JP2007148763A - Vibration damping unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばラックマウント型ディスクアレイ装置を収容するラックの振動対策に関する。 The present invention relates to measures against vibration of a rack that accommodates, for example, a rack mount disk array device.
ラックマウント型ディスクアレイ装置は広く知られる。ディスクアレイ装置はラックに搭載される。ラックは免震装置上に設置される。免震装置の働きでラックの揺れは低減される。ディスクアレイ装置は正常に動作し続ける。ラックの設置にあたってラックは免震装置上に持ち上げられる。
ラックの重量は少なくとも150kgに達する。ラックにディスクアレイ装置が搭載されると、さらに重量は増加する。ラックは簡単に免震装置上に持ち上げられることはできない。しかも、こうした作業にあたってディスクアレイ装置の稼働は維持されることができない。ディスクアレイ装置の稼働が開始されると、ラックに振動対策は施されることができない。 The weight of the rack reaches at least 150 kg. When the disk array device is mounted on the rack, the weight further increases. The rack cannot be easily lifted onto the seismic isolation device. In addition, the operation of the disk array device cannot be maintained during such operations. When the operation of the disk array device is started, vibration countermeasures cannot be applied to the rack.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、既存のラックに簡単に採用されることができる振動対策を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vibration countermeasure that can be easily adopted in an existing rack.
上記目的を達成するために、本発明によれば、ラックに着脱自在に搭載されるラックマウント型の支持体と、1仮想平面に沿って移動可能に支持体に支持される重りと、支持体および重りに連結される弾性伸縮部材とを備えることを特徴とする制振ユニットが提供される。 To achieve the above object, according to the present invention, a rack mount type support body that is detachably mounted on a rack, a weight that is supported by the support body so as to be movable along one virtual plane, and a support body And a elastic damping member connected to the weight.
こうした制振ユニットでは支持体はラックに着脱自在に搭載されることができる。したがって、既存のラックで何ら設計変更が施されることなく、制振ユニットは既存のラックに簡単に採用されることができる。搭載にあたって、ラックの移動といった大掛かりな設置作業は必要とされない。例えば記録媒体駆動装置の稼働が開始した後でも、ラックに振動対策は施されることができる。 In such a vibration control unit, the support can be detachably mounted on the rack. Therefore, the vibration control unit can be easily adopted in the existing rack without any design change in the existing rack. When mounting, large installation work such as rack movement is not required. For example, even after the operation of the recording medium driving device is started, a countermeasure against vibration can be applied to the rack.
支持体には1仮想平面に沿って移動可能に重りが支持される。支持体および重りは弾性伸縮部材で連結される。弾性伸縮部材の働きで重りは1仮想平面に沿って往復運動することができる。例えば地震の揺れがラックに作用しても、重りの往復運動でラックの振動は十分に抑制されることができる。その結果、ラックの剛性の低下は許容される。ラックの組立方法の簡素化は実現される。ラックの製造コストは低減されることができる。同時に、ラックの剛性の低下はラックの軽量化に大いに寄与することができる。 A weight is supported by the support so as to be movable along one virtual plane. The support and the weight are connected by an elastic elastic member. The weight can reciprocate along one virtual plane by the action of the elastic elastic member. For example, even when an earthquake shake acts on the rack, the vibration of the rack can be sufficiently suppressed by the reciprocating motion of the weight. As a result, a reduction in rack rigidity is allowed. Simplification of the rack assembly method is realized. The manufacturing cost of the rack can be reduced. At the same time, the reduction in the rigidity of the rack can greatly contribute to the weight reduction of the rack.
以上のような制振ユニットでは、重りは、仮想平面に沿って移動可能に支持体に連結されるトレイと、着脱自在にトレイに装着される1以上の重量体とを備えればよい。トレイには1以上の重量体が装着されることができる。したがって、重量体の数が調整されれば、重りの重量は調整されることができる。例えばラックの共振周波数に応じて重りの重量は調整されることができる。 In the vibration damping unit as described above, the weight may include a tray that is connected to the support body so as to be movable along a virtual plane, and one or more weight bodies that are detachably attached to the tray. One or more weight bodies can be mounted on the tray. Therefore, if the number of weight bodies is adjusted, the weight of the weight can be adjusted. For example, the weight of the weight can be adjusted according to the resonance frequency of the rack.
以上のように本発明によれば、既存のラックに簡単に採用されることができる振動対策が提供されることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a countermeasure against vibration that can be easily adopted in an existing rack.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1はディスクアレイ装置11を収容するラック12の外観を概略的に示す。ラック12には複数台のディスクアレイ装置11が搭載される。ディスクアレイ装置11は、例えば同様にラック12に搭載される上位ホストすなわちサーバコンピュータ装置13に接続される。ディスクアレイ装置11は、サーバコンピュータ装置13から供給される指令に基づき動作する。
FIG. 1 schematically shows the appearance of a
ディスクアレイ装置11内には、周知の通り、複数台の記録ディスク駆動装置すなわちハードディスク駆動装置(HDD)が収容される。HDDでは、記録ディスクすなわちハードディスク(HD)の回転軸は、例えば床面に直交する垂直方向に延びる。ここでは、各ディスクアレイ装置11内には例えば15台のHDDが収容される。ただし、HDの回転軸は水平方向でもよい。
As is well known, a plurality of recording disk drive devices, that is, hard disk drive devices (HDDs) are accommodated in the
ラック12の最上段には制振ユニット14が搭載される。制振ユニット14は水平面に沿ってラック12の前後方向にスライド移動することができる。こうして制振ユニット14はラック12の正面から引き出されることができる。制振ユニット14はラック12内で固定される。固定にあたって例えばねじ15が用いられればよい。ねじ15は例えばラック12の支柱にねじ込まれればよい。
A
図2に示されるように、制振ユニット14はラックマウント型の支持体21を備える。支持体21は、底板21aと、底板21aの周縁から立ち上がる周壁21bとから構成される。底板21aおよび周壁21bに基づき支持体21は例えば平たい直方体の収容空間を区画する。
As shown in FIG. 2, the
支持体21の収容空間には第1方向FDに延びる1対の第1レール22、22が配置される。第1方向FDは水平面に沿って制振ユニット14の左右方向で規定される。第1レール22、22同士は相互に平行に延びる。第1レール22は支持体21の底板21aに固定されればよい。固定にあたって例えばねじが用いられればよい。
A pair of
第1レール22にはスライダ23が装着される。スライダ23は第1レール22に沿って第1方向FDに移動することができる。スライダ23、23には第2レール24が連結される。第2レール24はスライダ23に固定されればよい。第2レール24は、第1方向FDに直交する第2方向SDに延びる。第2方向SDは水平面に沿って制振ユニット14の前後方向で規定される。第2レール24に基づきスライダ23、23同士は連結される。
A
第2レール24にはトレイ25が装着される。トレイ25は第2レール24に沿って第2方向SDに移動することができる。トレイ25には例えば1以上の重量体26が装着される。重量体26は、例えば底板21aの表面で規定される1仮想平面に沿って移動可能に支持体21に連結される。重量体26はトレイ25に着脱自在に取り付けられればよい。取り付けにあたって例えばねじが用いられればよい。1つの重量体26の重量は例えば1kgに設定されればよい。なお、トレイ25および重量体26は本発明の重りを構成する。
A
支持体21の収容空間には個々の第1レール22に並列に延びる第1コイルばね27および第1ダンパ28が組み込まれる。底板21aには、第1方向FDに相互に離れる1対の突片29、29が形成される。第1コイルばね27および第1ダンパ28は突片29、29同士の間に直列に配置される。
A
第1コイルばね27および第1ダンパ28の間には前述のスライダ23が配置される。第1コイルばね27は、一端でスライダ23に連結され、他端で一方の突片29に連結される。スライダ23は、第1コイルばね27の働きに基づき設定された周期で第1レール22上を往復運動する。同様に、第1ダンパ28は、一端でスライダ23に連結され、他端で他方の突片29に連結される。第1ダンパ28の働きでスライダ23の往復運動は減衰する。
The
同様に、支持体21の収容空間には第2レール24に並列に延びる1対の第2コイルばね31、31が組み込まれる。第2コイルばね31、31は1対のスライダ23、23同士の間に直列に配置される。支持体21の収容空間には第2レール24に並列に延びる1対の第2ダンパ32、32が組み込まれる。第2ダンパ32、32は1対のスライダ23、23同士の間に直列に配置される。
Similarly, a pair of second coil springs 31 and 31 extending in parallel with the
第2コイルばね31、31同士の間、および、第2ダンパ32、32同士の間には前述のトレイ25が配置される。第2コイルばね31は、一端でスライダ23に連結され、他端でトレイ25に連結される。第2コイルばね31の働きに基づきトレイ25は、設定された周期で第2レール24上を往復運動する。同様に、第2ダンパ32は、一端でスライダ23に連結され、他端でトレイ25に連結される。第2ダンパ32の働きでトレイ25の往復運動は減衰する。
The
図3に示されるように、第1コイルばね27や第1ダンパ28はスライダ23や突片29から取り外されることができる。同様に、第2コイルばね31や第2ダンパ32はスライダ23やトレイ25から取り外されることができる。重量体26はトレイ25から取り外されることができる。こうして第1および第2コイルばね27、31や第1および第2ダンパ28、32、重量体26は簡単に交換されることができる。
As shown in FIG. 3, the
ラック12の静止時、図2に示されるように、重量体26は基準位置に位置決めされる。基準位置では、トレイ25は第1レール22、22同士の間の中間位置に位置決めされる。同時に、スライダ23は第1レール22の両端同士の間の中間位置に位置決めされる。第1および第2コイルばね27、31や第1および第2ダンパ28、32には負荷は作用しない。第1および第2コイルばね27、31や第1および第2ダンパ28、32は原形の長さで保持される。
When the
いま、例えば地震に基づきラック12に第2方向SDに横揺れが作用すると、図4および図5に示されるように、制振ユニット14では水平面に沿って支持体21とトレイ25との間で相対移動が生じる。トレイ25はその場に留まろうとする。支持体21は第2方向SDに往復移動する。その結果、第2コイルばね31、31は伸縮する。ラック12および支持体21の振動の振幅は抑制される。抑制された振幅のエネルギーは第2コイルばね31に蓄積される。蓄積された振幅のエネルギーは第2ダンパ32、32の働きで開放される。こうしてラック12の振動は抑制される。
Now, for example, when a roll is applied to the
以上のような制振ユニット14は、ディスクアレイ装置11と同様に、着脱自在にラック12に搭載されることができる。したがって、既存のラック12で何ら設計変更が施されることなく、制振ユニット14は既存のラック12に簡単に採用されることができる。搭載にあたって、ラック12の移動といった大掛かりな設置作業は必要とされない。しかも、ラック12のディスクアレイ装置11の稼働が開始した後でも、振動対策は施されることができる。
The
また、制振ユニット14の働きでラック12の振動は十分に抑制されることから、ラック12の剛性の低下は許容される。溶接からリベットへの変更といったラック12の組立方法の簡素化が実現されることができる。ラック12の製造コストは低減されることができる。同時に、ラック12の剛性の低下はラック12の軽量化に大いに寄与することができる。
Further, since the vibration of the
さらにまた、第1および第2コイルばね27、31や第1および第2ダンパ28、32、重量体26は簡単に取り外されることができる。したがって、ラック12や制振ユニット14の共振周波数に応じて第1および第2コイルばね27、31のばね定数は調整されることができる。同様に、第1および第2ダンパ28、32のダンパ定数は調整されることができる。重りの重量は調整されることができる。
Furthermore, the first and second coil springs 27 and 31, the first and
本発明者らはソフトウェア解析に基づき制振ユニット14の効果を検証した。検証にあたって、図6に示されるように、ラック12の解析モデル41が定義された。解析モデル41では、ラック42は、4本の支柱43と、支柱43を連結する上段および下段枠体44とから構成された。上段枠体44は支柱43の上端に配置された。下段枠体44は支柱の下端に近接して配置された。
The inventors verified the effect of the
ここでは、支柱43のz軸方向の高さは1800[mm]に設定された。上段および下段枠体44のx軸方向の長さは600[mm]に設定された。上段および下段枠体44のy軸方向の長さは950[mm]に設定された。下段枠体44の下端は支柱43の下端から50[mm]の高さに配置された。支柱43の下端の移動は拘束された。なお、ラック42の重量は150kgに設定された。ラック42のヤング率は193198[MPa]に設定された。ラック42のポアソン比は0.3に設定された。
Here, the height of the
図6から明らかなように、上段枠体44には前述の制振ユニット14が仮想的に組み込まれた。上段枠体44では上段枠体44から内向きに延びる4つのコイルばね45と、同様に上段枠体44から内向きに延びる4つのダンパ46とが定義された。コイルばね45およびダンパ46の連結点に制振ユニット14の重り47(mass)が定義された。制振ユニット14ではz軸方向に重り47の移動は拘束された。すなわち、xy平面に平行な移動のみが許容された。
As apparent from FIG. 6, the above-described
検証にあたって第1〜第9具体例が設定された。図7に示されるように、第1〜第9具体例では、重り47の重量[kg]、コイルばね45のばね定数[N/mm]およびダンパ46のダンパ定数[N・mm/s]が設定された。こうしたパラメータは三段階に設定された。同時に、比較例が設定された。比較例では制振ユニット14の組み込みは省略された。ラック42には1[G](9800mm/s2)の加速度でx軸方向に横揺れが加えられた。横揺れの減衰率は1%に設定された。上段枠体44の一角に設定される測定点48で応答加速度が計測された。
In the verification, first to ninth specific examples were set. As shown in FIG. 7, in the first to ninth specific examples, the weight [kg] of the
その結果、図8に示されるように、比較例では、ラック42の共振周波数[Hz]で応答加速度[G]の最大値すなわちピークが現れた。その一方で、例えば第7具体例では、図9に示されるように、ラック42の共振周波数[Hz]と、制振ユニット14の共振周波数[Hz]とで応答加速度[G]の極大値すなわちピークが現れた。第1〜第6具体例、第8および第9具体例でも第7具体例と同様に2つのピークが現れた。
As a result, as shown in FIG. 8, in the comparative example, the maximum value, that is, the peak of the response acceleration [G] appeared at the resonance frequency [Hz] of the
図10に示されるように、比較例の測定点48ではピークで58.8[G]の応答加速度が計測された。その一方で、第1〜第9具体例の測定点48ではラック42の共振周波数すなわち第1ピークで27.6〜38.8[G]の応答加速度が計測された。同様に、制振ユニット14の共振周波数すなわち第2ピークで27.1〜38.8[G]の応答加速度が計測された。第1〜第9具体例では応答加速度は比較例の応答加速度に比べて大幅に弱められることが確認された。制振ユニット14の働きで横揺れに基づくラック42の振動は大幅に抑制されることが確認された。
As shown in FIG. 10, the response acceleration of 58.8 [G] was measured at the peak at the
しかも、図7を併せて参照すると、重り47の重量が大きく設定されればされるほど、ラック42の振動は抑制されることが確認された。同様に、コイルばね45のばね定数が小さく設定されればされるほど、ラック42の振動は抑制されることが確認された。その一方で、ダンパ定数の大きさはラック42の振動の抑制にほとんど影響しないことが確認された。したがって、重り47の重量およびコイルばね45のばね定数が振動の減衰に大きく影響することが確認された。
Moreover, referring also to FIG. 7, it was confirmed that the greater the weight of the
続いて、本発明者らは制振ユニット14の位置ごとに効果を検証した。前述と同様にソフトウェア解析が実施された。図11に示されるように、解析モデル41aのラック42では、前述の上段および下段枠体44の間に第1および第2中段枠体44a、44bが配置される。第1および第2中段枠体44a、44bは、上段および下段枠体44の距離を三等分する位置にそれぞれ配置されればよい。第1中段枠体44aは上段枠体44に隣接して配置される。第2中段枠体44bは下段枠体44に隣接して配置される。
Subsequently, the inventors verified the effect for each position of the damping
ラック42のヤング率やポアソン比、重量は前述と同様の条件に設定された。重り47の重量は前述と同様の条件に設定された。ただし、制振ユニット14では、コイルばね45のばね定数は493[N/mm]に設置された。ダンパ46のダンパ定数は300[N・mm/s]に設定された。支柱43の下端の移動は拘束された。制振ユニット14ではxy平面に平行な移動のみが許容された。
The Young's modulus, Poisson's ratio, and weight of the
検証にあたって具体例A〜Cが設定された。具体例Aでは、制振ユニット14は上段枠体44内に仮想的に組み込まれた。具体例Bでは、制振ユニット14は第1中段枠体44a内に仮想的に組み込まれた。具体例Cでは、制振ユニット14は第2中段枠体44b内に仮想的に組み込まれた。前述と同様に、比較例が設定された。比較例では制振ユニット14の組み込みは省略された。
Specific examples A to C were set for the verification. In the specific example A, the
具体例A〜Cおよび比較例のラック42には1[G](9800mm/s2)の加速度でx軸方向に横揺れが加えられた。横揺れの減衰率は1%に設定された。このとき、上段枠体44の一角に設定される測定点48で応答加速度が計測された。具体例A〜Cおよび比較例では応答加速度の最大値すなわちピークが計測された。
In the
その結果、図12に示されるように、比較例の測定点48では64.0[G]の最大応答加速度が計測された。その一方で、具体例Aの測定点48では33.0[G]の最大応答加速度が計測された。具体例Bの測定点48では33.6[G]の最大応答加速度が計測された。具体例Cの測定点48では36.7[G]の最大応答加速度が計測された。比較例に対する比率から明らかなように、制振ユニット14の働きで横揺れに基づくラック42の振動は大幅に抑制されることが確認された。
As a result, as shown in FIG. 12, the maximum response acceleration of 64.0 [G] was measured at the
その一方で、具体例Aに対する比率から明らかなように、具体例Cから具体例Aに向かうにつれて最大応答加速度は弱められることが確認された。すなわち、制振ユニット14がラック42の上段に配置されるにつれて最大応答加速度は弱められることが確認された。制振ユニット14はラック42の最上段に配置されることが望ましいことが確認された。
On the other hand, as is clear from the ratio to the specific example A, it was confirmed that the maximum response acceleration was weakened from the specific example C to the specific example A. That is, it was confirmed that the maximum response acceleration is weakened as the
以上のような制振ユニット14は、ディスクアレイ装置11のみならず、例えば複数台のサーバコンピュータ装置13や磁気テープカートリッジ、その他の電子機器や記録媒体駆動装置を収容するラックにも用いられることができる。
The
12 ラック、14 制振ユニット、21 支持体、25 重りとしてのトレイ、26 重りとしての重量体、27 弾性伸縮部材、31 弾性伸縮部材。 12 racks, 14 vibration control units, 21 supports, 25 trays as weights, 26 weights as weights, 27 elastic elastic members, 31 elastic elastic members.
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