KR100904328B1

KR100904328B1 - 회전축 시스템의 진동을 댐핑하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100904328B1
Application number: KR1020067004967A
Authority: KR
Inventors: 유키오 이시다; 준 리우; 쇼지 우치무라; 히데키 모리미츠; 히로히데 이시구로
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤; 유키오 이시다; 준 리우
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2009-06-23
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: US7694540B2; JP3984630B2; EP1666763A4; WO2005026574A1; KR20060123093A; US20070006393A1; EP1666763B1; JPWO2005026574A1; EP1666763A1

Abstract

본 발명은 회전축 및 그것에 회전 지지된 회전체를 적어도 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동(whirling vibration)을 댐핑하는 장치를 개시한다. 회전축에 끼움 결합되는 축받이(23) 외측에는, 그 외부링과의 사이에 클리어런스(clearance)를 가지고 링(24)이 설치되어 있다. 제진(制振)기구는, 링(24)의 직경방향 외측으로부터 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하도록 예압(豫壓)을 부여하여 압축한 적어도 하나의 판스프링(25)과, 이 판스프링의 작동한계를 규정하는 스토퍼(26)를 포함한다.

Description

회전축 시스템의 진동을 댐핑하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DAMPING VIBRATION OF ROTATING SHAFT SYSTEM}

본 발명은, 회전축 시스템의 진동을 제진(制振)(댐핑, damping)하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

회전기계에서는, 회전축 시스템의 불균형에 기인하여 주 위험속도 부근에서 커다란 진동이 발생한다. 이 진동을 억제하기 위해서는, 우선 회전축 시스템을 평형하게 하여, 진동의 원인인 불균형을 소거한다.

그러나, 회전축 시스템이 불균형을 취한 후라도 공진이 일어나는 경우에는, 어떠한 제진법(制振法)이 필요하게 된다. 회전축 시스템의 제진법으로서, 지금까지 다음과 같은 것이 제안되어 있다.

가장 간단한 방법으로서 이용되고 있는 것은, 축받이부를 탄성체로 탄성지지하여 감쇠(減衰)를 부여하는 방법이다. 이러한 방법에서는, 그 탄성체로서, 예컨대 Tallian, T.E., and Gustafsson, O.G., ASLE Trans.,Vol. 8,3(1965), 195에 나타낸 바와 같이 방진고무를 이용하거나, 혹은 이토 마사요시「기계설계」6,12(1962),30에 나타낸 바와 같이 판스프링을 이용하고 있다.

Kirl,R.G.,and Gunter,E.J.,J. Engineering for Industry, 2(1972), 221 및 Ota,H., and Kanbe, Y.,J, Applied Mechanics, Vol.98,1(1976),144는 탄성지지된 시스템에 동적 흡진기(dynamic vibration absorber theory) 이론을 적용한 경우의 제진효과를 교시하고 있다.

이와다, 노바, 기론(機論), 49-446,10(1983),1897은 동적 흡진기 이론에 의해 정해지는 최적 파라미터의 값을 능동제어함으로써 실현하고 있다.

한편, 항공기용 가스터빈엔진에서는, 진동을 억제하기 위한, 스퀴즈 필름 댐퍼 베어링(squeezing film damper bearing)가 널리 이용되고 있다. 이것은 예컨대, Morton, P.G., Proc. Instn. Mech. Eng., 180(1965), 295 및 Ehrich, F., and Childs, D., Mech. Eng. 5(1984), 66에 설명되어 있다.

최근에는, 자기축받이로 지지된 회전축 시스템에 있어서, 다양한 제어논리를 이용하여 능동적으로 댐핑하는 방법이 연구되고 있다. 이것은 예컨대 일본특허공개공보 제2003-166535호에 설명되어 있다.

특히, 원심분리기에서의 제진법에서는, 다음과 같은 제진기술예가 개발되어 실현되고 있다.

(1) 분리바디(separation cylinder)를 진자처럼 회전 가능하게 하여, 회전축에 유압댐퍼와 고무댐퍼를 조합시킨 완충장치를 이용하는 예(일본 특허공개공보 평7(1995)-088401호)

(2) 회전축을 중심으로 한 원통내에 복수의 볼을 내장하고, 그 볼의 이동에 의해 자동적으로 균형을 조정하는 볼 밸런서를 이용하는 예(일본 특허공개공보 평10(1998)-180147호).

(3) 로터가 접속된 구동축이 진동검지기에 접촉한 경우에, 모터의 회전을 정지시키는 수단을 설치한 예(일본 특허공개공보 제2003-144977호)

또한, 세탁기에서의 제진법으로는, 다음과 같은 제진방법이 개발되어 실시되고 있다.

(1) 세탁조를 지지한 서스펜션의 감쇠력을 세탁조의 진동을 검지하는 진동센서의 출력에 따라 가변으로 하는 감쇠력 가변수단을 구비한 구조의 제진방법(일본 특허공개공보 평5(1993)-131075호).

(2) 세탁조를, 매다는 로드(hanging rod), 상부 슬라이딩 요소와 슬라이딩 실린더로 이루어진 방진장치로 매어 다는 구조에서, 슬라이딩 실린더 내주면에는 틱소트로피 특성(thixotropic properties)을 갖는 점탄성체(粘彈性體)를 도포한 구조의 제진방법(일본 특허공개공보 평11(1999)-207082호)

그러나, 상술한 종래의 제진장치 및 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 방진고무는 탄성 정수(定數)의 경년변화, 기온에 따른 변화가 현저하고, 파라미터의 값을 정밀하게 조정하여 유지하기가 곤란하다.

(2) 축받이부를 탄성지지구조로 하는 것은, 제진 대상의 회전기계의 구조를 변경할 필요가 있으므로, 그 구조를 복잡화하고, 회전기계의 안전성을 저하시킬 우려가 있다.

(3) 동적 흡진기 이론에 기초하여 최적값을 구하여도, 특히 감쇠 계수 등의 값을 그 최적값으로 조정하는 것은 곤란하다.

(4) 스퀴즈 필름 댐퍼 축받이를 이용하는 방법이나, 다양한 제어이론을 적용하는 방법은, 복잡하고 대형인 장치를 필요로 하기 때문에, 일반적인 회전기계에 이용하기 위해서는 비용이 커진다.

(5) 종래의 제진방법의 대부분은 정상 진동의 제진을 의도하여 제진효과를 기대하고 있기 때문에, 비정상 진동에 대한 효과는 알려져 있지 않다.

따라서, 파라미터의 미세 조정이 불필요하며, 또한 간단한 구조이며 회전축 시스템의 진동을 용이하게 댐핑하는 장치 및 방법이 요청된다.

본 명세서에서, 용어「회전축 시스템」이란, 회전축 및 이것에 회전 지지된 회전체를 적어도 포함하는 시스템을 의미한다. 또한, 용어 「회전기계」란, 회전축 시스템을 포함하는 기구를 의미하며, 이것은 다양한 분야에서 사용되는 기계, 장치 및 시스템, 혹은 이들의 유닛을 포함하는 것으로 한다. 단, 본 발명의 적용 대상은 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서, 회전축 시스템의 선회 진동(whirling vibration)을 억제하도록, 예압(豫壓, preloading pressure)을 부여하여 압축한 탄성체란, 탄성체의 복원력을 비연속적으로 발생시키기 위해 예압을 가한 탄성체이다. 이와 같은 탄성체는, 본 명세서에서는 종종「보조 스프링」이라고도 불리운다. 이 용어 「보조 스프링」이란, 회전체 시스템의 「고유의 스프링」과 구별하기 위해, 「보조」라고 불리우는 스프링이며, 상술한 탄성체를 모델적으로 표현한 것이다.

본 명세서에서 용어 「불연속 스프링」이란, 복원력이 연속적이지 않은 스프링을 의미한다.

본 발명의 목적은, 회전축 및 이것에 회전지지된 회전체를 적어도 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치 및 방법을 부여하는 것이다.

본 발명의 하나의 국면에 따른 상술한 바와 같은 제진장치는, 직경방향이 회전축과 실질적으로 직교하도록 회전축을 감싸며, 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 설치된 적어도 하나의 비회전 케이싱과, 선회 진동을 억제하는 진동억제수단을 구비한다. 그 진동억제수단은 비회전 케이싱의 외주면과의 사이에 소정 범위의 클리어런스(clearance)를 가지고 연장되며, 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하도록, 예압을 부여하여 압축한 적어도 하나의 탄성체와, 상기 탄성체의 작동한계를 규정하는 규제수단을 포함한다.

클리어런스의 소정 범위는, 탄성체에 의해 설정해도 되고, 또는 탄성체와 규제수단과의 조합에 의해 설정해도 된다.

본 발명의 다른 국면에 따른 제진장치는, 직경방향이 회전축과 실질적으로 직교하도록 회전축을 감싸며, 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 설치된 제 1 비회전 케이싱과, 상기 제 1 비회전 케이싱의 외측에 소정 범위의 클리어런스를 가지고 설치된 제 2 비회전 케이싱과, 선회 진동을 억제하는 진동억제수단을 구비한다. 상기 진동억제수단은, 제 2 비회전 케이싱의 직경방향 외측으로부터 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하도록, 예압을 부여하여 압축한 탄성체와, 상기 탄성체의 작동 한계를 규정하는 규제수단을 포함한다.

본 발명에서, 비회전 케이싱은, 회전축을 탄성체 또는 제 2 비회전 링에 직접 접촉시키지 않는 기능을 가지고 있으면, 그 형상이나 구성은 상관없다. 예컨대, 몇개의 실시형태에서는 축받이를 이용하는 경우가 있는데, 본 발명의 축받이는 하중을 지지하는 축받이의 통상적인 기능을 하기 위해 사용되는 것은 아니다.

비회전 케이싱은, 동축인 제 1 비회전 링 및 제 2 비회전 링으로 해도 된다. 이 경우, 소정 범위의 클리어런스는, 제 2 비회전링의 외주면과 탄성체의 사이에 형성된다. 예컨대, 제 1 비회전링으로서 회전축을 축지지하는 기존 제품의 축받이를 이용한 경우, 제 2 비회전링을 설치함으로써, 원하는 크기의 클리어런스를 설정하는 것이 용이해진다.

탄성체의 작동한계를 규정하는 규제수단은, 기계식이어도 된다. 또한, 규제수단은 탄성체에 예압을 유지하는 역할을 한다. 예압을 유지함으로써, 탄성체에 불연속 스프링 특성을 부여할 수 있다.

탄성체와 규제수단을 포함하는 진동억제수단은, 복수개를 설치해도 된다. 이 경우, 탄성체 또는 클리어런스의 크기, 혹은 그 양자에는 방향차를 갖게 할 수 있다.

제 1 비회전 케이싱과 제 2 비회전 케이싱 간의 클리어런스는, 미리 설정된 갭 공간이며, 상기 클리어런스를 이용함으로써, 선회 진동을 억제하는 복원력을 불연속적으로 부여할 수 있게 된다.

또, 본 발명의 회전축 시스템의 제진장치 및 방법은, 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 것으로서, 왕복운동을 억제하는 것은 아니다.

본 발명의 상술 및 기타 목적과 이점은, 첨부 도면을 참조하는 이하의 추가 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1A는 본 발명을 설명하기 위한 이론 모델의 정면도이다.

도 1B는 도 1A의 이론 모델의 평면도이다.

도 2는 불연속 스프링의 복원력 특성을 나타낸 그래프이다.

도 3은 도 1A의 이론 모델로서, 보조 스프링에 예압이 없는 경우의 주 위험속도 부근에서 발생하는 진동을 수치 계산한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 4는 보조 스프링에 예압이 있는 경우의 조화(調和)진동 성분의 공진 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 5는 보조 스프링에 예압이 있는 경우의 수치 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

도 6은 도 5와 동일한 시뮬레이션 결과를 감쇠계수(c2)를 변화시켜 나타낸 그래프이다.

도 7은 보조 스프링에 강성의 방향차를 부여한 경우의 수치 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

도 8은 비정상 진동의 수치 계산 결과를 나타낸 그래프이다.

도 9A는 본 발명의 일실시형태에 사용되는 실험장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 9B는 도 9A의 장치의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구부를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 평면도이다.

도 10은 도 9A의 장치를 이용하여, 보조 스프링이 없는 경우의 공진 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 11은 도 9A의 장치를 이용하여, 예압을 부여한 보조 스프링을 설치한 경 우의 공진 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 12는 도 9A의 장치를 이용하여, 보조 스프링의 판스프링의 매수를 변경한 경우의 공진 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 13은 예압을 부여한 보조 스프링에 도 9B의 장치와는 다른 방향차를 갖게 한 제진기구를 나타낸 기본적인 개념도이다.

도 14A는 도 13의 제진기구로부터 링을 떼어 내고, 예압을 가하지 않은 경우의 개념도이다.

도 14B는 도 13의 제어기구로부터 링을 떼어 내고, 예압을 가한 경우의 개념도이다.

도 15는 도 13의 제어기구의 스프링 수를 변화시킨 경우의 개념도이다.

도 16은 도 13의 제어기구의 스프링 수를 변화시킨 다른 경우의 개념도이다.

도 17은 축심을 이동하여, 클리어런스를 변화시킨 경우의 수치 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

도 18은 종래의 세탁기를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 19A는 본 발명의 제진장치를 적용한 세탁기의 실시형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 19B는 도 19A의 세탁기의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구부를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 평면도이다.

도 19C는 도 19A의 세탁기의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구의 상세를 나타낸 모식적인 정면도이다.

도 19D는 도 19A와는 다른 위치에 제진기구를 설치한 실시형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 19E는 도 19D의 세탁기의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구부를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 평면도이다.

도 20A는 본 발명의 제진장치를 적용한 세탁기의 실시형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 20B는 도 20A의 세탁기의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구부를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 평면도이다.

도 21A는 본 발명의 제진장치를 적용한 세탁기의 실시형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 21B는 도 21A의 세탁기의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구부를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 평면도이다.

도 22는 도 21A의 세탁기를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 측면도이다.

도 23A는 본 발명의 제진장치를 적용한 세탁기의 실시형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 23B는 도 23A의 세탁기의 제진기구를 나타내며, 그 제진기구부를 부분적으로 절단하여 나타낸 모식적인 평면도이다.

도 24는 본 발명의 제진장치를 적용한 원심소결장치의 실시형태를 일부 절단하여 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 25는 본 발명의 제진장치를 적용한 원심분리기의 실시형태를 일부 절단하여 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 26은 도 25의 Ⅰ-Ⅰ 화살선도이다.

도 27은 본 발명을 적용하기 전의 자려진동(自勵振動)의 진동곡선을 나타낸 그래프이다.

도 28은 본 발명을 적용한 후의 자려진동의 진동곡선을 나타낸 그래프이다.

도 29는 본 발명의 제어장치를 적용한 원심분리기의 실시형태를 일부 절단하여 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 30은 도 29의 부분 확대도이다.

도 31A는 본 발명에 따른 제진기구의 다른 실시형태의 모식적인 종단면도이다.

도 31B는 도 31A의 Ⅴ-Ⅴ 화살선도이다.

도 32는 도 31A의 제진기구에서의 자려진동의 진동곡선을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 회전축 시스템의 제진장치 및 방법의 원리, 실험, 응용에 대해, 첨부 도면을 참조하는 실시형태와 함께 설명한다.

제 1 실시형태

도 1A 및 도 1B는, 본 발명의 회전축 시스템의 제진장치의 이론 모델의 평면도 및 상면도를 나타낸 것이다. 상기 이론 모델을 이용하는 본 발명의 원리적인 제 1 실시형태에 대해 설명한다.

도 1A 및 도 1B에서, 회전축(R)에 회전 지지되어 회전속도(ω)로 회전하는 회전체(1)는 제프콧 로터(Jeffcott rotor)이다. 회전축(R)과 제프콧 로터(1)로 회전축 시스템을 구성하고 있다. 원통형의 비회전 케이싱(2; 케이싱)은 제프콧 로터(1)를 감싸며, 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 설치되어 있다. 상기 비회전 케이싱(2)의 외주로부터 클리어런스 또는 클리어런스(δ)만큼 이격시켜 환형부재(3; 중간부재)를 설치하고, 그 외측에 복수의 보조 스프링(4; 탄성체)과, 보조 댐퍼(5)를 설치하고 있다.

여기서, 회전축(R)은 연직(鉛直)으로 하여, 중력의 영향은 고려하지 않는다. 회전축(R)은 복수의 축받이(미도시)에 의해 축지지되어 있다.

지금, 최상부와 최하부와의 축받이(미도시)의 중심을 잇는 법선을 z축, 상기 z축에 대해 도 1A의 지면을 따라 직교하는 축을 x축, 상기 x축 및 z축에 직교하는 축을 y축으로 하는 직교 좌표계 O-xyz를 설정한다. 회전축(R)이 선회하는 평면은, x-y 평면이다. 제프콧 로터(1)의 기하학적 중심을 M(x, y)로 한다. 비회전 케이싱(2)은, 그 직경방향(x축방향)이 회전축(R)과 실질적으로 직교하고 있다.

보조 스프링(4)은 이것을 압축시키는 예압을 부여함으로써, 불연속 스프링 특성을 갖는다. 상기 스프링(4)은, 본 실시형태에서는 비회전 케이싱(2)의 외주에 x축 및 y축을 따라 4개 설치되어 되어 있다. 보조 스프링(4)은 자연 길이로부터 δ만큼 수축한 상태로 환형부재(3)에 접해 있다. 보조 스프링(4)은 스토퍼(6; 규제수단)에 의해 작동 한계가 규제되어 있어, 더욱 수축할 수는 있으나, 신장은 불가능하게 되어 있다. 예컨대, x의 양의 방향(도 1A 및 도 1B의 우측)으로 제프콧 로터(1)가 이동하면, x = δ에서 비회전 케이싱(2)이 환형부재(3)에 접촉하여, 이를 누른다. 상기 환형부재(3)를 누르는 힘이 보조 스프링(4)의 예압의 크기(k2δ)를 초과하면, 환형부재(3)가 이동하여 우측의 보조 스프링(4)은 수축되고, 한편, 좌측의 보조 스프링(4)은 길이가 불변하며 환형부재(3)로부터 떨어진다.

보조 스프링(4)의 복원력 특성을 도 2에 나타낸다. 예압으로 인해 스프링 특성은 이와 같이 불연속이 된다.

본 실시형태의 이론 모델에서는, 제프콧 로터의 변위 r{=

}에 의존하여, 시스템의 특성이 r 〉δ인 상태와 0〈 r〈 δ인 상태 사이에서 전환한다. 즉, δ = r을 경계로 하여, 유연한 스프링 시스템(r 〉δ의 상태)과 경직된(rigid) 스프링 시스템(0〈 r〈 δ의 상태) 사이에서 전환한다.

또, 예컨대 제프콧 로터(1)가 일정 반경(r)에서 선회 운동을 하고 있을 때에는, 도 2의 스프링 특성의 1점(one point)만을 이용하게 된다. 이것은 왕복진동 시스템과 다른 성질이며, 본 명세서에서 제안하고 있는 제진법이, 회전축 시스템에서만 유효함을 의미하고 있다.

지금, 보조 스프링(4)의 스프링 정수를, k_2x, k_2y로 하고, 마찬가지로 보조 댐퍼(5)의 감쇠계수를 c_2x, c_2y로 한다. 회전축(R)이 변위되었을 때, 보조 스프링(4) 및 보조 댐퍼(5)에 의한 스프링 힘과 감쇠력은 다음과 같이 기술된다.

보조 스프링에 방향차가 없는 경우에는, k_2x= k_2y(=k₂),c_2x = c_2y(=c₂)로 한다. 계속해서 운동방정식을 설명한다. 비회전 케이싱(2)이 환형부재(3)에 접촉되어 있지 않은 경우(0〈 r〈 δ), 제프콧 로터(1)의 운동방정식을 얻는다. 만일 제프콧 로터(1)를 수평으로 지지하였을 때에 생기는 정적 휨(static deflection, e_st)을 이용하여 무차원량(nondimensional parameters)을 다음 식과 같이 정의한다.

여기서, m은 제프콧 로터(1)와 비회전 케이싱(2)의 질량, e는 제프콧 로터(1)의 정적인 불안정한 균형, c₁을 감쇠계수, k₁을 축의 스프링 정수, ω를 회전속도로 한다.

그 결과, 제프콧 로터(1)의 무차원의 운동방정식은,

이다.(무차원량의 ’는 생략하였다).

한편, 비회전 케이싱(2)이 환형부재(3)에 접촉되어 있는 경우(r ≥ δ)는, 식(1)에서 정의한 힘이 가해지므로, 운동방정식은,

이다.

상술한 원리적 실시형태에 대해, 보조 스프링에 예압이 없는 경우와 있는 경우의 수치 시뮬레이션에 대해 설명한다.

보조 스프링에 예압이 없는 경우, 보조 스프링(4)은 실시형태 1에서의 그것 보다 길이가 δ 만큼 짧고, 보조 스프링(4)의 스토퍼(6)는 이용하지 않는다. 따라서 보조 스프링(4)은 자연 길이의 상태에서 보조 링(3)에 접하므로, 예압은 부여되지 않는다.

이 경우, 스프링 정수는 불연속적이므로, 복원력은 연속적으로 된다. 이 때, F_2x, F_2y, D_2x 및 D_2y는 다음과 같이 기술된다.

식(5)를 이용하여 수치 계산을 하고, 주 위험속도 부근에서 발생하는 진동을 조사한 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3의 공진곡선은 다음과 같은 특징을 갖는다.

(1) r〈 δ일 때에는 공진점 ω = 1.0 부근에서 공진하는데, r 〉δ가 되면 보조 스프링(4)도 합쳤을 때의 공진점 ω = 1.5 부근에서 공진한다.

(2) 공진곡선은 전체적으로 점점 경직된 형태가 된다.

(3) 주 위험속도 부근의 진동에 대해 보조 스프링(4)은 제진 효과가 없다.

다음으로, 예압이 있는 경우에 대해 설명한다. 이것은 실시형태 1의 도 2에서 나타낸 상태이며, 제프콧 로터(1)의 로터 복원력은 불연속 특성을 나타낸다. 또, 보조 스프링(4)에는 방향차가 없다고 가정한다.

여기서, 로터 복원력의 기초식을 유도한다. 주 위험속도 부근의 공진현상에 주목한다. O(εo)의 조화진동 해(解)를 다음 식과 같이 가정한다.

식(1)을 식(4)에 대입하여, 진동수(ω)의 항에 대해 양변의 계수를 O(ε)의 정밀도로 같게 하면, 진폭(R)과 위상각(β)에 관한 다음 식을 얻는다.

여기서, rf = c₂ ² + 4ω², rb = R(c₂ ² + 4ω²)이며, G(ω) = 1 + k₂-ω²이다.

식(1·7)에서, 좌변의 시간 미분을 0으로 함으로써 정상 해를 구한다. 또한, 해의 안정성은 Routh-Hurwitz의 안정판별법을 적용하여 조사한다.

도 4는 조화진동 성분의 공진곡선을 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하여 공진곡선의 특징과 제진효과에 대해 설명한다. 본 예의 시스템은 비회전 케이싱(2)이 보조 스프링(4)과 접촉하는지의 여부에 따라 2가지의 상태로 전환된다.

즉, r ≤ δ 일 때, 보조 스프링(4)의 스프링 정수가 작기 때문에, ω =

에서 공진한다(이 상태에 있는 시스템을 「시스템 1」이라 한다). 한편, r ≥ δ 일 때에는, 보조 스프링(4)의 강성이 가해지기 때문에, ω =

에서 공진한다(이 상태에 있는 시스템을 「시스템 2」라 한다).

도 4에서는, 이들 시스템 1 및 시스템 2의 공진곡선을 겹쳐서 그리고 있는데, 실제로 존재하는 공진곡선은 실선으로 나타낸 부분이다. 도 4의 실선부분은 안정판별의 결과, 안정함을 확인할 수 있다. 도 4의 파선부분은 실제로는 존재하지 않는 공진곡선이다. 즉, 이러한 시스템은 진폭이 작은 범위에서는 시스템 1의 공진곡선, 큰 범위에서는 시스템 2의 공진곡선을 이용하게 된다. 보조 스프링(4)을 이용한 결과, 공진곡선의 상부가 고속측으로 이동한 형상을 갖도록 되었다.

지금, 이러한 상태에서 저속측으로부터 서서히 회전속도를 올려 가면, AB의 사이에서는 r ≤ δ가 되기 때문에, 공진곡선(AB)에서 주어진 진폭을 갖는다. 회전속도가 B점을 넘으면, 만일 진폭이 δ보다 커지면, 시스템 2가 되기 때문에, 곡선(GH)으로 수렴하고자 하여 진폭이 감소한다. 한편, 만일 진폭이 δ보다 작아지게 되면, 시스템(1)이 되기 때문에, 곡선(BC) 또는 곡선(DE)으로 수렴하고자 하여 진폭이 증대된다고 예상된다. 그 결과, 점(B)와 점(E)를 잇는 선의 부근에 떠도는 것으로 생각된다. 그리고 회전속도가 E점을 넘으면, 안정적인 공진곡선(EF)을 뒤따라 진폭이 변화한다고 예상된다(이것을 「진폭변화예상」이라고 한다).

예압이 있는 경우의 응답에 대해 수치 시뮬레이션을 이용하여 설명한다. 또, 진동을 억제할 목적으로 보조 댐퍼(5)의 감쇠를 크게 하여, 고속측(시스템 2)의 공진 피크를 작게 하였다. 도 5는 수치 시뮬레이션의 계산 결과를 나타낸 것이다. 이론적인 해(解)도 겹쳐서 그려 있다. 계산에 이용한 클리어런스는 δ = 0.07로 하였다. 이론해석의 결과와 수치적분의 결과는 잘 일치하고 있다. 단, BE간에서는 전단락의 「진폭변화예상」대로, 거의 δ = 0.07의 진폭의 크기로 대략 주기운동(진폭의 변동범위를 기호 · 로 나타낸다)이 일어나 있는데, 이러한 진동이 도 4의 E점을 넘어도 지속되어 있으며, 그 후, H점으로부터는 고속측의 공진곡선(시스템 2)으로 움직이고 있다. 그 후, 시스템 2의 공진곡선이 클리어런스(δ)의 값이 되면, 소진폭의 시스템 1의 공진곡선으로 도약하였다.

실제 문제로서, 시스템 1(원래 시스템, original system)의 파라미터는 설정 혹은 조정이 어렵고, 시스템 2(부가 시스템)의 스프링 강성과 감쇠의 크기는 임의적으로 부여한다고 가정한다. 도 5의 결과에서는 시스템 1의 진폭이 매우 커서 거의 1이지만, 그것이 거의 0.1 정도로 억제되어 있기 때문에, 본 방법의 효과가 인정된다. 그러나, 대략 주기운동이 E점을 초과하여도 지속되어 고속측의 공진곡선의 피크에 포획된다는 것은 제진의 목적에서는 바람직하지 않으며, 또 「진폭변화예상」에 의해 기대된 거동으로부터도 이탈한다.

파라미터의 영향을 설명한다. 진동을 작게 억제하기 위해, 감쇠계수(c2)를 더욱 크게 하여, 고속측의 피크를 클리어런스(δ)보다 작게하는 것을 생각할 수 있다. 계산 결과를 도 6에 나타낸다. 그러나, 이 결과는, 대략 주기운동의 발생범위가 현저히 넓어짐을 나타내고 있다. 본래 소진폭의 조화진동에 들어가야 할 속도로 대략 주기운동이 존재한다는 것은, 제진의 목적에서 바람직하지 않은 현상이다.

보조 스프링의 강성에 방향차가 있는 시스템을 설명한다. 고속까지 넓은 범위에서 발생하는 대략 주기운동으로부터 탈출하기 위해, 원궤도를 무너뜨리는 것을 고려하여, 보조 스프링(4)에 강성의 방향차를 부여한다. 방향차로서 k_2x/k_2y = 1.7을 부여할 때의 계산 결과를 도 7에 나타낸다. 방향차 때문에 대략 주기운동은 중도에서 소멸하며, 소진폭의 안정적인 해(解)로 도약할 수 있음을 알 수 있다.

비정상 진동에 대해 설명한다. 주 위험속도 부근의 공진점을 일정 각도의 가속도로 통과하는 경우를 조사한다. 이 경우, 다음 식에 나타낸 조건으로 식(4)를 수치계산한다.

여기서, λ는 가속도, φ는 x축으로부터 측정한 불균형의 방향각이다. ω₀은 가속개시의 회전속도, φ₀은 가속도 개시시의 동작 불균형의 각(角) 위치를 나타낸다. 이 계산 결과의 일례를 도 8에 나타낸다. 또한, 초기값 ω₀= 0.5_, φ₀= 0이다.

도 5는 상기 예에 대응하는 정상진동의 공진곡선을 나타낸 것이다. 비정상 진동의 경우도 이러한 제진법은 효과가 있음을 알 수 있다.

(제 2 실시형태)

본 발명의 회전축 시스템의 제진장치의 제 2 실시형태에 대해, 그 실험예와 함께 설명한다. 도 9A 및 도 9B는 실험에 이용된 제진장치의 개요를 나타낸다. 전체적으로 부호(100)로 나타낸 본 발명의 회전축 시스템의 제진장치에 있어서, 탄성체의 오버행축(22; overhanging shaft)은, 그 상단을 상부축받이(20)로, 그 하단부 부근을 하부축받이(23)로 각각 지지하고 있다. 오버행축(22)의 상부축받이(20)와 하부축받이(23) 사이에 있으며 또한 하부축받이(23) 근방에는, 원판(21)이 동축으로 장착되어 있다. 하부축받이(23)의 외부링은, 실시형태 1에 나타낸 이론모델의 비회전 케이싱(2)에 상당한다. 하부축받이(23)의 외부링의 외측에는, 소정 클리어런스(δ)를 통해 링(24)이 동축으로 설치되어 있다. 상기 링(24)의 선회 진동을 억제하도록, 링(24)의 외측의 4점의 고정위치에 기단이 접속된 4세트의 판스프링(탄성체 : 25)이 링(24)의 외주에 접촉되도록 연장되어 있다. 따라서, 각 판스프링(25)과 링(24) 사이의 건성마찰에 의해, 판스프링(25)에 감쇠가 부여된다. 4세트의 판스프링(25)은 소정 예압을 부여하여 압축되어 있다. 4세트의 판스프링(25)의 각각의 말단에는, 그 작동범위를 규제하는 스토퍼(26)가 설치되어, 그 예압이 유지되도록 되어 있다.

이 실험예에서의 오버행축(22)은, 길이 l=700mm, 직경 d=12mm, 원판(21)은, 직경 260mm, 두께 10mm이다. 오버행축(22)은 원판(21)보다 하방으로 약 60mm만큼 연장되어 있으며, 거기에 하부축받이(23)로서 볼베어링(#6205; ball bearing)이 끼움 결합되어 있다. 하부축받이(23)의 외부링과 링(24) 사이의 클리어런스는 δ=2mm이다.

상술한 바와 같은 제진장치(100)를 이용하여, 조건을 변경하고 실험한 결과에 대해서도 설명한다.

비교를 위해, 상기 제진장치(100)에 있어서 판스프링(25 : 및 스토퍼(26))을 뺀 경우의 공진곡선을 도 10에 나타낸다. 상기 도 10으로부터 주 위험속도 부근에서 큰 공진현상이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 안전성의 관점에서, 진폭의 크기 7mm에서 실험을 중지하였다.

본 발명의 판스프링(25 : 및 스토퍼(26))을 갖는 제진장치(100)에 대해서는, 판스프링(25)에 방향차가 없는 경우와 있는 경우에 대해 실험하였다.

우선, 판스프링(25)에 방향차가 없는 경우에 얻어진 공진곡선을 도 11에 나타낸다. 도 10에 있어서 8mm이상 있었던 주위험속도 부근의 진동이 약 2mm정도까지 작게 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 진폭은 주 위험속도 부근에서 고속측으로 향하여, 클리어런스(δ) 정도의 크기의 대략 주기운동이 넓은 영역에서 발생하고 있다. 상기 실험결과는 상술한 이론해석의 도 6과 정성적으로 잘 일치하고 있다. 또한, 안전성의 관점에서, 실험에 이용되는 ω의 상한은 ω≒800rpm 부근으로 하였다.

다음으로, x방향 및 y방향의 판스프링(25)의 매수를 변경하고, 판스프링(25)에 방향차를 부여한 경우에 얻어진 공진곡선을 도 12에 나타낸다. 공진점을 넘어간 부근에서 대략 주기운동은 사라지고, 고속측의 작은 진폭의 안정된 공진곡선(조화진동의 정상 해(解))로 도약하고, 대략 주기운동의 발생범위가 대폭적으로 좁아지고 있다. 또한, 진폭도 2mm정도로 작아지고 있으며, 제진효과를 확인할 수 있다. 이 실험결과는 상술한 이론해석의 도 7과 잘 일치하고 있다. 따라서, 파라미터의 미세한 조정이 불필요하며, 또한 클리어런스를 변경함으로써, 선회 진동의 진폭크기도 임의의 원하는 값으로 제한할 수 있었다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 보조스프링으로서 판스프링(25)을 채용하고, 판스프링의 매수를 x방향과 y방향으로 변경하여 보조스프링에 대해 방향차를 만들어 실험을 행하였지만, 다른 수법에 의해서도 방향차를 부여할 수 있다. 단, 판스프링은 반경방향의 공간이 작아도 되며, 또한 판스프링을 겹침으로써 마찰이 발생되어, 큰 대시포트(dashpot)를 필요로 하지 않는 등 우수한 효과가 있다.

본 발명에 있어서는, 탄성체(상술한 실시형태에서는 판스프링) 또는 클리어런스의 크기, 혹은 이 양자에 방향차를 부여할 수 있다. 방향차를 부여함으로써, 대략 주기운동(선회)을 빨리 수렴시키도록 제어할 때, 원궤도에서의 진동을 빨리 억제할 수 있다. 여기서, 방향차를 부여하는 것은, 선회 궤도의 프로파일을 붕괴시키는 것이기 때문에, 예컨대, 탄성체 또는 클리어런스, 혹은 이 양자에 의해 실현할 수 있다. 탄성체에 방향차를 부여하기 위해서는, 예를 들어, (1) 복수의 탄성체의 강도를 다르게 한다, (2) 탄성체가 연장배치된 방향(예컨대, 직교하는 2방향)에 따라, 배치된 탄성체의 수를 다르게 한다, 및 (3) 비회전 케이싱의 외주로부터의 거리(클리어런스의 크기)를 다르게 하도록 복수의 탄성체를 배치함으로써 실현이 가능하다.

클리어런스에 방향차를 부여하기 위해서는, 예를 들어, 클리어런스의 내주와 외주의 프로파일이 동심원으로 되지 않도록 형성한다. 예를 들어, 제 1 비회전링으로서, 외부링이 원형상 단면의 축받이를 이용하여, 상기 축받이가 제 2 비회전링에 대해 편심한다면, 클리어런스의 원형상을 이루는 내주 프로파일(즉, 축받이의 외부링의 외주)과 클리어런스의 외주프로파일(즉, 제 2 비회전링의 내주)이 비동심원을 이루므로, 클리어런스에 방향차가 발생된다. 또한, 클리어런스의 외주 프로파일을 원으로 하고, 내주 프로파일을 타원형상으로 함으로써도 방향차를 부여할 수 있다. 방향차를 부여하는 수법은 이들 예에 한정되지 않는다.

제 2 실시형태의 변형예로서는, 그것과 다른 방법으로 보조스프링에 방향차를 부여한 예에 대해 설명한다. 기본적인 개념도를 도 13, 도 14A 및 도 14B, 도 15, 그리고 도 16에 평면도로 나타낸다.

도 13의 배치구성은 보조스프링에 예압이 있는 예를 나타낸다. 도면에 있어서, 회전축(30)의 외주는 축받이(31)로 지지되고, 상기 축받이(31)의 외부링의 외측에 클리어런스 δ=1mm를 통해 링(32)이 동축으로 배치되어 있다. 링(32)의 선회 진동이 억제되도록, 링(32)의 외측의 1점의 고정위치에 기단이 고정된 1세트의 판스프링(33)이, 링(32)의 외주에 접촉되도록 x방향(도면에서는 수평방향)을 따라 연장되어 있다. 판스프링(33)에는 예압이 부여되어 있다. 판스프링(33)의 말단에는, 그 작동범위를 규제하는 1개의 스토퍼(26)가 설치되어, 예압이 유지되도록 되어 있다.

도 14a의 배치구성에 있어서는, 도 13의 예로부터 링(32)을 빼고, 또한 판스프링(33)의 스토퍼(34)도 뺌으로써, 판스프링(33)이 예압을 가지지 않는 예이다. 축받이(31)의 외부링의 외측과 링(32) 사이의 클리어런스 δ=1mm가, 판스프링(32)상의 점(A)에서 발생한다.

도 14B의 배치구성은, 도 14A의 예의 판스프링(33)의 말단에 스토퍼(34)를 설치하여, 판스프링(33)에 예압을 부여한 상태를 나타낸다.

도 15 및 도 16은, 도 13의 x방향으로 판스프링(33)에 더하여, 마찬가지의 판스프링(33)을 y방향(도면에서는 수직방향)으로도 추가하여 예압을 부여하고, 또한 판스프링(33)의 매수도 변화시켜 방향차를 부여한 예이다.

도 15의 예에서는 판스프링(33)을 도 13의 x방향으로 2장, y방향으로 4장 겹쳐 있으며, x방향과 y방향에서 판스프링에 방향차가 부여되어 있다.

도 16은 판스프링(33)을 x방향으로 3장, y방향으로도 3장 겹쳐 있다. 따라서, 판스프링(33)에는 x방향과 y방향의 방향차는 없으나, 축(30)의 축심이 이동하면, 축(30)의 외주에 설치된 축받이(31)의 외부링이 링(32)의 내면에 접촉된다. 이와 같이 회전축(30)의 축심이 이동하고, 축받이(31)의 외부링과 링(32)의 클리어 런스가 다른 경우에도, 도 17에 나타낸 바와 같이, 실험결과는 도 7에 나타낸 이론해석에 근사하다.

(제 3실시형태)

본 발명을 세탁기에 응용한 실시형태에 대해, 종래예와 비교하여 설명한다.

도 18에 모식적으로 나타낸 종래의 세탁기에 있어서는, 세탁조(40)가 회전운동을 전달하는 회전축(41) 및 감속기 등(도시생략)을 통해 모터(42)에 연결되어 있다. 세탁조(40)의 외측에는 세탁조(40)로부터의 배수를 받는 외부탱크(43)가 있으며, 세탁조(40)는 외부탱크(43) 내부에서 회전운동을 행한다. 또한, 방진을 위해, 외부탱크(43)는 이 측면하부와 캐비닛(44; cabinet) 측면상부를 와이어(45)로 연결함으로써, 캐비닛(44)에 매달려 있다.

도 19A, 도 19B, 도 19C, 도 19D 및 도 19E는, 본 발명을 세탁기에 응용한 실시형태를 나타낸다. 도 19A, 도 19B 및 도 19C에 있어서, 도 18의 종래예와 동일하게 세탁조(40)가 회전운동을 전달하는 회전축(41) 및 감속기 등(도시생략)을 통해 모터(42)에 연결되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 모터(42)의 케이스 하부에 부착되며, 하방으로 더욱 연장된 축(46)이 설치되어 있다. 상기 축(46)은 모터(42)의 케이스에 부착되어 있기 때문에, 회전하지 않는다. 상기 축(46)의 외측에는, 클리어런스(δ)만큼 이격시켜 링(47)이 동축으로 배치되어 있다. 링(47)의 외측에는, 보조스프링(탄성체)(48)과 보조댐퍼(감쇠체)(49)가 설치되어 있다. 보조스프링(48)에는 스토퍼(규제수단)(50)이 설치되어 있다.

도 19D 및 도 19E는, 제진기구를 도 19A와는 다른 위치인 외부탱크(43)의 외 측에 배치한 실시형태를 나타낸다. 도 19D 및 도 19E에 있어서, 세탁기의 외부탱크(43)의 외측에 클리어런스(δ)만큼 이격시켜 링(51)이 동축으로 배치되어 있다. 링(51)의 외측에는, 보조스프링(탄성체 : 48)와 보조댐퍼(감쇠체 : 49)의 기능을 겸하는 복수의 판스프링(52)이 설치되어 있다. 판스프링(52)에는 스토퍼(규제수단 : 53)이 설치되어 있다. 또한, 링(51)는 와이어(54)에 의해 캐비닛(44)의 상부에 매달려 있다.

또한, 본 실시형태에서는 판스프링(52)이 링(51)의 외주 8군데에 균등하게 배치되어 있으나, 이것은 적당하게 복수 군데에 배치하면 된다.

외부탱크(43), 캐비닛(44) 및 와이어(45)의 구성은 도 18에 나타낸 종래예와 동일하다.

본 실시형태에 따르면, 간단한 구조로 세탁기의 세탁조의 정지시에서의 선회 진동을 억제할 수 있다. 또한, 모터(42)의 회전축(41) 주위의 구조를 소형화하기 위해, 큰 대시포트를 설치하지 않고, 복수의 판스프링에 의해 탄성체와 감쇠체를 겸할 수 있다.

(제 4실시형태)

다음으로, 본 발명을 세탁기에 응용한 다른 실시형태에 대해 설명한다, 도 20A에 있어서, 세탁기는 세탁조(60)가 회전운동을 전달하는 회전축(61) 및 감속기 등을 통해 모터(62)에 연결되어 있다. 세탁조(60)의 외측에는 세탁조(60)로부터의 배수를 받는 외부탱크(63)가 있으며, 세탁조(60)는 외부탱크(63) 내부에서 회전운동을 행한다. 또한, 방진을 위해 외부탱크(63)는 캐비닛(64) 측면상부로부터 외부 탱크(63) 측면하부에 연결된 와이어(65)에 의해 매달려 있다.

도 20A 및 도 20B에 있어서, 세탁조(60)가 회전운동을 전달하는 회전축(61) 및 감속기 등을 통해 모터(62)에 연결되어 있다. 상기 회전축(61)의 중간에 축받이(66)가 끼워져 있다. 상기 축받이(66)의 외부링이 제 1 실시형태에 나타낸 이론모델의 비회전 케이싱(2)에 상당한다. 상기 외부링의 외측에 링(67)을 설치한다. 축받이(66)의 외부링으로부터 클리어런스(δ)만큼 이격시켜 링(67)을 설치하고, 링(67)의 외측에는, 보조스프링(탄성체 : 68)과, 보조댐퍼(감쇠체 : 69)를 설치한다. 보조스프링(68)에는 스토퍼(규제수단 : 70)가 설치되어 있다. 또한, 세탁조(60), 회전축(61), 모터(62), 외부탱크(63), 축받이(66), 링(67), 보조스프링(68), 보조댐퍼(69) 및 스토퍼(70)는, 캐비닛(64) 바닥면으로부터 상방을 향해 설치되어 있는 복수의 유지스프링(미도시)에 의해 지지되어 있다.

본 실시형태에 따르면, 간단한 구조로 세탁기의 세탁조의 정지시에 있어서의 선회 진동을 억제할 수 있다.

또한, 모터(62)에 연결되어 있는 회전축(61)의 주위를 콤팩트하게 하기 위해, 큰 대시포트를 설치하지 않고, 복수의 판스프링에 의해 탄성체와 감쇠체를 겸할 수 있다.

(제 5실시형태)

다음으로, 본 발명을 세탁기에 응용한 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 21A 및 도 22에 있어서, 세탁기는 외부탱크(80)내에서 설치면과 수평방향을 축으로 하여 회전하는 세탁조(81)가 회전운동을 전달하는 회전축(82) 및 감속기 등을 통해 모터(83)에 연결되어 있다. 외부탱크(80)는 세탁조(81)로부터의 배수를 받는다. 또한, 방진을 위해 외부탱크(80)는 케비닛(84) 상부내면으로부터 외부탱크(80) 상면에 연결된 복수의 스프링(85)에 의해 매달려, 또한 외부탱크(80)는 캐비닛(84) 하부내면으로부터 복수의 댐퍼(86)에 의해 지지되어 있다.

도 21A 및 도 21B에 있어서, 세탁조(81)가 회전운동을 전달하는 회전축(82) 및 감속기 등을 통해 모터(83)에 연결되어 있다. 상기 회전축(82)의 중간에 축받이(87)가 끼워져 있다. 상기 축받이(87)의 외부링이, 제 1실시형태에 나타낸 이론모델의 비회전 케이싱(2)에 상당한다. 상기 외부링의 외측에 링(88)을 설치한다. 축받이(87)의 외부링으로부터 클리어런스(δ)만큼 이격시켜 링(88)을 설치하고, 링(88)의 외측에는, 보조스프링(탄성체 : 89)과 보조댐퍼(감쇠체 : 90)를 설치한다. 보조스프링(89)에는 스토퍼(규제수단 : 91)가 설치되어 있다. 또한, 보조스프링(89), 보조댐퍼(90) 및 스토퍼(91)는, 캐비닛(84) 한쪽면으로부터 측방을 향해 설치되어 있는 지지체(92)에 의해 지지되어 있다.

또한, 모터(83)에 연결되어 있는 회전축(82)의 주위를 콤팩트하게 하기 위해, 큰 대시포트를 설치하지 않고, 복수의 판스프링에 의해 탄성체와 감쇠체를 겸할 수 있다.

(제 6실시형태)

다음으로, 본 발명을 세탁기에 응용한 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 23A에 있어서, 세탁기에는 외부탱크(100)내에서 설치면에 대해 기울어진 축을 중심으로 하여 회전하는 세탁조(101)가 회전운동을 전달하는 회전축(102) 및 감속기 등을 통해 모터(103)에 연결되어 있다. 외부탱크(100)는 세탁조(101)로부터의 배수를 받는다. 또한, 방진을 위해 외부탱크(100)는 케비닛(104) 상부내면으로부터 외부탱크(100) 상면에 연결된 복수의 스프링(105)에 의해 매달려, 또한 외부탱크(100)는 캐비닛(104) 하부내면으로부터 복수의 댐퍼(106)에 의해 지지되어 있다.

도 23A 및 도 23B에 있어서, 세탁조(101)가 회전운동을 전달하는 회전축(102) 및 감속기 등을 통해 모터(103)에 연결되어 있다. 상기 회전축(102)의 도중에 축받이(107)가 끼움 결합되어 있다. 상기 축받이(107)의 외부링이, 제 1실시형태에 나타낸 이론모델의 비회전 케이싱(2)에 상당한다. 상기 외부링의 외측에 링(108)을 설치한다. 축받이(107)의 외부링으로부터 클리어런스(δ)만큼 이격시켜 링(108)을 설치하고, 링(108)의 외측에는, 보조스프링(탄성체 : 109)과 보조댐퍼(감쇠체 : 110)를 설치한다. 보조스프링(109)에는 스토퍼(규제수단 : 111)가 설치되어 있다. 또한, 보조스프링(109), 보조댐퍼(110) 및 스토퍼(111)는, 캐비닛(104)의 한쪽면으로부터 측방을 향해 설치되어 있는 지지체(112)에 의해 지지되어 있다.

또한, 모터(103)에 연결되어 있는 회전축(102)의 주위를 콤팩트하게 하기 위해, 큰 대시포트를 설치하지 않고, 복수의 판스프링에 의해 탄성체와 감쇠체를 겸 할 수 있다.

(제 7실시형태)

다음으로, 본 발명을 원심소결(遠心燒結)장치에 응용한 실시형태에 대해 설명한다. 원심소결장치란, 고속회전하는 작업대(worktable)에 소결해야 할 시료를 올려 놓아, 상기 시료표면에 원심력을 부여할 수 있도록 하고, 가열에 의해 치밀한 막 및 소결체를 얻는 장치이다. 그 원심력에 의해 발생하는 힘은, 바람직하게는 10 ~ 700,000G 의 범위이며, 더욱 바람직하게는 1,000 ~ 10,000G의 범위이다.

예를 들어, 고속회전하는 원반의 반경을 8cm으로 하고, 상기 원반의 원주부근에 시료를 놓은 경우, 시료표면에 작용되는 원심력은, 회전수 500rpm에서는 22G, 1,000rpm에서는 89G, 1,500rpm에서는 201G, 2,000rpm에서는 357G, 3,000rpm에서는 804G, 5,000rpm에서는 2,236G, 10,000rpm에서는 8,944G, 20,000rpm에서는 35,776G 및 50,000rpm에서는 223,600G이다. 이들 힘은, 통상의 핫프레스(Hot Press) 소결에 가해지는 힘에 비해 크며, 세라믹전구체막, 그리고 세라믹 또는 금속분말체로 이루어지는 성형체의 치밀화에 유효한 것이 이론적으로도 해명되었다. 그 결과, 원심력은, 입자의 매우 치밀한 충전화의 촉진, 또는 물질내의 확산을 활발화시킴으로써의 소결에 있어서의 소성병형, 점성유동, 액상이 존재하는 경우의 용해 - 석출 등의 치밀화기구에 기여한다. 따라서, 세라믹 또는 금속의 치밀화의 촉진이나 저온소결화를 가능하게 한다. 가열온도에 대해서는 특히 한정되지 않는데, 바람직하게는 300 ~ 1800℃의 범위이며, 더욱 바람직하게는 500 ~ 1,500℃의 범위이다. 그 이유는, 500℃ 이하에서는 물질 확산이 일어나기 어렵고, 1,500℃ 이상에서는 물질의 확산 속도는 급격히 증가하기 때문에 원심력의 효과가 발휘되기 어렵기 때문이다.

도 24는 상술한 바와 같은 원심소결장치에 본 발명의 제진장치를 응용한 일례를 나타낸 것이다. 본 실시형태의 소결장치에 있어서, 그 상부커버(120)의 하면으로부터 하방으로 연장되어 부착된 봉형상체(120a)의 단면(端面)에 제진축받이(121)가 설치되어 있다. 상기 제진축받이(121)로부터 하방으로 향하여, 소결대상물(122)을 부착시키는 로터(123), 하부축받이(124), 및 모터(126)의 로드선단에 연결된 회전 조인트(125; rotating joint)가 차례대로 공동축에 배치되어 있다. 본 실시형태에서의 회전축을 이루는 회전샤프트(127)는, 제진축받이(121), 하부축받이(124), 및 회전 조인트(125)에 걸쳐져, 로터(123)의 중심을 회전 지지하고 하고 있다. 로터(123)는 가열용기에 의해 밀봉되어 있다. 가열용기(128)의 외주면 근방에는, 소결대상물(122)을 가열하기 위한 가열히터(129), 및 그 외주의 단열체(130)가 설치되어 있다.

본 실시형태에서, 회전샤프트(127)는, 축경(軸徑)이 3φ, 축길이가 75mm, 축재질은 피아노선(SWP-B)이다. 로터(123)는 질화규소세라믹제이며, 로터 외경이 180φ이다. 이들의 재료 및 치수는 단순한 예시이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

로터(123)의 중량이 1.4kg인 경우, 공진회전수는 570rpm이었다. 또, 제진축받이를 로터 상부에 채용함으로써, 공진회전수 570rpm에서 조차도, 선회 진동이 발생하지 않고, 원활한 기동이 가능해졌다. 이것은 예컨대, 회전수를 차례대로 올리 거나, 내리거나 하는 비정상상태에서 진동하는 경우에 유효하다.

(제 8 실시형태)

도 25 및 도 26은 본 발명을 원심분리기에 응용한 실시형태를 나타낸 것이다. 개략적으로 나타낸 원심분리기는, 베이스부(A)와, 그 상부에 고정설치된 챔버부(140)를 포함한다.

챔버부(140)의 내부에는, 분리처리해야할 시료를 넣어두는 로터(141)와 로터(141)의 회전에 따라 발생하는 진동을 억제하도록, 챔버부(140) 내부의 하방에 설치된 제진기구(S)가 배치되어 있다. 챔버부(140)의 상방 개구는, 가동시에는 상부커버(142)에 의해 밀폐된다. 로터(141)의 하면중심에는 회전축이 일단이 연결되고, 상기 회전축(143)의 타단은 베이스부(A)의 하부에 설치된 모터(144)에 연결되어 있어, 모터(144)의 구동에 의해 로터(141)가 회전구동된다. 회전축(143)은 베이스부(A) 내에서 상하의 지지축받이(145a, 145b)에 걸쳐있다. 또한, 이들 지지축받이(145a, 145b)의 위치 결정을 이루기 위한 칼라부(146a, 146b, 146c, 147a 및 147b)가, 지지축받이(145a, 145b)의 내부링 및 외부링에 접촉하여 설치되어 있다.

제진기구(S)는, 회전축(143)을 지지하는 축받이(148)와, 상기 축받이(148)의 외부링(제 1 비회전링)의 외측에 클리어런스를 통해 공동축에 설치된 링(149; 제 2 비회전링)을 포함한다. 제진기구(S)는, 더욱이 링(149)의 외측의 4점 고정위치에 일단을 고정되어 연장된 4세트의 판스프링 조립체(150)와, 그 각각의 자유단측에 배치되어 판스프링 조립체(150)의 작동범위를 규제하는 4개의 스토퍼(151)를 포함한다. 각 판스프링 조립체(150)는, 1장의 판스프링 또는 적층된 복수의 판스프링 으로 이루어지며, 링(149)의 선회 진동이 발생한 경우에, 이 진동을 외측으로부터 억제하도록 예압이 부여되어 있다. 판스프링 조립체(150)와 스토퍼(151)와의 조합체는 진동억제수단을 구성하고 있다. 이러한 제진기구(S)의 평면도는, 도 26에 나타낸 바와 같이, 도 9B를 참조하여 설명한 구성과 마찬가지이다.

4세트의 판스프링 조립체(150)는, 그 탄성계수와 클리어런스의 방향의 크기의 어느 한쪽 또는 양쪽에서 방향차를 부여하고 있다.

축받이(148), 링(149), 판스프링(150)의 부착부(고정위치), 및 스토퍼(151)는, 챔버부(140)의 바닥면 상의 베이스 플레이트(152)판상에 장착되어 있다. 또한 베이스 플레이트(152)에는, 이것을 챔버부(140)의 바닥면에 부착시키기 위한 부착구멍(153)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 원심분리기의 회전축 시스템의 제진기구에 있어서, 축받이(148)의 외부링(제 1 비회전링)이 클리어런스의 소정 범위를 초과했을 때에는, 진동억제수단(즉, 판스프링 조립체(150) 및 스토퍼(151))으로부터 소정 크기 이상의 복원력이 회전축(143)에 부여된다. 한편, 제 1 비회전링이 클리어런스의 소정 범위를 초과하지 않은 경우에는, 진동억제수단으로부터의 복원력은 회전축(143)에 전혀 부여되지 않는다. 따라서, 매우 좁은 진동범위로 진동을 억제할 수 있다.

본 실시형태에서, 판스프링 조립체(150)로서 적층 판스프링을 이용한 경우에는, 불연속 스프링에 의한 자려진동이 발생하여도, 클리어런스의 작은 진폭에서 자려진동의 성장이 정지한다는 부가적인 효과도 있다. 그 기구를 개략적으로 진술하 면, 적층 판스프링의 감쇠가 매우 크기 때문에, 결과적으로 자려진동이 억제되는 것이다.

도 27은 본 발명을 적용하지 않은 경우의 자려진동의 진동곡선을 나타낸 것이며, 도 28은 본 발명을 적용한 경우의 자려진동의 진동곡선을 나타낸 것이다. 도 27로부터 명백한 바와 같이, 자려진동이 발생하는 속도에 도달하면, 순간적으로 진폭이 무한대로 커진다. 대조적으로, 본 발명을 적용한 경우에는, 도 28로부터 명백한 바와 같이, 자려진동이 발생하는 속도에 도달하여도, 진폭의 증가가 억제되어 자려진동이 억제된다. 특히, 적층 스프링을 사용하면, 스프링간의 상호 마찰에 의해 에너지를 흡수할 수 있기 때문에, 제진기구(S)가 소형이며 단순해진다.

본 실시형태에 따르면, (1) 공진 진폭을 임의의 크기(클리어런스의 소정 크기의 범위내)로 억제할 수 있으며, (2) 자려진동도 마찬가지로 클리어런스의 소정 크기의 범위내로 억제할 수 있다.

도 25 내지 도 28을 참조하여 설명한 제 7 실시형태에서는, 제진기구를 원심분리기의 챔버부(140)의 하방에 설치하였는데, 이 대신에 도 29 및 도 30을 참조하여 이하에 설명하는 바와 같이, 제진기구를 원심분리기의 챔버부(140)의 하방에 설치해도 된다.

(제 9 실시형태)

도 29 및 도 30은 본 발명을 원심분리기에 응용한 다른 실시형태를 나타낸 것이다. 도면에서, 도 25의 원심분리기의 실시형태에 나타낸 구성요소와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

챔버부(140)의 내부에서, 로터(141)의 상부 개구에는, 이것을 밀폐하는 커버(160)가 끼움결합되어 있다(도 25의 실시형태에서는, 상기 커버(160)는 없으며, 로터(141)의 상부가 개구되어 있다). 제진기구(S’)는, 챔버부(140)의 상부커버(142)의 하면에 장착되어 있다(도 25의 실시형태에서는, 제진기구(S)가 챔버부(140)의 하부에 위치되어 있다). 로터(141)의 커버(160)의 상면에는, 제진기구(S’)에 접속되는 축(161)이 고정설치되어 있다.

제진기구(S’)는, 축(161)을 지지하는 축받이(162)와, 상기 축받이(162)의 외부링(제 1 비회전링)의 외측에 클리어런스를 통해 설치된 링(163; 제 2 비회전링)을 포함한다. 제진기구(S’)는, 더욱이 링(163)의 외측의 4점의 고정위치에 일단을 고정되어 연장된 4세트의 판스프링 조립체(164)와, 그 각각의 자유단측에 배치되어 판스프링 조립체(164)의 작동범위를 규제하는 4개의 스토퍼(도시하지 않았으나, 도 25의 실시형태의 스토퍼(151)와 동일함)를 포함한다. 각 판스프링 조립체(164)는, 1장의 판스프링 또는 적층된 복수의 판스프링으로 이루어지며, 링(163)의 선회 진동이 발생했을 경우에, 상기 진동을 외측으로부터 억제하도록 예압이 부여되어 있다. 판스프링 조립체(164)와 스토퍼와의 조합체는 진동억제수단을 구성하고 있다. 이러한 제진기구(S’)의 평면적인 배치는 예컨대 도 9B를 참조하여 설명한 구성과 동일하다.

4세트의 판스프링 조립체(164)는, 그 탄성계수와 클리어런스의 방향의 크기의 어느 한쪽 또는 양쪽에서 방향차를 부여하고 있다.

본 실시형태의 제진기구(S’)의 기능은 상술한 실시형태의 제진기구(S)와 동 일하다. 따라서, 제 9 실시형태에서도 제 8 실시형태와 마찬가지로, 간단한 구조이며 원심분리기의 공진 진동을 억제할 수 있다.

제 8 실시형태(도 25 내지 도 28) 및 제 9 실시형태(도 29 및 도 30)는, 도시된 구성에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 회전축(143)과 모터(144)가 직결된 구동전달기구를 도시하고 있으나, 양자의 사이에 벨트를 통한 전달기구에 있어서도, 본 발명의 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 장치 및 방법을 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 원심분리기의 로터(141)는, 회전축(143)의 선단에 설치되어 있으나, 예컨대 회전축(143)의 도중에 설치해도 되고, 그 부착위치는 상관없다. 원심분리기의 모터(144)는, 도시에서는 로터(141)의 하방에 설치되어 있으나, 예컨대 로터(141)의 상방에 설치해도 되고, 그 설치위치는 상관없다. 또한, 모터(144)로서는, 예컨대 전동모터, 공압모터, 유압모터, 기타를 이용할 수 있으며, 그 종류는 상관없다. 제진기구의 부착위치로서는, 챔버부(140)의 바닥면(제 8 실시형태의 제진기구(S)), 또는 상부커버(142)의 바닥면(제 9 실시형태의 제진기구(S’)를 나타내었으나, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니며, 다른 부착위치, 예컨대 베이스부(A)상 또는 베이스부(A) 내부에 부착해도 된다. 필요에 따라, 복수의 제진기구를 설치해도 된다. 원심분리기의 로터(141)는 예컨대 액체중에 부유불순물을 제거, 회수하는 형식, 탈수 등의 직접처리물을 회전용기내에 투입하는 형식, 시료를 넣은 시료용기를 회전용기에 삽입하여 시료의 분리를 이루는 형식 등, 그 형태는 상관없다.

(제 10 실시형태)

도 31A 및 도 31B는, 본 발명에 따른 제진기구의 다른 실시형태를 나타낸 것이다. 상기 실시형태는 제 2 비회전링을 사용하지 않는 예를 나타낸다.

본 실시형태의 제진기구(T)에 있어서는, 회전축(170)의 외측에 클리어런스를 통해 설치된 축받이(171)와, 상기 축받이(171)를 내포하여 회전축(170)과 동축에 배치된 링(172; 제 1 비회전링)을 포함한다. 제진기구(T)는 더욱이 링(172)의 외측의 4개의 프레임(173)의 고정위치에 일단을 고정되어 연장된 4세트의 판스프링 조립체(174)와, 그 각각의 자유단측에 배치되어 판스프링 조립체(174)의 작동범위를 규제하는 4개의 스토퍼(175)를 포함한다. 판스프링 조립체(174)는, 적층된 복수의 판스프링으로 이루어지며, 본 실시형태에서는 수평(x)방향의 2세트는 판스프링을 3장 적층하고, 수직(y)방향의 2세트는 판스프링을 2장 적층시키고 있다. 각 판스프링 조립체(174)는, 링(172)의 선회 진동이 발생된 경우에, 이 진동을 외측으로부터 억제하도록 예압이 부여되어 있다. 판스프링 조립체(174)와 스토퍼(175)와의 조합체는 진동억제수단을 구성하고 있다.

4세트의 판스프링 조립체(174)는, 그 탄성계수와 클리어런스의 방향의 크기의 어느 한쪽 또는 양쪽에 있어서 방향차를 부여하고 있다.

이와 같이 구성된 제진기구(T)에 있어서는, 회전축(170)이 클리어런스의 소정 범위를 초과하여 이동한 경우에는, 진동억제수단이 소정 크기 이상의 복원력을 회전축에 부여하고, 회전축(170)의 진동이 클리어런스의 소정 범위를 초과하지 않은 경우에는, 진동억제수단으로부터의 복원력은 회전축(170)에 전혀 부여되지 않는다. 즉, 진동을 매우 좁은 진동범위내로 억제할 수 있다.

(제 11 실시형태)

본 실시형태에서는, 회전체의 에너지를 연속적으로 감쇠시키는 장치(자려진동 감쇠유닛)를, 도 31의 불연속 스프링에 의한 장치(공진 진동 감쇠유닛)와 조합시킨 예를 설명한다. 자려진동 감쇠유닛은, 예컨대 클리어런스 없이 판스프링을 회전축에 접촉시킴으로써 실현할 수 있다. 자려진동 감쇠유닛은, 회전 에너지를 연속적으로 감쇠시키는 장치이면, 그 구성은 상관없으나, 판스프링을 적층시킴으로써 콤팩트한 장치가 된다. 또, 자려진동 감쇠유닛과 공진진동 감쇠유닛의 조합수는 상관없다.

이하, 도 32를 이용하여 본 실시형태의 작용을 설명한다. 도 32는 도 4에서 자려진동 감쇠유닛을 추가했을 때의 작용을 설명하는 도면이다. 도 4에서 예압을 부여한 보조 스프링을 이용한 공진 진동 감쇠유닛에 의해, 클리어런스(δ)의 크기와 동일한 정도의 크기까지 로터의 진동을 억제할 수 있음은 이전에 설명하였다. 자려진동 감쇠유닛을 추가하면, 회전체의 에너지를 연속적으로 감쇠시킴으로써, 진폭 피크가 작아진다. 에너지의 감쇠가 (a)보다 (b)가 크게 되어 있다. 더욱이, 크게 감쇠시키면 진폭의 피크가 클리어런스(δ)보다 작아지는 경우가 발생한다(c).

회전시스템이 정상적인 운전을 하고 있으면, 이러한 시스템은 안정되어 반드시 공진 진동 감쇠유닛은 필요하지 않다.

그러나, 회전하는 도중에 터빈의 날개 중 하나가 파손된 경우나, 시험관을 로터에 삽입하여 이용하는 원심분리기에서 시험관을 잊고 회전시킨 경우 등, 회전 시스템의 작업대 중심의 불균형이나 로터의 불균형이 생기는 경우에는, 커다란 진 폭이 생긴다. 공진 진동 감쇠유닛은 여기서 유효하게 작동하게 된다. 즉, 불균형에 기인하여 주 위험속도 부근에서 커다란 진동이 발생된 경우, 게다가, 당장 진동의 원인인 불균형을 제거할 수 없을 때에는, 상술한 도 4의 작용에 의해 공진 진동 감쇠유닛에 의해 클리어런스(δ)의 크기와 동일한 정도의 크기까지 로터의 진동을 억제할 수 있는 것이다.

그 결과, 불균형을 검지하여 정지할 필요가 없기 때문에, 회전을 계속할 수 있게 된다. 그 결과, 이상 검지기도 생략할 수 있게 된다. 더욱이, 회전 시스템의 일부 불균형이 회전 시스템 전체에 전파되지 않기 때문에, 본 실시형태는 회전기계의 안전장치로서 넓리 활용할 수 있다.

본 발명에서의 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 장치 및 방법은, 원심분리기, 세탁기, 탈수기, 편평축, 액체용기, 볼 밸런서(ball balancer) 등의 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 기구에 이용할 수 있다. 또한, 자동차, 항공기, 선박 등 엔진의 구동에 이용하는 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 데도 적용할 수 있다. 더욱이, 자기축받이의 백업기구로서 사용할 수도 있다.

덧붙여서, 본 발명에서의 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 장치는, 회전하는 도중에 터빈 날개 중 하나가 파손된 경우나, 시험관을 이용하는 원심분리기에 있어서 시험관을 잊고 회전시킨 경우나, 회전 시스템의 작업대에 중심의 불균형이나 로터의 불균형이 있는 경우 등, 회전도중의 이상(異常)에 유효하다. 즉, 진동을 검지하여 정지시키지 않고, 회전중이라도 선회를 간단히 제어할 수 있기 때문이다.

더욱이, 본 발명에서의 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하는 장치는, 일체형의 유닛으로 할 수 있으며, 회전축 시스템에 대해 탈부착 가능한 유닛으로 할 수 있다.

당업자에게는, 본 발명은 첨부된 청구항에 규정된 본 발명의 목적 및 요지를 이탈하지 않고 다양한 변경이나 변형이 가능함이 명백하다. 예컨대, 본 발명을 적용해야 하는 회전축 시스템의 회전축은, 실시형태에서는 수직축으로서 나타내었는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 수평으로 설계해도 된다. 더욱이, 본 발명을 적용해야 하는 공간적 위치의 선정에도 자유도가 높다(예컨대, 회전축의 상부, 도중, 하부 등).

본 발명의 장치 및 방법은, 상술한 것 이외에도 다양한 회전기계에 적용할 수 있으며, 특히 그 기계의 유닛에 적용되는 경우가 많겠지만, 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.

Claims

회전축 및 그것에 회전 지지된 회전체를 적어도 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동(whirling vibration)을 댐핑하는 장치로서,

직경방향이 상기 회전축과 직교하도록 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 설치된 적어도 하나의 비회전 케이싱(casing)과,

선회 진동을 억제하는 진동억제수단을 구비하며,

상기 진동억제수단은,

상기 비회전 케이싱의 외주면과의 사이에 소정 범위의 클리어런스(clearance)를 가지고 연장되며, 상기 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하도록 예압(豫壓)을 부여하여 압축한 적어도 하나의 탄성체와,

상기 탄성체의 작동한계를 규정하는 규제수단을 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 비회전 케이싱이 상기 회전축을 축지지하는 축받이인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 클리어런스의 소정 범위가 상기 탄성체, 또는 상기 탄성체와 상기 규제수단의 조합에 의해 설정되는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
회전축 및 그것에 회전 지지된 회전체를 적어도 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치로서,

직경방향이 상기 회전축과 직교하도록 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 설치된 제 1 비회전 케이싱과,

상기 제 1 비회전 케이싱의 외측에 소정 범위의 클리어런스를 가지고 설치된 제 2 비회전 케이싱과,

선회 진동을 억제하는 진동억제수단을 구비하며,

상기 진동억제수단은,

제 2 비회전 케이싱의 직경방향 외측으로부터 상기 회전축 시스템의 선회 진동을 억제하도록 예압을 부여하여 압축한 탄성체와,

상기 탄성체의 작동 한계를 규정하는 규제수단을 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항에 있어서,

상기 진동억제수단은, 제 1 비회전 케이싱의 진동이 상기 소정 범위를 초과할 때, 소정 크기 이상의 복원력을 상기 회전축으로 부여하는 동시에, 제 1 비회전 케이싱의 진동이 상기 소정 범위를 초과하지 않을 때, 복원력을 회전축에 전혀 부여하지 않는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항에 있어서,

상기 클리어런스는, 그 내주 프로파일과 외주 프로파일이 동심원을 이루지 않는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

제 1 비회전 케이싱이 상기 회전축을 축지지하는 축받이인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

제 2 비회전 케이싱이 링형상인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 진동억제수단이 복수 부분에 배치되어 있는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 9항에 있어서,

하나의 상기 진동억제수단의 상기 탄성체의 강성(剛性)과 다른 상기 진동억제수단의 상기 탄성체의 강성에 방향차를 부여함으로써, 상기 선회 진동의 억제에 기여하는 힘을 발생시키는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 클리어런스에 방향차를 부여함으로써, 상기 선회 진동의 억제에 기여하는 힘을 발생시키는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 9항에 있어서,

상기 탄성체의 각각은 판스프링 조립체(blade-spring assembly)인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 12항에 있어서,

상기 판스프링 조립체의 각각은, 한장의 판스프링이거나 또는 복수의 판스링을 적층시킨 적층 판스프링인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 13항에 있어서,

적어도 하나의 상기 판스프링 조립체와 다른 상기 판스프링 조립체는 상기 판스프링의 매수가 상이한 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 규제수단은 기계적으로 상기 탄성체의 작동한계를 규정하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 클리어런스의 크기, 상기 탄성체의 복원력, 상기 탄성체를 압축하는 예압에는, 각각 소정의 크기가 주어져 있으며, 상기 진동억제수단은 소정의 위치에 배치되어 있는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전체가 비정상(非定常) 회전하면서 진동하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전축 시스템이 회전기계에 조립되어 있는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 18항에 있어서,

상기 회전기계가, 세탁기 또는 원심분리기인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 19항에 있어서,

상기 세탁기가 세탁조와 모터를 포함하며, 상기 회전축 시스템이 상기 세탁조와 상기 모터의 회전축이 연결된 축에 부착되어 있는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 20항에 있어서,

제 1 비회전 케이싱의 위치가, 상기 세탁조의 하방, 상기 세탁조에 접촉되는 바로 아래 혹은 상기 세탁조의 측방, 상기 세탁조에 접촉되는 바로 근처의 어느 한 곳에 설치되어 있는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
회전축 및 그것에 회전 지지된 회전체를 적어도 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 방법으로서,

직경방향이 상기 회전축과 직교하도록 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 설치된 제 1 비회전링을 설치하고,

제 1 비회전링의 외주에 소정 범위의 클리어런스를 가지고 동축으로 제 2 비회전링을 설치하고,

예압을 부여하여 압축한 보조 스프링을 상기 회전축 시스템의 선회 진동의 크기에 따라 제 1 비회전링의 외주에 접촉 또는 비접촉하도록, 제 1 비회전링의 근방에 설치하고,

상기 회전축 시스템의 진동특성은, 상기 보조 스프링이 제 1 비회전링과 접촉하는지의 여부에 따라,

r ≤ δ일 때, 상기 보조 스프링의 스프링 정수(k)에 대하여, ω =
에서 공진하는 제 1 특성을 취하고,

r ≥ δ일 때, 상기 보조 스프링의 스프링 정수(k2)의 강성이 가해지기 때문에, ω =
에서 공진하는 제 2 특성을 취하며,

여기서 ω는 상기 회전체의 회전속도, δ는 상기 클리어런스, m은 상기 회전체와 상기 제 1 비회전링의 질량, r은 상기 회전체의 변위인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 방법.
회전축 및 그것에 회전 지지된 회전체를 적어도 포함하는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 방법으로서,

직경방향이 상기 회전축과 직교하도록 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축 시스템의 선회 진동이 전달되지만, 회전은 하지 않도록 제 1 비회전링을 설치하고,

제 1 비회전링의 외주에 소정 범위의 클리어런스를 가지고 동축으로 제 2 비회전링을 설치하고,

예압을 부여하여 압축한 스프링을 상기 회전축 시스템의 선회 진동의 크기에 따라 제 2 비회전링의 외주에 접촉 또는 비접촉하도록, 제 2 비회전링의 근방에 설치하고,

상기 회전축의 선회 진동을, 상기 회전축이 상기 클리어런스의 외부연장단에 도달하기 전의 작은 변위에 대해서는 제 1 복원력으로 억제하고, 상기 회전축이 상기 클리어런스의 외부연장단에 도달한 후의 커다란 변위에 대해서는 제 1 복원력보다 커다란 제 2 복원력으로 억제하여, 제 1 복원력과 제 2 복원력은 모두 크기가 불연속인 힘인 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 방법.
제 1항, 제 2항 및 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

회전체의 에너지를 연속적으로 감쇠시키는 장치를 적어도 하나 더 추가한 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 24항에 있어서,

상기 회전체의 에너지를 연속적으로 감쇠시키는 장치는, 회전축에 복수의 판스프링을 접촉시켜 이루어지는 회전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 장치.
제 22항 또는 제 23항에 있어서,

상기 회전체의 에너지를 연속적으로 감쇠시키는 방법을 동시에 사용하는 회 전축 시스템의 선회 진동을 댐핑하는 방법.