JPH09310734A - 制振機構内蔵型免振装置 - Google Patents
制振機構内蔵型免振装置Info
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- JPH09310734A JPH09310734A JP9084673A JP8467397A JPH09310734A JP H09310734 A JPH09310734 A JP H09310734A JP 9084673 A JP9084673 A JP 9084673A JP 8467397 A JP8467397 A JP 8467397A JP H09310734 A JPH09310734 A JP H09310734A
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Abstract
振動を低減させることができる免振装置を提供する。 【解決手段】 免振装置1を構成する下部容器12と、
前記制振装置2を構成する上部容器11とが、前記免振
装置の下部容器12内に粘性体13とともに収納された
金属バネ14を介して、この金属バネ14の軸方向に可
動的に組合わされて構成され、前記制振装置の上部容器
11内に粘性体6が収容されると共に、先端に付加重量
物8を取付けた金属バネ7の基端が前記上部容器11内
に固定されかつ出入自在に設けられている。
Description
となっている箇所に設置し、制振対象構造物に入力され
る振動や騒音を低減する免振装置に係り、次の技術分野
に適用される制振機構内蔵型免振装置に関する。 対象振動が低周波主体の振動であり、免振装置の固
有振動数付近に卓越周波数が存在する設備全般の振動を
低減させる免振装置の技術分野。 建築物,運転室,船舶,道路交通,鉄道交通等にお
ける各種構造物に入力される振動に対して、作業環境を
改善するために使用される技術分野。 モータ,精工設備,重機,建設現場,エンジン等の
回転機械の振動を他に伝え難くするために使用する技術
分野。 基礎,架台等から入力する振動を小さくするための
除振装置に使用し、鉛直と水平の両方向振動、及び回転
方向振動を同時に免振並びに、制御する技術分野。 トラック,トレーラ,ダンプ等の走行設備等が走行
する際、運転室 上まで伝達される振動を低減する技術
分野。
者の作業環境を改善することが強く求められている。例
えば、工場内に設置されている大型クレーン等は大きな
振動によりその周辺の建屋の床面が揺れ、作業者の作業
環境に悪影響を与えている。また、生産工場内の設備も
コンピュータ化が進み、数多くの精密機器が導入される
等、知的作業場に変貌しつつあることからも、特に振動
免振面での作業改善の重要性が高まっている。
て、免振装置単独又は、制振装置単独での技術が多数提
案されているが、免振装置に制振機構を組合わせた振動
低減装置は存在しない。
研究した結果、免振装置単独、制振装置単独ではそれぞ
れ機能面で欠点ないし機能的限界を有しており、これら
を組合わせることで、低周波領域から高周波領域まで幅
広い範囲の振動を低減させることができることを見出し
たものである。
振装置と制振装置の各々の技術の概要と欠点を以下説明
する。免振装置について、 振動理論より、対象とする設備の卓越振動数より
も、免振装置の固有振動数を1/√2以下に設定する必
要がある。 免振装置の固有振動数付近では、振動が増幅され
る。 対象とする設備の卓越振動数が免振装置の固有振動
数に近い場合、振動は低減されず、逆に増加する。 防振,除振分野で汎用的に用いられている金属バネ
の製作限界は、約1.2Hz 程度であり、金属バネ単体
では振動低減性能が無いため、粘性体と組合わせている
が、これにより、固有振動数がさらに上昇する。 従って、免振装置で振動低減が可能な固有振動数の
下限値は、理論上3.0Hz 以上となる。 それ故に、3.0Hz より低い卓越振動数の設備の
場合、免振装置によって振動が増加されるため、空気バ
ネのような装置を使用するが、空気バネは、高価なう
え、維持,管理に費用がかかる。
装置の固有振動数を同調させることにより、制振装置に
逆位相を発生させて振動を低減するものである。 対象とする設備の振動モード、例えば1〜3次モー
ドが卓越する場合、1〜3次モード用の各々の制振装置
が必要となる。すなわち、卓越する全てのモードの振動
を除去するためには、卓越モード数だけ制振装置が必要
となる。
装置の各々についての検討結果から、免振すべき入力振
動に対し、まず免振装置で振動を低減する。このと
き、免振装置の免振性能により、対象振動の固有振動数
の絞り込みが可能となる。
振装置を前記免振装置に取付けることで、この免振装置
によって取りきれない周波数の振動及び、免振装置の固
有振動付近の振動を低減させることができる。
より、従来の免振装置が制振装置で取りきれなかった周
波数の振動を免振できる装置を提供することを目的とす
る。
め、本発明に係る制振機構内蔵型免振装置は、入力振動
を低減する免振装置と、前記免振装置の固有振動数付近
の振動及び、前記免振装置で取りきれない振動を低減す
る制振装置との組合わせからなり、前記制振装置は、前
記免振装置の固有振動数及び、振動をさらに低減すべき
ポイントの固有振動数との同調機構を具備していること
を特徴とする。また前記免振装置を構成する容器と、前
記制振装置を構成する容器とを、前記免振装置の容器内
に粘性体とともに収納された金属バネを介して、この金
属バネの軸方向に可動的に組合わして構成し、前記制振
装置の容器内に粘性体を収容すると共に、先端に付加重
量物を取付けた金属バネの基端を固定し、かつ容易に出
入自在に構成するとよい。また前記免振装置を構成する
容器と、前記制振装置を構成する容器とが、前記免振装
置の容器内に粘性体とともに収納された金属バネを介し
て、この金属バネの軸方向に可動的に組合わせて構成
し、前記制振装置の容器内に粘性体を収容すると共に、
対向した少なくとも1対以上の金属バネを収容し、この
対をなす金属バネ間に付加質量物が設定し、かつ容易に
出入自在に構成するとよい。
が一定の大きさに絞り込まれ、この免振装置で取り切れ
なかった免振装置の固有振動数での振動と、免振装置で
低減されたピーク振動がどちらも低減され、こうして免
振装置と制振装置との有機的な組合わせにより、低周波
領域から高周波領域までの幅広い範囲の振動を低減させ
ることができる。
組合わせることで高範囲の振動が低減されることの理論
的根拠を説明する。今、仮りに入力振動が、図1に示さ
れるように2.5Hz が卓越した振動であると仮定す
る。この場合、免振装置の固有振動数及び、減衰定数が
図2の様に設定された場合、免振装置の固有振動数は、
1.2Hz 、免振装置の応答倍率が2.7倍とする(後
述する実施例の図5の免振装置1部分の仕様となる)。
の様に変化する。ここでのポイントは、免振装置の固
有振動数付近の振動が増加する、2.5Hz のピーク
振動が低減するの2点である。
低周波領域から高周波領域まで様々なピークを持った入
力振動は、まず、免振装置によって、この免振装置の固
有振動での共振及び、ピーク振動の2箇所以外の振動は
殆ど除去できたことになる。
るプロセスの中で振動をいかに低減させるかがポイント
となるが、従来装置での免振手段はこれが限界点であ
り、さらなる振動低減を要求される場合、従来の免振装
置では、対応不可能である。
して、前記免振装置によって絞り込まれた固有振動数と
同調する制振装置を、免振装置の上部に取付けたもので
ある(実施例として示す図5の制振装置2)。これによ
り、図4に示されるように、免振装置の固有振動数での
振動と、免振装置で低減されたピーク振動がどちらも、
この制振装置で低減せられる。
ることで、対象設備の振動を低減させるため、付加質量
自体の加速度は、対象設備から発生する振動よりも過大
となり、粘性体の溢れが発生する可能性がある。
器内に収納し、この容器の制振装置を組込む部分を当該
容器内に出入が可能な構造とする。これにより、設備設
置後でもメンテナンスが必要な場合には、メンテナンス
が簡易にできると共に、対象設備のピーク振動数が変化
しても設備の模様替え等を行うことなく、制振装置を簡
易に交換できる。
して説明する。図5〜図9は本発明の制振機構内蔵型免
振装置を示し、この免振装置は、図5における区画線3
の上側が制振装置2、下側が免振装置1として構成され
ており、制振装置2の上部が免振制御の対象設備4に固
定され、免振装置1の下部が床面5に固定されている。
ネ7の先端に交換可能な付加質量物8を有してなるn次
モード用制振装置10が収納された上部容器11を具備
している。また、免振装置2は、下部容器12内に粘性
体13と、金属バネ14と可動抵抗体が収納されてい
る。
ける上部容器11は、天板16と、天板16の周縁から
下部容器12の外側を間隙17を有して被うように垂下
する円筒部15と、天板16の下方にこの天板16と平
行に設けられる支持板18とから構成される。そして、
天板16と、支持板18と、円筒部15とで囲まれる内
部空間20に制振装置据付容器21が出し入れ自在に設
けられ、この制振装置据付容器21の中に粘性体6と金
属バネ7とが収容されている。
天板16と、支持板18との間における円筒部15の一
部に円弧状開口部22が形成されていて、この円弧状開
口部22を、平面からみて略長方形の金属板を折曲げ形
成してなる制振装置据付容器21が出し入れ自在に設け
られおり、この制振装置据付容器21を内部空間20内
に一杯に差込んだとき、この容器21の基端に設けられ
た円弧状壁板23が円筒部15の一部をなすように構成
されている。
薄突片24を円筒部15の外周面に当てがい、固定ボル
ト25を円筒部15の雌ネジ穴26にねじ込むことによ
り、制振装置据付容器21を液密的に上部容器11に一
体的に固着できる。制振装置据付容器21に基端が固定
される金属バネ7の上端には、付加質量物8が取付けら
れるもので、この付加質量物8は、所定重量の重錘を図
示の状態で金属バネ7の上端に取付けるとよい。金属バ
ネ7の配設数などは、n次モードに合わせて設定する。
は、円筒体27の上端面が開放されていて上部開口部2
8とされている。この下部容器12内には、粘性のある
油などの粘性体13が所定量収容されている。また、下
部容器12内において、底板30の上面には、環状の下
部バネ受座31が設けられており、下部容器12内に収
容され、かつ粘性体13の中に浸漬されるコイルバネか
らなる金属バネ14の下端が前記下部バネ受座31の段
部32に係止されている。
板18の下面には上部バネ受座33が設けられていて、
これに下部容器12に収容されている金属バネ14の上
端部が係止されている。
34が一体に可動するように設けられる。この可動抵抗
体34は、上部バネ受座33の下面中心部に基端が固着
された軸体35と、軸体35の先端に固着された水平方
向抵抗板36と、軸体35を中心として、所定間隔の放
射状(つまり、放射フイン状)配置となるように設けら
れ、下端縁37が前記水平方向抵抗板36の上面に固着
され、内端縁38が前記軸体35の周面に固着されてな
る複数の鉛直方向抵抗板40とから構成されている。さ
らに、水平方向抵抗板36に下端縁が固着される鉛直方
向抵抗板40の間において、前記水平方向抵抗板36を
上下に貫通して孔41が設けられている。前記構成から
なる可動抵抗体34は前記粘性体13中に浸漬されてい
る。
幅を伴なう鉛直方向の振動が下部容器12を介して免振
装置1に入力されると、粘性体13に浸漬している金属
バネ14が圧縮変形し、この変形に伴って上部容器11
の支持板18に設置された可動抵抗体34が粘性体13
中を相対的に上下動し、このとき、鉛直方向抵抗板40
により粘性体13にせん断抵抗力が発生し、可動抵抗体
34の上下振動が低減され、それに伴って上部容器11
の振動が低減され、対象設備4に伝わる振動が低減され
る。また、このとき粘性体13には引抜きと、押込みの
力が発生する。
きくなると粘性体に空気が巻き込まれて、粘性体が体積
膨張を起こし、粘性体の油面が上昇することによって、
粘性体の破壊が下部容器12からの溢出が生じることが
ある。
動するときに粘性体13の一部が水平方向抵抗板36の
貫通孔41を通り、鉛直方向抵抗板40や軸体35の表
面に沿って上向きに流動するので、それにより、鉛直方
向抵抗板40および軸体35と、粘性体13の境界面に
生じる下向きの流れ(これにより空気が巻き込まれる)
が相殺され、よって粘性体13に空気が巻き込まれるこ
とが少ない。
ず、当該粘性体13の破壊や下部容器12からの溢出が
生じない。さらに、免振装置1に水平方向の振動が作用
するときは、水平方向抵抗板36が粘性体13を水平方
向に切ることで、粘性体13に生じる水平方向せん断抵
抗により水平方向抵抗板36の水平方向の振動が円滑に
減衰され、上部容器11を介して対象設備4に伝わる水
平方向の振動が低減される。
線3の上側の制振装置2の部分の2つめの実施例であ
る。制振装置2は、内部に粘性体6と、第1,第2のコ
イル状の圧縮金属バネ42a,42bと、この第1,第
2の圧縮金属バネ42a,42bの中間に設置され前記
粘性体内を移動する付加質量物43とから構成されてい
る。付加質量物43は、略円柱体形状であって、軸方向
中間部に鍔部55が設けられており、この鍔部55を中
心に上下側が対称形状に設けられるもので、先細テーパ
部54a,54bを有している。付加質量物43は、そ
の鍔部55の上下側のテーパ部54a,54bをガイド
として、第1,第2の圧縮金属バネ42a,42bの先
端を前記鍔部55の上下面に係合させている。前記制振
装置据付容器21の上端にはフランジ44が設けられ、
容器21の開口を閉塞する蓋板45の周縁部のゴムパッ
キン46を介してフランジ44に当てがい、蓋板45と
フランジ44に設けられたボルト孔47と、フランジ4
4の雌ネジ穴48に固定ボルト49を挿通して固着する
ことで、前記蓋板45で容器内を密閉し、水密性を維持
している。制振装置据付容器21の底面には、第1環状
支持体50が溶接51で固定されており、この環状支持
体50の内側に先端側が小径となるように設けられてお
り、かつ容器中央部に向けて伸長するコイル状の第1圧
縮バネ42aの基端が係止されている。蓋板46の内面
で、前記容器内底部の第1環状支持体50と同軸線上の
位置に第2環状支持体52が溶接53で固着されてお
り、この第2環状支持体52の内側に先端側が小径とな
るように設けられており、かつ容器中央部に向けて伸長
するコイル状の第2圧縮ばね42bの基端が係止されて
いる。
は、付加質量物43はその下半部が粘性体6に浸漬され
た状態で、かつ容易に出入自在に構成され、しかも上下
の第1と第2の圧縮金属バネ42a,42bにより付加
質量物43は保持された構造であり、機械的締結が皆無
であり、かつ前記の支持構造により付加質量物43の回
転運動及び、旋回運動を抑制しているので、極めて安定
した制振装置を提供でき、制振装置の固有振動数及び減
衰係数比を設定し、振動が垂直方向,水平方向の何れで
あっても、また振幅の大小を問わず、広範囲に亘って優
れた制振効果が得られる。しかも、前記制振装置の固有
振動数及び減衰係数比の設定は、圧縮金属バネの圧縮ば
ね定数と、水平ばね定数と、付加質量物43の重量と、
粘性減衰液の粘度及び量を調整することにより、制振対
象物に合わせて極めて簡単に設計できるという効果があ
る。
免振装置と制振装置とが組合わされてなる制振機構内蔵
型免振装置であるので、前記免振装置によって一旦振動
を除去し、この免振装置で取りきれない免振装置の固有
振動数付近の振動及び、ピーク振動を制振装置により除
去することで、低周波領域から高周波領域までの幅広い
範囲の振動を低減させることができる。また、本発明に
よると、対象設備のピーク振動が変化しても、簡易に制
振装置を交換することができるという効果がある。
力振動の例をグラフで示す図である。
をグラフで示す図である。
された振動の振幅をグラフで示す図である。
置で低減した状態をグラフで示す図である。
の縦断面図である。
る。
振装置の縦断面である。
Claims (3)
- 【請求項1】 入力振動を低減する免振装置と、前記免
振装置の固有振動数付近の振動及び、前記免振装置で取
りきれない振動を低減する制振装置との組合わせからな
り、前記制振装置は、前記免振装置の固有振動数及び、
振動をさらに低減すべきポイントの固有振動数との同調
機構を具備していることを特徴とする制振機構内蔵型免
振装置。 - 【請求項2】 前記免振装置を構成する容器と、前記制
振装置を構成する容器とが、前記免振装置の容器内に粘
性体とともに収納された金属バネを介して、この金属バ
ネの軸方向に可動的に組合わせて構成され、前記制振装
置の容器内に粘性体が収容されると共に、先端に付加重
量物を取付けた金属バネの基端が固定され、かつ容易に
出入自在に設けられている構成を特徴とする請求項1に
記載の制振機構内蔵型免振装置。 - 【請求項3】 前記免振装置を構成する容器と、前記制
振装置を構成する容器とが、前記免振装置の容器内に粘
性体とともに収納された金属バネを介して、この金属バ
ネの軸方向に可動的に組合わせて構成され、前記制振装
置の容器内に粘性体が収容されると共に、対向した少な
くとも1対以上の金属バネを収容し、この対をなす金属
バネ間に付加質量物が設置され、かつ容易に出入自在に
設けられている構成を特徴とする請求項1に記載の制振
機構内蔵型免振装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08467397A JP3679546B2 (ja) | 1996-03-21 | 1997-03-19 | 制振機構内蔵型免振装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8-89953 | 1996-03-21 | ||
JP8995396 | 1996-03-21 | ||
JP08467397A JP3679546B2 (ja) | 1996-03-21 | 1997-03-19 | 制振機構内蔵型免振装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09310734A true JPH09310734A (ja) | 1997-12-02 |
JP3679546B2 JP3679546B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=26425668
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Country Status (1)
Country | Link |
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