JPH0763239A - アンバランス加振機を用いた能動制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二方向に対し別々に、或いは同時に卓越する
振動を一台で制振することができる制振装置を提供す
る。 【構成】 大アンバランスウェイト１を取り付けた回転
円筒２の中心に小アンバランスウェイト６を取り付けた
回転軸７を支承させている。回転軸７は、回転円筒２内
に支承された中間軸２２を介して歯付駆動ベルト９と歯
付静止ベルト２３によって静止軸２１に連結され、この
静止軸２１の軸端にピニオン３５を固定する。このピニ
オン３５は油圧アクチュエータによって駆動するラック
３４と噛合っている。制振すべき振動における卓越した
方向の振動を認識して油圧アクチュエータを駆動する指
令信号を油圧発生装置に出力すると共に、卓越する振動
方向の振動速度信号の振動数に比例したパルスを発生
し、これをモータドライブユニット３１を介して加振機
の回転円筒２に直結しているＡＣサーボモータ２４を回
転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種回転機械、往復動機
械、鉄鋼構造物及び建築物等に適用される、アンバラン
ス加振機を用いた能動制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアンバランス加振機は、図８に示
すように、平行な２本の軸０４を有し、この軸０４に取
り付けられお互いに歯車０３で噛合って逆転するロータ
０５から成り、このロータ０５にアンバランスウェイト
０９を付けることにより、アンバランス加振力を発生さ
せ、振動抑制に用いているが、装置がかなり大型とな
る。

【０００３】また、前記従来のアンバランス加振機の不
具合点を改善するため過去に考案（実願昭62-022119)し
たアンバランス加振機の構造を図９に示す。図９に示す
ものは、大アンバランスウェイト１を取り付けた回転円
筒２の中心に小アンバランスウェイト６を取り付けた回
転軸７を支承させ、該回転軸７を歯付駆動ベルト９を介
して回転円筒２内に支承する中間軸８に連結すると共
に、該中間軸８を歯付静止ベルト１１を介して大アンバ
ランスウェイト１の軸受１０に連結し、大アンバランス
ウェイト１の回転方向と小アンバランスウェイト６の回
転方向が反対になるようにしたアンバランス加振機であ
る。

【０００４】図８及び図９に示す従来のアンバランス加
振機では、最初にセットしたアンバランスウェイト１，
６の位置によって加振力の発生する方向が決り、運転中
に加振方向を変更することが出来ないため、振動数（回
転数）によって水平方向振動が卓越したり上下方向振動
が卓越するなど振動モードが変化する振動に対する制振
には適用できないか、二台のアンバランス加振機が必要
であった。

【０００５】例えば、船舶の振動は主に主機であるディ
ーゼルエンジンのガスフォースやピストン及びクランク
軸の不平衡力を起振源とするエンジン架構の振動に起因
しているため、船舶の振動を低減し、乗心地を向上させ
るためにはエンジン架構の振動を低減する必要がある。
エンジン架構の振動には図４の（ａ）に示す横方向（左
右舷方向）振動の他に、船体５１の振動と連成する図４
の（ｂ）に示す縦方向（上下方向）振動がある。

【０００６】これらの振動は同時に生じることはないが
方向が異なるため、従来のアンバランス加振機でもって
これらの振動を制振するためには加振方向が異なる２台
のアンバランス加振機が必要である。通常、エンジン架
構にはターボチャージャなど種々の補機が据付けられて
いるため、制振機等を設置するスペースはほとんどな
く、またエンジン架構および船体などは振動質量が大き
いため、コンパクトで加振力が大きく、かつ多機能な制
振装置を必要としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、二方向の振
動が別々に、或いは同時に卓越する場合でも一台の加振
機で対応することができ、従って、狭隘な場所での制振
が可能な能動制振装置を提供することを課題としてい
る。また、本発明は、前記したように二方向の振動が卓
越する場合に一台の加振機で自動的に制振させることの
できる能動制振装置を提供することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、大アンバランスウェイトを取り付けた回転
円筒の中心に小アンバランスウェイトを取り付けた回転
軸を支承させ、同回転軸を歯付伝動手段と前記回転円筒
内に回転自在に支承された中間軸とを介して静止軸に連
結し、同静止軸を支持台に回転可能に支承してこれを振
動信号により回転させて前記小アンバランスウェイトの
位相調整、すなわち、大アンバランスウェイトに対する
相対位置調整を行わせると共に、前記回転円筒を振動速
度に同期して駆動するよう構成した能動制御装置を提供
する。

【０００９】本発明による能動制御装置で採用する歯付
伝動手段としては、歯付駆動ベルトや歯車のいづれか一
方又は両方を用いることができる。

【００１０】

【作用】本発明による能動制振装置においては、前記し
たように大バランスウェイトに対する小バランスウェイ
トの相対位置を静止軸の回転により調整できるように構
成されているので、制振すべき振動の水平方向及び上下
方向の速度がわかると、次のようにしてその振動を制振
させることができる。

【００１１】すなわち、小アンバランスウェイト６の位
置を図５の（ａ）に示すように、大アンバランスウェイ
ト１と上下位置で対抗する位置に設定するとアンバラン
スモーメントをＭ、回転角速度をω、重力加速度をｇと
すると水平方向にＦ＝２Ｍω ²/g の加振力が発生する。
また、小アンバランスウェイト６の位置を図５の（ｂ）
に示すように設定すると上下方向にＦ＝２Ｍω²/g の加
振力が発生する。更に、大小アンバランスウェイト１，
６の位置関係が図５の（ａ）と（ｂ）の間の位置におい
ては水平方向及び上下方向にそれぞれのベクトル成分を
もつ加振力が発生する。

【００１２】一方、振動数および振動速度の位相に同期
した加振力を発生させることにより、振動系の見掛けの
減衰定数Ｃ′を増加させることになり、図６に示すよう
に振動を低減する。これは図７に振動質量ｍ、ばね定数
ｋ、見掛けの減衰定数Ｃ′、外力Ｐ、振動変位ｘとした
ときの振動系の共振時の力の釣合いを示すが、図７に示
すように、共振時には、数式（１）に示す慣性力（振動
質量×振動加速度）と数式（２）に示すばね力（ばね定
数×振動変位）が、また外力Ｐと数式（３）に示す減衰
力（見掛けの減衰定数×振動速度）が釣合っている。

【００１３】従って、振動数及び振動加速度の位相に同
期した加振力Ｆを付加することにより、もとの振動系の
減衰定数をＣとすると共振時には外力Ｐは数式（４）の
力と釣合うことになり、Ｆの大きさをＰに近づけること
により振動を限りなく小さくすることが可能となる。

【００１４】

【数１】

【００１５】なお、前記した小アンバランスウェイトの
位置設定と、アンバランス加振機の回転円筒の駆動と
は、例えば次のようにして行うことができる。すなわ
ち、コントローラにより、制振すべき振動の水平方向及
び上下方向振動の速度信号を比較し、卓越した方の振動
を認識し小アンバランスウェイトの位置を変える油圧ア
クチュエータのための駆動信号を発生すると共に、卓越
した方の振動信号をもとに振動数に比例したパルスを発
生させて、その信号をもとにＡＣサーボモータを用いて
振動数および振動速度の位相に同期してアンバランス加
振機の回転円筒を駆動する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による能動制振装置を図１〜図
４に示した一実施例に基づいて具体的に説明する。な
お、図１〜図４に示す装置は、図４に示すように船体５
１の船底５３に設置されたディーゼルエンジン架構５２
の上に本発明による能動制振装置５０を取り付けると共
に上下方向加速度計２５と水平方向加速度計２６を取り
付け、これらによってディーゼルエンジン架構５２の制
振を行わせるようにしたものである。これによって、デ
ィーゼルエンジン架構５２を取り付けられた船体に生ず
る図４の（ａ）に示す船体５１の左右舷方向の振動や図
４の（ｂ）に示す船体５１の上下方向の振動を防ぐので
ある。また、図１において、図９に示した従来の装置と
同じ構成部分には同一の符号を付してあり、それらにつ
いての詳細な説明は省略する。

【００１７】図１〜図３において、アンバランス加振機
は、図９に示した装置と同様に大アンバランスウェイト
１を取り付けた回転円筒２の中心に小アンバランスウェ
イト６を取り付けた回転軸７を支承させている。回転軸
７は、回転円筒２内に支承された中間軸２２を介して歯
付駆動ベルト９と歯付静止ベルト２３によって静止軸２
１に連結され、この静止軸２１の軸端にピニオン３５を
固定する。このピニオン３５は油圧アクチュエータ３３
によって駆動するラック３４と噛合っている。

【００１８】次いで制御系は、図３に示すように上下方
向加速度計２５および水平方向加速度計２６の出力を増
幅器２７およびバンドパスフィルター２８を介し増幅か
つ（エンジン回転周波数）×（シリンダ数）の加振周波
数成分の加速度信号を取り出しこれを積分器２９により
速度信号に交換してコントローラ３０に入力する。

【００１９】コントローラ３０ではこれらの信号を比較
し、卓越した方向の振動を認識して油圧アクチュエータ
３３を駆動する指令信号を油圧発生装置３２に出力する
と共に、卓越する振動方向の振動速度信号の振動数に比
例したパルスを発生し、これをモータドライブユニット
３１を介して加振機の回転円筒２に直結しているＡＣサ
ーボモータ２４を回転させる。

【００２０】以上、本発明を図示した実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その形
状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。例えば、上記実施例では回転軸７と中間軸２２及び
中間軸２２と静止軸２１の連結を歯付ベルトで行ってい
るが、歯車でも全く同じ機能を有することになる。

【００２１】また、小アンバランスウェイト６の位置調
整に油圧アクチュエータ３３、油圧発生装置３２、ラッ
ク３４、ピニオン３５を用いているが、これらの代りに
サーボモータ等を用いることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上、具体的に説明したようにアンバラ
ンス加振機を用いた本発明による能動制振装置によれ
ば、二方向の振動が別々あるいは同時に卓越する場合で
も一台の加振機で自動的に対応することができ、制振装
置設置のためのイニシャルコスト及びランニングコスト
が小さいばかりでなく、設置スペースが少なくて済み、
狭隘な機器及び構造物の制振が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による能動制振装置における
アンバランス加振機の断面図。

【図２】図１に示したアンバランス加振機の側面図。

【図３】本発明の一実施例による能動制振装置における
制御ブロック線図。

【図４】本発明による能動制振装置を舶用ディーゼルエ
ンジン架構の制振に用いた例を示す図面で、（ａ）は横
断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はそのディーゼルエン
ジン架構を拡大して示す側面図。

【図５】本発明による能動制振装置における制振作用を
説明するための作用説明図で、（ａ）は大小アンバラン
スウェイトが上下位置で対抗する場合、（ｂ）は大小ア
ンバランスウェイトが水平位置で対抗する場合を示して
いる。

【図６】本発明による能動制振装置による制振効果を示
すグラフ。

【図７】本発明による能動制振装置による制振作用を説
明するための作用説明図。

【図８】従来のアンバランス加振機を示す斜視図。

【図９】従来の他のアンバランス加振機を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１ 大アンバランスウェイト ２ 回転筒体 ３ 支持台 ４ 駆動軸 ６ 小アンバランスウェイト ７ 回転軸 ９ 歯付駆動ベルト １０ 軸受 １２ カップリング ２１ 駆動軸 ２２ 中間軸 ２３ 歯付静止ベルト ２４ ＡＣサーボモータ ２５ 上下方向加速度計 ２６ 水平方向加速度計 ２７ 増幅器 ２８ バンドパスフィルター ２９ 積分器 ３０ コントローラ ３１ モータドライブユニット ３２ 油圧発生装置 ３３ 油圧アクチュエータ ３４ ラック ３５ ピニオン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大アンバランスウェイトを取り付けた回
   転円筒の中心に小アンバランスウェイトを取り付けた回
   転軸を支承させ、同回転軸を歯付伝動手段と前記回転円
   筒内に回転自在に支承された中間軸とを介して静止軸に
   連結し、同静止軸を支持台に回転可能に支承してこれを
   振動信号により回転させて前記小アンバランスウェイト
   の位相調整を行わせると共に、前記回転円筒を振動速度
   に同期して駆動するよう構成したことを特徴とするアン
   バランス加振機を用いた能動制振装置。