JP2019108902A

JP2019108902A - 動吸振器

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Publication number: JP2019108902A
Application number: JP2017240490A
Authority: JP
Inventors: 竹田　喜彦; Yoshihiko Takeda; 喜彦竹田; 哲宇佐美; Satoru Usami; 嗣政高島; Tsugumasa Takashima; 真人田高; Masato Tako
Original assignee: Yokogawa Bridge Corp
Current assignee: Yokogawa Bridge Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP6333463B1

Abstract

【課題】棒状の質量体を備えた動吸振器において、質量体の長さが十分に確保できない場合であっても、低周波領域における減衰性能を十分に発揮可能な動吸振器を提供する。【解決手段】本発明の動吸振器１００は、棒状の質量体１１、及び質量体１１の外周を包むように設けられる複数の緩衝材１２を有する制振部材１と、制振部材１が挿入される貫通孔又は溝からなり、少なくとも複数の緩衝材１２の位置で制振部材１を内包し、緩衝材の外面側から緩衝材を拘束する制振部材挿入部を有する拘束部材と、拘束部材を制振対象物に取付ける取付手段とを備えている。そして、本発明は、質量体１１が、長手方向の隣接する部分より外径の細い括れ部１１ａを少なくとも１つ有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

この発明は、精密製造装置の構造体やその架台等に取り付ける動吸振器に関し、特に棒状の質量体をその長手方向の複数カ所で支持する動吸振器に関する。

本発明者らは、このような動吸振器に関し、特許文献１にて、棒状の質量体の長手方向の複数個所に巻回したゴム製のスポンジ等からなる緩衝材を、拘束部材の貫通孔、又は溝に挿通して拘束することで、該質量体を長手方向の複数個所で支持するようにした取付型制振器を提案している。特許文献１の取付型制振器は、この質量体を挿通した拘束部材を制振対象部材に取り付けて制振対象部材の制振を行うものである。

特開２０１７−１８７０９６号公開公報

しかし、特許文献１の動吸振器では、設置スペース等の関係で、特に質量体の長さが１ｍ以内となるような場合には、５０Ｈｚ以下の低周波で減衰性能を発揮するのが困難であるという問題が有った。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、棒状の質量体の長さが十分に確保できない場合であっても、低周波領域における減衰性能を十分に発揮可能な動吸振器の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、制振対象物に取り付けて前記制振対象物の制振を行う動吸振器であって、棒状の質量体、及び前記質量体の外周を包むように設けられる複数の緩衝材を有する制振部材と、前記制振部材が挿入される貫通孔又は溝からなり、少なくとも前記複数の緩衝材の位置で前記制振部材を内包し、緩衝材の外面側から前記緩衝材を拘束する制振部材挿入部を有する拘束部材と、前記拘束部材を制振対象物に取付ける取付手段とを備え、前記質量体は、長手方向の隣接する部分より外径の細い括れ部を少なくとも１つ有することを特徴とする。

このように、棒状の質量体に括れ部を設けることにより、低周波領域においても、動吸振器の減衰率が緩衝材の配置により大きく変動するようになるため、容易に低周波領域のチューニングを行うことができ、ひいては、最も減衰比倍率が高くなるように、緩衝材の配置を行うことで、低周波領域においても減衰効果の高い動吸振器を得ることができる。

前記質量体は、前記括れ部を２つ以上備えるが好ましい。こうすることで、括れ部が１つの場合に比べ、質量体のうち有効質量となる割合を増やすことができるので、より制振効果を高めることができる。

以上説明したように、本発明の動吸振器によれば、棒状の質量体の長さが十分に確保できない場合であっても、低周波領域における減衰性能を十分に発揮できる。

本発明の第１実施形態に係る動吸振器を制振対象物に取り付けた様子を示した斜視図である。本発明の第１実施形態に係る動吸振器の分解斜視図である。本発明の第１実施形態に係る動吸振器を用いて実施した振動試験１の制振対象物を示した（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。振動試験１で動吸振器を制振対象物に取り付けるために、動吸振器と制振対象物の間に挟んだフラットバーの（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。図２に示した拘束部材本体の（ａ）正面図、（ｂ）平面図、（ｃ）背面図、（ｄ）側面図である。図２に示した蓋部材の（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。図２に示した質量体の平面図である。実施例７〜１２の質量体における括れ部を分割して示した平面図である。振動試験１の様子を示す側面図である。振動試験１における比較例１〜７の結果である。振動試験１における実施例１〜６の結果である。振動試験１における実施例７〜１２の結果である。振動試験１における比較例１〜７、実施例１〜６、及び実施例７〜１２の緩衝材総幅と減衰比の関係を示したグラフである。本発明の第２実施形態に係る動吸振器の分解斜視図である。図１４に示した質量体の平面図である。図１４の質量体に対し、中央の大径部の両端に緩衝材を設けた様子示す平面図である。本発明のその他の実施形態に係る動吸振器の括れ部を示した質量体の平面図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳述する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る動吸振器１００を制振対象部材Ａに取り付けた様子を示している。動吸振器１００は、図１に示すように、制振部材１と、拘束部材２と、取付手段３（図９参照）を備えている。

制振部材１は、図２に示すように、棒状の質量体１１と、複数の緩衝材１２とを備えている。質量体１１は、鉄鋼やステンレス鋼、黄銅等の金属製の丸棒からなり、長手方向の両端に設けられる大径部１１ｂと長手方向の中央に設けられる括れ部１１ａとを有している。括れ部１１ａは、大径部１１ｂと同軸にして、大径部１１ｂよりも小径に設けられている。

緩衝材１２は、ＣＲ（クロロプレン）等のゴム製の短冊状スポンジからなり、質量体１１に巻回されている。図２の例では、緩衝材１２は、質量体１１の両端に３枚ずつが巻回されているが、２枚以下でもよいし、４枚以上でもよく、質量体１１の長手方向の中間部分に設けてもよい。

拘束部材２は、アルミニウム合金等の金属やＡＢＳ等の樹脂等から、図１に示すような偏平の直方体状に形成され、拘束部材本体２１と、蓋部材２２と、長手方向に延びる正方形の貫通孔からなる制振部材挿入部２３とを備えている。尚、拘束部材は、直方体に限らず、その他の多面体形状を適宜に採用できる。また、図１の例では、制振部材挿入部２３は、６本としたが、５本以下でも７本以上でもよい。

拘束部材本体２１は、図２に示すように、長板状をなし、長手方向に延びる角溝２１ａと、角溝２１ａを区画する隔壁２１ｂとを備えている。隔壁２１ｂの上縁には、蓋部材２２を拘束部材本体２１に連結するボルト４を螺合するための雌ねじ孔２１ｃが設けられている。角溝２１ａの寸法は、制振部材挿入部２３に制振部材１が収容された状態で、拘束部材本体２１の角溝２１ａの内壁と蓋部材２２の裏面に緩衝材１２が当接するよう設けられている。

尚、角溝２１ａは、拘束部材本体２１に設けられた溝のみを示し、制振部材挿入部２３（図１参照）は、拘束部材本体２１を蓋部材２２で蓋をして貫通孔となった状態を示している。

蓋部材２２は、拘束部材本体２１と同じ材料から、平面視で拘束部材本体２１と同寸の長方形の板状に形成されている。蓋部材２２は、ボルト貫通孔２２ａ，…にボルト４を挿通して拘束部材本体２１の雌ねじ孔２１ｃに螺合することで、拘束部材本体２１に結合される。

取付手段３は、図５に示すように、アルミニウム合金等の金属からなる矩形の板材からなり、上面を拘束部材本体２１の底面に、下面を制振対象部に接着剤により貼着されている。
＜振動試験１＞
次に、第１実施形態に係る動吸振器１００を用いて行った振動試験について説明する。
本振動試験は、図９に示すように、制振対象部材Ａに動吸振器１００を載置して実施した。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
（試験方法）
制振対象部材Ａとして、図３に示した寸法（単位：ｍｍ）のＮＩＣオートテック株式会社製（型式ＡＦＳ−１００１５０Ｈ−１０−４０００）のアルミニウムフレームを用いた。制振対象部材Ａは、Ａ６０６３製のアルミニウム合金の押出し材からなり、長手方向に延びる貫通孔Ａ１と上面及び下面に２条ずつ、左右の側面に１条ずつの溝Ａ２とを有している。

制振対象部材Ａは、図９に示したように、制振対象部材Ａの長手方向の２箇所において床面に配設した支持部材Ｃの上に載置した。支持部材Ｃは、６０ｍｍ角×厚み３０ｍｍ、硬度３０の直方体のＣＲゴムからなり、制振対象部材Ａの長手方向に厚み方向を合わせて床面に載置されている。

動吸振器１００は、取付手段３として、図４に示したＡ５０５２製のフラットバー（株式会社ミスミ製の型式ＨＵＭＤＡ−ＡＭ−Ａ９１−Ｂ５０−Ｔ１０−Ｆ２７−Ｗ３０−Ｘ５−Ｙ１０−Ｍ５−Ｌ５９−Ｓ１０−Ｇ３０−ＭＡ５−ＣＣ５（図４中の寸法がＡ＝９１ｍｍ、Ｂ＝５０ｍｍ、Ｔ＝１０ｍｍ、Ｆ＝２７ｍｍ、Ｗ＝３０ｍｍ、Ｘ＝５ｍｍ、Ｙ＝１０ｍｍ、Ｍ＝Ｍ５ｍｍ（雌ねじ孔径）、Ｌ＝５９ｍｍ、Ｓ＝１０ｍｍ、Ｇ＝３０ｍｍ、ＭＡ＝Ｍ５ｍｍ（雌ねじ孔径）、ＣＣ＝５ｍｍであることを示す。）を制振対象部材Ａの長手方向の中央においてコニシ株式会社製ボンドアロンアルファＮＯ．５にて貼着し、その上に動吸振器１００をその長手方向を制振対象部材Ａの長手方向に平面視で直交するように載置した。フラットバー３と動吸振器１００の下面は接着剤にて接合した。
（実施例１）
実施例１では、図７に示した質量体１１を用いた。図７中の寸法単位はｍｍである。実施例１では、質量体１１を、黄銅製のロッド（株式会社ミスミ製、型番ＲＤＯＧ２０−５８８）から、括れ部１１ａを一体機械加工して形成した。大径部１１ｂは素材寸法とした。この質量体を、以下「一体型」の質量体という。

かかる質量体１１の両端に、片面に接着剤層が施されたＣＲゴム製の厚み１ｍｍ×幅１５ｍｍのスポンジからなる緩衝材１２を１つずつ、それぞれ３周巻回した。

制振部材１は、拘束部材２の端から３番目の制振部材挿入部２３に挿入した。

振動試験は、加速度計Ｑ（ＰＣＢ製３５６Ａ１７）を、図９に符号Ｑで示した位置の一つに設置し、符号Ｐの位置をインパクトハンマ（ＰＣＢ製：０８６Ｄ２０）で叩いて加振した。振動試験は、加速度計Ｑの位置を図９に示した様に変えながら５回実施した。

こうして加速度計にて得られたデータからＯＲＯＳ社製ＦＦＴアナライザ（型式ＯＲ３５−４）を用いて曲げ１次モードの固有振動数、及び減衰比を算出し、比較例１（拘束部材２のみ）の減衰比からの減衰比の増減を求めた。
（実施例２〜６）
実施例１の緩衝材と同じ緩衝材を図１２に示した様に巻回した他は、実施例１と同様にして振動試験を行った。
（実施例７）
質量体１１の括れ部１１ａを、図８に示したように、大径部１１ｂから分割して形成し、大径部１１ｂに螺子により連結するようにした他は、実施例１と同じようにして試験を実施した。以下、この質量体を「分割型」の質量体という。
（実施例８〜１２）
緩衝材１２を図１２に示した様に巻回した他は、実施例７と同様にして振動試験を行った。
（比較例１）
制振部材１を用いず、拘束部材２のみを制振対象部材Ａに載置した他は、実施例１と同様にして振動試験を行った。

（比較例２）
質量体として、実施例１と同じ黄銅製のロッド（株式会社ミスミ製、型番ＲＤＯＧ２０−５８８）に括れ部を設けない質量体を用いた他は、実施例１と同様にして振動試験を行った。以下、この質量体を「直線型」の質量体という。
（比較例３〜比較例７）
緩衝材１２を図１０に示した様に巻回した他は、比較例２と同様にして振動試験を行った。尚、拘束部材２の中に、緩衝材を巻回しない黄銅製のロッド質量体を用いて振動試験を行ったものを「ノーマル」（図１０備考参照）としたものについて実施した振動試験により得られた固有振動数と減衰比を図１０に合わせて記載している。

実施例１〜実施例１２、及び比較例１〜比較例７の試験条件、及び結果を図１０乃至図１２に示す。また、各実施例、比較例で得られた減衰比と緩衝材総幅の関係を図１３に示す。図１０〜図１２に示すように、全ての実施例、及び比較例で固有振動数は５０Ｈｚ以下（３５Ｈｚ程度）であることが確認できた。

そして、図１０、図１３に示すように、括れの無い質量体を用いた比較例２〜比較例７では、緩衝材総幅を変更しても減衰比は、あまり変化しないことが分かった。

これに対し、図１１〜図１３に示すように、括れの有る質量体１１を用いた実施例１〜実施例１２では、緩衝材総幅により、減衰比が大きく変化することが分かった。これにより、低周波に対して、括れのない質量体よりも括れのある質量体の方がチューニングし易いことが分かった。

また、実施例１〜６と実施例７〜１２により、分割型の質量体を用いることで、一体型の質量体を用いるのと同様の効果が得られることが分かった。
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態に係る動吸振器２００を示している。動吸振器２００は、制振部材２０１と拘束部材２とを備えている。拘束部材２は、第１実施形態と同じであり、その他、本実施形態において、第１実施形態と共通する部材は同一符号を付して説明を省略する。

制振部材２０１は、質量体２１１に緩衝材１２を巻回して設けられる。質量体２１１は、その長手方向を左右として、左右対称に設けられる一対の括れ部２１１ａ、２１１ａと、それらの外側、及び内側に設けられる計３箇所の大径部２１１ｂ，２１１ｂ，２１１ｃとを有している。図示の例では、質量体２１１の両端部（外側の大径部２１１ｂ）に緩衝材１２が巻回されている。緩衝材１２は、図１６に示した様に、中央の大径部２１１ｃに設けることもできる。
＜シミュレーション試験＞
ダッソーシステムズ社製のシミュレーションソフト「ＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ」（バージョン２０１６）を用いて、実施例２の制振部材１（重量：１．３ｋｇｆ）と下記の実施例１３の制振部材２０１について、有効質量と質量寄与率を求めた。
（実施例１３）
実施例１３の質量体２１１は、第２実施形態に係る括れ部２１１ａを２つ備えるものであり、図１５に示した各部の寸法が、ａ＝２０ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、ｃ＝４４８ｍｍ、ｄ１＝φ２０ｍｍ、ｄ２＝φ４ｍｍで、黄銅製として計算した重量が１．３ｋｇｆとなる。制振部材２０１は、質量体２１１の両端から幅１０ｍｍにＣＲゴム製の１ｍｍ厚のスポンジからなる緩衝材１２を３重に巻回したものとして、シミュレーション試験を行った。

シミュレーション試験の結果、実施例２の制振部材は、有効質量が０．９６４ｋｇｆ、軸垂直方向（ｚ方向のことです。）の質量寄与率が０．７２３２４であったのに対し、実施例１３の制振部材は、有効質量が１．２４３ｋｇｆ、軸垂直方向の質量寄与率が０．９４７であった。実施例１３の制振部材は、質量寄与率が、実施例１の制振部材の質量寄与率の３２％増しである。

質量寄与率が大きいと、質量体が振動することにより吸収するエネルギーが大きくなるため、動吸振器の制振効果をより高められると予想される。
（その他の実施形態）
本発明の動吸振器は上記の実施形態に限らず、括れ部は、図１７に示した質量体３１１のように、大径部３１１ｂと括れ部３１１ａの境界を、括れ部３１１ａに向かって徐々に縮径するよう設けてもよい。括れ部は、３つ以上設けてもよいし、括れ部の位置は、質量体の長手方向の中間であれば、何れの位置に設けてもよい。

拘束部材は、上記の実施形態に限らず、特許文献１に示した様なものを適宜に利用できる。

緩衝材１２は、図１６のように質量体の端部に限らず、質量体の任意の中間位置に設けてもよく、大径部の端部に限らず大径部の任意の中間位置に設けてもよい。

取付手段としては、制振対象物の振動を制振部材により制振できる程度に固定できれば、特に限定されず、上述したフラットバーの他、接着剤、ボルト、ナット、溶接部、クランプ、両面テープ、巻回固定用テープ、バンド等、公知の構成を単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いることができる。

制振対象物Ａ
動吸振器１００，２００
質量体１１，２１１，３１１
緩衝材１２
制振部材挿入部２３
拘束部材２
取付手段（フラットバー）３
括れ部１１ａ
長手方向の隣接する部分（大径部）１１ｂ

上記課題を解決するためになされた発明は、制振対象物に取り付けて前記制振対象物の制振を行う動吸振器であって、棒状の質量体、及び前記質量体の外周を包むように設けられる複数の緩衝材を有する制振部材と、前記制振部材が挿入される貫通孔又は溝からなり、少なくとも前記複数の緩衝材の位置で前記制振部材を内包し、緩衝材の外面側から前記緩衝材を拘束する制振部材挿入部を有する拘束部材と、前記拘束部材を制振対象物に取付ける取付手段とを備え、前記質量体は、大径部と、前記大径部より外径の細い少なくとも１つの括れ部とを有し、前記複数の緩衝材が、前記大径部に配設されていることを特徴とする。

Claims

制振対象物に取り付けて前記制振対象物の制振を行う動吸振器であって、
棒状の質量体、及び前記質量体の外周を包むように設けられる複数の緩衝材を有する制振部材と、
前記制振部材が挿入される貫通孔又は溝からなり、少なくとも前記複数の緩衝材の位置で前記制振部材を内包し、緩衝材の外面側から前記緩衝材を拘束する制振部材挿入部を有する拘束部材と、
前記拘束部材を制振対象物に取付ける取付手段と
を備え、
前記質量体は、長手方向の隣接する部分より外径の細い括れ部を少なくとも１つ有することを特徴とする動吸振器。
前記質量体は、前記括れ部を２つ以上備える請求項１に記載の動吸振器。