JP2767263B2 - Shock absorbing mechanism - Google Patents
Shock absorbing mechanismInfo
- Publication number
- JP2767263B2 JP2767263B2 JP30875188A JP30875188A JP2767263B2 JP 2767263 B2 JP2767263 B2 JP 2767263B2 JP 30875188 A JP30875188 A JP 30875188A JP 30875188 A JP30875188 A JP 30875188A JP 2767263 B2 JP2767263 B2 JP 2767263B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnets
- electromagnet
- opposing
- value
- electromagnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (発明の目的及び分野) 本発明は、物体に加えられた衝撃を磁石によって吸収
する機構に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Objects and Fields of the Invention) The present invention relates to a mechanism for absorbing a shock applied to an object by a magnet.
一般に衝撃を吸収するクッション機構としては弾性バ
ネを用いる機構、コンプレッサーを用いる機構は周知で
ある。In general, as a cushion mechanism for absorbing an impact, a mechanism using an elastic spring and a mechanism using a compressor are well known.
然して、弾性バネを使用した衝撃の吸収機構において
は、バネの変動距離をxした場合、復元力がxに比例す
る為、外力をf(t)とし、衝撃を受ける物体の質量を
mとした場合、 m+λ=f(t)−kx の方程式が成立する。However, in the shock absorbing mechanism using the elastic spring, when the fluctuation distance of the spring is x, the restoring force is proportional to x, so the external force is f (t), and the mass of the object receiving the shock is m. In this case, the equation of m + λ = f (t) −kx is established.
(但し、はxを1回微分した量即ち速度、はxを2
回微分した量即ち加速度、kは弾性バネの弾性定数、λ
は弾性バネの減衰定数) 通常の線形微分方程式を解いても明らかなように、上
記式においてはkxの項が存在する為、通常の場合(k2<
4mλの場合)には、正弦波によって振動する過度解が存
在する。(However, is the amount that differentiates x once, that is, the speed, and x is 2
K is the elastic constant of the elastic spring, λ
Is the damping constant of the elastic spring. As is apparent from solving the ordinary linear differential equation, the term kx exists in the above equation, so that the ordinary case (k 2 <
In the case of 4mλ), there is an excessive solution oscillating by a sine wave.
このことは、弾性バネによって衝撃を吸収してもバネ
の先端及びこれと接続する物体は正弦波による振動を行
なうことになる。This means that even if the impact is absorbed by the elastic spring, the tip of the spring and the object connected to the spring vibrate with a sine wave.
他方、エアーコンプレッサー用いた場合、衝撃によっ
てエアーコンプレッサーの基準の位置からの変動距離を
xとした場合には、ボイルの法則により、 m+λ=f(t)−k/(x+x0) の方程式が成立する。On the other hand, when the air compressor is used, and the variation distance from the reference position of the air compressor is x due to impact, the equation of m + λ = f (t) −k / (x + x 0 ) is established by Boyle's law. I do.
(但し、はxを1回微分した量即ち速度、はxを2
回微分した量素ち加速度、Kは比例定数であり、x0はエ
アーコンプレッサーにおいて外力を加えない場合のシリ
ンダーの長さであり、λは減衰定数である) 上記式は非線形(non−linear)であって、複雑な特
殊関数によって表現される解が存在するが、この場合に
おいても通常時間と共に振動する振動項が発生する。(However, is the amount that differentiates x once, that is, the speed, and x is 2
Times obtained by differentiating the Ryomotochi acceleration, K is a proportional constant, x 0 is the length of the cylinder when no external force is applied in the air compressor, lambda is the attenuation constant) above formula nonlinear (non-linear) Although there is a solution represented by a complicated special function, a vibration term that normally oscillates with time occurs in this case as well.
即ち、従来の弾性バネ又はエアーコンプレッサーを用
いた衝撃の吸収機構においては、一旦衝撃を吸収したと
しても、後に振動項が発生する為、安静度の高い物質を
保存する為の衝撃の吸収機構として使用するには十分な
ものではなかった。In other words, in a conventional shock absorbing mechanism using an elastic spring or an air compressor, even if the shock is once absorbed, a vibration term is generated later, so as a shock absorbing mechanism for preserving a substance having a high degree of rest. It was not enough to use.
本発明は、対向する磁石間の吸引力又は反発力を制御
することによって、外からの衝撃に対し振動項の存在し
ない状態で緩和する衝撃吸収機構を提供することを目的
とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shock absorbing mechanism that controls an attractive force or a repulsive force between opposing magnets to relax an external shock without a vibration term.
(発明の構成) 本発明の構成は、 (1)対向する2つの磁石の内少なくとも一方を電磁石
とし、該対向する磁石の中心間の距離をxとし、該電磁
石に導通する電流をIとし、各xに対応して、予め実験
によって求めた値であって、対向する該磁石間に作用し
合う力を前記Iによって除した値F(x)を各xに対応
して記憶する手段と、作動時にxを測定する手段と、該
測定値に基づきxに対応する前記記憶した値を出力する
とともに、(はxを時間で微分した量を表す)を出
力する装置を備え、前記Iを−・1/F(x)に比例す
る量とするような制御機構を設置し、これによって外部
から加えられる衝撃を該磁石間に作用し合う力によって
緩和することによる衝撃吸収機構、 (2)対向する電磁石を設け、該電磁石の中心間の距離
をxとし、該対向する電磁石に導通する電流を夫々I1、
I2として、各xに対応して、予め実験によって求めた値
であって、該対向する電磁石間に作用し合う力を前記
I1、I2によって除した値F(x)を各xに対応して記憶
する手段と、作動時にxを測定する手段と、該測定値に
基づきxに対応する前記記憶した値を出力するととも
に、(はxを時間で微分した量を表す)を出力する
装置を備え、前記I1・I2を (||は絶対値を表わす)に比例する量とし、しかも外部
から加えられた衝撃によって、xが増加しようとする場
合(>0)には該対向する電磁石が吸引し合い、外部
から加えられた衝撃によって、xが減少する場合(<
0)には該対向する電磁石が反発し合うように、I1、I2
の方向を設定するような制御機構を設置し、これによっ
て外部から加えられる衝撃を対向する該電磁石間に作用
し合う力によって緩和することによる衝撃吸収機構、 からなる。(Constitution of the Invention) The constitution of the present invention is as follows: (1) At least one of two opposing magnets is an electromagnet, the distance between the centers of the opposing magnets is x, and the current conducted to the electromagnet is I, Means for storing, for each x, a value F (x) which is a value obtained by an experiment in advance and which is obtained by dividing the force acting between the opposed magnets by I, corresponding to each x; Means for measuring x at the time of operation, and a device for outputting the stored value corresponding to x based on the measured value, and outputting (where x represents an amount obtained by differentiating x with respect to time).・ A shock absorbing mechanism is provided by installing a control mechanism so as to make the amount proportional to 1 / F (x), whereby the externally applied shock is mitigated by the force acting between the magnets. (2) Opposition Is provided, and the distance between the centers of the electromagnets is x, Husband current conducted to the opposing electromagnets s I 1,
As I 2, corresponding to each x, a value obtained by experiment in advance, said force mutually acting between the opposed electromagnets
Means for storing the value F (x) divided by I 1 and I 2 corresponding to each x, means for measuring x at the time of operation, and outputting the stored value corresponding to x based on the measured value. with, a device for outputting (represents the amount obtained by differentiating in time x), the I 1 · I 2 (|| represents an absolute value). If x is to be increased by an externally applied impact (> 0), the opposing electromagnets attract each other and are applied externally. When x decreases due to impact (<
0), I 1 and I 2 so that the opposing electromagnets repel each other.
And a shock absorbing mechanism by which a shock applied from the outside is reduced by a force acting between the opposing electromagnets.
先ず前記(1)記載の構成につき説明する。First, the configuration described in the above (1) will be described.
前記(1)記載の発明は、第1図に示すように対向す
る磁石1の内少なくとも一方を電磁石11とし、該電磁石
11に導通する電流に対する制御機構2を設けることから
なる。In the invention described in the above (1), as shown in FIG. 1, at least one of the opposing magnets 1 is an electromagnet 11,
11 is provided with a control mechanism 2 for a current flowing through the switch 11.
以下対向する磁石及び電磁石の具体例について説明す
る。Hereinafter, specific examples of the facing magnet and the electromagnet will be described.
第2(a)図に示すように、磁気モーメントτを有す
る磁性体に対し、当該磁性体の極性と同一方向に螺旋状
にN回巻き、長さを2lとするコイルによう電磁石を対向
した場合、磁性体の中心位置における磁性体の極性方向
の磁界の大きさは、 となる。As shown in FIG. 2 (a), an electromagnet was wound around a magnetic body having a magnetic moment τ by helically winding N times in the same direction as the polarity of the magnetic body and having a length of 2 l. In the case, the magnitude of the magnetic field in the polarity direction of the magnetic body at the center position of the magnetic body is Becomes
(但しxは磁性体の中心とコイルの中心との間の距離で
あり、x>lであり、l》aとする。) 従って、コイルと磁性体の間において作用する力は、 −d(H・τ)/dx(dは微分記号を表す)=(NIa2/
2) {1/(x−l)3−1/(x+l)3} となる。(Where x is the distance between the center of the magnetic body and the center of the coil, x> l, and l >> a). Therefore, the force acting between the coil and the magnetic body is −d ( H · τ) / dx (d represents a differential symbol) = (NIa 2 /
2) {1 / (xl) 3 -1 / (x + 1) 3 }.
されば第2(a)図の場合においては、 F(x)=(Na2/2){1/(x−l)3−1/(x+l)
3} となる。In the case of the 2 (a) view if Saleh is, F (x) = (Na 2/2) {1 / (x-l) 3 -1 / (x + l)
3 }.
従って、Iは上記の如きF(x)に対し、−・1/F
(x)に比例する量を導電することになる。Therefore, I is-· 1 / F with respect to F (x) as described above.
It will conduct an amount proportional to (x).
第2(b)図に示すように、半径AのN回巻いた円形
回路に電流Iを流したことによる電磁石に対し、電磁石
の中心軸上中心からxの距離に磁極の強さをm、磁軸の
長さを2l(x》l)の細い磁石棒を円形回路の円と軸と
一致させておいた場合、回路と磁石との間に作用する力
は、以下のようにして求められる。As shown in FIG. 2 (b), the strength of the magnetic pole is m at a distance of x from the center on the central axis of the electromagnet with respect to the electromagnet caused by passing the current I through the circular circuit wound N times with the radius A. When a thin magnetic rod with a magnetic axis length of 2l (x >> l) is made to coincide with the circle and the axis of the circular circuit, the force acting between the circuit and the magnet is obtained as follows. .
円形コイルの円の中心から半径方向の磁束密度成分を
B1とすると、フレミングの左手の法則によって、2πaB
1 Iの力が作用する。The magnetic flux density component in the radial direction from the center of the circle of the circular coil
When B 1, by Fleming's left hand rule, 2PaiaB
1 I force acts.
従って、第2(b)図の+m極、−m極から生じる部
分をB1 +、B1 -、とした場合には、 B1 += (ma/4π)・{(x−l)2+a2}−3/2 B1 -= −(ma/4π)・{(x+l)2+a2}−3/2 であるから、円形コイルと磁性体との間に働く力は、 2πNI(B1 ++B1 -)= (mNa2I/2)〔{(x−l)2 +a}−3/2{(x+l)2+a2}−3/2〕 となる。Accordingly, when the portions generated from the + m pole and the −m pole in FIG. 2B are B 1 + and B 1 − , B 1 + = (ma / 4π) · {(xl) 2 + a 2} -3/2 B 1 - = - (ma / 4π) · {(x + l) 2 + a 2} because it is -3/2, the force acting between the circular coil and the magnetic body, 2πNI (B 1 + + B 1 -) = a (mNa 2 I / 2) [{(x-l) 2 + a} -3/2 {(x + l) 2 + a 2} -3/2 ].
されば、 F(x)= (mna2/2){(x+l)2+ a2}−3/2{(x+l)2+a2}−3/2〕 となる。If Saleh, the F (x) = (mna 2 /2) {(x + l) 2 + a 2} -3/2 {(x + l) 2 + a 2} -3/2 ].
従って、円形回路に導通する電流Iは、及び前記式
によるF(x)の逆数1/F(x)に比例する量とするこ
とになる。Therefore, the current I conducted to the circular circuit is an amount proportional to the reciprocal 1 / F (x) of F (x) according to the above equation.
以上の前記(1)の具体例、において電磁石と対
向する磁石としては、磁性体、電磁石の何れをも採用し
得る。In the specific example of the above (1), any of a magnetic body and an electromagnet can be adopted as the magnet facing the electromagnet.
又、前記(1)記載の構成において、電磁石に導通す
る電流I=−k・・F(x)とした場合(尚、kは正
の比例定数)、相対向する磁石間に働く力 I・F(x)=−k である。In the configuration described in the above (1), when a current I = −k ·· F (x) conducted to the electromagnet (k is a positive proportional constant), a force I · F (x) =-k.
従って、外からの衝撃力によって両磁石間の距離が大
きくなろうとする(>0)ときは、 I・F(x)=−k<0 であり、これは相対向する磁石間で吸引力が作用するこ
とを意味する。Therefore, when the distance between the two magnets is to be increased (> 0) due to an external impact force, I · F (x) = − k <0, which means that the attractive force between the opposing magnets is small. Means to act.
他方、外からの衝撃によって、相対向する磁石の間の
距離が減少しようとする場合(<0)においては、 I・F(x)=−k>0 である。On the other hand, in the case where the distance between the opposing magnets is to be reduced by an external impact (<0), IF (x) = − k> 0.
即ちこの場合には、両磁石間で反発力が作用すること
を意味する。That is, in this case, it means that a repulsive force acts between the two magnets.
されば、電磁石に導通する電流Iを・I/F(x)に
比例させずに、−・1/F(x)に比例させたのは、外
からの衝撃力によって両磁石間の距離が離れようとする
場合には、これに逆らって相互に吸引し合う力を作用さ
せ、逆に外からの衝撃力によって両磁石間が近接しよう
とする場合にはこれに逆らって両磁石間に反発力を作用
させる為に他ならない。Then, the current I conducted to the electromagnet is made not proportional to .multidot.I / F (x) but to -.multidot.1 / F (x) because the distance between the two magnets due to external impact force If the two magnets are to be separated from each other, a mutual attraction force is applied.If the two magnets approach each other due to an external impact force, the two magnets are repelled against each other. There is no other way to apply force.
次に前記(2)記載の構成について説明する。Next, the configuration described in the above (2) will be described.
前記(2)記載の構成は、第3図の該略図に示すよう
に相対向する磁石を双方とも電磁石11とし、電磁石11に
導通する電流I1、I2を制御する制御機構2を設けること
になる。In the configuration described in (2) above, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, both opposing magnets are electromagnets 11, and a control mechanism 2 for controlling currents I 1 and I 2 conducted to the electromagnets 11 is provided. become.
以下典型的な場合について説明する。 Hereinafter, a typical case will be described.
第4(a)図に示すように、半径をaとし、巻線数を
Nとし、導通する電流を夫々I1、I2とする円形コイル
を、中心軸を一致させて相対向した場合で、しかも両コ
イル間の距離xが半径aよりも十分大きい場合(x》
a)の場合を考える。As shown in FIG. 4 (a), in the case where circular coils having a radius of a, the number of windings being N, and conducting currents of I 1 and I 2 , respectively, are opposed to each other with their central axes coincident. And when the distance x between both coils is sufficiently larger than the radius a (x >>
Consider the case a).
一般に、半径aのN回巻いた円形コイルに対し、中心
からの距離rで角度がθの場合のr方向の磁界Hr及びθ
方向の磁界Hθは、 Hr=(INa2・cosθ)/2r3 Hθ=(INa2・sinθ)/4r3 である。In general, for a circular coil wound N times with a radius a, a magnetic field H r and θ in the r direction at a distance r from the center and an angle θ.
The magnetic field H θ in the direction is H r = (INa 2 · cos θ) / 2r 3 H θ = (INa 2 · sin θ) / 4r 3 .
第4(a)図においては であり、 である。In FIG. 4 (a) And It is.
電磁石2の側において、コイル1による磁界の内、コ
イル2の放線方向に生じる磁界の成分をH1とした場合に
は、 となる。On the side of the electromagnet 2, of the magnetic field by the coil 1, the component of the magnetic field generated in the actinomycetes direction of the coil 2 in the case of the H 1 is Becomes
この場合、 であるから、両コイル間に作用する力は、 2πaI2NμH1= 3πI1I2μa3sinθ・cosθ/2r3 =3πI1I2Nμa4x(x2+a2)−5/2 となる(但し、μ:磁定数)。in this case, Since it is, the force acting between the coils becomes 2πaI 2 NμH 1 = 3πI 1 I 2 μa 3 sinθ · cosθ / 2r 3 = 3πI 1 I 2 Nμa 4 x (x 2 + a 2) -5/2 (However, μ: magnetic constant).
されば、 F(x)= 3πμa4N2x(x2+a2)−5/2 である。Then, F (x) = 3πμa 4 N 2 x (x 2 + a 2 ) −5/2 .
従って両円形コイルに導通する電流I1、I2は、及び
前記式によるF(x)逆数1/F(x)の積の絶対値の平
方根に比例することになる。Therefore, the currents I 1 and I 2 conducted in the two circular coils are proportional to the square root of the absolute value of the product of F (x) reciprocal 1 / F (x) according to the above equation.
第4(b)図に示すように、無限に長い銅線に定電流
I1、I2を導通し、半径をaとし巻線数をNとする円電流
I1、I2を同一平面内に導通した場合、円形コイルの中心
から直流電流迄の距離の長さをxとした場合、両コイル
間に作用する力は以下のように求められる。As shown in FIG. 4 (b), a constant current is applied to an infinitely long copper wire.
Circular current with I 1 and I 2 conducting, radius a and number of windings N
When I 1 and I 2 are conducted in the same plane and the length of the distance from the center of the circular coil to the DC current is x, the force acting between the two coils is obtained as follows.
第4(a)図において円形コイルのPの位置における
電流I1から生じる磁界は、円の面に垂直な方向に対し、 H=I1/{2π(x−a cosθ)} となる。Magnetic field generated from the current I 1 at the position of P of the circular coil in the first 4 (a) diagram, with respect to a direction perpendicular to the plane of the circle, and H = I 1 / {2π ( x-a cosθ)}.
従って、P点の部分の角度をaθとした場合、P点の
部分に作用する力は、フレミングの左手の法則から dF=μ0HI2ds=μ0I1I2adθ/{2π(x−a cosθ)} となる。Therefore, when the angle of the point P is aθ, the force acting on the point P is dF = μ 0 HI 2 ds = μ 0 I 1 I 2 ad θ / {2π (x −a cosθ)}.
上記aFの内直線電流I1と並行な成分は円形電流I2全体
に亙っては相互にキャンセルし合うので、 I1に垂直な方向の成分が相互に作用する力となる。Because ingredients parallel with the inner linear current I 1 of the aF is throughout the circular current I 2 mutually cancel one another, component perpendicular to I 1 is the force acting on each other.
従って合成力は、 となる。Therefore, the combined power is Becomes
従って、直線電流I1、円形電流I2は、及び前記式の
F(x)の逆数1/F(x)の積の絶対値の平行根に比例
するよう制御することになる。Therefore, the linear current I 1 and the circular current I 2 are controlled so as to be proportional to the parallel root of the absolute value of the product of F (x) and the reciprocal 1 / F (x) of the above equation.
以上のような、第2(a)図、第2(b)図及び第4
(a)図、第4(b)図に示す形状は、比較的簡単な計
算によって、磁石及びコイル間において作用する力及
び、これに対応するF(x)を求めることが出来たが、
実際には簡単に計算できない場合の方が多い。しかも前
記の各図の場合には、電磁石として鉄心が挿入されてい
ない場合を想定したが、実際にはコイル中には鉄心を挿
入さていることから、前記各図の場合においても磁力線
の大きさ及び形状が異なるので、前記の式で求めたF
(x)に比し複雑な形態となる。As described above, FIGS. 2 (a), 2 (b) and 4
In the shapes shown in FIGS. 4A and 4B, the force acting between the magnet and the coil and the F (x) corresponding thereto can be obtained by relatively simple calculation.
Actually, it is often not easy to calculate. In addition, in each of the above-described drawings, it is assumed that an iron core is not inserted as an electromagnet, but since the iron core is actually inserted in the coil, the magnitude of the magnetic force lines is also large in each of the above-described drawings. And the shape is different, so that F
It becomes a complicated form compared with (x).
このような場合、実際のF(x)は、各xに対応する
F(x)を実験的に予め求めて、記憶装置に記憶させて
いることが不可欠である。In such a case, it is essential that the actual F (x) is obtained in advance by experimentally obtaining F (x) corresponding to each x and stored in the storage device.
本願考案においては、及び1/F(x)に比例する出
力を出し、これに応じた電流をインプットすることが不
可欠である。In the present invention, it is indispensable to output an output proportional to 1 / F (x) and to input a current corresponding to the output.
即ち両磁石の距離の時間的変化を求めるには、一方
の移動する磁石又はこれと一体をなす物体に速度計を設
置するか、又は両磁石間の距離xを測定し、その微分量
を求めることによって達成できる。That is, in order to determine the temporal change of the distance between the two magnets, a speedometer is installed on one of the moving magnets or an object that is integral with the magnet, or the distance x between the two magnets is measured, and the differential amount is determined. Can be achieved by:
何れにせよ、・1/F(x)の値は、マイクロプロセ
ッサ又はコンピュータの使用が実際には不可欠である
(デジタルコンピュータ及びアナログコンピュータの何
れも使用が可能であるが、アナログコンピュータの方
が、xの値の連続的な変化に即して、・1/F(x)の
値を順次算出することができるので、簡便であろ
う。)。In any case, the value of 1 / F (x) is practically indispensable to use a microprocessor or a computer (Either a digital computer or an analog computer can be used, but an analog computer has Since the value of 1 / F (x) can be sequentially calculated according to the continuous change of the value of x, it will be convenient.)
同様に前記(2)記載の構成において、両電磁石に導
通する電流I1、I2を に比例させる場合においても、即ち両磁石間の距離の
時間的変化を常時キャッチして求め、しかもコンピュー
タによって を求めることが必要である。Similarly, in the configuration described in the above (2), the currents I 1 and I 2 conducted to both electromagnets are In other words, the time change of the distance between the two magnets is always caught and found, It is necessary to ask for.
但し、前記(2)記載の構成においては、2つの電流
の大きさを前記のように制御するが、その方向について
は本発明の目的からして当然一定の条件が要求される。However, in the configuration described in the above (2), the magnitudes of the two currents are controlled as described above. However, certain conditions are naturally required for the directions for the purpose of the present invention.
即ち、外部からの衝撃力によって両電磁石間の距離が
増加しようとする場合(>0)には、両電磁石間が吸
引力を有するように、I1、I2の方向を設定し、外部の衝
撃によって両磁石間の距離が減少しようとする場合(
<0)には、両電磁石間に反発力が生じるように電流
I1、I2の方向を設定することが必要となる。That is, when the distance between the two electromagnets is to be increased by an external impact (> 0), the directions of I 1 and I 2 are set so that the two electromagnets have an attractive force, and the external When the distance between the two magnets is about to decrease due to impact (
In <0), the current is set so that a repulsive force is generated between the two electromagnets.
It is necessary to set the directions of I 1 and I 2 .
このように、本願においては、−・1/F(x)又は の計算が不可欠であり、これらの計算を行う際、入力で
ある各xに対し、前記値を出力する際におけるxの値が
既に時間的遅延(タイムラグ)によって多少は異なるこ
ともあり得るが、この点はコンピュータの計算速度を高
速化することによって対処して誤差を最小とすることが
できる。Thus, in the present application, − · 1 / F (x) or Is indispensable, and when performing these calculations, for each x that is an input, the value of x when the value is output may already be slightly different due to a time delay (time lag). This can be addressed by increasing the computational speed of the computer to minimize errors.
(発明の作用効果) 前記(1)記載の構成において、対向する磁石の一方
及びこれと一体を成す物体の全体の質量をMとし、これ
に対して衝撃力 f(t)が加えられた場合の運動方程式は、 M=f(t)+IF(x) となる。(Effects of the Invention) In the configuration according to the above (1), when one of the opposed magnets and the entire mass of the object integrally formed with the magnet are M and an impact force f (t) is applied thereto. The equation of motion is: M = f (t) + IF (x).
但し、Iは一方の電磁石において導通し、しかも電磁
間の距離xの変動に応じて制御される電流である。Here, I is a current that is conducted by one of the electromagnets and is controlled in accordance with a change in the distance x between the electromagnetic waves.
ここで、I=−k・1/F(x)であるから、上記式
ではM+k=f(t)となる。Here, since I = −k · 1 / F (x), M + k = f (t) in the above equation.
同様に、前記(2)記載の構成においては、対向する
電磁石の一方及びこれと一体を成す物体の全体の質量M
とし、これに対し衝撃力f(t)が加えられた場合の運
動方程式は、 M=f(t)・I1・I2F(x)となる。Similarly, in the configuration described in (2), one of the opposing electromagnets and the entire mass M
And then, contrast equation of motion when an impact force f (t) has been added becomes M = f (t) · I 1 · I 2 F (x).
電流I1、I2の方向は、前記のように両電磁石間の距離
が大きくなろうとする場合(>0)は、吸引力が働
き、両電磁石間の距離が小さくなろうとする場合(<
0)には、反発力が作用するのであるから、I1・I2・1/
F(x)は、前記(1)記載の構成の場合と同様、−k
であることが必要となる(+kの場合には、本発明
の目的を達成することが出来ない。) されば、前記(2)の構成においても、M+k=
f(t)が成立する。As described above, in the direction of the currents I 1 and I 2 , when the distance between the two electromagnets is to be increased (> 0), the attractive force acts to reduce the distance between the two electromagnets (<0).
0), a repulsive force acts, so I 1 · I 2 · 1 /
F (x) is -k as in the case of the configuration described in the above (1).
(In the case of + k, the object of the present invention cannot be achieved.) Then, even in the configuration of the above (2), M + k =
f (t) holds.
前記(1)、(2)記載の構成は、共に同一の方程式
となるので、以下発明の作用効果について両構成を統一
して論じることにする。Since the configurations described in the above (1) and (2) have the same equation, the operation and effect of the present invention will be unified and discussed below.
ここで衝撃f(t)として第5(a)図に示すように
δ関数による衝撃を考えた場合、 M+k=Aδ(t)となる。Here, when an impact by a δ function is considered as the impact f (t) as shown in FIG. 5 (a), M + k = Aδ (t).
(但し、Aは衝撃力の大きさを表わす量) この場合、微分方程式の解は、 x=x0−Ae−kt/M/kであり、これは第5(b)図に示す
ような曲線となる。(Where A is an amount representing the magnitude of the impact force) In this case, the solution of the differential equation is x = x 0 −Ae− kt / M / k, which is as shown in FIG. 5 (b). It becomes a curve.
(但し、x0はt=0の場合の初期値) 又、第5図に示すようなAの大きさで時間幅aを有す
る衝撃力が加わった場合には、 M+k=A{I(t)−I(t−a)} となる。(However, x 0 is the initial value when t = 0) Also, when an impact force having a size times the width a of A as shown in FIG. 5 is applied is, M + k = A {I (t ) −I (t−a)}.
(但し、I(t)はステップ関数であって、 I(t)=0(t<0)=1(t≧0) である。) この場合の微分方程式の解は、 x=x0+{t−(1−e−kt/M)}A/k(0<t<a) =x0+{a+(1−e−ka/M)e−kt/M ・M/k}A/k (t≧a) であり、これは第6(b)図に示すような、曲線とな
る。(However, I (t) is a step function, and I (t) = 0 (t <0) = 1 (t ≧ 0).) In this case, the solution of the differential equation is x = x 0 + {t- (1-e -kt / M)} A / k (0 <t <a) = x 0 + {a + (1-e -ka / M) e -kt / M · M / k} A / k (t ≧ a), which is a curve as shown in FIG. 6 (b).
(但しx0はt=0の場合の初期値である) このように、δ関数型の衝撃力や矩形波型の衝撃力が
加えられても、前記微分方程式の解に見られるように、
両磁石間の位置の変動は、指数関数による減衰曲線によ
るものであって、漸進的変動しかしない。(However, x 0 is an initial value in the case of t = 0.) Thus, even when a δ function type impact force or a rectangular wave type impact force is applied, as seen in the solution of the differential equation,
The variation of the position between the two magnets is due to an exponential decay curve, and is only a gradual variation.
これは、電磁石に加えられる電流を前記のように制御
し、これによって、前記微分方程式においてkによる
減衰項が生じるようにした為である。This is because the current applied to the electromagnet was controlled as described above, thereby causing an attenuation term due to k in the differential equation.
このように、本発明においては、対向する磁石又はこ
れらの接続している物体の一方又は双方衝撃力が加えら
れたとしても、その瞬間に対向する磁石の一方又は双方
のに両磁石の間隔xの変動に対応した電流が引火され、
これによって衝撃に対する反発力が生じるので、磁石及
びこれと接続する物体の変動は指数関数的に徐々に変動
し、衝撃は吸収されることになる。Thus, in the present invention, even if one or both of the facing magnets or their connected objects are subjected to an impact force, the gap x between the two magnets is applied to one or both of the facing magnets at that moment. The current corresponding to the fluctuation of
As a result, a repulsive force against the impact is generated, so that the variation of the magnet and the object connected thereto gradually changes exponentially, and the impact is absorbed.
又、電磁石に導通する電流と、・1/F(x)(前記
(1)の構成の場合) (前記(2)の構成の場合)との比例定数kを変化させ
ることによって、衝撃の加えられた瞬時の変動に伴う減
衰の程度を任意に設定することも出来るので、状況に応
じた減衰の度合いを選択することも可能となる。Also, the current conducted to the electromagnet and .1 / F (x) (in the case of the above-mentioned (1)) By changing the proportionality constant k with respect to (in the case of the configuration (2)), it is possible to arbitrarily set the degree of attenuation associated with the instantaneous fluctuation of the impact. It is also possible to select the degree.
無論、弾性バレやコンプレッサーの場合のような正弦
波による振動が存在しないので、所謂衝撃に対し、極め
て大きな安定した状態を維持することが出来る。Needless to say, since there is no vibration due to a sine wave as in the case of an elastic burr or a compressor, an extremely large and stable state can be maintained against a so-called impact.
しかも、引火する電流は両磁石間の距離を時間で微分
した量に比例するので、xが変化しない場合、即ち衝
撃力が加えられない場合は、何らの電流を導通する必要
がなく、その意味では不用な電力を消費する必要もない
ので経済的で有る。In addition, the current to be ignited is proportional to the amount of time obtained by differentiating the distance between the two magnets. Therefore, when x does not change, that is, when no impact force is applied, there is no need to conduct any current, which means It is economical because there is no need to consume unnecessary power.
以上は、磁石を横方向に対向させる状態について説明
したが、磁石を上下の方向に対向させる場合には上の物
体の重力を磁石によって支えることが必要となる。In the above, the state in which the magnets are opposed in the lateral direction has been described. However, when the magnets are opposed in the vertical direction, it is necessary to support the gravity of the upper object by the magnets.
しかしこの為には、常に一方又は双方の電磁石に電流
を導通させて対向する磁石同志を反発させることによっ
て、両磁石間に一定の距離を保持していなければならな
いという点では問題が残る。However, for this purpose, there remains a problem in that a certain distance must be maintained between the two magnets by always conducting a current to one or both electromagnets to repel opposing magnets.
しかし、この点も弾性バネ又はコンプレッサーによる
従来の衝撃の吸収機構と併用し、衝撃が存在しない場
合、又は衝撃が小さい場合には、従来の機構によって上
下の物体の支え且つ衝撃を吸収し、一定の大きな衝撃が
加えられた場合には、本発明の衝撃の吸収機構を発動さ
せることによって上下方向に対向させる場合にも本発明
の構成を使用することができる。However, this point is also used in combination with the conventional shock absorbing mechanism using an elastic spring or a compressor, and when there is no shock or when the shock is small, the conventional mechanism supports the upper and lower objects and absorbs the shock, and the constant. When a large shock is applied, the structure of the present invention can also be used in a case where the shock absorbing mechanism of the present invention is activated so as to be opposed in the vertical direction.
このように、本発明は、衝撃の吸収において広い用途
範囲を有し、画期的な意義を有するもので有る。As described above, the present invention has a wide range of applications in absorbing shock and has epoch-making significance.
第1図:前記(1)の構成の原理を示す側面図 第2(a)図、第2(b)図:対向する磁石と電磁石と
の形状の実施例を示すモデル図 第3図:前記(2)の構成を示すモデル図 第4(a)図、第4(b)図:対向する電磁石同志の形
状を示すモデル図 第5(a)図:δ関数型の衝撃波を示すグラフ 第5(b)図:第5(a)図の衝撃波に対する磁石間の
距離の変動の応答を示すグラフ 第6(a)図:矩形波型の衝撃波を示すグラフ 第6(b)図:第6(a)図の衝撃波に対する磁石間の
距離の変動の応答を示すグラフ 1……磁石、11……電磁石、2……制御機構FIG. 1: Side view showing the principle of the configuration (1) FIG. 2 (a), FIG. 2 (b): Model diagram showing an embodiment of the shape of the opposed magnet and electromagnet FIG. 3: FIG. 4 (a), FIG. 4 (b): Model diagram showing shapes of opposed electromagnets FIG. 5 (a): Graph showing δ function type shock wave FIG. FIG. 6 (b): a graph showing the response of the change in the distance between the magnets to the shock wave of FIG. 5 (a) FIG. 6 (a): a graph showing a rectangular wave type shock wave FIG. 6 (b): FIG. a) Graph showing the response of the fluctuation of the distance between the magnets to the shock wave shown in the figure: 1 ... magnet, 11 ... electromagnet, 2 ... control mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−70142(JP,A) 実開 昭63−8448(JP,U) 実開 昭53−1588(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-56-70142 (JP, A) JP-A 63-8448 (JP, U) JP-A 53-1588 (JP, U)
Claims (4)
電磁石とし、該対向する磁石の中心間の距離をxとし、
該電磁石に導通する電流をIとし、各xに対応して、予
め実験によって求めた値であって、対向する該磁石間に
作用し合う力を前記Iによって除した値F(x)を各x
に対応して記憶する手段と、作動時にxを測定する手段
と、該測定値に基づきxに対応する前記記憶した値を出
力するとともに、(はxを時間で微分した量を表
す)を出力する装置を備え、前記Iを−・1/F(x)
に比例する量とするような制御機構を設置し、これによ
って外部から加えられる衝撃を該磁石間に作用し合う力
によって緩和することによる衝撃吸収機構。At least one of two opposing magnets is an electromagnet, the distance between the centers of the opposing magnets is x,
The current conducted through the electromagnet is defined as I, and a value F (x), which is a value obtained by an experiment in advance and corresponding to each x, obtained by dividing the force acting between the opposing magnets by the I, is defined as I x
Means for measuring the value of x during operation, outputting the stored value corresponding to x based on the measured value, and outputting (where x represents an amount obtained by differentiating x with time). And the above-mentioned I is-· 1 / F (x)
A shock absorbing mechanism by installing a control mechanism that makes the amount proportional to the above, and thereby mitigating an externally applied shock by a force acting between the magnets.
し、他方の電磁石に定電流を導通させることを特徴とす
る特許請求の範囲(1)記載の衝撃吸収機構。2. The shock absorbing mechanism according to claim 1, wherein each of the magnets provided on the two objects is an electromagnet, and a constant current is conducted to the other electromagnet.
の磁石を磁性体とすることを特徴とする特許請求の範囲
(1)記載の衝撃吸収機構。3. The shock absorbing mechanism according to claim 1, wherein, of the magnets provided on the two objects, the magnet of the other object is made of a magnetic material.
の距離をxとし、該対向する電磁石に導通する電流を夫
々I1、I2として、各xに対応して、予め実験によって求
めた値であって、該対向する電磁石間に作用し合う力を
前記I1、I2によって除した値F(x)を各xに対応して
記憶する手段と、作動時にxを測定する手段と、該測定
値に基づきxに対応する前記記憶した値を出力するとと
もに、(はxを時間で微分した量を表す)を出力す
る装置を備え、前記I1・I2を (||は絶対値を表わす)に比例する量とし、しかも外部
から加えられた衝撃によって、xが増加しようとする場
合(>0)には該対向する電磁石が吸引し合い、外部
から加えられた衝撃によって、xが減少する場合(<
0)には該対向する電磁石が反発し合うように、I1、I2
の方向を設定するような制御機構を設置し、これによっ
て外部から加えられる衝撃を対向する該電磁石間に作用
し合う力によって緩和することによる衝撃吸収機構。4. An opposing electromagnet is provided, a distance between the centers of the electromagnets is x, and currents conducted to the opposing electromagnets are I 1 and I 2 , respectively, and are obtained by experiments in advance for each x. Means for storing a value F (x) obtained by dividing a force acting between the opposed electromagnets by I 1 and I 2 corresponding to each x, and a means for measuring x during operation When outputs the value obtained by the storage corresponding to x on the basis of the measured values, a device for outputting (represents the amount obtained by differentiating in time x), the I 1 · I 2 (|| represents an absolute value). If x is to be increased by an externally applied impact (> 0), the opposing electromagnets attract each other and are applied externally. When x decreases due to impact (<
0), I 1 and I 2 so that the opposing electromagnets repel each other.
The shock absorbing mechanism is provided by setting a control mechanism for setting the direction of the electromagnet, thereby reducing the shock applied from the outside by the force acting between the opposing electromagnets.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30875188A JP2767263B2 (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | Shock absorbing mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30875188A JP2767263B2 (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | Shock absorbing mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02154829A JPH02154829A (en) | 1990-06-14 |
| JP2767263B2 true JP2767263B2 (en) | 1998-06-18 |
Family
ID=17984855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30875188A Expired - Lifetime JP2767263B2 (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | Shock absorbing mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2767263B2 (en) |
-
1988
- 1988-12-08 JP JP30875188A patent/JP2767263B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02154829A (en) | 1990-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bae et al. | Vibration suppression of a cantilever beam using magnetically tuned-mass-damper | |
| US4080012A (en) | Bearings | |
| US12323022B2 (en) | Tangentially actuated magnetic momentum transfer generator | |
| US2659065A (en) | Seismometer | |
| JP2018521364A (en) | Device for deflecting a laser beam | |
| JP2767263B2 (en) | Shock absorbing mechanism | |
| JPS59230117A (en) | Electromagnetic force generating device | |
| JP6552331B2 (en) | Probe and shape measuring device | |
| JPH0435984B2 (en) | ||
| US3637169A (en) | Variable parameter nutation damper | |
| JPS5825169B2 (en) | Dynamic vibration absorber using magnetic damping | |
| KR20200097608A (en) | Magnetic spring and active suspension comprising the same | |
| Yusoff et al. | Development of empirical model for electromagnetic damping coefficient damper | |
| US3803521A (en) | Electromechanical band-pass filter | |
| JP2585613B2 (en) | Compliance device | |
| JPH0232749A (en) | Linear actuator | |
| US20250312822A1 (en) | Dual Coil Mass Positioning System with Variable Oscillation Frequency | |
| JP2002051531A (en) | Movable magnet type actuator | |
| JPH03112354A (en) | Linear actuator | |
| JPH06189518A (en) | Linear motor | |
| US3918016A (en) | Electrically conductive plates providing eddy current damping for an electro-magnetic device | |
| JPH0349409B2 (en) | ||
| RU2367962C1 (en) | Gyrotachometre | |
| JPS5830227Y2 (en) | linear meter | |
| JPS63289351A (en) | active damper |