用于提高旋轉(zhuǎn)精密度的磁軸承控制裝置及控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于提高旋轉(zhuǎn)精密度的磁軸承控制裝置及控制方法。本發(fā)明的磁軸承控制裝置包括：被控制區(qū)域誤差接收部，用于接收從諸如輥筒等回轉(zhuǎn)體的被控制區(qū)域檢測(cè)出的位移誤差相關(guān)的信號(hào)；控制對(duì)象區(qū)域誤差接收部，用于接收從控制對(duì)象區(qū)域檢測(cè)出的誤差相關(guān)的信號(hào)；多個(gè)加權(quán)值濾波器部，對(duì)于各個(gè)誤差信號(hào)使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值；以及，加算部，將通過(guò)各個(gè)加權(quán)值濾波器部的信號(hào)進(jìn)行加算，以生成對(duì)于磁軸承的輸入信號(hào)。利用本發(fā)明的磁軸承控制裝置，能夠較大程度地減小控制對(duì)象區(qū)域的振動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于提高旋轉(zhuǎn)精密度的磁軸承控制裝置及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提高支撐旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)精密度的磁軸承控制裝置及控制方法，更具體說(shuō)是涉及一種在控制輥筒等旋轉(zhuǎn)體時(shí)，不僅只考慮到由磁軸承支撐的旋轉(zhuǎn)軸的位移，而且還考慮到輥筒面的位移來(lái)控制磁軸承，能夠更加精密地控制旋轉(zhuǎn)體動(dòng)作的方法及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]最近，在許多領(lǐng)域呈現(xiàn)出使用磁軸承的情況增多的趨勢(shì)。特別地，在具有高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，或是在利用于不宜產(chǎn)生因軸承和旋轉(zhuǎn)體的摩擦等引起塵埃的領(lǐng)域裝置中的使用情況增多。例如，在以卷對(duì)卷方式制造平板面板時(shí)用于支撐輥筒的情況，在工作機(jī)器支撐銑刀等切削工具的心軸的情況，在半導(dǎo)體制造設(shè)備中支撐作為真空泵的一種渦輪分子泵的旋轉(zhuǎn)軸的情況等多種領(lǐng)域中使用。
[0003]在這種裝置中，在使用相應(yīng)裝置的工程的特征上，要求所產(chǎn)生的振動(dòng)要小的情況較多。且不論是作為半導(dǎo)體制造設(shè)備利用的真空泵的情況，在以卷對(duì)卷方式制造平板面板的情況下，與以往的輥印新聞、書(shū)冊(cè)等的情況比較，要求有非常高的精密度，在需要精密的機(jī)械加工的工作機(jī)器等中，也被要求與以往不同程度的精密度。但是，一般對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的支撐來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)上以支撐相應(yīng)旋轉(zhuǎn)體的兩末端或設(shè)置于某一側(cè)端部的旋轉(zhuǎn)軸的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的情況較多，因此，在旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，可能會(huì)較難實(shí)現(xiàn)對(duì)于需要保持高的旋轉(zhuǎn)精密度部分的充分精密控制。這是因?yàn)樵谛D(zhuǎn)軸支撐部和要求有高的旋轉(zhuǎn)精密度部分之間的旋轉(zhuǎn)體的制作上，存在有不可避免地產(chǎn)生的同心度誤差，并且外部外力導(dǎo)致軸的下垂等會(huì)引起旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的基本精密度降低。而且，在旋轉(zhuǎn)體高速旋轉(zhuǎn)的情況下，在相應(yīng)旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，除了剛體模態(tài)以外還包含有彎曲模態(tài)的固有振動(dòng)數(shù)的可能性較高，在此情況下，如果僅基于由磁軸承支撐的旋轉(zhuǎn)軸的位移進(jìn)行控制，將可能無(wú)法對(duì)實(shí)際控制對(duì)象，即對(duì)輥筒的輥筒面、銑刀的切削面、由真空泵支撐的部分等的位移進(jìn)行充分控制。根據(jù)不同的情況，由磁軸承支撐的旋轉(zhuǎn)軸的位移和控制對(duì)象區(qū)域的位移的方向可能會(huì)相互不同，即兩者的相位可能會(huì)相反。
[0004]圖1中示出在輥筒的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)包含有彎曲模態(tài)的情況。在圖1中，DB是由磁軸承支撐的旋轉(zhuǎn)軸的位移矢量，DR是作為控制對(duì)象區(qū)域的輥筒面的位移矢量。如圖1所示可知，作為被控制區(qū)域的旋轉(zhuǎn)軸的位移和作為控制對(duì)象區(qū)域的輥筒面的位移的相位相反。如果在這種裝置中僅基于被控制區(qū)域，即基于旋轉(zhuǎn)軸的位移控制磁軸承，將無(wú)法以充分地抑制作為控制對(duì)象區(qū)域的輥筒面的振動(dòng)。
[0005]與此相關(guān)，提示出用于抑制控制對(duì)象區(qū)域的振動(dòng)的幾種控制方法。
[0006]日本公開(kāi)專(zhuān)利特開(kāi)2002-147454號(hào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中揭示了在具有能動(dòng)型磁軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)器中，用于減小距離磁軸承某種程度的地點(diǎn)的振動(dòng)的方法。根據(jù)該方法，根據(jù)設(shè)置于旋轉(zhuǎn)機(jī)器及利用其真空泵連接部的振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生位置補(bǔ)正指令信號(hào)，將該補(bǔ)正指令信號(hào)用于磁軸承的反饋控制，從而減小距離磁軸承某種程度的地點(diǎn)的振動(dòng)。
[0007]在日本專(zhuān)利第4914165號(hào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中揭示了在利用磁軸承的真空泵中還能夠抑制高次的振動(dòng)模態(tài)，從而用于提高半導(dǎo)體制造裝置的精密度的方法及裝置。在該裝置中，在從相互隔開(kāi)指定距離設(shè)置的多個(gè)振動(dòng)傳感器檢測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)中，分離出第一次彎曲模態(tài)的振動(dòng)成分和第二次彎曲模態(tài)的振動(dòng)成分，并給予分離出的各振動(dòng)成分產(chǎn)生用于控制磁軸承的前饋控制信號(hào)，從而抑制由振動(dòng)泵產(chǎn)生的振動(dòng)。
[0008]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0009](專(zhuān)利文獻(xiàn)I) JP2002-147454A
[0010](專(zhuān)利文獻(xiàn)2) JP4914165B


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)課題
[0012]但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中僅記載了利用設(shè)置于從磁軸承隔開(kāi)的地點(diǎn)的振動(dòng)傳感器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生位置補(bǔ)正指令信號(hào)，并未揭示有具體以何種方法計(jì)算位置補(bǔ)正指令。
[0013]在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中雖然分離出第一次及第二次的兩個(gè)彎曲模態(tài)振動(dòng)信號(hào)后，利用其來(lái)衰減振動(dòng)，但是在旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍中包含有多個(gè)彎曲模態(tài)的情況下，將會(huì)存在控制電路變得復(fù)雜且裝置的制作費(fèi)用上升的問(wèn)題。
[0014]本發(fā)明用于解決如上所述的現(xiàn)有問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)需區(qū)分旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍中包含的彎曲模態(tài)的振動(dòng)成分，就能夠較大程度地減小控制對(duì)象區(qū)域的振動(dòng)的磁軸承控制方法及用于實(shí)現(xiàn)其方法的裝置。
[0015]技術(shù)方案
[0016]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的磁軸承控制裝置，包括:被控制區(qū)域誤差接收部，用于接收從旋轉(zhuǎn)體的由磁軸承支撐的被控制區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的位移誤差相關(guān)的信號(hào)(以下，稱(chēng)為“被控制區(qū)域誤差信號(hào)”)；控制對(duì)象區(qū)域誤差接收部，用于接收從實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的誤差相關(guān)的信號(hào)(以下，稱(chēng)為“控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)”)，所述實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域與所述旋轉(zhuǎn)體相關(guān)；多個(gè)加權(quán)值濾波器部，對(duì)于通過(guò)所述被控制區(qū)域誤差接收部接收的各個(gè)被控制區(qū)域誤差信號(hào)，以及通過(guò)所述控制對(duì)象區(qū)域誤差接收部接收的各個(gè)控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)，使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值；以及加算部，將通過(guò)各個(gè)所述加權(quán)值濾波器部的信號(hào)進(jìn)行加算，以生成對(duì)于磁軸承的輸入信號(hào)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一形態(tài)，本發(fā)明的磁軸承的控制方法，包括:(a)接收從所述旋轉(zhuǎn)體的由磁軸承支撐的被控制區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的位移誤差相關(guān)的信號(hào)(以下，稱(chēng)為“被控制區(qū)域誤差信號(hào)”)的步驟；(b)接收從實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的誤差相關(guān)的信號(hào)(以下，稱(chēng)為“控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)”)的步驟，所述實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域與所述旋轉(zhuǎn)體相關(guān)；(C)對(duì)于各個(gè)所述被控制區(qū)域誤差信號(hào)及各個(gè)所述控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值的步驟；以及(d)將所述步驟(C)中使用加權(quán)值的各個(gè)信號(hào)進(jìn)行加算，以生成對(duì)于磁軸承的輸入信號(hào)的步驟。
[0018]技術(shù)效果
[0019]實(shí)施本發(fā)明的用于提高旋轉(zhuǎn)精密度的磁軸承控制裝置及控制方法，無(wú)需利用復(fù)雜的電路，就能夠較大程度地減小控制對(duì)象區(qū)域的振動(dòng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是示出基于輥筒的彎曲模態(tài)的被控制區(qū)域和控制對(duì)象區(qū)域的位移示意圖；
[0022]圖2是概略地示出本發(fā)明的磁軸承控制裝置的方框圖；
[0023]圖3是示出圖2示出的裝置中的位移信號(hào)發(fā)生部技術(shù)結(jié)構(gòu)的方框圖；
[0024]圖4是示出圖3示出的位移信號(hào)發(fā)生部中的各加權(quán)值形態(tài)的示意圖；
[0025]圖5是示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的磁軸承控制方法而制作的試驗(yàn)用輥筒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出第二位移傳感器的設(shè)置位置；
[0026]圖6是示出基于圖5示出的試驗(yàn)用輥筒裝置執(zhí)行的試驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0027]附圖標(biāo)記:
[0028]10:第一位移傳感器
[0029]20:第二位移傳感器
[0030]30:位移信號(hào)發(fā)生部
[0031]31:第一加權(quán)值應(yīng)用部
[0032]32:第二加權(quán)值應(yīng)用部
[0033]40:軸承控制信號(hào)生成部
[0034]50:磁軸承

【具體實(shí)施方式】
[0035]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)中使用的語(yǔ)句或詞語(yǔ)不應(yīng)限定于通?；蛟~典性的含義并解釋?zhuān)腔诎l(fā)明人為了以最優(yōu)選的方法說(shuō)明自己的發(fā)明而可適當(dāng)?shù)囟x用語(yǔ)的概念的原則，應(yīng)當(dāng)以符合本發(fā)明的技術(shù)思想的含義和概念加以解釋。因此，本說(shuō)明書(shū)中記載的實(shí)施例和附圖中示出的結(jié)構(gòu)僅僅是本發(fā)明的最優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施例，而不能代替本發(fā)明的所有技術(shù)思想，因此，應(yīng)當(dāng)理解的是在本申請(qǐng)時(shí)點(diǎn)還存在有可將其代替的多種等同例和變形例。
[0036]圖2概略地示出本發(fā)明的磁軸承控制裝置。該控制裝置包括兩個(gè)位移傳感器10、20、位移信號(hào)發(fā)生部30及軸承控制信號(hào)生成部40。
[0037]兩個(gè)位移傳感器，S卩，第一位移傳感器10和第二位移傳感器20設(shè)置于相應(yīng)區(qū)域以分別檢測(cè)被控制區(qū)域和控制對(duì)象區(qū)域的位移。例如，在被控制對(duì)象為輥印裝置中使用的輥筒，由磁軸承支撐輥筒的情況下，被控制區(qū)域?qū)⑹怯纱泡S承支撐的輥筒的旋轉(zhuǎn)軸，控制對(duì)象區(qū)域則是執(zhí)行輥筒印刷的輥筒面。并且，在切削加工機(jī)器的情況下，被控制對(duì)象將是由磁軸承支撐的心軸，控制對(duì)象區(qū)域則可以是靠近于附著有銑刀等的區(qū)域的心軸部分或由銑刀切削的工作物的表面
[0038]各位移傳感器根據(jù)所設(shè)置的位置及所要檢測(cè)的位移特征而可利用多個(gè)種類(lèi)的傳感器，并不限于特定方式的傳感器。并且，可代替位移傳感器而利用加速度傳感器或速度傳感器，在此情況下，為了獲取位移數(shù)據(jù)而對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行積分。
[0039]在本實(shí)施例中，為了說(shuō)明上的便利，以第一位移傳感器及第二位移傳感器分別為一個(gè)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是根據(jù)所應(yīng)用的系統(tǒng)，各傳感器可以是多個(gè)。例如，可以與輥筒的中心軸(Z軸)正交的兩個(gè)方向(X軸及y軸)分別進(jìn)行設(shè)置。在以下的說(shuō)明中，雖然是對(duì)各傳感器為一個(gè)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是在多個(gè)傳感器以相同的軸方向設(shè)置的情況下，在以相同軸方向設(shè)置的傳感器之間也可以相同的方式進(jìn)行控制。
[0040]并且，對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的磁軸承的支撐可以在某一側(cè)端部實(shí)現(xiàn)，但也可以是在兩側(cè)端部甚至是在多個(gè)地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。在此情況下，同樣地可對(duì)各個(gè)被控制區(qū)域及與之對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象區(qū)域?qū)崿F(xiàn)相同方式的控制。
[0041]通過(guò)各位移傳感器10、20檢測(cè)出的信號(hào)傳送給位移信號(hào)發(fā)生部30。位移信號(hào)發(fā)生部30在接收該些信號(hào)后，在給各信號(hào)賦予加權(quán)值后進(jìn)行加算，并提供給軸承控制信號(hào)生成部40。
[0042]圖3示出位移信號(hào)發(fā)生部30的方框圖。位移信號(hào)發(fā)生部30包括第一加權(quán)值應(yīng)用部31、第二加權(quán)值應(yīng)用部32及加算部33。
[0043]第一加權(quán)值應(yīng)用部31對(duì)于從第一位移傳感器10接收的信號(hào)使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值wl，第二加權(quán)值應(yīng)用部32對(duì)于從第二位移傳感器20接收的信號(hào)使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值w20加算部33對(duì)使用加權(quán)值的各信號(hào)進(jìn)行加算。
[0044]所使用的加權(quán)值根據(jù)旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)存在的彎曲模態(tài)共振頻率區(qū)域而不同。對(duì)于存在有彎曲模態(tài)共振頻率的頻率區(qū)域，對(duì)控制對(duì)象區(qū)域的位移信號(hào)賦予較大加權(quán)值，即本實(shí)施例中對(duì)第二位移傳感器20的信號(hào)賦予較大加權(quán)值，而對(duì)于不存在彎曲模態(tài)共振頻率的頻率區(qū)域，對(duì)被控制區(qū)域的位移信號(hào)賦予較大加權(quán)值，即本實(shí)施例中對(duì)于第一位移傳感器10的信號(hào)賦予較大加權(quán)值為佳。
[0045]另外，所使用的加權(quán)值wl、w2可以是常數(shù)，或是對(duì)于頻率的函數(shù)。對(duì)于加權(quán)值給予的限制是，兩個(gè)加權(quán)值的和(wl+w2)在理論上是I。在物理上實(shí)現(xiàn)位移信號(hào)發(fā)生部30的情況下，由于構(gòu)成其各電子元件的制造誤差，導(dǎo)致加權(quán)值之和無(wú)法準(zhǔn)確地具有I的值而上下會(huì)有誤差(如0.8至1.2之間的值)，但在理論性的觀點(diǎn)上優(yōu)選為是I。
[0046]圖4中作為一實(shí)施例示出加權(quán)值wl、《2為相對(duì)于頻率的函數(shù)的情況。在圖4示出的實(shí)施例中，第一加權(quán)值wl具有高通濾波器HPF的形態(tài)，第二加權(quán)值w2具有低通濾波器LPF的形態(tài)。在旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍為相對(duì)的低頻區(qū)域的情況下，只需考慮相應(yīng)頻率區(qū)域中包含的彎曲模態(tài)共振頻率，因此，各加權(quán)值可具有如圖4所示的形態(tài)。但是，各加權(quán)值的形態(tài)并不限定于圖示的形態(tài)，而是根據(jù)旋轉(zhuǎn)體主要運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)速度及相應(yīng)頻率區(qū)域中包含的彎曲模態(tài)共振頻率而給出多種形態(tài)。例如，根據(jù)需要抑制的彎曲模態(tài)共振頻率，第二加權(quán)值可具有帶通濾波器BPF或高通濾波器HPF的形態(tài)，可以是選擇性地通過(guò)多個(gè)頻帶的形態(tài)的濾波器。無(wú)論各加權(quán)值具有何種形態(tài)，如圖4所示，加權(quán)值的和在理論上優(yōu)選為I。
[0047]在上述的實(shí)施例中，對(duì)控制對(duì)象區(qū)域?yàn)橐惶幍那闆r為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是控制對(duì)象區(qū)域可以是兩個(gè)以上的地點(diǎn)?；蛘?，雖然控制對(duì)象區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)，但是為了進(jìn)行精密的振動(dòng)控制，也可能會(huì)需要在相應(yīng)區(qū)域的兩個(gè)以上的地點(diǎn)檢測(cè)位移。在此情況下，將提供與檢測(cè)地點(diǎn)的數(shù)目相對(duì)應(yīng)的第二加權(quán)值應(yīng)用部。另外，即使是在第二加權(quán)值應(yīng)用部提供有多個(gè)的情況下，第一加權(quán)值和多個(gè)第二加權(quán)值全部之和在理論上優(yōu)選為1，這點(diǎn)與上述的實(shí)施例相同。
[0048]根據(jù)以上所述，位移信號(hào)發(fā)生部30輸出的信號(hào)提供給軸承控制信號(hào)生成部40。軸承控制信號(hào)生成部40基于接收的信號(hào)生成用于控制磁軸承的控制信號(hào)。生成控制信號(hào)的方法將使用與以往僅基于被控制區(qū)域的位移信號(hào)而產(chǎn)生控制信號(hào)的情況相同的方法。因此，將省去與之相關(guān)的具體說(shuō)明。
[0049]基于軸承控制信號(hào)生成部40生成的控制信號(hào)，磁軸承50將支撐旋轉(zhuǎn)體。即能動(dòng)地調(diào)節(jié)相應(yīng)旋轉(zhuǎn)體的被控制區(qū)域的位移。
[0050]以下，對(duì)通過(guò)如上所述的控制裝置來(lái)控制用于支撐旋轉(zhuǎn)體的磁軸承的方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0051]在通過(guò)磁軸承50支撐的旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一位移傳感器10檢測(cè)由磁軸承50支撐的區(qū)域，即檢測(cè)被控制區(qū)域的位移，第二位移傳感器20檢測(cè)輥筒面、銑刀的位置等控制對(duì)象區(qū)域的位移。通過(guò)該些位移傳感器10、20將檢測(cè)出的信號(hào)提供給位移信號(hào)發(fā)生部30。
[0052]位移信號(hào)發(fā)生部30對(duì)于從第一位移傳感器10接收的信號(hào)使用第一加權(quán)值wl，對(duì)于從第二位移傳感器20接收的信號(hào)使用第二加權(quán)值w2，將使用加權(quán)值的信號(hào)由加算器33進(jìn)行加算。
[0053]所使用的加權(quán)值根據(jù)旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)行旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)存在的彎曲模態(tài)共振頻率區(qū)域而不同。對(duì)于存在有彎曲模態(tài)共振頻率的頻率區(qū)域，對(duì)控制對(duì)象區(qū)域的位移信號(hào)賦予較大加權(quán)值，即本實(shí)施例中對(duì)第二位移傳感器20的信號(hào)賦予較大加權(quán)值，而對(duì)于不存在彎曲模態(tài)共振頻率的頻率區(qū)域，對(duì)于被控制區(qū)域的位移信號(hào)賦予較大加權(quán)值，即本實(shí)施例中對(duì)第一位移傳感器10的信號(hào)賦予較大加權(quán)值為佳。
[0054]另外，所使用的加權(quán)值wl、w2可以是常數(shù)，或是相對(duì)于頻率的函數(shù)。對(duì)于加權(quán)值給予的限制是，兩個(gè)加權(quán)值的和(wl+w2)在理論上是I。在物理上實(shí)現(xiàn)位移信號(hào)發(fā)生部30的情況下，由于構(gòu)成其的各電子元件的制造誤差，導(dǎo)致加權(quán)值之和無(wú)法準(zhǔn)確地具有I的值而上下會(huì)有誤差(如0.8至1.2之間的值)，但在理論性的觀點(diǎn)上優(yōu)選為I。
[0055]將通過(guò)位移信號(hào)發(fā)生器30的加算器33加算的信號(hào)提供給軸承控制信號(hào)生成部40。軸承控制信號(hào)生成部40基于接收的位移信號(hào)生成用于控制磁軸承50的信號(hào)。生成控制信號(hào)的方法將使用與以往僅基于被控制區(qū)域的位移信號(hào)而產(chǎn)生控制信號(hào)的情況相同的方法。因此，將省去與之相關(guān)的具體說(shuō)明。
[0056]圖5示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的磁軸承的控制方法的試驗(yàn)用輥筒裝置，圖6示出在該試驗(yàn)用輥筒裝置中應(yīng)用本發(fā)明的控制方法的試驗(yàn)結(jié)果。
[0057]如圖5所示，試驗(yàn)用輥筒的兩側(cè)端部由磁軸承50支撐。第一位移傳感器10設(shè)置于磁軸承50單兀,第二位移傳感器20設(shè)置于靠近于相應(yīng)磁軸承50的棍筒面。
[0058]圖6的左側(cè)是在作為加權(quán)值使用了常數(shù)而不是頻率的函數(shù)的情況的試驗(yàn)結(jié)果，右側(cè)是在使用了具有頻率的函數(shù)形態(tài)的加權(quán)值的情況的試驗(yàn)結(jié)果。并且，上方示出的是檢測(cè)根據(jù)時(shí)間而變化的輥筒的位移，下方示出的是使用于來(lái)自第二位移傳感器20的信號(hào)的加權(quán)值(第二加權(quán)值)和輥筒的振動(dòng)的大小(振幅)的關(guān)系。第一位移傳感器10中使用的加權(quán)值(第一加權(quán)值)使用從I減去第二傳感器20中使用的加權(quán)值(第二加權(quán)值)的值。加權(quán)值根據(jù)頻率而變化的情況也將相同。在圖示的試驗(yàn)用輥筒裝置中，在加權(quán)值給定為頻率的函數(shù)的情況下，將使用圖4所示的形態(tài)。即第一加權(quán)值被設(shè)定為高通濾波器HPF的形態(tài)，第二加權(quán)值被設(shè)定為低通濾波器LPF的形態(tài)。截止頻率則被設(shè)定為使試驗(yàn)用輥筒的第二彎曲模態(tài)的共振頻率包含于低通濾波器的頻帶。
[0059]如圖6的左側(cè)所示，在第一及第二加權(quán)值為常數(shù)的情況下，在對(duì)第二加權(quán)值使用0.3-0.4的值時(shí)，輥筒的振動(dòng)表示出最小的值，在增大到0.4以上時(shí)，振動(dòng)將再次增大。但是，如圖6的右側(cè)所示可知，在將加權(quán)值設(shè)定為函數(shù)的情況下，第二加權(quán)值越大，輥筒的振動(dòng)越小。
【權(quán)利要求】
1.一種磁軸承控制裝置，該裝置用于控制支撐旋轉(zhuǎn)體的磁軸承，其特征在于，包括: 被控制區(qū)域誤差接收部，用于接收從所述旋轉(zhuǎn)體的由磁軸承支撐的被控制區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的位移誤差相關(guān)的信號(hào)； 控制對(duì)象區(qū)域誤差接收部，用于接收從實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的位移誤差相關(guān)的信號(hào)，所述實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域與所述旋轉(zhuǎn)體相關(guān)； 多個(gè)加權(quán)值濾波器部，對(duì)于通過(guò)所述被控制區(qū)域誤差接收部接收的各個(gè)被控制區(qū)域誤差信號(hào)，以及通過(guò)所述控制對(duì)象區(qū)域誤差接收部接收的各個(gè)控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)，使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值；以及 加算部，將通過(guò)各個(gè)所述加權(quán)值濾波器部的信號(hào)進(jìn)行加算，以生成對(duì)于磁軸承的輸入信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁軸承控制裝置，其特征在于，各個(gè)所述加權(quán)值濾波器部的加權(quán)值是相對(duì)于頻率的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁軸承控制裝置，其特征在于，所述多個(gè)加權(quán)值濾波器部的加權(quán)值之和在需要控制的全部頻率區(qū)域中具有0.8至1.2之間的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁軸承控制裝置，其特征在于，所述多個(gè)加權(quán)值濾波器部的加權(quán)值之和在需要控制的全部頻率區(qū)域中具有I的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁軸承控制裝置，其特征在于，所述加權(quán)值濾波器部的加權(quán)值相對(duì)于頻率的函數(shù)形態(tài)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)體的振動(dòng)特性而預(yù)先設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁軸承控制裝置，其特征在于，所述控制對(duì)象區(qū)域誤差接收部接收從控制對(duì)象的相互不同地點(diǎn)檢測(cè)出的兩個(gè)以上控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)。
7.一種磁軸承控制方法，該方法用于控制支撐旋轉(zhuǎn)體的磁軸承，其特征在于，包括: (a)接收從所述旋轉(zhuǎn)體的由磁軸承支撐的被控制區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的位移誤差相關(guān)的信號(hào)的步驟； (b)接收與從實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域的至少一個(gè)地點(diǎn)檢測(cè)出的誤差相關(guān)的信號(hào)的步驟，所述實(shí)際控制對(duì)象區(qū)域與所述旋轉(zhuǎn)體相關(guān)； (C)對(duì)于通過(guò)所述步驟(a)接收的各個(gè)被控制區(qū)域誤差信號(hào)以及通過(guò)所述步驟(b)接收的各個(gè)控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)使用預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值的步驟；以及 (d)將所述步驟(C)中使用加權(quán)值的各個(gè)信號(hào)進(jìn)行加算，以生成對(duì)于磁軸承的輸入信號(hào)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁軸承控制方法，其特征在于，所述步驟(C)的所述各加權(quán)值是相對(duì)于頻率的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁軸承控制方法，其特征在于，所述步驟(c)的所述各加權(quán)值之和在需要控制的全部頻率區(qū)域中具有0.8至1.2之間的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁軸承控制方法，其特征在于，所述步驟(C)的所述各加權(quán)值之和在需要控制的全部頻率區(qū)域中具有I的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁軸承控制方法，其特征在于，所述各加權(quán)值相對(duì)于頻率的函數(shù)形態(tài)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)體的振動(dòng)特性而預(yù)先設(shè)定。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁軸承控制方法，其特征在于，所述步驟(b)中接收從控制對(duì)象的相互不同地點(diǎn)檢測(cè)出的兩個(gè)以上的控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)。
13.—種印刷裝置，利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁軸承控制裝置，其特征在于， 由磁軸承支撐的所述旋轉(zhuǎn)體是印刷用輥筒， 所述控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)是用于表示所述印刷用輥筒的印刷面偏離預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值的誤差信號(hào)，或是與通過(guò)所述印刷用輥筒印刷的結(jié)果偏離預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值的誤差相關(guān)信號(hào)。
14.一種切削裝置，利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁軸承控制裝置，其特征在于， 由磁軸承支撐的所述旋轉(zhuǎn)體是用于旋轉(zhuǎn)切削工具的旋轉(zhuǎn)軸， 所述控制對(duì)象區(qū)域誤差信號(hào)是用于表示所述旋轉(zhuǎn)軸上的、與切削對(duì)象物的被切削面平行的面偏離預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值的誤差信號(hào)，或是用于表示所述切削對(duì)象物的被切削面偏離預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值的誤差信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK104421335SQ201410172799
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】崔相現(xiàn), 張志旭 申請(qǐng)人:佛山格尼斯磁懸浮技術(shù)有限公司