JPH07168631A - 振動制振装置 - Google Patents
振動制振装置Info
- Publication number
- JPH07168631A JPH07168631A JP34258593A JP34258593A JPH07168631A JP H07168631 A JPH07168631 A JP H07168631A JP 34258593 A JP34258593 A JP 34258593A JP 34258593 A JP34258593 A JP 34258593A JP H07168631 A JPH07168631 A JP H07168631A
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- JP
- Japan
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- vibration
- vibrated
- mass
- elastic member
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電アクチュエータの被振動物体の振動方向
への歪みの変位量を大きくすることが可能な振動制振装
置を提供しようとするものである。 【構成】 加振力を受けて振動する被振動物体への取付
ベース１と、該取付ベース１上に両端が支持されて被振
動物体の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状の
弾性部材２と、該弾性部材２の中央に設けられるマス３
と、該マス３に対して対称に前記弾性部材２の長手方向
に直線状に並べられて貼着される１以上のバイモルフ型
の圧電アクチュエータ４、５と、前記被振動物体の現実
の振動を検出するセンサ７と、該センサ７の信号値に基
づいて前記圧電アクチュエータ４、５を被振動物体の振
動方向へ変位させる制御部８を備え、前記マス３を被振
動物体の振動方向へ運動させて慣性力を生じさせ、この
慣性力により被振動物体の振動を制振する振動制振装置
である。
への歪みの変位量を大きくすることが可能な振動制振装
置を提供しようとするものである。 【構成】 加振力を受けて振動する被振動物体への取付
ベース１と、該取付ベース１上に両端が支持されて被振
動物体の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状の
弾性部材２と、該弾性部材２の中央に設けられるマス３
と、該マス３に対して対称に前記弾性部材２の長手方向
に直線状に並べられて貼着される１以上のバイモルフ型
の圧電アクチュエータ４、５と、前記被振動物体の現実
の振動を検出するセンサ７と、該センサ７の信号値に基
づいて前記圧電アクチュエータ４、５を被振動物体の振
動方向へ変位させる制御部８を備え、前記マス３を被振
動物体の振動方向へ運動させて慣性力を生じさせ、この
慣性力により被振動物体の振動を制振する振動制振装置
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加振力を受けて振動す
る物体の振動を制振するための振動制振装置であり、圧
電アクチュエータ、マス、被振動物体の振動を検出する
センサを備えた振動制振装置に係わり、特に、振動する
物体が精密機器等の産業機械である場合に最適な振動制
振装置に関する。
る物体の振動を制振するための振動制振装置であり、圧
電アクチュエータ、マス、被振動物体の振動を検出する
センサを備えた振動制振装置に係わり、特に、振動する
物体が精密機器等の産業機械である場合に最適な振動制
振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】加振力を受けて振動する被振動物体の制
振方法としては古くから動吸振機が有効なことが良く知
られている。これは振動しいている物体に加振力の周波
数と等しい固有振動数を持つバネ、質量、ダンパー等か
らなる装置を取り付けて、これの振動力により被振動物
体の現実の振動周波数付近に反共振点が形成されるよう
にして吸振する受動的な振動制振装置である。ところが
この方法は、制振性能の限界が低く、加振周波数と動吸
振機の固有振動数が精度良く一致している必要があり、
加振周波数が変動する場合には対応できないという問題
があった。
振方法としては古くから動吸振機が有効なことが良く知
られている。これは振動しいている物体に加振力の周波
数と等しい固有振動数を持つバネ、質量、ダンパー等か
らなる装置を取り付けて、これの振動力により被振動物
体の現実の振動周波数付近に反共振点が形成されるよう
にして吸振する受動的な振動制振装置である。ところが
この方法は、制振性能の限界が低く、加振周波数と動吸
振機の固有振動数が精度良く一致している必要があり、
加振周波数が変動する場合には対応できないという問題
があった。
【０００３】そこで、センサにより被振動物体の振動を
検出し、その検出値に応じて被振動物体から検出した振
動を積極的に打ち消すように圧電アクチュエータを駆動
させる能動的な振動制振装置が、特開昭６３−２２１４
１０号等に開示されている。
検出し、その検出値に応じて被振動物体から検出した振
動を積極的に打ち消すように圧電アクチュエータを駆動
させる能動的な振動制振装置が、特開昭６３−２２１４
１０号等に開示されている。
【０００４】この振動制振装置は、加振力を受けて振動
する被振動物体への取付ベースと、該取付ベース上に設
けられた圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータ
に支持されるマスと、前記被振動物体の現実の振動を検
出するセンサと、該センサの信号に基づいて振動を制振
する方向に前記圧電アクチュエータを駆動させる制御部
を備えており、前記圧電アクチュエータと前記マスと
が、取付ベースに垂直な方向（被振動物体の振動方向）
に直列に接続されて固定されている。そして、センサが
振動を検出すると、制御部が前記センサの検出に基づい
て圧電アクチュエータの発生力を制御して、振動を制振
する方向に圧電アクチュエータを歪ませる。
する被振動物体への取付ベースと、該取付ベース上に設
けられた圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータ
に支持されるマスと、前記被振動物体の現実の振動を検
出するセンサと、該センサの信号に基づいて振動を制振
する方向に前記圧電アクチュエータを駆動させる制御部
を備えており、前記圧電アクチュエータと前記マスと
が、取付ベースに垂直な方向（被振動物体の振動方向）
に直列に接続されて固定されている。そして、センサが
振動を検出すると、制御部が前記センサの検出に基づい
て圧電アクチュエータの発生力を制御して、振動を制振
する方向に圧電アクチュエータを歪ませる。
【０００５】ところで、上述のような振動制振装置に使
用される圧電アクチュエータは、圧電アクチュエータと
マスとが、取付ベースに垂直な方向（被振動物体の振動
方向）に直列に接続されて固定されている構造上、図６
に示すような積層型の圧電アクチュエータが使用されて
いる。
用される圧電アクチュエータは、圧電アクチュエータと
マスとが、取付ベースに垂直な方向（被振動物体の振動
方向）に直列に接続されて固定されている構造上、図６
に示すような積層型の圧電アクチュエータが使用されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すような積層型の圧電アクチュエータは、取付ベース
に垂直な方向（被振動物体の振動方向）への歪みの変位
量δが非常に小さく、高周波数領域では効果的であるが
比較的大きな変位量δが求められる低周波数領域ではあ
まり効果的ではないという問題を有している。特に、精
密機器においては、高周波数領域の振動は上述の受動的
な振動制振装置によって制振することが容易であるの
で、低周波数領域での振動制振装置が望まれている。
示すような積層型の圧電アクチュエータは、取付ベース
に垂直な方向（被振動物体の振動方向）への歪みの変位
量δが非常に小さく、高周波数領域では効果的であるが
比較的大きな変位量δが求められる低周波数領域ではあ
まり効果的ではないという問題を有している。特に、精
密機器においては、高周波数領域の振動は上述の受動的
な振動制振装置によって制振することが容易であるの
で、低周波数領域での振動制振装置が望まれている。
【０００７】本発明の振動制振装置は、上記問題に鑑み
なされたもので、その目的とするところは、圧電アクチ
ュエータの被振動物体の振動方向への歪みの変位量を大
きくすることが可能な振動制振装置を提供しようとする
ものである。
なされたもので、その目的とするところは、圧電アクチ
ュエータの被振動物体の振動方向への歪みの変位量を大
きくすることが可能な振動制振装置を提供しようとする
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の振動制振装置は、加振力を受けて振動する
被振動物体への取付ベースと、該取付ベース上に両端が
支持されて被振動物体の振動方向に対して垂直に取り付
けられる板状の弾性部材と、該弾性部材の中央に設けら
れるマスと、該マスに対して対称に前記弾性部材の長手
方向に直線状に並べられて貼着される１以上のバイモル
フ型の圧電アクチュエータと、前記被振動物体の現実の
振動を検出するセンサと、該センサの信号値に基づいて
前記圧電アクチュエータを被振動物体の振動方向へ変位
させる制御部を備え、前記マスを被振動物体の振動方向
へ運動させて慣性力を生じさせ、この慣性力により被振
動物体の振動を制振するものである。
に、本発明の振動制振装置は、加振力を受けて振動する
被振動物体への取付ベースと、該取付ベース上に両端が
支持されて被振動物体の振動方向に対して垂直に取り付
けられる板状の弾性部材と、該弾性部材の中央に設けら
れるマスと、該マスに対して対称に前記弾性部材の長手
方向に直線状に並べられて貼着される１以上のバイモル
フ型の圧電アクチュエータと、前記被振動物体の現実の
振動を検出するセンサと、該センサの信号値に基づいて
前記圧電アクチュエータを被振動物体の振動方向へ変位
させる制御部を備え、前記マスを被振動物体の振動方向
へ運動させて慣性力を生じさせ、この慣性力により被振
動物体の振動を制振するものである。
【０００９】
【作用】上記手段によると、１以上のバイモルフ型の圧
電アクチュエータが被振動物体の振動方向に対して垂直
に取り付けられる板状弾性部材の長手方向に直線状に設
けられているので、被振動物体の振動方向へ大きく変位
することが可能になる。それに伴い、板状弾性部材の中
央のマスも被振動物体の振動方向に大きく運動して比較
的大きな慣性力を生じさせる。そして、この慣性力によ
り振動を制振する。
電アクチュエータが被振動物体の振動方向に対して垂直
に取り付けられる板状弾性部材の長手方向に直線状に設
けられているので、被振動物体の振動方向へ大きく変位
することが可能になる。それに伴い、板状弾性部材の中
央のマスも被振動物体の振動方向に大きく運動して比較
的大きな慣性力を生じさせる。そして、この慣性力によ
り振動を制振する。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図１は、本発明の振動制振装置を示す図
であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の作動図である。図
１において、１は取付ベース、２は板状弾性部材、３は
マス、４及び５は圧電アクチュエータ、６及び７は振動
検出するセンサ、８は制御部である。
つつ説明する。図１は、本発明の振動制振装置を示す図
であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の作動図である。図
１において、１は取付ベース、２は板状弾性部材、３は
マス、４及び５は圧電アクチュエータ、６及び７は振動
検出するセンサ、８は制御部である。
【００１１】取付ベース１は、加振力を受けて振動する
被振動物体への本発明の振動制振装置１９の取付面とな
る。板状弾性部材２は、その両端を支持部材１８によっ
て支持されて取付ベース１上に水平に（被振動物体の振
動方向に垂直な方向）に取り付けられており、マス３
は、その板状弾性部材２の中央に取り付けられている。
板状弾性部材２の剛性及びマス３の質量は、（１）式に
よって定められており、（１）式は、振動制振器１９を
中央に集中質量を有する両端支持梁と見たときの角固有
振動Ｗm が制振したい振動数と略等しくなるように設定
したものである。
被振動物体への本発明の振動制振装置１９の取付面とな
る。板状弾性部材２は、その両端を支持部材１８によっ
て支持されて取付ベース１上に水平に（被振動物体の振
動方向に垂直な方向）に取り付けられており、マス３
は、その板状弾性部材２の中央に取り付けられている。
板状弾性部材２の剛性及びマス３の質量は、（１）式に
よって定められており、（１）式は、振動制振器１９を
中央に集中質量を有する両端支持梁と見たときの角固有
振動Ｗm が制振したい振動数と略等しくなるように設定
したものである。
【００１２】 Ｗm ＝４＊√〔（３ＥＩ）／（ＭＬ3 ）〕 （１）式 Ｗm ：角固有振動（ｒａｄ／ｓ） Ｅ： ヤ
ング率 Ｉ：断面二次モーメント Ｍ：集中
質量 Ｌ：梁の長さ
ング率 Ｉ：断面二次モーメント Ｍ：集中
質量 Ｌ：梁の長さ
【００１３】圧電アクチュエータ４及び５は、電圧が加
えられると図２中二点鎖線に示すような方向に歪んで変
位するバイモルフ型の圧電アクチュエータであり、マス
３に対して対称に板状弾性部材２に貼着されて圧電アク
チュエータの列を構成している。振動検出するセンサ６
及び７は、それぞれマス３と被振動物体に取り付けられ
ており、振動変位、速度、加速度のうち少なくとも一つ
を検出して振動を検出して制御部８に信号を送る。制御
部８は、センサ６及び７から送られたきた信号値に基づ
いて、圧電アクチュエータ４、５の列の被振動物体の振
動方向への適切な変位を得るような制御量を演算し、こ
の制御量を増幅器９に入力して、圧電アクチュエータ
４、５の列を被振動物体の振動方向へ変位させる。
えられると図２中二点鎖線に示すような方向に歪んで変
位するバイモルフ型の圧電アクチュエータであり、マス
３に対して対称に板状弾性部材２に貼着されて圧電アク
チュエータの列を構成している。振動検出するセンサ６
及び７は、それぞれマス３と被振動物体に取り付けられ
ており、振動変位、速度、加速度のうち少なくとも一つ
を検出して振動を検出して制御部８に信号を送る。制御
部８は、センサ６及び７から送られたきた信号値に基づ
いて、圧電アクチュエータ４、５の列の被振動物体の振
動方向への適切な変位を得るような制御量を演算し、こ
の制御量を増幅器９に入力して、圧電アクチュエータ
４、５の列を被振動物体の振動方向へ変位させる。
【００１４】上記本発明の振動制振装置１９の作動を説
明する。センサ７が振動を検出すると、制御部８がセン
サ６からの信号値とセンサ７からの信号値に基づいて、
圧電アクチュエータ４、５を、図１（ｂ）に示すよう
に、被振動物体の振動方向に、被振動体の振動を制振す
るのに適切な量だけ変位させる。それに伴い、板状弾性
部材２の中央のマス３も図中矢印方向に変位し、被振動
物体の振動方向に運動して慣性力を生じさせる。そし
て、この慣性力により被振動物体の振動を制振する。
明する。センサ７が振動を検出すると、制御部８がセン
サ６からの信号値とセンサ７からの信号値に基づいて、
圧電アクチュエータ４、５を、図１（ｂ）に示すよう
に、被振動物体の振動方向に、被振動体の振動を制振す
るのに適切な量だけ変位させる。それに伴い、板状弾性
部材２の中央のマス３も図中矢印方向に変位し、被振動
物体の振動方向に運動して慣性力を生じさせる。そし
て、この慣性力により被振動物体の振動を制振する。
【００１５】上記構成の発明の振動制振装置１９は、バ
イモルフ型の圧電アクチュエータ４、５が、被振動物体
の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状弾性部材
２の長手方向に直線状に設けられているので、被振動物
体の振動方向へ歪ませて大きく変位することが可能であ
り、それに伴い、板状弾性部材２の中央のマス３も被振
動物体の振動方向に大きく運動して比較的大きな慣性力
を生じさせることが可能となる。従って、高周波数領域
に比べ大きな変位量が求められる低周波数領域であって
も効果的な制振が行える。
イモルフ型の圧電アクチュエータ４、５が、被振動物体
の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状弾性部材
２の長手方向に直線状に設けられているので、被振動物
体の振動方向へ歪ませて大きく変位することが可能であ
り、それに伴い、板状弾性部材２の中央のマス３も被振
動物体の振動方向に大きく運動して比較的大きな慣性力
を生じさせることが可能となる。従って、高周波数領域
に比べ大きな変位量が求められる低周波数領域であって
も効果的な制振が行える。
【００１６】次に、本発明実施の他の振動制振装置を図
３乃至図５により説明する。図３は、取付ベース１とマ
ス３との間にバネ１０及び減衰要素１１を挿入すること
により、従来の受動的制振装置としての特性も備えた例
である。圧電アクチュエータ４、５が故障等で作動しな
い場合にもバネ１０及び減衰要素１１とで制振装置とし
ての機能を果たすので制振装置全体としての信頼性を確
保できる。
３乃至図５により説明する。図３は、取付ベース１とマ
ス３との間にバネ１０及び減衰要素１１を挿入すること
により、従来の受動的制振装置としての特性も備えた例
である。圧電アクチュエータ４、５が故障等で作動しな
い場合にもバネ１０及び減衰要素１１とで制振装置とし
ての機能を果たすので制振装置全体としての信頼性を確
保できる。
【００１７】図４は、板状弾性部材２とマス３の接続部
をピン１２で支持しているものである。このようにピン
１２で支持すると板状弾性部材２とマス３との取付角度
がピン１２の回転によって可変となるので、両圧電アク
チュエータ４、５の列の被振動物体の振動方向の変位を
図１の場合とは逆向きに歪ませても、マス３は図４
（ｂ）に示すような角度で支持されて図中矢印方向に変
位し、被振動物体の振動方向に運動して慣性力を生じさ
せることができる。
をピン１２で支持しているものである。このようにピン
１２で支持すると板状弾性部材２とマス３との取付角度
がピン１２の回転によって可変となるので、両圧電アク
チュエータ４、５の列の被振動物体の振動方向の変位を
図１の場合とは逆向きに歪ませても、マス３は図４
（ｂ）に示すような角度で支持されて図中矢印方向に変
位し、被振動物体の振動方向に運動して慣性力を生じさ
せることができる。
【００１８】図５は、圧電アクチュエータ１４、１５、
１６、１７をマス３に対して対称に二枚づつ直線状に並
べて板状弾性部材２に貼着した例である。この場合は、
圧電アクチュエータ１４、１５の歪みの向きに対して、
圧電アクチュエータ１６、１７の歪みの向きが反対にな
っており、図５（ｂ）に示すように、全体として一つの
大きな波形となるように圧電アクチュエータ１４、１
５、１６、１７の列を被振動物体の振動方向へ変位させ
ている。そして、マス３を矢印方向に大きく変位させて
振動物体の振動方向に運動させ、慣性力を生じさせてい
る。
１６、１７をマス３に対して対称に二枚づつ直線状に並
べて板状弾性部材２に貼着した例である。この場合は、
圧電アクチュエータ１４、１５の歪みの向きに対して、
圧電アクチュエータ１６、１７の歪みの向きが反対にな
っており、図５（ｂ）に示すように、全体として一つの
大きな波形となるように圧電アクチュエータ１４、１
５、１６、１７の列を被振動物体の振動方向へ変位させ
ている。そして、マス３を矢印方向に大きく変位させて
振動物体の振動方向に運動させ、慣性力を生じさせてい
る。
【００１９】
【発明の効果】このように本発明の振動制振装置は、１
以上のバイモルフ型の圧電アクチュエータを被振動物体
の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状弾性部材
の長手方向に直線状に設けることにより、被振動物体の
振動方向へ大きく変位することを可能とし、それに伴
い、板状弾性部材の中央のマスも被振動物体の振動方向
に大きく運動して比較的大きな慣性力を発生させる。そ
して、この慣性力により、振動を制振するようにしてい
るので、比較的低周波数領域であっても効果的な制振が
行える。従って、低周波数領域での振動制振装置が望ま
れている精密機器においての制振装置として最適であ
る。
以上のバイモルフ型の圧電アクチュエータを被振動物体
の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状弾性部材
の長手方向に直線状に設けることにより、被振動物体の
振動方向へ大きく変位することを可能とし、それに伴
い、板状弾性部材の中央のマスも被振動物体の振動方向
に大きく運動して比較的大きな慣性力を発生させる。そ
して、この慣性力により、振動を制振するようにしてい
るので、比較的低周波数領域であっても効果的な制振が
行える。従って、低周波数領域での振動制振装置が望ま
れている精密機器においての制振装置として最適であ
る。
【図１】本発明実施の振動制振装置を示す図である。
【図２】バイモルフ型の圧電アクチュエータの歪みの変
位を示す図である。
位を示す図である。
【図３】本発明実施の他の振動制振装置を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明実施の他の振動制振装置を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明実施の他の振動制振装置を示す図であ
る。
る。
【図６】積層型の圧電アクチュエータの歪みの変位を示
す図である。
す図である。
１ 取付ベース ２ 板状弾性部材 ３ マス ４、５ バイモルフ型圧電アクチュエータ ６、７ センサ ８ 制御部 ９ 増幅器 １８ 支持部材 １９ 振動制振装置
Claims (1)
- 【請求項１】 加振力を受けて振動する被振動物体への
取付ベースと、該取付ベース上に両端が支持されて被振
動物体の振動方向に対して垂直に取り付けられる板状の
弾性部材と、該弾性部材の中央に設けられるマスと、該
マスに対して対称に前記弾性部材の長手方向に直線状に
並べられて貼着される１以上のバイモルフ型の圧電アク
チュエータと、前記被振動物体の現実の振動を検出する
センサと、該センサの信号値に基づいて前記圧電アクチ
ュエータを被振動物体の振動方向へ変位させる制御部を
備え、前記マスを被振動物体の振動方向へ運動させて慣
性力を生じさせ、この慣性力により被振動物体の振動を
制振することを特徴とする振動制振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34258593A JPH07168631A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 振動制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34258593A JPH07168631A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 振動制振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07168631A true JPH07168631A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18354911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34258593A Pending JPH07168631A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 振動制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07168631A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075329A1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-11 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Net control system of structural vibrations |
| WO2007073820A1 (de) | 2005-12-16 | 2007-07-05 | Eurocopter Deutschland Gmbh | Kraftgenerator |
| JP2010164107A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Takenaka Komuten Co Ltd | 載置台の支持装置 |
| CN103117532A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-05-22 | 龙滩水电开发有限公司 | 一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法 |
| CN103195863A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-07-10 | 青岛理工大学 | 机械结构阻尼大小智能化控制系统 |
| JP2013529133A (ja) * | 2010-05-28 | 2013-07-18 | ユーロコプテール ドイチェランド ゲーエムベーハー | 構造体に取付けるための力発生器 |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP34258593A patent/JPH07168631A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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