DE2605476A1

DE2605476A1 - Vibration damper with out of phase resistance - has vibration sensors producing functional signals linked to analogue computer

Info

Publication number: DE2605476A1
Application number: DE19762605476
Authority: DE
Inventors: Johann Prof Dr I Kleinwaechter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-12
Filing date: 1976-02-12
Publication date: 1977-08-18

Abstract

The vibration damper comprises a motor which exerts on the vibrating system (1) and oscillation of equal frequency but of opposite phase. The original vibration is detected by sensors (3, 4, or 5) whose output is led to an analogue computer (6) for effecting the phase change. The output of the computer energises the motor (2). The sensors are such as to produce a signal being a function of the velocity (S) of the vibrating system. Thus there may be a sensor (3) for the velocity itself, or a sensor (4) for acceleration, or a sensor (5) for the torque, the latter being a function of velocity.

Description

PatentbeschreibungPatent description

Titel: "Aktive Schwingungsdämpfung elastischer Antriebselemente" Mechanische Bauelemente zur übertragung von Kräften und Bewegungen werden entweder nach ausreichender mechanischer Festigkeit oder nach zulässiger elastischer Deformation dimensioniert.Title: "Active vibration damping of elastic drive elements" Mechanical Components for the transmission of forces and movements are either after sufficient mechanical strength or dimensioned according to permissible elastic deformation.

Bei schlanken Bauelementen, wie sie z.B. bei Hebezeugen verwendet werden, können auch bei ausraichenderBiegefestigkeit von Konstruktionsstäben deren Biegeschwingungen zu unerträglichenStörungen fuhren. Da derartige Biegeschwingungen wegen der guten Elastizität des Stabmaterials nur eine geringe Eigendämpfung aufweisen, stellen sich z.B. bei motorisch angetriebenen Mechanismen mit Positions- und Laufgeschwindigkeit oder Kraftrückführung bei grösserer Verstärkung des Regelkreises angefachte mechanische Schwingungen ein, die das Pegelsystemunbrauchbar machen.With slim components, such as those used in hoists can also be used with sufficient flexural strength of construction rods Flexural vibrations lead to unbearable disturbances. Since such flexural vibrations due to the good elasticity of the rod material have only a low level of internal damping, arise e.g. with motor-driven mechanisms with position and running speed or force feedback with greater amplification of the control loop fanned mechanical Vibrations that make the level system unusable.

Um schwingungsfähige elastische Bauelemente (1) aktiv zu bedämpfen, werden erfindungsgemäss Motore verwendet, die periodiscKräfte geeigneter Amplitude und Phase auf das schwingungsfähige Bauteil so ausüben, dass dem System Schwingungsenergie entzogen wird. Häufig lassen sich die Antriebsmotore (2) für die einzelnen Freiheitsgrade durch eine zusätzlich oszillierende Kraft gleichzeitig zum Antrieb und zur Schwingungsdämpfung benützen. Die oszillierende Kraft F darf dabei nicht mit der Durchfederung S in Phase sein, weil dies nur eine änderungder-Eigenfrequenz des Schwingungssystemes bewirken würde, da die mittlereOszillatorleistung L bei 90° Phasenverschiebung zwischen F und 5 ist. In order to actively damp vibratory elastic components (1), according to the invention, motors are used which exert periodic forces of suitable amplitude and phase on the vibratable component in such a way that vibrational energy is withdrawn from the system. Often the drive motors (2) for the individual degrees of freedom can be used simultaneously for drive and vibration damping by an additional oscillating force. The oscillating force F must not be in phase with the deflection S because this would only cause a change in the natural frequency of the oscillation system, since the mean oscillator power L is between F and 5 at a phase shift of 90 °.

Um dem System durch die oszillierende Kraft F Schwingungsenergie zu entziehen, muss F und 5 in Phase, d.h. F und S um 900 phasenverschoben sein.To the system through the oscillating force F vibration energy withdraw, F and 5 must be in phase, i.e. F and S must be 900 out of phase.

Erfindungsgemäss sollen~mittels besonderer Sensoren Signale gewonnen werden, die mit 5 in Phase sind. Dies können z.B. sein: a) Geschwindigkeitssensoren (3), die im Schwingungsbauch des Konstruktionsstabes (1) montiert sind, und die direkt Signals proportional S liefern.According to the invention, signals are to be obtained by means of special sensors who are in phase with 5. These can be, for example: a) speed sensors (3), which are mounted in the antinode of the construction rod (1), and the directly supply signal proportional to S.

b) Beschleunigungssensoren -(4), die ebenfalls im Schwingungsbauch mon tiert sind und die 5 liefern.b) Accelerometers - (4), which are also in the antinode are assembled and deliver the 5.

c) Drehmomentensensoren (5), die das zu 6 proportionale Drehmoment im Schwingungsknoten messem.c) Torque sensors (5), the torque proportional to 6 messem in the vibration node.

Aus S muss in den Fällen b) und c) mittels Analogrechner ein zu 8 um 900 voreilendes und somit zu S in Phase schwingendes Signal gebildat werden. Da bei der Integration des messtechnisch zugänglichen S , nur bis auf eine unbestimmte Integrationskonstante definiert ist, kann das mit 5 gleichphasige Dämpfungssignal nur durch Differentiation von S erhalten werden. Somit ist das Regelverhalten dieser aktiven bedämpfen Schwingungssystemes durch eine Differentialgleichung 3.In cases b) and c), S must be converted to 8 using an analog computer Signal leading by 900 and thus oscillating in phase with S can be formed. As with the integration of the metrologically accessible S, only with the exception of an indefinite one Integration constant is defined, the damping signal in phase with 5 can only be obtained by differentiating S. Thus, the control behavior is this active damping vibration system by a differential equation 3.

nung beschrieben, dsrsn Lösungen nur für bestimmte Parameter gedämpft sind.tion described, dsrsn solutions damped only for certain parameters are.

Claims

Patentansprüche zur Patentbeschreibung:tAktive Schwingungsdämpfung elastischer Antriebselemente" 1. Vorrichtung zu aktiver Schwingungsdämpfung slastischer Antriebselsmente, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels Motoren oszillierende Kräfte auf das elastische Bauteil ausgeübt werden, die die Schwingungsenergie den elastischen Bauteilen entziehen.Claims relating to the patent description: active vibration damping elastic drive elements "1. Device for active vibration damping slastischer Antriebelsmente, d u r c h e k e n n e n g e i c h n e t, that by means of motors oscillating forces are exerted on the elastic component, which reduce the vibration energy remove the elastic components.

2. Vorrichtung zu aktiver Schwingungsdampfung elastischer Antriebsslements nach Anspruch 1), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Motoren gleichzeitig zum Antrieb und zur aktiven Schwingungsdämpfung benutzt werden.2. Device for active vibration damping of elastic drive elements according to claim 1), d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the motors simultaneously can be used for drive and active vibration damping.

3. Vorrichtung zu aktiver Schwingungsdampfuny elastischer Antriebselemente nach Anspruch 1) und 2), d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass die Signale für die schwingungsdämPfenden Kräfte von Geschwindigkeitssensoren, die vornehmlich im Schwingungsbauch der elastischen Bauteile angebracht sind, geliefert werden.3. Device for active vibration damping of elastic drive elements according to claim 1) and 2), that the signals for the vibration damping forces of speed sensors, which are primarily are attached in the antinode of the elastic components.

4. Vorrichtung zu aktiver Schwingungsdampfung elastischer Antriebselemente nach Anspruch 1) und 2), d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass die Signale für die schwingungsdämpfenden Kräfte von Beschleunigungssensoren, die vornehmlich im Schwingungsbauch der elastischen Bauteile angebracht sind, durch zeitliche Differentiation geliefert werden.4. Device for active vibration damping of elastic drive elements according to claim 1) and 2), that the signals for the vibration-damping forces of acceleration sensors, which are primarily are attached in the antinode of the elastic components by time differentiation to be delivered.

5. Vorrichtung zu aktiver Schwingungsdämpfung elastischer Antriebselemente nach Anspruch 1) und 2), d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, t, dass die Signale für die schNingungsdämpfendenKräfte von Drehmomentensensoren, die vornehmlich im Schwingungsknoten der elastischen Bauteile angebracht sind, durch zeitliche Differenzierung geliefert werden.5. Device for active vibration damping of elastic drive elements according to claim 1) and 2), that the signals for the vibration damping forces of torque sensors, which are mainly used in Vibration nodes of the elastic components are attached by time differentiation to be delivered.