JPS63261300A - アクテイブ振動絶縁方法 - Google Patents
アクテイブ振動絶縁方法Info
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- JPS63261300A JPS63261300A JP62095202A JP9520287A JPS63261300A JP S63261300 A JPS63261300 A JP S63261300A JP 62095202 A JP62095202 A JP 62095202A JP 9520287 A JP9520287 A JP 9520287A JP S63261300 A JPS63261300 A JP S63261300A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/005—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means
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- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
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。
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〕
本発明はアクティブ振動絶縁方法に係り、より詳しくは
、微細位置ぎめ用の光学機器あるいは電気回路の検査用
プローブなど、振動が一つの経路だけを通して伝播する
ように構成されている機器を防振するためのアクティブ
運動絶縁方法に関する。
、微細位置ぎめ用の光学機器あるいは電気回路の検査用
プローブなど、振動が一つの経路だけを通して伝播する
ように構成されている機器を防振するためのアクティブ
運動絶縁方法に関する。
従来のアクティブ振動絶縁方法は、防振対象機器に制御
力を加えて制振するものが多い。しかしながら、機器が
小形のものではこうした方法は取りにくい。
力を加えて制振するものが多い。しかしながら、機器が
小形のものではこうした方法は取りにくい。
これに対して、本発明者は先に、個々に外部から加振力
を受は振動している二つの振動構造体を連結しながら、
その間の相対変位を制御することにより連結装置を通し
て伝播される交番力を抑制し、二つの構造体を振動的に
完全に分離するように振動絶縁をする新たな振動絶縁方
法を発明した。それは、直列配置されたアクチュエータ
および荷重検出器と、その両端の相対変位の検出器から
なる結合装置で二つの振動構造体を結びつけるものであ
る。しかし入から、高周波振動の微小な変位を計測でき
る変位センサは大変高価であり、そのために、結合装置
の両端に取りつけた二つの加速度検出器の差を２階積分
することにより相対変位を算出するという方法を取らざ
るを得ないという問題がある。
を受は振動している二つの振動構造体を連結しながら、
その間の相対変位を制御することにより連結装置を通し
て伝播される交番力を抑制し、二つの構造体を振動的に
完全に分離するように振動絶縁をする新たな振動絶縁方
法を発明した。それは、直列配置されたアクチュエータ
および荷重検出器と、その両端の相対変位の検出器から
なる結合装置で二つの振動構造体を結びつけるものであ
る。しかし入から、高周波振動の微小な変位を計測でき
る変位センサは大変高価であり、そのために、結合装置
の両端に取りつけた二つの加速度検出器の差を２階積分
することにより相対変位を算出するという方法を取らざ
るを得ないという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的は一つの加速度検出器と荷重検出器により、
振動が一つの経路だけを通して伝播するように構成され
ている機器を防振するための振動絶縁方法を提供するこ
とにある。
、その目的は一つの加速度検出器と荷重検出器により、
振動が一つの経路だけを通して伝播するように構成され
ている機器を防振するための振動絶縁方法を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために、本発明のアクティブ振動絶
縁方法は、ある構造の先端に位置する取付治具に固定さ
れた機器を防振するに際して、取付治具と機器を、直列
配置されたアクチュエータおよび荷重検出器からなる結
合装置により連結すると共に、取付治具に取りつけられ
た加速度検出器の出力信号と、前記荷重検出器の出力信
号とから該装置に作用する交番力がＯとなる場合の該装
置の両端の相対変位を測定し、該測定値に基づいてアク
チュエータの伸び量を演算し、該伸び量を電圧に変換し
た後、前記アクチュエータに印加するように構成されて
いる。
縁方法は、ある構造の先端に位置する取付治具に固定さ
れた機器を防振するに際して、取付治具と機器を、直列
配置されたアクチュエータおよび荷重検出器からなる結
合装置により連結すると共に、取付治具に取りつけられ
た加速度検出器の出力信号と、前記荷重検出器の出力信
号とから該装置に作用する交番力がＯとなる場合の該装
置の両端の相対変位を測定し、該測定値に基づいてアク
チュエータの伸び量を演算し、該伸び量を電圧に変換し
た後、前記アクチュエータに印加するように構成されて
いる。
このような構成とすれば、直列配置された圧電アクチュ
エータおよび荷重検出器そして取付治具側に取りつけた
一つの加速度検出器からなる絶縁装置によって取付治具
がら機器への振動が絶縁でき、機器の防振が可能となる
。
エータおよび荷重検出器そして取付治具側に取りつけた
一つの加速度検出器からなる絶縁装置によって取付治具
がら機器への振動が絶縁でき、機器の防振が可能となる
。
以下、本発明の実施例を図面を参照し゛ながら説明する
。
。
防振対象機器１と外部から加振力を受けて振動している
取付台２は振動絶縁装置３により連結されている。振動
絶縁装置３は、ジルコン、チタン酸鉛等の圧電セラミッ
クスによって作製された複数の圧電素子ディスクで形成
された圧電アクチュエータ４（変位発生部）が荷重検出
器５と直列に配置され、その両端に取付けられたねじ６
．７で防振対象機器１と取付台２に連結される。前記荷
重検出器５は、ひずみゲージ、圧電体による荷重センサ
あるいは圧電アクチュエータ４と同じ圧電素子ディスク
によって構成されている。また振動絶縁装置３と取付台
２との境界の加速度を検出するために加速度検出器８が
設けられている。
取付台２は振動絶縁装置３により連結されている。振動
絶縁装置３は、ジルコン、チタン酸鉛等の圧電セラミッ
クスによって作製された複数の圧電素子ディスクで形成
された圧電アクチュエータ４（変位発生部）が荷重検出
器５と直列に配置され、その両端に取付けられたねじ６
．７で防振対象機器１と取付台２に連結される。前記荷
重検出器５は、ひずみゲージ、圧電体による荷重センサ
あるいは圧電アクチュエータ４と同じ圧電素子ディスク
によって構成されている。また振動絶縁装置３と取付台
２との境界の加速度を検出するために加速度検出器８が
設けられている。
制御部９は、荷重検出器５および加速度検出器８によっ
て検出される交番力および加速度に応じて圧電アクチュ
エータ４の伸び量を求め、この伸び量を発生するために
必要な圧電アクチュエータ４への印加電圧制御量を演算
する。
て検出される交番力および加速度に応じて圧電アクチュ
エータ４の伸び量を求め、この伸び量を発生するために
必要な圧電アクチュエータ４への印加電圧制御量を演算
する。
つぎに、上記実施例の動作を説明する。
取付台２が、外部からの加振力で第１図の矢印Ａ方向に
振動すると、振動絶縁装置３には交番力が作用する。こ
の交番力は荷重検出器５によって検出され、荷重信号Ｖ
ｆとして制御部９に入力される。同時に振動絶縁装置３
と取付台２との境界の加速度は加速度検出器８によって
検出され、加速度信号Ｖ’ｃとして制御部９に入力され
る。
振動すると、振動絶縁装置３には交番力が作用する。こ
の交番力は荷重検出器５によって検出され、荷重信号Ｖ
ｆとして制御部９に入力される。同時に振動絶縁装置３
と取付台２との境界の加速度は加速度検出器８によって
検出され、加速度信号Ｖ’ｃとして制御部９に入力され
る。
第１図の振動系を運動方程式により解くと、振動絶縁装
置３と防振対象機器１との境界変位Ｘ１および振動絶縁
装置３と取付台２との境界変位ｘ２はそれぞれ Ｘ、米−Ｄｌ米し１・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）Ｘ２ ” ＝Ｃ２’ Ｐ２ ’
＋Ｄ２ ’ Ｌ” ・＝（２＋で表わすことができる。
置３と防振対象機器１との境界変位Ｘ１および振動絶縁
装置３と取付台２との境界変位ｘ２はそれぞれ Ｘ、米−Ｄｌ米し１・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）Ｘ２ ” ＝Ｃ２’ Ｐ２ ’
＋Ｄ２ ’ Ｌ” ・＝（２＋で表わすことができる。
ここで７印はラプラス変換後の値を表す。
また、Ｐ２は取付台２に外部から加えられる加振力、Ｌ
は振動絶縁装置３を伝播する交番力である。さらに、Ｄ
、は振動絶縁装置３を通して防振対象機器１に加えられ
る力が、防振対象機器１と振動絶縁装置３の境界変位に
及ぼす影響係数である。
は振動絶縁装置３を伝播する交番力である。さらに、Ｄ
、は振動絶縁装置３を通して防振対象機器１に加えられ
る力が、防振対象機器１と振動絶縁装置３の境界変位に
及ぼす影響係数である。
そして、Ｃ２，Ｄ２は、外力Ｐ２および、振動絶縁装置
３を通して取付台２に加えられる力が、取付台２と振動
絶縁装置３の境界変位に及ぼす影響係数である。Ｄ、＊
およびＤ２＊の値は振動構造体をばね−マス系にモデル
化するか、あるいは対象とする振動系での実測から求め
ることができる。より具体的には外力Ｐ２”が０の状態
で圧電アクチュエータだけを駆動したときのＬＩＩとＸ
１′およびＬ′とＸ２岩の伝達関数から求められる。
３を通して取付台２に加えられる力が、取付台２と振動
絶縁装置３の境界変位に及ぼす影響係数である。Ｄ、＊
およびＤ２＊の値は振動構造体をばね−マス系にモデル
化するか、あるいは対象とする振動系での実測から求め
ることができる。より具体的には外力Ｐ２”が０の状態
で圧電アクチュエータだけを駆動したときのＬＩＩとＸ
１′およびＬ′とＸ２岩の伝達関数から求められる。
このとき、振動絶縁装置３を伝播する交番力りは、
Ｌ” −ｋ （Ｘ＋ ’ −ｘ２ ’−ｕ）、−（３）
であることを利用して となる。
であることを利用して となる。
ここで、ｋは圧電アクチュエータ４と荷重検出器５のば
ね定数を合わせたもの、Ｕは圧電アクチュエータの伸び
量である。式（４）から、式（４）の右辺がＯになるよ
うに、つまり Ｕ″Ｌ−−Ｃ２”Ｐ２１１・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（５）で、ｕｌｌを駆動するこ
とにより振動絶縁装置３を伝播する力り米をＯにするこ
とができる。このＵ′は、式（２）を利用して Ｕ米−−Ｘ２ ” ＋Ｉ）２” Ｌ＊・・・・・・・旧
・・・・・（６）で計算することができる。式（６）の
右辺で、Ｘ２岩は振動絶縁装置３と取付台２の境界での
変位であり、加速度信号Ｖｃを２階積分して求められる
。また、Ｌ＊は振動絶縁装置３を伝播する交番力で、荷
重信号Ｖｆで得られる。
ね定数を合わせたもの、Ｕは圧電アクチュエータの伸び
量である。式（４）から、式（４）の右辺がＯになるよ
うに、つまり Ｕ″Ｌ−−Ｃ２”Ｐ２１１・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（５）で、ｕｌｌを駆動するこ
とにより振動絶縁装置３を伝播する力り米をＯにするこ
とができる。このＵ′は、式（２）を利用して Ｕ米−−Ｘ２ ” ＋Ｉ）２” Ｌ＊・・・・・・・旧
・・・・・（６）で計算することができる。式（６）の
右辺で、Ｘ２岩は振動絶縁装置３と取付台２の境界での
変位であり、加速度信号Ｖｃを２階積分して求められる
。また、Ｌ＊は振動絶縁装置３を伝播する交番力で、荷
重信号Ｖｆで得られる。
以上から、制御部９では、まずＶｃを電圧−加速度変換
係数ｋｃ倍、２階積分器２０で２階積分する。
係数ｋｃ倍、２階積分器２０で２階積分する。
一方、Ｖｆも電圧−荷重変換係数ｋｆ倍し、Ａ／Ｄ変換
器２１に入力する。そして、コンピュータ２２で式（６
）の右辺第２項の処理をコンボリューションあるいは数
値積分によって計算する。そして、その結果をＤ／Ａ変
換器２３でアナログ信号に変換し、２階積分器２０の出
力とともに演算器２４に入力する。演算器２４では式（
６）の右辺に相当する演算を行なう。この出力電圧はさ
らに（１／ｋａ）倍する。ここで、ｋａは圧電アクチュ
エータの電圧−伸縮量変換係数である。そして、その出
力電圧に圧電アクチュエータ４が必要とするバイアス電
圧を加算器２５で加えた電圧が、圧電アクチュエータ４
への印加電圧Ｖａとなる。なお、２階積分器２０はＡ／
Ｄ変換器＋コンピュータ＋Ｄ／Ａ変換器と置きかえ、デ
ィジタルで数値積分することも可能である。また、コン
ピュータ２２は市販のコンボルバあるいはディジタルフ
ィルタが置きがえることもできる。
器２１に入力する。そして、コンピュータ２２で式（６
）の右辺第２項の処理をコンボリューションあるいは数
値積分によって計算する。そして、その結果をＤ／Ａ変
換器２３でアナログ信号に変換し、２階積分器２０の出
力とともに演算器２４に入力する。演算器２４では式（
６）の右辺に相当する演算を行なう。この出力電圧はさ
らに（１／ｋａ）倍する。ここで、ｋａは圧電アクチュ
エータの電圧−伸縮量変換係数である。そして、その出
力電圧に圧電アクチュエータ４が必要とするバイアス電
圧を加算器２５で加えた電圧が、圧電アクチュエータ４
への印加電圧Ｖａとなる。なお、２階積分器２０はＡ／
Ｄ変換器＋コンピュータ＋Ｄ／Ａ変換器と置きかえ、デ
ィジタルで数値積分することも可能である。また、コン
ピュータ２２は市販のコンボルバあるいはディジタルフ
ィルタが置きがえることもできる。
圧電アクチュエータ４に電圧Ｖａが印加されると、例え
ば取付台２が防振対象機器１よりも下向きに大きく変位
すると、その差に等しい大きさで圧電アクチュエータ４
が伸び、振動絶縁装置３に通して伝播する交番力は抑止
され、取付台２の振動が防振対象機器１に伝播しないこ
とになる。
ば取付台２が防振対象機器１よりも下向きに大きく変位
すると、その差に等しい大きさで圧電アクチュエータ４
が伸び、振動絶縁装置３に通して伝播する交番力は抑止
され、取付台２の振動が防振対象機器１に伝播しないこ
とになる。
なお、本発明は従来がらよく用いられている速度フィー
ドバンクによる減衰機能とは独立のものである。したが
って、取付台２に取りつけられた加速度検出器の出力を
１階積分してフィードハックする従来の速度フィードバ
ックの手法、および本発明者が先に発明した、振動絶縁
装置３を伝播する交番力の１階積分のフィード八ツク手
法を追加することにより、さらに効果的な振動絶縁がで
きることはいうまでもない。
ドバンクによる減衰機能とは独立のものである。したが
って、取付台２に取りつけられた加速度検出器の出力を
１階積分してフィードハックする従来の速度フィードバ
ックの手法、および本発明者が先に発明した、振動絶縁
装置３を伝播する交番力の１階積分のフィード八ツク手
法を追加することにより、さらに効果的な振動絶縁がで
きることはいうまでもない。
また、加速度検出器の代りに速度検出器を用いることも
できる。
できる。
また、前記圧電アクチュエータは、これを他のアクチュ
エータ、例えば動電形アクチュエータとすることもでき
る。
エータ、例えば動電形アクチュエータとすることもでき
る。
上記のように、本発明によれば、直列配置されたアクチ
ュエータおよび荷重検出器そして取付治具側に取りつけ
た一つの加速度検出器からなる絶縁装置によって取付治
具から機器への振動が絶縁でき、機器の防振が可能とな
る。
ュエータおよび荷重検出器そして取付治具側に取りつけ
た一つの加速度検出器からなる絶縁装置によって取付治
具から機器への振動が絶縁でき、機器の防振が可能とな
る。
第１図は本発明に係るアクティブ振動絶縁方法の実施例
を説明するための振動絶縁制御構成図、第２図はその制
御部のブロック図である。 １．２・・・振動構造体、３・・・振動絶縁装置、４・
・・アクチュエータ、５・・・荷重検出器、８・・・加
速度検出器。
を説明するための振動絶縁制御構成図、第２図はその制
御部のブロック図である。 １．２・・・振動構造体、３・・・振動絶縁装置、４・
・・アクチュエータ、５・・・荷重検出器、８・・・加
速度検出器。
Claims (1)
- ある構造の先端に位置する取付治具に固定された機器を
防振するに際して、取付治具と機器を、直列配置された
アクチュエータおよび荷重検出器からなる結合装置によ
り連結すると共に、取付治具に取りつけられた加速度検
出器の出力信号と、前記荷重検出器の出力信号とから該
装置に作用する交番力が０となる場合の該装置の両端の
相対変位を測定し、該測定値に基づいてアクチュエータ
の伸び量を演算し、該伸び量を電圧に変換した後、前記
アクチュエータに印加することを特徴とするアクティブ
振動絶縁方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62095202A JPS63261300A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | アクテイブ振動絶縁方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62095202A JPS63261300A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | アクテイブ振動絶縁方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63261300A true JPS63261300A (ja) | 1988-10-27 |
Family
ID=14131167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62095202A Pending JPS63261300A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | アクテイブ振動絶縁方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63261300A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4110601A1 (de) * | 1990-04-03 | 1991-10-10 | Toyo Tire & Rubber Co | Schwingungsisoliereinrichtung |
| US5738343A (en) * | 1990-04-03 | 1998-04-14 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Vibration isolating apparatus |
| US5927699A (en) * | 1990-05-18 | 1999-07-27 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Damping apparatus |
-
1987
- 1987-04-20 JP JP62095202A patent/JPS63261300A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4110601A1 (de) * | 1990-04-03 | 1991-10-10 | Toyo Tire & Rubber Co | Schwingungsisoliereinrichtung |
| US5738343A (en) * | 1990-04-03 | 1998-04-14 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Vibration isolating apparatus |
| DE4110601C2 (de) * | 1990-04-03 | 2000-01-20 | Toyo Tire & Rubber Co | Schwingungsisoliersystem |
| US5927699A (en) * | 1990-05-18 | 1999-07-27 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Damping apparatus |
| DE4116270C2 (de) * | 1990-05-18 | 2002-01-17 | Toyo Tire & Rubber Co | Dämpfungseinrichtung |
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