JPH10504633A - 振動補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 励振源からの調和振動を補償する振動補償装置が、一方向に調和して変化する第一の力成分を発生するように、逆方向に同じ毎分回転数で回転する二つの回転体（２２、２３）を有する第一の補償ユニットを備える。この装置は、調和して変化する第一の力成分に平行な方向に調和して変化する第二の力成分を発生するように、第一の補償ユニットの軸線に平行な軸線の周りを逆方向に回転する二つの回転体（２４、２５）を有する第二の補償ユニットを更に備える。第一の補償ユニットの回転体と第二の補償ユニットの回転体（２４、２５）は別々の無限に可変の駆動モータ（２９、３０）により駆動される。励振源の周波数の倍数である毎分回転数で回転体が回転するように、制御および同期装置が補償ユニットの駆動モータ（２９、３０）を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】 振動補償装置 技術分野 本発明は、調和的に変化する力成分が一方向に発生するように、相互に平行な 軸線の周りで逆方向に同じ毎分回転数で回転する、同じ偏心質量を持つ二つの回 転体を備える第一の補償ユニットと、調和的に変化する第二の力成分が、調和的 に変化する第一の力成分の方向に平行な方向に発生するように、第一の補償ユニ ットの軸線に平行な平行軸線の周りで逆方向に、第一の補償ユニットの回転体と 同じ毎分回転数で回転する、同じ偏心質量を持つ二つの回転体を備える第二の補 償ユニットとを備える、船舶の機関によって発生される振動などの励振源からの 調波振動を打ち消すための振動補償装置に関するものである。背景技術 ＤＫ−Ｂ１−１６９，８４８は、同じ毎分回転数で逆方向に回転することによ り調和的に変化する力成分を一方向に生ずるように、平行な軸線の周りで回転可 能にジャーナル連結された(journalled)、同じ偏心質量を持ち、かつ伝動装置を 介して相互に連結され，ている二つの回転体を備える振動補償装置を開 示している。各回転体は軸に固定された回転体部と、回転のために切り離せるよ うに前記軸に切り離し可能に取り付けられた回転体部とを備える。各回転体の固 定回転体部と、切り離し可能な回転体部を相対的に回転させることにより、調和 振動する力成分が変更される。そのためには補償装置を停止する必要がある。 ＤＥ−Ｃ−２９２，７１１は、ピストン機関の質量力を補償するための上記の 種類の振動補償装置を開示している。補償ユニットが傘歯車伝動装置によりピス トン機関の主軸のそれぞれの端部に連結される。補償装置によって発生される調 和振動合力を変化できるようにするためには、補償装置を停止すること、したが って、ピストン機関も停止し、かつ回転体を交換すること、または二つの補償ユ ニットの力成分の位相差を変更することが必要である。発明の簡単な説明 本発明の目的は、調和振動合力成分が前記振動補償装置の動作中に変化できる ようにする上記の種類の振動補償装置を得ることである。 上記目的を満たすために、本発明の振動補償装置は、第一の 補償ユニットの回転体が最低１台の無限に可変の第一の駆動モータにより駆動さ れること、第二の補償ユニットの回転体が最低１台の無限に可変の第二の駆動モ ータにより駆動されることおよび振動補償装置が、回転体が励振源の周波数の倍 数である毎分回転数で回転するように補償ユニット駆動モータを制御するための 制御および同期装置を更に備えることを特徴とする。 その結果、二つの補償ユニットの調和して変化する力成分の位相差を変化させ ることにより、前記装置が動作している間に、振動補償装置の全調和力成分を二 つの補償ユニットの力成分の和と、それらの力成分の差との間で無限に可変とな るように変化させることが可能である。その結果、船舶の積荷状態および速力状 態ならびに天候状態および水深の変化など航行状態の変化中に、加えられる振動 状態の補償を、装置が動作中に調整することが可能である。更に、二つの補償ユ ニットのうちの一方だけを使用することにより、消費動力を減少させること、ま たは補償ユニットの一方が動作を停止した場合に安全性を更に高めることが可能 である。また、おのおの最低１台のモータにより駆動される二つの小型補償ユニ ットを使用すると、一つの大型補償ユニットを使用するのと比べて、必要な始動 モーメント が低下することになる。後者は、垂直平面内で回転する回転体を備えており、そ の結果、その偏心質量を、始動手順に関連して、かつ補償装置の動作中に上昇さ せなければならないような補償装置に関連して、とくに重要である。 本発明によれば、第一の補償ユニットの回転体は１台の第一の駆動モータによ り駆動でき、かつ第一の伝動装置により逆方向に回転するように相互に連結でき 、第二の補償ユニットの回転体は１台の第二の駆動モータにより駆動でき、かつ 第二の伝動装置により逆方向に回転するように相互に連結できる。 更に、本発明によれば、各補償ユニットの二つの回転体の間の伝動装置は、二 つの回転体の相対的な位置を相互に変化するようにそれらの回転体を相対的に回 転させることのできる、切り離し可能な連結部を構成できる。各補償ユニットの 二つの回転体の相対的な位置を変化させると、振動調和力成分の方向が変化する 。したがって、振動補償装置全体を回転させることなしに、結果として生じる調 和力成分の方向を変えることが可能である。 更に、切り離し可能な連結部は本発明によれば切り離し可能な継手により構成 できる。その継手は動作中に切り離せる。本 発明のこの実施の形態は、動作中に振動補償装置の合力成分の方向を変えられる ようにできる点でとくに有利である。その結果、回転体が垂直平面内で、すなわ ち水平軸線の周りを回転するとき、水平方向の合力成分が発生される位置であっ て、始動モーメントが低いような位置に回転体がある振動補償装置を始動させる こと、およびその後で回転体を希望の補償方向、たとえば垂直、に対応する位置 に移動させることが可能である。 更に、第一の補償ユニットの各回転体および第二の補償ユニットの各回転体を それぞれの駆動モータにより駆動できる。このようにして、振動補償装置の動作 中に二つの補償ユニットのおのおのの力成分の方向を変化させること、および二 つの補償ユニットの力成分の間の位相差を変化させることが可能であり、それに より動作中に振動補償装置の調和合力成分の方向と大きさとを変化させることが 可能である。 更に、本発明によれば、二つの補償ユニットの回転体は同じ偏心質量を持つこ とができ、その結果、調和的に変化する合力成分を、零と、各回転体により供給 される力の４倍との間で無段可変のようにして調整できる。これに関連して、回 転体を同一の形に製作するととくに有利である。 更に、二つの補償ユニットの回転体を、本発明によれば、共通ハウジングの内 部に配置できる。この実施の形態は、振動補償装置をできるだけ小型にするため に最も有利な実施の形態であると考えられる。 更に、本発明によれば、回転体の軸線が平行四辺形の、軸線方向に見て、隅を 形成するように、それらの軸線を配置できる。本発明のこの実施の形態により、 本発明の他の実施の形態の補償ユニットの回転体が、対角線方向に配置されてい る回転体が同じ平面内に配置されるようにして、軸線方向に変位した時に、とく に小型の振動補償装置が得られ、それにより、各補償ユニットの回転体が軸線方 向に見て共通領域を掃引するようにして、各補償ユニットの軸線を間隔を置くこ とができると有利である。これに関連して、同じ平面内にない二つの補償ユニッ トの回転体が共通領域を掃引するように、それらの回転体がまた配置されると、 一層小型にできる。しかし、後者の場合には、対角線方向に配置されている回転 体が共通領域を掃引しないようにしなければならない。 最後に、本発明によれば、各補償ユニットは、その回転体を駆動する最低各１ 台の駆動モータ用のセンサと、最低１台の駆 動モータの速さまたはそれにより駆動される回転体／複数の回転体の速さを絶え ず検出する速さセンサとを備えることができる。前記センサは前記駆動モータに より駆動される回転体／複数の回転体の位置および毎分回転数を絶えず検出する 。図面の簡単な説明 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第１図は同一の回転体を四つ有する本発明の振動補償装置の実施の形態の線図 的上面図である。 第２図は第１図の線Ａ−Ａに沿ってとった断面図である。 第３図は回転体の基準位置の上面図である。 第４図は第１図、第２図および第３図に示す振動補償装置の、第１図および第 ３図で見て垂直方向である、力方向における各回転体の力成分の変化を示す。 第５図は振動補償装置が、第３図に示すように、最大の力を生ずるように設定 された時の前記装置の合力成分を示す。 第６図は振動補償装置が、第１図および第２図に示すように、半分の力を生ず るように設定された時の前記装置の合力成分を示す。 第７図は力が移相した時の振動補償装置の合力の変化を示す。 第８図は垂直に対して３０°ずらされている合力を生ずるように設定されてい る時の振動補償装置の線図的上面図である。 第９図は船舶の機関により発生される振動を補償するために使用する本発明の 振動補償装置の線図である。 第１０図は同一の回転体を四つ有する本発明の振動補償装置の第二の実施の形 態の線図的上面図である。 第１１図は第１０図の線Ｂ−Ｂに沿ってとった断面図である。発明を実施するための最良の態様 第１図、第２図および第３図に示す本発明の振動補償装置の実施の形態は、円 筒形の壁２と、上端部壁３と、下端部壁４と、中間壁５とを持つハウジング１を 備える。端部壁３、４は、中心線で示している雄ねじ６により円筒壁に固定され る。上端部壁３と中間壁５の間に上部室７が形成される。その室の内部へは円筒 壁２の孔８、１１を通じて入ることができるようにされている。孔８、１１はカ バー９、１２により閉じることができる。中間壁５と下壁４の間に下部室１０が 形成される。 下端部壁４は外方向くぼみ１３を有する。このくぼみは、潤滑室１５を形成す るように、底カバー１４により覆われる。その潤滑室から潤滑剤パイプ（図示せ ず）を通じて潤滑剤が振動 補償装置の軸受と歯車に供給される。最後に、下端部壁４は突き出たフランジ(f lange)１６を形成する。そのフランジには取り付け穴１７が設けられる。それら の取り付け穴は中心線で示してある。それらの取り付け穴は振動補償装置を基礎 にボルト止めするために使用する。 ４本の軸１８、１９、２０、２１がハウジング１の内部に配置される。それら の軸の軸線５８、５９、６０、６１が、軸線方向に見て、平行四辺形の隅に配置 される。対角線上に配置されている２本の軸１８、２０が、上端部壁３と中間壁 ５に配置されている軸受により支持される。対角線上に配置されている残りの２ 本の軸１９、２１は中間壁５と下端部壁４に配置されている軸受により支持され る。回転体２２、２３、２４、２５が各軸１８、１９、２０、２１に取り付けら れる。前記回転体は軸線方向にほぼ円の扇形として形作られ、したがって、偏心 して配置された質量中心を有する。 軸１８、１９、２０、２１と、それに取り付けられている回転体２２、２３、 ２４、２５とは、対角線上に配置されている上側軸１８、２０の、同じ平面内で 回転する、回転体が共通領域を掃引しないように、それらの上側軸が間隔を置く ようにし てハウジング１の内部にさらに配置される。しかし、異なる平面内で回転する回 転体を有する二つの補償ユニットの軸１８と１９および、２０と２１は非常に近 接して配置されているので、回転体２２と２３および、２４と２５はそれらが回 転する間は共通領域を掃引する。それに対応して、一つの補償ユニットの上側軸 １８、２０は第二の補償ユニットの下側軸１９、２１に非常に接近して配置され ているために、一つの補償ユニットの上側回転体２２、２４は、第二の補償ユニ ットの下側回転体２３、２５と共通の領域を掃引する。このようにして構成した 振動補償装置は非常に小型で、前記装置を据え付ける基礎は、振動補償装置の力 の方向を変えた時も、余分のモーメントを受けない。 各上側軸１８、２０は上端部壁３を貫通して延び、かつ突き出た軸端部２６を 有する。その軸端部に円板２７、２８が取り付けられる。サーボモータなどの、 可変毎分回転数の２台のモータ２９、３０がハウジングの外側に取り付けられる 。１台のモータ２９が、その出力軸に取り付けられている円板３１および歯付き ベルト３３により、軸１８の軸端部２６上の円板２７を駆動する。それに対応し て、第二のモータ２８が、その軸端 部に取り付けられている円板３２および歯付きベルト３４により、円板２８およ びしたがって軸２０を駆動する。モータ２９、３０と上側軸１８、２０との間の 駆動連結部はシールド５６、５７により遮蔽される。 各下側軸１９、２１は中間壁５を貫通して上部室７の中に少し延びる。上部室 内に受けられている軸端部３５に歯車３６が取り付けられる。当該の回転体２２ 、２４と中間壁５の間で上側軸１８、２０のおのおのに取り付けられているかみ 合い歯車３７に歯車３６がかみ合う。上部室に突き出している下側軸１９、２１ の軸端部３５上の歯車３６が、回転するために切り離されるようにして、切り離 し可能に配置される。軸端部３５における当該の歯車３６の取り付け領域に通路 ３８を通じて供給される加圧流体により、軸端部３５に対して図示の実施の形態 の歯車３６を回すことができる。しかし、切り離し可能な歯車３６を、たとえば 、円錐摩擦継手、または軸と、それに取り付けられている歯車との間の連結を迅 速に切り離せるようにする他の連結手段などの、広範囲の種々の切り離し可能な 軸／ハブ(shaft/hub)連結により、装着できる。遠隔制御により切り離すことが できる継手を歯車３６と軸端部３５の間に使用でき、 そうすると有利である。そのような切り離し可能な継手３９を第２図に破線で示 す。 第一の補償ユニットが、１台のモータ２９により駆動される上部回転体２２と 、歯車連結により逆方向に駆動される下部回転体２３とにより形成される。対応 して、第二の補償ユニットが、第二のモータ３０により駆動される第二の上部回 転体２４と、歯車連結により逆方向に駆動される第二の下部回転体２５とにより 形成される。各補償ユニットの回転体は調和的に変化する力成分を、第１図で見 て、垂直方向に発生する。その力成分は−１／４Ｆｃと＋１／４Ｆｃの間で変化 する。ここでＦｃは振動補償装置の最大全力成分である。後者を第４図に示す。 この場合、第３図に示す回転体の位置を基準位置として用いる。その理由から前 記回転体は０°、πおよび２πでは垂直方向の力成分を発生しない。対応して、 第５図は振動補償装置の最大合力成分Ｆｃ、すなわち、第３図に示すように最大 力を同時に供給するように二つの補償ユニットが同時に設定された時、の変化を 示す。これに関連して、第１図および第２図に示す振動補償装置はその最大力を 供給せず、半分の力を供給することを述べなければならない。その理由は、一つ の補償ユニット、す なわち、回転体２２と２３を含んでいる補償ユニットが第３図における基準位置 に対して−６０°ずらされており、その位置では振動補償装置がその最大合力を 供給し、回転体２４と２５を含んでいる第二の補償ユニットが基準位置に対して ＋６０°ずらされているからである。後者は第６図からわかる。第６図では回転 体２２と２３を含んでいる補償ユニットの力成分を破線で示し、回転体２４と２ ５を含んでいる補償ユニットの力成分を点線で示し、合力成分を実線で示す。 最後に、ハウジング１の円筒壁２の内部に四つのセンサ４０、４１、４２、４ ３が配置される。前記センサは回転体上の点を通過したことを検出する。その点 は、回転体の偏心質量の中心を通る半径線上で回転体にねじ込まれた雄ねじの雄 ねじ頭５０、５１、５２、５３で形成される。この場合には、第３図に示す基準 位置からの回転体２２、２３の３／２πの回転を指示するように一つの補償ユニ ットのセンサ４０、４１は配置され、前記基準位置からの回転体２４、２５のπ ／２の回転を指示するように第二の補償ユニットのセンサ４２、４３は配置され る。 第１図および第３図に示す方向に対する振動補償装置の合力成分の力の方向を 変えるために、通路３８を通じてそれに供給 される加圧流体により２本の下側軸１９、２１上の歯車３６が切り離される。そ れに続いて２本の上側軸１８、２０が方向の希望の変化角度の２倍だけ回され、 下側軸１９、２１の歯車３６が再び固定される。第８図は、最大合力が第１図お よび第３図に示すその方向に対して＋３０°変えられた後の、最大合力における 回転体の位置を示す。力の方向を変えると、力の方向に対して見て、振動補償装 置のサイクル中の、センサが回転体上の雄ねじ頭の通過を検出する点が同時に変 えられる。そうすると、各補償ユニットにおいて回転体２３、２５の一方の雄ね じ頭５１、５３がセンサ４１、４３を、力の方向の角度変化に対応する回転角度 だけ遅れて通り、第二の回転体２２、２４の雄ねじ頭５０、５２がセンサ４０、 ４２を、前記角度だけ進んで通る。力の方向が変化した後で、上記のように、二 つの補償ユニットの間の位相を変えることにより合力の大きさを変化させること ができる。 ここで第９図を参照して、本発明の振動補償装置の制御および設定について詳 しく説明する。この例の振動補償装置は、船舶の主機関または船舶に搭載されて いるその他の励振源により発生される振動を打ち消すために用いる。 センサ４５は主機関の主軸４７の基準位置とその毎分回転数を常に検出する。 その基準位置は通常は機関４６の主軸４７で測定した第一のシリンダーの上部位 置である。主機関４６の速さも速さセンサ（パルスバースト／センサ）４８によ り常に検出される。基準位置の位置と速さは制御および同期装置４９により常に 検出される。また、制御および同期装置４９は第一の補償ユニットのモータ２９ の速さと、第二の補償ユニットのモータ３０の速さとを速さセンサ５４、５５に より常に検出し、かつ四つの回転体の位置および毎分回転数をセンサ４０、４１ 、４２、４３により常に検出する。更に、制御および同期装置には、補償すべき 励振源と、機関の主軸の基準位置との間の位相差についてのデータが供給される 。 機関の主軸４７について測定した信号を制御および同期装置４９において、サ ーボモータ２９、３０の速さを反映する信号、および振動補償装置の位置及び毎 分回転数を反映するセンサ４０、４１、４２、４３からの信号と比較される。後 者を基にして、補償ユニットのモータ２９、３０の回転速度が、振動補償装置が 主機関と同期して、および主機関に対して、したがって、励振源に対して、希望 の位相角で動作するようにして、お よび更に励振源により発生された中間振動を補償するために望ましい補償力を供 給するようにして、常に調整される。 力の大きさを変化させるべき時は、第１図、第３図および第６図に関連して説 明したように、一つの補償ユニットの同期が対応する正の角度だけ変化し、第二 の補償ユニットの同期が対応する負の角度だけ変化する。力の大きさは、制御お よび同期装置４９で予め符号化したデータを基にして、または振動測定装置（た とえば、加速度計）から制御および同期装置４９へ送られた信号を基にして、変 化できる。力の大きさの変化には、力の大きさを上記のようにして変化させた場 合の力と機関の基準位置との間の位相角の変化が含まれない。基準位置に対する 一方の補償ユニットの同期を変更するだけで、力の大きさを変化させることもも ちろんできる。そうすると、基準位置に対する一方の補償ユニットの同期を１２ ０°だけ変更することにより、第二の補償ユニットの設定を変更することなく、 半分の力を得ることもできる。その結果、振動補償装置の力の位相と、主機関の 基準位置の位相とのずれが生ずる。前記位相のずれは、補償ユニットの同期が基 準位置に対して変化する角度の半分、すなわち、この場合には６０°に対応する 。力の大きさを変化 させるためにこの方法を使用すると、振動補償装置の力と機関の基準位置との間 の変更された位相角についてのデータが制御および同期装置４９に入れられ、ま たは入れられるであろう。 位相角を変化させるべき時は、両方の補償ユニットの同期が希望の位相角に対 応して変化する。したがって、第７図は主機関に対する振動補償装置の位相角の ＋６０°の増加を示す。制御および同期装置４９において前もって符号化された データを基にして、または振動測定装置からそれに送られた信号を基にして、位 相角を変化させることもできる。 第８図を参照して力の方向を変化させると、説明している例では位相角は＋３ ０°だけ同時に対応して変化する。力の方向を変化させた後で、力の大きさと位 相を設定するために同じ方法を使用するが、上記を参照、今は＋３０°だけ変化 した力の方向に対してである。 本発明の振動補償装置の第１０図と第１１図に示す実施の形態は、円筒形の壁 １０２と、上端部壁１０３と、下端部壁１０４とを持つハウジング１０１を備え る。上端部壁１０３は、雄ねじ１０６の中心線で示している雄ねじにより円筒壁 に固定される。下端部壁１０４は外方向くぼみ１１３を有する。この くぼみは、潤滑室１１５を形成するように、底カバー１１４により覆われる。下 端部壁１０４は突き出たフランジ１１６も備える。そのフランジには取り付け穴 １１７が設けられる。それらの取り付け穴は中心線で示してある。それらの取り 付け穴は振動補償装置を基礎にボルト止めするために使用する。 ４本の軸１１８、１１９、１２０、１２１がハウジング１０１の内部に配置さ れる。それらの軸の軸線１５８、１５９、１６０、１６１が、軸線方向に見て、 平行四辺形の隅に配置される。各軸は、上端部壁１０３と下端部壁１０４内に配 置されている軸受により支持される。回転体１２２、１２３、１２４、１２５が 各軸１１８、１１９、１２０、１２１に取り付けられる。前記回転体は軸線方向 にほぼ円の扇形として形作られ、したがって、偏心して配置された質量中心を有 する。軸１１８、１１９、１２０、１２１と、その取り付けられている回転体１ ２２、１２３、１２４、１２５とは、回転中にどの回転体も、回転中に第二の回 転体により掃引される領域と共通な領域は掃引しないようにして、更に配置され る。 各軸１１８、１１９、１２０、１２１は上端部壁１０３を貫通して延び、かつ 突き出た軸端部１２６を有する。その軸端部 に円板１２７が取り付けられる。サーボモータなどの、可変毎分回転数の４台の モータ１２８、１２９、１３０、１３１がハウジング１０１の外側に取り付けら れる。各モータが、その出力軸に取り付けられている円板１３２および歯付きベ ルト１３３により、軸１１８、１１９、１２０、１２１の軸端部１２６上の円板 １２７を駆動する。モータ１２８、１２９、１３０、１３１と軸１１８、１１９ 、１２０、１２１の間の駆動連結部がシールド１５６により遮蔽される。 回転体１２２と１２３は、モータ１２８、１２９により同じ毎分回転数で逆方 向に駆動され、第一の補償ユニットを形成する。それに対応して、回転体１２５ と１２４は、モータ１３１、１３０により逆向きに同じ毎分回転数で駆動され、 第二の補償ユニットを形成する。第１図から第９図を参照して説明したように、 各補償ユニットの回転体は調和的に変化する力成分を垂直方向に発生する、第１ ０図参照。その力成分は−１／４Ｆｃと＋１／４Ｆｃの間で変化する。ここにＦ ｃは振動補償装置の最大全力成分である。更に、第１０図および第１１図に示す 振動補償装置は第１図および第２図の振動補償装置に対応する位置、すなわち、 それが半分の力を供給する位置にあることが示 されていることを述べなければならない。その理由は、回転体１２２と１２３を 含んでいる第一の補償ユニットが第３図の基準位置に対して−６０°ずれており 、回転体１２４と１２５を含んでいる第二の補償ユニットが基準位置に対して＋ ６０°ずれているからである。 最後に、ハウジング１０１の上端部壁１０３の内部に四つのセンサ１４０、１ ４１、１４２、１４３が配置される。前記のセンサは回転体上の点を通過したこ とを検出する。その点は、回転体の偏心質量の中心を通る半径線上で回転体に軸 線方向にねじ込まれた雄ねじの雄ねじ頭１５０、１５１、１５２、１５３である 。この場合には、回転体１２２と１２３を有する第一の補償ユニットのセンサ１ ４０と１４１が、第３図に示す基準位置からの前記回転体１２２、１２３の３／ ２πの回転を指示するように配置され、回転体１２４と１２５を有する第二の補 償ユニットのセンサ１４２と１４３が、前記基準位置からの前記回転体１２４、 １２５のπ／２の回転を指示するように配置される。更に、各モータ１２８、１ ２９、１３０、１３１には速さセンサ１６４、１６５、１６６、１６７が設けら れる。それらのセンサは当該のモータの、したがってそれによって駆 動される回転体１２２、１２３、１２４、１２５の速さを絶えず検出する。回転 体の位置と速さは、第９図を参照して先に説明したように、制御および同期装置 ４９により絶えず検出される。 合力成分の大きさは、前記のように、回転体１２２と１２３を有する第一の補 償ユニットと、回転体１２４と１２５を有する第二の補償ユニットとの間の位相 差を変えることにより、変えられる。回転体１２２の雄ねじ頭１５０が、力の向 きの意図する角度変化に対応する回転角度だけ早くセンサ１４１を通るようにし て、および回転体１２３の雄ねじ頭１５１がセンサ１４１を、力の方向の意図す る角度変化に対応する回転角度遅れて通るようにして、第一の補償ユニットの回 転体１２２、１２３の間の位相差を変えることにより、振動補償装置の合力成分 の方向を第１０図および第１１図に示す方向に対して変えることができる。対応 して、回転体１２４の雄ねじ頭１４２が、力の方向の意図する角度変化に対応す る回転角度だけ早くセンサ１５２を通るようにして、および回転体１２５の雄ね じ頭１５３がセンサ１４３を、力の方向の意図する角度変化に対応する回転角度 遅れて通るようにして、第二の補償ユニットの回 転体１２４、１２５の間の位相差が変えられる。力の方向の変化は第１０図に示 す時計の方向で正である。したがって、力の方向を第１０図に示す垂直に対して ３０°変える時は、二つの補償ユニットの回転体の間の位相差は、上記のように して３０°変えられる。実際には、希望の位相差が得られるまで、当該の回転体 の回転する速さを僅かに加速および減速することにより、後者は実行される。し たがって、装置の動作中に、振動補償装置の調和合力成分の大きさと方向を変え ることが可能である。 制御および同期装置４９により、振動補償装置を励振源に対して制御すること に関しては、第１図から第８図に示す振動補償装置についての第９図に関連する 説明を参照する。 本発明は、その範囲を逸脱することなく、多くのやり方で変更できる。すなわ ち、回転体の軸線を横に並べることができ、それにより平行四辺形の隅に一致す る代わりに、同じ平面内に並べることができる。また、回転体の軸線を同軸に配 置することもできる。更に、振動補償装置の回転体を、垂直軸線を中心とする代 わりに、水平軸線または傾斜軸線の周りで回転させる こともできる。最後に、補償ユニットは共通ハウジング中ではなくて、別々のハ ウジング中に配置することもできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年７月３日 【補正内容】 振動補償装置 技術分野 本発明は、調和的に変化する力成分が一方向に発生するように、相互に平行な 軸線の周りで逆方向に同じ毎分回転数で回転する、同じ偏心質量を持つ二つの回 転体を備える第一の補償ユニットと、調和的に変化する第二の力成分が、調和的 に変化する第一の力成分の方向に平行な方向に発生するように、第一の補償ユニ ットの軸線に平行な平行軸線の周りで逆方向に、第一の補償ユニットの回転体と 同じ毎分回転数で回転する、同じ偏心質量を持つ二つの回転体を備える第二の補 償ユニットとを備え、第一の補償ユニットの回転体が最低１台の無限に可変の第 一の駆動モータにより駆動され、第二の補償ユニットの回転体が最低１台の無限 に可変の第二の駆動モータにより駆動され、振動補償装置が、回転体が励振源の 周波数の倍数である毎分回転数で回転するように補償ユニット駆動モータを制御 するための制御および同期装置を更に備える、船舶の機関によって発生される振 動などの励振源からの調波振動を打ち消すための振動補償装置に関するものであ る。背景技術 上記の種類の振動補償装置がＥＰ−Ａ１−０ ４０９ ４６２に開示されてい る。その特許においては、全ての回転体に共通の回転軸線の周りで回転するよう に回転体が配置される。 ＤＥ−Ｃ−６２７ ９４９が、垂直軸線の周りで逆方向に同じ毎分回転数で回 転する二つの同一の回転体を備え、それにより調和振動する力を発生する振動補 償装置を開示している。その所与のオーダーの振動を補償するために、回転体は ピストン機関などの励振源と同期して、電動機により駆動される。２種類のオー ダーの振動を補償するためにそのような補償ユニットを二つ使用することも示唆 される。 ＤＫ−Ｂ１−１６９，８４８は、同じ毎分回転数で逆方向に回転することによ り調和的に変化する力成分を一方向に生ずるように、平行な軸線の周りで回転可 能にジャーナル連結された(journalled)、同じ偏心質量を持ち、かつ伝動装置を 介して相互に連結されている二つの回転体を備える振動補償装置を開示している 。各回転体は軸に固定された回転体部と、回転のために切り離せるように前記軸 に切り離し可能に取り付けられた回転体部とを備える。各回転体の固定回転体部 と、切り離し可 能な回転体部を相対的に回転させることにより、調和振動する力成分が変更され る。そのためには補償装置を停止する必要がある。 ＤＥ−Ｃ−２９２，７１１は、ピストン機関の質量力を補償するための上記の 種類の振動補償装置を開示している。補償ユニットが傘歯車伝動装置によりピス トン機関の主軸のそれぞれの端部に連結される。補償装置によって発生される調 和振動合力を変化できるようにするためには、補償装置を停止すること、したが って、ピストン機関も停止し、かつ回転体を交換すること、または二つの補償ユ ニットの力成分の位相差を変更することが必要である。発明の簡単な説明 本発明の目的は、調和振動合力成分が前記振動補償装置の動作中に変化できる ようにする上記の種類の振動補償装置を得ることである。 本発明の振動補償装置は、回転体の軸線が平行四辺形の、軸線方向に見て、隅 を形成するように配置されること、および二つの補償ユニットの回転体が同じ偏 心質量および同じ形を共に有することを特徴とする。 二つの補償ユニットの調和して変化する力成分の位相差を変化させることによ り、前記装置が動作している間に、振動補償装置の全調和力成分を二つの補償ユ ニットの力成分の和と、それらの力成分の差との間で無限に可変となるように変 化させることが可能である。その結果、船舶の積荷状態および速力状態ならびに 天候状態および水深の変化など航行状態の変化中に、加えられる振動状態の補償 を、装置が動作中に調整することが可能である。更に、二つの補償ユニットのう ちの一方だけを使用することにより、消費動力を減少させること、または補償ユ ニットの一方が動作を停止した場合に安全性を更に高めることが可能である。ま た、おのおの最低１台のモータにより駆動される二つの小型補償ユニットを使用 すると、一つの大型補償ユニットを使用するのと比べて、必要な始動モーメント が低下することになる。後者は、垂直平面内で回転する回転体を備えており、そ の結果、その偏心質量を、始動手順に関連して、かつ補償装置の動作中に上昇さ せなければならないような補償装置に関連して、とくに重要である。 更に、切り離し可能な連結部は本発明によれば切り離し可能な継手により構成 できる。その継手は動作中に切り離せる。本発明のこの実施の形態は、動作中に 振動補償装置の合力成分の方向を変えられるようにできる点でとくに有利である 。その結果、回転体が垂直平面内で、すなわち水平軸線の周りを回転するとき、 水平方向の合力成分が発生される位置であって、始動モーメントが低いような位 置に回転体がある振動補償装置を始動させること、およびその後で回転体を希望 の補償方向、たとえば垂直、に対応する位置に移動させることが可能である。 更に、第一の補償ユニットの各回転体および第二の補償ユニットの各回転体を それぞれの駆動モータにより駆動できる。このようにして、振動補償装置の動作 中に二つの補償ユニットのおのおのの力成分の方向を変化させること、および二 つの補償ユニットの力成分の間の位相差を変化させることが可能であり、それに より動作中に振動補償装置の調和合力成分の方向と大きさとを変化させることが 可能である。 更に、二つの補償ユニットの回転体を、本発明によれば、共通ハウジングの内 部に配置できる。この実施の形態は、振動補償装置をできるだけ小型にするため に最も有利な実施の形態で あると考えられる。 本発明の他の実施の形態によれば、各補償ユニットの回転体が、対角線方向に 配置されている回転体が同じ平面内に配置されるように、軸線方向に変位され、 それにより、各補償ユニットの回転体が軸線方向に見て共通領域を掃引するよう に、各補償ユニットの軸線を間隔を置くことができると有利である。これに関連 して、同じ平面内にない二つの補償ユニットの回転体が共通領域を掃引するよう に、それらの回転体がまた配置されると、一層小型にできる。しかし、後者の場 合には、対角線方向に配置されている回転体が共通領域を掃引しないようにしな ければならない。 最後に、本発明によれば、各補償ユニットは、その回転体を駆動する最低各１ 台の駆動モータ用のセンサと、最低１台の駆動モータの速さまたはそれにより駆 動される回転体／複数の回転体の速さを絶えず検出する速さセンサとを備えるこ とができる。前記センサは前記駆動モータにより駆動される回転体／複数の回転 体の位置および毎分回転数を絶えず検出する。図面の簡単な説明 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第１図は同一の回転体を四つ有する本発明の振動補償装置の実施の形態の線図 的上面図である。 第２図は第１図の線Ａ−Ａに沿ってとった断面図である。 請求の範囲 １．調和的に変化する力成分を一方向に発生するように、相互に平行な軸線の周 りで逆方向に同じ毎分回転数で回転する、同じ偏心質量を持つ二つの回転体（２ ２、２３；１２２、１２３）を有する第一の補償ユニットと、調和的に変化する 第二の力成分を、調和的に変化する第一の力成分の方向に平行な方向に発生する ように、前記第一の補償ユニットの軸線に平行な平行軸線の周りで逆方向に、第 一の補償ユニットの回転体（２２、２３）と同じ毎分回転数で回転する、同じ偏 心質量を持つ二つの回転体（２４、２５；１２４、１２５）を備える第二の補償 ユニットとを備え、船舶の機関により発生される振動などの、励振源からの調波 振動を打ち消すための振動補償装置において、前記第一の補償ユニットの回転体 （２２、２３；１２２、１２３）が最低１台の無限に可変の第一の駆動モータ（ ２９；１２８、１２９）により駆動され、前記第二の補償ユニットの回転体（２ ４、２５；１２４、１２５）が最低１台の無限に可変の第二の駆動モータ（３０ ；１３０、１３１）により駆動され、前記振動補償装置が、回転体が励震源の周 波数の倍数であ る毎分回転数で回転するように補償ユニット駆動モータ（２９、３０；１２８、 １２９、１３０、１３１）を制御するための制御および同期装置（４９）を更に 備え、回転体（２２、２３、２４、２５；１２２、１２３、１２４、１２５）の 軸線（５８、５９、６０、６１；１５８、１５９、１６０、１６１）が平行四辺 形の、軸線方向に見て、隅を形成するように配置され、二つの補償ユニットの回 転体（２２、２３、２４、２５；１２２、１２３、１２４、１２５）が同じ偏心 質量および同じ形を共に有することを特徴とする振動補償装置。 ２．第一の補償ユニットの回転体（２２、２３）が１台の第一の駆動モータ（２ ９）により駆動され、かつ逆方向に回転するように第一の伝動装置（３６、３７ ）により相互に連結され、第二の補償ユニットの回転体（２４、２５）が１台の 第二の駆動モータ（３０）により駆動され、かつ逆方向に回転するように第二の 伝動装置（３６、３７）により相互に連結されることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の振動補償装置。 ３．各補償ユニットの二つの回転体（２２、２３、２４、２５）の間の伝動装置 （３６、３７）が、その相対位置が変化するように二つの回転体を相互に回転さ せることのできる、切り離し 可能な連結部を備えることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の振動補償装置 。 ４．切り離し可能な連結部が切り離し可能な継手（３９）であり、その継手は装 置の動作中に遠隔制御により切り離せることを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の振動補償装置。 ５．第一の補償ユニットの各回転体（１２２、１２３）および第二の補償ユニッ トの各回転体（１２４、１２５）がそれぞれの駆動モータ（１２８、１２９、１ ３０、１３１）により駆動されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の振 動補償装置。 ６．二つの補償ユニットの回転体（２２、２３、２４、２５；１２２、１２３、 １２４、１２５）が共通ハウジング（１；１０１）の内部に配置されることを特 徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項または複数項に記載の振動 補償装置。 ７．各補償ユニットの回転体が、対角線方向に配置されている回転体（２２、２ ４；２３、２５）が同じ平面内に配置されるように軸線方向に変位し、それらの 前記回転体（２２、２３、２４、２５）が、軸線方向に見て、共通領域を掃引す るように、 各補償ユニットの軸線（５８、５９；６０、６１）を間隔を置いて配置すること を特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項または複数項に記載の 振動補償装置。 ８．各補償ユニット（２２、２３；２４、２５；１２２、１２３；１２４、１２ ５）が、その回転体を駆動する各駆動モータ（２９、３０；１２８、１２９、１ ３０、１３１）用のセンサ（４０、４１、４２、４３；１４０、１４１、１４２ 、１４３）を備え、前記センサは前記駆動モータにより駆動される回転体／複数 の回転体の位置および毎分回転数を検出し、各補償ユニットは最低１台の駆動モ ータの速さ、またはそれにより駆動される回転体／複数の回転体の速さを絶えず 検出する速さセンサ（５４、５５；１６４、１６５、１６６、１６７）を更に備 えることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項または複数項 に記載の振動補償装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．調和的に変化する力成分を一方向に発生するように、相互に平行な軸線の周 りで逆方向に同じ毎分回転数で回転する、同じ偏心質量を持つ二つの回転体（２ ２、２３；１２２、１２３）を有する第一の補償ユニットと、調和的に変化する 第二の力成分を、調和的に変化する第一の力成分の方向に平行な方向に発生する ように、前記第一の補償ユニットの軸線に平行な平行軸線の周りで逆方向に、第 一の補償ユニットの回転体（２２、２３）と同じ毎分回転数で回転する、同じ偏 心質量を持つ二つの回転体（２４、２５；１２４、１２５）を備える第二の補償 ユニットとを備え、船舶の機関により発生される振動などの、励振源からの調波 振動を打ち消すための振動補償装置において、前記第一の補償ユニットの回転体 （２２、２３；１２２、１２３）が最低１台の無限に可変の第一の駆動モータ（ ２９；１２８、１２９）により駆動され、前記第二の補償ユニットの回転体（２ ４、２５；１２４、１２５）が最低１台の無限に可変の第二の駆動モータ（３０ ；１３０、１３１）により駆動され、前記振動補償装置が、回転体が励振源の周 波数の倍数であ る毎分回転数で回転するように補償ユニット駆動モータ（２９、３０；１２８、 １２９、１３０、１３１）を制御するための制御および同期装置（４９）を更に 備えることを特徴とする振動補償装置。 ２．第一の補償ユニットの回転体（２２、２３）が１台の第一の駆動モータ（２ ９）により駆動され、かつ逆方向に回転するように第一の伝動装置（３６、３７ ）により相互に連結され、第二の補償ユニットの回転体（２４、２５）が１台の 第二の駆動モータ（３０）により駆動され、かつ逆方向に回転するように第二の 伝動装置（３６、３７）により相互に連結されることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の振動補償装置。 ３．各補償ユニットの二つの回転体（２２、２３、２４、２５）の間の伝動装置 （３６、３７）が、その相対位置が変化するように二つの回転体を相互に回転さ せることのできる、切り離し可能な連結部を備えることを特徴とする請求の範囲 第２項に記載の振動補償装置。 ４．切り離し可能な連結部が切り離し可能な継手（３９）であり、その継手は装 置の動作中に遠隔制御により切り離せることを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の振動補償装置。 ５．第一の補償ユニットの各回転体（１２２、１２３）および第二の補償ユニッ トの各回転体（１２４、１２５）がそれぞれの駆動モータ（１２８、１２９、１ ３０、１３１）により駆動されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の振 動補償装置。 ６．二つの補償ユニットの回転体（２２、２３、２４、２５；１２２、１２３、 １２４、１２５）が同じ偏心質量を持つことを特徴とする請求の範囲第１項から 第５項のいずれか一項または複数項に記載の振動補償装置。 ７．二つの補償ユニットの回転体（２２、２３、２４、２５；１２２、１２３、 １２４、１２５）が共通ハウジング（１；１０１）の内部に配置されることを特 徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項または複数項に記載の振動 補償装置。 ８．回転体（２２、２３、２４、２５；１２２、１２３、１２４、１２５）の軸 線（５８、５９、６０、６１；１５８、１５９、１６０、１６１）が平行四辺形 の、軸線方向に見て、隅を形成するように配置されることを特徴とする請求の範 囲第１項から第７項のいずれか一項または複数項に記載の振動補償 装置。 ９．各補償ユニットの回転体が、対角線方向に配置されている回転体（２２、２ ４；２３、２５）が同じ平面内に配置されるように軸線方向に変位し、それらの 前記回転体（２２、２３、２４、２５）が、軸線方向に見て、共通領域を掃引す るように、各補償ユニットの軸線（５８、５９；６０、６１）を間隔を置いて配 置することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の振動補償装置。 １０．各補償ユニット（２２、２３；２４、２５；１２２、１２３；１２４、１ ２５）が、その回転体を駆動する各駆動モータ（２９、３０；１２８、１２９、 １３０、１３１）用のセンサ（４０、４１、４２、４３；１４０、１４１、１４ ２、１４３）を備え、前記センサは前記駆動モータにより駆動される回転体／複 数の回転体の位置および毎分回転数を検出し、前記各補償ユニットは最低１台の 駆動モータの速さ、またはそれにより駆動される回転体／複数の回転体の速さを 絶えず検出する速さセンサ（５４、５５；１６４、１６５、１６６、１６７）を 更に備えることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項または 複数項に記載の振動補償装置。