JPH02154828A - 機械の振動抑制制御装置 - Google Patents
機械の振動抑制制御装置Info
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- JPH02154828A JPH02154828A JP30702188A JP30702188A JPH02154828A JP H02154828 A JPH02154828 A JP H02154828A JP 30702188 A JP30702188 A JP 30702188A JP 30702188 A JP30702188 A JP 30702188A JP H02154828 A JPH02154828 A JP H02154828A
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- 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
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
この発明は、クリーン・真空の環境で使用される精密搬
送装置、宇宙構造物またはその位置決め装置、ロボット
、磁気ディスクの位置決め機構。
送装置、宇宙構造物またはその位置決め装置、ロボット
、磁気ディスクの位置決め機構。
回転機械などの、機械構造体の固有振動数における振動
をおさえて、機械の性能を保持または向上する０機械の
振動抑制制御装置に関するものである。
をおさえて、機械の性能を保持または向上する０機械の
振動抑制制御装置に関するものである。
前記の機械構造体において、稼働中に生じた振動のため
、性能を充分にまたは全く発揮できなかったり、構造体
の寿命を縮めるなどの問題が生じている。
、性能を充分にまたは全く発揮できなかったり、構造体
の寿命を縮めるなどの問題が生じている。
クリーン・真空の環境で使用される精密搬送装置の場合
、位置決め精度に対して機械に生じる振動は大きく、そ
の存在が位置決め時間を大きくし、総合的に稼働速度を
低下させている。
、位置決め精度に対して機械に生じる振動は大きく、そ
の存在が位置決め時間を大きくし、総合的に稼働速度を
低下させている。
宇宙構造物の場合、軽量化のため柔軟構造が多く、姿勢
制御などで生じた振動は減衰するのに永い時間がかかり
、宇宙構造物としての機能を発揮する時間が制約をうけ
ている。
制御などで生じた振動は減衰するのに永い時間がかかり
、宇宙構造物としての機能を発揮する時間が制約をうけ
ている。
回転機械の場合、不つりあいなどで生じた振動は支持部
の減衰が小さければ、大きなものとなり、回転機械とし
ての性能を低下させるのみならず寿命を低下させたり、
程度によっては、回転軸の折損をひきおこしたりする。
の減衰が小さければ、大きなものとなり、回転機械とし
ての性能を低下させるのみならず寿命を低下させたり、
程度によっては、回転軸の折損をひきおこしたりする。
以上のような振動問題に対して、機械構造体の内・外部
から減衰を付加して振動を抑制する方法がとられている
。
から減衰を付加して振動を抑制する方法がとられている
。
振動を抑制する装置を内部に付加する場合、構造材とし
て減衰比の大きな素材を用いたり、構造材に緩衝材を付
加したりしている。また外部に付加する場合、主に支持
部に減衰機能を付加している。
て減衰比の大きな素材を用いたり、構造材に緩衝材を付
加したりしている。また外部に付加する場合、主に支持
部に減衰機能を付加している。
支持部がころがり軸受けの場合、外輪の外側に減衰比の
大きな機構が設けられたりする。
大きな機構が設けられたりする。
しかし、場合によっては、材料、構造の点で制約をうけ
、これらの方法が適用されないことがある。また支持方
法として空気軸受を用いた場合、非接触で外部減衰を与
えることが必要となってくる。
、これらの方法が適用されないことがある。また支持方
法として空気軸受を用いた場合、非接触で外部減衰を与
えることが必要となってくる。
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので
、機械構造体の一部材のまわりに対向して２個の電磁石
を設け、それを構成要素とする磁気アクチュエータと、
機械構造体の振動を検出する変位検出手段と、制御器と
を設け、前記電磁石により機械構造体の振動を抑止する
ようにしたものである。
、機械構造体の一部材のまわりに対向して２個の電磁石
を設け、それを構成要素とする磁気アクチュエータと、
機械構造体の振動を検出する変位検出手段と、制御器と
を設け、前記電磁石により機械構造体の振動を抑止する
ようにしたものである。
このように構成すると、機械構造体の固有振動数付近の
位相が効果的に調相することができるので、外乱などで
共振が生じようとする際にも外部減衰を充分与えること
ができ、機械としての性能を保持または向上することが
できるのである。
位相が効果的に調相することができるので、外乱などで
共振が生じようとする際にも外部減衰を充分与えること
ができ、機械としての性能を保持または向上することが
できるのである。
実施例について図面を参照して説明すると、第１図は最
も単純化した機械構造物へ適用したものであり、１本の
はり構造２を２個のピン結合要素３１．３２で固定した
ものである。
も単純化した機械構造物へ適用したものであり、１本の
はり構造２を２個のピン結合要素３１．３２で固定した
ものである。
このうち第１のピン結合要素３１ははり構造２の左端を
、第２のピン結合要素３２ははり構造２の中央を、それ
ぞれ回転自在に固定している。
、第２のピン結合要素３２ははり構造２の中央を、それ
ぞれ回転自在に固定している。
このはり構造が外力を受けると２つのピン結合要素を支
点として破線で示した曲げモードの固有振動数を生じる
。
点として破線で示した曲げモードの固有振動数を生じる
。
はり構造の右端には、上下に２つの電磁石４１゜４２を
対向させ、その近傍に変位センサ５を設け、該センサに
よりはり構造の動きが検出される。
対向させ、その近傍に変位センサ５を設け、該センサに
よりはり構造の動きが検出される。
第２図は変位センサ５から電磁石４１．４２までの信号
処理過程をブロック図で示したもので、６はセンサアン
プであり、変位センサ５と合わせて変位検出手段を構成
している。
処理過程をブロック図で示したもので、６はセンサアン
プであり、変位センサ５と合わせて変位検出手段を構成
している。
センサアンプ６の信号はバンドパスフィルタ７を経て位
相補償器８により位相補償され、その指令が分配器９に
より２つに分けられ、２つの電流増幅器１０−１ 、１
０−２の電流指令として与えられる。
相補償器８により位相補償され、その指令が分配器９に
より２つに分けられ、２つの電流増幅器１０−１ 、１
０−２の電流指令として与えられる。
そしてその指令に応じてそれぞれ電磁石４１．４２に電
流が供給され、磁気吸引力が生じてはり構造２に力を作
力させる。
流が供給され、磁気吸引力が生じてはり構造２に力を作
力させる。
分配器９は位相補償器８の指令をうけて、２つの電流増
幅器１０−１ 、１０−２に指令を与えているが、この
構成は特開昭５９−１１２６０５号公報及び特開昭５９
−１１３３１５号公報に示されており、分配器入力信号
は、２つの電磁石がはり構造に与える合力に比例する。
幅器１０−１ 、１０−２に指令を与えているが、この
構成は特開昭５９−１１２６０５号公報及び特開昭５９
−１１３３１５号公報に示されており、分配器入力信号
は、２つの電磁石がはり構造に与える合力に比例する。
電磁石の電流の変化量が直流成分にくらべて小さい時や
、はり構造の変位量が電磁石とはり構造の最大ギャップ
にくらべて小さい時は、必ずしも先願の方法を用いなく
てもよい。
、はり構造の変位量が電磁石とはり構造の最大ギャップ
にくらべて小さい時は、必ずしも先願の方法を用いなく
てもよい。
このように構成された系の動特性について第３図を参照
し乍ら説明する。
し乍ら説明する。
第３図においてｆ、ははり構造２の曲げ１次の固有振動
数である＊ ｒｃａは分配器９と電流増幅器１０−１
．１０−２と電磁石４１．４２で構成される磁気アクチ
ュエータのカットオフ周波数である。
数である＊ ｒｃａは分配器９と電流増幅器１０−１
．１０−２と電磁石４１．４２で構成される磁気アクチ
ュエータのカットオフ周波数である。
電磁石はインダクタンスをもつため一次遅れ系を成し、
ｆｃＡより低周波側では利得は一定、位相はＯｏに漸近
し、ｆｃＡより高周波側では利得は２０ｄＢ／ｄｅｃ、
位相は一９０°に漸近する（第３図（ｂ）参照）。
ｆｃＡより低周波側では利得は一定、位相はＯｏに漸近
し、ｆｃＡより高周波側では利得は２０ｄＢ／ｄｅｃ、
位相は一９０°に漸近する（第３図（ｂ）参照）。
このようにｆ、よりｆｃＡが大きい時、バンドパスフィ
ルタ７の特性を（ａ）、位相補償器８の特性を（Ｃ）の
ようにする。すなわち、１次のバンドパスフィルタの中
心周波数をｆ、に合わせる。
ルタ７の特性を（ａ）、位相補償器８の特性を（Ｃ）の
ようにする。すなわち、１次のバンドパスフィルタの中
心周波数をｆ、に合わせる。
ｆ、より低周波側では利得は＋２０ｄＢ／ｄｅｃ、位相
は＋９０°、ｆｌより高周波側では利得は一２ＯｄＢ／
ｄｅｃ。
は＋９０°、ｆｌより高周波側では利得は一２ＯｄＢ／
ｄｅｃ。
位相は一９０°に漸近する。
位相補償器８はｆ、より大きいカットオフ周波数ｆｃｄ
をもつ１次のバイパスフィルタであす、ｆ１ヨり低周波
側では利得はｔ−２０ｄＢ／ｄｅｃ、位相は＋−９０”
に漸近し、ｆｃｄより高周波側では利得は一定値、位相
はＯｏに漸近する。変位検出手段の応答性がよいものを
用いればこれらの周波数帯域では利得。
をもつ１次のバイパスフィルタであす、ｆ１ヨり低周波
側では利得はｔ−２０ｄＢ／ｄｅｃ、位相は＋−９０”
に漸近し、ｆｃｄより高周波側では利得は一定値、位相
はＯｏに漸近する。変位検出手段の応答性がよいものを
用いればこれらの周波数帯域では利得。
位相とも一定とみなせるので、変位に対するはり構造へ
作用する力は、（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）を合成した
（ｄ）のようになる、すなわち、利得と位相は、ｒ、よ
り低周波側では＋４０ｄＢ／ｄｅｃ、 ＋１８０”に、
ｆｌとｆｃＡＯ間では一定値、０°に、ｆｃｄとｒｃａ
の間では一２ＯｄＢ／ｄｅｃ、−９０″′に、ｆＣＡよ
り高周波側では一４ＯｄＢ／ｄｅｃ、 −１８０’にそ
れぞれ漸近する。
作用する力は、（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）を合成した
（ｄ）のようになる、すなわち、利得と位相は、ｒ、よ
り低周波側では＋４０ｄＢ／ｄｅｃ、 ＋１８０”に、
ｆｌとｆｃＡＯ間では一定値、０°に、ｆｃｄとｒｃａ
の間では一２ＯｄＢ／ｄｅｃ、−９０″′に、ｆＣＡよ
り高周波側では一４ＯｄＢ／ｄｅｃ、 −１８０’にそ
れぞれ漸近する。
この構成によりはり構造の固有振動数ｒ、では、位相を
＋９０°にすることができるので、磁気アクチュエータ
からはり構造２に外部減衰が付与されるのである。
＋９０°にすることができるので、磁気アクチュエータ
からはり構造２に外部減衰が付与されるのである。
従って外乱力によりはり構造がｆ、で振動しはじめても
これらの作用により振動がすみやかに制御されるのであ
る。
これらの作用により振動がすみやかに制御されるのであ
る。
前記実施例では、磁気アクチュエータのカントオフ周波
数ｒｃａがはり構造の固有振動数ｆ、より大きい場合を
示したが、その逆の場合は第４図のように位相補償器８
としてカットオフ周波数ｆｅｄがｆ、より大、きな２次
のバイパスフィルターを用いる。
数ｒｃａがはり構造の固有振動数ｆ、より大きい場合を
示したが、その逆の場合は第４図のように位相補償器８
としてカットオフ周波数ｆｅｄがｆ、より大、きな２次
のバイパスフィルターを用いる。
この時全体の動特性は（ｄ）のように、利得と位相がｆ
ｃＡより低周波側では＋６０ｄＢ／ｄｅｃ、 ＋ ２７
０°＋ ｆＣＡとｆ、の間では＋４０ｄＢ／ｄｅｃ、＋
１８０＠、 ｆｌとｆｃＡの間では一定値、０° ｆ
ｃｄより高周波側では一４ＯｄＢ／ｄｅｃ、 １８０
°に漸近する。従ってはり構造の固有振動数ｆ、では位
相を＋９０°にすることができ、磁気アクチュエータに
より外部減衰が付与されて、外乱によりｆ、の振動が生
じてもすみやかに抑制されるのである。
ｃＡより低周波側では＋６０ｄＢ／ｄｅｃ、 ＋ ２７
０°＋ ｆＣＡとｆ、の間では＋４０ｄＢ／ｄｅｃ、＋
１８０＠、 ｆｌとｆｃＡの間では一定値、０° ｆ
ｃｄより高周波側では一４ＯｄＢ／ｄｅｃ、 １８０
°に漸近する。従ってはり構造の固有振動数ｆ、では位
相を＋９０°にすることができ、磁気アクチュエータに
より外部減衰が付与されて、外乱によりｆ、の振動が生
じてもすみやかに抑制されるのである。
このような、磁気アクチュエータのカットオフ周波数ｆ
ｃＡがはり構造の固有振動数ｆ、より小さい場合は、バ
ンドパスフィルター７を省略することもできる。この場
合、第五図のように全体の動特性は、利得と位相が、ｆ
ｃＡより低周波側では＋４０ｄＢ／ｄｅｃ、 ＋ １８
０”に、ｆＣＡとｔｅａの間では＋２０ｄＢ／ ｄ ｅ
ｃ ＋ ＋ ９０° 「、より高周波側では一２Ｏ
ｄＢ／ｄｅｃ。
ｃＡがはり構造の固有振動数ｆ、より小さい場合は、バ
ンドパスフィルター７を省略することもできる。この場
合、第五図のように全体の動特性は、利得と位相が、ｆ
ｃＡより低周波側では＋４０ｄＢ／ｄｅｃ、 ＋ １８
０”に、ｆＣＡとｔｅａの間では＋２０ｄＢ／ ｄ ｅ
ｃ ＋ ＋ ９０° 「、より高周波側では一２Ｏ
ｄＢ／ｄｅｃ。
−９０°に漸近する。従って前実施例と同様の効果が得
られるのである。
られるのである。
以上はり構造の振動を変位検出手段で検出する例を示し
たが、はり構造が回転機械の回転体であるのはもちろん
回転体が非接触支持されている場合のように回転体が非
常に振動しやすい場合であっても同様の効果が得られる
のは言うまでもない。
たが、はり構造が回転機械の回転体であるのはもちろん
回転体が非接触支持されている場合のように回転体が非
常に振動しやすい場合であっても同様の効果が得られる
のは言うまでもない。
またはり構造の固有振動数ｆ、において、変位に対する
はり構造へ作用する力の位相は９０°−３６０’Ｘｎ
（ｎ＝１，２・・・）であっても固有振動の発振を抑え
る効果は同様に有する。
はり構造へ作用する力の位相は９０°−３６０’Ｘｎ
（ｎ＝１，２・・・）であっても固有振動の発振を抑え
る効果は同様に有する。
機械構造体の固有振動数の振動を抑制することができる
ので、機械の性能を保持または向上することができる。
ので、機械の性能を保持または向上することができる。
第１図は本発明実施例の構成を示す概略図、第２図は電
気回路のブロック図、第３図〜第５図は実施例の動作を
説明するための波形図である。 ２・・・はり構造、 ３１．３２・・・ビン結合要素、 ４１．４２・・・電磁石、 ５・・・変位センサ、 ６・・・センサアンプ、 ７・・・バンドパスフィルタ、 ８・・・位相補償器、 ９・・・分配器 １０−１．１０−２・・・電流増幅器 １す。イ 第 図 ｆＣＡ ’。 第 図 ｆＣＡ ｆ。
気回路のブロック図、第３図〜第５図は実施例の動作を
説明するための波形図である。 ２・・・はり構造、 ３１．３２・・・ビン結合要素、 ４１．４２・・・電磁石、 ５・・・変位センサ、 ６・・・センサアンプ、 ７・・・バンドパスフィルタ、 ８・・・位相補償器、 ９・・・分配器 １０−１．１０−２・・・電流増幅器 １す。イ 第 図 ｆＣＡ ’。 第 図 ｆＣＡ ｆ。
Claims (5)
- （１）機械構造体の一部材のまわりに対向して配置した
２個の電磁石と、それを構成要素とする１組の磁気アク
チュエータと、機械構造体の振動を検出する変位検出手
段と、制御器とより構成したことを特徴とする機械の振
動抑制制御装置。 - （２）分配器と、２個の電流増幅器と、機械構造体の一
部材のまわりに対向して配置した前記２個の電磁石によ
って磁気アクチュエータが構成された請求項１記載の機
械の振動抑制制御装置。 - （３）中心周波数がおよそ機械構造体の固有振動数に相
当する周波数であるバンドパスフィルタと、位相遅れ回
路と位相進み回路とそのほかの位相調整回路の任意の組
合わせから成る位相補償器と、で制御器が構成される請
求項１又は２記載の機械の振動抑制制御装置。 - （４）機械構造体の固有振動数における、変位検出手段
から磁気アクチュエータまでの伝達特性は、位相が９０
゜−３６０゜×ｎ（ｎ＝１、２・・・）となるよう設定
した請求項１、２又は３記載の機械の振動抑制制御装置
。 - （５）機械構造体が回転機械であり、機械構造体の前記
一部材が回転軸である請求項１、２、３、又は４記載の
機械の振動抑制制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30702188A JPH02154828A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 機械の振動抑制制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30702188A JPH02154828A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 機械の振動抑制制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02154828A true JPH02154828A (ja) | 1990-06-14 |
Family
ID=17964072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30702188A Pending JPH02154828A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 機械の振動抑制制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02154828A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103244603A (zh) * | 2013-05-09 | 2013-08-14 | 青岛理工大学 | 板梁结构振动的主动电磁控制系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556522B2 (ja) * | 1976-06-25 | 1980-02-18 | ||
| JPS59113315A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-30 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気軸受装置の制御方法 |
| JPS6228544A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-06 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 電気機械における機械系の固有振動抑制方式 |
-
1988
- 1988-12-06 JP JP30702188A patent/JPH02154828A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556522B2 (ja) * | 1976-06-25 | 1980-02-18 | ||
| JPS59113315A (ja) * | 1982-12-18 | 1984-06-30 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気軸受装置の制御方法 |
| JPS6228544A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-06 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 電気機械における機械系の固有振動抑制方式 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103244603A (zh) * | 2013-05-09 | 2013-08-14 | 青岛理工大学 | 板梁结构振动的主动电磁控制系统 |
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