JPS6231733A - パラメトリツク的に制御される能動振動絶縁装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、振動絶縁装置および方法、特に２個の素子
または構体間に結合されるようになっておりこれら素子
（または構体）間に伝達されて来た機械的励起を低減す
るための支持装置または懸架装置に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

第２図に示されているような線型粘性減衰器を使用した
単一自由度の従来の振動絶縁装置について考察する。質
量”Ｍ”のペイロード（ｐａｙｌｏａａ　）　　２　（
基礎３に対して絶縁されている）に作用する力は、ばね
硬直定数″′Ｋ”とばね４の圧縮（絶縁器の相対偏向で
ある）との積に等しいばね力、線型減衰係数゛Ｃ”と粘
性減衰器６の圧縮率（相対速度である）との積である散
逸力である。これら２つの力は、絶縁されたペイロード
２の慣性力（ペイロードの質量係数”Ｍ”とペイロード
質量自体の加速度との積である）によって中和されなけ
ればならない。

振動絶縁の分野では、線型粘性装置における減衰が振動
絶縁装置全体の共振特性を制御することは周知である。

減衰を加えると、共振増幅の有害な影響が少なくなる。

しかしながら、減衰が増大されるにつれて共振増幅は事
実下がるが、高周波振動絶縁の程度は低下される。実際
、もし重要な減衰の一部が１に設定されて共振増幅の影
響を除去するならば、殆ど全ての振動絶縁は失われる。

共振周波数よりも非常に高い周波数においてさえ、振動
絶縁率は６デシベル／オクターブだけ増加するにすぎな
い。

他の周知型式の振動絶縁装置は、共振増幅が粘性減衰に
よって良く制御されるが高い周波数で提供された振動絶
縁を保持するような仕方で制御するものである。この型
式の振動絶縁装置は、絶縁されたペイロードに接続され
て“スカイ・フック（ｓｋｙ　ｈｏｏｋ　）”として働
く線型粘性減衰器を使用する。この型式の振動絶縁装置
は第３図に示されている。この第３図において、線型粘
性減衰器６は、その一端が絶縁されたペイロード２へ接
続されかつその他端が１スカイ・フック”８として知ら
れた空間の固定位置へ接続されている。

受動”スカイ・フック”被減衰装置を構成不能にするの
は固定接続である。振動の世界におけるため、振動絶縁
装置に近づきやすい全ての質量は動いており従って真の
６スカイ・フック”として働かない。そのような装置は
米国特許願第７１６，０２６号？こ開示された能動振動
絶縁技術を使用することによって近づけられ得る。しか
し、前記米国特許願の発明は、他の能動振動絶縁装置と
同様に、その有効さが２つの範囲で制限される。まず第
１に、そのような装置は一般に安定官に制限があり従っ
て個別の用途に適合するように調整された必要な装置安
定化回路無しでは丁度゛適所にスリップ゛され得ない。

第２に、そのような装置は一般に運転するための動力を
要し２かつ個々の設計によって課せられた動力要求制限
により力および運動出力の両方で制限される。

振動絶縁特性が所望通り調整され得るように、被制御減
衰係数を有する能動振動絶縁装置が望ましい。この特性
は１スカイ・フック”減衰器ζこ近づくように調整され
得ることが望ましい。

第３図に示されたような“スカイ・フック°′型振動絶
縁装置を簡単に数学解析することによりこの発明は理解
し易くなる。この装置では、減衰力はペイロードの絶対
速度と減衰器の粘性減衰係数との積に等しい。

”スカイ・フック゛被減衰搗動絶縁装置の運動式は下記
の式（１）で表わされる。

ｕ（ｄＸ）　＝＝Ｋ（［Ｊ−ｘ）−Ｃ（ａｘ）　　　　
　　　（１式（１）において、”ｄＸ’”、”ｄ２ｘ−
＋はペイロードの質量Ｍのそれぞれ速度、加速度であり
、そしてＵ″は基礎（この基礎に対してペイロードが絶
縁される）の時間依存変位である。なお、明細書全体を
通じて時間導関数は、分母″ｄｔ”または”ｄｔ２”無
しで便宜上記号化した。

定常状態の正弦波振動の場合、この式の１つの解は”ス
カイ・フック”減衰振動絶縁装置の伝達性ベクトル式で
ある。ラプラス変換式では、解は下記の通りである。

たゾし、“Ｗｎ”は”Ｋ”／”Ｍ”に等しく、”ゼータ
”は“Ｃ″／７重要衰の大きさに等しく、モしてＳ”は
ラプラス演算子である。

重要な減衰の装置部分に関連した減衰器すなわち”ゼー
タ”項は式の分母中にのみ現われる。

これは、“ゼータ”項が分子と分母の両方に現われる第
２図の装置の近似解と違う。しかしながら、従来の絶縁
装置のための伝達性ベクトルに関する周知の式と６スカ
イ・フック”被減衰絶縁装置の式との間のこの一見した
微小な相違は、粘性減衰それ自体が振動絶縁特性全体中
で明らかであるやり方で強い影響をもつ。“スカイ・フ
ック′″被減衰装置では、減衰の度合が増大されかつ重
要な減衰”ゼータ″の一部が１よりも大きい値に近づく
につれて、共振による増幅は消えかつ振動絶縁はゼロ周
波数で始まる。

なお、１のピーク伝達性もゼロ周波数で起る。

もっと重要なことは、装置の共振を除去するため（こ使
用された減衰の増大により、減衰されなか−った共振周
波数より低い全ての周波数のための振動絶縁を付加する
ことである。

”スカイ・フック”型装置では、重要な減衰の小部分の
ための別な減衰の効果は、共振増幅量が低減される仕方
で従来減衰された振動絶縁装置のための効果と事実上同
じである。しかしながら、重要な減衰の一部が約０．２
の値を超えて増大されるので、装置の共振による振動の
増幅が減少されるのみならず、同時に共振周波数よりも
高い周波数で振動絶縁特性の損失が無いことも認められ
る。この影響は重要な減衰の穫めて大きい部分に対して
さえ継続する。

従って、“スカイ・フック”被減衰装置の有利な振動絶
縁を達成するか或は少なくとも近づく実現可能な振動絶
縁装置が望ましい。

それ故、この発明の目的が改良された安定性を呈しかつ
慣用の能動装置よりも少ない動力しか要さない能動振動
絶縁装置を提供することは明らかである。

この発明の他の目的は、“スカイ・フック”減衰器装置
の式を近似する伝達性ベクトル式によって特徴付けられ
かつ事実上共振増幅を有さない実現可能な振動絶縁装置
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段と作用〕この発明のこれ
らの目的やその他の目的は、ペイロードの速度を表わす
第１速度信号を導出するための第１センサと、基礎の速
度を表わす第２速度信号を導出するための第２センサと
、前記ペイロードを前記基礎に対して支持するように配
置された粘性減衰器と、命令信号に応答して前記粘性減
衰器の減衰係数を調整するための手段と、前記減衰係数
を表わす帰還信号を導出するための帰還手段と、前記第
１速度信号および前記第２速度信号並びに前記帰還信号
に応答して前記命令信号を連続して発生するための電子
的手段とを備え、もって前記粘性減衰器の減衰係数が自
動的帰還によって制御されかつ”スカイ・フック”振動
絶縁装置の減衰係数を近似し得るパラメトリック的に制
御される能動振動絶縁装置によって達成される。

この発明の望ましい実施例によれば、両方の速度センサ
はジオホンであり、そして調整手段は命令信号に応答し
てサーボ弁を通る水圧流体の流れを調整するための電気
機械的駆動体を含む。サーボ弁は、作動器を蓄積器に連
結する通路を通って流れる流体を抑制するように働く単
方向または両方向の弁スプールを含むことが望ましい。

作動器は、基礎（この上に蓄積器があるか或は基礎に蓄
積器が接続される）に対してペイロードを水圧で支持す
るようになっておりかつ構成される。

こ＼に説明しかつ請求されるような振動絶縁装置は、事
実、運動および作動実行器のセンサが必要なので、能動
装置である。しかしながら、この減衰技術は、能動的に
力を発生する作動器を要しない。慣用の能動装置の問題
点の多くが除去されるのは、この可変減衰器が減衰力を
受動的に発生しかつ能動法すなわち少ない動力しか要さ
ない技術を使用して減衰係数の瞬時値だけを変更するた
めである。

この発明はまた、そのような装置によって振動絶縁が行
われる方法を含む。

構成の細部および部品の組み合わせを含めて、この発明
の諸特色を添付図面について説明する。

この発明を具体化した特定の振動制御装置は−へ 例にすぎず、限定ではなく、この発明の範囲から逸脱し
ない限り種々の実施例が可能である。

−一一一二集”ｉ−一一一一 Σつ 〔実施例〕 Ａ、基本的な装置の概要およびその数学的説明第１図は
この発明のパラメトリック的に制御される能動振動絶縁
装置１０を示し、この能動振動絶縁装置１０は動作時ペ
イロード１６、基礎すなわちベース１８に結合されてそ
れぞれペイロード１６、基礎１８の速度（ｉＸ　、ｄＵ
を表わす信号を導出する２個の応答センサ１２，１４を
含んでいる。これら２個の応答センサ１２，１４からの
出力が速度センサの不調のせいで速度の近似値のみを与
え従ってもっと有効な速度信号を生じるように適切に処
理され得ることは、前記米国特許願において認識されか
つ記述されている。ペイロード１６または基礎１８の振
動励起が能動振動絶縁装置１０によって絶縁されること
、すなわちその伝達が少なくとも成る範囲の周波数に対
して減少ないし除去されることを理解されたい。

能動振動絶縁装置１０は、更に、サーボ・コンｌ−ロー
ラ２２によって制御される可変減衰係数の粘性減衰器２
０を含む。サーボ・コントローラ２２からの出力信号は
こ＼では６命令信号”と呼ばれ、この命令信号を使用し
て瞬時減衰係数が式（６）で表わされるような仕方で減
衰係数を調整する。

減衰係数Ｃ＝　ｃｌ［ＡＢＳ（Ａ（ｄＸ／ｄＶ））’］
　　　　（３）たゾし、”Ａ”は粘性減衰器のオリフィ
スの瞬時面積、”Ｃ１′はオリフィスが全開した時の減
衰係数、そしてｄＶ’“は基礎１８に対するペイロード
１６の相対速度であってｄＵ”−ｄＸ”に等しい。

式（３）によって確立された装置減衰サーボ環では、か
つ応答センサ１２，１４が同一の伝達関数を持つように
同じであるとすれば、運動の簡略化された微分式は能動
振動絶縁装置１０を説明するように書かれ得る。ばね、
減衰器および質量慣性力のための慣用の力加算手法をも
う一度使って当業者は下記の式（４）を導き出せる。

Ｍ（ｄ２Ｘ）　＝Ｋ　（Ｕ−Ｘｌ−Ｃ！１（ｄＶ）（Ａ
ＢＳ（Ａ（ｄＸ／ｄＶ）〕）・・・・（４） 注意して良く見れば、相対速度”ｄＶ　”が減衰器の分
子および分母の両方に現われ、そしてもし合成された減
衰係数項が符号を持たないことのためてなければ、２つ
の項は正確に打ち消し合いかつ真の゛°スカイ・フック
″波減衰装置を数学的に形成する。しかしながら、合成
された減衰器は、減衰係数ｕ　Ｃｎを調整するためだけ
に帰還が使用されるので、符号を持たない。これを知っ
て式を書き直せる。式（４）の運動の微分式は式（５）
で表わされた形態に簡単化される。

Ｍ　［：　ｄＸ２）＝Ｋ　［：　Ｕ　ｘ）　　ＣＩＡ　
（ＡＢＳ　（ｄＸ）　〕（テ／Ｌ／　夕）・・・・（５
） こ＼て、項”デルタパは＋１または−１に等しくかつ相
対速度の符号を表わす。式（５）を式（１）で与えられ
た運動式と比較されたい。

装置の上記数学的説明は若干の点で実現され、かつ実際
の世界との接点が考察されなければならない。もし絶対
ペイロード速度を表わす電圧信号が有限でありかつ相対
速度を表わす電圧信号がゼロならば、上述したような実
際の速度比は無限の値を有する。これは、正弦振動で各
サイクルに２回起る状態であり、従って普通に起る事象
である。→トー士・コントローラ２２は無限電圧を出力
できない。従って、命令信号は成る特定化された最大値
を持つように制限されなければならず、この最大値は一
般にＵＭＡＸで表わされ、例えば約１０ボルトである。

しかしながら、命令信号は、ゼロを含めて−ＵＭＡＸ　
　と＋　ＵＭＡＸの間の全ての値をまだ持ち得る。しか
しながら、実際の装置では、命令信号がゼロの時に、常
に成る残留減衰が残っていなければならない。よって、
実現可能な装置では、減衰係数は以後ＩＩ　Ｃ，ＴＩと
称される最小値を持たなければならない。これは、式（
６）で表わされた形態で実現可能な装置のための命令信
号を形成することになる。

減衰係数Ｃ＝Ｇｏ（：４．０＋Ａ（Ａ、ＢＳ（ｄＸ／ｄ
Ｖ）））　　　（６＋実際の装置では、項ｃｏは命令信
号がセロの時に存在する減衰であるが、減衰係数の最大
値はＣ！ｏ（１，ｏ＋Ａ（ＵＭＡｘ））に等しい。

従って、能動振動絶縁装置１０は、式（旬で与えられた
“スカイ・フンク′″減衰器の式を近似する伝達性ベク
トル式（５）によって特徴付けられる。そのような装置
の構成要素の細部を今から説明する。

今述べたように、この発明の能動振動絶縁装置１０は、
線型振動絶縁器の粘性減衰係数のダイナミック調整によ
り作動する。粘性減衰係数を調整することの望ましい方
法は第１図に示されている。粘性減衰器２０は電気機械
的可変オリフィス手段として働くサーボ弁３０を含み、
このサーボ弁３０は使用した流体の流量を計測して減衰
圧力の低下およびその結果の散逸力を提供する。この流
量制御は、サーボ弁６０へ入力された電気信号（こ＼で
は１命令信号”と呼ばれる）に応答して流路の調整した
制約によって達成される。

この発明において使用されたせ−ボ弁３０は所定の流域
を確立し、この流域が所定の値に対する能動振動絶縁装
置の瞬時減衰係数を設定する。サーボ弁３０は慣用のサ
ーボ弁と少し違う。

通常、サーボ弁は水圧ポンプまたは押揚げポンプからの
流体の流れを制御するために利用され、その際ポンプは
一般に制御装置作動器を動作させる。サーボ弁３０は、
ポンプからの流れを制御せず、むしろ流体を両方向に流
させる所定の弁開度を確立する。これは、成る瞬間にた
またま起るどんな圧力状態においても受動的に起る。

振動絶縁は、減衰力すなわち散逸力の大きさの時間依存
調整次第である。相対速度が散逸要素の両端間で生じる
時に、散逸力は能動振動絶縁装置１０によって受動的に
発生される。−散逸力は、瞬時線型粘性減衰係数゛Ｃ゛
と相対速度の積に等しく、この発明において作用および
制御されるべき項である。減衰係数に対する電気機械的
制御は、減衰力すなわち散逸力を発生するために非圧縮
性流路内の散逸要素としてサーボ弁６０を利用する能動
振動絶縁装置１ｏにより、達成される。サーボ弁３ｏは
、流域すなわち流体面積を制御自在に変え、もってひど
い危険の減衰係数を調整するための電気機械的手段を含
む。サーボ弁３０は可動弁スプール３２を含み、この弁
スプール６２は一端もしくはその附近で円筒状スプール
・ヘッド３３に連結されかつ他端では駆動シャフト３８
に連結されたロッドすなわちネック部３４を含む。スプ
ール・ヘッド３６は、ディスク状をしており、外側の円
筒状表面すなわちランド４０およびこの表面４０に垂直
に連結された平らな端壁４２を有して、両者間に事実上
鋭い縁を形成する。弁スプール３２は、スプール・ヘッ
ド３６をぴったりに従ってカタガタせずに摺動させる内
径の横方向通路４４内で摺動自在に駆動されるように構
成される。

粘性減衰器２０は、サーボ弁３ｏに加えて、２つの部屋
５２．５４がある支持円筒体すなわちレセプタクル５０
を備える。サーボ弁３ｏは部屋５２と５４をつないで両
者間に調整された流体の流通を行わせる。上側の部屋５
２は負−荷支持部屋であり、ペイロード支持体５６と組
み合って単一の水圧作用作動器５８（低くて一定の粘度
を有する非圧縮性流体が充填されている）を形成する。

下側の部屋５４は小さな水圧蓄積部屋すなわち蓄積器で
、非圧縮性水圧流体を事実上一定の圧力で貯えるように
働く。

上述したように、サーボ弁３ｏの機能は、所望の制御関
数に応じて水圧流体の流量を計測することである。弁ス
プール３２は、動作時電気機械的手段６４へ連結されて
その機械的出力で駆動されると、動いて流体回路内のオ
リフィス介ｏ、６２を開くか閉じる。オリフィス６０．
６２は同一のサイズおよび形状でありかっスプール・ヘ
ッド３６の円筒状表面４ｏと垂直に流体を流させる。

弁スプール６２は更に支持ヘッド３３．６８を含み、こ
の場合ロッド３４が３個のヘッド３６゜３３．６８を全
部連結するように延びる。支持ヘッド３３．６８は、横
方向通路４４内で弁スプール３２が開くのを防止するよ
うに働きかつスプール・ヘッド３６の両側に間隔をおい
て配置される。弁スプール３２によるオリフィス６０．
６２の全開は下記のようにして行われなければならない
。すなわち、能動振動絶縁装置の重要な減衰の極く小部
分は、能動振動絶縁装置の予測された全ての励起速度下
で確立される。

サーボ弁３０の弁スプール３２の許容移動方向は、サー
ボ弁６０が単方向型か双方向型かを決定する。１方向に
のみ変位する弁スプール３２は精巧な単方向サーボ弁を
形成するが、両方向に変位する弁スプールは双方向サー
ボ弁を形成する。しかしながら、双方向サーボ弁はもし
弁への制御信号が１方向だけのスプール移動を命令する
ならば単方向サーボ弁と同一動作を行うことができ、従
って双方向サーボ弁は能動振動絶縁装置が応答するかぎ
り両方のサーボ弁型として動作し得る。

サーボ・コントローラ２２からの命令信号に応答してオ
リフィス６０．６２に対し通路４４内でロッド３４を変
位させる駆動力を加えることのできる電気機械的手段す
なわち駆動手段６４によって弁スプール３２は作動され
る。従って、電気機械的手段６４は可変オリフィスの開
度を変えるのに役立つ。望ましくは、電気機械的手段６
４が慣用の拡声器（他の形態の電動機も使用できるが）
を駆動するために普通に使用されるような設計の電磁ソ
レノイドを備えることである。弁スプール３２に加えら
れた制御機械力は、この弁スプール３２をカが印加され
た方向に加速させる。しかしながら、オリフィス６０゜
６２に対するスプール・ヘッド３６の位置を表わす帰還
信号は、電気機械的手段６４を制御するためにサーボ・
コントローラ２２にょっ−て使用される。帰還信号は粘
性減衰器２ｏの減衰係数も表わすが、それは瞬時流域を
表わすためである。それは、変位トランスデユーサ例え
ば動作時弁スプール３２に関連させられる線型可変微分
トランスデユーサ（”ＬＶＯＴ”）センサのよ　　　　
□うな手段７０によって導出されることが望ましい。

サーボ弁３０を通って流れる流体の流量は２つのパラメ
ータすなわちサーボ弁３０の両端間での圧力低下および
流域に比例する。

Ｐｌは作動器５８内例えばオリフィス６０中で測定され
た圧力を表わし、そしてＰ２は水圧蓄積器５４内例えば
オリフィス６２中で測定された圧力を表わすとしよう。

ペイロード１６の振動加速は慣性力を支持円筒体５０に
加えさせる。大抵の場合、オリフィス６０．６２を通る
流れは式（７）によって支配されることが安全に想定さ
れる。

Ｑ＝　Ｃ！（ｉＡ　（ＳＱ、ＲＴ　（２ｄＰ／Ｖ））＝
Ａｏ（ｄＶ）　　　　（７）た＼゛“し、”　Ｃ，１”
は流体のための弁開度の減衰係数であり、”ＳＱ、ＲＴ
”は下記の関数の平方根の省略形であり、”　ｄＰ　”
はペイロード１６の振動加速度による増分圧力であり、
Ｄ″は流体の密度であり、そして”Ａｃ１１は支持円筒
体の負荷面積である。

この装置のための他の関係式は減衰力自体の式である。

減衰力は下記のように定義される。

減衰力Ｆａ　＝　Ａｃ　（ｄＰ）　＝　Ｃ（ｄ”）　　
　　　　　ｆ８１サーホ・コントローラ２２によって制
御されるような減衰係数ＩＩ　Ｃ＋＋は既に式（３）で
定義した。

ｔｌ　Ｒ＋＋は下記の式（９）で定義された装置スケ−
リンク定数であるとして、上記の式中で置換すれば下記
の式（１０）で与えられた被調整流量の必要なサーボ弁
オリフィス面積を生じる。

Ｒ＝　５ＱＲＴＣＡｃＤ／　（２Ｃ，Ｉ　ＣＯ）　）　
　　　　　　（９）Ａ　＝　Ｒ（ＳＱ、ＲＴ　（ＡＢＳ
　ｄ［／（１＋Ｇ（ＡＢＳ（ｄＸ／ｄＶ）））］）・・
・・　（和） たゾし、＋＋　Ｇ　ｏは利得である。

従って、この発明の所望の目的を達成するために、流域
は式（１０）によって制御されなければならない。一般
に、流域は弁スプールの変位に比例する。もしこれがそ
の場合ならば、弁ストロークも同様に定義される。従っ
て、”スカイ・フック″減衰器の式に近似する能動振動
絶縁装置１０の伝達性ベクトル式を呈するように、式（
１０）に従って流域の対応する変化になる弁スプール３
２の変位を制御するために命令信号は使用され得る。後
述するようにサーボ・コントローラ２２のエレクトロニ
クスは命令信号を発生して式（１０）に従い流域を調整
する。

粘性減衰器２０およびその動作を以下に説明する。

ペイロード支持体５６はペイロード１６に緊着できかつ
支持円筒体５０の第１端に受けられ、支持円筒体５０の
軸と平行な矢印ａで示された方向の励起に応答してピス
トン状に動く。望ましい実施例では、弁スプールの変位
は矢印ａと垂直の方向にある。

前述したように、ペイロード支持体５６は支持円筒体５
０の上側の部屋５２と協働して作動器５８を形成する。

この作動器５８は、低共振周波数が必要とされる場合に
適する回転隔膜型水圧作動器であることが望ましい。ペ
イロード支持体５６を支持円筒体５０の内壁と相互接続
しかつシールするための回転隔膜８０の使用は、隔膜な
しでシリンダおよびピストンからなる他の形態の水圧作
動器と通常関連した高い摩擦係数を低減する。

上側の部屋５２の反対側端は、作動器５８から蓄積器５
４への流体の流れを調整するサーボ弁３０と直接流体結
合される。流体の容積変化による圧力変化が小さいよう
な仕方で、蓄積器５４は圧力下の非圧縮性水圧流体を貯
える。能動振動絶縁装置１０中の静圧は、蓄積器５４内
に収納された加圧圧縮性流体によって制御される。支持
円筒体５０の内壁にシールされた可撓性ファイバ強化エ
ラストマ隔膜８２は、蓄積器５４を、水圧流体、圧縮性
流体がそれぞれ収納された小室８４．８６に仕切る。隔
膜８２のせいで小室８４．８６は各々可変容積を有し従
って相対圧力の変化に応答して膨張可能である。蓄積器
５４のために利用される機器は、実際には、市販の水圧
蓄積器またはその低圧用のもの、すなわち水圧スナバ−
であり得る。

上側の部屋５２および小室８４内の水圧流体は、装置お
よびこの装置が働かなければならない環境と両立し得る
非圧縮性流体であり得る。

非圧縮性流体の例は、普通、低粘度の水圧油、自動車用
ブレーキ装置に通常利用されるブレーキ流体、またはも
し極端に低い動作温度が必要とされるならば水とエチレ
ングリコール型不凍剤の混合物である。

小室８６中の圧縮性流体は例えばガスまたは普通の空気
であり得る。圧縮性流体およびその容積並びに作動器５
８の面積の選択により、能動振動絶縁装置の共振特性を
確立する。

蓄積器５４の機能は２つあり、第１の機能では捕えられ
た圧縮性流体が空気ばねとして働き、能動振動絶縁装置
に事実上線型のばね硬直を与えて能動振動絶縁装置の非
減衰固有周波数を定める。第２の機能は、適度に高くて
事実上一定の圧力下で維持される水圧流体のための貯蔵
器を提供することである。これは支持円筒体５０の負荷
支持区域と協働してペイロード１６の静止負荷を支持す
るためのリフトを提供する。

圧縮性流体は空気入れ部品８８によって小室８６へ導入
される。

Ｃ０任意の高さ検知制御器 上述したような電気機械的粘性減衰器は、ペイロードの
重量が認め得る程度変動しない用途に適する。変動する
用途では、圧縮性流体を手動で導入することは望ましく
ない。むしろ、ペイロードの重量に応答して減衰器のリ
フトを自動的に調節するための装置が好都合である。

これは、ペイロード１６の静止時の相対高さを維持する
ように小室８６中の圧縮性流体の圧力を調節するため、
高さ検知制御器９０を用いることによって行なわれ得る
。流体源（図示しない）からの加圧圧縮性カス状流体の
供給は３方向弁９１へ入口導管９２で結合される。２ヘ
ツド弁スプール９６の軸位置法めは導管９４によって小
室８６への加圧流体の進入を調整する。

弁スプール９６は小室８６からの圧力の除去を出口導管
９５を通して同様に調整する。

弁体９６は、矢印ａで示された軸方向の動きに対抗して
維持されるように、例えば継手９７によって基礎１８へ
緊着される。弁スプール９３はロッド９８へ接着され、
このロッド９８の他端はペイロード１６へ緊着される。

基礎１８に対するペイロード１６の相対高さの変動は、
流路の開閉によって小室８６へ流体を流入させるか小室
８６から流出させる。従って、小室８６中の圧力は異な
るペイロード重量に適合するように自動的に調節される
。

高さ検知制御器９０の詳細は米国特許第２、９６５．３
７２号を参照されたい。

上述したように、ペイロード１６および基礎１８には応
答センサ１２および１４が設けられている。これら応答
センサ１２，１４は、ペイロード１６の速度ｄＸ、基礎
１８の励起速度ｄＵを表わす信号を処理後に発生する。

応答センサ１２は、動作時ペイロード１６へ直接結合さ
れるか或はペイロード１６へ緊着されるペイロード支持
体５６を介してペイロード１６へ結合される。応答セン
サ１４は、動作時基礎１８へ直接結合されるか或は基礎
１８へ緊着される支持円筒体５０を介して基礎１８へ結
合される。

応答センサ１２，１４は、出力が一体化されて速度信号
を発生する圧電式加速度計のような加速度計またはジオ
ホン型機構（これが望ましい）のような電気機械式速度
センサであり得る。ジオホンは前記米国特許願に詳しく
述べられている。センサ信号の情報内容は能動振動絶縁
装置の非減衰共振周波数より低い周波数には事実上利用
されず、従って運動センサの周波数応答は極端に低い周
波数まで拡がる必要がない。

センサの共振周波数が能動振動絶縁装置作動器の共振周
波数より低い周波数において少なくとも１オクターブで
あるべきように、各応答センサ１２，１４は実施される
べきである。これは、毎秒約１０サイクルよりも高い共
振周波数を有する能動振動絶縁装置への、ジオホンのよ
うな電気機械式速度センサの適用を制限する。一体型加
速度計は、毎秒約１０サイクルよりも低い速度センサと
して利用され得る。

Ｅ、電子的サーボ・コントローラ２２ 第１図に示したサーボ・コントローラ２２は、２つの速
度信号および帰還信号を使用して、式（１０）で必要と
された形態の命令信号としてサーボ弁３０へ印加される
べき制御関数を発生する。

オール・アナログ装置を図示したが、応答センサ１２．
＋４およびサーボ・コントローラ２２と接続するための
アナログ／デジタル変換器およびデジタル／アナログ変
換器を使用してデジタル装置に変換できる。この変更は
当業者にとって簡単なことである。

制御装置信号の流れは、応答センサ１２．＋４からの出
力電圧Ｅｘ、ＥＵをそれぞれ結合手段１０２．１０４へ
印加することで始まる。結合手段１０２，１０４の機能
は、応答センサ４２．１４からの高インピーダンス信号
を低インピーダンス信号に変換することである。この低
インピーダンス信号は、これを変更する他の回路素子の
入力インピーダンスすなわちインピーダンス整合なして
別な取り扱いを受は得る。結合増幅手段１０２，１０４
は、適所に、速度信号用の所望の電圧スケール・ファク
タを確立するための増幅器のような回路素子（図示しな
い）と、センサの共振周波数を人為的に下げるための周
波数処理回路または速度センサの代りに応答センサ１２
．４４のために使用された場合に加速度計センサからの
加速度信号を積分するための積分回路との少なくとも一
方を含み得る。

センサの共振周波数を人為的に下げるのに使用された回
路は、遅れ／進み２重伝達関数を発生するために使用さ
れる１個または２個の演算増幅器（図示しない）を備え
る。この回路および積分回路の詳細は当業者には周知で
ある。演算増幅器を利用する線型伝達関数の合成の詳細
は前記米国特許類に開示されている。

結合増幅手段１０２，１０４からの出力信号（これら出
力信号は簡単化のためまだＥＸ、ＥＵで表わす）は減算
回路１０６へ供給されて電圧信号Ｅｄになり、この電圧
信号Ｅｄは出力信号ＥＸとＩＪ）の差でありかつ相対速
度を表わす。

出力信号ＥＸ、　ＫＵは処理手段１０８，１１０へ入力
されて絶対値に変換される。

２つの絶対値信号はアナログ除算回路１１２（出力電圧
リミッタとしても働く）へ供給されるが、ＥＸが分子と
してＥＵが分母として供給される。

除算回路１１２の出力は、最大値Ｅ１の電圧に制限され
る速度比ＥＲである。

この速度比ＥＲは、利得Ｇの増幅器１１４へ入力される
。

増幅された速度比信号は加算回路１１６へ供給され、こ
Ｎで例えば１．０ボルトの一定電圧が速度比に加算され
る。加算回路１１６の出力は制御関数信号である。

残りの制御部品は、能動振動絶縁装置中に使用されたサ
ーボ弁３０の特定特性を補償する。

例えば、こ＼で説明した電気機械的サーボ弁乙０では、
これら特性は非粘性流体減衰の速度２乗性並びに弁スプ
ール３２の変位および位置決め性である。この補償回路
１２０の説明は以下の通りである。

加算回路１１６からの制御関数信号は別な除算回路１２
２へ分母として印加され、減算回路１０６からの相対速
度電圧Ｅｄは分子として印加される。

第１図に示した回路装置は双方向サーボ弁用のものであ
る。単方向サーボ弁のためには、相対速度Ｅ（ｌを表わ
す信号が減算回路１０６からではなくて処理手段１０８
，１１０の出力側から別な除算回路１２２へ印加され、
従って別な除算回路１２２の出力は常に１極性である。

別な除算回路の出力は平方根関数発生器１２４へ供給さ
れ、この平方根関数発生器１２４は別な除算回路１２２
の出力の符号を保持するために単方向サーボ弁に対して
は１象限であるが双方向サーボ弁に対しては２象限であ
り得る。もし双方向サーボ弁を単方向サーボ弁として働
かせたければ、必要な唯一の変更は２象限関数発゛生器
の代りに１象限関数発生器を使用して単一極性の命令信
号だけを発生させることである。

平方根関数発生器１２４からの出力電圧ＥＳは、式（９
）で定められた利得只の増幅器１２６によって増幅され
るか或は減衰される。これは得られた減衰係数の大きさ
を適尚なスケールの大きさにセットし、Ｅｘがゼロの時
に減衰係数が能動振動絶縁装置１０の減衰係数ゼータ・
ゼロに等しくなるようにする。得られた電圧信号は弁コ
ントローラへ供給されて式（１０）で与えられたような
サーボ弁開度面積を制御する。電気機械的手段を制御し
てサーボ制御ループを閉じるための命令信号として印加
されるのはこの信号である。

〔発明の効果〕 この発明によれば、安定化回路無しでも安定度が良くな
り、また力および運動出力に制限が課せられない効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変減衰係数粘性減衰器を有するこの発明の振
動絶縁装置の概略図、第２図は線型粘性減衰を使用する
従来の振動絶縁装置の概略図、第６図は“スカイ・フン
ク″減衰器として接続された粘性減衰器を有する従来の
振動絶縁装置の概略図である。 １０はパラメｌ−ＩＪラックに制御される能動振動絶縁
装置、１２と１４は応答センサ、１６はペイロード、１
８は基礎、２０は粘性減衰器、２２はサーボ・コントロ
ーラ、３０はサーボ弁、６２は弁スプール、３４はロッ
ド、３３はスプール・ヘッド、６８は駆動シャフト、４
４は通路、５０は支持円筒体、５２は部屋、５４は蓄積
器、５６はペイロード支持体、５８は作動器、６０と６
２はオリフィス、６４は電気機械的手段、３３と６８は
支持ヘッド、７０はトランスデユーサ、８４と８６は小
室、９０は高さ検知制御器、９１は６方向弁、１０２と
１０４は結合手段、１０６は減算回路、１１２と１２２
は除算回路、１１６は加算回路、１２０は補償回路、１
２４は平方根関数発生器である。 特許出願人代理人　　曽　我　道　照゛　　：、二１ Ｆ／θ２ Ｆ／６．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１信号を導出するための第１手段と、可変減衰係
   数を有する粘性減衰器と、命令信号に応答して前記粘性
   減衰器の減衰係数を調整するための手段と、前記減衰係
   数を表わす第２信号を導出するための第２手段と、前記
   第１信号および前記第２信号に応答して前記命令信号を
   連続的に発生し、もって前記減衰係数が制御可能である
   ようにするための電子的制御手段とを備えたパラメトリ
   ック的に制御される能動振動絶縁装置。 ２、大体、Ｍ（ｄ＾２Ｘ）＝Ｋ（Ｕ−Ｘ）−Ｃ＿１Ａ〔
   ＡＢＳ（ｄＸ）〕（デルタ）である運動式によって特徴
   付けられる特許請求の範囲第１項記載のパラメトリック
   的に制御される能動振動絶縁装置。 ３、第１信号がペイロードと基礎の間の相対運動の速度
   を表わし、前記ペイロードと前記基礎が前記粘性減衰器
   によって相互接続される特許請求の範囲第２項記載のパ
   ラメトリック的に制御される能動振動絶縁装置。 ４、第１手段は、動作時ペイロードに結合された第１セ
   ンサおよび動作時基礎に結合された第２センサを含む特
   許請求の範囲第２項記載のパラメトリック的に制御され
   る能動振動絶縁装置。 ５、第１センサ、第２センサは、それぞれペイロード、
   基礎の速度を検出するためのジオホンを各々含む特許請
   求の範囲第３項記載のパラメトリック的に制御される能
   動振動絶縁装置。 ６、調整手段は粘性減衰器内の流体の流れを抑制するた
   めの手段を含み、そして第２手段は前記流体の流れ抑制
   手段の状態を検出するための手段を含む特許請求の範囲
   第３項記載のパラメトリック的に制御される能動振動絶
   縁装置。 ７、流体の流れ抑制手段は、可変オリフィスの開度を変
   更するための電気機械的手段を含む特許請求の範囲第６
   項記載のパラメトリック的に制御される能動振動絶縁装
   置。 ８、電気機械的手段は、開口に対して動くためかつ通路
   内に配置されて前記開口を通して流体を流したり阻止し
   たりするスプール、および命令信号に応答して前記スプ
   ールを前記開口に対して動かすための手段を含む特許請
   求の範囲第７項記載のパラメトリック的に制御される能
   動振動絶縁装置。 ９、第２手段は、粘性減衰器の瞬時減衰係数を計算する
   ための手段を含む特許請求の範囲第８項記載のパラメト
   リック的に制御される能動振動絶縁装置。 １０、第１手段は、ペイロードの速度を表わす第１速度
   信号Ｅ＿Ｘを導出するための第１センサ、および基礎の
   速度を表わす第２速度信号Ｅ＿Ｕを導出するための第２
   センサを含む特許請求の範囲第２項記載のパラメトリッ
   ク的に制御される能動振動絶縁装置。 １１、電子的制御手段は、 （ａ）第１センサから信号Ｅ＿Ｘを受けて信号Ｅ＿ｎを
   出力する結合手段、 （ｂ）前記信号Ｅ＿Ｘおよび信号Ｅ＿Ｕのうちの一方か
   ら他方を減算してペイロードと基礎の相 対運動の速度を表わす信号Ｅ＿ｄを導出するための手段
   、 （ｃ）前記信号Ｅ＿ｎを前記信号Ｅ＿ｄで除算して出力
   信号Ｅ＿Ｒを導出するための手段、 （ｄ）前記信号Ｅ＿ＲおよびＥ＿ｄ並びに第２信号に応
   答して命令信号を導出するためのコント ローラ手段、 を含む特許請求の範囲第１０項記載のパラメトリック的
   に制御される能動振動絶縁装置。 １２、粘性減衰器は、命令信号に応答して作動器と蓄積
   器の間の流体の流れを抑制するように通路内で可動のス
   プールを含むサーボ弁を備えた特許請求の範囲第１項記
   載のパラメトリック的に制御される能動振動絶縁装置。 １３、作動器は、 （ａ）サーボ弁と流体的に連結している作動器シリンダ
   、 （ｂ）この作動器シリンダ内に部分的に受容できるプラ
   ットホーム支持体 を含む特許請求の範囲第１２項記載のパラメトリック的
   に制御される能動振動絶縁装置。 １４、蓄積器は、 （ａ）蓄積用シリンダ、 （ｂ）この蓄積用シリンダを第１と第２の小室に流体的
   に仕切る隔膜 を含み、前記第１の小室がサーボ弁と流体的に連通し、
   前記第２の小室にガスが充填され、作動器シリンダおよ
   び前記第１の小室がその中に水圧流体を有している特許
   請求の範囲第１３項記載のパラメトリック的に制御され
   る能動振動絶縁装置。 １５、流体的連通は、作動器シリンダ、サーボ弁および
   第１の小室間に延びかつ流体的に結合するオリフィスに
   よって行われる特許請求の範囲第１４項記載のパラメト
   リック的に制御される能動振動絶縁装置。 １６、基礎に対するペイロードの相対高さを検知するた
   めのかつ第２の小室内の圧力を制御するための手段を更
   に含む特許請求の範囲第１４項記載のパラメトリック的
   に制御される能動振動絶縁装置。 １７、オリフィスが、 Ａ＝Ｒ（ＳＱＲＴ〔ＡＢＳｄＵ／（１＋Ｇ（ＡＢＳ（ｄ
   Ｘ／ｄＶ）））〕）によって近似される面積を有する特
   許請求の範囲第１５項記載のパラメトリック的に制御さ
   れる能動振動絶縁装置。 １８、減衰係数が、事実上 Ｃ＝Ｃ＿０（ＡＢＳ〔Ａ（ｄＸ／ｄＵ−ｄＸ）〕）に従
   い命令信号によって制御される特許請求の範囲第８項記
   載のパラメトリック的に制御される能動振動絶縁装置。 １９、抑制手段は通路内での摺動運動のために配置され
   たスプールを含み、調整手段は前記スプールを動かすた
   めの電気機械的手段を含む特許請求の範囲第６項記載の
   パラメトリック的に制御される能動振動絶縁装置。 ２０、動かす手段は、命令信号に応答して機械的出力を
   有しかつスプールに駆動的に接続された電動機である特
   許請求の範囲第１９項記載のパラメトリック的に制御さ
   れる能動振動絶縁装置。 ２１、第２手段は、粘性減衰器の瞬時減衰係数を表わす
   状態を検知するための手段を含む特許請求の範囲第８項
   記載のパラメトリック的に制御される能動振動絶縁装置
   。 ２２、検知手段は、動作時スプールに結合された線型可
   変スプール・トランスデューサを含む特許請求の範囲第
   ２１項記載のパラメトリック的に制御される能動振動絶
   縁装置。 ２３、下記の構成要素を備えた能動振動絶縁装置。 （ａ）動作時ペイロードと関連させられてその速度を表
   わす第１速度信号を発生するため の第１のジオホン、 （ｂ）動作時基礎と関連させられてその速度を表わす第
   ２速度信号を発生するための第２ のジオホン、 （ｃ）可変減衰係数を有し、前記ペイロードを前記基礎
   に対して支持し、かつ（ｉ）作動器、（ｉｉ）蓄積器、
   および（ｉｉｉ）前記作動器を前記蓄積器へ流体結合す
   る通路中に開口を抑制する ように構成されたスプールを有するサーボ 弁を含む粘性減衰器、 （ｄ）前記開口に対して前記スプールを動かすことによ
   って前記粘性減衰器の減衰係数を 調整するための手段、 （ｅ）動作時前記スプールと結合されてその位置を表わ
   す信号を導出するための手段、 （ｆ）前記第１速度信号および前記第２速度信号並びに
   前記位置信号に依存して命令信号 を導出するための回路手段。 ２４、蓄積器は、通路と流体的に連通する第１の小室、
   圧縮性流体を収容した第２の小室、およびこれら小室間
   に配置された隔膜を備える特許請求の範囲第２３項記載
   の能動振動絶縁装置。 ２５、作動器が回転隔膜型作動器である特許請求の範囲
   第２４項記載の能動振動絶縁装置。 ２６、作動器は、ペイロードのための支持体、およびこ
   のペイロード支持体を支持しかつ開口と流体的に連通し
   ている水圧手段を含む特許請求の範囲第２５項記載の能
   動振動絶縁装置。 ２７、下記の構成要素を備えた能動振動絶縁装置。 （ａ）第１速度信号を導出するための第１手段、（ｂ）
   第２速度信号を導出するための第２手段、（ｃ）（ｉ）
   作動器、（ｉｉ）蓄積器、および（ｉｉｉ）前記作動器
   を前記蓄積器へ流体結合する通路中に開 口を抑制するために構成されたスプールを 有するサーボ弁を含む粘性減衰器、 （ｄ）命令信号に応答して前記通路に対し前記スプール
   を動かすことによって前記粘性減 衰器の減衰係数を調整するための手段、 （ｅ）動作時前記スプールに結合されてその位置を表わ
   す信号を導出するための手段、 （ｆ）前記第１速度信号および前記第２速度信号並びに
   前記位置信号に依存する命令信号 を発生し、もって共振時の振動励起が増幅 されないようにするための回路手段。 ２８、第１手段は第１速度信号がペイロードの速度を表
   わすように前記ペイロードに動作時結合され、第２手段
   は第２速度信号が基礎の速度を表わすように前記基礎に
   動作時結合され、そして粘性減衰器は前記基礎に対して
   前記ペイロードを支持するように配置される特許請求の
   範囲第２７項記載の能動振動絶縁装置。 ２９、粘性減衰器の減衰係数を制御するために、（ａ）
   前記粘性減衰器によって接続された２つの要素間の相対
   運動の速度を表わす第１信 号を導出して前記２つの要素間に伝達され てきた励起を低減するステップ、 （ｂ）命令信号に応答して前記粘性減衰器の減衰係数を
   電気機械的に調整するステップ、 （ｃ）前記減衰係数を表わす第２信号を導出するステッ
   プ、 （ｄ）前記第１信号および前記第２信号に応答して前記
   命令信号を発生し、もって前記減 衰係数を制御するステップ、 からなる制御方法。 ３０、第１信号を導出するステップは、 （ａ）第１の要素の速度を検知してこの速度を表わす信
   号を発生するステップ、 （ｂ）第２の要素の速度を検知してこの速度を表わす信
   号を発生するステップ、 （ｃ）発生された両信号の差をとって前記第１信号を導
   出するステップ を含む特許請求の範囲第２９項記載の制御方法。 ３１、調整ステップは、粘性減衰器中のオリフィス内の
   流体の流れを抑制するように弁スプールを動かすステッ
   プを含む特許請求の範囲第３０項記載の制御方法。 ３２、第２信号を導出するステップは、オリフィスに対
   するスプールの位置を検知するステップを含む特許請求
   の範囲第３１項記載の制御方法。 ３３、命令信号を発生するステップは、前記命令信号を
   計算するステップを含み、調整ステップは前記命令信号
   を電気機械的駆動体へ印加するステップおよび前記駆動
   体の出力を前記命令信号により制御するステップを含み
   、前記駆動体の出力側は弁スプールへ接続されてこの弁
   スプールを動かすようになっている特許請求の範囲第３
   ２項記載の制御方法。