(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動性の機械構造体（１）に対して相対的に移動可能な補償質量（３）を有する能動的な振動減衰装置（２）のための作動方法であって、
前記能動的な振動減衰装置（２）の制御装置（５）によって、前記制御装置（５）に供給される測定量（Ｍ，Ｉ，ｖ’）に基づいて、空間内における前記機械構造体（１）の絶対運動が求められ、
前記制御装置（５）によって、求められた前記絶対運動が考慮されて、前記機械構造体（１）の振動を減衰させる前記補償質量（３）のための補償運動（Ｋ*）が求められ、
前記機械構造体（１）上に配置されて前記補償質量（３）に作用する補償駆動装置（４）が、前記制御装置（５）によって、求められた前記補償運動（Ｋ*）に応じて制御されることにより、前記補償質量（３）が、前記補償駆動装置（４）により前記機械構造体（１）に対して相対的に前記補償運動（Ｋ*）に応じて移動され、
前記制御装置（５）に供給される前記測定量（Ｍ，Ｉ，ｖ’）が、前記補償駆動装置（４）の実際量（Ｍ，Ｉ）、前記機械構造体（１）に対する前記補償質量（３）の相対的な位置（ｘ’）および前記機械構造体（１）に対する前記補償質量（３）の前記相対的な位置（ｘ’）の少なくとも１つの時間微分（ｖ’）を含み、空間内における前記機械構造体（１）の絶対運動が前記制御装置（５）によって前記の量（Ｍ，Ｉ，ｖ’）に基づいて求められ、
前記補償質量（３）が、前記制御装置（５）によって、前記補償駆動装置（４）の相応の制御により、前記補償運動（Ｋ*）に加えて前記機械構造体（１）に対する相対的な重畳運動（Ｚ*）をともなって移動させられ、どの時点でも前記重畳運動（Ｚ*）の１次、２次および３次の時間微分の少なくとも１つが０でない、
作動方法。
【請求項２】
前記測定量（Ｍ，Ｉ，ｖ’）が、一方では前記補償駆動装置（４）の前記実電流（Ｉ）又は前記実トルク（Ｍ）を含み、他方では前記機械構造体（１）に対する前記補償質量（３）の前記相対的な位置（ｘ’）の１次の時間微分（ｖ’）を含むことを特徴とする請求項１記載の作動方法。
【請求項３】
前記測定量（Ｍ，Ｉ，ｖ’）が、前記補償駆動装置（４）の前記実電流（Ｉ）又は前記実トルク（Ｍ）、および前記機械構造体（１）に対する前記補償質量（３）の前記相対的な位置（ｘ’）の１次の時間微分（ｖ’）しか含まないことを特徴とする請求項１又は２記載の作動方法。
【請求項４】
前記機械構造体（１）が、構造体駆動装置（１０）により目標送り運動に応じて送り移動され、前記目標送り運動が、前記制御装置（５）によって、前記補償運動（Ｋ*）の算定時に使用されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の作動方法。
【請求項５】
能動的な振動減衰装置（２）の制御装置（５）によって直ちに実行可能である機械コード（９）を含み、前記制御装置（５）による前記機械コード（９）の実行が、請求項１乃至４の１つに記載の作動方法の全てのステップを有する作動方法に従って、前記制御装置（５）が前記能動的な振動減衰装置（２）を作動させることを生じさせる、制御プログラム。
【請求項６】
前記制御装置が、請求項１乃至４の１つに記載の作動方法の全てのステップを有する作動方法に従って、前記能動的な振動減衰装置（２）を作動させるように構成又はプログラムされている、能動的な振動減衰装置（２）の制御装置。
【請求項７】
前記能動的な振動減衰装置（２）が、振動性の機械構造体（１）に対して相対的に移動可能である前記補償質量（３）を有し、
前記能動的な振動減衰装置（２）が、前記機械構造体（１）上に配置されて前記補償質量（３）に作用する補償駆動装置（４）を有し、前記補償駆動装置（４）により前記補償質量（３）が前記機械構造体（１）に対して相対的に移動可能であり、
前記能動的な振動減衰装置（２）が、前記補償駆動装置（４）の実際量（Ｍ，Ｉ）、前記機械構造体（１）に対する前記補償質量（３）の相対的な位置（ｘ’）および前記機械構造体（１）に対する前記補償質量（３）の相対的な位置（ｘ’）の少なくとも１つの時間微分（ｖ’）を検出することを可能にするセンサ（６）を有し、
前記能動的な振動減衰装置（２）が制御装置（５）を有し、前記制御装置が請求項６の記載に従って構成又はプログラムされており、かつ前記センサ（６）によって検出される量（Ｍ，Ｉ，ｖ’）を受け取るべく、前記センサ（６）にデータ技術的に接続されている、
能動的な振動減衰装置（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動性の機械構造体に対して相対的に移動可能な補償質量を有する能動的な振動減衰装置のための作動方法であって、
能動的な振動減衰装置の制御装置によって、制御装置から供給される測定量に基づいて、空間内における機械構造体の絶対運動が求められ、
制御装置によって、その求められた絶対運動が考慮されて、機械構造体の振動を減衰させる補償質量のための補償運動が求められ、
機械構造体上に配置されて補償質量に作用する補償駆動装置が、制御装置によって、その求められた補償運動に応じて制御されることにより、補償質量が、補償駆動装置により機械構造体に対して相対的にその補償運動に応じて移動される、
作動方法に関する。
【０００２】
更に、本発明は、能動的な振動減衰装置の制御装置によって直ちに実行可能である機械コードを含み、制御装置による機械コードの実行が、このような作動方法に従って制御装置が能動的な振動減衰装置を作動させることを生じさせる、制御プログラムに関する。
【０００３】
更に、本発明は、制御装置が、このような作動方法に従って能動的な振動減衰装置を作動させるように構成又はプログラムされている、能動的な振動減衰装置の制御装置に関する。
【０００４】
更に、本発明は、
能動的な振動減衰装置が、振動性の機械構造体に対して相対的に運動可能である補償質量を有し、
能動的な振動減衰装置が、機械構造体上に配置されて補償質量に作用する補償駆動装置を有し、その補償駆動装置により補償質量が機械構造体に対して相対的に移動可能であり、
能動的な振動減衰装置が、補償駆動装置の実際量および／又は機械構造体に対する補償質量の相対的な位置および／又は機械構造体に対する補償質量の相対的な位置の少なくとも１つの時間微分を検出することを可能にするセンサを有し、
能動的な振動減衰装置が制御装置を有し、その制御装置が、前記センサによって検出された量を受け取るべく、前記センサにデータ技術的に接続されている、
能動的な振動減衰装置に関する。
【背景技術】
【０００５】
上述の対象は公知である。
【０００６】
振動性の機械構造体の望ましくない振動を検出し補償することを可能にするためには、振動性の機械構造体の正確な変位を検出することが必要である。従来技術において、これは一般に振動性の機械構造体に加速度センサを配置し、この加速度センサにより振動性の機械構造体の加速度（補足するに、絶対加速度）を検出することによって実現される。次いで、その加速度に基づいて、通常は二回積分することによって、振動性の機械構造体の振動に起因した変位を求め、その後の振動を減衰させることができる。
【０００７】
加速度センサは、どんな場合にも自由に使用できるわけではなく、あらゆる場合に使用できるとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、加速度センサがなくても、振動性の機械構造体の絶対運動を求め得る可能性を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴を有する作動方法によって解決される。本発明による作動方法の実施形態は、従属請求項２乃至５に記載されている。
【００１０】
本発明よれば、冒頭に述べた如き作動方法を次によって構成する。即ち、制御装置に供給される測定量が、補償駆動装置の実際量および／又は機械構造体に対する補償質量の相対的な位置および／又は機械構造体に対する補償質量の相対的な位置の少なくとも１つの時間微分を含み、空間内における機械構造体の絶対運動が制御装置によって前記の量に基づいて求められる。
【００１１】
好ましい実施形態では、前記測定量が、一方では補償駆動装置の実電流又は実トルクを含み、他方では機械構造体に対する補償質量の相対的な位置の１次の時間微分を含む。この方法によって絶対運動の算定が格別に簡単になる。
【００１２】
絶対運動の算定のために、付加的に他の測定量を使用することができる。しかし、測定量は前記の量しか含まないのが好ましい。
【００１３】
補償質量は、制御装置によって、補償駆動装置の相応の制御により、その補償運動に加えて機械構造体に対する相対的な重畳運動をともなって移動させられるのがよい。この方法によって、測定量検出の障害的となる非線形の摩擦作用を最小限にすることができる。重畳運動は、どの時点でも重畳運動の１次、２次および／又は３次の時間微分が、０でないように定められていることが好ましい。
【００１４】
重畳運動は、一般に振動である。その振動の振幅は、必要に応じて定めることができる。その振動の周波数は、一般に比較的低い。
【００１５】
振動性の機械構造体が作動上、送り移動されない場合には、上述の措置は完全に十分である。特に、この場合には、振動性の機械構造体の絶対運動に基づいて直接的に、即ち他の可変量の考慮を必要とすることなしに、補償運動を求めることができる。しかし、それに代えて、機械構造体が構造体駆動装置により目標送り運動に応じて送り移動されてもよい。この場合には、目標送り運動が、制御装置によって補償運動の算定時に考慮されるとよい。
【００１６】
前記課題は、更に、請求項６記載の制御プログラムによって解決される。本発明によれば、制御装置による機械コードの実行が、本発明による作動方法に従って制御装置が能動的な振動減衰装置を作動させることを生じさせる。
【００１７】
前記課題は、更に、請求項７の特徴を有する制御装置によって解決される。本発明によれば、制御装置が、本発明による作動方法に従って能動的な振動減衰装置を作動させるように構成又はプログラムされている。
【００１８】
前記課題は、更に、請求項８の特徴を有する能動的な振動減衰装置によって解決される。本発明によれば、制御装置が本発明に従って構成又はプログラムされていることによって、冒頭に述べた様式の能動的な振動減衰装置が構成されている。
【００１９】
この発明の上述の特性、特徴および利点ならびにこれらを達成する方法は、図面を参照して詳細に説明する以下の実施例の記載に基づいて、更に明確に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は振動性の機械構造体および能動的な振動減衰装置を示す概略構成図である。
【図２】図２はフローチャートである。
【図３】図３は制御ブロック図である。
【図４】図４は図３のより詳細な制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に従って、振動性の機械構造体１の振動が減衰させられるべきである。このために能動的な振動減衰装置２が存在する。能動的な振動減衰装置２は、補償質量３、補償駆動装置４、制御装置５および複数のセンサ６を有する。
【００２２】
補償質量３は振動性の機械構造体１に対して相対的に移動可能である。補償駆動装置４は振動性の機械構造体１上に配置されている。補償駆動装置４は補償質量３に作用する。補償駆動装置４により、補償質量３は、振動性の機械構造体１に対して相対的に移動可能である。
【００２３】
複数のセンサ６により、補償駆動装置４の実際量Ｉ，Ｍ、振動性の機械構造体１および／又は振動性の機械構造体１に対する補償質量３の相対的な位置ｘ’の少なくとも１つの時間微分ｖ’が検出可能である。特に、センサ６により、一方では補償駆動装置４の実電流Ｉ又はその代わりの実トルクＭが、他方では振動性の機械構造体１に対する補償質量３の速度ｖ’が検出可能である。
【００２４】
制御装置５は、センサ６によって検出された量Ｉ，Ｍ，ｖ’を受け取るべく、センサ６にデータ技術的に接続されている。制御装置５は、能動的な振動減衰装置２を以下において詳述する作動方法に従って作動させるように構成されている。
【００２５】
図１に従って、制御装置５は内部にマイクロプロセッサ８を有する。従って、制御装置５は、一般にコンピュータプログラム７を実行するソフトウェアプログラミングが可能な制御装置として構成されている。コンピュータプログラム７は、制御装置５（正確には、制御装置５のマイクロプロセッサ８）によって直ちに実行可能な機械コード９を含む。機械コード９の実行は、制御装置５が能動的な振動減衰装置２を本発明による作動方法に従って作動させることを生じさせる。従って、コンピュータプログラム７は、制御装置５の適切な構成を生じさせる。
【００２６】
コンピュータプログラム７は、任意の方法で制御装置５に供給される。例えば、コンピュータプログラム７は、機械読取可能な形で、特に電子的な形でデータ媒体１０上に記憶され、このデータ媒体１０を介して制御装置５に供給されるとよい。図１によれば、単に模範的にすぎないが、データ媒体１０がＵＳＢメモリスチックとして構成されている。しかし、この構成は容易に変更することができる。
【００２７】
以下において、本発明による作動方法を、図２を参照して更に詳細に説明する。
【００２８】
図２によれば、制御装置５は、ステップＳ１において、センサ６から該センサの測定量Ｍ，Ｉ，ｖ’を受け取り、特に補償駆動装置４の実トルクＭ又は実電流Ｉと、振動性の機械構造体１に対する補償質量３の相対的な実速度ｖ’とを受け取る。必要ならば、更に他の量を受け取ってもよい。
【００２９】
ステップＳ２において、制御装置５は、受け取った測定量Ｉ，Ｍ，ｖ’に基づいて、空間内における振動性の機械構造体１の実加速度ａを求める。実加速度ａは、振動性の機械構造体１の絶対運動にとって特徴的である。ステップＳ２は、空間内における機械構造体１の絶対運動の算定に相当する。
【００３０】
図３から分かるように、振動性の機械構造体１は、構造体駆動装置１０により目標送り運動に応じて送り移動される。この場合に、その目標送り運動は、制御装置５によって補償運動Ｋ*の算定時に考慮される。最も簡単には、これは、図３によれば、次のように行なわれる。即ち、振動性の機械構造体１の目標送り運動に対応する目標加速度ａ*が、振動性の機械構造体１の求められた実加速度ａから減算され、この方法で求められた合成加速度δａに基づいて、補償運動Ｋ*が求められることによって行なわれる。
【００３１】
以下においては、専ら、振動性の機械構造体１が目標送り運動に応じて送り移動され、従って、振動性の機械構造体１の実加速度ａと目標加速度ａ*との差に基づいて合成加速度δａが補償運動Ｋ*の算定のために考慮される場合を説明する。振動性の機械構造体１が送り移動されない場合に、これは、単に目標加速度ａ*が０に一致している場合、即ち合成加速度δａが実加速度ａに一致している場合にすぎない。
【００３２】
図２によれば、制御装置は、ステップＳ３において、その求めた絶対運動を考慮して、つまり合成加速度δａに基づいて、補償質量３のための補償運動Ｋ*を算定する。この算定は、制御装置５によって、補償運動Ｋ*が機械構造体１の振動を減衰させるように行なわれる。この相応の算定方法は当業者にとって周知である。特に、この算定は、以下において図４を参照して説明するようにして行なわれるとよい。
【００３３】
図４の例によれば、合成加速度δａに基づく２つの積分要素１１における二重積分によって、先ず機械構造体１の合成速度δｖが求められ、次いで機械構造体１の合成実際位置δｘが求められる。
【００３４】
合成速度δｖおよび合成位置δｘは、倍率要素１２において、適切な倍率を掛算されるとよい。これらの倍率要素１２において、ｄは所望の減衰を表し、ｍは補償質量３の質量（ｋｇ）を表す。
【００３５】
適切な倍率を掛けられた両量は、図４に従って調節機構１３に導入され、調節機構１３は機械構造体１に対する補償質量３の相対的な位置ｘ’および速度ｖ’を調節する。調節機構１３は内部に位置調節器１４と速度調節器１５とを有し、場合によっては電流調節器１６も有する。調節機構１３は補償駆動装置４に作用する。実際量ｘ’，ｖ'として、調
節機構１３は、機械構造体１に対する補償質量３の相対的な位置ｘ’と、それに対応する速度ｖ’とを供給される。速度ｖ’は、例えば微分要素１７において、位置ｘ’の微分によって求められる。目標量ｘ’*として、調節機構１３は目標位置ｘ’*を供給される。目標位置ｘ’*は一定又は時間的に可変であり得る。
【００３６】
合成加速度δａ又は合成加速度δａから導き出された量に周波数フィルタ処理を施すとよい。この種のフィルタ処理は当業者にとって周知である。そのフィルタ処理は図４には一緒に示されていない。
【００３７】
図２によれば、制御装置５はステップＳ４において補償駆動装置４を補償運動Ｋ*に応じて制御する。それによって、補償質量３は、補償駆動装置４により機械構造体１に対して相対的に補償運動Ｋ*に応じて移動される。しかし、補償質量３は、補償運動Ｋ*によって規定された移動方向に該当する限り、機械構造体１に対しては支持されない。これは、いわば補償質量３が、補償駆動装置４に載せられて一緒に移動することによって実現される。代替として、補償質量３は、機械構造体１に対して相対的に、送り移動方向に対して直角に、例えば案内レールを介して案内されてもよい。しかし、この場合にも、補償質量３から機械構造体１への直接的な力伝達、即ち補償駆動装置４を迂回した力伝達は行なわれない。
【００３８】
制御装置５は補償駆動装置４を専ら補償運動Ｋ*に応じて制御することができる。代替として（図１参照）、補償質量３が、制御装置５によって、機械構造体１に対して相対的な重畳運動Ｚ*を付加的にともなう補償駆動装置４の相応の制御により移動されることも可能である。例えば、この目的のために位置目標値ｘ’*（図４参照）が相応に変調される。好ましくは、重畳運動Ｚ*は次のように定められる。即ち、重畳運動Ｚ*に関して、どの時点でも次の量のうち少なくとも１つが０でないように定められる。
1次の時間微分、即ち機械構造物１に対する補償質量３の相対的な運動の重畳運動Ｚ*によって生じる速度成分、
２次の時間微分、即ち機械構造物１に対する補償質量３の相対的な運動の重畳運動Ｚ*によって生じる加速度成分、
３次の時間微分、即ち機械構造物１に対する補償質量３の相対的な運動の重畳運動Ｚ*によって生じる加々速度成分。
【００３９】
通常、重畳運動Ｚ*は振動である。その振動の周波数は機械構造体３の共振スペクトルの外側にあって、例えば十分に低い周波数でなければならない。
【００４０】
従って、本発明により、制御装置５が加速度信号を直接的に使用できない場合にも、振動性の機械構造体１の振動を効果的に減衰させることができる。
【００４１】
本発明を細部において好ましい実施例によって詳細に図解して説明したが、本発明が、その開示例に限定されることはない。これから、その他の変形を当業者によって本発明の保護範囲を逸脱することなく導き出すことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１          振動性の機械構造体
２          能動的な振動減衰装置
３          補償質量
４          補償駆動装置
５          制御装置
６          センサ
７          コンピュータプログラム
８          マイクロプロセッサ
９          機械コード
１０        構造体駆動装置
１１        積分要素
１２        乗算要素
１３        調節機構
１４        位置調節器
１５        速度調節器
１６        電流調節器
１７        微分要素
【図１】
0005623485.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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