JPS6392851A - アクテイブ振動絶縁装置 - Google Patents
アクテイブ振動絶縁装置Info
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- JPS6392851A JPS6392851A JP23610486A JP23610486A JPS6392851A JP S6392851 A JPS6392851 A JP S6392851A JP 23610486 A JP23610486 A JP 23610486A JP 23610486 A JP23610486 A JP 23610486A JP S6392851 A JPS6392851 A JP S6392851A
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
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- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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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
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装置に係り、より詳しくは
アクチュエータを常に圧縮応力場で稼動できるようにし
たアクティブ振動絶縁装置に関する。
アクチュエータを常に圧縮応力場で稼動できるようにし
たアクティブ振動絶縁装置に関する。
従来のアクティブ振動絶縁方法は、振動絶縁の基本的な
制御方法であるが、この方法をそのまま実用化するとア
クチュエータに引張力が作用する場合がある。アクチュ
エータとして積層形圧電アクチュエータを用いるときに
は、これに引張力が作用すると積層の接着面がはがれ、
圧電アクチュエータが破断する恐れがある。
制御方法であるが、この方法をそのまま実用化するとア
クチュエータに引張力が作用する場合がある。アクチュ
エータとして積層形圧電アクチュエータを用いるときに
は、これに引張力が作用すると積層の接着面がはがれ、
圧電アクチュエータが破断する恐れがある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的は圧電アクチュエータが常に圧縮応力場で稼
動できる振動絶縁装置を提供することにある。
、その目的は圧電アクチュエータが常に圧縮応力場で稼
動できる振動絶縁装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明のアクティブ振動
絶縁装置は、二つの振動構造体を、直列配置された圧電
アクチュエータおよび荷重検出器と、それらに並列配置
されたばねと、それらの両端に取り付けられた二つの剛
体を有する結合装置により連結すると共に、前記装置の
各剛体にとりつけられた加速度、速度あるいは変位検出
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圧電アクチュエー
タの伸び量を演算し、該伸び量を電圧に変換した後、前
記圧電アクチュエータに印加する制御手段を備えている
。
絶縁装置は、二つの振動構造体を、直列配置された圧電
アクチュエータおよび荷重検出器と、それらに並列配置
されたばねと、それらの両端に取り付けられた二つの剛
体を有する結合装置により連結すると共に、前記装置の
各剛体にとりつけられた加速度、速度あるいは変位検出
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圧電アクチュエー
タの伸び量を演算し、該伸び量を電圧に変換した後、前
記圧電アクチュエータに印加する制御手段を備えている
。
上記ばねは、予め引張った状態で設定させる。
このような構成とすれば、アクチュエータ部にあらかじ
め圧縮力を負荷することができ、アクチュエータは、常
時、圧縮応力場で稼動される。
め圧縮力を負荷することができ、アクチュエータは、常
時、圧縮応力場で稼動される。
したがって、仮に、積層形圧電アクチュエータを用いた
としても積層面が剥がれ、圧電アクチュエータが破断す
る恐れがない。
としても積層面が剥がれ、圧電アクチュエータが破断す
る恐れがない。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
個々に外部から加振力を受けて振動する二つの振動構造
体１，２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剛体６
，７を有している。さらに、その外側は防振ゴム８．９
等のバネ要素を介して、ねじ１０．１１で振動構造体１
，２と連結される。
体１，２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剛体６
，７を有している。さらに、その外側は防振ゴム８．９
等のバネ要素を介して、ねじ１０．１１で振動構造体１
，２と連結される。
また、剛体６，７間には圧電アクチュエータ４と荷重検
出器５に並列にばね１６が取りつけられている。ばね１
６はあらかじめ引張った状態で初期設定されている。よ
り具体的には、ばね１６のバネ定数をに′ としたとき
に予想される、二つの剛体６，７間の最大引張力をＦｍ
とし、ばね１６の初期の張力をＦｉとすると、Ｆｍ ／
２−Ｆｉ ＜Ｆｉｒ なる関係を満たすように設定される。ここでＦＪは圧電
アクチュエータの破断引張力を示す。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。
出器５に並列にばね１６が取りつけられている。ばね１
６はあらかじめ引張った状態で初期設定されている。よ
り具体的には、ばね１６のバネ定数をに′ としたとき
に予想される、二つの剛体６，７間の最大引張力をＦｍ
とし、ばね１６の初期の張力をＦｉとすると、Ｆｍ ／
２−Ｆｉ ＜Ｆｉｒ なる関係を満たすように設定される。ここでＦＪは圧電
アクチュエータの破断引張力を示す。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、剛体６，７の加速度を検出するために加速度検出
器１２．１３が設けられている。
器１２．１３が設けられている。
制御部１４は、荷重検出器５および加速度検出器１２．
１３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。
１３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。
つぎに、上記実施例の動作を説明する。
二つの振動構造体１．２が、外部からの加振力などで第
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。この交番力のうち、圧電アクチュエー
タを伝搬する力は荷重検出器５によって検出され、荷重
信号Ｖｆとして制御部１４に入力される。同時に、二つ
の剛体６，７の加速度は加速度検出器１２．１３によっ
て検出され、加速度信号Ｖｃ、、Ｖｃｚとして制御部１
４に入力される。
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。この交番力のうち、圧電アクチュエー
タを伝搬する力は荷重検出器５によって検出され、荷重
信号Ｖｆとして制御部１４に入力される。同時に、二つ
の剛体６，７の加速度は加速度検出器１２．１３によっ
て検出され、加速度信号Ｖｃ、、Ｖｃｚとして制御部１
４に入力される。
第１図の振動系を運動方程式により解（と、振動絶縁装
置３を伝搬する交番力Ｆは、一（αβ十に’ （α＋β
））ｕ”） ＋に’ （ｘｌ”−ｘ２”） −・・・・・−・−・（１１ ここで、 Ｑ” ＝αβ＋（ｋ＋に’ ）（α＋β）−・−−−−
−一・−・−（２１ となる。ここで＊印はラプラス変換後の値であり、Ｓは
１階微分、Ｓ２は２階微分を表す。ｋＡ。
置３を伝搬する交番力Ｆは、一（αβ十に’ （α＋β
））ｕ”） ＋に’ （ｘｌ”−ｘ２”） −・・・・・−・−・（１１ ここで、 Ｑ” ＝αβ＋（ｋ＋に’ ）（α＋β）−・−−−−
−一・−・−（２１ となる。ここで＊印はラプラス変換後の値であり、Ｓは
１階微分、Ｓ２は２階微分を表す。ｋＡ。
ｋＢは防振ゴム８，９のばね定数、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、ｋ′
はばね１６のばね定数、Ｍｌ。
ータ４と荷重検出器５のばね定数を合わせたもの、ｋ′
はばね１６のばね定数、Ｍｌ。
Ｍ２は２つの剛体６．７の質量、ＰＡ、Ｐ、は２つの振
動構造体１．２に外部から加えられる加振力である。ま
た、Ｃａ、Ｄａはそれぞれ、外力Ｐ１および、防振ゴム
８を通して振動構造体１に加えられる力が、振動構造体
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
。
動構造体１．２に外部から加えられる加振力である。ま
た、Ｃａ、Ｄａはそれぞれ、外力Ｐ１および、防振ゴム
８を通して振動構造体１に加えられる力が、振動構造体
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
。
同様に、Ｃ８，ＤＩは、外力Ｐ２および、防振ゴム９を
通して振動構造体２に加えられる力が、振動構造体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。こ
れらの値は振動構造物をばね−マス系にモデル化するか
、あるいは対象とする振動構造物での実測から求めるこ
とができる。式（１）から、式（１）の右辺がＯになる
ようにｕ”を駆動することにより振動絶縁装置３を伝搬
する力ＦゞをＯにすることができる。このｕｌは、式（
１）の右辺を、運動方程式を利用して変形し、 （ｘ １＊ ｘ ７ ）は振動絶縁装置３内の２つの
剛体の相対変位であり、加速度信号Ｖｃ、、 Ｖｃ、
から求められる。また、Ｌ′″は圧電アクチュエータ４
を伝搬する交番力で、荷重信号Ｖｆで得られる。このＬ
”は低周波振動の制御を除くためにフィルタを挿入する
場合にも制御安定化させる役割をもつ。
通して振動構造体２に加えられる力が、振動構造体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。こ
れらの値は振動構造物をばね−マス系にモデル化するか
、あるいは対象とする振動構造物での実測から求めるこ
とができる。式（１）から、式（１）の右辺がＯになる
ようにｕ”を駆動することにより振動絶縁装置３を伝搬
する力ＦゞをＯにすることができる。このｕｌは、式（
１）の右辺を、運動方程式を利用して変形し、 （ｘ １＊ ｘ ７ ）は振動絶縁装置３内の２つの
剛体の相対変位であり、加速度信号Ｖｃ、、 Ｖｃ、
から求められる。また、Ｌ′″は圧電アクチュエータ４
を伝搬する交番力で、荷重信号Ｖｆで得られる。このＬ
”は低周波振動の制御を除くためにフィルタを挿入する
場合にも制御安定化させる役割をもつ。
以上から、制御部１４では、まずＶｃ＋、 Ｖｃｚを
それぞれの電圧−加速度変換係数ｋＣ，倍およびｋｃｚ
倍し、減算器２０に入力する。減算器２０の出力は二回
積分器２１で二回積分し、Ａ／Ｄ変換器２２を通してコ
ンピュータ２３に入力する。
それぞれの電圧−加速度変換係数ｋＣ，倍およびｋｃｚ
倍し、減算器２０に入力する。減算器２０の出力は二回
積分器２１で二回積分し、Ａ／Ｄ変換器２２を通してコ
ンピュータ２３に入力する。
一方、Ｖｆも電圧−荷重変換係数ｋｆ倍し、Ａ／Ｄ変換
器２４を通してコンピュータ２３に入力する。コンピュ
ータ２３ではＡ／Ｄ変換された二つの入力（Ｘ＋−Ｘｚ
）およびＬを用いて式（３）の右辺の演算をする。そし
て、その結果をＡ／Ｄ変換器２５でアナログ信号に変換
し、この出力電圧をさらに（１／ ｋ ａ ）倍する。
器２４を通してコンピュータ２３に入力する。コンピュ
ータ２３ではＡ／Ｄ変換された二つの入力（Ｘ＋−Ｘｚ
）およびＬを用いて式（３）の右辺の演算をする。そし
て、その結果をＡ／Ｄ変換器２５でアナログ信号に変換
し、この出力電圧をさらに（１／ ｋ ａ ）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２６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
。
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２６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回積分器２１はコンピュータ２３に含ませるこ
ともできる。また、コンピュータ２３は市販のコンボル
バあるいはディジタルフィ ｄルタを利用することも
できる。
ともできる。また、コンピュータ２３は市販のコンボル
バあるいはディジタルフィ ｄルタを利用することも
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
ば剛体６が剛体７よりも上向きに大きく変位すると、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、上下二つの振動構造体１．２
はそれぞれ独自に振動することになる。
ば剛体６が剛体７よりも上向きに大きく変位すると、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、上下二つの振動構造体１．２
はそれぞれ独自に振動することになる。
以上の実施例では、剛体６．７間の相対変位を検出する
ために二つの加速度検出器１２．１３を用いているが、
この他にも変位検出器あるいは速度検出器を用いること
も可能である。
ために二つの加速度検出器１２．１３を用いているが、
この他にも変位検出器あるいは速度検出器を用いること
も可能である。
上記のように、本発明によれば、アクチュエータ部にあ
らかじめ圧縮力を負荷することができ、アクチュエータ
は、常時、圧縮応力場で稼動される。
らかじめ圧縮力を負荷することができ、アクチュエータ
は、常時、圧縮応力場で稼動される。
したがって、仮に、積層形アクチュエータを用いたとし
ても積層面が剥離し、圧電アクチュエータが破断する恐
れがなくなる。
ても積層面が剥離し、圧電アクチュエータが破断する恐
れがなくなる。
第１図は本発明に係るアクティブ振動絶縁装置の構造図
、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、４・・・圧電アクチュエータ
、５・・・荷重検出器、６，７・・・剛体、１２．１３
・・・検出器、１４・・・制御部、１６・・・ばね。
、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、４・・・圧電アクチュエータ
、５・・・荷重検出器、６，７・・・剛体、１２．１３
・・・検出器、１４・・・制御部、１６・・・ばね。
Claims (1)
- 二つの振動構造体を、直列配置された圧電アクチュエー
タおよび荷重検出器と、それらに並列配置されたばねと
、それらの両端に取り付けられた二つの剛体を有する結
合装置により連結すると共に、前記装置の各剛体にとり
つけられた加速度、速度あるいは変位検出器の出力信号
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圧電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、前記圧電アクチ
ュエータに印加する制御手段を備えたアクティブ振動絶
縁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23610486A JPS6392851A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | アクテイブ振動絶縁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23610486A JPS6392851A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | アクテイブ振動絶縁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6392851A true JPS6392851A (ja) | 1988-04-23 |
Family
ID=16995791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23610486A Pending JPS6392851A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | アクテイブ振動絶縁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6392851A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221044A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-24 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 制振方法及び制振装置 |
| US5154403A (en) * | 1989-12-25 | 1992-10-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Power plant suspension device |
| FR2677415A1 (fr) * | 1991-06-07 | 1992-12-11 | Thomson Csf | Dispositif actif de compensation de vibrations mecaniques. |
| EP0676558A1 (en) * | 1994-04-04 | 1995-10-11 | Applied Power Inc. | Stiff actuator active vibration isolation system |
| US5695027A (en) * | 1995-11-15 | 1997-12-09 | Applied Power Inc. | Adaptively tuned vibration absorber |
| US5710714A (en) * | 1995-11-15 | 1998-01-20 | Applied Power Inc. | Electronic controller for an adaptively tuned vibration absorber |
| US5738343A (en) * | 1990-04-03 | 1998-04-14 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Vibration isolating apparatus |
| US5920173A (en) * | 1995-11-15 | 1999-07-06 | Applied Power Inc. | Feedback enhanced adaptively tuned vibration absorber |
| US7410039B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-08-12 | Asm Assembly Automation Ltd. | Tunable vibration absorption device |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP23610486A patent/JPS6392851A/ja active Pending
Cited By (11)
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| US7410039B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-08-12 | Asm Assembly Automation Ltd. | Tunable vibration absorption device |
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