CN101059004A

CN101059004A - 一种质量阻尼调节系统

Info

Publication number: CN101059004A
Application number: CN 200610079395
Authority: CN
Inventors: 许义杰
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-10-24

Abstract

一种质量阻尼调节系统，其用来消除微振，该质量阻尼调节系统包含有：一配重块，其具有一特定质量；一弹性结构体，其一第一端系接合该配重块，用来提供一弹力予该配重块；以及一摩擦型阻尼器，接触该配重块，用来于该配重块于一特定方向产生移动时，提供一阻尼至该配重块。

Description

一种质量阻尼调节系统

技术领域

本发明提供一种质量阻尼调节系统，尤指一种使用于无尘室中空楼层的质量阻尼调节系统。

背景技术

质量阻尼调节系统(tuned mass damper system，TMD system)，是由一个震动结构连接一个次质量所组成的被动式阻尼系统。基本上，一个质量阻尼调节系统可以视为一个能量吸收器，当结构因为外力作用而产生多余的动能时，可以把能量传导至次质量系统上，因而减低结构本身的震动。

举例来说，目前台湾最高的台北101大楼内部即具有此种质量阻尼调节系统，用来降低大楼本身由于风力或是地震所造成的震动，在台北101大楼内部的质量阻尼系统是个类似自然作动的钟摆，绳索的长度可使钟摆具有一个自然震动频率，非常接近建筑物的自然频率；因此，当建筑物因为风力或是其它因素而开始摇晃摆动时，质量阻尼系统会因为其本身的自然频率与建筑物的自然频率相当接近的缘故而开始震动。在此请注意，由于物理特性的关系，质量阻尼调节系统的移动方向会与建筑物相反，因此，虽然对于整体系统(包含建筑物与质量阻尼调节系统)来说，质量阻尼调节系统无法完全停止建筑楼的摆动，但是却可以减低建筑物的震动，使其进入一个可接受的范围。

在此请参阅图1，图1为一具有质量阻尼调节系统的装置以及不具有质量阻尼调节系统的装置的曲线对照图。如图1所示，对于不具有质量阻尼调节系统的装置，当施加的外力不同，当外力的频率与装置的自然频率相同时，将引起共振反应，因此所产生的震动位移会具有一峰值(peak)；另一方面，对于具有质量阻尼调节系统的装置，相同地，当外力的频率与装置的自然频率相同时，所产生的震动位移大致只有前述的峰值的一半，由此可以得知质量阻尼调节系统可确实地降低外力所产生的震动。

然而，如业界所熟知，无尘室里的机具几乎都是负责极精密的工作，譬如集成电路IC或是液晶LCD面板的制造等等；因此，即使是轻微的震动，也有可能使机具的工作效能出现问题；举例来说，无尘室中工作人员的走动、或是自动处理设备或传输设备通过，均会造成轻微的低频震动，这些低频震动(或是称之为微振)都会直接影响到机具的工作环境，使得机具在操作时产生误差，进一步地影响到机具的产出效率。

然而，对于前述的问题，现今的解决方法大致有以下几种：其一，系于制造厂房时，对于无尘室的中空楼板(reinforce concrete slab)的设计厚度加以限制，使中空楼板能提供足够的质量与强度，以符合抗微振的需求；其二，系于楼层中多增加一些梁柱，使得微振所造成的驻波振幅相应地减小，而降低微振所造成的效应。

很明显地，前述的两个解决方法都非常的不经济，由于在建厂的时候，无法明确订定具有不同程度微振要求的机器位置，因此中空楼板必须以相等厚度施工，换句话说，中空楼板几乎都必须具有很大的厚度，因此造成成本的浪费；此外，由于无尘室的空间相当珍贵，在设计上当然希望能够确实地利用到无尘室内部的所有空间，因此，增加梁柱来降低微振的方法一样也有成本考虑与空间利用的问题。

发明内容

因此本发明的主要目的之一在于提供一种使用于无尘室中空楼层的质量阻尼调节系统，以解决熟知技术中无尘室的防微振问题。

根据本发明的申请专利范围，系揭露一种质量阻尼调节系统(tuned mass damper system)，其用来消除微振，该质量阻尼调节系统包含有：一配重块，其具有一特定质量；一弹性结构体，其一第一端系接合该配重块，用来提供一弹力予该配重块；以及一摩擦型阻尼器，接触该配重块，用来于该配重块于一特定方向产生移动时，提供一阻尼至该配重块。

本发明的质量阻尼调节系统可装设于无尘室中，藉以消除无尘室的微振，来符合机器的微振规范；此外在厂房设计上，也可因此降低中空楼板的厚度，以有效的减少建厂成本。

附图说明

图1为具有质量阻尼调节系统的装置以及不具有质量阻尼调节系统的装置的曲线对照图。

图2为本发明质量阻尼调节系统的示意图。

图3为图2所示的质量阻尼调节系统直接放置于无尘室中空楼板上的示意图。

图4为图2所示质量阻尼调节系统置于中空楼板内的示意图。

图5为图2所示质量阻尼调节系统的另一实施例示意图。

具体实施方式

图2为本发明质量阻尼调节系统200的示意图。如图2所示，质量阻尼调节系统200包含有一配重块210，其具有一孔洞；一弹簧220，其与配重块210相接合，用来提供配重块210一弹力；一轴杆230，其系藉由配重块210上的孔洞穿过配重块210以及弹簧220；一滚珠轴承240，其装设于配重块210以及轴杆230之间，用来于配重块210沿着轴杆230方向移动时，提供一阻尼至配重块210；很明显地，当配重块沿着轴杆230方向移动时，滚珠轴承240会提供与移动速度成正比的反向摩擦力，而弹簧220会提供与位移距离成正比且与位移方向相反的限制作用力以将压缩能转为配重块的动能，如此便可达成质量阻尼调节系统的所需的条件；由于质量阻尼调节系统的基本原理已为业界所熟知，故不另赘述于此。

在此请参阅图3，图3为图2所示的质量阻尼调节系统200直接放置于无尘室中空楼板300上的示意图。如图3所示，我们可将中空楼板300视为前述的震动装置，而质量阻尼调节系统200便可视为前述的次质量系统，当楼板300由于工作人员的走动等等，而造成垂直震动的时候，震动的能量便会传达至质量阻尼调节系统200，因此，质量阻尼调整系统200可消耗掉这些能量。举例来说，假设现在楼板300的震动位移方向向上，对于配重块210来说，由于配重块210的惯性，相对于楼板300来说，配重块210等效于向下位移而开始产生振荡运动，因此弹簧220与滚珠轴承240会同时分别提供来自弹簧压缩动能以及滚珠轴承240的反向摩擦力，并且逐渐使配重块210的运动动能逐渐为摩擦所消耗，如此可证，质量阻尼调节系统200可确实透过能量的转移及消耗减缓楼板300的震动。揭露至此，对于楼板300的震动位移向下的情况，熟习此项技术者应可理解，亦不另赘述于此。

在此请参阅图4，图4为图2所示质量阻尼调节系统200置于中空楼板300内的一实施示意图。一般来说，无尘室的楼板300(譬如中空楼板或是高架地板)，都具有调节气用的回风洞(air returning wafflehole)310，如图4所示，中空楼板300具有多个回风洞310，于本实施例中，质量阻尼调节系统200可装置于回风洞310中；相较于装置于楼板300上，装置于回风洞310中更可以节省楼板300上方的空间，以免占用到机具的位置，或是影响到工作人员或是输送设备的路线。

然而，质量阻尼调节系统200也可视需要作一些相应调整，以便于装设于回风洞310内。在此请参阅图5，图5为图2所示质量阻尼调节系统200的另一实施例示意图。如图5所示，质量阻尼调节系统200另包含有一底板500以及一上盖510。底板500系以适当方式接合于楼板300的回风洞310，用来提供弹簧220一支撑力；上盖510用来遮蔽质量阻尼调节系统200，以免质量阻尼调节系统200外露造成不必要的对人员的危险。

关于图5所示的质量阻尼调节系统200的运作，几乎也与图2所示的质量阻尼调节系统200完全相同，在此请注意，由于底板500与楼板300接合，当楼板300产生垂直震动的时候，底板500与楼板300若一起产生垂直向上位移，此时对于配重块210来说，由于配重块210的惯性，相对于底板500来说，配重块210等效于向下位移，与前项实施例相同的原理，质量阻尼调节系统200亦可确实减缓楼板300的震动。

此外，在此重新参阅图4，并请另注意到，由于一般楼板为水泥或是钢构，因此可视为一边缘固定的钢体，其垂直振动振幅最大理论上发生于楼板中央处，因此本发明质量阻尼调节系统较佳地设置于楼板中央处的回风洞或是中央附近的回风洞，以获得减缓微振的最大效益。

在此请注意，质量阻尼调节系统200亦可先装设于一钢桶内，在将该钢桶接合于回风洞内，如此的对应变化，亦属本发明的范畴。

在此请另注意，质量阻尼调节系统200中，配重块210的质量，弹簧220的弹性系数，或是滚珠轴承240的阻尼值都可以根据楼板的自然频率作适当调整，来使质量阻尼调节系统200的自然频率接近于楼板的自然频率，以达到降低共振反应的最佳化。此外，质量阻尼调节系统200的滚珠轴承240仅为本发明一较佳实施例，而非本发明的限制，在实作上，所有摩擦型阻尼皆可用来替代滚珠轴承240的功能，或者不设置摩擦型阻尼，利用弹簧的内摩擦来进行消除动能的动作，如此的相对应变化，亦属本发明的范畴。

在此请注意，轴杆230仅用来限制配重块210的移动方向，使其作垂直方向的位移，然而，若如前所述，将质量阻尼调节系统200放置于钢桶内部，则钢桶本身便可限制配重块210的移动方向，而摩擦性阻尼则可对应地放置于配重块210与钢桶之间，以于配重块210产生垂直位移时，提供一阻尼至该配重块210，如此的相对应变化，亦不违背本发明的精神。

相较于熟知技术，本发明的质量阻尼调节系统可装设于无尘室中，藉以消除无尘室的微振，来符合机器的微振规范；此外在厂房设计上，也可因此降低中空楼板的厚度，以有效的减少建厂成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的同等变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

【主要组件符号说明】

200	质量阻尼调节系统	210	配重块
200	质量阻尼调节系统	210	配重块	220	弹簧	230	轴杆
240	滚珠轴承	300	楼板	220	弹簧	230	轴杆
240	滚珠轴承	300	楼板	510	上盖	500	底板
310	回风洞			510	上盖	500	底板

Claims

1.一种质量阻尼调节系统，其用来消除微振，该质量阻尼调节系统包含有：

一配重块，其具有一特定质量；

一弹性结构体，其一第一端接合该配重块，用来提供一垂直向的弹力予该配重块；以及

一摩擦型阻尼器，接触该配重块，用来于该配重块于一特定方向产生移动时，提供一阻尼至该配重块。

2.如申请专利范围第1项所述的质量阻尼调节系统，其另包含有一轴杆，其中该配重块具有一孔洞，该轴杆藉由该孔洞穿过该配重块，以及该摩擦型阻尼器设置于该孔洞中并与该轴杆和该配重块接触。

3.如申请专利范围第2项所述的质量阻尼调节系统，其中该摩擦型阻尼器系为一滚珠轴承。

4.如申请专利范围第1项所述的质量阻尼调节系统，其中该弹性结构体系为一弹簧。

5.如申请专利范围第1项所述的质量阻尼调节系统，其系设置于一无尘室之一中空楼板上或其中。

6.如申请专利范围第1项所述的质量阻尼调节系统，其系设置于一无尘室的一中空楼板中一回风洞内，以及该质量阻尼系统另包含有：

一底板，连接至该弹性结构体的一第二端，并固定于该中空楼板，用来支撑该弹性结构体。

7.如申请专利范围第6项所述的质量阻尼调节系统，其中该回风洞系位于该无尘室中空楼板的中央或中央附近。

8.如申请专利范围第1项所述的质量阻尼调节系统，其系设置于该无尘室的一中空楼板中央或中央附近的一回风洞内。

9.一种质量阻尼调节系统，其用来消除微振，该质量阻尼调节系统包含有：

一配重块，其具有一特定质量；以及

一弹性结构体，其一第一端接合该配重块，用来提供一垂直向的弹力予该配重块；

其中该质量阻尼调节系统是使用于一无尘室的一中空楼板。

10.如申请专利范围第9项所述的质量阻尼调节系统，还包括一摩擦型阻尼器，接触该配重块，用来于该配重块于一特定方向产生移动时，提供一阻尼至该配重块，和

一轴杆，其中该配重块系具有一孔洞，该轴杆藉由该孔洞穿过该配重块，以及该摩擦型阻尼器系设置于该孔洞中并与该轴杆与该配重块接触。

11.如申请专利范围第10项所述的质量阻尼调节系统，其中该摩擦型阻尼器系为一滚珠轴承。

12.如申请专利范围第9项所述的质量阻尼调节系统，其中该弹性结构体系为一弹簧。

13.如申请专利范围第9项所述的质量阻尼调节系统，其系设置于该无尘室的该中空楼板上或其中。

14.如申请专利范围第9项所述的质量阻尼调节系统，其系设置于一无尘室的中空楼板中一回风洞内，以及该质量阻尼系统另包含有：

15.如申请专利范围第14项所述的质量阻尼调节系统，其中该回风洞系位于该无尘室中空楼板的中央或中央附近。

16.如申请专利范围第9项所述的质量阻尼调节系统，其系设置于该无尘室的该中空楼板中央或中央附近的一回风洞内。