[發明專利]用于提高旋轉精密度的磁軸承控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 201410172799.2
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN104421335A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 崔相現;張志旭
• 申請（專利權）人: 佛山格尼斯磁懸浮技術有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;B41F13/008;B23B19/02
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

技術領域

本發明涉及一種用于提高支撐旋轉體的旋轉精密度的磁軸承控制裝置及控制方法，更具體說是涉及一種在控制輥筒等旋轉體時，不僅只考慮到由磁軸承支撐的旋轉軸的位移，而且還考慮到輥筒面的位移來控制磁軸承，能夠更加精密地控制旋轉體動作的方法及用于實現該方法的裝置。?

背景技術

最近，在許多領域呈現出使用磁軸承的情況增多的趨勢。特別地，在具有高速旋轉的旋轉體，或是在利用于不宜產生因軸承和旋轉體的摩擦等引起塵埃的領域裝置中的使用情況增多。例如，在以卷對卷方式制造平板面板時用于支撐輥筒的情況，在工作機器支撐銑刀等切削工具的心軸的情況，在半導體制造設備中支撐作為真空泵的一種渦輪分子泵的旋轉軸的情況等多種領域中使用。?

在這種裝置中，在使用相應裝置的工程的特征上，要求所產生的振動要小的情況較多。且不論是作為半導體制造設備利用的真空泵的情況，在以卷對卷方式制造平板面板的情況下，與以往的輥印新聞、書冊等的情況比較，要求有非常高的精密度，在需要精密的機械加工的工作機器等中，也被要求與以往不同程度的精密度。但是，一般對于旋轉體的支撐來說，在設計上以支撐相應旋轉體的兩末端或設置于某一側端部的旋轉軸的方式來實現的情況較多，因此，在旋轉體進行旋轉的情況下，可能會較難實現對于需要保持高的旋轉精密度部分的充分精密控制。這是因為在旋轉軸支撐部和要求有高的旋轉精密度部分之間的旋轉體的制作上，存在有不可避免地產生的同心度誤差，并且外部外力導致軸的下垂等會引起旋轉導致的基本精密度降低。而且，在旋轉體高速旋轉的情況下，在相應旋轉體的運行旋轉速度范圍內，除了剛體模態以外還包含有彎曲模態的固有振動數的可能性較高，在此情況下，如果僅基于由磁軸承支撐的旋轉軸的位移進行控制，將可能無法對實際控制對象，即對輥筒的輥筒面、銑刀的切削面、由真空泵支撐的部分等的位移進行充分控制。根據不同的情況，由磁軸承支撐的旋轉軸的位移和控制對象區域的位移的方向可能會相互不同，即兩者的相位可能會相反。?

圖1中示出在輥筒的運行旋轉速度范圍內包含有彎曲模態的情況。在圖1?中，DB是由磁軸承支撐的旋轉軸的位移矢量，DR是作為控制對象區域的輥筒面的位移矢量。如圖1所示可知，作為被控制區域的旋轉軸的位移和作為控制對象區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域，即基于旋轉軸的位移控制磁軸承，將無法以充分地抑制作為控制對象區域的輥筒面的振動。?

與此相關，提示出用于抑制控制對象區域的振動的幾種控制方法。?

日本公開專利特開2002-147454號(專利文獻1)中揭示了在具有能動型磁軸承的旋轉機器中，用于減小距離磁軸承某種程度的地點的振動的方法。根據該方法，根據設置于旋轉機器及利用其真空泵連接部的振動傳感器的振動信號來產生位置補正指令信號，將該補正指令信號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的振動。?

在日本專利第4914165號(專利文獻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模態，從而用于提高半導體制造裝置的精密度的方法及裝置。在該裝置中，在從相互隔開指定距離設置的多個振動傳感器檢測出的振動信號中，分離出第一次彎曲模態的振動成分和第二次彎曲模態的振動成分，并給予分離出的各振動成分產生用于控制磁軸承的前饋控制信號，從而抑制由振動泵產生的振動。?

【在先技術文獻】?

(專利文獻1)JP2002-147454A?

(專利文獻2)JP4914165B?

發明內容

技術課題?

但是，在專利文獻1中僅記載了利用設置于從磁軸承隔開的地點的振動傳感器的檢測信號來產生位置補正指令信號，并未揭示有具體以何種方法計算位置補正指令。?

在專利文獻2中雖然分離出第一次及第二次的兩個彎曲模態振動信號后，利用其來衰減振動，但是在旋轉體的運行旋轉速度范圍中包含有多個彎曲模態的情況下，將會存在控制電路變得復雜且裝置的制作費用上升的問題。?

本發明用于解決如上所述的現有問題，本發明的目的在于提供一種無需區分旋轉體的運行旋轉速度范圍中包含的彎曲模態的振動成分，就能夠較大程度?地減小控制對象區域的振動的磁軸承控制方法及用于實現其方法的裝置。?

技術方案?