[发明专利]用于提高旋转精密度的磁轴承控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提高支撑旋转体的旋转精密度的磁轴承控制装置及控制方法，更具体说是涉及一种在控制辊筒等旋转体时，不仅只考虑到由磁轴承支撑的旋转轴的位移，而且还考虑到辊筒面的位移来控制磁轴承，能够更加精密地控制旋转体动作的方法及用于实现该方法的装置。 

背景技术

最近，在许多领域呈现出使用磁轴承的情况增多的趋势。特别地，在具有高速旋转的旋转体，或是在利用于不宜产生因轴承和旋转体的摩擦等引起尘埃的领域装置中的使用情况增多。例如，在以卷对卷方式制造平板面板时用于支撑辊筒的情况，在工作机器支撑铣刀等切削工具的心轴的情况，在半导体制造设备中支撑作为真空泵的一种涡轮分子泵的旋转轴的情况等多种领域中使用。 

在这种装置中，在使用相应装置的工程的特征上，要求所产生的振动要小的情况较多。且不论是作为半导体制造设备利用的真空泵的情况，在以卷对卷方式制造平板面板的情况下，与以往的辊印新闻、书册等的情况比较，要求有非常高的精密度，在需要精密的机械加工的工作机器等中，也被要求与以往不同程度的精密度。但是，一般对于旋转体的支撑来说，在设计上以支撑相应旋转体的两末端或设置于某一侧端部的旋转轴的方式来实现的情况较多，因此，在旋转体进行旋转的情况下，可能会较难实现对于需要保持高的旋转精密度部分的充分精密控制。这是因为在旋转轴支撑部和要求有高的旋转精密度部分之间的旋转体的制作上，存在有不可避免地产生的同心度误差，并且外部外力导致轴的下垂等会引起旋转导致的基本精密度降低。而且，在旋转体高速旋转的情况下，在相应旋转体的运行旋转速度范围内，除了刚体模态以外还包含有弯曲模态的固有振动数的可能性较高，在此情况下，如果仅基于由磁轴承支撑的旋转轴的位移进行控制，将可能无法对实际控制对象，即对辊筒的辊筒面、铣刀的切削面、由真空泵支撑的部分等的位移进行充分控制。根据不同的情况，由磁轴承支撑的旋转轴的位移和控制对象区域的位移的方向可能会相互不同，即两者的相位可能会相反。 

图1中示出在辊筒的运行旋转速度范围内包含有弯曲模态的情况。在图1 中，DB是由磁轴承支撑的旋转轴的位移矢量，DR是作为控制对象区域的辊筒面的位移矢量。如图1所示可知，作为被控制区域的旋转轴的位移和作为控制对象区域的辊筒面的位移的相位相反。如果在这种装置中仅基于被控制区域，即基于旋转轴的位移控制磁轴承，将无法以充分地抑制作为控制对象区域的辊筒面的振动。 

与此相关，提示出用于抑制控制对象区域的振动的几种控制方法。 

日本公开专利特开2002-147454号(专利文献1)中揭示了在具有能动型磁轴承的旋转机器中，用于减小距离磁轴承某种程度的地点的振动的方法。根据该方法，根据设置于旋转机器及利用其真空泵连接部的振动传感器的振动信号来产生位置补正指令信号，将该补正指令信号用于磁轴承的反馈控制，从而减小距离磁轴承某种程度的地点的振动。 

在日本专利第4914165号(专利文献2)中揭示了在利用磁轴承的真空泵中还能够抑制高次的振动模态，从而用于提高半导体制造装置的精密度的方法及装置。在该装置中，在从相互隔开指定距离设置的多个振动传感器检测出的振动信号中，分离出第一次弯曲模态的振动成分和第二次弯曲模态的振动成分，并给予分离出的各振动成分产生用于控制磁轴承的前馈控制信号，从而抑制由振动泵产生的振动。 

【在先技术文献】 

(专利文献1)JP2002-147454A 

(专利文献2)JP4914165B 

发明内容

技术课题 

但是，在专利文献1中仅记载了利用设置于从磁轴承隔开的地点的振动传感器的检测信号来产生位置补正指令信号，并未揭示有具体以何种方法计算位置补正指令。 

在专利文献2中虽然分离出第一次及第二次的两个弯曲模态振动信号后，利用其来衰减振动，但是在旋转体的运行旋转速度范围中包含有多个弯曲模态的情况下，将会存在控制电路变得复杂且装置的制作费用上升的问题。 

本发明用于解决如上所述的现有问题，本发明的目的在于提供一种无需区分旋转体的运行旋转速度范围中包含的弯曲模态的振动成分，就能够较大程度 地减小控制对象区域的振动的磁轴承控制方法及用于实现其方法的装置。 

技术方案