JP4299695B2

JP4299695B2 - 振動低減装置

Info

Publication number: JP4299695B2
Application number: JP2004057776A
Authority: JP
Inventors: 宏樹上田; 徹岡田; 雄司松浦; 智也土橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP2005246404A

Description

本発明は、機械の振動を低減する振動低減装置に関し、例えば、圧延機の圧延時などに発生する振動を低減するための振動低減装置に関するものである。

例えば、圧延機の振動防止装置としては、特開平５−１０４１１７号公報（特許文献１）や特開平９−２６７１１０号公報（特許文献２）に提案されている。特許文献１に提案の振動防止装置は、錘とバネ更にはダンパを併用した所謂動吸振器構造のもので、これを圧延機のハウジングに設置して振動防止を図るものである。

特許文献２に提案の振動防止装置は、特許文献１に提案の振動防止装置のように動吸振器をハウジングに設置する構成では、錘（付加質量）を重くしなければ十分な振動低減効果が得られないこと、圧延機の圧下荷重などが変化しても十分な振動低減効果が得られないことの問題点を改善してなされたものである。その特許文献２に提案の振動防止装置は、圧延機のバックアップロールの２つのチョックの間又は２つの圧力台の間に弾性を有する梁（梁状のバネ）を取り付け、その梁に付加質量（錘）を、その付加質量に振動減衰性を作用するダンパを介して、又はその付加質量を駆動するアクチュエータを介して取り付けた構成のもの、あるいは、圧延機のバックアップロールの左右２つのチョックの間又は左右２つの圧力台の間に付加質量をバネ（実施例では板バネ）及びダンパを介して取り付けた構成のもの、あるいは更に、圧延機のバックアップロールの圧力台の周囲に付加質量をバネ（実施例では板バネ）及びダンパを介して取り付けた構成のものである。この場合、減衰の負荷方法として、粘性流体を利用したダンパもしくは、梁の間に高減衰ゴムを積層した構造、更にはアクチュエータが採用されている。

上記特許文献２に提案の振動防止装置は、圧延機の振動をコンパクトな付加質量（錘）で効果的に抑制し得る効果が期待されるものの、以下の如き問題が懸念される。即ち、錘をバックアップロールのチョックの間又は圧力台の間に設ける構造（特許文献２の請求項１乃至３の構成）では、バックアップロールとハウジングの間の空間が狭く、既存の圧延機に敷設することが困難である。また、粘性流体を利用したダンパの場合、減衰を大きく取るためにはダンパ部の寸法が大きくなり、同様に既存の圧延機に敷設することが困難である。また、梁の間に高減衰ゴムを積層した構造の梁状のバネを用いる構造（特許文献２の図４の実施例）の場合は、梁状バネの間に積層されたゴムは前述の粘性流体を利用したダンパに比べて減衰が小さいため、前記の不具合に加えて減衰を効果的に実現することが困難である。また、バックアップロールの圧力台の周囲に設けた錘で構成される構造（特許文献２の請求項５の構成）の場合は、減衰を効果的に実現することが困難である。
特開平５−１０４１１７号公報特開平９−２６７１１０号公報

本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、ダンパを用いることなく錘とバネで構成するとともに、より効果的に減衰を発生し圧延機などの振動を発生する機械に敷設し得る振動低減装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る振動低減装置は、固定治具に立設した部材を錘に形成した中空部に挿入するとともに、その錘を固定治具にバネを介して固定し、更に前記部材の外周面と中空部の内周面との間に粘弾性体もしくは粘性体を介在せしめてなるものである。

上記の構成では、固定治具に立設した部材の外周面と錘の中空部の内周面との間に粘弾性体もしくは粘性体を介在せしめているので、この粘弾性体もしくは粘性体のずり変形により、更には、中空部の内周面を用いることで、ずり変形を発生する面積を錘の外形を変えることなく大きく取ることができるので、限られた空間で大きな減衰を発生させることができる。また、このように大きな減衰を発生させることができることから、従来技術で用いられているようなダンパを用いる必要がなく、コンパクトな振動低減装置構造とすることができる。

そして、上記請求項１の発明の振動低減装置においては、錘が、板状に形成された錘片を複数枚積層した構造のものであってもよい（請求項２）。このように構成することにより、枚数を調整することにより振動低減装置の周波数を設定できる。なお、錘を積層構造とするのは錘全体でも部分的でもよい。また、錘片の厚さは同じであってもよいし、数種の別々の厚さであってもよい。

また、上記請求項１又は２の発明の振動低減装置においては、錘の中空部が複数形成され、その複数の中空部に対応して固定治具に部材が立設されてあってもよい（請求項３）。このように構成することにより、更に大きな減衰を発生させることができる。

また、上記請求項１〜３のいずれかの発明の振動低減装置においては、錘の外周に電熱帯が設けられ、錘を所要の温度に制御する制御機器を備えてあってもよい（請求項４）。粘弾性体もしくは粘性体のせん断弾性率、損失係数は温度の影響を受ける場合があり、このように構成することにより、粘弾性体もしくは粘性体の温度を一定に保つことができ、減衰性能の安定化が図れる。

本発明に係る振動低減装置によれば、粘弾性体もしくは粘性体のずり変形により、大きな減衰を発生させることができる。これにより、従来技術で用いられているようなダンパを用いる必要がなく、コンパクトな振動低減装置構造とすることができ、圧延機などの振動を発生する機械に容易に敷設できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る振動低減装置の説明図であって、ａは上面図、ｂは右半分を部分的に断面で示す正面図である。図において、１は振動低減装置全体、２は固定治具、３はボルト、４は部材、５は錘、６はバネ、７は粘弾性体をそれぞれ示す。

固定治具２は、圧延機などの振動を発生する機械に取付けボルト（図示せず）などによって取付けるためのベース盤であって、本例では四隅にボルト３が、また中央部に部材４がそれぞれ立設されている。

ボルト３は、両端にネジが形成され、一方が固定治具２にねじ込まれて立設されている。また、部材４は、形状が平板状の直方体であって、厚み方向を横にして一端を固定治具２に溶接して立設されている。

錘５は、直方体に形成され、四隅にボルト３を挿通し得る貫通孔８が、また中央部に部材４を挿通し得る中空部（貫通孔）９がそれぞれ形成されている。貫通孔９の内周面と部材４の外周面との間には粘弾性体７が充填封入されている。なお、粘弾性体７の他にシリコンオイルなど粘性流体を封入してもよい。

バネ６は、片断面がクランクに形成された皿バネ形態のバネであって、ボルト３に挿通して錘５の上下に配設されている。上バネ６の上には座金１０とナット１１が設けられている。

上記の如く構成された振動低減装置は、粘弾性体７のずり変形により、大きな減衰を発生させることができる上に、ダンパを用いる必要がなくコンパクトな構成となっている。

本発明の使用状態を図２を用いて説明する。図２はハウジングＡ、バックアップロールとそのチョックＢ、ワークロールとそのチョックＣ、圧下装置Ｄなどからなる一般的な圧延機を示すものである。本発明の振動低減装置１は、例えば、図２に示すように、上側のバックアップロールのチョックＢ上に、固定治具２を載置して取付けることができるが、バックアップロールのチョックＢとワークロールのチョックＣの上下のどちら側でもよいし、ハウジングＡや圧下装置Ｄなど振動している部位に取付けることもできる。また、取付ける方向も上下方向に限らず水平方向でもよい。なお、設置位置によって固定治具２の形状を設置面の状態に合せて形成することで、様々な位置に設置可能である。

因みに、錘：２５０ｋｇ、全体バネ定数：１．０７８×１０⁸Ｎ／ｍ、粘弾性樹脂のせん断弾性率Ｇ：３．６×１０⁵Ｎ／ｍ²である仕様の図１に示す構成の振動低減装置１を、図２に示すように圧延機に取付けて減衰効果を調査した。その調査結果を図３に示す。なお、図３ａは本発明例である。図３ｂは比較例であって振動低減装置を取付けない場合である。

図３より明らかなように、本発明に係る振動低減装置１を取付けることで、圧延機の異常振動の発生が無くなり、振動が抑制（低減）されていることが分かる。

なお、上記の実施形態では、錘５として直方体の一体構造のものを例に説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、板状に形成された錘片１２を複数枚積層した錘１３としてもよい。この場合、一体構造の錘５の作用効果に加えて、枚数を調整することにより振動低減装置の周波数を設定することができる。

また、上記の実施形態では、部材４を固定治具２の中央部に１枚立設する構造を例に説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、上下左右対称に更に２枚の部材１４を立設し、その部材４と１４の立設数に合せて錘５（錘１３）に、これら部材４と１４を挿通する貫通孔９と１５を設ける構造としてもよい。この場合、部材１４の枚数は所要の減衰特性に合せて任意の枚数でよい。

図６は、本発明に係る振動低減装置の別の実施形態の右半分を部分的に断面で示す正面図である。この図６に示す振動低減装置は、上記図１（あるいは図４、５）に示す振動低減装置において、錘５（錘１３）の外周に電熱帯１６を、また粘弾性体７の内部に挿入して熱電対１７を設けるとともに、電熱帯１６と熱電対１７との間に電熱帯制御器１８と熱電対コントローラ１９を備える制御装置２０を設けた他は、上記図１（あるいは図４、５）に示す振動低減装置と同じ構成の振動低減装置である。このように構成することで、粘弾性体７に挿入した熱電対１７からの温度信号を基に制御装置２０により電熱帯１６の電圧を制御し、振動低減装置の粘弾性体７の温度を一定に保つことができ、粘弾性体７の動特性（せん断弾性率Ｇ、損失係数）に温度依存性がある場合、振動低減装置が設置された周囲の温度環境に対して動特性を安定させて振動低減を図ることができる。

コンパクトで且つ大きな減衰を発生させることができることから、圧延機の他に、工作機械、破砕機などの産業用機械、自動車や鉄道などの車両、建設機械などで発生する振動低減にも適用できる。

本発明に係る振動低減装置の説明図であって、ａは上面図、ｂは右半分を部分的に断面で示す正面図である。本発明に係る振動低減装置を圧延機に適用した場合の説明図である。本発明に係る振動低減装置を圧延機に適用して振動の減衰効果を調査したグラフ図であって、ａは本発明例、ｂは比較例の場合である。本発明に係る振動低減装置の別の実施形態の正面図である。本発明に係る振動低減装置の別の実施形態の上面図である。本発明に係る振動低減装置の別の実施形態の右半分を部分的に断面で示す正面図である。

符号の説明

１：振動低減装置２：固定治具３：ボルト
４：部材５：錘６：バネ
７：粘弾性体８：貫通孔９：中空部
１０：座金１１：ナット１２：錘片
１３：錘１４：部材１５：貫通孔
１６：電熱帯１７：熱電対１８：電熱帯制御器
１９：熱電対コントローラ２０：制御装置
Ａ：ハウジングＢ：バックアップロールのチョック
Ｃ：ワークロールのチョックＤ：圧下装置

Claims

固定治具に立設した部材を錘に形成した中空部に挿入するとともに、その錘を固定治具にバネを介して固定し、更に前記部材の外周面と中空部の内周面との間に粘弾性体もしくは粘性体を介在せしめてなることを特徴とする振動低減装置。
錘が、板状に形成された錘片を複数枚積層したものである請求項１に記載の振動低減装置。
錘の中空部が複数形成され、その複数の中空部に対応して固定治具に部材が立設されてなる請求項１又は２に記載の振動低減装置。
錘の外周に電熱帯が設けられ、錘を所要の温度に制御する制御機器を備えてなる請求項１〜３のいずれかに記載の振動低減装置。