JPH03155381A - Vibration control method for rotary body - Google Patents

Vibration control method for rotary body

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JPH03155381A
JPH03155381A JP1290582A JP29058289A JPH03155381A JP H03155381 A JPH03155381 A JP H03155381A JP 1290582 A JP1290582 A JP 1290582A JP 29058289 A JP29058289 A JP 29058289A JP H03155381 A JPH03155381 A JP H03155381A
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JP
Japan
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vibration
rotating body
piezoelectric element
displacement
speed
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Application number
JP1290582A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumichi Kato
加藤 一路
Yutaka Kurita
裕 栗田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance damping of vibration by detecting at least one of displacement, speed or acceleration as a motion parameter and feeding a control signal corresponding to the detected parameter back to a piezoelectric element. CONSTITUTION:A sensor 16 detects at least one of displacement, speed or acceleration as a motion parameter for a rotary body 10 being supported by piezoelectric elements 14, 14,.... A control signal DS corresponding to thus detected motion parameter is then provided through a sensor amplifier 17 to a signal processor 18. The signal processor 18 produces a control signal CS, which is fed back through a power amplifier 19 to the piezoelectric elements 14, 14,... thus controlling vibration of the rotary body 10. By such arrangement, vibration damping force is enhanced, load capacity is increased, maintenance is facilitated, damping characteristic can be modified according to the application and precise positioning can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、危険速度を越えて運転されるモータなどの
回転機構に用いて好適な回転体の振動制御方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a vibration control method for a rotating body suitable for use in a rotating mechanism such as a motor that is operated at a speed exceeding a critical speed.

「従来の技術」 近年、モータなどの回転機械に対して、その高速化およ
び高性能化を要求するようになってきている。このよう
な要求のなか、重要な問題の1つとして、回転機械にお
ける回転軸のふれまわり振動防止が上げられる。このふ
れまわり振動は、さまざまな原因によって生ずる。特に
、回転軸がある特定の回転角速度に達すると、激しいふ
れまわり振動が生ずることがあり、この振動の振幅が大
きいときには、直ちに軸の塑性変形か破壊をもたらすこ
とがある。
"Prior Art" In recent years, there has been a demand for higher speed and higher performance of rotating machines such as motors. Among these demands, one of the important issues is prevention of whirling vibration of a rotating shaft in a rotating machine. This whirling vibration is caused by various causes. In particular, when the rotating shaft reaches a certain rotational angular velocity, severe whirling vibrations can occur, and when the amplitude of this vibration is large, it can immediately lead to plastic deformation or destruction of the shaft.

例えば、回転体の重心が軸中心線かられずかに偏心して
いるとき、回転軸には偏った遠心力(不釣り合い力)が
働くため、回転角速度が軸のふれまわり運動の角速度と
一致する付近で、軸のふれまわり振動が激しい共振状態
となる。この共振状態を引き起こす危険速度は、回転機
械にとって最も普遍的に発生するとともに、回転軸のふ
れまわり振動の中で最も激しい振動である(一般に不釣
り合い振動と呼ぶ)。
For example, when the center of gravity of a rotating body is slightly eccentric from the shaft center line, a biased centrifugal force (unbalanced force) acts on the rotating shaft, so that the rotational angular velocity matches the angular velocity of the whirling motion of the shaft. As a result, the whirling vibration of the shaft becomes intensely resonant. The critical speed that causes this resonance state occurs most commonly in rotating machines, and is the most severe vibration among the whirling vibrations of the rotating shaft (generally called unbalanced vibration).

例えば、繊維用モータなどでは、第4図に示すように使
用速度が危険速度より高いため、−旦危険速度を通過さ
せて使用しなければならず、この危険速度を安全に通過
させる技術が必要とされている。この技術を実現するた
めには、綿密な検討が必要であるが、一般的には、振動
が大きすぎて、上記危険速度を7過てきない場合が多い
。そこで、従来より、以下に述べる軸受支持部に減衰機
能を付加する方法が提案されている。
For example, in textile motors, etc., the operating speed is higher than the critical speed as shown in Figure 4, so it must be used after passing through the critical speed, and a technology is required to safely pass this critical speed. It is said that In order to realize this technology, careful consideration is required, but in general, vibrations are so large that in many cases the above-mentioned critical speed cannot be exceeded. Therefore, the following method of adding a damping function to a bearing support portion has been proposed.

■まず、軸受支持部に防振ゴムやゴムのOリングなどを
用いたゴムの弾性と内部減衰とを利用する方法。
■First, a method that utilizes the elasticity and internal damping of rubber by using anti-vibration rubber, rubber O-rings, etc. in the bearing support.

■次に、ゴムの弾性や金属ばね(板ばね、コイルばね、
タイアフラム、またはベローズ)と、油膜のスクイズ膜
作用、オリフィス絞り作用、ダッ■また、静圧軸受など
、油膜の弾性と減衰とを利用する方法(浮動ブツシュ軸
受もこの方法の一種である)。
■Next, consider the elasticity of rubber and metal springs (plate springs, coil springs,
A method that utilizes the elasticity and damping of an oil film, such as a tire phragm (or bellows), an oil film's squeeze film action, an orifice throttling action, and a static pressure bearing (floating bush bearings are also a type of this method).

■そして、最近では、軸受の回りに電磁アクチュエータ
(圧電素子)を設け、これらに振動を抑制するような制
御電圧を印加する方法などがある。
(2) Recently, there has been a method in which an electromagnetic actuator (piezoelectric element) is provided around the bearing and a control voltage is applied to the actuator to suppress vibration.

上述した方法のなかで、例えば、■の方法について、第
6図を参照して説明する。この図において、軸受lの弾
性支持体には、0リング2.2が用いられており、軸受
Iを弾性的に支持している。
Among the above-mentioned methods, for example, method (2) will be explained with reference to FIG. In this figure, an O-ring 2.2 is used as the elastic support for the bearing I, and supports the bearing I elastically.

また、回転軸3と軸受1との間には、油膜4が形成され
ており、さらに、Oリング2とOリング2との間には、
スクイズフィルム5が形成されている。そして、これら
油膜4、Oリング2およびスクイズフィルム5によって
、外乱などによって生じた不釣り合い振動を吸収して減
衰させる。
Further, an oil film 4 is formed between the rotating shaft 3 and the bearing 1, and further between the O-ring 2 and the O-ring 2.
A squeeze film 5 is formed. The oil film 4, O-ring 2, and squeeze film 5 absorb and attenuate unbalanced vibrations caused by external disturbances.

また、上述した■の方法による変形例としては、第7図
に示すように、ボールベアリング6による軸受をOリン
グ2.2、スクイズフィルム5によって支持する場合も
ある。
Further, as a modification of the above-mentioned method (2), as shown in FIG. 7, a ball bearing 6 may be supported by an O-ring 2.2 and a squeeze film 5.

次に、上述した■の方法について、第8図を参照して説
明する。この図において、軸受lの周囲には、複数の圧
電素子7が設けられている。そして、回転軸3に不釣り
合い振動が生じると、制御装置8によって、この振動を
制動する制御電圧が圧電素子7,7.・・・・・・に供
給される。
Next, the method (2) mentioned above will be explained with reference to FIG. In this figure, a plurality of piezoelectric elements 7 are provided around a bearing l. When unbalanced vibration occurs in the rotating shaft 3, the control device 8 applies a control voltage to damp the vibration to the piezoelectric elements 7, 7, . It is supplied to...

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の■、■および■の方法には以
下の欠点がある。
"Problems to be Solved by the Invention" By the way, the above-mentioned conventional methods (1), (2) and (2) have the following drawbacks.

(1)まず、減衰力が小さく、十分な減衰効果が得られ
ない。
(1) First, the damping force is small and a sufficient damping effect cannot be obtained.

(11)次に、支持剛性が小さく、軸受部の負荷能力が
落ちる。
(11) Secondly, the support rigidity is low, and the load capacity of the bearing portion is reduced.

(…)そして、油、ゴムを使用するためメンテナンスが
面倒である。
(...) Also, maintenance is troublesome because oil and rubber are used.

(iv)さらに、減衰特性が一義的に決まってしまい自
由に変更できない。
(iv) Furthermore, the attenuation characteristics are uniquely determined and cannot be changed freely.

また、上述した■の圧電素子を用いる方法では、該圧電
素子に印加する制御電圧の求めがたが重要であるにもか
かわらず、制御方法については明らかにされていない。
Furthermore, in the above method (2) using a piezoelectric element, although determining the control voltage to be applied to the piezoelectric element is important, the control method has not been clarified.

したがって、実現が難しいという問題を生じる。Therefore, the problem arises that it is difficult to realize.

この発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、振動
減衰力が非常に大きく取ることができ、また、負荷能力
が従来法に比べ大きくでき、かつ、メンテナンスが容易
にでき、また、使用状況に応じて減衰特性を変更でき、
さらに、精密位置決めもできる回転体の振動制御方法を
提供することを目的としている。
This invention was made in view of the above-mentioned problems, and can provide a very large vibration damping force, a larger load capacity than conventional methods, and easy maintenance. Attenuation characteristics can be changed depending on the situation,
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a vibration control method for a rotating body that allows precise positioning.

「課題を解決するための手段」 このような問題点を解決するために、この発明では圧電
素子により支持される回転体の運動パラメータとして変
位、速度および加速度のうち少なくとも1つを検出し、
該運動パラメータに応じた制御信号を前記圧電素子にフ
ィードバックすることにより、前記回転体の振動を制御
することを特徴とする。
"Means for Solving the Problems" In order to solve these problems, the present invention detects at least one of displacement, velocity, and acceleration as a motion parameter of a rotating body supported by a piezoelectric element,
The vibration of the rotating body is controlled by feeding back a control signal corresponding to the motion parameter to the piezoelectric element.

「作用」 圧電素子により支持される回転体の運動パラメータとし
て変位、速度および加速度のうち少なくとも1つを検出
し、該運動パラメータに応じた制御信号を前記圧電素子
にフィードバックすることにより、回転体の振動を制御
し、危険速度を容易に通過させ、高速で回転させる。
"Operation" At least one of displacement, velocity, and acceleration is detected as a motion parameter of the rotating body supported by the piezoelectric element, and a control signal corresponding to the motion parameter is fed back to the piezoelectric element. Control vibration, easily pass critical speeds, and rotate at high speeds.

「実施例コ 次に図面を参照してこの発明の実施例について説明する
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図において、10は回転体であり、回転軸1
1を有している。回転軸11は、その両端がボールベア
リング12によって回転自在に支持されている。このボ
ールベアリング12は、スペーサI3を介して、各々4
個の圧電素子14(計8個)によって軸受台I5に支持
されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In this figure, 10 is a rotating body, and the rotating shaft 1
1. The rotating shaft 11 is rotatably supported by ball bearings 12 at both ends thereof. These ball bearings 12 are connected to each other through a spacer I3.
It is supported by the bearing stand I5 by the piezoelectric elements 14 (8 pieces in total).

これら圧電素子14,14.・・・・は、供給される制
御信号に応じて伸縮し、スペーサI3およびボールベア
リング12を介して回転軸11を制動する。
These piezoelectric elements 14, 14. ... expands and contracts in accordance with the supplied control signal, and brakes the rotating shaft 11 via the spacer I3 and the ball bearing 12.

軸受台I5は、回転機ケーシング、またはベースに取り
付けられている。次に、16はセンサであり、回転軸1
1(または、回転体10)の動き(変位、速度、または
加速度)を検出するもので、上下方向、水平方向の動き
を検出するため、片側に少なくとも2個以上設けられて
いる。この例の場合には、片側に2個のセンサ16が設
けられており、計4個使用している。また、このセンサ
16は、上述した回転軸11の動きに応じた検出信号D
Sをセンサアンプ17へ出力する。センサアンプ17は
、検出信号DSを所望のレベルに増幅した後、信号処理
装置18へ出力する。信号処理装置18は、種々の演算
を行った後、得られた制御信号C8をパワーアンプ19
へ出力する。パワーアンプ■9は、制御信号C8に応じ
て、電圧および電流増幅を行い、上述した圧電素子14
,14゜・・・・・・へ供給する。
The bearing stand I5 is attached to the rotating machine casing or the base. Next, 16 is a sensor, and the rotation axis 1
1 (or the rotating body 10) (displacement, speed, or acceleration), and at least two of them are provided on one side to detect movement in the vertical and horizontal directions. In this example, two sensors 16 are provided on one side, and a total of four sensors are used. This sensor 16 also receives a detection signal D corresponding to the movement of the rotating shaft 11 described above.
S is output to the sensor amplifier 17. The sensor amplifier 17 amplifies the detection signal DS to a desired level and then outputs it to the signal processing device 18. After performing various calculations, the signal processing device 18 sends the obtained control signal C8 to the power amplifier 19.
Output to. The power amplifier ■9 performs voltage and current amplification according to the control signal C8, and amplifies the piezoelectric element 14 described above.
, 14°...

次に、上述した構成における動作について説明する。こ
こでは、説明を簡単にするために、回転体!0の剛性を
1個のばね定数に、で近似する。
Next, the operation in the above-described configuration will be explained. Here, to simplify the explanation, we will use a rotating body! Approximate the stiffness of 0 to one spring constant.

また、軸受台(圧電素子14、ボールベアリング12を
含む)15を左右対称と仮定し、片側のみについて考え
る。振動方向についても上下方向のみと考えると、第2
図に示すモデル化が可能となる。なお、圧電素子14の
ばね定数に1は線形で一定値とし、重力は無視する。
Further, it is assumed that the bearing stand (including the piezoelectric element 14 and the ball bearing 12) 15 is bilaterally symmetrical, and only one side will be considered. Considering the vibration direction only in the vertical direction, the second
The modeling shown in the figure becomes possible. Note that the spring constant of the piezoelectric element 14 is 1, which is a linear constant value, and gravity is ignored.

この図において、Mは回転体lOの質量、xtは回転体
10の変位、fは回転体10に作用する外乱、klは回
転体lOのばね定数である。また、x、は負荷がないと
きの圧電素子!4の変位、k。
In this figure, M is the mass of the rotating body 1O, xt is the displacement of the rotating body 10, f is the disturbance acting on the rotating body 10, and kl is the spring constant of the rotating body 10. Also, x is the piezoelectric element when there is no load! displacement of 4, k.

は圧電素子14のばね定数である。is the spring constant of the piezoelectric element 14.

次に、図示におけるモデルの運動方程式は、M・父t+
K(Xt  Xt)−f  ・・・・・・・・・・・・
(1)で与えられる。ここで、定数には、 K=に+”kt  ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・(2)k  +”k  
t とする。また、圧電素子14の特性からχ1は、x1=
A−e   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(3)となる。ここで、eはパ
ワーアンプ19から出力される圧電素子I4への印加電
圧であり、Aは圧電素子14の種類および大きさによっ
て決まる定数である。
Next, the equation of motion of the model in the diagram is M・father t+
K(Xt Xt)-f ・・・・・・・・・・・・
It is given by (1). Here, the constant is K=+”kt ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(2)k+”k
Let it be t. Also, from the characteristics of the piezoelectric element 14, χ1 is x1=
A-e ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(3) Here, e is the voltage applied to the piezoelectric element I4 output from the power amplifier 19, and A is a constant determined by the type and size of the piezoelectric element 14.

次に、(3)式を(1)式に代入すると、M−! t 
+に−x t  K−A−e = f  −−・” (
4)となる。
Next, by substituting equation (3) into equation (1), M-! t
+ to −x t K−A−e = f −−・” (
4).

次に、上述した図示の系において、外乱fを最小にする
方法(複数)あるいは回転体lOの位置制御の方法につ
いて説明する。なお、各実施例における回転機構の構造
およびその構成は同一である。
Next, a method (plurality) of minimizing the disturbance f or a method of controlling the position of the rotating body 1O in the illustrated system described above will be explained. Note that the structure and configuration of the rotation mechanism in each embodiment are the same.

a、第1の実施例。a. First example.

まず、第1の実施例では、センサ16により回転体10
の変位X、を検出し、その検出信号DSを信号処理装置
18によって微分して大、とし、この文、に比例した電
圧eを圧電素子14にフィードバックする場合について
説明する。
First, in the first embodiment, the sensor 16 detects the rotating body 10.
A case will be described in which the displacement X of is detected, the detection signal DS is differentiated by the signal processing device 18 to be large, and a voltage e proportional to this expression is fed back to the piezoelectric element 14.

この場合、まず、上述した電圧。を、 6−c   ・大、  ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(5)−A C;ゲイン に−A とする。この(5)式を(4)式に代入すると、M−父
、+c−文t+ K−x t= f  −−−・” (
6)となる。ここで、Cは、圧電素子14による減衰定
数である。また、質1Mがω/2πの振動数で調和的に
変動している上記外乱r(不釣り合い力; f =F−
coscc+ t )を受けているとすると、(6)式
の特解は次のようになる。
In this case, first, the voltage mentioned above. 6-c ・Large ・・・・・・・・・・・・・・・
......(5) -A C; Set -A to the gain. Substituting this equation (5) into equation (4), we get M-father, +c-sentence t+ K-x t= f ---・" (
6). Here, C is an attenuation constant due to the piezoelectric element 14. In addition, the above disturbance r (unbalanced force; f = F-
coscc+t), the special solution to equation (6) is as follows.

x v= X −cos (ωを一α) ・・・・・・
・・・・・・・・・(7)X−・・・(8) K−M・ω    + C・ω1 α−tan”’   ”ω え−M、tt>・  °°゛゛°°゛°°°゛°(9)
また、この場合、回転体!0の固有振動数をC7とする
と、上記外乱fの振動数ωと固有振動数ω。との比、す
なわち振動数比rは、 となる。一般に、質量Mの外乱による振幅Xjは、第3
図に示すように振動数比rが1.0付近で、すなわち、
振動数ωが固有振動数ω。に等しくなる点で共振して最
大となる。
x v= X − cos (ω is one α) ・・・・・・
・・・・・・・・・(7) °°゛°(9)
Also, in this case, a rotating body! If the natural frequency of 0 is C7, then the frequency ω of the disturbance f and the natural frequency ω. The ratio, that is, the frequency ratio r, is as follows. Generally, the amplitude Xj due to the disturbance of the mass M is the third
As shown in the figure, when the frequency ratio r is around 1.0, that is,
The frequency ω is the natural frequency ω. It resonates and reaches a maximum at the point where it becomes equal to .

また、図示した系において、減衰比率ζは、ζ−20M
、t、y。 °°°゛°°゛°゛°゛°°°゛゛゛°゛
°゛(II)と定義される。この(+ 1)式から圧電
素子14の減衰定数Cを大きくすることにより、減衰比
率ζが大きくなることが分かる。すなわち、危険速度通
過時に(第4図点P1を参照)、パワーアンプ19のゲ
インを大きくすると、減衰比率ζが大きくなるため、図
示の破線のように質量Mの振動振幅(変位xz)が小さ
くなる。この結果、回転体lOは、第4図に示す危険速
度において、振動振幅を大きくすることなく高速回転数
の運転範囲に達する。
Furthermore, in the illustrated system, the damping ratio ζ is ζ-20M
,t,y. It is defined as °°°゛°°゛°゛°゛°°°゛゛゛°゛°゛ (II). From this equation (+1), it can be seen that by increasing the damping constant C of the piezoelectric element 14, the damping ratio ζ becomes larger. That is, when passing the critical speed (see point P1 in Figure 4), if the gain of the power amplifier 19 is increased, the damping ratio ζ increases, so the vibration amplitude (displacement xz) of the mass M becomes smaller as shown by the broken line in the figure. Become. As a result, the rotating body 10 reaches the operating range of high rotational speed at the critical speed shown in FIG. 4 without increasing the vibration amplitude.

なお、この例では、機械的な減衰は、圧電素子14によ
る減衰に比べはるかに小さいため無視した。
Note that in this example, the mechanical damping was ignored because it was much smaller than the damping caused by the piezoelectric element 14.

b、第2の実施例 次に、第2の実施例では、センサ16により回転体IO
の変位X、を検出し、この変位X、に比例した電圧eを
圧電素子14にフィードバックする。
b. Second Example Next, in the second example, the rotating body IO is detected by the sensor 16.
The displacement X is detected, and a voltage e proportional to this displacement X is fed back to the piezoelectric element 14.

この場合、まず、上述した電圧eを、 e−K’  ・X、 ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(12)−A K  、ゲイン に−A とする。この(12)式を(4)式に代入すると、 M−51、+  (K + K’)・x != f  
”・・・・・・・(13)となる。したがって、パワー
アンプ19のゲインを変えることにより、見掛は上、ば
ね定数Kが変化することが上記(13)式から分かる。
In this case, first, the voltage e mentioned above is expressed as e-K' ・X, ......
...(12) -A K and -A are set as the gain. Substituting this equation (12) into equation (4), we get M-51, + (K + K') x! = f
”...(13). Therefore, it can be seen from the above equation (13) that by changing the gain of the power amplifier 19, the spring constant K changes, although it appears to be better.

また、この場合の固有振動数ω。は、 ω。=F1「(14) となり、Koを変化させることによって、固有振動数ω
、が変化することが分かる。したがって、第5図に示す
ように回転数が危険速度に近付いた点P2において、パ
ワーアンプ19のゲインを小さくすることにより、瞬間
的に固有振動数ω。を小さくすることができる。固有振
動数ω、が瞬間的に小さ(なると、そのときの回転角速
度(振動数ω)は変化後の固有振動数ω。より大きいた
め、萌述した振動数比rは1.0より大きくなり共振が
回避される。
Also, the natural frequency ω in this case. Ha, ω. = F1 "(14), and by changing Ko, the natural frequency ω
It can be seen that , changes. Therefore, as shown in FIG. 5, at point P2 where the rotational speed approaches the critical speed, by reducing the gain of the power amplifier 19, the natural frequency ω is instantaneously reduced. can be made smaller. When the natural frequency ω becomes momentarily small, the rotational angular velocity (frequency ω) at that time is larger than the natural frequency ω after the change, so the frequency ratio r mentioned above becomes larger than 1.0. Resonance is avoided.

この結果、危険速度は、第5図に示すように低速側へ移
動し、回転体10の回転数は、危険速度を通過すること
なく高速回転数の運転範囲に達する。
As a result, the critical speed moves to the low speed side as shown in FIG. 5, and the rotational speed of the rotating body 10 reaches the high speed operating range without passing through the critical speed.

C1第3の実施例 次に、第3の実施例では、センサ16により回転体lO
の変位X、を検出し、この変位X、を信号処理装置18
によって2同機分して加速度父、とする。そして、この
加速度父、に比例した電圧eを圧電素子14にフィード
バックする。
C1 Third Embodiment Next, in the third embodiment, the rotating body lO is detected by the sensor 16.
Detects the displacement X, and converts this displacement X to the signal processing device 18
Let's divide the two aircraft's acceleration into the acceleration factor. Then, a voltage e proportional to this acceleration is fed back to the piezoelectric element 14.

この場合、まず、上述した電圧eを、 6−   M’   ・父、   ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(15)−A M°ニゲイン に−A とする。この(15)式を(4)式に代入すると、 (M+M’)父t+ K−x t= f  −−−(1
6)となる。したがって、パワーアンプ19のゲインを
変えることにより、見掛は上、回転体lOの質量Mが変
化することが上記(16)式から分かる。また、この場
合の固有振動数ω、は、ωn=ツマ1(17) となり、M′を変化させることによって、固有振動数ω
。が変化することが分かる。したがって、上述した第2
の実施例と同様に、第5図に示す回転数が危険速度に近
付いた点P2において、パワーアンプ19のゲインを大
きくすることにより、瞬間的に固有振動数ω。を小さく
することができる。
In this case, first, the voltage e mentioned above is expressed as 6-M'・father, ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(15) −A M°nigain is set to −A. Substituting this equation (15) into equation (4), (M+M') father t+ K-x t= f ---(1
6). Therefore, it can be seen from the above equation (16) that by changing the gain of the power amplifier 19, the mass M of the rotating body 10 changes, although it appears to be the case. In addition, the natural frequency ω in this case is ωn = knob 1 (17), and by changing M', the natural frequency ω
. It can be seen that the changes. Therefore, the second
Similarly to the embodiment, by increasing the gain of the power amplifier 19 at the point P2 shown in FIG. 5 where the rotational speed approaches the critical speed, the natural frequency ω is instantaneously reduced. can be made smaller.

この結果、危険速度は、第5図に示すように低速側へ移
動し、回転体lOの回転数は、危険速度を通過すること
なく高速回転数の運転範囲に達する。
As a result, the critical speed moves to the low speed side as shown in FIG. 5, and the rotation speed of the rotating body 10 reaches the high speed operating range without passing through the critical speed.

d、第4の実施例。d. Fourth embodiment.

次に、第4の実施例では、センサI6により回転体lO
の変位X、を検出して、この変位X、を前述したように
信号処理装置18によって、速度大、および加速度父、
とする。そして、これら変位X2、速度Xおよび加速度
又、に応じた電圧eを圧電素子14にフィードバックす
る。
Next, in the fourth embodiment, the rotating body lO is detected by the sensor I6.
Detects the displacement X, and converts this displacement
shall be. Then, the voltage e corresponding to the displacement X2, velocity X, and acceleration is fed back to the piezoelectric element 14.

この例の場合には、前述した(3)式は、(M+M’)
・! tic ・大t”(K十に’)x t=f −(
18)となる。すなわち、この系の運動方程式は、前述
したa ”−cの実施例の運動方程式を合成したものと
なる。したがって、この例では、前述した実施例と同様
に、パワーアンプ19のゲインを変化させることにより
、さらに高度な振動制御が行われる。この結果、回転体
10の回転数は、高速回転数の運転範囲に達する。
In this example, the above equation (3) is (M+M')
・! tic ・large t” (K ten’) x t=f −(
18). In other words, the equation of motion of this system is a combination of the equations of motion of the embodiments a''-c described above.Therefore, in this example, the gain of the power amplifier 19 is changed as in the embodiment described above. As a result, more advanced vibration control is performed.As a result, the rotational speed of the rotating body 10 reaches the operating range of high rotational speed.

e、第5の実施例。e. Fifth embodiment.

次に、第5の実施例では、センサ16により回転体lO
の変位X2を検出して、この変位X、を信号処理装置I
8によって積分する。そして、この積分値に応じた電圧
eを圧電素子14にフィードバックすることにより、所
望する軸心位置で回転体IOを支持する。
Next, in the fifth embodiment, the sensor 16 detects the rotating body lO
The signal processing device I detects the displacement X2 of
Integrate by 8. Then, by feeding back the voltage e corresponding to this integral value to the piezoelectric element 14, the rotating body IO is supported at a desired axial center position.

なお、この実施例では、上述したように回転体lOの精
密位置決めができ、また、低周波領域における支持ばね
剛性を大きく取れるため、負荷能力が向上するという利
点が得られる。
In addition, in this embodiment, as described above, the rotating body 10 can be precisely positioned, and the support spring rigidity can be increased in the low frequency range, so that the advantage of improving the load capacity is obtained.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、回転体の動き
(変位、速度および加速度)を検出し、これらjこ応じ
た制御電圧を圧電素子lこフィードバックすることによ
り次に示す効果が得られる。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, the motion (displacement, velocity, and acceleration) of the rotating body is detected, and the corresponding control voltage is fed back to the piezoelectric element to The effect shown can be obtained.

■振動減衰力を非常に大きく取れる。■Vibration damping force can be extremely large.

■負荷能力を従来法に比べ大きくできる。■Load capacity can be increased compared to conventional methods.

■使用状況に応じて減衰特性を変更できる。■Attenuation characteristics can be changed according to usage conditions.

■精密位置決めもできる。■Precise positioning is also possible.

■油、ゴムなどを使用しないため、メンテナンスが容易
にできる。
■Maintenance is easy because no oil or rubber is used.

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

第1図(a)および(b)は、各々、この発明の一実施
例による振動防止装置の構造を示す横断面図および同実
施例の支持部の縦断面図、第2図は同実施例をモデル化
した概念図、第3図は振動数比と振幅との関係を示す特
性図、第4図は第1の実施例の動作を説明するための説
明図、第5図は第2、第3の実施例を説明するための説
明図、第6図、第7図および第8図は従来の振動防止装
置の構造を示す断面図である。 +1・・・・・・回転軸、 C8・・・・・・制御信号、 e・・・・・・電圧。
FIGS. 1(a) and 1(b) are a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view of a support portion of the vibration prevention device according to an embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the support portion of the same embodiment. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between frequency ratio and amplitude, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the first embodiment, and FIG. 5 is a diagram of the second embodiment. Explanatory drawings for explaining the third embodiment, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are cross-sectional views showing the structure of a conventional vibration prevention device. +1... Rotation axis, C8... Control signal, e... Voltage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 圧電素子により支持される回転体の運動パラメータとし
て変位、速度および加速度のうち少なくとも1つを検出
し、該運動パラメータに応じた制御信号を前記圧電素子
にフィードバックすることにより、前記回転体の振動を
制御することを特徴とする回転体の振動制御方法。
At least one of displacement, velocity, and acceleration is detected as a motion parameter of a rotating body supported by a piezoelectric element, and a control signal corresponding to the motion parameter is fed back to the piezoelectric element to suppress vibration of the rotating body. A vibration control method for a rotating body, characterized in that:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676539A (en) * 2012-09-20 2014-03-26 柯尼卡美能达株式会社 Image forming apparatus

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