JP6793247B2 - 制振装置及びボビンホルダシステム - Google Patents

Description

本発明は、回転体の振動を抑える制振装置、及び、当該制振装置がボビンホルダに取り付けられたボビンホルダシステムに関する。

例えば特許文献１、２には、回転体の振動を抑える装置として、複数のボールがケース内に移動可能に収容されたボールバランサ（自動バランサの一種）が開示されている。ボールバランサでは、回転体の回転時に、複数のボールが回転体のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体の振動を抑えることができる。このように、質量体（ボールバランサにおけるボール）が回転体のアンバランスを相殺することにより回転体の振動を抑える自動バランサとしては、ボールバランサ以外に、振り子バランサ、リングバランサ、液体バランサ等も知られている。

特公平７−１１４９８４号公報 特許第４５０９０９６号

しかしながら、上述のような自動バランサは、回転体が例えば固有振動数より高速側の高速域で回転する場合には効果があるものの、回転体が上記高速域よりも低速側の低速域で回転する場合には、回転体の振動がほとんど抑制されずにむしろ増幅されることがある。これは、低速域では回転体の重心が回転体の中心よりも遠心方向側（径方向外側）に寄り、高速域では回転体の重心が回転体の中心よりも遠心方向の反対側（径方向内側）に寄るという、周知の現象が原因である。つまり、高速域では、ボール等の質量体が遠心力を受けて遠心方向側に移動することで、遠心方向の反対側に寄っている回転体の重心を回転体の中心に近づけることができ、回転体の振動を抑制することができる。これに対して、低速域では、ボール等の質量体が遠心力を受けて遠心方向側に移動することで、もともと遠心方向側に寄っている回転体の重心がさらに遠心方向側に移動し、振動を増幅させてしまう。

このように、従来の自動バランサは、高速域では制振効果を発揮するものの、低速域では振動が増幅する。そして、共振時の振動が自動バランサによって増幅されて発散することがあった。このため、共振域を超えて回転体を高速域まで加速することができず、回転体を高速域で使用することができないという問題があった。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、高速域での回転体の振動を抑えることができるとともに、高速域まで回転体を確実に加速することができる制振装置を提供することを目的とする。

本発明に係る制振装置は、回転体の振動を抑える制振装置であって、前記回転体の回転時に、前記回転体のアンバランスを相殺する自動バランサと、前記回転体と同軸で回転可能であり、液体が封入されたケース内に前記液体が周方向に移動する際に衝突し得る衝突部が設けられた液体ダンパーと、前記液体ダンパーを前記回転体に対して相対回転させる相対回転手段と、を備えることを特徴とする。

本発明では、自動バランサに加えて液体ダンパーが設けられている。液体ダンパーでは、液体が衝突部に衝突することで、運動エネルギーの一部が熱エネルギーへと変換され、回転体の振動を抑えることができる。このような液体ダンパーによる制振効果は、液体が大きく流動し、衝突部に衝突しやすい共振域で特に顕著である。しかも、本発明では、相対回転手段によって、液体ダンパーを回転体に対して相対回転させることができるので、回転体の振れ回りによる回転体の公転と液体ダンパーの自転とが一致しない。このため、遠心力によって液体が液体ダンパーの内壁面に張り付いて動かなくなるということがなく、液体の衝突部への衝突を促進できる。このように、本発明によれば、自動バランサによって高速域での回転体の振動を抑えることができるだけでなく、液体ダンパーによって共振域における振動も効果的に抑えられるので、共振域を超えて高速域まで回転体を確実に加速することができる。

本発明において、前記相対回転手段として、前記液体ダンパーが回転する際の空気抵抗を増大させる空気抵抗付与部が設けられているとよい。

こうすれば、液体ダンパーの回転時に、液体ダンパーに回転抵抗が作用し、液体ダンパーの回転速度が回転体よりも遅くなる。その結果、液体ダンパーを回転体に対して相対回転させることができる。

本発明において、前記空気抵抗付与部は、前記液体ダンパーの回転方向と交差する面を有する板状部材であるとよい。

こうすれば、液体ダンパーの回転時に、板状部材に空気がぶつかることで回転抵抗が作用し、液体ダンパーの回転速度が回転体よりも遅くなり、液体ダンパーを回転体に対して相対回転させることができる。また、空気抵抗付与部を板状部材とすることで、空気抵抗付与部を簡易に構成することができる。

本発明において、前記板状部材は、前記液体ダンパーの外周面に設けられているとよい。

こうすれば、空気抵抗の作用位置と液体ダンパーの回転体の中心との距離が大きくなるので、液体ダンパーに作用する回転抵抗トルクが増大する。したがって、液体ダンパーの回転速度を効率的に遅くすることができ、より確実に液体ダンパーを回転体に対して相対回転させることができる。

本発明において、前記板状部材は、前記液体ダンパーの軸方向における端面に設けられているとよい。

こうすれば、制振装置が径方向に大型化することを抑制でき、制振装置をコンパクトなものにすることができる。

本発明において、前記相対回転手段として、前記液体ダンパーに設けられた、電磁作用を受ける被電磁作用部と、前記被電磁作用部に電磁作用を及ぼす電磁作用部と、を有するブレーキ機構が設けられているとよい。

このように、相対回転手段を電磁式のブレーキ機構とすれば、液体ダンパーが回転する際に液体ダンパーにブレーキを作用させることにより、液体ダンパーの回転速度を回転体よりも遅くすることができる。その結果、液体ダンパーを回転体に対して相対回転させることができる。

本発明において、前記相対回転手段として、前記液体ダンパーの外周面に形成されたギア部と、前記ギア部に係合するギアと、前記ギアを回転させることで前記液体ダンパーに回転トルクを発生させる駆動部と、を有するギア機構が設けられているとよい。

このように、ギア機構によって液体ダンパーに回転トルクを発生させることで、液体ダンパーを回転体に対して相対回転させることができる。

本発明において、前記自動バランサは、複数のボールが移動可能な状態で収容部材に収容されたボールバランサであるとよい。

この場合、回転体の回転時に、複数のボールが回転体のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体の振動を抑えることができる。また、自動バランサの中でもボールバランサは構成が比較的単純なため、制振装置の構成を簡易化することができる。

本発明において、前記収容部材の内部を周方向において複数の収容室に分ける仕切部材が設けられており、前記複数の収容室の各々には、少なくとも１つのボールが収容されており、前記仕切部材は、前記複数の収容室の各々に収容されたボールが、他の収容室に移動することを妨げるとよい。

上述のような仕切部材がない場合、回転体の回転時に、ボールが収容部材内で旋回し続け、回転体のアンバランスを解消する位置に留まらないことがある。一方、上述のような仕切部材を設けると、ボールの旋回を仕切部材によって防止することができ、ボールを、回転体のアンバランスを解消する位置に速やかに移動させることができる。また、回転体を横向きに配置した場合には、回転体の回転速度やボールの質量等によっては、ボールが重力の影響により上方に移動しにくくなる場合がある。このような場合にも、仕切部材があれば、仕切部材によってボールを持ち上げることができるので、重力の影響を抑えることができる。

本発明において、前記自動バランサは、前記回転体の周方向に揺動可能な複数の振り子を有する振り子バランサであるとよい。

この場合、回転体の回転時に、複数の振り子が周方向に揺動し、回転体のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体の振動を抑えることができる。

本発明において、前記自動バランサは、前記回転体の周りを回転可能な複数のリング部材を有するリングバランサであるとよい。

この場合、回転体の回転時に、複数のリング部材が回転体の周りを回転し、回転体のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体の振動を抑えることができる。

本発明において、前記自動バランサは、液体がケース内に移動可能な状態で封入された液体バランサであるとよい。

この場合、回転体の回転時に、液体が回転体のアンバランスを相殺するように分布することで、回転体の振動を抑えることができる。

本発明に係るボビンホルダシステムは、ボビンを装着した状態で回転することによって、前記ボビンに合成繊維の糸を巻き取ってパッケージを形成するボビンホルダと、前記回転体としての前記ボビンホルダに取り付けられた上記何れかに記載の制振装置と、を備えることを特徴とする。

ボビンホルダは、例えば２０００ｒｐｍ以上の高速域で使用されることが多く、一般的に高速域よりも低速側の低速域に固有振動数を有する。したがって、上記の制振装置をボビンホルダに取り付けることで、ボビンホルダの使用域である高速域で振動を抑えることができるとともに、共振域を超えて高速域までボビンホルダを確実に加速することができる。

本発明において、前記制振装置が、前記ボビンホルダに曲げが生じる所定の共振モードにおける、前記ボビンホルダの腹の位置に取り付けられているとよい。

液体ダンパーは、液体が衝突部に衝突することで振動を抑えるので、振動が大きくなる部位に取り付けたほうが制振効果が大きくなる。したがって、ボビンホルダの共振モードにおけるボビンホルダの腹（変位最大点）に制振装置を取り付けることで、液体ダンパーによる制振効果を向上させることができる。

本発明において、前記ボビンホルダは片持ち支持されており、前記制振装置は、前記ボビンホルダの自由端側の端部に取り付けられているとよい。

液体ダンパーは、液体が衝突部に衝突することで振動を抑えるので、振動が大きくなる部位に取り付けたほうが制振効果が大きくなる。したがって、ボビンホルダが片持ち支持されている場合に、最も振動が大きくなるボビンホルダの自由端側の端部に制振装置を取り付けることで、液体ダンパーによる制振効果を向上させることができる。

本発明において、前記液体ダンパーが、前記自動バランサよりも前記ボビンホルダの自由端側に取り付けられているとよい。

こうすれば、液体ダンパーをより振動が大きくなる部位に取り付けることができ、液体ダンパーによる制振効果をさらに向上させることができる。

本発明において、前記ボビンホルダは両持ち支持されており、前記制振装置は、前記ボビンホルダの軸方向の略中央部に取り付けられているとよい。

液体ダンパーは、液体が衝突部に衝突することで振動を抑えるので、振動が大きくなる部位に取り付けたほうが制振効果が大きくなる。したがって、ボビンホルダが両持ち支持されている場合に、最も振動が大きくなるボビンホルダの中央部に制振装置を取り付けることで、液体ダンパーによる制振効果を向上させることができる。

本発明において、前記制振装置が、前記ボビンホルダの内部に取り付けられているとよい。

このように制振装置をボビンホルダに内部に設けることで、ボビンホルダに対する制振効果を高めることができる。さらに、ボビンホルダにおけるボビンの装着位置の自由度の向上、ボビンホルダに対するボビンの最大装着可能数の増加、及び、ボビンホルダに対するボビンの着脱時の作業性の向上等の効果がある。

本実施形態に係る制振装置の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面における断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面における断面図である。 検証実験に用いた試験機の側面図である。 制振効果に関する実験結果を示すグラフである。 制振装置が取り付けられたボビンホルダシステムの側面図である。 相対回転手段の変形例を示す上面図である。 相対回転手段の変形例を示す斜視図である。 相対回転手段の変形例を示す上面図である。 相対回転手段の変形例を示す上面図である。 自動バランサの変形例を示す上面図である。 ボビンホルダシステムの変形例を示す側面図である。 ボビンホルダシステムの変形例を示す側面図である。

［本実施形態］
本発明に係る制振装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る制振装置の断面図であり、回転体１００の軸方向に沿った断面を示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面における断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面における断面図である。ここでは、回転体１００の軸方向が上下方向に一致するものとして説明を行うが、回転体１００の軸方向は上下方向以外の方向であってもよい。

本実施形態に係る制振装置１は、回転体１００の外周面に取り付けられており、ボールバランサ２及び液体ダンパーシステム３を備える。ボールバランサ２は、回転体１００に固定された円筒状の収容部材１０に、複数のボール１１が移動可能に収容された構成を有する自動バランサである。図２に示すように、収容部材１０には、複数（本実施形態では２つ）の仕切部材１２が、周方向に等間隔で設けられている。これによって、収容部材１０の内部は、周方向において複数（本実施形態では２つ）の収容室１３に分けられており、各収容室１３には１つのボール１１が収容されている。各収容室１３に収容されたボール１１は、仕切部材１２によって他の収容室１３には移動できないようにされている。

このように構成されたボールバランサ２を回転体１００に取り付けることで、回転体１００の回転時に、複数のボール１１が回転体１００のアンバランスを相殺する位置に移動し、回転体１００のアンバランスに起因する振動を抑えることができる。ただし、既に説明したように、ボールバランサ２のような自動バランサは、回転体１００が高速域で回転する場合には制振効果を発揮するものの、回転体１００が低速域で回転する場合には、回転体１００の振動がほとんど抑制されずにむしろ増幅されるという傾向を有する。したがって、低速域に回転体１００の固有振動数が存在する場合には、共振時の振動が自動バランサによって増幅されて発散し、回転体１００を共振域を超えて高速域まで加速することができないという問題があった。

このような問題を解決するため、本実施形態の制振装置１には、ボールバランサ２に加えて、液体ダンパーシステム３が設けられている。液体ダンパーシステム３は、液体ダンパー４と、相対回転手段（空気抵抗付与部）としての板状部材５とを有する。液体ダンパー４は、ケース２０に形成された内部空間２１に液体２２が封入された構成を有する。液体ダンパー４は、回転体１００と同軸で回転可能に、回転体１００に取り付けられている。本実施形態では、液体２２として水を用いているが、液体２２の種類は水に限定されない。

ケース２０は、ケース本体２０ａ及び蓋部材２０ｂを有しており、全体として円筒状となっている。ケース本体２０ａの上部は開口しており、この開口を塞ぐように、蓋部材２０ｂがケース本体２０ａの上面にボルト等で固定されている。ケース２０には、円環状の内部空間２１が形成されており、ケース２０の中心部を回転体１００が挿通している。

回転体１００の外周面には、円筒状のボス３１が固定されており、さらにボス３１の外周面には、上下に２つの軸受３２が固定されている。本実施形態では、軸受３２として、複数のボール３２ａを有するボールベアリングを用いているが、ボールベアリング以外のものを用いることも可能である。ボス３１の外周面の上部には、段部３１ａが形成されている。上側の軸受３２は、この段部３１ａに当接した状態で、ボス３１に外嵌されている。上側の軸受３２の下方には、順番に、第１スペーサ３３、下側の軸受３２、第２スペーサ３４及び係止部材３５が、ボス３１に外嵌されている。係止部材３５は、例えばＣリングであり、ボス３１の外周面に形成された環状溝３１ｂに嵌め込まれている。

第２スペーサ３４と係止部材３５との間には、付勢部材３６が設けられている。付勢部材３６は、例えば皿ばねや波型ワッシャー等からなる。この付勢部材３６によって、２つの軸受３２が段部３１ａ側に付勢されることで、軸受３２に適切な予圧が付与される。各軸受３２の径方向内側には、Ｏリング３７が配設されている。軸受３２の内輪３２ｂはボス３１に固定され、外輪３２ｃはケース２０に固定される。

図３に示すように、ケース２０の径方向外側の内壁面２０ｃには、この内壁面２０ｃから内部空間２１に向かって突出し、液体２２が周方向に移動する際に衝突し得る板状の複数（本実施形態では８つ）の衝突部２３が固定されている。衝突部２３は、周方向に等間隔で配置されている。なお、衝突部２３の数や配置はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

液体ダンパー４（ケース２０）の外周面には、径方向に沿って径方向外側に突出し、液体ダンパー４の回転方向と交差する面を有する複数（本実施形態では８つ）の板状部材５が固定されている。板状部材５は、周方向に等間隔で配置されている。なお、板状部材５の数や配置はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

このように構成された液体ダンパーシステム３によれば、回転体１００が不図示の駆動装置により回転駆動されると、液体ダンパー４が軸受３２の摩擦により連れ回りする。液体ダンパー４が回転すると、相対回転手段（空気抵抗付与部）としての板状部材５に空気抵抗が作用し、液体ダンパー４に対して回転抵抗が発生する。液体ダンパー４の回転速度が速くなるにしたがって回転抵抗も大きくなり、回転抵抗の大きさが軸受３２の摩擦力よりも大きくなると、液体ダンパー４の回転速度は回転体１００に対して遅れ始める。その結果、液体ダンパー４は回転体１００に対して相対回転するようになる。

液体ダンパー４では、回転体１００の回転時に、液体２２が衝突部２３に衝突することで、運動エネルギーの一部が熱エネルギーへと変換され、回転体１００の振動を抑えることができる。特に、上述のように、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転（非同期回転）させることにより、回転体１００の振れ回りによる回転体１００の公転と液体ダンパー４の自転とが一致しない。このため、遠心力によって液体２２がケース２０の内壁面２０ｃに張り付いて動かなくなるということがなく、液体２２の衝突部２３への衝突を促進できる。

図４に示すように、回転体１００における制振効果を検証するための実験を行った。検証実験で用いた試験機は、水平方向に沿って延びる回転体１００を、左右両側２つの支持部１０１によって回転可能に両持ち支持したものであり、回転体１００の軸方向における略中央部に制振装置１が取り付けられている。図５は、制振効果に関する実験結果を示すグラフである。検証実験は、回転体１００にボールバランサ２も液体ダンパーシステム３も取り付けない場合（図５で「何もなし」と示す）と、回転体１００にボールバランサ２のみを取り付けた場合（図５で「ボールバランサのみ」と示す）と、回転体１００にボールバランサ２及び液体ダンパーシステム３の両方を取り付けた場合（図５で「ボールバランサ＋液体ダンパーシステム」と示す）と、について行った。この検証実験では、各回転数で定速回転状態に達したときの回転体１００の振動値を測定した。なお、実験に用いた回転体１００の固有振動数は１３８０ｒｐｍである。

図５に示すように、回転体１００にボールバランサ２も液体ダンパーシステム３も取り付けなかった場合には、固有振動数を含む共振域で振動が発散した。これに対して、回転体１００にボールバランサ２のみを取り付けると、固有振動数よりも高速側の概ね２０００ｒｐｍ以上の高速域では、何も取り付けなかった場合と比べて振動値が小さくなった。しかしながら、上記高速域よりも低速側の概ね２０００ｒｐｍ以下の低速域では、ボールバランサ２を取り付けることで、むしろ振動値が大きくなっており、何も取り付けない場合よりも幅広い共振域で振動が発散した。つまり、ボールバランサ２のみを取り付けた場合には、回転体１００が高速域で回転する場合には制振効果を発揮するものの、回転体１００が低速域で回転する場合には、回転体１００の振動がむしろ増幅されることが実証された。

このように、回転体１００に何も取り付けない場合やボールバランサ２のみを取り付けた場合では、回転体１００の振動が共振域で発散する。このため、共振域を超えて、回転体１００を２０００ｒｐｍ以上まで加速することができなかった。なお、この実験では、共振域で振動が発散する場合でも、回転体１００の振動を強制的に抑えた状態で、共振域を超える回転数まで加速させることによって、高速域での振動値を測定した。

次に、回転体１００にボールバランサ２及び液体ダンパーシステム３の両方を取り付けた場合は、ボールバランサ２のみを取り付けた場合と比べて、低速域において振動値が小さくなった。特に共振域では、定速回転させても振動の発散を防止することができる程度に振動値を抑えることでき、回転体１００を共振域を超えて高速域まで加速することが可能となっている。また、高速域では液体ダンパーシステム３を取り付けたことによる制振効果は特に見られないものの、高速域で有効なボールバランサ２による制振効果が効いている。つまり、高速域で効果的なボールバランサ２と、共振域で効果的な液体ダンパーシステム３とを併せ持つことによって、低速域から高速域にわたる幅広い領域で振動を効果的に抑えられることが実証された。

ちなみに、この実験では、回転体１００の重量が約２ｋｇ、液体ダンパー４に封入されている液体２２としての水の重量が約１５０ｇである。つまり、回転体１００の重量に対して１０％未満の重量の液体２２で大きな制振効果を得ることができた。このように、少量の液体２２で大きな制振効果が得られるのは、遠心力によって液体２２の見かけの重量が増し、衝突のエネルギーが大きくなるためと推定される。

最後に、上述の制振装置１を、回転体１００としてのボビンホルダに適用した場合について説明する。図６は、制振装置１が取り付けられたボビンホルダシステム６０の側面図である。ボビンホルダシステム６０は、ボビンホルダ６１に制振装置１が取り付けられたものである。ボビンホルダ６１は、水平方向に沿って延びており、左右両側２つの支持部６２によって回転可能に両持ち支持されている。ボビンホルダ６１の軸方向における略中央部に制振装置１が取り付けられており、制振装置１の両側には複数のボビン６３が軸方向に並んで装着されている。ボビンホルダ６１を回転させることによって、ポリエステル等の合成繊維からなる複数の糸Ｙが複数のボビン６３に巻き取られ、複数のパッケージが形成される。

（効果）
本実施形態の制振装置１では、ボールバランサ２（自動バランサ）に加えて液体ダンパー４が設けられている。液体ダンパー４では、液体２２が衝突部２３に衝突することで、運動エネルギーの一部が熱エネルギーへと変換され、回転体１００の振動を抑えることができる。このような液体ダンパー４による制振効果は、液体２２が大きく流動し、衝突部２３に衝突しやすい共振域で特に顕著である。しかも、制振装置１では、板状部材５（相対回転手段）によって、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができるので、回転体１００の振れ回りによる回転体１００の公転と液体ダンパー４の自転とが一致しない。このため、遠心力によって液体２２が液体ダンパー４の内壁面２０ｃに張り付いて動かなくなるということがなく、液体２２の衝突部２３への衝突を促進できるので、回転体１００が共振域において定速回転している場合でも振動を効果的に抑えることができた。このように、制振装置１によれば、ボールバランサ２によって高速域での回転体１００の振動を抑えることができるだけでなく、液体ダンパー４によって共振域における振動も効果的に抑えられるので、共振域を超えて高速域まで回転体１００を確実に加速することができる。

本実施形態では、本発明における相対回転手段として、液体ダンパー４が回転する際の空気抵抗を増大させる板状部材５（空気抵抗付与部）が設けられている。このため、液体ダンパー４の回転時に、液体ダンパー４に回転抵抗が作用し、液体ダンパー４の回転速度が回転体１００よりも遅くなる。その結果、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができる。

本実施形態では、本発明における空気抵抗付与部として、液体ダンパー４の回転方向と交差する面を有する板状部材５が設けられている。このため、液体ダンパー４の回転時に、板状部材５に空気がぶつかることで回転抵抗が作用し、液体ダンパー４の回転速度が回転体１００よりも遅くなり、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができる。また、空気抵抗付与部を板状部材５とすることで、空気抵抗付与部を簡易に構成することができる。

本実施形態では、板状部材５は、液体ダンパー４の外周面に設けられている。こうすれば、空気抵抗の作用位置と液体ダンパー４の回転体１００の中心との距離が大きくなるので、液体ダンパー４に作用する回転抵抗トルクが増大する。したがって、液体ダンパー４の回転速度を効率的に遅くすることができ、より確実に液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができる。

本実施形態では、自動バランサが、複数のボール１１が移動可能な状態で収容部材１０に収容されたボールバランサ２とされている。したがって、回転体１００の回転時に、複数のボール１１が回転体１００のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体１００の振動を抑えることができる。また、自動バランサの中でもボールバランサ２は構成が比較的単純なため、制振装置１の構成を簡易化することができる。

本実施形態では、収容部材１０の内部を周方向において複数の収容室１３に分ける仕切部材１２が設けられており、複数の収容室１３の各々には、少なくとも１つのボール１１が収容されており、仕切部材１２は、複数の収容室１３の各々に収容されたボール１１が、他の収容室１３に移動することを妨げるよう構成されている。かかる構成によれば、ボール１１が旋回し続けることを仕切部材１２によって防止することができ、ボール１１を、回転体１００のアンバランスを解消する位置に速やかに移動させることができる。また、図４に示すように、回転体１００を横向きに配置した場合には、回転体１００の回転速度やボール１１の質量等によっては、ボール１１が重力の影響により上方に移動しにくくなる場合がある。このような場合にも、仕切部材１２があれば、仕切部材１２によってボール１１を持ち上げることができるので、重力の影響を抑えることができる。

本実施形態では、回転体１００又は回転体１００としてのボビンホルダ６１に制振装置１が取り付けられている。ボビンホルダ６１は、例えば２０００ｒｐｍ以上の高速域で使用されることが多く、一般的に高速域よりも低速側の低速域に固有振動数を有する。したがって、制振装置１をボビンホルダ６１に取り付けることで、ボビンホルダ６１の使用域である高速域で振動を抑えることができるとともに、共振域を超えて高速域までボビンホルダ６１を確実に加速することができる。

本実施形態では、ボビンホルダ６１は両持ち支持されており、制振装置１は、ボビンホルダ６１の軸方向の略中央部に取り付けられている。液体ダンパー４は、液体２２が衝突部２３に衝突することで振動を抑えるので、振動が大きくなる部位に取り付けたほうが制振効果が大きくなる。したがって、ボビンホルダ６１が両持ち支持されている場合に、最も振動が大きくなるボビンホルダ６１の中央部に制振装置１を取り付けることで、液体ダンパー４による制振効果を向上させることができる。

［他の実施形態］
上記実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。

（１）上記実施形態では、板状部材５を径方向に沿った形状のものとした。しかしながら、図７（ａ）に示すように、径方向に沿った板状部材５の代わりに、液体ダンパー４の回転体１００の中心から離れるにつれて液体ダンパー４の回転方向の下流側へと向かう形状を有する板状部材６としてもよい。このような板状部材６によれば、液体ダンパー４の回転時に、空気が板状部材６に沿って径方向外側に逃げてしまうことを抑制し、図７においてブロック矢印で示すように、空気を板状部材６と液体ダンパー４との間の空間に取り込みやすくなるので、より強い空気抵抗を板状部材６に作用させることができる。

（２）上記実施形態の板状部材５に加えて、図７（ｂ）に示すように、流体吹出手段７を設けてもよい。流体吹出手段７は、液体ダンパー４の周囲に複数配置されており、吹出口７ａから空気等の流体を吹き出す。吹出口７ａが液体ダンパー４の回転方向の概ね反対方向を向くように配置されることで、流体吹出手段７は、板状部材５に対して、液体ダンパー４の回転方向の反対方向に流体圧を作用させることができる。このため、板状部材５に作用する回転抵抗を増大させることができ、より確実に液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができる。なお、流体吹出手段７の個数や配置は、図７（ｂ）に示したものに限定されず、例えば、流体吹出手段７は１つでもよい。

（３）上記実施形態では、板状部材５を液体ダンパー４の外周面に設けるものとしたが、図８に示すように、板状部材８を液体ダンパー４の軸方向における端面（上面又は下面）に設けてもよい。図８では、板状部材８を液体ダンパー４の上面４ａに設けてあるが、上面４ａに代わってあるいは加えて、板状部材８を下面に設けてもよい。こうすることで、制振装置１が径方向に大型化することを抑制でき、制振装置１をコンパクトなものにすることができる。

（４）上記実施形態では、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させる相対回転手段として板状部材５（空気抵抗付与部）を設けるものとしたが、相対回転手段の構成はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、相対回転手段として電磁式のブレーキ機構４０を設けてもよい。このブレーキ機構４０は、液体ダンパー４の外周面に設けられた導電体４１（被電磁作用部）と、液体ダンパー４の外周面から離間して設けられたコイル４２（電磁作用部）と、コイル４２に供給される電流を制御する電流制御部４３と、を有する。なお、導電体４１及びコイル４２の個数や配置は、図９に示したものに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、コイル４２を液体ダンパー４の周方向に沿って等間隔に複数設けてもよい。

電流制御部４３より電流がコイル４２に供給されると、電磁誘導によってコイル４２の周りに生じる磁束と、液体ダンパー４に設けられた導電体４１に発生する渦電流による磁束との間に作用する磁力が、ブレーキ力として作用する。液体ダンパー４が回転する際に、ブレーキ機構４０によって液体ダンパー４にブレーキ力を作用させることにより、液体ダンパー４の回転速度を回転体１００よりも遅くすることができる。その結果、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができる。なお、導電体４１を磁性体で構成すれば、より大きな渦電流を生じさせることが可能となるため、より大きなブレーキ力を得ることができる。

このとき、電流制御部４３によりコイル４２に供給される電流を変化させることで、コイル４２に発生する磁界の強さを変化させることができ、ひいては、導電体４１とコイル４２との間に作用するブレーキ力を変化させることができる。したがって、回転体１００の振動の態様に応じて、液体ダンパー４の回転速度を調整することができ、制振効果をより向上させることができる。

なお、液体ダンパー４の外周面に設けられる被電磁作用部を、導電体４１の代わりに永久磁石としてもよい。こうすれば、コイル４２に接続された電流制御部４３により、コイル４２に供給される交流電流の周波数を適当に制御することで、大きなブレーキトルクを生じせしめることが可能である。また、電磁作用部をコイル４２の代わりに永久磁石としてもよい。こうすることで、電流制御部４３を省略することができ、相対回転手段を比較的容易に構成することができる。

また、液体ダンパー４に設けられる被電磁作用部として導電体４１の代わりにコイルを設け、被電磁作用部に電磁作用を及ぼす電磁作用部としてコイル４２の代わりに永久磁石を設けることも可能である。この場合には、永久磁石を移動させて、液体ダンパー４に設けたコイルとの離間距離を変化させることで、液体ダンパー４の回転速度を調整することが可能である。

（５）液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させる相対回転手段として、図１０に示すように、ギア機構５０を設けてもよい。このギア機構５０は、液体ダンパー４の外周面に形成されたギア部４ｂと、ギア部４ｂに係合するギア５１と、ギア５１に連結され、回転体１００に略平行な回転軸５２と、回転軸５２に不図示の出力軸が連結され、回転軸５２を回転駆動するモータ５３（駆動部）とを有する。モータ５３のハウジング（図示省略）は、例えば、摩擦がほとんどゼロであるベアリングを介して回転体１００に取り付けられており、液体ダンパー４の回転時にモータ５３が位置を変えることのないように配設されている。

液体ダンパー４が回転すると、ギア５１も図１０に示す方向に回転する。このとき、モータ５３を、液体ダンパー４の回転に同期するギア５１の回転周波数よりも低い周波数で駆動させると、モータ５３がブレーキとして作用する。このため、回転体１００に連れ回りしようとする液体ダンパー４には、回転抵抗トルクが作用することになり、液体ダンパー４の回転速度が回転体１００よりも遅くなる。その結果、液体ダンパー４を回転体１００に対して相対回転させることができる。

なお、モータ５３は、出力軸の回転速度が変更可能な可変速モータであると好適である。こうすることで、ギア５１の回転速度を変化させることができ、ひいては、液体ダンパー４の回転速度を変化させることができる。したがって、回転体１００の振動の態様に応じて、液体ダンパー４の回転速度を調整することができ、制振効果をより向上させることができる。

（６）上記実施形態では、衝突部２３がケース２０の径方向外側の内壁面２０ｃから内部空間２１に向かって突出するものとした。しかしながら、衝突部２３を、ケース２０の径方向内側の内壁面から内部空間２１に向かって突出させてもよいし、ケース２０の天井面や底面から内部空間２１に向かって突出させてもよい。また、径方向内側の内壁面から径方向外側の内壁面との間の全域にわたって設けられ、周方向に貫通する開口や切欠部を有する板状の部材を衝突部とすることも可能である。さらには、衝突部は板状のものに限らず、柱状のものやブロック状のものでもよいし、ケース２０の側面や底面に形成した凹凸部や波状部を衝突部とすることも可能である。

（７）上記実施形態では、ケース２０の内部空間２１が１室のみからなるものとした。しかしながら、内部空間２１の周方向に沿って仕切壁を設け、内部空間２１を径方向に複数に分割してもよい。この場合には、分割された各空間に衝突部２３が設けられる。

（８）上記実施形態では、液体ダンパー４の回転速度を回転体１００よりも遅くする場合について説明したが、液体ダンパー４の回転速度を回転体１００よりも速くすることで、液体ダンパー４が回転体１００に対して相対回転するようにしてもよい。例えば、図７（ｂ）の流体吹出手段７の向きを変更し、液体ダンパー４の回転方向に流体圧を作用させるようにしてもよい。あるいは、相対回転手段としてギア機構５０（図１０参照）を用いる場合に、モータ５３により液体ダンパー４の回転速度を回転体１００よりも速くするようにしてもよい。

さらには、液体ダンパー４の回転方向と回転体１００の回転方向とが逆向きになるようにしてもよい。例えば、図７（ｂ）の流体吹出手段７からの流体の吹出速度を速くすることで、液体ダンパー４を回転体１００とは逆向きに回転させるようにしてもよい。あるいは、相対回転手段としてギア機構５０（図１０参照）を用いる場合に、モータ５３により液体ダンパー４を回転体１００とは逆向きに回転させるようにしてもよい。

（９）上記実施形態では、図２に示すように、ボールバランサ２の収容部材１０の内部が、周方向において２つの収容室１３に分けられ、各収容室１３にボール１１が１つずつ収容されるものとした。しかしながら、収容室１３の数は３つ以上でもよく、また、各収容室１３に収容されるボール１１は１つに限らず２つ以上であってもよい。さらには、収容部材１０の内部を複数の収容室１３に分けることは必須ではなく、仕切部材１２をなくして１つの空間としてもよい。この場合には、収容部材１０に２つ以上のボール１１が収容されていればよい。

（１０）上記実施形態では、自動バランサとしてボールバランサ２が設けられるものとした。しかしながら、制振装置１に用いられる自動バランサは、回転体１００の回転時に、質量体が回転体１００の周りで移動することで、回転体１００のアンバランスを相殺することのできるものであればどのような構成のものでも構わない。例えば、ボールバランサ２の代わりに、図１１（ａ）に示すような振り子バランサ８０、図１１（ｂ）に示すようなリングバランサ９０、あるいは、不図示の液体バランサ等を用いてもよい。

振り子バランサ８０は、図１１（ａ）に示すように、周方向に揺動可能な複数の振り子８１を有する。複数の振り子８１は、回転体１００に固定された円筒状のケース８２のボス部８２ａに取り付けられており、支点８３を中心として周方向に揺動する。回転体１００の回転時に、複数の振り子８１が周方向に揺動し、回転体１００のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体１００の振動を抑えることができる。

リングバランサ９０は、図１１（ｂ）に示すように、回転体１００の周りを回転可能な複数のリング部材９１を有する。複数のリング部材９１は、回転体１００の軸方向に並んでおり、複数のリング部材９１の内側を回転体１００が挿通している。なお、回転体１００には、リング部材９１が軸方向に移動することを制限する不図示の係止部材が取り付けられている。回転体１００の回転時に、複数のリング部材９１が回転体１００の周りを回転し、回転体１００のアンバランスを相殺する位置に移動することで、回転体１００の振動を抑えることができる。

液体バランサは、ケース内に液体が移動可能な状態で封入された構成を有する。回転体１００の回転時に、液体が回転体１００のアンバランスを相殺するように分布することで、回転体１００の振動を抑えることができる。なお、液体の代わりに粉粒体が封入されたバランサでも、液体バランサと同様の原理で回転体１００の振動を抑えることができる。

（１１）上記実施形態では、図６に示すように、制振装置１を、両持ち支持されたボビンホルダ６１の軸方向の略中央部に取り付けるものとしたが、制振装置１の取付位置は適宜変更が可能である。

また、ボビンホルダ６１を両持ち支持することは必須ではなく、例えば、図１２に示すように、ボビンホルダ６１を支持部６２によって片持ち支持してもよい。この場合、制振装置１を、振動が大きくなりやすいボビンホルダ６１の自由端側の端部に取り付けると、液体ダンパー４の制振効果が大きくなるので好適である。さらには、液体ダンパー４（液体ダンパーシステム３）を、ボールバランサ２よりもボビンホルダ６１の自由端側に取り付けることにより、液体ダンパー４による制振効果をさらに向上させることができる。ただし、制振装置１をボビンホルダ６１の固定端側の端部や中央部に取り付けることも可能であるし、液体ダンパー４（液体ダンパーシステム３）を、ボールバランサ２よりもボビンホルダ６１の固定端側に取り付けることも可能である。

また、ボビンホルダ６１が曲げが生じる所定の共振モードを有している場合には、この共振モードにおけるボビンホルダ６１の腹の位置、すなわち、変位が最大となる位置に制振装置１を取り付ければ、液体ダンパー４の制振効果を向上させることができる。なお、ボビンホルダ６１を両持ち支持した場合の中央部、及び、ボビンホルダ６１を片持ち支持した場合の自由端側の端部は、概ね腹の位置に一致すると考えられる。

また、図１３に示すように、ボビンホルダ６１が軸部６１ａと円筒部６１ｂとを有しており、軸部６１ａと円筒部６１ｂとの間に制振装置１を配置する空間がある場合は、ボビンホルダ６１の内部に制振装置１を配置してもよい。このように、ボビンホルダ６１の内部に制振装置１を設けることで、ボビンホルダ６１に対する制振効果を高めることが可能である。さらに、ボビンホルダ６１の内部に制振装置１を設けた場合には、ボビンホルダ６１におけるボビン６３の装着位置の自由度の向上、ボビンホルダ６１に対するボビン６３の最大装着可能数の増加、及び、ボビンホルダ６１に対するボビン６３の着脱時の作業性の向上等の効果がある。

（１２）上記実施形態では、制振装置１を、ボビンホルダ６１に取り付ける場合について説明したが、ボビンホルダ６１以外の回転体１００に制振装置１を設けてもよい。

１：制振装置
２：ボールバランサ（自動バランサ）
３：液体ダンパーシステム
４：液体ダンパー
４ｂ：ギア部
５、６、８：板状部材（相対回転手段、空気抵抗付与部）
１０：収容部材
１１：ボール
１２：仕切部材
１３：収容室
２０：ケース
２２：液体
２３：衝突部
４０：ブレーキ機構（相対回転手段）
４１：導電体（被電磁作用部）
４２：コイル（電磁作用部）
５０：ギア機構（相対回転手段）
５１：ギア
５３：モータ（駆動部）
６０：ボビンホルダシステム
６１：ボビンホルダ
６３：ボビン
１００：回転体
Ｙ：糸

Claims (19)

1. 回転体の振動を抑える制振装置であって、
   前記回転体の回転時に、前記回転体のアンバランスを相殺する自動バランサと、
   前記回転体と同軸で回転可能であり、液体が封入されたケース内に前記液体が周方向に移動する際に衝突し得る衝突部が設けられた液体ダンパーと、
   前記液体ダンパーを前記回転体に対して相対回転させる相対回転手段と、
   を備えることを特徴とする制振装置。
2. 前記相対回転手段として、前記液体ダンパーが回転する際の空気抵抗を増大させる空気抵抗付与部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 前記空気抵抗付与部は、前記液体ダンパーの回転方向と交差する面を有する板状部材であることを特徴とする請求項２に記載の制振装置。
4. 前記板状部材は、前記液体ダンパーの外周面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の制振装置。
5. 前記板状部材は、前記液体ダンパーの軸方向における端面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の制振装置。
6. 前記相対回転手段として、
   前記液体ダンパーに設けられた、電磁作用を受ける被電磁作用部と、
   前記被電磁作用部に電磁作用を及ぼす電磁作用部と、
   を有するブレーキ機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
7. 前記相対回転手段として、
   前記液体ダンパーの外周面に形成されたギア部と、
   前記ギア部に係合するギアと、
   前記ギアを回転させることで前記液体ダンパーに回転トルクを発生させる駆動部と、
   を有するギア機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
8. 前記自動バランサは、複数のボールが移動可能な状態で収容部材に収容されたボールバランサであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の制振装置。
9. 前記収容部材の内部を周方向において複数の収容室に分ける仕切部材が設けられており、
   前記複数の収容室の各々には、少なくとも１つのボールが収容されており、
   前記仕切部材は、前記複数の収容室の各々に収容されたボールが、他の収容室に移動することを妨げることを特徴とする請求項８に記載の制振装置。
10. 前記自動バランサは、前記回転体の周方向に揺動可能な複数の振り子を有する振り子バランサであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の制振装置。
11. 前記自動バランサは、前記回転体の周りを回転可能な複数のリング部材を有するリングバランサであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の制振装置。
12. 前記自動バランサは、液体がケース内に移動可能な状態で封入された液体バランサであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の制振装置。
13. 駆動装置により回転駆動される前記回転体に生じる振動を抑制することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の制振装置。
14. ボビンを装着した状態で回転することによって、前記ボビンに合成繊維の糸を巻き取ってパッケージを形成するボビンホルダと、
    前記回転体としての前記ボビンホルダに取り付けられた請求項１３に記載の制振装置と、
    を備えることを特徴とするボビンホルダシステム。
15. 前記制振装置が、前記ボビンホルダに曲げが生じる所定の共振モードにおける、前記ボビンホルダの腹の位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載のボビンホルダシステム。
16. 前記ボビンホルダは片持ち支持されており、
    前記制振装置は、前記ボビンホルダの自由端側の端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載のボビンホルダシステム。
17. 前記液体ダンパーが、前記自動バランサよりも前記ボビンホルダの自由端側に取り付けられていることを特徴とする請求項１６に記載のボビンホルダシステム。
18. 前記ボビンホルダは両持ち支持されており、
    前記制振装置は、前記ボビンホルダの軸方向の略中央部に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載のボビンホルダシステム。
19. 前記制振装置が、前記ボビンホルダの内部に取り付けられていることを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載のボビンホルダシステム。
    

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