JP2672377B2 - 機械基礎の制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基礎上に載置された機器類のすべての振
動数領域にわたって振動の共振励起を防止することがで
きる制振装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、機器類から発生する振動によって機械基礎が共
振励起されるのを防止する装置としては、たとえば第７
図または第８図に示すように、構造物３に対してばね
（ばね定数Ｋ）２により支持された機械基礎（質量Ｍ）
１からなる主振動系に、付加振動体（質量ｍ）４、ばね
（ばね定数ｋ）５およびダンパ（減衰係数ｃ）６からな
る補助振動系を取り付け、主振動系のエネルギーを吸収
するようにしたものが知られている。第７図は主振動系
の下部に補助振動系を設置した例、第８図は主振動系の
上部に補助振動系を設置した例である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の補助振動系を用いた制振装置にあっては、ダン
パ６の減衰係数ｃを０とすると２質点系の非減衰振動と
なり、またｃを無限大とすると、機械基礎１と付加振動
体４とが剛結されて１質点系の非減衰振動となるから、
いずれの場合も機械基礎１の振動エネルギーを吸収する
効果を得ることはできなくなる。

そこで、最適の減衰効果を得るための条件として、
（１）式に示す最適減衰係数c₀が与えられている。

ただし、μ＝m/M また、振動系全体の最適調整条件として（２）式が与
えられている。

このように、従来の制振装置は、ダンパ６によって得
られる減衰効果には（１）式による限界があるととも
に、機械基礎と補助振動系とで２質点の振動系を構成し
ており、すべての振動数領域にわたって制振効果を発揮
するものではない。とくに低振動数領域における振動制
御はきわめて困難であるという欠点がある。

この発明は上記の欠点を除去して、基礎の共振励起
を、すべての振動数領域にわたって制御できる制御装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明においては、構造
物に支持された機械基礎の下面側または上面側に、フレ
ームとフレームに取り付けられた回転軸の周りに高速回
転する重錘と、フレームの外周を重錘の回転軸と直交す
る軸方向両端側で支持するビームとを備える制振装置が
配置してある。

第１発明においては、上記制振装置のフレームの各ビ
ームを、機械基礎の下面に固定した支持台と構造物の上
面に固定した支持台とに、水平方向の軸の周りに回転可
能に、かつ各支持台を支点としてビームの中心軸と直交
する軸の周りに回転可能に支承している。

第２発明においては、上記制振装置のフレームの各ビ
ームを、機械基礎の下面に固定した支持台と構造物の上
面に固定した支持台とに、鉛直方向の軸の周りに回転可
能に、かつ各支持台を支点としてビームの中心軸と直交
する軸の周りに回動可能に支承している。

〔作用〕

この発明の制振装置は、機械基礎に設置された機器類
の振動によって制振装置の支持軸であるビームが設置当
初の軸方向に対して勾配をもつと、この動きを高速回転
する重錘が直接感知して支持軸の周りに回動し、この回
動により支持軸と直交する軸の周りには、支持軸に逆向
きの勾配を与えるモーメントが発生するという角運動量
の原理に基づいて、機械基礎の振動を制御するものであ
る。

第１発明においては、機械基礎が振動により鉛直方向
に変位した場合、制振装置の支持軸が水平方向の軸に対
して勾配をもち、重錘が支持軸の周りに回動するから、
これにより支持軸を水平方向に復帰させようとするモー
メントが支持軸と直交する水平方向の軸周りに発生す
る。

第２発明においては、機械基礎が振動により水平方向
に変位した場合、制振装置の支持軸が鉛直方向の軸に対
して勾配をもち、重錘が支持軸の周りに回動するから、
これにより支持軸を鉛直方向に復帰させようとするモー
メントが支持軸と直交する水平方向の軸周りに発生す
る。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第４図は、第１発明についての実施例で
ある。

振動源である機器（図示せず）が載置された機械基礎
１は、ばね２により構造物３に対して支持されている。
この機械基礎１と構造物３との間に配置した制振装置10
は、機械基礎１の下面に固定した支持台７と構造物３の
上面に固定した支持台８とに支承されている。（第１
図）。

制振装置10は、第１図および第２図に示すように、扁
平な防錘円形状のフレーム11に、外周部分が厚肉の円盤
状の重錘12を収容し、重錘12の中心線上に設けた回転軸
13の両端部を、フレーム11の中心線上において回転可能
に支持し、フレーム11の外周には、重錘12の回転軸13と
直交する軸方向（直径方向）両側に、それぞれビーム1
4,15を取り付けた構成のものである。

機械基礎１の支持台７と、構造物３の支持台８とは、
同一構造になっており、第３図および第４図に示すよう
に、二股状の軸受部7aに設けた穴に軸体９の両端部を中
心軸線の周りに回転可能に嵌合してある。

機械基礎１の支持台７と構造物３の支持台８との各軸
体９の中心線は同一水平線上に位置しており、これらの
軸体９の中心部に設けた穴に、前記制振装置10のフレー
ム11のビーム14,15がそれぞれ中心軸線の周りに回転可
能に嵌合されている。

このように、制振装置10はフレーム11のビーム14,15
を支持軸として各支持台7,8に支持され、水平方向の軸
の周りに回転することができ、かつ、各支持台7,8を支
点としてビーム14,15の中心軸と直交する軸の周りに回
動することができ、非作動状態においては、重錘12の回
転軸13が鉛直方向を保持するようになっている。

上記制振装置10の非作動時におけるビーム14,15の中
心軸がＸ軸と平行であって、重錘12は、第２図の矢印方
向にＺ軸と平行な回転軸13の周りに高速回転しているも
のとし、この状態で機械基礎１がその上に載置されてい
る機器の振動により鉛直方向（Ｚ軸）の変位を生じたと
き、制振装置10は下記のように作動する。

まず、機械基礎１が鉛直下方に押し下げられると、こ
れに伴って機械基礎１の支持台７に支持されているビー
ム14が押し下げられるため、ビーム14,15の中心軸、す
なわちフレーム11の支持軸がＸ軸に対して勾配をもった
状態になる。この動きを高速回転する重錘12が感知し
て、フレーム11は支持軸の周りに（第２図の矢印方向）
回動する。この回動により支持軸と直交するＹ軸の周り
には、第１図に示す矢印方向のモーメントＭが生じる。
このモーメントＭは機械基礎１の支持台７を鉛直上方に
持ち上げようとする偶力として作用するので、機械基礎
１の鉛直下方への変位が相殺されて消去されることにな
る。

これとは反対に、機械基礎が１鉛直上方に持ち上げら
れると、前記の場合と同様の作動により、第１図とは逆
方向のモーメントがＹ軸周りに生じて、機械基礎１の支
持台７を鉛直下方へ押し下げようとする偶力が作用す
る。

第５図および第６図は、第２発明についての実施例で
ある。

機械基礎１と、機械基礎１をばね２を介して支持する
構造物３との間に、第１発明と同一構成の制振装置10が
配置されている。この制振装置10のフレーム11のビーム
14,15は、機械基礎１の下面と構造物３の上面とに固定
した同一鉛直線上の支持台7,8に支承されている。

各支持台7,8は第１発明の場合と同様の構成になって
おり、（第３図，第４図参照）、各支持台7,8に支持さ
れた制振装置10のフレーム11のビーム14,15は、鉛直方
向の軸の周りに回転することができ、かつ各支持台14,1
5を支点としてビーム114,15の中心軸と直交する軸の周
りに回動することができ、非動作状態においては、重錘
12の回転軸13が水平方向を保持するようになっている。

上記制振装置10の非作動時におけるビーム14,15の中
心軸がＺ軸と平行であって、重錘12は回転軸13がＸ軸と
平行で第６図の矢印方向に高速回転しているものとす
る。この状態で、機械基礎１がその上に載置されている
機器の振動により水平方向（Ｘ軸）の変位を生じたと
き、制振装置10の作動は下記のようになる。

機械基礎１に第５図の右方向の水平変位が生じると、
これに伴って機械基礎１の支持台７に支持されているビ
ーム14が同一方向に変位するため、ビーム14,15の中心
軸、すなわちフレーム11の支持軸はＺ軸に対して勾配を
もった状態になる。この動きを高速回転する重錘12が感
知して、フレーム11は支持軸の周りに（第６図の矢印方
向）回動する。この回動により支持軸と直交するＹ軸の
周りには、第５図に示す矢印方向のモーメントＭが生じ
る。このモーメントＭは機械基礎１の支持台７に左方向
への水平変位を与える偶力として作用するので、機械基
礎１の右方向への水平変位が相殺されて消去されること
になる。

これとは反対に、機械基礎１に左方向の水平変位が生
じると、前記の場合と同様の作動により、第５図とは逆
方向のモーメントがＹ軸周りに生じて、機械基礎１の支
持台７に右方向への変位を与えようとする偶力が作用す
る。

上記の第２発明の制振装置10を複数個配置して、重錘
12の回転軸13の中心軸を互いに90゜の角度で交差させる
と、全方向形の水平動制振装置としての機能が得られ
る。

なお、第１ないし第２発明の各制振装置を適宜組み合
わせて配置してもよく、このような構成にした場合は、
鉛直および水平の各種の振動が同時に生じる機械基礎を
有効に制振することができる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、この発明の制振装置は、重錘
が回転可能に取り付けられたフレームを重錘の回転軸と
直交する軸方向両端側で支持し、この支持軸に勾配を与
えると、重錘がフレームの支持軸の周りに回動し、支持
軸と直交する軸の周りにモーメントが発生して支持軸に
逆向きの勾配が与えられるという角運動量の原理によっ
て、機械基礎の振動による鉛直および水平方向の変位を
消去するものであるから、機械基礎の振動数に対応して
精確に作動し、すべての振動数領域にわたって高性能の
制振効果が発揮されることになり、とくに従来の制振装
置によっては困難とされていた低振動数領域において
も、すぐれた制振性能を有する制振装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の実施例を示す側面図、第２図は第１
図の制振装置の平面図、第３図は第１図のＡ−Ａ線断面
図、第４図は第３図のＢ−Ｂ線矢視図、第５図は第２発
明の実施例を示す側面図、第６図は第５図の制振装置の
正面図、第７図および第８図はそれぞれ従来の制振装置
のモデル図である。 図中、１は機械基礎、３は構造物、7,8は支持台、10は
制振装置、11はフレーム、12は重錘、13は回転軸、14,1
5はビームである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械基礎と構造物との間に、フレームと、
   フレームに取り付けられた回転軸の周りに高速回転する
   重錘と、フレームの外周を重錘の回転軸と直交する軸方
   向両端側で支持するビームとを備える制振装置を配置
   し、前記制振装置のフレームの各ビームを、機械基礎の
   下面に固定した支持台と構造物の上面に固定した支持台
   とに、水平方向の軸の周りに回転可能に、かつ各支持台
   を支点としてビームの中心軸と直交する軸の周りに回動
   可能に支承したことを特徴とする機械基礎の制振装置。
2. 【請求項２】機械基礎と構造物との間に、フレームと、
   フレームに取り付けられた回転軸の周りに高速回転する
   重錘と、フレームの外周を重錘の回転軸と直交する軸方
   向両端側で支持するビームとを備える制振装置を配置
   し、前記制振装置のフレームの各ビームを、機械基礎の
   下面に固定した支持台と構造物の上面に固定した支持台
   とに、鉛直方向の軸の周りに回転可能に、かつ各支持台
   を支点としてビームの中心軸と直交する軸の周りに回動
   可能に支承したことを特徴とする機械基礎の制振装置。