(57)【要約】【課題】複数のマス・スプリング・エレメントを備える低周波振動構造を減衰して、構造の振動振幅を明瞭に抑えること。【解決手段】その課題のために、サポート構造のカンチレバー部分の振動を減衰するためのアクティブ・バイブレーション・ダンパ（１）が設けられて、バイブレーション・ダンパ（１）はマス（１５）を有しており、マス（１５）はスプリングなしで、バイブレーション・ダンパ（１）の制御装置によって制御される駆動装置（２０）を介して、駆動装置（２０）を固定する固定装置によって減衰対象のサポート構造に接続され、マス（１５）の運動により固定装置と相対的に、運動により発生した支持力が駆動装置（２０）を介して固定装置に直接伝達され、制御装置がモーションセンサ（１９）を含み、モーションセンサ（１９）の信号に応じて駆動装置（２０）を制御するように制御装置が適合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サポート構造のカンチレバー部分の振動を減衰するためのアクティブ・バイブレーション・ダンパ（１）であって、前記バイブレーション・ダンパ（１）がマス（１５）を有し、前記マス（１５）がスプリングなしで、前記バイブレーション・ダンパ（１）の制御装置によって制御される駆動装置（２０）を介して、前記駆動装置（２０）を固定する固定装置によって減衰対象のサポート構造に接続され、前記マス（１５）の運動により前記固定装置に対して相対的に、運動により発生した支持力が前記駆動装置（２０）を介して前記固定装置に直接伝達され、前記制御装置がモーションセンサ（１９）を含み、前記モーションセンサ（１９）の信号に応じて前記駆動装置（２０）を制御するために前記制御装置は適合されている、アクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項２】
前記制御装置が少なくとも２つの制御ループを有し、前記制御ループは様々な振動周波数に対して制御信号を生成するように適合されていることを特徴とする、請求項１に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項３】
少なくとも１つの前記制御ループがバンドパスを含んでいることを特徴とする、請求項２に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項４】
前記制御装置が少なくとも２つのパラレル・コントローラ（２６１、２６２、…、２６Ｎ）を有し、それぞれの前記コントローラ（２６１、２６２、…、２６Ｎ）が前記モーションセンサ（１９）の信号を入力信号として受信し、前記コントローラ（２６１、２６２、…、２６Ｎ）の出力信号を加算する加算器（２５）を前記制御装置が有する、請求項２乃至３のいずれか１項に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項５】
前記モーションセンサが速度センサを含んでいることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項６】
前記駆動装置（２０）の供給電流提供用アンプを備え、前記駆動装置（２０）のいずれかの基準速度に対応する信号を出力信号として該アンプに出力するように前記制御装置が適合されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項７】
前記駆動装置がリニア・モータを含んでいることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項８】
５０Ｈｚを下回る振動、好ましくは２０Ｈｚを下回る振動、特に好ましくは１０Ｈｚを下回る振動を減衰するために前記バイブレーション・ダンパ（１）が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアクティブ・バイブレーション・ダンパ。
【請求項９】
前記サポート構造が、少なくとも１つの端部に固定され、且つ、バイブレーション・ダンパ（１）が特に請求項１乃至８のいずれか１項の記載に従って固定されているカンチレバー部分を有しており、前記バイブレーション・ダンパ（１）が、少なくとも１つの前記駆動装置（２０）を介して少なくとも１つの方向に移動可能な少なくとも１つの可動式取付けによるマス（１５）を有しており、前記マス（１５）が前記駆動装置（２０）を介して前記サポート構造の前記カンチレバー部分に接続され、前記駆動装置（２０）が前記マスの運動時に直接、スプリング・エレメントの隙間切替えなしで、力を前記サポート構造の部分に印加する、アクティブ・ダンパ付きサポート構造。
【請求項１０】
前記サポート構造が片側でカンチレバーアーム（３）として形成されており、前記バイブレーション・ダンパ（１）が前記アーム（３）の自由端部（３１）に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載のサポート構造。
【請求項１１】
前記バイブレーション・ダンパ（１）が、少なくとも２つの振動モードのオーバーラップが発生する、前記サポート構造の１箇所に配置されていることを特徴とする、請求項９乃至１０のいずれか１項に記載のサポート構造。
【請求項１２】
前記バイブレーション・ダンパ（１）が、様々な周波数範囲の振動の制御のために形成されている少なくとも２つの制御ループを含む制御装置（２２）を有し、前記サポート構造が少なくとも２つの振動モードを有し、前記制御ループの少なくとも１つがバンドパスとして形成され、いずれか１つの振動モードを含む１つの周波数範囲内で制御されることを特徴とする、請求項１０乃至１１のいずれか１項に記載のサポート構造。
【請求項１３】
前記アクティブ・バイブレーション・ダンパ（１）が少なくとも２つの前記駆動装置（２０、２００）を有し、前記駆動装置を使い１つまたは複数のダンパ・マス（１５）が制御装置（２２）によって直交方向に移動できるように制御されている、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のアクティブ・ダンパ付きサポート構造。
【請求項１４】
一方の端部が固定され、もう一方の自由端部（３１）にＸ線検出器またはＸ線発生器が設けられており、前記自由端部（３１）に請求項１乃至８のいずれか１項に記載の前記アクティブ・バイブレーション・ダンパ（１）が配置されている、１本のアーム（３）を含むＸ線スキャナ（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、振動減衰装置に関する。詳細には、本発明は駆動装置によって移動するダンパ・マスを使用した振動システムのアクティブ・バイブレーション・ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイブレーション・ダンパは、単にダンパ、またはペンジュラム・ダンパともいい、２つの部品の間にではなく、専ら装置の１つの振動部品に固定されている。その際、振動部品とのダンパ・マスの延伸または圧縮可能な接続によって、ダンパ・マスは部品の運動が遅延する。延伸および／または圧縮によって、振動運動からエネルギーが取り除かれ、このようにして減衰が引き起こされる。
【０００３】
通常、マスは、変形可能で、しかも延伸可能、圧縮可能、および／または歪曲可能な接続によって固有周波数を有する。これは一般的には、減衰する振動周波数との一定の比率に設定される。これを最適にした周波数のとき、マスは撓んで、対応する大きさの力、および対応する大きさのエネルギーが振動部品からダンパ・マスに伝達される。
【０００４】
ＤＥ１９７２５７７０Ａ１により、バイブレーション・ダンパによる振動減衰装置が周知である。バイブレーション・ダンパは、弾性システムに弾性を持たせて接続したマスを有し、このマスは、制御可能で、バイブレーション・ダンパの作動方向に長さを変えるアクチュエータを介して弾性システムに接続されている。これによって、振動の減衰は、パッシブ・バイブレーション・ダンパ・システムより広範な周波数範囲を目標とする。同様の原理は、ハウジング振動の減衰に関するＤＥ１０２００６０５６７５７Ａ１およびＤＥ１０２０１０００２２６２Ａ１でも既知である。
【０００５】
別の作動原理は、ＤＥ６９４１４６２８Ｔ２およびＥＰ６１８３８０Ｂ１に記載されたダンパに基づく。これらの特許では、ダンパはペンジュラムのような構造に取り付けられており、いわば、ペンジュラム・ダンパといってもよい。詳細には、その際、ケーブル・レール・ゴンドラ用バイブレーション・ダンパが設けられており、可動式のダンパ・マス・エレメントがエレメントの重心上のゴンドラのペンジュラム構造に固定されている。ＥＰ６１８３８０Ｂ１では、さらに、ダンパの工業用途に関する概要が記述されており、これは本発明でも考慮されている。
【０００６】
ＤＥ１０２００６０５３２３２Ｂ４には、作用方向が２つある・ダンパが記述されている。その際、このダンパは、例えばチューブ・ライン振動の減衰を考慮しており、アクティブにも駆動することができる。アクティブ・ダンパは、異なる運動方向に作用する少なくとも２つのアクチュエータと１つの固定装置を有する。これらのアクチュエータは、リーフ・スプリングを介して固定装置と接続されている。２つのアクチュエータは、さらに接続エレメントを介して相互に接続されている。
【０００７】
ＤＥ１０２０１００３９９７７Ａ１には、ピストン内部の調整マスが所定の摩擦で作動可能な、ピストン形状のパッシブ・ダンパが記述されている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明によれば、複数のマス・スプリング・エレメント、もしくは接続された複数のマス・スプリング・エレメントによって記述されるその振動特性によって、特に低周波振動構造を減衰することができるようになり、したがって上記エレメントの振動振幅が明瞭に抑えられる。本発明の導入分野は例えば移動式または固定式Ｘ線スキャナである。
【０００９】
そのために、アクティブ・バイブレーション・ダンパがサポート構造のカンチレバー部分の振動減衰のために設けられ、その際、バイブレーション・ダンパは、マスを有し、このマスは、スプリングなしで、一般には機械的に、バイブレーション・ダンパの制御装置によって制御される駆動装置を介して、駆動装置を固定する固定装置によって減衰対象のサポート構造に接続され、したがって、固定装置に対して相対的なマスの運動により、運動により発生した支持力が駆動装置を介して固定装置に直接伝達される。制御装置はモーションセンサを含み、その際、モーションセンサの信号に応じて駆動装置を制御し、このようにしてサポート構造の振動を減衰するために、制御装置が取り付けられている。
【００１０】
換言すると、ダンパ・マスは、一方で駆動装置の第１の部品にスプリングなしですなわち固定的に接続され、他方では駆動装置の第１の部品と反対側の第２の可動部品はスプリングなしで固定装置に接続され、したがって減衰対象のサポート構造および／または固定装置に対するダンパ・マスの運動の自由度として駆動装置の運動のみが残る。
【００１１】
これに相応して本発明はアクティブ・ダンパ付きサポート構造も想定しており、その際、サポート構造は少なくとも１つの端部に固定され、サポート構造のカンチレバー部分を有し、バイブレーション・ダンパは、特に前述のようにこの支持された部分に固定されており、その際、バイブレーション・ダンパは、少なくとも１つの駆動装置を介して、少なくとも１つの方向に沿って移動可能な少なくとも１つの可動式取付けによるマスを有し、その際、マスは駆動装置を介してサポート構造のカンチレバー部分に接続され、したがって、駆動装置は、サポート構造の部分でマスの運動時に直接スプリング・エレメントの隙間切替えなしでサポート構造の部分に力を印加する。
【００１２】
それに応じて、ダンパ・フォースは、ダンパとサポート構造の組合せによっては生成されず、ダンパ・マスの加速度によってのみ生成され、ダンパ・マスは制御回路によりアクティブに制御され、したがって、モーションセンサにより検出された運動は、相対する力によって減衰される。
【００１３】
本発明ではまた、通常のダンパ・スプリングなしで、制御対象システムへの直接的な、かつ駆動装置、例えばカンチレバー端部を備えるアームを介在した固定的な接続を形成している。これによって、制御対象システムと関連したスプリング剛性の設計が不要となる。ダンパ・マスの運動によって発生する支持力は、駆動装置を介して、減衰対象のサポート構造に直接伝達される。例えばブランコの場合のように、足を一緒に振るとブランコ運動は強化されるが、足および胴体と逆向きに振るとブランコ運動は停止に至る。この原理は、本発明でも活用され、その際、様々な周波数の複数の振動モードを減衰することが可能となった。
【００１４】
当業者には、スプリングなしのカップリングが、ダンパ・マスと減衰対象のサポート構造の間に駆動装置を介して、どのように形成されるかが分かる。固定的な接続にバネ定数が割り当てられていることがあるが、ただし、ダンパ・マスのカップリングに関しては、減衰対象のサポート構造のバネ定数より、バネ定数が極めて大きい。それに応じて、ダンパ・マスおよびカップリングのシステムの固有振動の最低周波数は相当に大きい。通常、本発明の目的のためのスプリングなしのカップリングは、サポート構造もしくは固定装置のダンパ・マスおよびカップリングからなるシステムの最低の固有振動が、サポート構造の固有振動の最低周波数の少なくとも４倍以上、特に少なくとも８倍以上になるように設計される。本発明は特に低周波数の振動の減衰を想定する。それに応じて、ダンパ・マスのカップリングは、固定装置用の駆動装置を介して、スプリングなしでの接続の実現のために、特に低周波試験の固有振動の明らかに高い周波数を有する。この周波数は、特に少なくとも１０Ｈｚ以上、特に好ましいのは２０Ｈｚ以上である。
【００１５】
モーションセンサとして速度センサは、地中聴音器の場合に好ましい。ただし、加速度センサもモーションセンサとして考えられる。周波数が低いときに高い信号対雑音比を有するため、地中聴音器が特に適切である。
【００１６】
それに加えて、本発明によるダンパは、特に、振動可能なマルチ自由度システムが考慮されて、以下で簡単化され、例えばいわゆる「アーム」と呼ばれて取り付けられ、システム全体の振動が減衰される。その際、ダンパは特に駆動装置として、マスが軸方向に移動できるリニア・ドライブ、ならびにハウジング、およびアームの端部にダンパを固定できる固定装置を含む。ダンパの非可動部にはモーションセンサ、特にアーム端部の運動を検出して制御装置の制御回路に送信できる速度検出器が配置されている。
【００１７】
その後、上記制御回路は、制御信号をリニア・ドライブに、その結果生じる運動（または運動を引き起こす加速度）、反力をシステムに印加する形で送信し、したがってアーム全体の運動が最小限に抑制される。
【００１８】
以下、本発明を、実施例を使用し、添付図面を参照して詳しく説明する。その際、図面内の同一の符号は、同一または関連要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】アクティブ・バイブレーション・ダンパ付きＸ線スキャナの形態での振動システムの実施例を示す図である。
【図２】ハウジングを開いた状態でのダンパを示す図である。
【図３】反対側から見たダンパのハウジングを示す図である。
【図４】スプリング・マス・システムの原理図である。
【図５Ａ】ダブル・マス・スイング・アームの伝達機能の数値の図である。
【図５Ｂ】ダブル・マス・スイング・アームの付随する伝達機能の各位相の図である。
【図６Ａ】図５Ａおよび図５Ｂで示した伝達機能の振幅ならびに第１制御ループによる制御後の各振幅の図である。
【図６Ｂ】図５Ａおよび図５Ｂで示した伝達機能の位相ならびに第１制御ループによる制御後の各位相の図である。
【図７Ａ】第２制御ループによる追加制御後の伝達機能の振幅の図である。
【図７Ｂ】第２制御ループによる追加制御後の伝達機能の位相の図である。
【図８】取り付けられたアクティブ・ダンパを備えたアームの振動振幅と、ダンパ・ウェイトの加速度および質量の関連を示した３Ｄダイアグラムである。
【図９】１つの制御装置の実施例の図である。
【図１０】複数の駆動装置を備えた本発明の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１には、用途例の１つを示す振動システムの実施形態が示されている。この振動システムは、トラックまたはコンテナの透視用Ｘ線スキャナ１２である。
【００２１】
この実施例のＸ線スキャナ１２は、Ｘ線撮影用測定装置も収納されているコンテナ５を含む。コンテナ５には、Ｘ線用のＸ線検出器１３が取り付けられたアーム３が固定されている。Ｘ線検出器１３は、コンテナに向いた側のアーム３に取り付けられているため、図１では、アームに隠れている。図１で示された例では、Ｘ線検出器１３は、アーム３の垂直部分に沿って配置され、したがってＸ線発生器によって生成された、垂直に扇形状に広がった扇形ビームを検出する。
【００２２】
自由なもしくは非固定式のアーム３の端部３１には、図示されていない固定装置によって、本発明によるアクティブ・バイブレーション・ダンパ１が固定的に接続されている。本用途の可動式用途向けにコンテナ５は、セミトレーラのトレーラ上に設置することができる。これによって、常設の対象物、例えば貨物を積載したトラックをＸ線の通過によって検査することができ、その際、トラックまたは一般的には検査対象物はコンテナ５とアーム３の端部３１の隙間７を横切る。トラックは固定式Ｘ線スキャナを通過しなければならず、したがってトラック・キャビンは透視されないため、一般にドライバ・キャビンに乗車している必要がある固定式設置とは対照的に、可動式Ｘ線スキャナは、ドライバ・キャビンに乗車している必要がないため、ドライバ・キャビンも検査することができる。
【００２３】
セミトレーラを牽引した走行中、アーム３は、路面の凹凸によって基点励起を検知する。これによってアーム３は、コンテナ５、したがってアーム３の運動を励起する。他方、アーム３の振動が極めて大きくなって、Ｘ線検出器は測定用コンテナ５のＸ線からその内側で振動し、それにより画像を生成できなくなることがある。
【００２４】
したがって、図１に示された例に限ることなく、本発明ではアーム３を含むＸ線スキャナ１２を設けられており、そのアームは一方の端部が固定され、もう一方の端部が自由な状態になっている、もしくは固定されていない端部３１にはＸ線検出器１３またはＸ線発生器が設けられており、その際、本発明により、その自由端部３１にはアクティブ・バイブレーション・ダンパ１が配置されている。
【００２５】
図２には、ハウジング９が開かれた状態のダンパ１が示されている。この図には、レール１８上を移動するスライド・ヘッド１７に取り付けられている多板形状のマス１５が示されている。スライド・ヘッド１７には、リニア・モータの形態での駆動装置２０部分も格納されている。ハウジング９内で、スライド・ヘッドの奥には運動センサ１９も配置されている。駆動装置２０は２つの相互可動部品２０１、２０２を含み、その際、部品２０１は、スプリングなしでマス１５に接続され、部品２０２はスプリングなしでハウジング９に接続されている。詳細には、ハウジング９に接続された駆動装置の一方の部品２０２はレールによって形成され、そのレール上を、リニア・モータのもう一方の部品２０１付きのスライド・ヘッド１７が移動する。
【００２６】
図１および図２に示されたとおり、ダンパ１は、アーム３の最も外側の自由な端部に取り付けられている。ここでは、アーム全体が基点、すなわち固定端部もしくは係留端部を中心として振動する低周波モードと、アームの垂直端部が上側の懸架点を中心として振動する高周波モードという、振動の２つの固有モードを同時に測定することができる。
【００２７】
図３は、ダンパ１のハウジング９を反対側から示している。その側に固定装置９１が配置されており、この固定装置によってダンパ・サポート、つまり例えばアーム３の端部３１にダンパ１を取り付けることができる。
【００２８】
図４は、スプリング・マス・システムの原理図を示している。このスプリング・マス・システムは、図１および図２によって説明されたＸ線スキャナのアームと同様に、片側が固定されたアームの振動を説明するモデルを表している。
【００２９】
この種のアーム３は、図４に示されたとおり、マスｍ１およびマスｍ２を備えるダブル・マス・スイング・アームとして制御技術をモデル化することができる。その際、マスｍ２はバネ定数Ｄ２のスプリング３５を介して固定式端部３３に固定されている。同時に、固定式端部３３に対するマスｍ２の運動は、減衰定数ｒ２のダンパ・エレメント３７によって減衰される。
【００３０】
他方、マスｍ２には、バネ定数Ｄ１２のスプリング３６を介してマスｍ１が固定されており、その際、マスｍ１およびマスｍ２の相互運動は減衰定数ｒ１２のダンパ・エレメント３４によって減衰される。
【００３１】
この図には、システムの外側の自由端部における制御によって、ｍ１の場合でも、図１に示した端部３１における相応する例の場合でも、ｍ１に力Ｆ１のみが作用することが可能な場合、その運動が最小限に抑えられるように、離れたマス・スイング・アームｍ２も制御されることが示されている。
【００３２】
ここでまた、本発明により、バイブレーション・ダンパはダンパ・スプリングなしでアームに接続されているにもかかわらず、図４に従ったシステム代替図は標準ダンパを再度想起させ、その際、バネ定数Ｄ１２および減衰率ｒ１２はダンパ自体によってではなく、システム（アーム３）によって規定される。
【００３３】
ただし、そのシステム特性のために、バネ定数Ｄ１２および減衰率ｒ１２はパラメータ化ができないので、システムは標準ダンパと比較することができない。
【００３４】
それどころか、大半の制御で、標準ダンパの意義における固有周波数の誤適応を避ける必要がある。
【００３５】
本発明ではその際、アクティブな動的防振システムで既知の速度フィードバック制御による方法が適している。それに加え、本発明の実施形態に従って、地中聴音器の場合と同様の、ｍ１の運動量に比例する速度センサのセンサ信号が、広い範囲でパラメータ化可能な制御パスで許可されるコントローラによってフィードバックされ、好ましくはデジタルで出力される。
【００３６】
その際、この制御信号はアンプ上で、駆動装置用、図１、図２に示された例ではリニア・モータ用に出力することができる。
【００３７】
設定に応じて、上記アンプはこの制御信号をモータ電流用または線速度用の基準信号として使用することができる。アームの速度は力に直接抵抗することになるため、モータ電流としての直接使用は利点がある。リニア・モータの電流はリニア・モータの加速度と比例するため、すぐに出力されるだろう。
【００３８】
他方、リニア・ドライブには、機械的構成部品の初期トルクによって運動開始時に発生する、小振幅用の非線形特性がある。したがって、この種の信号は信頼できない。
【００３９】
その代わりに、９０°の位相のずれを考慮して、制御信号が基準速度を決めるようにする。その場合はすなわち、リニア・モータもしくはより一般的には駆動装置のアンプが、各トルクで基準速度に達するまで電流を引き上げる役割を引き受けることができる。これによって、非線形性が回避される。
【００４０】
したがって、発明の進展に基づいて、バイブレーション・ダンパは駆動装置の供給電流準備のためのアンプまたはドライバを含み、その際、制御装置は、出力信号として駆動装置の基準速度に適した信号をアンプに出力するために装備される。
【００４１】
いわゆるダブル・マス・スイング・アームのオープン・ループ伝達機能は、図４の上部に示すように、図５Ａおよび図５Ｂ内に表示される。その際、図５Ａは、数値もしくは振幅３８を表示し、図５Ｂは伝達機能の位相３９を示す。
【００４２】
最初に、伝達機能の振幅が２種類の最大値を示すことが分かる。表示された例の第１の最大値４０は、周波数が約０．５Ｈｚのときに生じ、第２の高周波最大値は、約２．５Ｈｚのときに生ずる。これらの最大値はアーム３の上記の振動モードに対応する。周波数が約０．５Ｈｚのときの最大値は、アーム全体で基点を中心として振動する低周波モードによって引き起こされる。周波数が約２．５Ｈｚのときの固有モードは、上方のサスペンションポイントを中心としたアームの垂直端部の振動に対応する。
【００４３】
さらに、図５Ｂによって、周波数が０．５Ｈｚのときの大振幅時、ゼロを超えて経過がゆっくりと進行するため、制御用の位相の経過が不利となることが分かる。したがって、単純なＰコントローラによって制御ループを閉じることは不利である。
【００４４】
しかし、これに対して、２つの制御ループもしくは２つの制御用コントローラを使用することは、極めて有効であることが証明された。その際、本発明の進展時、詳細に説明された実施例に限ることなく、制御装置が少なくとも２つの制御ループを有し、その際、制御ループが様々な振動周波数に対して制御信号を生成するように設定されていることが想定されている。
【００４５】
詳細には、ここで例示された本発明の進展におけるダンパは、本発明の進展の中で、特に地中聴音器のような運動センサからの同一の入力信号を備える２つの制御ループを使用し、最初に制御ループ内の高周波部分を制御し、次に低周波部分を制御する。
【００４６】
本発明のさらなる進展に従って、制御時には、周波数０．５Ｈｚのときに振幅が低下し、位相が有利にずれて、周波数がこの振動に影響を与えないように、オープン・ループもしくは第１制御ループの制御が形成される。図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａおよび５Ｂの実施例の振幅および位相、ならびにそれと比較した第１制御ループによる制御後の振幅４３および位相４４を再度示している。図示された例では、第１制御ループのコントローラは、フィルタ・カスケードによって、周波数を例えば１０Ｈｚ近辺に抑えている。
【００４７】
最終的に図７Ａおよび７Ｂは、ダンパのところでの、第２制御ループによる追加制御後の振幅（図７Ａ、符号４６）および位相（図７Ｂ、符号４７）に関する伝達機能を示す。図６Ａ、図６Ｂによる第１制御ループによる制御後の振幅４３および位相４４が比較のために一緒に記載されている。
【００４８】
その際、表示された実施例に限ることなく、本発明の進展に従って第２制御ループは、バンドパスを含む。したがって一般的には、制御装置の複数の制御ループのうち１つ以上がバンドパスを含むことができる。
【００４９】
図５Ａと図７Ａの比較から分かるように、このようにして第２制御ループによって２０ｄＢを超える振動振幅の抑制が実行される。
【００５０】
バンドパスとして形成されるか、もしくはバンドパスを含む第２制御ループは、図７Ａ、図７Ｂに示された実施例では、サポート構造もしくはその場合にアーム３のいずれかの振動モードを含む周波数範囲内で有効となるようにパラメータ化されている。図７Ａおよび図７Ｂに示された例では、これは、高周波モードであり、ここでは周波数が約２．５Ｈｚとなる。
【００５１】
両方の図から、この周波数近辺の範囲で位相および振幅が変化し、これに対し、１０Ｈｚを若干上回るか、または０．２Ｈｚを下回る周波数の振動には影響されないか、もしくは制御されることが分かる。したがって、本発明の進展に従い、本発明によるサポート構造にはアクティブ・ダンパが設けられ、そのアクティブ・ダンパにおいて制御装置は様々なる周波数範囲の振動の制御のために形成されている少なくとも２つの制御ループを含み、その際、サポート構造は少なくとも２つの振動モードを有し、制御ループの少なくとも１つはバンドパスとして形成され、振動モードの１つを含む周波数範囲内で制御される。
【００５２】
この例は、周波数および位相が不都合な状態のときでさえも、広範囲にわたってデジタルで調整できる制御ループによって、運動を効果的に減衰するパラメータ・セットを常に見つけることができることを示している。
【００５３】
振動モードの減衰のみを目的として、振動モードのみが発生するサポート構造の１箇所にダンパが取り付けられているとき、これは通常は利点である。その代わりに、アーム３の外側の箇所が選択された場合のように、少なくとも２つの振動モードもしくは固有振動のオーバーラップが発生する箇所が必要に応じて有利となる。
【００５４】
通常、本発明はさらに、低周波振動の減衰に特別に適合されている。特にダンパは、５０Ｈｚを下回る振動、好ましくは２０Ｈｚを下回る振動、特に好ましくは１０Ｈｚを下回る振動を減衰するように形成されている。上記の複数の振動モードに関連して、これは、サポート構造の振動モードも、前述で実施された周波数範囲内にあるときに好ましくなることを意味している。
【００５５】
その上、前述の、例示された実施形態から、既知のバイブレーション・ダンパと異なり、ダンパのパラメータがシステムに適合されるのは１度に限られず、特に、広帯域のフィードバック制御回路を使用すればシステムの励起は防止されることが自明である。これによって、基点励起誘導による障害にも、外部原因による障害にも反応する状態になる。アクティブ制御によって、摩擦／減衰損失によって作動するシステムと異なり、速度が勝っている。
【００５６】
これによって、本発明によるアクティブ・ダンパの設計は、移動式マス１５、必要な加速度およびダンパ・マス１５の移動路を振動可能な各システムに適合することに制限される。
【００５７】
振動可能なサポート構造のパラメータ依存に関する例は、図８の３Ｄダイアグラムに示されている。
【００５８】
このダイアグラムは、予想されるアーム運動振幅に対する、必要なダンパ・マス加速度、および必要なダンパ・マス質量を示している。図８に示されている機能連関は、ニュートンの力の公式に関して簡単に作成することができる。
【００５９】
図９は、複数の制御ループを備えた制御装置の実施例を図式的に示している。この制御装置２２の原理は、制御装置が少なくとも２つのパラレル・コントローラ２６１、２６２、…、２６Ｎを有していることに基づいており、各コントローラ２６１、２６２、…、２６Ｎは運動センサ１９の信号を入力信号として受信し、制御装置２２は、コントローラ２６１、２６２、…、２６Ｎの出力信号を加算する加算器２５を有する。
【００６０】
フィードバック制御のために、特に速度センサが運動センサとして使用され、その信号はアームの運動に比例する。この運動センサの信号は、制御装置２２のアナログ・デジタル・コンバータ２３によってデジタル化され、他方、フィルタ・カスケードを制御装置側で検出できるコントローラ２６１、２６２、…、２６Ｎを並列で使用することができる。それによって、実施例に従って、８種類以内のフィルタ・カスケードに同一の入力信号を使用できる。図１に示されたとおり、アーム３の用途例に関しては、伝達機能が２つのパラレル・コントローラ２６１、２６２によって有効に処理される。その際、本発明の進展に応じて、コントローラ２６１、２６２のいずれかが進み／遅れフィルタおよびＰＩＤフィルタのカスケードを検出する。この種のカスケードが振動可能な異種のサポート構造の減衰にも有効であることは自明である。
【００６１】
通常、制御装置２２は、現場で選択可能および／またはパラメータ化可能なデジタル・フィルタによって、任意のカスケードを全般的に含むことができる。
【００６２】
その後、実施例に従って低周波モード（０．５Ｈｚ）で、図５Ａで分かるように、第２のコントローラ２６２としてコントローラ・カスケードが並列で算出され、コントローラ・カスケードは０．５Ｈｚのときのバンドパスフィルタリング、進み／遅れおよびＰＩＤフィルタによって定義される。
【００６３】
パラレル構造の各出力信号は、加算器２５によってデジタルで加算され、デジタル・アナログ・コンバータ２４に送信され、デジタル・アナログ・コンバータ２４はアクチュエータまたは駆動装置２０用の制御信号を表示する。
【００６４】
制御装置２２は、図９の例でも詳細に示したように、特にデジタルで行われる。これにより、各サポート構造の振動特性に対して、極めて自由にパラメータ化されたコントローラの適合が可能になる。
【００６５】
図９に示された、各コントローラ２６１、…、２６Ｎのパラレル切替えも、このようにしてコントローラを、発生する様々なオーバーラップした信号モードに対して個別に適合させることができるため、本発明との関連では特別な利点である。このようにして、各コントローラ２６１、…、２６Ｎは、特定の振動モードに対して個別に適合させることができる。振動は障害なくオーバーラップするため、加算器を使用して同一方法でパラレル切替えにより、駆動装置用の制御信号もオーバーラップされる。
【００６６】
図１および図２に示された実施例では、Ｘ線検出器がアーム３の振動によって、１つまたは複数のＸ線発生器から発生した垂直方向に扇形状に広がった扇形ビームから横方向に制限されて突き出すことのないように、駆動装置２０によってほぼ水平に移動するようにされるダンパ・マスが設けられている。本発明が、振動の減衰に関しても、複数の様々な方向に拡張できることは自明である。
【００６７】
さらに図１０は、本発明のもう１つの実施形態を図式的に示している。この図では、ダンパ・マス１５は２方向に振動可能なアーム３の端部に取り付けられている。バイブレーション・ダンパ１は、お互いに重なりあった２つのスライド・ヘッド１７を有し、２つのスライド・ヘッド１７には専用の駆動装置２０もしくは２００がそれぞれ取り付けられている。これによって、駆動装置２０、２００は、ダンパ・マス１５を異なる方向、特に相互に垂直な方向に動かす。各方向に専用のモーションセンサ１９、１９０が設けられており、そのセンサの信号は制御装置２２によって処理される。モーションセンサ１９、１９０の運動検出方向は、両向き矢印によってそれぞれ示されている。それに応じて、モーションセンサ１９は駆動装置２０に配置され、センサ１９０は駆動装置２００に配置されている。
【００６８】
その際、処理およびフィードバック制御は、簡単な方法で駆動装置２０、２００および配置されたモーションセンサ１９、１９０で個別に行うことができる。それに応じて、代わりに、相互に無関係に作動する２つの制御装置２２を取り付けることもできる。
【００６９】
図示の例では、振動は複数の方向に、共通のダンパ・マス１５を使用して減衰される。なお、別のダンパ・マス１５を設けることもできる。さらに、入力信号は、個別の、複数の空間方向の感応型モーションセンサ１９で検出されることもある。モーションセンサ１９の信号は、その後、個別の空間方向の各部に分解され、制御装置２２によって別々に処理される。
【００７０】
本発明の進展において、直交振動モードをも減衰するために、図９に示された例に制限されることなく、アクティブ・ダンパ付きサポート構造が設けられている。このサポート構造では、アクティブ・ダンパは、これを使うと、１つまたは複数のダンパ・マス１５を制御装置２２によって様々な方向、特に直交方向に移動可能にする、少なくとも２つの駆動装置を有する。相互に直交する方向は、クロストークを防止するのに有利である。方向が相互に直角でない場合、ダンパ・マスの運動は、別の方向に沿った１つの力の方向に向く。特に、制御装置は、１つまたは複数のマス１５の運動を、１つまたは複数のモーションセンサ１９、１９０によって信号が生成される方向に沿った運動の信号によって、相互に無関係の様々な方向に沿って有利に制御する。
【符号の説明】
【００７１】
１  アクティブ・バイブレーション・ダンパ
３  アーム
５  コンテナ
７  ５と３１の間の隙間
９  ハウジング
１２  Ｘ線スキャナ
１３  Ｘ線検出器
１５  マス
１７  スライド・ヘッド
１８  レール
１９、１９０  モーションセンサ
２０、２００  駆動装置
２０１、２０２  駆動装置の相互可動部品
２２  制御装置
２３  ＡＤコンバータ
２４  ＤＡコンバータ
２５  加算器
３１  アーム３の端部
３３  固定端
３５、３６  スプリング
３４、３７  ダンパ・エレメント
３８、４３、４６  伝達機能の振幅
３９、４４、４７  伝達機能の位相
４０、４１  最大伝達機能
９１  固定装置
９３  スクリュー・クランプ
９５  かぎ形スクリュー
９７  サポート・ブラケット
２６１、２６２、２６Ｎ  コントローラ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【外国語明細書】
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