JP2500017B2 - Vibration generator - Google Patents

Vibration generator

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JP2500017B2
JP2500017B2 JP4064674A JP6467492A JP2500017B2 JP 2500017 B2 JP2500017 B2 JP 2500017B2 JP 4064674 A JP4064674 A JP 4064674A JP 6467492 A JP6467492 A JP 6467492A JP 2500017 B2 JP2500017 B2 JP 2500017B2
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JP
Japan
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rotational
mode
vibrating body
excited
vibration
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孝生 大西
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電動機を用いた振動発
生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration generator using an electric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、誘導電動機を用いた振動発生
装置としては、特公昭36−16693号公報に開示さ
れたものが知られている。このものは、2台の誘導電動
機を単一の支持体に設け、この2台の電動機を互いに逆
方向に回転させ、ただ誘導電動機回転周波数を上げるだ
けで振動周期化力が働き、所要方向の振動を発生させる
ものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vibration generator using an induction motor, one disclosed in Japanese Patent Publication No. 36-16693 is known. In this system, two induction motors are provided on a single support, the two motors are rotated in opposite directions, and the vibration periodical force acts by simply increasing the rotation frequency of the induction motor. It generates vibration.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】いま、このような2個
の互いに逆方向に回転する電動機を備えた振動発生装置
の模式図を図1に示す。この図1に示す振動発生装置の
振動発生系を模式的に示すと図3のとおりである。図3
に示すモデルにおいて、実験モーダル解析により得られ
る全体の系の並進モードの固有振動数、回転モードの固
有振動数、被加振体の振幅、アンバランス錘りの大きさ
等の所定の設定値を入力し、シミュレーションを行い、
電動機に必要なトルクを算出した。その結果を図4に示
す。
FIG. 1 is a schematic view of a vibration generator having such two electric motors rotating in opposite directions. The vibration generating system of the vibration generating device shown in FIG. 1 is schematically shown in FIG. FIG.
In the model shown in Fig. 3, given set values such as the natural frequency of translational mode, the natural frequency of rotational mode, the amplitude of the excited body, the size of the unbalanced weight, etc. Enter, simulate,
The torque required for the electric motor was calculated. FIG. 4 shows the results.

【0004】図4において、並進モード必要トルクを示
す曲線Aは、並進モードのみを行うのに必要な電動機の
最小必要トルクを示す。また回転モード必要トルクB
は、回転モードを行うのに必要な最小必要トルクを示
す。本発明者は、前記シミュレーション計算結果より、
図3のモデルにおいて、被加振体を安定的に並進モード
で揺らすためには、図4のグラフより、電動機の回転周
波数をΩA 以上に設定し、かつその回転周波数での出力
トルクがTA 以上ある電動機を用いればよいことを見い
出した。
In FIG. 4, a curve A indicating the translation mode required torque shows the minimum required torque of the electric motor required to perform only the translation mode. Rotation mode required torque B
Indicates the minimum required torque required to perform the rotation mode. The present inventor, from the simulation calculation result,
In the model of FIG. 3, in order to stably oscillate the body to be excited in the translational mode, from the graph of FIG. 4, the rotation frequency of the motor is set to Ω A or higher, and the output torque at that rotation frequency is T. We have found that it is sufficient to use an electric motor of A or higher.

【0005】本発明は、本発明者のシミュレーション計
算結果に基づいて知見されたもので、極めて簡単な手法
により被加振体を並進モードのみで振動するようにした
振動発生装置を提供することを目的とする。
The present invention has been discovered based on the simulation calculation results of the present inventor, and it is an object of the present invention to provide a vibration generator that vibrates a body to be excited only in a translation mode by an extremely simple method. To aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による振動発生装置は、アンバランス錘りとこ
のアンバランス錘りを固定する回転軸とを有する第1の
回転振動体と、アンバランス錘りとこのアンバランス錘
りを固定する回転軸とを有し、前記第1の回転振動体の
回転方向と逆方向に同一回転速度で回転する第2の回転
振動体と、前記第1の回転振動体と前記第2の回転振動
体を取り付ける被加振体と、この被加振体を固定部に弾
性結合する弾性体とを備え、前記第1および第2の回転
振動体および被加振体、弾性体を含む全体の系の回転モ
ードの固有振動数と並進モードの固有振動数が次式を満
たし、
A vibration generator according to the present invention for achieving the above object comprises a first rotary vibrating body having an unbalanced weight and a rotary shaft for fixing the unbalanced weight. A second rotary vibrating body that has an unbalanced weight and a rotation shaft that fixes the unbalanced weight, and that rotates at the same rotational speed in a direction opposite to the rotation direction of the first rotational vibrating body; A first vibrating body to which the first vibrating body and the second vibrating body are attached, and an elastic body that elastically couples the vibrating body to a fixed portion. The natural frequency of the rotation mode and the natural frequency of the translational mode of the whole system including the excited body and the elastic body satisfy the following equation,

【0007】[0007]

【数2】 前記全体の系の回転モードと並進モードとで回転振動数
および必要トルクが一致するとき、その回転振動数をΩ
A 、その必要トルクをTA とすると、前記第1および第
2の回転振動体の必要トルクがTA 以上であることを特
徴とする。
[Equation 2] When the rotational frequency and the required torque are the same in the rotation mode and the translation mode of the entire system, the rotation frequency is Ω.
A, when the required torque and T A, wherein the required torque of the first and second rotating oscillator is not less than T A.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、被加振体の重さ、弾性体のば
ね定数、並進モードの固有振動数、回転モードの固有振
動数等を入力、シミュレーションにより所要の仕様をも
つ振動発生装置を容易に設計、製作することができる。
According to the present invention, the weight of the object to be excited, the spring constant of the elastic body, the natural frequency of the translation mode, the natural frequency of the rotation mode, etc. are input, and the vibration generator having the required specifications by simulation is input. Can be easily designed and manufactured.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の実施例による振動発生装置は、次の条件
を満たす装置である。この条件は、コンピュータシミュ
レーション計算により求めた結果である。図5に示す振
動モデルにおいて、7は第1の回転振動系、8は第2の
回転振動系、3は被加振体、9、10は弾性体、12は
固定部である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The vibration generator according to the embodiment of the present invention is a device that satisfies the following conditions. This condition is a result obtained by computer simulation calculation. In the vibration model shown in FIG. 5, 7 is a first rotary vibration system, 8 is a second rotary vibration system, 3 is an object to be excited, 9 and 10 are elastic bodies, and 12 is a fixed part.

【0010】ここで、 TL 、TR :各シャフト1、2を回転させるための所要
トルク XL 、XR :被加振体3の変位(x方向) ZL 、ZR :シャフト1、2の変位(x方向) FL 、FR :シャフト1、2を回転させることにより生
ずる加振力(x方向) とすると、
Here, T L and T R : required torques for rotating the shafts 1 and 2 X L and X R : displacement of the body 3 to be excited (x direction) Z L and Z R : shaft 1, 2 the displacement (x-direction) F L, F R: When excitation force generated by rotating the shaft 1, 2 (x-direction),

【0011】[0011]

【数3】 被加振体の振動方程式は(3) 、(4) で表される。(Equation 3) The vibration equation of the body to be excited is expressed by (3) and (4).

【0012】[0012]

【数4】 アンバランス錘り5、6を維持または増速させる所要ト
ルクTL 、TR は次式で表わされる。
[Equation 4] Required torque T L to maintain or accelerated imbalance governor weight 5, 6, T R is represented by the following equation.

【0013】[0013]

【数5】 ここで、(5)、(6)式の抵抗を無視できるとする
と、必要最小限トルクTは、
(Equation 5) Here, assuming that the resistances of the equations (5) and (6) can be ignored, the required minimum torque T is

【0014】[0014]

【数6】 ≧0 ≧0 より、From ≧ 0 ≧ 0,

【0015】[0015]

【数7】 T=−mr(sinφ−mrsinψ……
(7) となる。(3) 、(4) 式を変数変換する。
## EQU00007 ## T = -mr ( R sin .phi.-mr L sin .psi.
(7) Change the variables in equations (3) and (4).

【0016】[0016]

【数8】 =XR-XL X=XR+XL を代入して、## EQU8 ## Substituting = X R -X L X = X R + X L ,

【0017】[0017]

【数9】 (8) 、(9) を変形して、[Equation 9] By transforming (8) and (9),

【0018】[0018]

【数10】 ただし、[Equation 10] However,

【0019】[0019]

【数11】 [Equation 11]

【0020】[0020]

【数12】 (8)'、(9)'の解(Equation 12) Solution of (8) ', (9)'

【0021】[0021]

【数13】 (Equation 13)

【0022】[0022]

【数14】 ところでZR 、ZL は以下に示すように表わされる。[Equation 14] By the way, Z R and Z L are represented as shown below.

【0023】[0023]

【数15】 (20)、(21)に(16)、(17)を代入し、2回微分したものを
(7) に代入し、α=0(位相差なし;並進モードの必要
トルク)と、α=π(位相差π:回転モードの必要トル
ク)を(7) 式に代入する。 α=0のとき
(Equation 15) Substituting (16) and (17) into (20) and (21) and differentiating twice
Substituting into (7), α = 0 (no phase difference; translation mode required torque) and α = π (phase difference π: rotation mode required torque) are substituted into equation (7). When α = 0

【0024】[0024]

【数16】 T(0)=−mr()sinωt…………
(7)’ α=πのとき
## EQU16 ## T (0) =-mr ( R + L ) sinωt ...
(7) 'When α = π

【0025】[0025]

【数17】 T(π)=−mr{sinωt+mrsin
(ωt+π)}……(8)’ このときの|T(0)|(並進モード必要トルク)、|
T(π)|(回転モード必要トルク)をコンピュータシ
ミュレーションによりシャフト1、2の回転振動数ωを
変化させ、各ωの値での|T(0)|、|T(π)|の
maxを算出すると、図6のような曲線が得られ、|T
(0)|と|T(π)|の交点ΩA 、T A が求まる。
## EQU17 ## T (π) =-mr {Rsinωt + mrLsin
(Ωt + π)} (8) 'At this time, | T (0) | (translation mode required torque), |
T (π) | (rotation mode required torque)
The rotation frequency ω of shafts 1 and 2 can be calculated by simulation.
By changing | T (0) | and | T (π) | at each value of ω
When max is calculated, a curve as shown in FIG. 6 is obtained, and | T
Intersection Ω of (0) | and | T (π) |A , T A Is found.

【0026】ΩA より小さい回転振動数では、低いトル
クの回転モードで振動するが、ΩAの回転振動数以上で
は並進モードの方が低トルクになるため、並進モードの
振動が得られる。回転振動数を上昇する場合、回転振動
数が0〜ΩA までは回転モードのトルク曲線に沿ってト
ルクをTA まで上げる必要がある。これは、振動系のト
ルクがT A より小さいと回転振動数をΩA 以上に上げら
れないからである。並進モードを得るには、回転振動数
ΩA 以上の振動数にすることが必要であり、そのために
は電動機のトルクがTA 以上の性能をもつ必要がある。
ΩA At lower rotational frequencies, lower torque
It vibrates in the rotation mode, but ΩAAbove the rotational frequency of
Has a lower torque in the translation mode,
Vibration is obtained. Rotational vibration when increasing the rotational frequency
Number is 0-ΩA Up to the torque curve of the rotation mode.
Luk TA Need to raise. This is the vibration system
Luk is T A If it is smaller, the rotation frequency is ΩA Raised above
Because it is not possible. To get the translation mode, the rotational frequency
ΩA It is necessary to set the above frequency, and for that purpose
Is the torque of the motor is TA It is necessary to have the above performance.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の振動発生
装置によると、従来より電動機のトルク不足のために得
られなかった並進モードの振動を確実に得ることができ
るという効果がある。また、振動装置の必要トルクをあ
らかじめシミュレーション計算した最小限の必要トルク
の振動系を用いることにより、並進モードを容易に得ら
れるという効果がある。
As described above, according to the vibration generator of the present invention, there is an effect that it is possible to surely obtain the translational mode vibration which has not been obtained due to the insufficient torque of the electric motor. Further, there is an effect that the translation mode can be easily obtained by using the vibration system of the minimum required torque in which the required torque of the vibration device is calculated by simulation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例による振動系を示す模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a vibration system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1振動系および第2振動系を示す模
式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a first vibration system and a second vibration system of the present invention.

【図3】本発明の実施例による振動発生装置を示す模式
図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a vibration generator according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の作用を説明するためのもの
で、モータの回転振動数とモータの必要トルクの関係を
示す図である。
FIG. 4 is a view for explaining the operation of the embodiment of the present invention, and is a diagram showing the relationship between the rotational frequency of the motor and the required torque of the motor.

【図5】本発明の実施例のモデルを示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a model of an example of the present invention.

【図6】回転モードと並進モードを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a rotation mode and a translation mode.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アンバランス錘りとこのアンバランス錘
りを固定する回転軸とを有する第1の回転振動体と、 アンバランス錘りとこのアンバランス錘りを固定する回
転軸とを有し、前記第1の回転振動体の回転方向と逆方
向に同一回転速度で回転する第2の回転振動体と、 前記第1の回転振動体と前記第2の回転振動体を取り付
ける被加振体と、 この被加振体を固定部に弾性結合する弾性体とを備え、 前記第1および第2の回転振動体および被加振体、弾性
体を含む全体の系の回転モードの固有振動数と並進モー
ドの固有振動数が、次式を満たし、 【数1】 前記第1および第2の回転振動体および被加振体、弾性
体を含む全体の系の回転モードと並進モードの必要トル
クが一致するとき、その回転振動数をΩA 、その必要ト
ルクをTA とすると、前記第1および第2の回転振動体
の必要トルクがTA 以上であることを特徴とする振動発
生装置。
1. A first rotating vibrating body having an unbalanced weight and a rotating shaft for fixing the unbalanced weight, an unbalanced weight and a rotating shaft for fixing the unbalanced weight. A second rotational vibrating body that rotates at the same rotational speed in a direction opposite to the rotational direction of the first rotational vibrating body, and a vibrating body to which the first rotational vibrating body and the second rotational vibrating body are attached And an elastic body that elastically couples the excited body to the fixed portion, and the natural frequency of the rotation mode of the entire system including the first and second rotational vibrating bodies, the excited body, and the elastic body. And the natural frequency of the translation mode satisfy the following equation, and When the required torques of the rotation mode and the translational mode of the entire system including the first and second rotary oscillators, the body to be excited, and the elastic body match, the rotational frequency is Ω A and the required torque is T If A , the required torque of the first and second rotary oscillators is T A or more.
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JP4807730B2 (en) * 2005-08-25 2011-11-02 国立大学法人名古屋大学 Bending fatigue testing machine and bending fatigue testing method
JP4825661B2 (en) * 2006-12-26 2011-11-30 曙ブレーキ工業株式会社 Vibration generator

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