.2）を加算して、減衰器駆動装置
（45）の作動に使用される第８信号（3.8）を得る形式
のものにおいて、慣性質量によって支承（24）に導入さ
れる力の振幅及び／又は位相に関して、補償すべき振動
の特に周波数変化に起因して現れる変化を完全に又は部
分的に補償する周波数特性補償を備えることを特徴とす
る支持装置が提供される。本発明の構成によれば、補償
すべき振動の周波数が急速に変化する場合に、特に改善
された振動補償を実現できる、広い運転範囲を備える支
持装置を提供することができる。
【図１】トリガ機構を含む本発明に係る支持装置の図面
である。
である。
【図２】能動振動減衰器の断面図である。
１ 振動構成部材 ２ 信号検知器 ３ 信号発生器 16 第２信号検知器 17,18 伝送素子 24 支承 42 慣性質量 45 減衰器駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16F 15/02 G05B 11/36 503 G05D 19/02
Claims (8)
- 【請求項１】 支承（24）に支持された、振動構成部材
（１）のための受け（23）と、減衰器駆動装置（45）に
よって支承（24）に対して相対運動される慣性質量（4
2）を有し支承（24）と共働する減衰器（25）とを有す
る、振動構成部材のための支持装置であって、相互に且
つマシン部材（１）の振動に一致する周波数を有し相互
に移相された２つの第１調波信号（3.1.1，3.1.2）及び
上記周波数を特性的に再現する第２信号（3.2）を発生
する信号発生器（３）を後段に設けた振動構成部材
（１）の少なくとも１つの信号検知器（２）を含むトリ
ガ機構を減衰器駆動装置（45）に設け、上記第２信号
（3.2）を特性曲線素子（４，６，８，10）に供給し、
上記素子の出力信号に信号発生器（３）の第１信号（3.
1.1，3.1.2）を乗じ、かくして得られた第３信号（3.3.
1，3.3.2，3.3.3，3.3.4）を１対づつ加算し、かくして
得られた信号に、それぞれ、第２信号検知器（16）から
発生され支承（24）の相対運動を特性的に再現する第４
信号（3.4）を乗じ、かくして形成された双方の第５信
号（3.5.1，3.5.2）を、それぞれ、伝送素子（17，18）
に供給し、かくして得られた第６信号（3.6.1，3.6.2）
に、それぞれ、信号発生器（３）の第１信号（3.1.1，
3.1.2）を乗じ、かくして得られた第７信号（3.7.1，3.
7.2）を加算器（21）を使用して加算して、減衰器駆動
装置（42〜45）の作動に使用される第８信号（3.8）を
得る形式のものにおいて、振動減衰器（25）によって支
承（24）に導入される力の振幅及び／又は位相に関し
て、補償すべき振動の特に周波数変化に起因して現れる
変化を完全に又は部分的に補償する周波数特性補償を備
え、 周波数特性補償のために第２信号（3.2）を利用し、 第９信号（3.9）を形成する遅延素子（26）に第２信号
（3.2）を供給し、第10信号（3.10）及び第11信号（3.1
1）を形成する特性曲線素子（27，28及び29，30）に、
それぞれ第９信号（3.9）及び第２信号（3.2）を供給
し、伝達素子（17，18）に第10信号（3.10）及び第11信
号（3.11）を供給し、 このとき加算器（21）の出力と第二信号検知器（16）と
の間の操作伝達関数の量及び位相に関する勾配が、減衰
器（25）の運転範囲が共振範囲を利用するように形成さ
れてい ることを特徴とする支持装置。 - 【請求項２】 伝達素子（17，18）が、特にＰＩ調節器
として構成された調節器を有することを特徴とする請求
項１の支持装置。 - 【請求項３】 伝達素子（17，18）が、周波数特性補償
回路を有することを特徴とする請求項１又は２の支持装
置。 - 【請求項４】 第10信号（3.10）及び第11信号（3.11）
が、伝達素子（17，18）の瞬間的特性に影響を与えるこ
とを特徴とする請求項１〜３の１つに記載の支持装置。 - 【請求項５】 遅延素子（26）の遅延時間が、0.1m秒〜
１秒であることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載
の支持装置。 - 【請求項６】 遅延素子（26）が、ディジタルデータ処
理装置のシフトレジスタから構成されていることを特徴
とする請求項１〜５の１つに記載の支持装置。 - 【請求項７】 第８信号（3.8）を電力増幅器（22）に
よって増幅することを特徴とする請求項１〜６の１つに
記載の支持装置。 - 【請求項８】 減衰器（25）の減衰器駆動装置（45）
が、磁石として構成された慣性質量（42）に作用するコ
イルからなることを特徴とする請求項１〜７の１つに記
載の支持装置。
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