JP3043521B2 - 制振装置 - Google Patents

制振装置

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JP3043521B2
JP3043521B2 JP4178331A JP17833192A JP3043521B2 JP 3043521 B2 JP3043521 B2 JP 3043521B2 JP 4178331 A JP4178331 A JP 4178331A JP 17833192 A JP17833192 A JP 17833192A JP 3043521 B2 JP3043521 B2 JP 3043521B2
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arm
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俊夫 小見
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制振装置、特に、水平
基台と直立柱とから成るフレームを有しており、直立柱
には水平基台から間隔を置いてピボットピンを介してア
ームが旋回自在に配置され、アームの上にはマスを移動
及び固定自在に配置すると共にアームと水平基台との間
にほぼ垂直なばねが配置されて成る制振装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】振動が発生しやすい構造物(以下、「制
振対象物」と呼ぶ)の振動を抑制するために、制振対象
物に適当に設計された制振装置を取り付けることが行わ
れている。このような制振装置の一つの種類として、添
付図面の図5に略図により示されるような制振装置が知
られている。
【0003】この制振装置は、例えば、被制振対象物の
上下方向の振動を抑制するための制振装置として構成さ
れているものとしてあり、この制振装置は、制振対象物
の上に設置されるようにされている平面輪郭が長方形状
である盤状の水平基台11と、その一つの側部において
直立して設けられている直立柱12とから成るフレーム
1の直立柱12の内面に、その上端部の付近において、
水平基台11から間隔を置かれた長い棒状のアーム2
が、その1端部においてピボット3を介して垂直面内を
旋回自在であるように取り付けられており、このアーム
2の上には、ある重量を有しているマス4が移動及び固
定自在に取り付けられており、また、アーム2は、ピボ
ット3とマス4との間において、アーム2と水平基台1
1との間にほぼ垂直に配置されたばね、例えば、コイル
ばね5によりほぼ水平に保持されており、更に、アーム
2と水平基台11との間は、適宜な種類のダンパ6が配
置されている。
【0004】このように構成を有している制振装置は、
制振対象物の上に水平基台11を介して水平に取り付け
られ、制振対象物が振動する時は、主として、アーム2
と、マス4と、コイルばね5とから成る振動系が振動を
行い、この振動系の固有振動数を、あらかじめ制振対象
物の振動数に対して最適なものとなるように選択して置
くことにより、制振対象物の振動を抑制することが出来
るようになっている。
【0005】また、このような構成を有している制振装
置においては、コイルばね5は、ある取り付けたわみを
有して水平基11とアーム2との間に取り付けられる
が、この取り付けたわみは、マス4の質量と、コイルば
ね5のばね定数及びそれぞれのピボット3からの距離に
よって決定される。更に、この振動系が振動をする場合
には、コイル場合5は動変位を受けるが、この動変位
は、その取り付けたわみを越えることが多い。このため
に、次のような対策が講じられている。例えば、図6
に、この制振装置のコイルばね5の部分だけをやや具体
的に示すように、水平基台11とアーム2とに、それぞ
れ、ブラケット11,12を取り付け、ブラケット11
には、下部水平架台131をピボット14を介して旋回
自在に取り付け、その上方には上部水平架台132を数
本の垂直ボルト15により固定して設置してある。ま
た、これらの上下部水平架台132,131の間には、ボ
ルト15によって案内されるように上下部ばね取り付け
板161,162が配置されており、それらの間にコイル
ばね5が配置されるようになっている。
【0006】一方、ブラケット12には、上部水平架台
132に形成された円形穴を貫通して上部板17がピボ
ット18を介して旋回自在に取り付けられており、その
中心部からは、上端部が固着されている連結棒19が下
方へ延長されており、その下端部にはストッパ円板20
が固着されているが、このストッパ円板20は、下部ば
ね取り付け板162に下端部において固着されたシリン
ダ21の内部に、摺動自在に収容されている。
【0007】また、この構成においては、上部水平架台
132の下面と、上部ばね取り付け板161の上面との間
には、コイルばね5の取り付けたわみδに相当する間隔
が置かれている。なお、同一の間隔δが、ストッパ円板
20の上面と、シリンダ21の上面とカバー210の下
面との間にも与えられている。
【0008】このようにして、このような構成を有して
いるコイルばね5の部分において、その上部ばね取り付
け板161に、アーム2を介してコイルばね5の取り付
けたわみδを越える動変位が下方に加えられた時には、
図7に示すように、下部ばね取り付け板162は下部水
平架台131に接触したままであるので、上部ばね取り
付け板161が、下部ばね取り付け板162との間におい
てコイルばね5を、この動変位に相当するたわみ量をた
わませるが、反対に、上部ばね取り付け板161に、コ
イルばね5の取り付けたわみδを越える動変位が上方に
加えられた時には、図8に示すように、下部ばね取り付
け板162が連結棒19及びシリンダ21を介して上方
に引き上げられ、上部ばね取り付け板161が上部水平
架台132に衝突するので、コイルばね5は、上下部ば
ね取り付け板161,162の間において圧縮され、この
動変位を行うことができる。
【0009】このように、従来の制振装置においては、
コイルばね5の動変位が、取り付けたわみδを越えた場
合に対処するために (1) 例えば、図6に示すような構成を採用し、これに
より、コイルばね5が、図7に示すように、下方に動変
位した状態及び図8に示すように上方に動変位した状態
においても、コイルばね5にばね機能をそのまま維持さ
せることが可能とされる外、ここには、詳細には説明を
しないが (2) マス4の質量を大きくし、動変位をコイルばね5
の取り付けたわみ以下とすると言う対策が取られること
も出来る。
【0010】しかしながら、(1)の対策を採った場合に
は、切り換えのために、上下部水平架台132,131
上下部ばね取り付け板161,162;ストッパ板20,
シリンダ21などの金具が必要であり、また、切り換え
時に、これらの金具の衝突のために騒音が発生し、更
に、ばね装置が大きくなると言う問題点があり、また (2)の対策を採った場合には、経済的に不向きとなり、
また、取り付け空間が大きくなると言う問題点が生ず
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、従
来の対策におけるこのような問題点を解決し、構造が簡
単であり、経済的であり、ばね特性が優れている制振装
置、すなわち、荷重−たわみ曲線が、最初から線形であ
る制振装置を得ることを、その解決すべき架台とするも
のである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による制振装置
は、水平基台と直立柱とから成るフレームと、前記直立
柱の上端にピボットを介して上下方向に回動自在に設け
られたアームと、前記アームに移動及び固定自在に配置
されたマスと、前記水平基台と前記アームとの間に設け
られた第1コイルばねとからなる制振装置において、前
記水平基台とアーム間に設けられたダンパと、前記フレ
ームには前記アームの上方側において前記水平基台と平
行に設けられた水平梁と、前記水平梁とアームとの間に
ほぼ垂直に設けられた第2コイルばねと、前記水平基台
と水平梁間に設けられたガイド棒と、前記ガイド棒に設
けられ前記アームの上方側と下方側に位置する一対のス
トッパと、を備え、前記各コイルばねは、予め動変位に
対応する取り付けたわみが与えられていると共に、前記
各コイルばねは前記ダンパとマスとの間に位置する構成
である。
【0013】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す添付図面に
基づいて、詳細に説明する。まず、図1は、本発明の1
実施例を略図により示すものであるが、これを図5に示
した従来公知の制振装置と比較すると分かるように、そ
の基本的構成においては、後者のそれと同一であるの
で、前者の構成要素の内で、後者のそれと同一ないしは
類似であるものには、同一の参照数字を付けてある。す
なわち、図1に示すように、本実施例による制振装置に
おいては、基本振動系が、フレーム1の直立柱12の内
面にピボット3により枢着されたアーム2と、それに移
動及び固定自在に設置されたマス4と、アーム2とフレ
ーム1の水平基台11の上面との間に配置されている第
1コイルばね30(従来の制振装置におけるコイルばね
5に対応するが、その取り付けたわみ状態は相違してい
る)及びダンパ6から成り立っていることは、図5に示
した従来の制振装置とほぼ同様であるが、本実施例にお
いては、直立柱12に、ピボット3から上方に間隔を置
いて、水平基台11に対して平行に水平梁13が内方に延
長されており、この水平梁13の下面と、アーム2との
間に、第1コイルばね30と垂直方向に整列するように
追加の第2コイルばね31が配置されており、その上下
各端部が、それぞれ、水平梁13及びアーム2に固着さ
れている点において、従来のものと相違している。更
に、この場合に、各コイルばね30及び31には、それ
ぞれ、あらかじめ動変位に対応する取り付けたわみを与
えて置く点においても、従来のものと相違しており、ま
た、この点が、本発明の最も大きな特徴となっているも
のである。
【0014】また、図2には、図1に略図により示した
本発明の1実施例のやや具体的な実施態様が示されてい
るが、その構成は、同図から明らかである。なお、同図
中参照数字35は、アーム2の回動を規制するための一
対のストッパを示すものであり、各ストッパ35は、水
平基台11と水平梁13間に設けられたガイド棒40に設
けられアーム2の上方側と下方側に配設されている。
【0015】本発明の実施例は、上記のような構成を有
しているが、次に、そのり数値例を説明する。まず、最
初に、図5に示した従来の制振装置を、簡略化して図3
に示してあるが、図5に示された各要素、すなわち、マ
ス4はその質量がm、コイルばね5はそのばね定数が
k、それぞれのピボット3からの距離が1m,1kなどで
あるものと現されている。今、この振動系の固有振動数
0=4.5Hzであり、マス4の質量m=70kgfで
あり、1k=500mm、1m=870mmとした場合に
おける各要素の数値を計算すると、次のようになる。ば
ね定数kは、g=9,800mm/s2とすると k=(1m/1k2×{(2πf02×m/g}=17.
29kgf/mmコイルばね5に加えられる荷重Pは P=(1m/1k)×m=(870/500)×70=1
21.8mm コイルばね5の取り付けたわみδは δ=P/k=121.8/17.29=7.04mm となる。
【0016】そして、この振動系のコイルばね5の部分
の動変位が、±40mmであるものとした時に、図1及
び2に示す本発明の実施例においては、その実施例を簡
略化して表した図4に示すように、コイルばね31ない
しは32のばね定数がk1,コイルばね30のばね定数
がk2であるものとし、それぞれの取り付けたわみを
δ1,δ2とした場合に δ1,δ2=50mm に選択するものとして、各コイルばね31ないし32及
び30のばね定数k1及びk2を求めると、次のようにな
る。 k1+k2=k=17.29kgf/mm δ11−δ22+P=0 50k1−50(17.24−k1)+121.8=0 k1=7.427kgf/mm k2=17.29−7.427=9.863kgf/mm となる。このように、コイルばね31ないしは32及び
コイルばね30のばね定数k1及びk2を、それぞれ、上
記のような値に決定することにより、各コイル31ない
しは32及びコイルばね30に、あらかじめ動変位量以
上に初期たわみδ1,δ2を与えた状態で取り付けること
が出来るようになる。
【0017】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成及び作用を
有しているので、水平基台と直立柱とから成るフレーム
を有しており、直立柱には水平基台から間隔を置いてピ
ボットピンを介してアームが旋回自在に取り付けられて
おり、アームの上にはマスを移動及び固定自在に配置す
ると共にアームと水平基台との間にはアームをほぼ水平
に保持するためにほぼ垂直にばねが配置されている制振
装置において、従来のこの種の制振装置における問題点
を簡単な構成により経済的に解決し、しかも、優れたば
ね特性、すなわち、荷重−たわみ曲線が最初から線形で
ある制振装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す略図である。
【図2】図1に示された実施例のやや具体的な実施態様
を示す略図である。
【図3】図5に示す従来の制振装置を簡略化して示す略
図である。
【図4】図1に示す本発明の実施例を簡略化して示す略
図である。
【図5】従来の制振装置の1例を示す略図である。
【図6】図5に示す制振装置のばね部分のやや具体的な
詳細図である。
【図7】図5に示す制振装置のばね部分が下方に取り付
けたわみを越えて動変位した状態で示す図である。
【図8】同じく、上方に取り付けたわみを越えて動変位
した状態で示す略図である。
【符号の説明】
1 フレーム 11 水平基台 12 直立柱 13 水平梁 15 直立柱 16 水平梁 2 アーム 3 ピボット 4 マス 6 ダンパ 30 第1コイルばね 31 第2コイルばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 15/02 E04H 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平基台(11)と直立柱(12)とから成るフ
    レーム(1)と、前記直立柱(12)の上端にピボット(3)を介
    して上下方向に回動自在に設けられたアーム(2)と、前
    記アーム(2)に移動及び固定自在に配置されたマス(4)
    と、前記水平基台(11)と前記アーム(2)との間に設けら
    れた第1コイルばね(30)とからなる制振装置において、
    前記水平基台(11)とアーム(2)間に設けられたダンパ(6)
    と、前記フレーム(1)には前記アーム(2)の上方側におい
    て前記水平基台(11)と平行に設けられた水平梁(13)と、
    前記水平梁(13)とアーム(2)との間にほぼ垂直に設けら
    れた第2コイルばね(31)と、前記水平基台(11)と水平梁
    (13)間に設けられたガイド棒(40)と、前記ガイド棒(40)
    に設けられ前記アーム(2)の上方側と下方側に位置する
    一対のストッパ(35)と、を備え、前記各コイルばね(30,
    31)は、予め動変位に対応する取り付けたわみが与えら
    れていると共に、前記各コイルばね(30,31)は前記ダン
    パ(6)とマス(4)との間に位置することを特徴とする制振
    装置。
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