JPH07180744A - 固有振動数可変型制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取付部にモーメントが発生して設計が複雑化
することのない固有振動数可変型制振装置を提供しよう
とするものである。 【構成】 取付ベース４１と、該取付ベース４１中央に
垂直に立設された案内軸４６と、該案内軸４６に摺動可
能に取り付られた質量体４７と、一端が該質量体４７に
他端が前記取付ベース４１側に取付られて該質量体４７
を支持する前記案内軸４６に対して左右対称のバネ５５
Ｌ、５５Ｒと、該左右対称のバネ５５Ｌ、５５Ｒの他端
の位置を前記取付ベース４１に沿って移動させ、前記バ
ネ５５Ｌ、５５Ｒの取付ベース４１に対する角度θを左
右対称に変化させることによりバネ定数Ｋを変化させて
固有振動数を可変とする固有振動数可変手段５２を備え
た本発明の固有振動数可変型制振装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加振力を受けて振動す
る物体の振動を制振する固有振動数可変型制振装置に係
わり、特に、振動する物体が産業機械、建築機械等の汎
用機器である場合に最適な固有振動数可変型制振装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周期的な加振力を受けて振動する被振動
物体の制振方法としては古くから動吸振機が有効なこと
が良く知られている。これは振動しいている物体に、加
振力の周波数と等しい固有振動数を持つバネ、質量、ダ
ンパー等からなる装置を取り付けて、これの振動力によ
り被振動物体の現実の振動周波数付近に反共振点が形成
されるようにして吸振し、制振するものである。ところ
がこの方法は加振周波数と動吸振機の固有振動数が精度
良く一致している必要があり、加振周波数が変動する場
合には対応できないという問題があった。

【０００３】そこで、加振力の周波数の変化に同調して
固有振動数が変化し、吸振する種々の固有振動数可変型
制振装置が提案されている。

【０００４】そのような制振装置として、特告昭５６─
４３１７４、特開平３─２４７８７２に開示されている
ものが知られている。前者は、片持ち梁形構造物の制振
に適用されるもので、固有振動数を持つバネとして、板
バネが前記片持ち梁形構造物と並ぶように、片持ち梁形
構造物の自由端に取り付けられ、このバネ上を錘が摺動
可能に設けられた片持ち梁形状の制振装置である。この
ような構造の制振装置は、バネ上の錘を摺動させて加振
力の周波数の変化に同調するようにバネの固有振動数を
変化させて吸振効果を得ている。

【０００５】後者は、建築物の地震や強風による振動を
抑制するために適用されるもので、慣性質量体が同一方
向に振動する前記第一及び第二バネによって支えられて
おり、第一バネはバネ定数が固定で、第二バネはバネ定
数が可変な制振装置である。このような構造の制振装置
は、加振力の周波数の変化に同調するように第二バネの
バネ定数を変化させることによって吸振効果を得てい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、片持ち梁形状であることから板バネ取付部でモー
メントが発生し、片持ち梁形構造物とバネとの取付角度
が吸振効果に大きく影響することが明らかになった。そ
のため、より良い吸振効果をあげるには、錘のバネ上の
摺動と共に、板バネの取付角度の変更が必要となり、加
振力の周波数の変化に同調して調整しなくてはならない
変数が増え設計が複雑になるという問題を有している。
又、後者の場合、対象目的が建築物の地震や強風による
振動を抑制するためと巨大なものであるので、装置自体
も大型になり、産業機械、建築機械等の汎用機器には適
さない。

【０００７】本発明の固有振動数可変型制振装置は、上
記問題に鑑みなされたもので、その目的とするところ
は、取付部にモーメントが発生して設計が複雑化するこ
とのない固有振動数可変型制振装置を提供しようとする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の固有振動数可変型制振装置は、取付ベース
と、該取付ベース中央に垂直に立設された案内軸と、該
案内軸に摺動可能に取り付られた質量体と、一端が該質
量体に他端が前記取付ベース側に取付られて該質量体を
支持する前記案内軸に対して左右対称のバネと、該左右
対称のバネの他端の位置を前記取付ベースに沿って移動
させ、前記バネの取付ベースに対する角度を左右対称に
変化させることによりバネ定数を変化させて固有振動数
を可変とする固有振動数可変手段を備えたものである。

【０００９】又、本発明の固有振動数可変型制振装置
は、取付ベースの両端側に垂直に立設された案内軸と、
該案内軸に共通して摺動可能に挿通されている質量体
と、該質量体を支持する左右対称の片持ち梁状の板バネ
と、該板バネの質量体支持点を移動させることによりバ
ネ定数を変化させて固有振動数を可変とする固有振動数
可変手段を備えたものである。

【００１０】

【作用】質量体を支持するバネを案内軸に対して左右対
称に設けてその取付角度を変化させたり、質量体を支持
する片持ち梁状の板バネを左右対称に設けてその板バネ
の質量体支持点を移動させたりしてバネ定数を変化させ
て固有振動数を可変とする固有振動数可変手段を設ける
と、加振力の周波数の変化に同調して固有振動数を調整
するに際して、質量体を支持するバネによって取付部に
モーメントが発生しないので設計が複雑になることな
い。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図１は、本発明の第一実施例である固有
振動数可変型振動制御装置４０を示す図である。本発明
の固有振動数可変型振動制御装置４０は、取付ベース４
１と、取付ベース中央に垂直に立設された案内軸４６
と、案内軸４６に摺動可能に取り付られた質量体４７
と、一端が質量体４７に他端が前記取付ベース４１側に
取付られて質量体４７を支持する前記案内軸４６に対し
て左右対称のバネ５５Ｌ、５５Ｒと、この左右対称のバ
ネ５５Ｌ、５５Ｒの他端の位置を前記取付ベース４１に
沿って移動させ、前記バネ５５Ｌ、５５Ｒの取付ベース
４１に対する角度を変化させることによりバネ定数を変
化させて固有振動数を可変とする固有振動数可変手段５
２を備えている。このように質量体を支持するバネを案
内軸に対して左右対称に設けた理由は、取付部にモーメ
ントを発生させないためである。尚、左右対称のバネの
バネ定数は同じである。

【００１２】更に、各部材を詳細に説明する。同図にお
いて、被振動物の上面に取付ベース４１が固定され、こ
の取付ベース４１上に左右一対の支持ブラケット４２が
立設されており、両支持ブラケット４２に軸受４３を介
してネジ軸４４の両端が回転可能に支持されている。ネ
ジ軸４４の左半分には左ネジ４４Ｌが、右半分には右ネ
ジ４４Ｒがそれぞれ形成されており、ネジ軸４４の略中
間部位にはギア５０が固定されている。又、取付ベース
４１上にはブラケット５１を介して弾性調節モータ（固
有振動数可変手段）５２が調節され、この固有振動数可
変手段５２の出力軸にピニオン５３が固定されており、
このピニオン５３が上記ギア５０に噛合されている。

【００１３】取付ベース４１の中央部には、上記ネジ軸
４４の中央部位をまたぐブラケット４５が設置され、こ
のブラケット４５上に上下方向の案内軸４６が立設され
ている。この案内軸４６は、鉄等の比較的比重の大きな
材料で形成された質量体４７を具えている。この質量体
４７と上記案内軸４６との間には、リニアベアリング４
８が設けられており、質量体４７は案内軸４６に案内さ
れながら昇降可能とされている。

【００１４】上記ネジ軸４４の左ネジ４４Ｌにはナット
４９Ｌが、右ネジ４４Ｒにはナット４９Ｒがそれぞれ螺
合されており、ナット４９Ｌと上記質量体４７の左翼部
下面とがコイルバネ５５Ｌを介して連結され、ナット４
９Ｒと上記質量体４７の右翼部下面とがコイルバネ５５
Ｒを介して連結されている。

【００１５】従って、本発明の固有振動数可変型振動制
御装置４０は、上記固有振動数可変手段５２の作動によ
りネジ軸４４が回転駆動され、このネジ軸４４の回転に
伴って左右ナット４９Ｌ、４０Ｒが互いに接離する方向
に移動する（図１実線及び二点鎖線参照）ことにより、
質量体４７を支えるバネ５５Ｌ、５５Ｒの合成弾性係数
（バネ定数）Ｋが変化するようになっている。

【００１６】上記のように構成された本発明の固有振動
数可変型振動制御装置４０は、加振力を受けて振動する
被振動物体の現実の振動周波数ｆを図示していない測定
器によって測定し、その振動周波数付近に反共振点が形
成される固有振動数となるように、 Ｋ＝４π² ・ｆ・
ｍ （式１） によって合成弾性係数（バネ定数）Ｋを
求め、求めたＫに基づき、 Ｋ＝２ｋ／ｓｉｎθ （式
２） によってバネ５５Ｌ、５５Ｒの取付ベース４１に
対する角度θを求め、求めた角度θを得るように、弾性
調節モータ（固有振動数可変手段）５２を図示していな
い制御手段により制御して作動させる。ここで、ｍは質
量体４７の質量、ｋはバネ５５Ｌ、５５Ｒの本来のバネ
定数を示している。

【００１７】次に、第二実施例を図２に基づいて説明す
る。本発明実施の他の固有振動数可変型振動制御装置７
０は、取付ベース７１と、取付ベース７１の両端側に垂
直に立設された案内軸７５と、案内軸７５に共通して摺
動可能に挿通されている質量体７２と、質量体７２を支
持する左右対称の片持ち梁状の板バネ８０と、板バネ８
０の質量体支持点を移動させることによりバネ定数を変
化させて固有振動数を可変とする固有振動数可変手段を
備えている。このように質量体を支持する板バネを左右
対称に設けた理由は、取付部にモーメントを発生させな
いためである。尚、左右対称の板バネのバネ定数は同じ
である。

【００１８】更に、各部材を詳細に説明する。同図にお
いて、被振動物の上面にベース７１が固定される。この
ベース７１上に立設する各案内軸７５の上部は共通の規
制板７６を貫通しており、この規制板７６は、各案内軸
７５上部に形成されたネジ７５ａの装着れるナット７４
によって、上方への動きが規制されている。そして、質
量体７２の下面とベース７１の上面との間、及び質量体
７２と規制板７６との間にそれぞれ圧縮状態でコイルバ
ネ７８が介設されており、これらのコイルバネ７８によ
って質量体７２が浮遊状態で支持されている。

【００１９】ベース７１の左右両翼にはいたバネ取付部
７９が立設され、各板バネ取付部７９は片持ち梁である
板バネ８０の基端が固定されており、両板バネ８０の自
由端は互いに中央を向いた状態となっている。

【００２０】これに対して質量体７２の下面には左右に
延びるガイド８１が設けられ、これらガイド８１に沿っ
てスライド可能に左右一対のナット８２Ｌ、８２Ｒが設
けられており、各ナット８２に上記板バネ８０上を走行
するローラ８３が連結されている。質量体７２の左右両
翼下面には軸受部８４が設けられ、これらの軸受部８４
によってネジ軸８５のが左右両端が回転可能に支持され
ている。このネジ軸８５の左半部には左ネジ８５Ｌが、
右半部には右ネジ８５Ｒが形成され、左ネジ８５Ｌに上
記ナット８２Ｌが、右ネジ８５Ｒに上記ナット８２Ｒが
それぞれ螺合されている。ネジ軸８５の中央にはギア８
６が固定される一方、質量体７２内には弾性調整モータ
（固有振動数可変手段）８７が設けられており、この弾
性調整モータ（固有振動数可変手段）８７に固定された
ピニオン８８が上記ギア８６に噛合されている。

【００２１】従って、この固有振動数可変型振動制御装
置７０では、弾性調節モータ（固有振動数可変手段）８
７の作動でネジ軸８５が回転駆動されることにより両ナ
ット８２Ｌ、８２Ｒ及び両ローラ８３が互いに接離する
方向に変位し、これによって板バネ８０の弾性係数（バ
ネ定数）が変化するようになっている。

【００２２】尚、コイルバネ７８によって質量体７２を
浮遊状態にするのは、下記の理由による。板バネ８０の
みで質量体７２を支えると、板バネ８０の剛性を大きく
する必要があるが、本発明実施の他の固有振動数可変型
振動制御装置７０は、板バネ８０の質量体支持点を移動
させることによりバネ定数を変化させて固有振動数を可
変とするものであるので、板バネ８０の剛性を大きくす
ると、バネ定数を変化させるための移動距離が長くなり
装置全体として大型化してしまう。そして、装置の固有
振動数を変化させるための微調整も難しくなる等の問題
が生じるので、バネ定数が固定のコイルバネ７８によっ
て質量体７２を浮遊状態にしておくのである。

【００２３】又、上記理由の観点からみれば、図１に示
した第一実施例においても、バネ５５Ｌ、５５Ｒのみで
質量体４７を支えると、バネ定数を変化させるための移
動距離が長くなり装置全体として大型化してしまい、装
置の固有振動数を変化させる微調整も難しくなる等の問
題が生じる場合には、バネ定数が固定のコイルバネを案
内軸４６に挿通して質量体４７をを浮遊状態にしてお
き、バネ５５Ｌ、５５Ｒのバネ定数を変化させて装置の
固有振動数を変化させる微調整をすることが可能であ
る。

【００２４】更に、図３に示すように、上記質量体７２
と規制板７６との間等にダッシュポット９０等の粘弾性
吸振器を介在させれば、振動体７２及びキャブ２０の振
動をより素早く減衰させることが可能となる。この効果
は、前記第１実施例に示した質量体４７と基板４１との
間等に上記粘弾性吸振器を設けても同様の効果が得られ
る。

【００２５】次に、第三実施例を図４に基づいて説明す
る。本発明実施の更に他の固有振動数可変型振動制御装
置１１０は、取付ベース９１と、取付ベース９１の中央
に垂直に立設された案内軸９５と、案内軸９５にリニア
ベアリング１０９により摺動可能に挿通されている質量
体９２と、質量体９２を支持する左右対称の片持ち梁状
の板バネ１００と、板バネ１００の質量体支持点を移動
させることによりバネ定数を変化させて固有振動数を可
変とする固有振動数可変手段を備えている。このように
質量体を支持する板バネを左右対称に設けた理由は、取
付部にモーメントを発生させないためである。尚、左右
対称の板バネ１００のバネ定数は同じである。

【００２６】更に、固有振動数可変手段について述べ
る。ベース９１の左右両翼には板バネ取付部９９が立設
され、各板バネ取付部９９は片持ち梁である板バネ１０
０の基端が固定されており、両板バネ１００の自由端は
互いに中央を向いた状態となっている。

【００２７】これに対して質量体９２の下面には左右に
延びるガイド１０１が設けられ、これらガイド１０１に
沿ってスライド可能に左右一対のナット１０２Ｌ、１０
２Ｒが設けられ、各ナットに上記板バネ１００上を走行
するローラ１０３が連結されている。質量体９２の下面
には軸受部１０４が設けられ、これらの軸受部１０４に
よって左右のネジ軸１０５Ｒ、１０５Ｌの左右両端が回
転可能に支持される。それぞれ左ネジ軸１０５Ｌに上記
ナット１０２Ｌが、右ネジ軸１０５Ｒに上記ナット１０
２Ｒがそれぞれ螺合されており、それぞれのネジ軸には
ギア１０６Ｌ、１０６Ｒが固定される。一方、質量体９
２内には弾性調整モータ（固有振動数可変手段）１０７
が設けられており、この弾性調整モータ（固有振動数可
変手段）１０７に固定されたピニオン１０８Ｒ、１０８
Ｌがそれぞれ上記ギア１０６Ｒ、１０６Ｌに噛合してい
る。

【００２８】従って、この固有振動数可変型振動制御装
置１１０では、弾性調節モータ（固有振動数可変手段）
１０７の作動でネジ軸１０５Ｌ、１０５Ｒが回転駆動さ
れることにより両ナット１０２Ｌ、１０２Ｒ及び両ロー
ラ１０３が互いに接離する方向に変位し、これによって
板バネ１００の弾性係数（バネ定数）が変化するように
なっている。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明の固有振動数可変型振
動制御装置は、質量体を支持するバネを案内軸に対して
左右対称に設けて、その取付角度を変化させたり、質量
体を支持する片持ち梁状の板バネを左右対称に設けてそ
の板バネの質量体支持点を移動させたりしてバネ定数を
変化させて固有振動数を可変とする固有振動数可変手段
を設けることにより、質量体を支持するバネによって取
付部にモーメントが発生することをなくしているので、
被振動物体である産業機械、建築機械等の汎用機器への
加振周波数が変動しても対応が可能な固有振動数可変型
制振装置であるにも係わらず、固有振動数可変型振動制
御装置の設計が複雑化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の固有振動数可変型振動制御装置を
示す図である。

【図２】本発明実施の他の固有振動数可変型振動制御装
置を示す図である。

【図３】本発明実施の更に他の固有振動数可変型振動制
御装置を示す図である。

【図４】本発明実施の更に他の固有振動数可変型振動制
御装置を示す図である。

【符号の説明】

４０ 固有振動数可変型振動制御装置 ４１ 取付ベース ４６ 案内軸 ４７ 質量体 ５５Ｌ、５５Ｒ 左右対称 ５２ 固有振動数可変手段 θ 角度 Ｋ バネ定数

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加振力を受けて振動する被振動物体の現
   実の振動周波数を測定し、その振動周波数付近に反共振
   点が形成されるように、固有振動数を変化させることに
   よって吸振して制振する固有振動数可変型制振装置であ
   って、取付ベースと、該取付ベースに垂直に立設された
   案内軸と、該案内軸に摺動可能に取り付られた質量体
   と、該質量体を支持する左右対称のバネ手段と、該バネ
   手段の質量体支持点を左右対称に移動させることにより
   バネ定数を変化させて固有振動数を可変とする固有振動
   数可変手段を備えたことを特徴とする固有振動数可変型
   制振装置。
2. 【請求項２】 加振力を受けて振動する被振動物体の現
   実の振動周波数を測定し、その振動周波数付近に反共振
   点が形成されるように、固有振動数を変化させることに
   よって吸振して制振する固有振動数可変型制振装置であ
   って、取付ベースと、該取付ベース中央に垂直に立設さ
   れた案内軸と、該案内軸に摺動可能に取り付られた質量
   体と、一端が該質量体に他端が前記取付ベース側に取付
   られて該質量体を支持する前記案内軸対して左右対称の
   バネと、該左右対称のバネの他端の位置を前記取付ベー
   スに沿って移動させ、前記バネの取付ベースに対する角
   度を左右対称に変化させることによりバネ定数を変化さ
   せて固有振動数を可変とする固有振動数可変手段を備え
   たことを特徴とする固有振動数可変型制振装置。
3. 【請求項３】 加振力を受けて振動する被振動物体の現
   実の振動周波数を測定し、その振動周波数付近に反共振
   点が形成されるように、固有振動数を変化させることに
   よって吸振して制振する固有振動数可変型制振装置であ
   って、取付ベースと、該取付ベースの両端側に垂直に立
   設された案内軸と、該案内軸に共通して摺動可能に挿通
   されている質量体と、該質量体を支持する左右対称の片
   持ち梁状の板バネと、該板バネの質量体支持点を左右対
   称に移動させることによりバネ定数を変化させて固有振
   動数を可変とする固有振動数可変手段を備えたことを特
   徴とする固有振動数可変型制振装置。