JP4997511B2 - Vibration isolator - Google Patents
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Description
本発明は、コンピュータ等の精密機器や展示物等の貴重品あるいは建物等の大型構造物を搭載する振動絶縁装置及び該振動絶縁装置の主要部をなす摩擦ダンパに関し、地震等の外乱によって床や地面から受ける力を絶縁するとともに、過大に振動するのを抑制し、外乱がなくなった後の位置ずれを生じない、簡素な構造の受動型振動絶縁装置に関する。 The present invention relates to a vibration isolator that mounts a precision device such as a computer, a valuable item such as an exhibit, or a large structure such as a building, and a friction damper that forms the main part of the vibration isolator, and relates to a floor or a ground due to disturbance such as an earthquake The present invention relates to a passive vibration isolator having a simple structure that insulates the force received from the motor, suppresses excessive vibration, and does not cause a positional shift after the disturbance is eliminated.
ウエハなどの半導体検査装置のような精密機器においては、外部から伝達される振動によって所要の性能を発揮できなくなり、逆にプレス機のように振動を発生する装置は、工場内の他の装置や隣接する施設に悪影響を及ぼす。このため、従来から各種の振動絶縁対策が講じられてきている。振動絶縁対策の極端な方法として、構造物を基礎に固定しないで滑らせる、あるいはローラー等に載せることにより基礎の横振動を絶縁する方法がある。例として、鎌倉の大仏の台座は座像の下に取り付けられたステンレス鋼板とその下の御影石の台との間が滑るようにして地震で倒れないようにしてある。しかし、ローラーや滑りといった手法では復元力がないため、地震等があった後、位置がずれたままになるという問題がある。そこで、一般的には自動車のサスペンションやプレス機の防振装置のようにばねで支持する方法が用いられている。また最近では、積層ゴムで支持した免震建築であることを特色にしてマンション販売に宣伝されるなど、一般社会でも関心を持たれている。 In precision equipment such as semiconductor inspection equipment such as wafers, the required performance cannot be exhibited by vibrations transmitted from the outside, and conversely, equipment that generates vibrations such as a press machine is the other equipment in the factory. Adversely affects adjacent facilities. For this reason, various measures for vibration isolation have been conventionally taken. As an extreme method of vibration isolation measures, there is a method of insulating the lateral vibration of the foundation by sliding the structure without fixing it to the foundation or by placing it on a roller or the like. As an example, the pedestal of the Great Buddha in Kamakura slides between the stainless steel plate attached below the statue and the granite base below it, so that it does not fall down due to an earthquake. However, methods such as roller and slip do not have a restoring force, so that there is a problem that the position remains shifted after an earthquake or the like. Therefore, generally, a method of supporting with a spring like a suspension of an automobile or a vibration isolator of a press machine is used. In recent years, it has also been interested in the general public, such as being advertised in condominium sales, featuring a seismic isolation structure supported by laminated rubber.
ばねで制振対象を支持する方法においては、ばね剛性が小さいほど基礎から伝わる振動の絶縁効果は高くなるが、制振対象側に振動発生源がある場合や制振対象に外乱が直接加わった場合などには大きく振動させてしまい、また共振時には過大な振動となる。そこで、運動エネルギーを吸収して共振ピークを小さくし、残留振動を速やかに減衰させる減衰装置(ダンパ)が用いられる。ダンパは種々の特性をもったものがある。流体の粘性抵抗を利用したオイルダンパや磁界中で導電体が移動するときに生じる渦電流によって作用する電磁力を利用した磁気ダンパなどは、速度に比例した抵抗力を発生させる粘性減衰型ダンパに分類される。なお、粘性減衰型ダンパを用いた場合には、減衰比を大きくするほど共振時の振動を低減できるものの、振動の絶縁効果が悪くなるというトレ−ド・オフの関係がある。 In the method of supporting a vibration suppression object with a spring, the insulation effect of vibration transmitted from the foundation increases as the spring stiffness decreases, but when there is a vibration source on the vibration suppression object side or disturbance is directly applied to the vibration suppression object In some cases, it vibrates greatly, and excessive vibration occurs at the time of resonance. Therefore, a damping device (damper) that absorbs kinetic energy, reduces the resonance peak, and quickly attenuates residual vibration is used. Some dampers have various characteristics. Oil dampers that use the viscous resistance of fluids and magnetic dampers that use electromagnetic force acting on eddy currents generated when a conductor moves in a magnetic field are viscous damping dampers that generate resistance forces proportional to speed. being classified. When a viscous damping damper is used, the vibration at the time of resonance can be reduced as the damping ratio is increased, but there is a trade-off relationship that the insulating effect of the vibration becomes worse.
また、運動エネルギーを物体の弾塑性変形エネルギーに変換することによって振動を減衰させる弾塑性ダンパ等もあるが、滑り摩擦を利用した摩擦ダンパは基本構造がシンプルで、免震建物などの大型構造物にも用いられている。ただし、ばねと摩擦力一定の摩擦ダンパで構成された振動絶縁装置は、一般的に強制振動の共振ピークを抑制することが困難で、また、自由振動を素早く減衰させるためには摩擦力を大きくすれば良いが、摩擦力が大きくなると低振動数域の振動伝達率が大きくなって振動絶縁性が悪化したり、静止釣り合い位置からずれて止まってしまうなどの問題があり、下記先行技術文献に示されるようにいくつかの工夫もなされている。 There are also elasto-plastic dampers that attenuate vibrations by converting kinetic energy into elasto-plastic deformation energy of the object, but friction dampers that use sliding friction have a simple basic structure and large structures such as base-isolated buildings. It is also used. However, a vibration isolator composed of a spring and a friction damper with a constant friction force is generally difficult to suppress the resonance peak of forced vibration, and in order to quickly attenuate free vibration, the friction force is increased. However, if the frictional force increases, the vibration transmissibility in the low frequency range increases and the vibration insulation deteriorates, or there is a problem that it stops after shifting from the stationary balance position. Some ideas have been made as shown.
ばねと摩擦ダンパから構成された振動絶縁装置において、絶縁性能を高めるためには、ばね剛性を小さくして長周期化を図る必要があり、発生する振動を抑制し減衰性能を良くするためには摩擦力を大きくする必要がある。 In order to improve the insulation performance of a vibration isolator composed of a spring and a friction damper, it is necessary to reduce the spring stiffness and increase the period. To suppress the generated vibration and improve the damping performance It is necessary to increase the frictional force.
ところが、摩擦面に一定の押し付け力を与えて摩擦力を発生させる上記従来型の摩擦ダンパでは、摩擦力がテーブルとベースの相対変位に依らず一定であるため、外力がなくなって静止釣り合い位置に戻る際にばねの復元力が減少し、摩擦力と同じになった時点で復帰動作が停止してしまい、位置がずれたまま止まってしまう問題がある。特に、絶縁効果を高め減衰性能を良くするために、ばね剛性を小さくし摩擦力を大きくすると、位置ずれは益々大きくなる。 However, in the above-described conventional friction damper that generates a friction force by applying a constant pressing force to the friction surface, the friction force is constant regardless of the relative displacement between the table and the base. When returning, the restoring force of the spring decreases, and when it becomes the same as the frictional force, the returning operation stops, and there is a problem that the position is shifted and stopped. In particular, if the spring stiffness is decreased and the frictional force is increased in order to increase the insulation effect and improve the damping performance, the positional deviation becomes larger.
以上の問題を解決するために、本発明の目的は、摩擦ダンパにおける摩擦力の大きさを相対変位および相対速度に応じて変化させることにより、絶縁効果を損なわずに過大な振動を抑え位置ずれも生じない振動絶縁装置及びその主要部を構成する摩擦ダンパを提供することにある。 In order to solve the above problems, the object of the present invention is to change the magnitude of the frictional force in the friction damper according to the relative displacement and the relative speed, thereby suppressing excessive vibration without impairing the insulating effect and shifting the position. Another object of the present invention is to provide a vibration isolator and a friction damper that constitutes a main part thereof.
上記目的を達成するために請求項1に記載の本発明は、振動絶縁対象物を搭載するテーブル1が、ベース2に対してガイド部材3a〜3dを介して水平直線方向に相対移動可能になっており、テーブル1に復元力を持たせるため、テーブル1とベース2を復元ばね4a,4bで接続した振動絶縁装置において、外力が作用している場合の過大な共振振動を抑制するとともに作用外力が去った後の振動を速やかに収束させるための減衰機構として、テーブル1又はベース2の一方の対向面に、ブロック形状の摩擦部材(円柱部材7,7a,7b)を設け、テーブル1又はベース2の他方の対向面には、基部が回転軸回りに回転可能とされたレバー(8a〜8g、8p〜8s)と該レバーの先端側内側面を摩擦部材の外周面に押し付けるための押し付けばね10a〜10fからなる押圧装置を設けてあり、摩擦部材と接触するレバーの面を前記相対移動方向に対して傾けて配置することにより、テーブル1とベース2に相対変位が生じた場合、相対変位に対応して押圧装置による押し付け力が変化する結果、摩擦部材とレバーとの間に生じる摩擦力の大きさが変化する摩擦ダンパ(101〜106)を用いた振動絶縁装置を特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the table 1 on which the vibration isolation object is mounted can be moved relative to the base 2 in the horizontal linear direction via the guide members 3a to 3d. In order to give the table 1 a restoring force, in the vibration isolator in which the table 1 and the base 2 are connected by the restoring springs 4a and 4b, an excessive external vibration when an external force is acting is suppressed and an acting external force As a damping mechanism for quickly converging the vibration after leaving, a block-shaped friction member (cylindrical members 7, 7a, 7b ) is provided on one opposing surface of the table 1 or the base 2, and the table 1 or the base 2 on the other facing surface, a lever (8a to 8g, 8p to 8s) whose base portion is rotatable around the rotation axis and a pressing force for pressing the inner surface on the tip side of the lever against the outer peripheral surface of the friction member. A pressing device comprising the clamping springs 10a to 10f is provided, and the surface of the lever that comes into contact with the friction member is inclined with respect to the relative movement direction, thereby causing relative displacement between the table 1 and the base 2. In this case, the vibration isolation device using the friction damper (101 to 106) in which the magnitude of the frictional force generated between the friction member and the lever changes as a result of the pressing force by the pressing device changing corresponding to the relative displacement. And
前記の摩擦ダンパは、その摩擦力の大きさがテーブルとベースの相対変位に比例して変化する機能を備えている。
この場合、前記の比例とは、狭義の意味の線形な正比例を含むが、より広い概念として、相対変位の大きさが増加するに応じて摩擦力の大きさが増加する非線形な特性まで含む。また、摩擦力の方向は相対速度と逆方向になる。
The friction damper has a function of changing the magnitude of the frictional force in proportion to the relative displacement between the table and the base.
In this case, the proportionality includes a linear direct proportionality in a narrow sense, but as a broader concept, includes a non-linear characteristic in which the magnitude of the frictional force increases as the magnitude of the relative displacement increases. Further, the direction of the frictional force is opposite to the relative speed.
請求項4に記載の振動絶縁装置は、上記請求項1に記載の振動絶縁装置が、前記ベースに対する前記テーブルの相対運動の方向が互いに直交するように上下に複数組、例えば2組重ねて配置されることにより、2次元平面運動に対応した振動絶縁作用を行わせるようにしたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention , in the vibration isolator according to the first aspect, a plurality of sets, for example, two sets, are arranged one above the other so that the directions of relative movement of the table with respect to the base are perpendicular to each other. As a result, the vibration insulation action corresponding to the two-dimensional plane motion is performed.
請求項1に記載の振動絶縁装置は、単一方向の直進運動に対応した装置であるが、請求項4では、相対運動の方向が互いに直交するように複数組、例えば2組の機構を重ねて配置することにより、2次元平面運動に対応した振動絶縁装置を実現できる。 The vibration isolator according to claim 1 is a device corresponding to a linear movement in a single direction, but in claim 4 , a plurality of sets, for example, two sets of mechanisms are overlapped so that the directions of relative movement are orthogonal to each other. By arranging them, it is possible to realize a vibration isolator that supports two-dimensional planar motion.
請求項1では、図1及び図2に示すように、前記ブロック形状の摩擦部材を円柱部材7a,7bにより構成し、前記押圧装置を構成するレバーを該円柱部材の対向外周面に略ハ字状に接触し、先端側が開閉自在とされる一対のレバー8a〜8dにより構成した摩擦ダンパ101を特徴とする。
摩擦ダンパは、テーブル1とベース2との相対直線移動方向に沿って、距離をおいて配置される複数組、少なくとも2組の摩擦ダンパ101,101により構成される。2組の摩擦ダンパ101,101のそれぞれの略ハ字状一対のレバーの傾斜方向は、略ハ字状及び略逆略ハ字状に、上記相対直線移動方向に沿って対称に配置される。
In claim 1, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the block-shaped friction member is constituted by cylindrical members 7a and 7b, and the lever constituting the pressing device is formed substantially on the opposing outer peripheral surface of the cylindrical member. The friction damper 101 includes a pair of levers 8a to 8d that are in contact with each other and whose front end side can be freely opened and closed .
The friction damper is composed of a plurality of sets, at least two sets of friction dampers 101, 101 arranged at a distance along the direction of relative linear movement between the table 1 and the base 2. The inclination directions of the pair of substantially C-shaped levers of the two sets of friction dampers 101 and 101 are symmetrically arranged along the relative linear movement direction in a substantially C shape and a substantially inverted C shape.
請求項2では、請求項1に記載の振動絶縁装置において、図9に示すように、前記ブロック形状の摩擦部材を円柱部材7により構成し、前記押圧装置を構成するレバーを該円柱部材の対向外周面に略平行傾斜状に接触する一対のレバー8e,8fにより構成した摩擦ダンパ102を特徴とする。 According to claim 2 , in the vibration isolator according to claim 1 , as shown in FIG. 9, the block-shaped friction member is constituted by a cylindrical member 7, and the lever constituting the pressing device is opposed to the cylindrical member. The friction damper 102 includes a pair of levers 8e and 8f that contact the outer peripheral surface in a substantially parallel inclined shape.
請求項1又は請求項2のように、円柱部材と接触するレバーの面を相対変位の方向に対して傾けて配置すると、テーブルとベースに相対変位が生じた場合、円柱部材がレバーを回転させながら運動することになるため、レバーを円柱部材に押し付けるばねの力がレバーの回転角に応じて変化する。この結果、レバーと円柱部材の押し付け力が変化すると共に、摩擦力の大きさも変化することになる。 If the surface of the lever that contacts the cylindrical member is inclined with respect to the direction of relative displacement as in claim 1 or 2 , when the relative displacement occurs between the table and the base, the cylindrical member rotates the lever. Therefore, the force of the spring that presses the lever against the cylindrical member changes according to the rotation angle of the lever. As a result, the pressing force between the lever and the cylindrical member changes, and the magnitude of the frictional force also changes.
ところで、これまで述べてきた摩擦ダンパ101,102の機構において、円柱部材を用いているのは、テーブルとベースの相対変位に伴ってレバーの角度が変化することに対応させるためである。しかしながら、この構造では円柱部材とレバーが線接触しているので、接触部が摩耗しやすい欠点がある。 By the way, in the mechanism of the friction dampers 101 and 102 described so far, the cylindrical member is used to cope with the change in the angle of the lever with the relative displacement of the table and the base. However, in this structure, since the cylindrical member and the lever are in line contact, there is a drawback that the contact portion is easily worn.
この欠点を改善する策として、円柱部材の代わりに、軸回りに回転可能な角柱部材を設けて同等の作用を行わせることも考えられる。この構造にすると、レバーの角度の変化に応じて角柱部材の接触面の角度も変化し、両者は常に面接触になるので、摩耗しにくくなる。 As a measure to remedy this drawback, it is conceivable to provide a prismatic member rotatable around an axis in place of the cylindrical member so as to perform the same operation. With this structure, the angle of the contact surface of the prismatic member also changes in accordance with the change in the angle of the lever.
すなわち、参考例では、請求項1又は2に記載の振動絶縁装置に用いる前記摩擦ダンパにおいて、図13及び図14に示されるように、前記ブロック形状の摩擦部材を軸回りに回転可能な角柱部材31a〜31dにより構成し、前記押圧装置を構成するレバー8a〜8dの面が該角柱部材の回動外面に平行に接触する摩擦ダンパ104を特徴とする。 That is, in the reference example , in the friction damper used in the vibration isolator according to claim 1 or 2, as shown in FIGS. 13 and 14, a prismatic member capable of rotating the block-shaped friction member around an axis. The friction damper 104 includes 31a to 31d, and the surfaces of the levers 8a to 8d constituting the pressing device are in contact with the rotating outer surface of the prism member.
上述した装置では、軸回りに回転可能なレバーをばねで円柱部材あるいは角柱部材に押し付けることによって摩擦力を発生させる機構について述べてきたが、レバーを板ばねで保持する構造にすると、回転軸が不要になって、構造が簡素化される。 In the above-described apparatus, a mechanism that generates a frictional force by pressing a lever that can rotate around an axis against a cylindrical member or a prismatic member with a spring has been described. It becomes unnecessary and the structure is simplified.
また、参考例では、請求項1乃至4のいずれかに記載の摩擦ダンパにおいて、図16に示すように、前記レバーの回転軸とばねを設ける代わりに、該レバーを板ばね41a〜41dで保持し、軸回りに回転可能とするとともに前記摩擦部材の外周面に弾性的に押し付けるようにした摩擦ダンパ106を特徴とする。 Further, in the reference example , in the friction damper according to any one of claims 1 to 4 , as shown in FIG. 16, instead of providing a rotation shaft and a spring of the lever, the lever is held by leaf springs 41a to 41d. In addition, the friction damper 106 is characterized in that it can rotate around its axis and is elastically pressed against the outer peripheral surface of the friction member.
請求項3では、請求項1又は2に記載の摩擦ダンパにおいて、前記レバーの回転中心軸部を摩擦力作用線から離してオフセットを設けることにより、摩擦力がレバーに回転モーメントを発生させ、押し付け力を増大あるいは減少させる結果、摩擦力の大きさの変化も増幅させる自己倍力効果を利用する摩擦ダンパを特徴とする。
オフセットは、レバー本体の回転基部をL形に折曲することにより形成され、オフセットを構成する折曲片の先端部分に回転軸を設ける。
According to a third aspect of the present invention , in the friction damper according to the first or second aspect , by providing an offset by separating the rotation center shaft portion of the lever from the frictional force acting line, the frictional force generates a rotational moment on the lever and presses the lever. It features a friction damper that utilizes a self-boosting effect that amplifies changes in the magnitude of the friction force as a result of increasing or decreasing the force.
The offset is formed by bending the rotation base portion of the lever main body into an L shape, and a rotation shaft is provided at the tip portion of the bent piece constituting the offset.
請求項3のように、レバーの回転軸中心を摩擦力作用線から離してオフセットを設けることにより、摩擦力がレバーに回転モーメントを発生させ、押し付け力を増大あるいは減少させる結果、摩擦力自体の大きさの変化も増幅される。このメカニズムは、自動車のドラムブレーキなどの自己倍力効果として知られている作用と同じである。なお、レバーを円柱部材に押し付けるばねは相対変位の方向に対しても働くため、復元力としても作用し、特にレバーの傾斜角が大きい場合には絶縁装置全体としてのばね定数を大きくして絶縁効果を低減させてしまう恐れがあるが、オフセットを設けて自己倍力効果を利用すると、レバーを押し付けるばねを強くする必要がないので、復元力として作用する悪影響を小さくすることができる。 As described in claim 3 , by providing an offset by separating the center of rotation of the lever from the frictional force acting line, the frictional force generates a rotational moment in the lever and increases or decreases the pressing force. The change in size is also amplified. This mechanism is the same as that known as a self-boosting effect, such as a drum brake of an automobile. Since the spring that presses the lever against the cylindrical member also works in the direction of relative displacement, it also acts as a restoring force. Especially when the tilt angle of the lever is large, the spring constant of the insulation device as a whole is increased to insulate. Although the effect may be reduced, if the offset is provided and the self-boosting effect is used, it is not necessary to strengthen the spring that presses the lever, so that the adverse effect acting as a restoring force can be reduced.
また、オフセットを設けて自己倍力効果を利用する場合には、円柱部材が運動する際にレバーを回転させて押し付けばねの力を大きくすることがなくとも、摩擦力が相対変位に比例して変化することになるので、円柱部材と接触するレバーの面を相対変位の方向に対して平行に配置してもよい。ただしこの場合には、相対変位0の静止釣合位置にある場合も微小な押し付け力を与えておく必要がある。このため、相対変位0での摩擦力も0にならず、静止釣合位置がずれるのを完全には押さえることはできなくなるが、摩擦力一定のダンパに比べてずれは微小である。 In addition, when using the self-boosting effect by providing an offset, the frictional force is proportional to the relative displacement even if the lever is not rotated to increase the force of the pressing spring when the cylindrical member moves. Therefore, the surface of the lever that contacts the cylindrical member may be arranged in parallel to the direction of relative displacement. However, in this case, it is necessary to give a minute pressing force even when the stationary displacement position has a relative displacement of zero. For this reason, the frictional force at the relative displacement of 0 does not become 0, and it is impossible to completely suppress the shift of the stationary balance position, but the deviation is smaller than that of the damper having a constant frictional force.
本発明は、以上のように構成され機能するので、比例摩擦ダンパと復元用ばねで構成された振動絶縁装置においては、テーブルとベースの相対変位が増加すると摩擦力の大きさも増加し、相対変位の更なる増加を防ぐとともに運動エネルギーを熱エネルギーに変えて過大な共振振動を抑制する。一方、外乱が立ち去った後の静止釣り合い位置に復帰する際、相対変位が小さくなるに従ってばねの復元力は小さくなるが、摩擦力の大きさも減少するため、大きさ一定の摩擦力が作用する場合のようにテーブルとベースが静止釣り合い位置からずれて止まってしまう問題が生じない。 Since the present invention is configured and functions as described above, in the vibration isolator composed of the proportional friction damper and the restoring spring, the magnitude of the frictional force increases as the relative displacement between the table and the base increases. The kinetic energy is changed to thermal energy and excessive resonance vibration is suppressed. On the other hand, when returning to the stationary balance position after the disturbance has left, the restoring force of the spring decreases as the relative displacement decreases, but the magnitude of the frictional force also decreases, so that a constant frictional force acts Thus, there is no problem that the table and the base are shifted from the stationary balance position and stopped.
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(全体の構造と基本的動作)
図1は本発明の振動絶縁装置の一実施形態を示す分解斜視図であり、図2(a)は図1においてテーブル1を除いた残りの部分の平面図、図2(b)は図1の組立正面図である。なお、図2(b)においては、ガイド部材3a、3bの記載を省いている。
(Overall structure and basic operation)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the vibration isolator of the present invention. FIG. 2 (a) is a plan view of the remaining part of FIG. 1 excluding the table 1, and FIG. FIG. In addition, in FIG.2 (b), description of the guide members 3a and 3b is abbreviate | omitted.
テーブル1は、ガイド部材3a〜3dを介して、ベース2に接続されている。これらのガイド部材は、テーブル1とベース2がx方向のみにスムーズに相対運動し、y方向およびz方向には相対運動が発生しないようにテーブル1とベース2を拘束する目的で設置されている。この場合、ベース2が設置されている床面がx方向に揺れてもテーブル1に力が伝わらずテーブルは動かない。しかし、このままではテーブル1の位置が定まらない上に、テーブル1に力が作用した場合にはガイド部材3a〜3dの可動限度まで移動してしまう。そこで、以下のように復元ばねを設ける。 The table 1 is connected to the base 2 via guide members 3a to 3d. These guide members are installed for the purpose of restraining the table 1 and the base 2 so that the table 1 and the base 2 smoothly move relative to each other only in the x direction and do not generate relative movement in the y direction and the z direction. . In this case, even if the floor surface on which the base 2 is installed swings in the x direction, no force is transmitted to the table 1 and the table does not move. However, in this state, the position of the table 1 is not determined, and when a force is applied to the table 1, the table 1 moves to the movable limit of the guide members 3a to 3d. Therefore, a restoring spring is provided as follows.
テーブル1の下面に復元ばねのテーブル側支持部材5a、5bを設け、ベース2の上面に復元ばねのベース側支持部材6a、6bを設けてあり、これらは各々復元ばね4a、4bで接続されている。テーブル1に力が作用したりベース2が動いてテーブル1とベース2に相対変位xが生じると、復元ばね4a、4bは相対変位xに比例した復元力を発生して相対変位が0の静止釣り合い位置(原点)に向かう方向にテーブル1を押し戻す。 Table-side support members 5a and 5b for restoration springs are provided on the lower surface of the table 1, and base-side support members 6a and 6b for restoration springs are provided on the upper surface of the base 2, which are connected by restoration springs 4a and 4b, respectively. Yes. When a force is applied to the table 1 or the base 2 moves and a relative displacement x occurs between the table 1 and the base 2, the restoring springs 4a and 4b generate a restoring force proportional to the relative displacement x and the relative displacement is zero. The table 1 is pushed back in the direction toward the balance position (origin).
しかしながら、テーブル1が相対変位0の静止釣り合い位置に戻って復元力が0になっても、テーブル1およびこれに載せられた搭載物の質量による慣性力のために運動が継続して逆方向に行き過ぎてしまう。この繰り返しで、復元ばねのみでは振動が長時間継続する問題や共振振幅が過大になる問題がある。そこで、以下に説明するような摩擦ダンパ101を設置して運動エネルギーを熱エネルギーに変えて消散させることにより振動を抑制する。 However, even if the table 1 returns to the stationary balance position where the relative displacement is zero and the restoring force becomes zero, the movement continues in the reverse direction due to the inertial force due to the mass of the table 1 and the load placed thereon. I will go too far. By repeating this, there is a problem that the vibration continues for a long time and the resonance amplitude becomes excessive with only the restoring spring. Therefore, vibration is suppressed by installing a friction damper 101 as described below and dissipating it by changing kinetic energy into heat energy.
テーブル1の下面に円柱部材7a、7bを設け、ベース2の上面にレバーの回転軸9a〜9dを設ける。回転軸9a〜9dにはレバー8a〜8dを回転軸(z軸方向)回りに自在に回転できるように設ける。これらのレバー8a〜8dは、ベース側支持部材11a〜11dで保持された押し付けばね10a〜10dに接続され、円柱部材7a、7bに接触するように配置されている。この際、テーブル1が静止釣り合い位置にある場合には、レバー8a〜8dと円柱部材7a、7bの接触部における押し付け力が0になるように押し付けばね10a〜10dを調整しておく。 Cylindrical members 7 a and 7 b are provided on the lower surface of the table 1, and lever rotation shafts 9 a to 9 d are provided on the upper surface of the base 2. The rotary shafts 9a to 9d are provided with levers 8a to 8d so as to freely rotate around the rotary shaft (z-axis direction). These levers 8a to 8d are connected to the pressing springs 10a to 10d held by the base side support members 11a to 11d, and are arranged so as to contact the cylindrical members 7a and 7b. At this time, when the table 1 is in the stationary balance position, the pressing springs 10a to 10d are adjusted so that the pressing force at the contact portion between the levers 8a to 8d and the cylindrical members 7a and 7b becomes zero.
なお、図2(a)に示すように、レバー8aと8bは回転軸側の間隔が狭く、円柱部材7aと接触している側の間隔が広くなったV字状(略ハ字状)に、相対変位の方向に対して傾けて配置されている。また、レバー8cと8dは円柱部材7bに対して逆向きのV字状(略逆ハ字状)で同様に配置されている。 As shown in FIG. 2A, the levers 8a and 8b have a V-shape (substantially C-shape) in which the interval on the rotating shaft side is narrow and the interval on the side in contact with the cylindrical member 7a is wide. , And are arranged to be inclined with respect to the direction of relative displacement. Further, the levers 8c and 8d are similarly arranged in a V-shape (substantially reverse C-shape) opposite to the cylindrical member 7b.
さて、テーブル1とベース2に相対変位xが生じてテーブル1が図2において右方向に移動した場合、テーブル1の下面に設けられた円柱部材7aも右方向に移動するため、相対変位の方向に対して傾けて配置されたレバー8aは円柱部材7aによって押されて回転軸9aに関し右回りに回転して押し付けばね10aが縮められる。逆に、押し付けばね10aからはレバー8aを円柱部材7aに押し付けるように反力が作用するため、レバー8aと円柱部材7aの接触部に摩擦力が発生する。なお、これらの力は、相対変位xが増加するに従って大きくなる。 When the relative displacement x occurs between the table 1 and the base 2 and the table 1 moves to the right in FIG. 2, the cylindrical member 7a provided on the lower surface of the table 1 also moves to the right. The lever 8a disposed at an angle with respect to the shaft is pressed by the cylindrical member 7a and rotates clockwise with respect to the rotating shaft 9a, and the pressing spring 10a is contracted. On the contrary, since the reaction force acts from the pressing spring 10a so as to press the lever 8a against the cylindrical member 7a, a frictional force is generated at the contact portion between the lever 8a and the cylindrical member 7a. These forces increase as the relative displacement x increases.
レバー8bに関しても同様に摩擦力が発生する。これらの摩擦力の合力のx方向成分がテーブル1の運動に対する抵抗力となり運動エネルギーを消散させる働きをする。なお、円柱部材7bも右方向に移動するが、この場合にはレバー8cと8dは円柱部材7bから離れてしまうため、これらの間に摩擦力は生じない。 A frictional force is similarly generated for the lever 8b. The x-direction component of the resultant force of these frictional forces becomes a resistance force against the motion of the table 1 and functions to dissipate the kinetic energy. Although the cylindrical member 7b also moves in the right direction, in this case, the levers 8c and 8d are separated from the cylindrical member 7b, so that no frictional force is generated between them.
上記と逆に、テーブル1が図2において左方向に移動した場合には、レバー8c、8dと円柱部材7bの接触部に摩擦力が発生する。一方、レバー8aと8bは円柱部材7aから離れてしまうため、これらの間に摩擦力は生じなくなる。これらの作用の繰り返しで、振動が絶縁・抑制されることになる。 Contrary to the above, when the table 1 moves leftward in FIG. 2, a frictional force is generated at the contact portion between the levers 8c and 8d and the columnar member 7b. On the other hand, since the levers 8a and 8b are separated from the cylindrical member 7a, no frictional force is generated between them. By repeating these actions, vibration is insulated and suppressed.
(動作の詳細な説明)
次に図3、図4、図5および図6により、本装置の動作について詳細に説明する。図3はテーブル1がベース2に対して相対変位xだけ右に移動した場合に、円柱部材7a、レバー8a、押し付けばね10aの位置関係の変化状態を表し、破線は変化前、実線は変化後を示す。変化前の相対変位x=0の状態では、円柱部材7aの中心が点Oの位置にあり、これに押し付け力0で接するように配置されているレバー8aの初期角度をθ0 とする。変化後の相対変位xの状態では、円柱部材7aの中心が点Ox の位置に移動し、レバー8aが回転軸9aを右回りに回転した際の角度変化をθとしている。なお、回転軸9aおよびばね支持部材11aはベース2の上面に取り付けられているので、位置は変化しない。
(Detailed description of operation)
Next, the operation of this apparatus will be described in detail with reference to FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5 and FIG. FIG. 3 shows a change in the positional relationship of the cylindrical member 7a, the lever 8a, and the pressing spring 10a when the table 1 is moved to the right by the relative displacement x with respect to the base 2. The broken line is before the change, and the solid line is after the change. Indicates. In the state of the relative displacement x = 0 before the change, the center of the cylindrical member 7a is at the position of the point O, and the initial angle of the lever 8a arranged so as to be in contact with the pressing force 0 is θ 0 . In the state of the relative displacement x after the change, the center of the cylindrical member 7a is moved to the position of the point O x , and θ is the angle change when the lever 8a rotates the rotation shaft 9a clockwise. In addition, since the rotating shaft 9a and the spring support member 11a are attached to the upper surface of the base 2, a position does not change.
図4は、テーブル1とともに円柱部材7aが右方向の相対変位xの位置にあり、しかも相対速度vが正(v=dx/dt>0)の右方向に運動している状態の、レバー8aに作用する力を示し、Nは押し付けばね10aの力、Pは円柱部材7aとの接触部Cに作用する押し付け力、Fは摩擦力である。回転軸9aからこれらの力の作用線までの距離をそれぞれd、s、e(オフセット)とし、回転軸9aに関するモーメントの釣り合いを考えると FIG. 4 shows the lever 8a in a state where the cylindrical member 7a and the table 1 are at the position of the relative displacement x in the right direction and the relative velocity v is moving in the right direction with a positive speed (v = dx / dt> 0). , N is the force of the pressing spring 10a, P is the pressing force acting on the contact portion C with the cylindrical member 7a, and F is the frictional force. When the distance from the rotating shaft 9a to the line of action of these forces is d, s, e (offset), respectively, and considering the balance of moments about the rotating shaft 9a
数1式〜数3式を変形して整理すると If you transform and arrange Equation 1 to Equation 3
数5式において、相対変位xが増加すると回転軸9aから接触部Cまでの距離sは減少し、レバーの角度変化θは増加するので、相対変位xが増加するに従って押し付け力Pは増加することがわかる。この特性と、数3式を考慮すると、相対変位xが増加するに従って摩擦力Fも増加することがわかる。 In Equation 5, when the relative displacement x increases, the distance s from the rotating shaft 9a to the contact portion C decreases and the lever angle change θ increases, so that the pressing force P increases as the relative displacement x increases. I understand. Considering this characteristic and Equation 3, it can be seen that the frictional force F increases as the relative displacement x increases.
なお、数5式において、オフセットe =0の場合の押し付け力をP0 とすると In Equation 5, if the pressing force when the offset e = 0 is P 0 ,
一方、e>0の場合には相対速度vの正負によって大きく異なる。具体的には、相対速度v>0の場合の押し付け力をPP 、v<0の場合の押し付け力をPM とすると、数5式は On the other hand, when e> 0, it varies greatly depending on the sign of the relative speed v. Specifically, if the pressing force when relative speed v> 0 is P P and the pressing force when v <0 is P M , Equation 5 is
さらに、相対変位xと距離sおよびレバーの角度変化θの関係を数式的に導出すると、図5に示す幾何的関係から、以下のようになる。 Furthermore, when the relationship between the relative displacement x, the distance s, and the angle change θ of the lever is mathematically derived, the following relationship is obtained from the geometric relationship shown in FIG.
なお、図5、数8式および数9式において、Lは相対変位x=0の場合の円柱部材7aの中心Oから回転軸9aの中心までのx方向距離、Rは円柱部材7aの半径、hは円柱部材7aの中心を通るx座標軸から回転軸9aの中心までの距離であり、また 5, L is an x-direction distance from the center O of the cylindrical member 7a to the center of the rotating shaft 9a when the relative displacement x = 0, and R is a radius of the cylindrical member 7a. h is the distance from the x coordinate axis passing through the center of the cylindrical member 7a to the center of the rotation axis 9a, and
次に、円柱部材7aに作用する力を図6に示す。図3に示したレバー8aとの作用・反作用の関係から、レバー8aとの接触部Cには、押し付け力Pと摩擦力Fがレバーに作用する場合と逆方向に作用する。これらの合力をQとし、このx方向成分をQx 、y方向成分をQy とすると Next, the force which acts on the cylindrical member 7a is shown in FIG. From the relationship of action / reaction with the lever 8a shown in FIG. 3, the pressing force P and the frictional force F act on the contact portion C with the lever 8a in the opposite direction to that when acting on the lever. If these resultant forces are Q, the x direction component is Q x , and the y direction component is Q y.
上記数3式〜数11式を用いて、e=38mm、h=10mm、R=55mm、L=136mm、kd=30000N・mm/rad、μ=0.6の場合について、押し付け力Pと相対変位xの関係を求めると図7のようになり、合力のx方向成分Qx と相対変位xの関係を求めると図8のようになる。なお、これらの数値は、試しに計算するために設定したものであり、実際に作製する場合には、絶縁対象物の質量、絶縁したい振動数範囲、共振振動数や共振ピークの高さなど様々な要因を考慮して最適なパラメータに設定する必要がある。 Using the above formula 3 to formula 11, the following equation is used: e = 38 mm, h = 10 mm, R = 55 mm, L = 136 mm, kd = 30000 N · mm / rad, μ = 0.6 FIG. 7 shows the relationship between the displacement x, and FIG. 8 shows the relationship between the x-direction component Q x of the resultant force and the relative displacement x. These numerical values are set for trial calculation, and when actually manufactured, there are various values such as the mass of the object to be insulated, the frequency range to be insulated, the resonance frequency and the height of the resonance peak. It is necessary to set the optimum parameters in consideration of various factors.
図7、8において、線図50aおよび線図51aは相対速度v>0の場合であり、相対変位xが増加するとともに、押し付け力Pおよび合力のx方向成分Qx は0から増加する。一方、線図50bおよび線図51bは相対速度v<0の場合であり、相対変位xが減少するとともに、押し付け力Pは減少して静止釣り合い位置で0になる。また、合力のx方向成分Qx は負の値であり図6に示す矢印と逆の方向に作用するが、その大きさは減少して0になる。 In Figure 7 and 8, the diagram 50a and diagrams 51a is the case of the relative velocity v> 0, with the relative displacement x increases, the x-direction component Q x of the pressing force P and the resultant force increases from zero. On the other hand, the diagrams 50b and 51b are cases where the relative speed v <0, and the relative displacement x decreases and the pressing force P decreases to zero at the stationary balance position. Further, the x-direction component Q x of the resultant force is a negative value and acts in the direction opposite to the arrow shown in FIG. 6, but its magnitude decreases to zero.
また、相対変位xが0からxM まで増加し、再び0に戻るまでに消散するエネルギーは、図8の線図51a、51bおよびx=xM に囲まれた領域52の面積に相当し、これが大きくなるほど振動が抑制される。 The energy dissipated before the relative displacement x increases from 0 to x M and returns to 0 corresponds to the area of the region 52 surrounded by the diagrams 51a and 51b and x = x M in FIG. As this increases, vibration is suppressed.
さて、これまでは図2に示すようにレバー8a〜8dが相対変位xの方向に対して傾けて配置された場合を考えてきたが、これらが平行に配置された場合を考える。この場合、図3においてレバー8aの初期角度θ0 は0であり、角度変化θも相対変位xに依存せず常に0となる。 So far, the case where the levers 8a to 8d are arranged to be inclined with respect to the direction of the relative displacement x as shown in FIG. 2 has been considered, but the case where these are arranged in parallel will be considered. In this case, in FIG. 3, the initial angle θ 0 of the lever 8a is 0, and the angle change θ is always 0 regardless of the relative displacement x.
レバー8aが傾斜している場合には、数2式のように、ばね力Nが角度変化θに比例してθ=0ではN=0になるように設定していたが、レバー8aが平行に配置されている場合には若干ながら一定大きさのばね力N0 が作用するようにばね10aを調整しておき、数5式においてN=N0 とすると When the lever 8a is inclined, the spring force N is set to be proportional to the angle change θ so that N = 0 when θ = 0 as shown in Equation 2, but the lever 8a is parallel. If the spring 10a is adjusted so that the spring force N 0 of a certain magnitude acts slightly, and N = N 0 in the equation (5),
数12式の分子は一定であるが、分母のsが相対変位xによって変化するため、押し付け力Pおよび合力Qのx方向成分Qx も変化し、基本的特徴はレバー8a〜8dが相対変位xの方向に対して傾けて配置された場合と同等になる。 Although the numerator of Equation 12 is constant, since the denominator s changes with the relative displacement x, the x-direction component Q x of the pressing force P and the resultant force Q also changes. The basic feature is that the levers 8a to 8d are relatively displaced. This is the same as the case where it is arranged to be inclined with respect to the direction x.
以上は、テーブル1が右方向に動いた相対変位x>0の場合について、レバー8aの作用に絞って説明してきたが、円柱部材7aにはレバー8bも接触してレバー8aと同様に作用する。一方この間、円柱部材7bとレバー8cおよび8dは離れて接触していない状態になっているため、摩擦力は発生しない。したがって、テーブル1(円柱部材7a)に実質的に作用する全合力は数11式あるいは数14式で与えられるQx の2倍の大きさになる。なお、レバー8aと8bは、図2のy方向に関して、互いに逆方向にテーブル1(円柱部材7a)を押し付けるため、y方向力Qy の合力は0になり、テーブル1にはx方向の合力のみ作用することになる。このため、ガイド部材3a〜3dには無理な力が作用せずx方向の滑らかな運動となる。 The above description has focused on the action of the lever 8a in the case of the relative displacement x> 0 in which the table 1 has moved to the right. However, the lever 8b also contacts the cylindrical member 7a and acts in the same manner as the lever 8a. . On the other hand, since the cylindrical member 7b and the levers 8c and 8d are not in contact with each other during this period, no frictional force is generated. Therefore, the total resultant force substantially acting on the table 1 (cylindrical member 7a) is twice as large as Q x given by the formula 11 or the formula 14. Incidentally, the lever 8a and 8b with respect the y-direction in FIG. 2, for pressing the table 1 (columnar member 7a) in opposite directions, the resultant force in the y-direction forces Q y is 0, the resultant force in the x direction in the table 1 Will only work. For this reason, an unreasonable force does not act on the guide members 3a to 3d, resulting in a smooth motion in the x direction.
また、テーブル1が左方向に相対的に動いて相対変位x<0の場合には、円柱部材7aとレバー8aおよび8bは離れた状態になり、逆に、円柱部材7bとレバー8cおよび8dが接触するようになって、これまで説明してきたことと同様な作用で、逆方向に摩擦力が発生する。 When the table 1 moves relatively to the left and the relative displacement x <0, the cylindrical member 7a and the levers 8a and 8b are separated from each other, and conversely, the cylindrical member 7b and the levers 8c and 8d are The contact force comes into contact, and a frictional force is generated in the opposite direction with the same action as described above.
なお、これまで説明してきた図1〜6において、円柱部材7a、7bはテーブル1の下面に設置され、レバーの回転軸9a〜9dおよびレバー押し付けばね支持部材11a〜11dはベース2の上面に設置された場合を考えているが、逆に、円柱部材7a、7bはベース2の上面に設置され、レバーの回転軸9a〜9dおよびレバー押し付けばね支持部材11a〜11dはテーブル1の下面に設置された場合でも同様な機能を発揮できる。 1 to 6 described so far, the cylindrical members 7 a and 7 b are installed on the lower surface of the table 1, and the rotary shafts 9 a to 9 d of the lever and the lever pressing spring support members 11 a to 11 d are installed on the upper surface of the base 2. However, conversely, the cylindrical members 7a and 7b are installed on the upper surface of the base 2, and the lever rotation shafts 9a to 9d and the lever pressing spring support members 11a to 11d are installed on the lower surface of the table 1. The same function can be demonstrated even if
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この形態は図1、2の構成に限られることなく、種々の変形が可能である。図9に示す摩擦ダンパ102は、テーブル1の下面に円柱部材7を設け、ベース2の上面にレバーの回転軸9e、9fを設けて、この回りに自在に回転できるようにレバー8e、8fを設ける。これらのレバー8e、8fはベース側支持部材11e、11fで保持された押し付けばね10e、10fに接続され、円柱部材7に接触するように配置されている。 The embodiment of the present invention has been described above. However, this embodiment is not limited to the configuration shown in FIGS. The friction damper 102 shown in FIG. 9 is provided with a cylindrical member 7 on the lower surface of the table 1, and provided with lever rotation shafts 9e and 9f on the upper surface of the base 2, and the levers 8e and 8f can be freely rotated around this. Provide. These levers 8e and 8f are connected to the pressing springs 10e and 10f held by the base-side support members 11e and 11f, and are arranged so as to contact the cylindrical member 7.
これは、図2においてレバー8b、8dおよびこれらに関係する回転軸とばねを取り除いた構造と等価である。したがって、円柱部材7の設けられたテーブル1が右方向に相対変位xした場合の円柱部材7とレバー8eの作用は、図3〜図6で説明してきた円柱部材7aとレバー8aに作用する力の関係と全く同じである。ただし、図2のレバー8bに相当するレバーがなくなったために、テーブル1に実質的に作用する全合力x方向成分は数11式で与えられるQx だけになり、またy方向成分Qy がキャンセルされずに残るが、ガイド部材3a〜3dがこのy方向成分Qy を充分支えることができ、滑らかな直線運動を保持できる性能を持たせることによって実施例1と同等の目的を達成できる。 This is equivalent to the structure in which the levers 8b and 8d and the rotary shaft and spring related thereto are removed in FIG. Therefore, the action of the columnar member 7 and the lever 8e when the table 1 provided with the columnar member 7 is relatively displaced x in the right direction is the force acting on the columnar member 7a and the lever 8a described with reference to FIGS. The relationship is exactly the same. However, since there is no lever corresponding to the lever 8b in FIG. 2, the total resultant force x-direction component that substantially acts on the table 1 is only Q x given by Equation 11, and the y-direction component Q y is canceled. Although left without being, the guide member 3a~3d is able to support fully the y direction component Q y, can achieve the purpose of the same as in example 1 by giving a performance that can hold a smooth linear motion.
次に、本発明の第3の実施例の要点を図10〜図12により説明する。図10において、 摩擦ダンパ103を構成するレバー8gの回転軸9gは摩擦力Fの作用線に関して円柱部材7aと反対側にオフセットして配置されている。これは、図4に示すレバー8aの回転軸9aが摩擦力Fの作用線に関して円柱部材7aと同じ側に配置された第1の実施例と逆側になっている。 Next, the main points of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 10, the rotating shaft 9g of the lever 8g constituting the friction damper 103 is arranged offset to the opposite side to the cylindrical member 7a with respect to the line of action of the frictional force F. This is on the opposite side of the first embodiment in which the rotating shaft 9a of the lever 8a shown in FIG. 4 is arranged on the same side as the cylindrical member 7a with respect to the line of action of the frictional force F.
この実施例の場合、レバーと円柱部材の接触部Cに作用する押し付け力Pや円柱部材に作用する合力のx方向成分Qx と相対変位xとの関係式は、数1式〜数11式においてeを−eに置き換えた式になる。例として、e=15mm、h=60mm、R=55mm、L=136mm、kd=30000N・mm/rad、μ=0.6の場合について、押し付け力Pと相対変位xの関係を求めると図11のようになり、合力のx方向成分Qx と相対変位xの関係を求めると図12のようになる。 In the case of this embodiment, the relational expression between the pressing force P acting on the contact portion C of the lever and the cylindrical member and the x-direction component Q x of the resultant force acting on the cylindrical member and the relative displacement x is expressed by Formula 1 to Formula 11. Where e is replaced with -e. As an example, when e = 15 mm, h = 60 mm, R = 55 mm, L = 136 mm, kd = 30000 N · mm / rad, μ = 0.6, the relationship between the pressing force P and the relative displacement x is obtained as shown in FIG. Thus, the relationship between the x direction component Q x of the resultant force and the relative displacement x is obtained as shown in FIG.
図11、12において、線図53aおよび線図54aは相対速度v>0の場合であり、相対変位xが増加するとともに、押し付け力Pおよび合力のx方向成分Qx は0から増加する。一方、線図53bおよび線図54bは相対速度v<0の場合であり、相対変位xが減少するとともに、押し付け力Pは減少して静止釣り合い位置で0になる。これらの力の大きさについて比較すると、図7、8の実施例1では相対速度v<0の場合に大きく、逆に図11、12の実施例3では相対速度v>0の場合に大きくなる。これは、オフセットeの位置と相対速度vの兼ね合いにより、摩擦力Fによるモーメントが押し付け力Pを増加あるいは減少させるかの自己倍力効果が逆に作用するためである。 In Figure 11, the diagram 53a and diagrams 54a is the case of the relative velocity v> 0, with the relative displacement x increases, the x-direction component Q x of the pressing force P and the resultant force increases from zero. On the other hand, the diagrams 53b and 54b are cases where the relative speed v <0, and the relative displacement x decreases, and the pressing force P decreases to zero at the stationary balance position. Comparing the magnitudes of these forces, the first example of FIGS. 7 and 8 is large when the relative speed v <0, and conversely, the third example of FIGS. 11 and 12 is large when the relative speed v> 0. . This is because, due to the balance between the position of the offset e and the relative speed v, the self-boosting effect that the moment caused by the friction force F increases or decreases the pressing force P acts on the contrary.
なお、振動絶縁性能を重視する装置を作製する場合には実施例1や2のような設定が適しており、振幅と共振ピークを抑えることを重視する場合には実施例3のような設定が適している。 Note that the settings as in the first and second embodiments are suitable when manufacturing a device that places importance on vibration isolation performance, and the settings as in the third embodiment are preferred when importance is placed on suppressing the amplitude and resonance peak. Is suitable.
これまでの実施例では、図2に示すように、テーブル1の下面に設けた円柱部材7a、7bにレバー8a〜8dを押し付けることによって摩擦力を発生させる機構であったが、円柱部材を設けた理由は、図3に示したように相対変位xとともにレバーの傾斜角θが変化することに対応させるためである。しかし、円柱部材とレバーは線接触しているため、接触部が摩耗しやすい欠点がある。この欠点を改善した実施例に係る摩擦ダンパ104を図13、図14により説明する。テーブル1の下面に設けた回転軸30a〜30d回りに、自在に回転できる角柱部材31a〜31dが配置されており、これらの角柱部材にレバー8a〜8dが接触する構造になっている。テーブル1の相対変位xと共にレバーの傾斜角θは変化するが、角柱部材の角度もこれに応じて変化して、レバーと角柱部材は常に面接触するため、摩耗を小さくできる。 In the embodiments so far, as shown in FIG. 2, the mechanism has been a mechanism for generating frictional force by pressing the levers 8 a to 8 d against the columnar members 7 a and 7 b provided on the lower surface of the table 1. The reason for this is to cope with the change in the tilt angle θ of the lever together with the relative displacement x as shown in FIG. However, since the cylindrical member and the lever are in line contact, there is a drawback that the contact portion is easily worn. A friction damper 104 according to an embodiment in which this drawback is improved will be described with reference to FIGS. Around the rotary shafts 30a to 30d provided on the lower surface of the table 1, prismatic members 31a to 31d that can freely rotate are arranged, and the levers 8a to 8d are in contact with these prismatic members. Although the inclination angle θ of the lever changes with the relative displacement x of the table 1, the angle of the prism member also changes accordingly, and the lever and the prism member always come into surface contact, so that wear can be reduced.
なお、実施例1で説明したように、レバー8a〜8dを相対変位xの方向に平行に配置することも可能である。この場合にはレバーの傾斜角θは常に0になるため、角柱部材31a〜31dのレバーとの接触面を相対変位xの方向に平行になるようにして固定設置することができ、回転軸30a〜30dは不要になる。 As described in the first embodiment, the levers 8a to 8d can be arranged in parallel to the direction of the relative displacement x. In this case, since the inclination angle θ of the lever is always 0, the contact surfaces of the prism members 31a to 31d with the lever can be fixedly installed so as to be parallel to the direction of the relative displacement x, and the rotary shaft 30a. ˜30d becomes unnecessary.
これまでの実施例では、図2に示すように、レバー8a〜8dを円柱部材7a、7bに押し付けるために、ベース側支持部材11a〜11dで保持されたばね10a〜10dを用いているが、必ずしもこのような構成にする必要はなく、種々の方法が考えられる。例えば、図15に示す実施例の摩擦ダンパ105では、レバー8a、8bを連結ばね20aで連結し、レバー8c、8dを連結ばね20bで連結して、これらのレバーを円柱部材7a、7bに押し付ける構造となっている。 In the embodiments so far, as shown in FIG. 2, the springs 10a to 10d held by the base-side support members 11a to 11d are used to press the levers 8a to 8d against the cylindrical members 7a and 7b. There is no need for such a configuration, and various methods are conceivable. For example, in the friction damper 105 of the embodiment shown in FIG. 15, the levers 8a and 8b are connected by the connecting spring 20a, the levers 8c and 8d are connected by the connecting spring 20b, and these levers are pressed against the cylindrical members 7a and 7b. It has a structure.
また、回転軸9a〜9dそのものをトーションバー(ねじれ軸)のばねにして、これにレバー8a〜8dを固定すれば、連結ばね20aや20bのようなばねを設ける必要もなくなる。 Further, if the rotary shafts 9a to 9d themselves are used as springs of a torsion bar (torsion shaft) and the levers 8a to 8d are fixed thereto, there is no need to provide springs such as the connecting springs 20a and 20b.
さらに、図16に示す実施例6の摩擦ダンパ106では、ベース上面に設けた支持部材40a〜40dに板ばね41a〜41dの一端を固定し、これらの板ばねの他端にレバー8p〜8sを固定した構造になっている。この場合には、図2に示すような回転軸9a〜9dが不要になる。 Furthermore, in the friction damper 106 of Example 6 shown in FIG. 16, one end of the leaf springs 41a to 41d is fixed to the support members 40a to 40d provided on the upper surface of the base, and the levers 8p to 8s are attached to the other ends of these leaf springs. It has a fixed structure. In this case, the rotating shafts 9a to 9d as shown in FIG.
1 テーブル
2 ベース
3a〜3d ガイド部材
4a、4b 復元ばね
5a、5b 復元ばねのテーブル側支持部材
6a、6b 復元ばねのベース側支持部材
7、7a、7b 円柱部材
8a〜8g、8p〜8s レバー
9a〜9g レバーの回転軸
10a〜10f 押し付けばね
11a〜11f 押し付けばね支持部材
20a、20b 連結ばね
30a〜30d 角柱部材の回転軸
31a〜31d 角柱部材
40a〜40d 板ばね保持部材
41a〜41d 板ばね
50a、50b、53a、53b 押し付け力Pと相対変位xの関係線図
51a、51b、54a、54b 合力のx方向成分Qx と相対変位xの関係線図
52 消散エネルギーに相当する領域
101〜106 摩擦ダンパ
C レバーと円柱部材の接触部
O 相対変位xが0の場合の円柱部材中心の位置
Ox 相対変位がxの場合の円柱部材中心の位置
P レバーと円柱部材の間に作用する押し付け力
F レバーと円柱部材の間に作用する摩擦力
N 押し付けばねの力
Q 円柱部材に作用する合力
Qx 円柱部材に作用する合力Qのx方向成分
Qy 円柱部材に作用する合力Qのy方向成分
v ベースに対するテーブルの相対速度
x ベースに対するテーブルの相対変位、座標軸
y 水平面上でx座標軸に垂直な座標軸
z 垂直方向座標軸
θ0 相対変位xが0の場合のレバーの傾斜角
θ 相対変位xが生じた場合のレバー傾斜角の変化量
d レバーの回転軸から押し付けばねの力の作用線までの距離
s レバーの回転軸からレバーと円柱部材の接触部Cまでの距離
e レバーの回転軸から摩擦力作用線までの距離(オフセット)
h 円柱部材中心を通るx軸からレバーの回転軸までの距離
L 相対変位xが0の場合における、レバーの回転軸から円柱部材中心までの距離
R 円柱部材の半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Table 2 Base 3a-3d Guide member 4a, 4b Restoration spring 5a, 5b Rest side spring support member 6a, 6b Restoration spring base side support member 7, 7a, 7b Cylindrical member 8a-8g, 8p-8s Lever 9a ˜9g Lever rotation shafts 10a to 10f Pressing springs 11a to 11f Pressing spring support members 20a and 20b Linking springs 30a to 30d Square column member rotation shafts 31a to 31d Square column members 40a to 40d 50b, 53a, 53b pressing force P and the relative displacement x of the relational diagram 51a, 51b, 54a, 54b force the x direction component Q x and the relative displacement x of the relational diagram 52 corresponding to the region 101 to 106 friction damper dissipates energy C Contact portion between lever and cylindrical member O In cylindrical member when relative displacement x is 0 Acting on the force Q columnar member of the frictional force N pressing spring acting between the pressing force F lever and columnar member acting between the position P lever and the cylindrical member of the cylinder member center if O x relative displacement of the x-position of the Resultant force Q x x-direction component of resultant force Q acting on cylindrical member Q y y-direction component of resultant force Q acting on cylindrical member v relative speed of table relative to base x relative displacement of table relative to base, coordinate axis y coordinate axis on horizontal plane Coordinate axis perpendicular to z z Vertical coordinate axis θ 0 Inclination angle of lever when relative displacement x is 0 θ Change amount of lever inclination angle when relative displacement x occurs d Action line of force of pressing spring from lever rotation axis S Distance from the lever rotation axis to the contact part C between the lever and the cylindrical member e Distance from the lever rotation axis to the friction force action line (offset)
h Distance from the x axis passing through the center of the cylinder member to the rotation axis of the lever L Distance from the rotation axis of the lever to the center of the cylinder member when the relative displacement x is 0 R Radius of the cylinder member
Claims (4)
外力が作用している場合の過大な共振振動を抑制するとともに作用外力が去った後の振動を速やかに収束させるための減衰機構として、テーブル又はベースの一方の対向面に、ブロック形状の摩擦部材を設け、テーブル又はベースの他方の対向面には、基部が回転軸回りに回転可能とされたレバーと該レバーの先端側内側面を摩擦部材の外周面に押し付けるための押し付けばねからなる押圧装置を設けてあり、摩擦部材と接触するレバーの面を前記相対移動方向に対して傾けて配置することにより、テーブルとベースに相対変位が生じた場合、相対変位に対応して押圧装置による押し付け力が変化する結果、摩擦部材とレバーとの間に生じる摩擦力の大きさが変化する摩擦ダンパを用いた振動絶縁装置であって、
前記摩擦ダンパを構成する摩擦部材を、前記テーブルと前記ベースの相対移動方向である水平直線方向に距離を置いて配置される左右一対の円柱部材により構成し、前記押圧装置を構成する前記レバーを前記一対の各円柱部材の対抗外周面に略ハ字状に接触し、先端側が開閉自在とされる一対のレバーにより構成し、前記押し付けばねは、テーブル又はベースに設けられた支持部材と各レバーの先端側の外側面との間に介設されていることを特徴とする振動絶縁装置。 The table on which the object to be insulated is mounted can move relative to the base in the horizontal linear direction via the guide member, and the table and base are connected by a restoring spring to give the table a restoring force. In the insulation device,
As a damping mechanism to suppress excessive resonance vibration when an external force is acting and to quickly converge the vibration after the external force is left, a block-shaped friction member is placed on one opposing surface of the table or base. And a pressing device comprising a lever whose base portion is rotatable about the rotation axis and a pressing spring for pressing the inner surface of the front end side of the lever against the outer peripheral surface of the friction member. If a relative displacement occurs between the table and the base by arranging the lever surface that contacts the friction member to be inclined with respect to the relative movement direction, the pressing force applied by the pressing device in response to the relative displacement Is a vibration isolator using a friction damper in which the magnitude of the friction force generated between the friction member and the lever changes as a result of
The friction member constituting the friction damper is constituted by a pair of left and right cylindrical members arranged at a distance in a horizontal linear direction that is a relative movement direction of the table and the base, and the lever constituting the pressing device is A pair of levers that contact the outer peripheral surfaces of the pair of columnar members in a substantially C shape and whose front end side can be freely opened and closed, and the pressing spring includes a support member provided on a table or a base and each lever A vibration isolator which is interposed between the outer surface of the front end side of each of the above .
前記押圧装置を構成するレバーを前記各円柱部材の対向外周面に略平行傾斜状に接触する一対のレバーにより構成したことを特徴とする振動絶縁装置。 The vibration isolator according to claim 1.
A vibration isolator comprising a pair of levers that contact the outer peripheral surface of each cylindrical member in a substantially parallel inclined manner with the lever constituting the pressing device.
前記各レバーの前記回転軸部を摩擦力作用線から離してオフセットを設けることにより、摩擦力がレバーに回転モーメントを発生させ、押し付け力を増大あるいは減少させる結果、摩擦力の大きさの変化も増幅させる自己倍力効果を利用することを特徴とする振動絶縁装置。 The vibration isolator according to claim 1 or 2,
By providing an offset by separating the rotation shaft portion of each lever from the frictional force acting line, the frictional force generates a rotational moment on the lever, and the pressing force is increased or decreased. A vibration isolator using a self-boosting effect for amplification .
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