JP2012246585A - 織機の防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】織機の運転に伴い発生する振動エネルギーの吸収と吸収した振動エネルギーを有効に利用する。
【解決手段】織機３を載置する防振架台５は筐体６と振動吸収装置７により構成される。振動吸収装置７は筐体６内に自由振動可能に配設された錘８と、錘８を弾性的に挟持する第１空気ばね９及び第２空気ばね１０とから構成されている。錘８は、織機３の振動により、織機３の振動数と一致する固有振動数で振動し、錘８の反力により織機３の振動を吸収する。錘８と筐体６との間に配設された振動発電機構１９は、圧電素子２１、２２により構成されている。圧電素子２１、２２は、錘８の振動により変形を反復し、起電力を発生する。従って、織機３の振動及び織機３外部への振動の伝播を抑制して周辺環境への影響を防止し、織機３の振動から得た電力を織機３あるいは織布工場の電気設備に利用することにより、吸収した振動エネルギーを有効に利用することができる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、織機の振動を吸収する防振装置に関する。

織機が運転されると、織製運動に伴う綜絖枠及び筬の高速往復運動により激しい振動が生じる。織機は通常、床面にアンカーボルト等により強固に固定され、織製運動に振動の影響を及ぼさないように対策されている。近年のように、織機の運転がより高速化されてくると、織機の振動は床面を伝播し、織機外部へ影響を及ぼす可能性が生じる。このため、金属製ばね、あるいは空気ばね等を用いた振動吸収装置により織機を支え、織機の振動を床面に伝播させない対策が施されている。

例えば、特許文献１には、床面に設置した空気ばねにより織機を支持し、織機の振動を防振する織機の防振装置が開示されている。具体的には、織機が載置される架台を床面に対して少なくとも３個の空気ばねにより支持する。空気ばねは、内部に圧力空気を封入できる空間を形成したベローズと、ベローズの上下の開口端部を閉塞する上板及び下板と、ベローズの上下の開口端部に形成されたフランジを上板及び下板にそれぞれ固定するリング部材とを含んで構成されている。従って、織機の振動は空気ばねにより吸収され、床面への伝播が防止される。

特開平８−１２８５０２号公報

特許文献１は、織機の振動が空気ばねにより吸収され、床面に伝播しないため、織機外部に対する振動の影響を防止することができる。しかし、織機の機能の保全と周辺環境への影響を防止する織機の防振技術は、織機で発生した振動エネルギーを全て廃棄する形態を採っており、織機の振動エネルギーは有効利用されることが無い。

本願発明は、織機の運転に伴い発生する振動エネルギーの吸収と吸収した振動エネルギーを有効に利用することを目的とする。

請求項１は、筐体内に振動吸収装置を備えた防振架台に織機を載置した織機の防振装置において、前記振動吸収装置を、少なくとも自由振動可能な錘と前記錘を支持するばねとにより構成し、前記錘の振動により発電する振動発電機構を前記筐体内に配設したことを特徴とする。

請求項１によれば、織機の運転により発生する振動を振動吸収装置の錘の振動を利用して効率よく吸収し、織機自体の振動を抑えるとともに振動が床面を通じて外部へ伝播することを抑制することができる。同時に、振動を吸収するための錘の振動を振動発電機構へ伝え、電力を得ることができる。従って、織機の振動及び織機外部への振動の伝播を抑制して周辺環境への影響を防止するとともに、織機の振動を利用して得た電力を織機あるいは織布工場の電気設備に利用することができる。

請求項２は、前記振動発電機構は、弾性板の両面に圧電素子を貼着し、前記弾性板の一端部を前記錘に固定し、他端部を前記筐体に固定した構成であることを特徴とする。請求項２によれば、振動発電機構を小型化できるので、防振架台を簡単な構成とすることができる。

請求項３は、前記振動発電機構は蓄電池と電気的に接続され、前記蓄電池は織機に配設されたセンサーと電気的に接続されていることを特徴とする。請求項３によれば、振動発電機構により得られた電力を蓄電池に蓄え、織機に備えられた電気設備であるセンサーに供給することができるので、織機の省エネに寄与することができる。

請求項４は、織布工場において、全ての織機又は複数に分割した織機群毎に、各織機の前記振動発電機構を１つの蓄電池に電気的に接続したことを特徴とする。請求項４によれば、織布工場内に設備された多くの織機から得られる電力を集電することにより織布工場の電気設備にも利用することができ、織布工場内の省エネにも寄与することができる。

本願発明は、織機の運転に伴い発生する振動による織機及び織機外部への影響を防止することができるとともに、織機の振動を有効に利用して得た電力を織機あるいは織布工場の電気設備に供給することができ、省エネに大きく寄与することができる。

第１の実施形態における防振架台と織機の位置関係を説明する概略図である。 防振架台を説明する断面図である。 １台の織機における電力利用形態を示す説明図である。 第２の実施形態における電力利用形態を示す説明図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１に示した織機の防振装置は、主な振動源である経糸開口装置１及び筬２等を備えた織機３が、床面４に設置された防振架台５に載置されることにより構成されている。防振架台５は４箇所に配置され、織機３のフレームを４隅で支持している。織機３を安定して支持するためには、防振架台５を少なくとも３箇所に配置する必要があり、また、必要に応じて防振架台５を４箇所以上設置することも可能である。なお、防振架台５は図示しないボルトにより織機３に固定されている。

図２において、防振架台５の詳細を説明する。なお、図２は４箇所に設置された防振架台５にうちの１つを示したもので、構造は他の位置に設置したものと同一である。防振架台５は筐体６と筐体６内に収納された振動吸収装置７により構成され、筐体６の外形は図３に示されるように、方形に形成された箱体である。なお、筐体６は方形に限らず、円筒形状であっても構わない。

振動吸収装置７は筐体６内のほぼ中央位置に自由振動可能に配設された錘８と、錘８の上面８ａと筐体６との間に配設されたばねを構成する第１空気ばね９と、錘８の下面８ｂと筐体６との間に配設されたばねを構成する第２空気ばね１０とから構成されている。第１空気ばね９及び第２空気ばね１０は内部に圧力空気が封入される空間を形成したゴム製のベローズにより構成されている。

第１空気ばね９は、ベローズの上下の開口端部（図示せず）を閉塞するために、上側端部を上板１１及びボルト１２により筐体６に固定され、下側端部を下板１３及びボルト１４により錘８に固定されている。同様に、第２空気ばね１０は、ベローズの上下の開口端部（図示せず）を閉塞するために、上側端部を上板１５及びボルト１６により錘８に固定され、下側端部を下板１７及びボルト１８により筐体６に固定されている。

従って、錘８は第１空気ばね９及び第２空気ばね１０によって弾性的に挟持されているため、上下方向に自由に移動可能である。錘８は、錘８の質量と、第１空気ばね９及び第２空気ばね１０のばね定数とが適宜選定され、錘８の固有振動数が織機３の運転中に生じる振動数と一致するように設定されている。なお、第１空気ばね９及び第２空気ばね１０のばね定数は、封入される圧力空気の量を調整することにより設定される。従って、織機３が振動すると、筐体６を介して錘８に振動が伝わり、錘８は織機３の振動数と同じ固有振動数で振動を始める。錘８の振動は、錘８の反力が筐体６を介して伝達される外力を打ち消すように作用するため、織機３の振動を減衰して吸収し、織機３に設備された各装置や防振架台５を設置した床面４への振動の伝達を防止する。

一方、錘８と筐体６との間には、振動発電機構１９が配設されている。振動発電機構１９は、Ｌ字型に形成された弾性板２０の一端部側の両面に圧電素子２１、２２を貼着した構成を有する。弾性板２０は圧電素子２１、２２が水平となるように配置され、Ｌ字の一端部が錘８の上面８ａにボルト２３により固定され、Ｌ字の他端部が筐体６にボルト２４により固定されている。また、圧電素子２１は配線２５により筐体６の外部に設けられた整流器２６に電気的に接続され、圧電素子２２は配線２７により整流器２６に電気的に接続されている。また、整流器２６は配線２８により筐体６の外部に設けられた蓄電池２９に電気的に接続されている。

弾性板２０は、織機３の振動により加振される錘８の振動により筐体６側を基点にして上下に揺動される。このため、圧電素子２１及び２２は上下方向の変形が反復され、起電力を発生する。織機３は高速で運転されるため、発生する振動数が高く、圧電素子２１及び２２の上下方向の変形回数が大きいため、圧電素子２１及び２２は大きな起電力を発生する。圧電素子２１及び２２において発生した起電力は、電流の流れが異なるため、整流器２６により整流し、蓄電池２９に蓄電される。

１台の織機は４箇所に設置された防振架台５によって支持されている。このため、図３に示すように、各防振架台５の振動発電機構１９の発電によって得られた電力は、それぞれ整流器２６によって整流された後、１つの蓄電池２９に集電されるように構成する。蓄電池２９に蓄えられた電力は、インバータ３０によって交流電力に変換され、緯糸切断検出装置、経糸切断検出装置あるいは緯糸測長貯留装置の緯糸検出装置等に配設された電気設備であるセンサー３１の電源として使用される。

前記した第１の実施形態は以下の作用効果を有する。
（１）織機３の運転により発生する振動は、第１空気ばね９及び第２空気ばね１０によって支持された錘８を加振する。錘８の固有振動数が織機において発生する振動数と一致するように設定されているため、錘８の反力が織機３の振動を打ち消す方向に作用する。このため、織機３の振動は錘８の振動により効率よく吸収される。従って、織機３の振動が、織機３の各作動部や筐体６及び床面４を介して織機３の外部へ伝播することを確実に防止することができる。
（２）第１空気ばね９及び第２空気ばね１０のばね定数は、封入する圧力空気によって設定することができるため、錘８の固有振動数の設定が容易である。
（３）織機３の振動を錘８の振動に変換し、錘８の振動を利用して圧電素子２１、２２からなる振動発電機構１９を作動する構成であるため、従来、無駄に廃棄されていた振動エネルギーを有効に利用することができる。
（４）振動発電機構１９を圧電素子２１、２２によって構成するため、振動発電機構１９の小型化が可能であり、織機３の設置スペースに影響を及ぼすことが無い。

（第２の実施形態）
図４の第２の実施形態は多数の織機を設置した織布工場における電力利用形態を示したもので、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図４は、織布工場に設置された多数の織機の内、４台の織機３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの電力利用形態を示している。各織機３Ａ〜３Ｄは、それぞれ床面に設置した４個の防振架台５Ａ〜５Ｄに載置されている。防振架台５Ａ〜５Ｄは、第１の実施形態に示した防振架台５と同一構造を有し、それぞれ図２に示した振動吸収装置７及び振動発電機構１９を備えている。

防振架台５Ａ〜５Ｄに配設された各振動発電機構１９は、それぞれ整流器２６Ａ〜２６Ｄを介して共通の蓄電池３２に電気的に接続されている。蓄電池３２はさらにインバータ３３を介して織布工場内の電気設備３４に電気的に接続されている。なお、電気設備３４には、各織機３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄに配設される電気設備を含ませることが可能である。

第２の実施形態では、４台の織機３Ａ〜３Ｄに設備された計１６個の振動発電機構１９において発電された電力を１つの蓄電池３２に集電することにより、より大きな電力として利用することができる。なお、織布工場に多数の織機３が設置されている場合、全ての織機３の振動発電機構１９を１つの蓄電池３２に蓄電するように構成しても良く、また、複数の織機群に分割し、織機群毎に各織機の振動発電機構１９を１つの蓄電池３２に蓄電するように構成しても良い。

本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。

（１）振動発電機構１９は、圧電素子２１、２２を利用するものに限らず、電磁誘導式発電機や静電式発電機を利用して構成することが可能である。例えば、電磁誘導式発電機では、錘８側に磁石を取り付け、筐体６側にコイルを配置した構成あるいは筐体６側に回転式発電機を設け、錘８の振動による直線運動を回転運動に変換して回転式発電機を回転する構成等により実施することができる。また、静電式発電機では、錘８側に電荷を帯びたエレクトレット電極を取り付け、筐体６側に対向電極を取り付けた構成により実施することができる。

（２）振動発電機構１９は１つの防振架台５に複数配設するように構成しても良い。例えば、振動発電機構１９を構成する２枚１組の圧電素子２１、２２を錘８に複数取り付けることにより、より大きな電力を得ることができる。
（３）錘８を上下で支持するばねは、第１空気ばね９及び第２空気ばね１０に限らず、他の流体を用いた流体ばねや金属製のばねを用いることができる。また、空気ばねや金属製のばねを組み合わせて用いることができる。
（４）蓄電池２９、３２を介さず、振動発電機構１９から直接センサー３１や電気設備３４に給電するようにしてもよい。

（５）錘８を支持するばねは、上下方向に限らず、例えば前後方向又は斜め方向に支持するようにしても良い。
（６）圧電素子は弾性板２０の片面にのみ貼り付けられてもよい。
（７）振動発電機構１９は、錘８と筐体６との間に配設される構成ではなく、例えば錘８内に空洞を設け、その内部に弾性板２０及び圧電素子２１、２２を配設して発電し、発電された電力を錘８から適宜配線を介して筐体６外に取り出すようにしてもよい。

３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 織機
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 防振架台
６ 筐体
７ 振動吸収装置
８ 錘
９ 第１空気ばね
１０ 第２空気ばね
１９ 振動発電機構
２０ 弾性板
２１、２２ 圧電素子
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ 整流器
２９、３２ 蓄電池
３０、３３ インバータ
３１ センサー
３４ 電気設備

Claims (4)

1. 筐体内に振動吸収装置を備えた防振架台に織機を載置した織機の防振装置において、
   前記振動吸収装置を、少なくとも自由振動可能な錘と前記錘を支持するばねとにより構成し、前記錘の振動により発電する振動発電機構を前記筐体内に配設したことを特徴とする織機の防振装置。
2. 前記振動発電機構は、弾性板の両面に圧電素子を貼着し、前記弾性板の一端部を前記錘に固定し、他端部を前記筐体に固定した構成であることを特徴とする請求項１に記載の織機の防振装置。
3. 前記振動発電機構は蓄電池と電気的に接続され、前記蓄電池は織機に配設されたセンサーと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の織機の防振装置。
4. 織布工場において、全ての織機又は複数に分割した織機群毎に、各織機の前記振動発電機構を１つの蓄電池に電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の織機の防振装置。

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