JPH061884U - 制振アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成が簡単であり，応答性および信頼性が高
く，かつコンパクトな制振アクチュエータを提供する。 【構成】 被振動体に設けられたセンサの信号を制御装
置を介して入力可能とすると共に，被振動体に伝達され
る振動の逆波形を発生させ，振動体に伝達される振動を
低減させるように構成した制振アクチュエータにおい
て，表裏両面に偏平コイルを備えると共に被振動体と独
立に固定されたコイル部材と，前記偏平コイルと磁気空
隙を介して対向して設けられ，厚さ方向に着磁された複
数個の永久磁石を長手方向に異極が交互に現れるように
配設され，かつ長手方向に移動可能に形成された可動部
材とからなり，可動部材を被振動体と接続し，かつ前記
偏平コイルにセンサからの信号に基づく制御電流を通電
することにより，前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を
発生するように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，電子計算機，精密機械装置等若しくは建物等に加わる振動を緩和し ，これらの機器，建物等を地震その他の外乱振動から保護する制振装置を構成す る制振アクチュエータに関するものであり，特に永久磁石によって可動部材を構 成し，固定したコイルとの間の反発磁界によって被振動体に伝達される振動を低 減させるように構成した制振アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来機械装置，建物等の制振装置としては，防振ばね若しくは防振ゴム等を使 用するものがあり，これらの装置は機械装置や建物の床等の可動側と，機械装置 若しくは建物基礎等の固定側との間に配設し，交通振動，建設工事に起因する振 動，地震，風震等の外乱振動を周期の長い緩やかな動きに変換するものである。

【０００３】 このような装置としては，構造物の底部に例えばボールベアリングやローラを 組み込んだり，ゴムや空気ばね等を使用するものがある。しかし前者においては 摩擦係数が大であるため，免震若しくは制振作用が必ずしも充分でなく，一方後 者においては重量と弾性係数によって一定の固有振動を有するため，地震波と共 振しないという保証がない。

【０００４】 またオイルダンパや鉄板ダンパ等を使用する制振装置も提案されているが，前 者においては油洩れその他の不都合発生を防止するための日常のメンテナンスが 煩雑であると共に，寒暖の温度差により，油の粘性が変化し，制振作用が不安定 になるという欠点がある。一方後者においては，メンテナンスが容易であると共 に，温度による変化がないという利点はあるものの，往復のヒステリシスが存在 し，リニアリティを欠如するという欠点がある。

【０００５】 上記のような欠点を解消するメカニカルな制振装置として，磁気減衰器付ボー ルねじ式防振器の提案がある（日本機械学会論文集（Ｃ編）５１巻４７１号（昭 ６０−１１）参照）。この装置はボールねじの先端に銅若しくはアルミニウムの ような導電材料からなる平板を設け，この平板が磁界中において回転した場合に 平板内に発生するうず電流による制動力を利用するものである。

【０００６】 また上記同様にうず電流を利用するものとして，回転球体と円錐または円弧状 の凹面受け皿との組み合わせによる防振，免震装置に，磁性体とこの磁性体の磁 力により制動される導体板とからなるダンパを組み合わせたことを要旨とする提 案も開示されている（特開昭６３−２２３２４４号公報参照）。

【０００７】 上記のような導体板と磁性体との組み合わせになるダンパを使用することによ り，定期的な点検作業が不必要となり，性能の安定性が保証されるという利点が ある。しかしながら上記従来のものにおいては，導体板が介在する磁界の強さが 一定であるため，被振動体に対する制振作用若しくは免振作用が必ずしも充分で ないという問題点も併存する。

【０００８】 そこで最近では被振動体に対するより精密な防振効果を奏するために，積極的 に発生させた振動によって，問題となる振動を打ち消し，若しくは低減させる所 謂アクティブ振動制御手段が研究されている。このような手段により，従来の所 謂パッシブな防振作用から，アクティブな制振作用が期待され得る。

【０００９】 図５はアクティブ振動制御手段の例を示す簡略ブロック図である。図５におい て，Ｔは防振支持系の伝達特性，Ａは制御用の振動を発生させるアクチュエータ 系を含めた伝達特性（被補償系）およびＨはディジタルフィルタで実現すべき補 償系の伝達特性であり，ＨはＨ＝−Ｔ／Ａを満足するように設定される。すなわ ちこのアクティブ振動制御手段においては，上記式を満足するディジタルフィル タに，基盤からの振動を通すことにより，防振支持系を伝播してくる振動の波形 と逆波形の振動をアクチュエータで発生させ，伝播してくる振動をキャンセルさ せるものである。

【００１０】 図６はアクティブ振動制御手段の例を示すブロック図である。図６において， ３１は基盤であり，床面３２上にゴム板３３を介して載置される。３４はテーブ ルであり，基盤３１上に立設された防振支持装置３５を介して設けられている。 ３６は基盤３１上に設けられた水平加振器，３７はテーブル３４に設けられたア クチュエータである。

【００１１】 次に３８はディジタルフィルタ手段であり，Ａ／Ｄ変換器３９，ディジタルフ ィルタ４０，Ｄ／Ａ変換器４１からなり，基盤３１上に設けられたセンサ４２の 信号をチャージアンプ４３およびローパスフィルタ４４を介して入力し，ローパ スフィルタ４５およびパワーアンプ４６を介してアクチュエータ３７に出力する ように構成されている。また４７はテーブル３４に設けられたモニタセンサであ り，チャージアンプ４８を介してＦＦＴ装置４９に信号を出力する。なおＦＦＴ 装置４９には前記センサ４２の信号をチャージアンプ４３を介して入力させ，処 理信号を前記ディジタルフィルタ手段３８に出力する。

【００１２】 上記の構成により，まず水平加振器３６を作動させた状態で，防振支持系の伝 達関数Ｔをチャージアンプ４３，４８の出力側のａ−ｂ間で計測し，次にＡ点か らノイズ信号を入力し，補償系の伝達関数Ａを計測する。これら２つの伝達関数 Ｔ，Ａを使用し，前記の式Ｈ＝−Ｔ／Ａにより伝達関数Ｈを計算し，インパルス 応答を求め，ディジタルフィルタ４０（ＦＩＲフィルタ）の係数として書き込む のである。

【００１３】 上記の装置により水平加振器３６により，テーブル３４に水平方向振動を発生 させ，ディジタルフィルタ手段３８を介してアクチュエータ３７に振動の波形と 逆波形の振動を印加した結果，振動低減効果が大であることが確認されている（ 日本音響学会講演論文集 平成元年３月発行）。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】 上記のようなアクティブ振動制御手段においては，アクチュエータ３７によっ て，テーブル３４に加わる振動の波形と逆波形の振動を確実に発生させることが 重要である。このようなアクチュエータ３７としては種々の型式のものが公知で あるが，前記図６に示すような制振用のものとしては，構成，重量，実用性等の 点で満足すべきものが出現していない。

【００１５】 本考案は，上記従来技術に存在する問題点を解決し，構成が簡単であり，応答 性および信頼性が高く，かつコンパクトな制振アクチュエータを提供することを 目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために，本考案においては，被振動体に設けられたセンサ の信号を制御装置を介して入力可能とすると共に，被振動体に伝達される振動の 逆波形を発生させ，振動体に伝達される振動を低減させるように構成した制振ア クチュエータにおいて， 表裏両面に偏平コイルを備えると共に被振動体と独立に固定されたコイル部材 と，前記偏平コイルと磁気空隙を介して対向して設けられ，厚さ方向に着磁され た複数個の永久磁石を長手方向に異極が交互に現れるように配設され，かつ長手 方向に移動可能に形成された可動部材とからなり，可動部材を被振動体と接続し ，かつ前記偏平コイルにセンサからの信号に基づく制御電流を通電することによ り，前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を発生するように構成する，という技術 的手段を採用した。

【００１７】 本考案において使用する永久磁石としては，最大磁気エネルギー積の大なる希 土類系の永久磁石が好ましく，就中Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石が好ましい。

【００１８】

【作用】

上記の構成により，被振動体に作用する非所望な振動を大幅に低減することが できる。なおコイル部材と可動部材とは非接触であるため，制振エネルギーの機 械的な損失は殆ど無視することができ，制振作用の効率が高く，応答性および信 頼性が大幅に向上され得る。

【００１９】

【実施例】

図１ないし図３は夫々本考案の実施例を示す要部断面正面図，要部断面平面図 および要部断面右側面図である。図１ないし図３において，１はコイル部材であ り，例えばＳＳ４００のような鉄板からなる保持板２の表裏両面に偏平コイル３ を埋設固着して形成する。４はサイドプレートであり，例えばＡ５０５２のよう な非磁性金属材料によって平板状に形成し，保持板２の上下端部をボルト５を介 して挟着する。６は支持部材であり，前記サイドプレート４と同様な材料によっ て略Ｌ字形に形成し，サイドプレート４の長手方向の一方の端部に固着する。

【００２０】 次に７は可動部材であり，例えばＳＳ４００のような軟磁性材料により帯板状 に形成したヨーク８，このヨーク８の表面に固着された永久磁石９およびヨーク ８，８の端部に設けられ永久磁石９，９間の間隔を保持する連結部材１０とによ って構成する。なお永久磁石９は例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（日立金属製 Ｈ Ｓ３５ＢＨ）によって形成し，厚さ方向に着磁すると共に，異極が対向し，かつ ヨーク８の長手方向に異極が交互に現れるように配設する。偏平コイル３と永久 磁石９との間に形成される磁気空隙は，可能な限り小寸法とするのが好ましい。

【００２１】 上記構成の可動部材７は，長手方向両端部に設けたスペーサ１１および後述す るように形成したばね１２を介してサイドプレート４，４間に支持され，長手方 向に往復移動可能に形成する。なおスペーサ１１は例えばＡ５０５２のような非 磁性材料により，ばね１２は例えばりん青銅によって形成する。

【００２２】 図４は図１ないし図３におけるばね１２を示す側面図である。図４においてば ね１２は例えばりん青銅からなる長方形の板材に，山形状およびＬ字状の溝１３ を設け，連続するＳ字状部１４が形成されるように構成する。１５および１６は 各々取付孔であり，前記図１ないし図３におけるスペーサ１１およびサイドプレ ート４との取付用のボルト（図示せず）が挿通可能の寸法に形成する。

【００２３】 上記の構成により，支持部材６を介して被振動体（図示せず，図６におけるテ ーブル３４相当）と独立に設けられた固定部材（図示せず）に固定し，可動部材 ７の一方の端部を被振動体（図示せず）と一体に接続する。そして前記図６に示 すような例えばディジタルフィルタ手段３８からの制御電流をコイル部材１を構 成する偏平コイル３に通電すれば，永久磁石９の磁界と逆方向の磁界が発生する から，被振動体（例えば図６に示すテーブル３４）の振動を低減させることがで きる。

【００２４】 この場合，可動部材７は両端部を図４に示すような構成のばね１２で支持され ているため，水平方向の移動は円滑であると共に，被振動体の上下方向振動に対 しても，Ｓ字状部１４が連続した構成であるため，被振動体の振動に忠実に追随 し得る。従って被振動体から可動部材７への振動伝達効率は極めて高く，ばね１ ２による振動エネルギー損失および制振エネルギー損失は殆ど無視できる。

【００２５】 本実施例においては，各偏平コイル２個に対して各々４個の永久磁石を対向さ せた例を示したが，被振動体の慣性その他を勘案して適宜の数を選定できる。ま た例えばＸＹテーブルの制振用として，可動部材の移動方向を直交させて２セッ ト設けてもよく，更に併せて可動部材の移動方向を垂直方向としたものを設けて もよい。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は以上記述のような構成および作用であるから，構造が簡単でありかつ コンパクトであると共に，可動部材がコイル部材と非接触であるため，制振エネ ルギーの機械的損失を殆ど無視することができ，制振作用の効率が高く，応答性 および信頼性を大幅に向上し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す要部断面正面図である。

【図２】本考案の実施例を示す要部断面平面図である。

【図３】本考案の実施例を示す要部断面右側面図であ
る。

【図４】図１ないし図３におけるばね１２を示す側面図
である。

【図５】アクティブ振動制御手段の例を示す簡易ブロッ
ク図である。

【図６】アクティブ振動制御手段の例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ コイル部材 ７ 可動部材 １２ ばね

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被振動体に設けられたセンサの信号を制
   御装置を介して入力可能とすると共に，被振動体に伝達
   される振動の逆波形を発生させ，振動体に伝達される振
   動を低減させるように構成した制振アクチュエータにお
   いて， 表裏両面に偏平コイルを備えると共に被振動体と独立に
   固定されたコイル部材と，前記偏平コイルと磁気空隙を
   介して対向して設けられ，厚さ方向に着磁された複数個
   の永久磁石を長手方向に異極が交互に現れるように配設
   され，かつ長手方向に移動可能に形成された可動部材と
   からなり，可動部材を被振動体と接続し，かつ前記偏平
   コイルにセンサからの信号に基づく制御電流を通電する
   ことにより，前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を発生
   するように構成したことを特徴とする制振アクチュエー
   タ。