JPH025388Y2 - - Google Patents

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JPH025388Y2
JPH025388Y2 JP1980085840U JP8584080U JPH025388Y2 JP H025388 Y2 JPH025388 Y2 JP H025388Y2 JP 1980085840 U JP1980085840 U JP 1980085840U JP 8584080 U JP8584080 U JP 8584080U JP H025388 Y2 JPH025388 Y2 JP H025388Y2
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coil
braking
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detection coil
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、可動部を有する機械系のダンピング
手段ととして有効な電磁ダンピング装置に関し、
更に詳しくは、電子秤等において従来使用されて
いたオイルダンピング装置に置き換えることが可
能な電磁ダンピング装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an electromagnetic damping device that is effective as a damping means for a mechanical system having moving parts.
More specifically, the present invention relates to an electromagnetic damping device that can replace oil damping devices conventionally used in electronic scales and the like.

(従来の技術) 電子秤は、受皿上に被測定物体を載せ、受皿に
結合するビームの変位を電気的に測定し、被測定
物体の重量を測定するようになつている。
(Prior Art) An electronic scale is designed to place an object to be measured on a saucer, electrically measure the displacement of a beam coupled to the tray, and measure the weight of the object.

この場合、ビームの変位が迅速に、重量に対応
した位置に落ち着くように、ビームにダンピング
装置が取付けられる。
In this case, a damping device is attached to the beam so that the displacement of the beam quickly settles into a position corresponding to the weight.

従来、このような電子秤には、オイルダンピン
グ装置が用いられていたが、オイルダンピング装
置は、オイルの粘性が温度等によつて変化するた
め、高精度の電子秤に用いるには難点があつた。
Conventionally, oil damping devices have been used in such electronic scales, but oil damping devices have the disadvantage of being difficult to use in high-precision electronic scales because the viscosity of the oil changes depending on factors such as temperature. Ta.

そこで、電気的な手法による電磁ダンピング装
置が提案されている。この電磁ダンピング装置
は、ビームの一部にビームの変位、速度、加速度
等を検出する検出手段を設け、この検出手段から
の信号を増幅後、検出手段とは別の場所であつて
ビームに結合しているフオースモータのフオース
コイルにフイードバツクし、フオースモータの発
生する力によつてビームにダンピングをかけるよ
うにしている。
Therefore, an electromagnetic damping device using an electrical method has been proposed. This electromagnetic damping device is equipped with a detection means for detecting displacement, velocity, acceleration, etc. of the beam in a part of the beam, and after amplifying the signal from this detection means, it is coupled to the beam at a location separate from the detection means. The beam is fed back to the force coil of the force motor, which is running, and the force generated by the force motor applies damping to the beam.

(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、このような構成の従来の電磁ダ
ンピング装置は、フオースモータによつて発生す
るフイードバツクによる力の作用点と、ビームの
動きを検出する検出手段が取付けられた場所とが
異なることから、系が不安定になるという問題点
がある。
(Problem to be solved by the invention) However, in the conventional electromagnetic damping device with such a configuration, a detection means for detecting the point of application of the force due to the feedback generated by the force motor and the movement of the beam is attached. There is a problem that the system becomes unstable because the locations are different.

本考案は、このような問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、簡単な構成で、かつ安定に
動作する電磁ダンピング装置を実現しようとする
ものである。
The present invention was devised in view of these problems, and its purpose is to realize an electromagnetic damping device that has a simple configuration and operates stably.

(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する本考案の構成は、制
動すべきビームに結合する制動コイルと、この制
動コイルに磁界を与える磁石とからなるフオース
モータとを備えた電磁ダンピング装置において、
この制動コイルと同一点でビームに結合するよう
に前記制動コイルに速度検出コイルを設け、この
速度検出コイルからの信号を増幅器によつて増幅
後、前記制動コイルに負帰還するようにしたもの
である。
(Means for Solving the Problems) The configuration of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a force motor comprising a braking coil coupled to a beam to be braked and a magnet applying a magnetic field to the braking coil. In electromagnetic damping devices,
A speed detection coil is provided in the braking coil so as to be coupled to the beam at the same point as the braking coil, and the signal from the speed detection coil is amplified by an amplifier and then negatively fed back to the braking coil. be.

(作用) ビームが動いた時、検出コイルは磁界中を移動
することからそこに誘起電圧が発生し、この電圧
は増幅器で増幅されて制動コイルに与えられる。
この信号によつて、制動コイルには、ビームの運
動変位xに対してダンピングを大きくするような
制動力が発生する。
(Operation) When the beam moves, the detection coil moves in the magnetic field, which generates an induced voltage, which is amplified by an amplifier and applied to the braking coil.
This signal generates a braking force in the braking coil that increases damping with respect to the beam motion displacement x.

(実施例) 第1図は本考案にかかわる装置の構成概念図で
ある。図において、1はビーム、10はビーム1
の支点、2はビーム1の一方の端に結合するバネ
を示す。3はビーム1の他方の端に結合している
フオースモータで、永久磁石31、ヨーク32お
よび互いに同一径で同一点においてビームに結合
し、永久磁石31によつて生ずる磁束を切るよう
に一緒に動く検出コイル41と制動コイル42か
らなる。
(Example) FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of an apparatus related to the present invention. In the figure, 1 is the beam, 10 is the beam 1
The fulcrum, 2, indicates a spring connected to one end of the beam 1. 3 is a force motor connected to the other end of the beam 1, which is connected to a permanent magnet 31, a yoke 32, and the beam at the same point with the same diameter and moves together so as to cut the magnetic flux generated by the permanent magnet 31. It consists of a detection coil 41 and a braking coil 42.

第2図はこの装置の電気回路図で、検出コイル
41は演算増幅器43の入力端に接続され、制動
コイル42は、演算増幅器43の出力端に接続さ
れている。44は検出コイル41、制動コイル4
2の共通接続点とアース間に接続した低抗であ
る。
FIG. 2 is an electrical circuit diagram of this device, in which a detection coil 41 is connected to the input end of an operational amplifier 43, and a braking coil 42 is connected to the output end of the operational amplifier 43. 44 is a detection coil 41 and a braking coil 4
It is a low resistor connected between the common connection point of 2 and ground.

このように構成した装置の動作を次に、第3図
の動作説明図を参照しながら説明する。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained with reference to the operation explanatory diagram of FIG. 3.

第3図において、いま、ビーム1のバネ2上の
位置に、例えば被測定重量のような外力Fが与え
られ、ビーム1が破線に示すように支点10を中
心としてθ(外力Fによる変位量x)だけ傾くも
のとすれば、この時、ビームに結合している検出
コイル41と制動コイル42とが、永久磁石31
による磁界中を横切るように移動するので、これ
らにはそれぞれ誘起電圧が発生する。検出コイル
41に誘起した電圧は、増幅器43で増幅され、
制動コイル42に負帰還される。増幅器43から
制動コイル42に流れる電流をiとすると、(1)式
が成立する。
In FIG. 3, an external force F, such as a weight to be measured, is applied to the position of the beam 1 on the spring 2, and the beam 1 is displaced θ (displacement amount due to the external force F) about the fulcrum 10 as shown by the broken line. x), at this time, the detection coil 41 and the braking coil 42 coupled to the beam are connected to the permanent magnet 31.
As each of these moves across the magnetic field, an induced voltage is generated in each of them. The voltage induced in the detection coil 41 is amplified by an amplifier 43,
Negative feedback is provided to the braking coil 42. If the current flowing from the amplifier 43 to the braking coil 42 is i, then equation (1) holds true.

IMd2θ/dt2+C′dθ/dt+B2・θ・k+B・li=F
・B …(1) ただし、 B:ビーム1において、支点10と外力Fが与
えられた点までの距離及び支点10とフオ
ースモータ3の検出コイル41と制動コイ
ル42の結合点までの距離 IM:ビームの回転慣性 C′:ビーム1、検出コイル41及び制動コイル
42を含む可動部の空気等による摩擦定数 k:バネの等価バネ定数 l:制動コイルの巻数n、永久磁石31による
磁束Φによつて決まる定数 (1)式において、両辺をBで割ると(2)式が得られ
る。
I M d 2 θ/dt 2 +C′dθ/dt+B 2・θ・k+B・li=F
・B...(1) However, B: In the beam 1, the distance between the fulcrum 10 and the point where the external force F is applied, and the distance between the fulcrum 10 and the connection point between the detection coil 41 and the braking coil 42 of the force motor 3 I M : Rotational inertia of the beam C': Friction constant due to air in the movable parts including the beam 1, the detection coil 41, and the braking coil 42 k: Equivalent spring constant of the spring l: The number of turns n of the braking coil, and the magnetic flux Φ due to the permanent magnet 31. Divide both sides of equation (1) by B to obtain equation (2).

IM/B・d2θ/dt2+C′/B・dθ/dt+B・θ・k
+li=F …(2) (2)式において、θは微少角で、θ=x/Bとお
くと(ただしxは、外力Fの作用点及び制動コイ
ル42の結合点の変位量)、d2θ/dt2=1/B d2x/
dt2, dθ/dt=1/B dx/dtとなり、これを(2)式に代入す
れ ば、(3)式の通りとなる。
I M /B・d 2 θ/dt 2 +C′/B・dθ/dt+B・θ・k
+li=F...(2) In formula (2), θ is a minute angle, and if we set θ=x/B (where x is the displacement of the point of application of external force F and the connection point of braking coil 42), d 2 θ/dt 2 = 1/B d 2 x/
dt 2 , dθ/dt=1/B dx/dt, and by substituting this into equation (2), equation (3) is obtained.

IM/B2 d2x/dt2+C′/B2 dx/dt+kx+li=F…(
3) (3)式において、IM/B2は可動部の等価質量m
であり、また、C′/B2を可動部周囲流体の粘性
定数Cで代表すれば、(3)式は(4)式のような運動方
程式が得られる。
I M /B 2 d 2 x/dt 2 +C′/B 2 dx/dt+kx+li=F…(
3) In equation (3), I M /B 2 is the equivalent mass m of the moving part
And, if C'/B 2 is represented by the viscosity constant C of the fluid surrounding the moving part, then equation (3) yields an equation of motion like equation (4).

md2x/dt2+Cdx/dt+kx+l・i=F …(4) 一方、検出コイル41に誘起する電圧VCは、
(5)式の通りとなる。
md 2 x/dt 2 +Cdx/dt+kx+l・i=F...(4) On the other hand, the voltage V C induced in the detection coil 41 is:
Equation (5) is obtained.

VC=n・Φ・dx/dt …(5) ただし、 n:検出コイル41の巻数 Φ:検出コイル41が単位長さ変位したとき検
出コイルが切る磁束 (5)式をラプラス変換すると(6)式が得られる。
V C = n・Φ・dx/dt …(5) Where, n: Number of turns of the detection coil 41 Φ: Magnetic flux cut by the detection coil when the detection coil 41 is displaced by unit length When formula (5) is converted to Laplace, (6 ) formula is obtained.

VC=n・Φ・S・x …(6) この電圧VCは負帰還増幅器43で増幅され、
制動コイル42に加えられる。負帰還増幅器43
の帰還率βは、検出コイル41,42の相互イン
ダクタンスをM、抵抗44の抵抗値をRとすれ
ば、β=M/R・Sであるから、制御コイル42に 流れる電流iは(7)式で表わされる。
V C =n・Φ・S・x…(6) This voltage V C is amplified by the negative feedback amplifier 43,
It is applied to the braking coil 42. Negative feedback amplifier 43
If the mutual inductance of the detection coils 41 and 42 is M and the resistance value of the resistor 44 is R, the feedback rate β is β=M/R・S, so the current i flowing through the control coil 42 is (7) It is expressed by the formula.

i=n・Φ・x・S/R・1/1+M/R・S…(7)
(7)式において、1≫M/Rとすると(7)式は(8)式の 通りとなる。
i=n・Φ・x・S/R・1/1+M/R・S…(7)
In equation (7), if 1≫M/R, equation (7) becomes as shown in equation (8).

i=nΦx.S/R …(8) 一方、(4)式をラプラス変換すると、(9)式が得ら
れる。
i=nΦx.S/R (8) On the other hand, when formula (4) is Laplace transformed, formula (9) is obtained.

mS2x+CSx+kx+li=F(S) …(9) (9)式に(8)式を代入すると、(10)式が得られる。 mS 2 x+CSx+kx+li=F(S)...(9) By substituting equation (8) into equation (9), equation (10) is obtained.

x{mS2+(C+l・nΦ/R)s+k}=F(S) …(10) (10)式において、定数lは、検出コイル41の巻
数nと磁束Φの積に対応するので、l=nΦと表
わせば、変位xは、(11)で表わすことができる。
x{mS 2 + (C+l・nΦ/R)s+k}=F(S)...(10) In equation (10), the constant l corresponds to the product of the number of turns n of the detection coil 41 and the magnetic flux Φ, so l = nΦ, the displacement x can be expressed as (11).

x=F(S)/mS2+{C+(nφ)2/R}S+k…(
11) 制動をかけない時のダンピング定数は、ξ01
振動工学の理論より(12)式の通りとなる。
x=F(S)/mS 2 +{C+(nφ) 2 /R}S+k…(
11) The damping constant when no braking is applied is ξ 01 as shown in equation (12) according to vibration engineering theory.

また、(11)式、(12)式から制動をかけた時のダンピ
ング定数、ξは(13)式の通りとなる。
Also, from equations (11) and (12), the damping constant ξ when braking is applied is as shown in equation (13).

ξ=ξ01・{1+(nΦ)2/C・R} …(13) (13)式から明らかなように、ダンピング定数
ξは、抵抗Rの値を変えることにより任意に調整
することができ、大きなダンピング効果を得るこ
とができる。
ξ=ξ 01・{1+(nΦ) 2 /C・R} …(13) As is clear from equation (13), the damping constant ξ can be adjusted arbitrarily by changing the value of the resistor R. , a large damping effect can be obtained.

従つて、第1図において、フオースモータ3の
制動コイル42に流れる電流による制動力は、ビ
ーム1の運動変位xに対してダンピングを大きく
するように働く。従つて、ビーム1に外力Fを与
えた時に生ずるビーム1の振動を効果的に抑制す
ることができる。
Therefore, in FIG. 1, the braking force due to the current flowing through the braking coil 42 of the force motor 3 acts to increase damping against the motion displacement x of the beam 1. Therefore, the vibration of the beam 1 that occurs when the external force F is applied to the beam 1 can be effectively suppressed.

(考案の効果) 以上説明したように、本考案によれば、制動コ
イルに検出コイルを取付け、この速度検出コイル
からの信号を増幅して制動コイルに負帰還するよ
うにしたものであるから全体構成が簡単であり、
また、ビームの変位検出手段と制動コイルとがビ
ーム1に同一点で結合することから動作の安定な
電磁ダンピング装置が実現できる。
(Effects of the invention) As explained above, according to the invention, a detection coil is attached to the braking coil, and the signal from this speed detection coil is amplified and negatively fed back to the braking coil. It is easy to configure and
Furthermore, since the beam displacement detection means and the braking coil are coupled to the beam 1 at the same point, an electromagnetic damping device with stable operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案に係る装置の構成概念図、第2
図は電気回路図、第3図は動作説明図である。 1…ビーム、2…バネ、3…フオースモータ、
41…検出コイル、42…制動コイル、43…増
幅器、R…抵抗。
Figure 1 is a conceptual diagram of the configuration of the device according to the present invention, Figure 2
The figure is an electric circuit diagram, and FIG. 3 is an operation explanatory diagram. 1...beam, 2...spring, 3...force motor,
41...detection coil, 42...braking coil, 43...amplifier, R...resistance.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 制動すべきビームに結合する制動コイルとこの
制動コイルに磁界を与える磁石とからなるフオー
スモータを備えた電磁ダンピング装置において、
前記制動コイルと同一点で前記ビームに結合する
速度検出コイルと、この速度検出コイルからの信
号を増幅しその出力信号を前記制動コイルに負帰
還する増幅器と、前記制動コイルと検出コイルと
の共通接続点とアース間に接続した抵抗とを設け
た電磁ダンピング装置。
In an electromagnetic damping device equipped with a force motor consisting of a braking coil coupled to a beam to be damped and a magnet providing a magnetic field to this braking coil,
a speed detection coil coupled to the beam at the same point as the braking coil; an amplifier that amplifies the signal from the speed detection coil and negative feedback of the output signal to the braking coil; and a common connection between the braking coil and the detection coil. An electromagnetic damping device with a resistor connected between the connection point and ground.
JP1980085840U 1980-06-19 1980-06-19 Expired JPH025388Y2 (en)

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JPS596008A (en) * 1982-06-30 1984-01-13 松下電工株式会社 Accommodating apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5430874A (en) * 1977-08-12 1979-03-07 Kamacho Seiko Kk Damping device for weighing machine

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