JP4488471B2 - サーボ型振動検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボ型振動検出器に係わる。
【0002】
【従来の技術】
サーボ型振動検出器は、サーボ機構を利用して振動を検出する装置であり、振子の位置を制御対象とし、外乱振動により振子が変位すると、振子の周囲に巻回されたコイルに電流を流し、振子を零位置に保つ。そして、このときコイルに供給される電流によって速度や加速度などの振動量を検出する。
【0003】
このサーボ型振動検出器は振子の位置を制御対象とするため、振子が傾いていては正確な制御ができない。
そのため、サーボ型振動検出器を被験体に設置する際には、まず、振子の傾きが零になるようにサーボ型振動検出器の姿勢制御を行う。
すなわち、振子の傾きが零になれば、振子の周囲に巻回されたコイルには電流が流れないので、サーボ型振動検出器を徐々に傾けながら、サーボ型振動検出器から出力される電流量を観察し、出力される電流量が零になった時点でサーボ型振動検出器の位置決めを行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のサーボ型振動検出器には、特開平11−64094に示すように、振子の位置を制御対象とする変位フィードバックの他に、振子の速度を制御対象とする速度フィードバックを実施するサーボ型振動検出器があり、このようなサーボ型振動検出器では、速度フィードバックを電磁ダンパとして用い振子の振動を減衰させている。
【0005】
このようなサーボ型振動検出器の姿勢制御を行う場合、速度フィードバックがかかっているために、振子の変位に対する応答が遅れてしまい、振子が零位置に到達し、出力が零になったとしても、速度フィードバックの制御は所定時間継続され、振子が逆方向に傾いてしまう。
そのため、このようなサーボ型振動検出器では、サーボ型振動検出器の姿勢制御を実施することが難しくなり、振子の位置決めが煩雑になるという問題がある。
【0006】
本発明の目的は、振子の位置決めが容易にできるサーボ型振動検出器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、外乱振動により変位する振子(例えば、図1の振子2)と、前記振子を駆動させる駆動部(例えば、図1の駆動部3)と、前記振子の変位を検出する変位検出部(例えば、図1の変位検出部4a、4b)と、前記変位検出部から入力される振子の変位に基づいて変位フィードバック量を前記駆動部に帰還させる変位フィードバック手段(例えば、図1の変位側サーボアンプ5a)と、前記変位検出部から入力される振子の変位から振子の速度を算出し、当該速度に基づいて速度フィードバック量を前記駆動部に帰還させる速度フィードバック手段(例えば、図1の速度側サーボアンプ5b)と、を有するサーボ型振動検出器(例えば、図1のサーボ型変位検出器1)であって、前記速度フィードバック手段のON/OFF切換を行う切換手段(例えば、図1のスイッチSW)を設け、当該サーボ型振動検出器の姿勢制御動作時に前記切換手段により前記速度フィードバック手段をOFFにすることを特徴とする。
【0008】
請求項1記載の発明によれば、速度フィードバックのON/OFFを切り換える切換手段を設け、当該サーボ型振動検出器の姿勢制御動作時に切換手段により速度フィードバック手段をOFFにすることにより、速度フィードバック制御による応答の遅延をなくし、振子の位置決めも容易にする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明にかかるサーボ型振動検出器の要部構成を示す図である。
図1に示すサーボ型振動検出器1は、外乱振動によって変位する振子2と、この振子2の周囲に設けられた駆動部3と、振子2の振動を検出する変位検出部4と、駆動部3を制御する二組のサーボアンプ(以下、変位側サーボアンプ5a、速度側サーボアンプ5bという。)とから構成されている。
【0010】
駆動部3は、マグネット31と、振子2に巻回されてマグネット31に対向配置された二組のコイル(以下、変位側駆動コイル32、速度側駆動コイル33という。)から構成されており、サーボアンプ5a、5bからの入力に応じて電磁力を発生し、振子2を零位置に保とうとする。
【0011】
変位検出部4には、十字ばね41を介して振子2に連結され、振子2と共に振動する振子側極板42と、この振子側極板42の上下に配置された二組の固定側極板43、43と、を備え、定常状態においては、振子側極板42と固定側極板43、43は所定の距離だけ離間した位置に維持されるようになっている。
また、各固定極板43と振子極板43の各々の対向面上に、第1電極44と、第2電極45を形成する導体が、絶縁板を介してそれぞれ形成されており、これにより、二組の変位検出部4a、4bが形成されている。
そして、振子2が振動して振子側極板42が変位すると、各変位検出部4a、4bは、変位に応じて振子側極板42と固定側極板43、43の静電容量の変化を検出して、この静電容量の変化を電圧に変換し、変位側サーボアンプ5aおよび速度側サーボアンプ5bに出力する。
【0012】
変位側サーボアンプ5aは、変位検出部4aから入力される振子2の変位信号に応じて、振子2を元の零位置に戻すために必要な電流を変位側駆動コイル32に供給する。
このとき、変位側駆動コイル32に供給される電流は振子2の加速度に比例しており、振子2の加速度は変位側駆動コイル32に接続された負荷抵抗R1により検出される。
【0013】
速度側サーボアンプ5bは、速度側駆動コイル33を電磁ダンパーとして作用させる制御を行い、振子2の振動を減衰させる。
すなわち、速度側サーボアンプ5bは、変位検出部4bから入力される変位信号を微分して速度信号を算出し、算出した速度信号に応じた電流を速度側駆動コイル33に出力する。そして、速度側駆動コイル33に供給された電流に応じて速度に比例した力を出力し、振子2の振動を減衰させる。
また、速度側駆動コイル33には負荷抵抗R2が接続されており、速度側駆動コイル33を通過した電流を電圧に変換して、振子2の速度が出力されるようになっている。
【0014】
速度側サーボアンプ5bと速度側駆動コイル33の間には、速度フィードバックのON/OFFを行うためのスイッチSWが設けられている。
このスイッチSWは、例えば、リレースイッチであり、外部からの入力信号により、速度フィードバックを行うための閉回路を切断し、速度フィードバックをかからなくさせる。
そして、速度フィードバックがかからなくなると、サーボ型振動検出器1は変位フィードバックのみがかかるようになり、サーボ型振動検出器1の出力は振子2の加速度のみとなる。
【0015】
このように、スイッチSWをOFFに切り換え速度フィードバックを無効にすると、変位フィードバックのみが駆動することとなって、振子2の変位に対する応答の遅れが小さくなる。
【0016】
次に、本発明におけるサーボ型振動検出器の姿勢制御動作を説明する。
まず、サーボ型振動検出器1を被験体(図示省略)に取り付けた後、電源を投入し、サーボ型振動検出器1を駆動させる。
そして、スイッチをOFFに切り換え、速度フィードバックをOFFにして、変位フィードバックだけを有効にする。
【0017】
ここで、サーボ型振動検出器1が傾いていると、変位検出部4は振子2の変位を検出し、その変位信号を変位側サーボアンプ5aに出力する。
そして、変位側サーボアンプ5aは振子2を零位置に保つための電流量を、変位側駆動コイル32に出力する。
【0018】
このとき、変位側駆動コイル32に出力される電流は、振子2の加速度に比例しており、変位側駆動コイル32を通過した電流は負荷抵抗R1を通過して出力される。
このサーボ型振動検出器1の出力が零でない場合には、振子傾動調整部(図示省略)を駆動させてサーボ型振動検出器1を徐々に傾けていき、振子2の傾きを徐々に小さくさせていく。これに応じて、変位検出部4の検出信号は徐々に小さくなり、変位側サーボアンプ5aから出力される電流量も少なくなる。
【0019】
そして、変位側サーボアンプ5aの出力が零になるまで、サーボ型振動検出器1を傾け、変位側サーボアンプ5aの出力が零になったところでサーボ型振動検出器1の位置決めを行い姿勢制御動作を終了する。
【0020】
このように、速度フィードバックのスイッチをOFFにして、変位フィードバックのみで振子の傾きを検出すると、振子の変位に対する制御の遅れがなくなり、出力が零になるまで、サーボ型振動検出器を傾けるだけで、サーボ型振動検出器の位置決めが実施できるようになる。
【0021】
また、本発明におけるサーボ型振動検出器は、スイッチをOFFにした場合には加速度を出力し、スイッチをONにした場合には速度を出力するようになるため、速度と加速度の出力の切り換えができるようになる。
【0022】
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、本発明は、速度フィードバック制御と変位フィードバック制御の両方を実行するサーボ型振動検出器において、速度フィードバックの有無を選択させる切り換え機能を備えたサーボ型振動検出器であれば、大きさ、形等に囚われることなく適用できる。
【0023】
例えば、図1に示すサーボ型振動検出器1では、変位検出部4a、4b、サーボアンプ5a、5bを2つ備える構成としたが、例えば、図2に示すサーボ型振動検出器100のように、変位検出器101と、サーボアンプ102を一つとする構成であってもよい。
【0024】
この場合、サーボアンプ102には、変位検出器101から出力される変位信号を増幅させる増幅器102aと、増幅された変位信号を微分する微分回路102bを備える構成とし、増幅器102aから出力される変位信号を、2つに分岐させる。そして、分岐された一方の経路を、変位側駆動コイル32に接続し、他方の経路の途中には、スイッチSWと、微分回路102bと、速度側駆動コイル33を接続する。
これにより、スイッチSWをOFFにすることにより、変位フィードバックのみを行い、スイッチSWをONにすることにより、変位フィードバックと速度フィードバックの両方を行うことができる。
【0025】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、速度フィードバックのON/OFFを切り換える切換手段を設け、当該サーボ型振動検出器の姿勢制御動作時に切換手段により速度フィードバック手段をOFFにすることにより、速度フィードバック制御による応答の遅延をなくし、振子の位置決めも容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】サーボ型振動検出器1の模式構成図である。
【図2】サーボ型振動検出器100のブロック図である。
【符号の説明】
1 サーボ型変位検出器
2 振子
3 駆動部
4a、4b 変位検出部
5a、5b サーボアンプ
SW スイッチ
Claims (1)
- 外乱振動により変位する振子と、
前記振子を駆動させる駆動部と、
前記振子の変位を検出する変位検出部と、
前記変位検出部から入力される振子の変位に基づいて設定された変位フィードバック量を前記駆動部に帰還させる変位フィードバック手段と、
前記変位検出部から入力される振子の変位から振子の速度を算出し、当該速度に基づいて設定された速度フィードバック量を前記駆動部に帰還させる速度フィードバック手段と、
を有するサーボ型振動検出器であって、
前記速度フィードバック手段のON/OFF切換を行う切換手段を設け、
当該サーボ型振動検出器の姿勢制御動作時に前記切換手段により前記速度フィードバック手段をOFFにすることを特徴とするサーボ型振動検出器。
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