JPS61153051A - 機械的制振装置 - Google Patents

機械的制振装置

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JPS61153051A
JPS61153051A JP27342684A JP27342684A JPS61153051A JP S61153051 A JPS61153051 A JP S61153051A JP 27342684 A JP27342684 A JP 27342684A JP 27342684 A JP27342684 A JP 27342684A JP S61153051 A JPS61153051 A JP S61153051A
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JP
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ball
balls
load
screw
diameter
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JP27342684A
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Taiji Honma
本間 泰治
Mizuho Ninomiya
瑞穂 二宮
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37Loose spacing bodies
    • F16C33/3713Loose spacing bodies with other rolling elements serving as spacing bodies, e.g. the spacing bodies are in rolling contact with the load carrying rolling elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は原子炉周辺装置の配管とか化学プラントの配
管等の制振装置に用いるボールねじに関する。
〔従来の技術〕
原子炉周辺装置の配管とか化学プラントの配管に対して
は配管の破損事故を防止するためボールねじを用いた機
械式制振装置が多く用いられている。制振装置としては
油圧式のものもあるが、油圧式の制振装置はエアーの混
入とか油洩れの問題があり保守がめんどうであり、特に
原子炉関係の配管は点検に際して被曝の危険があるので
、最近はほとんど保守を要しない機械的な制振装置が用
いられている。
このような機械式制振装置は、一般にボールねじを用い
ボールねじのねじ軸とボールナットの軸方向変位を回転
変位に変換し、回転する部材にフライホイールを取付け
たものとなっている。
このようにすると、配管が熱により膨張する場合のよう
なゆるやかな変位に対してはフライホイールが追従して
回転し配管には小さな反力しか作用しないが、地震の場
合のように大きな加速度が〃口わる場合にはフライホイ
ール効果によりフライホイールの回転が急激な回転に追
従できないから配管の地面に対する相対的な振動を制振
することができるものである。
従来の機械式制振装置としては、上記フライホイール効
果を利用するものの他、ねじ軸とボールナツトとの軸方
向の相対変位を回転変位に変換し〔発明が解決しようと
する問題点) しかしながら、このような制振装置は強度の面では予測
される最大級の地震に対して十分に耐え得るものでなけ
ればならないため、ボールねじの負荷容量は通常の熱変
位、小地震に必要な強度をはるかにこえたものとなって
いる。一方、制振装置はコンパクトにした方が配管の慣
性を増加させないため望ましい。
このような観点から、ボールねじを必要とする□負荷容
量をもったコンパクトなものとするため全てのボールが
負荷を支承する総ポール形式のボールねじが望ましい。
しかし、総ボール形式のボールねじは隣り合うボールが
互いに同方向に回転するものであるから、ボールとボー
ルの接触点では互いに逆方向に運るゆるやかな配管の変
位に対し制振装置の反力が大きくなってしまうという欠
点がある。
制振装置を設計するにあたり、大地震に対する制振のた
めには軸方向変位に対する回転角変位の割合を大きくし
た方が良いが、こうすると熱変位のようなゆるやかな変
位に対する制振装置の反力が増加してしまうことKなり
、熱変位のようなゆるやかな変位に対する制振装置の反
力を小さくするため軸方向変位に対する回転角変位の割
合を小さくすると大地震の場合の制振効果が悪くなると
いう問題があった。
ボールねじのトルクを減少させる手段としては負荷ボー
ルの間に小径のスペーサーボールを入れることが有効で
あるが、スペーサーボールを入れたボールねじは一つお
きにスペーサーボールヲ入れトルクの減少を図るもので
あったからボールねじの負荷容量はV2に減少してしま
い、このような手段のボールねじて負荷容量を確保する
ためには従来のボールねじのように総ボールの状態で負
荷容量が2倍となるような大きなボールねじが必。制振
装置の重量が大きくなるということは配管系の慣性を増
加させ配管系の共振周波数が下がることになるから一般
に地震に対して不利となる。
また、ブレーキ手段を設けた制振装置は構造が複雑であ
シ高価となるという問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は叙上の問題点に鑑みなされたもので、ボール
ねじに嵌合させるボールを径寸法の異るボール群となし
、このボール群は最も大径のボール群と、この最も大径
のボールに加わる負荷荷重が許容荷重以下では負荷を支
承しているボール相互の間に少くとも一つ介在しスペー
サーボールとなる小径のボールとなし、この小径のボー
ルは最も大径のボールに加わる負荷荷重が許容荷重であ
るとき、ねじ軸の螺旋溝とボールナットの螺旋溝に接触
し負荷荷重を支承する範囲内で小径とされたボール群よ
りなる構成として前記問題点を解決したものである。
〔作用〕
この発明は上記構成としたことによりボールねじに加わ
る負荷荷重が小さいときは最も大径の小数のボールのみ
で負荷荷重を支承することになり、その大径のボールの
間にはそれよシ小径の負荷を支承しない小径のボール群
が配され、負荷荷重が増加した場合最も大径のボールに
加わる負荷荷重が許容荷重以下では負荷を支承している
ボール相互の間に介在する少くとも一つの小径のボール
群を有するものであるから、ボールねじに加わる負荷荷
重の大きさに対応させてボールねじの作動トルクを低下
させることができ、最も大径のボールに加わる負荷荷重
が許容荷重となるときは全てのボールが負(qt−支承
する。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する円筒形のハ
ウジング1は大径筒部2と、大径筒部2の一方の端部か
ら張シ出した小径筒部3を有している。大径筒部2の他
方の端部には固定側支持部材4が皿ねじ5によシ固定さ
れている66はこのハウジング10大径筒部2の内孔に
はころがり軸受7の外輪が締付板8により締付けられて
固定されている。
ねじ軸lOはボール軸動用の螺旋溝11を外面に有し一
方の端部に小径の軸部12を有している。この小径の軸
部12は中間部にはキー溝13が形成され軸端にはねじ
14が形成されている。
ねじ軸10の小径の軸部12はハウジングのころがυ軸
受7の内径にハウジングの小径部3側から挿通され、小
径の軸部12と螺旋溝11を有する細部の境の段部がこ
ろがり軸受7の端部に当接している0小径の軸部12に
は軸端から間座15と7ライホイール16が嵌入され、
小径の軸部12のねじ14に螺合するナツト17によシ
締付けられ、ころがり軸受7の内輪、間座15、フライ
ホイール16はねじ軸10に用の菊座金である。フライ
ホイール16はキー溝13に埋込まれた沈みキー19に
よシねじ軸10に回動不能に取付けられている。
その結果ねじ軸10はハウジングIK対して細心に対す
る回動を自在とされ、軸方向の移動は不能とされている
ボールナツト20はねじ軸10の螺旋溝11に対向する
螺旋溝21を内面に有し、外面に設けた7ランジ22の
外面がハウジングの小径筒部3の内面に滑動自在に嵌合
されている。
このボールナットの螺旋溝21とねじ軸の螺旋溝11の
間には多数のボール30が転動自在に嵌合されており、
ねじ軸10とボールナット20はボール30を介して相
対的に螺旋運動自在に螺合されている。
ボールナットのフランジ22の一個所にはキー溝が形成
され、このキー溝はハウジングの小径筒部3の内面にね
じ31によシ取付けられたキー32に滑合しボールナッ
ト20はハウジングの小径部3に対して回転不能とされ
軸方向にのみ移動可能となって33の端部にはねじ34
が形成されている。円筒部33のねじ34には取付部材
35が螺合され取付けられている。36はボールナット
のねじ34と取付部材35の固定を確実にするロックナ
ツト、37は取付部材35を他の部材に取付けるための
取付孔である。
取付部材35の外面にはハウジングの小径筒部3に被さ
るように円筒状のカバー38がねじ39によシ取付けら
れ、異物が内部に入らないようにされている。
この制振装置は通常ハウジングの固定側支持部材4を構
築物に固定し、ボールナット20の先端に固定した取付
部材35を配管側に固定する。
配管の熱による膨張とか収縮のようなきわめて緩慢な変
位に対しては、ナツト20の軸方向移動にともなってね
じ軸10が回転し配管の変位を吸収する。一方地震発生
時には配管に高加速度の変位がが大きくされているから
ねじ軸10は急激な変位に追従して回転することができ
ないので構築物と配管との相対変位は防止され、配管は
地面の振動による構築物の振動と同じように振動するの
で、配管が共振を起し破損することが防がれるのである
この制振装置のボールねじについて以下説明する。
この第1図のボールねじのねじ軸10とボールナツト2
0の間には径寸法の異るポール群が組込まれている。こ
れを第2図乃至第4図によシ説明する第2図乃至第4図
はボール30がねじ軸の螺旋溝11とボールナットの螺
旋溝21の間に介在されている状態を模式的にボールの
接触断面でとらえ、これをIji線的に展開した説明図
で、第2図はボールねじに負荷荷重が加わっていないか
又は負荷荷重も小さいボール300の三種類の径寸法の
異るボール群よ多構成されている。この第2図の状態に
おいて、ボール30Aは螺旋溝21と螺旋溝11に接触
し負荷荷重を支承するようになっているが、ボール30
B、 300は螺旋溝11に接触していない。第2図ノ
左のボール30Aと左から7番目のボール30Aの間に
は最も小径のボール300に隔てられた中径のボール3
0B、  30Bの5つのボールが配されているこの第
2図はボール列の一部のみを示したもので、要するに最
も大径のボール30Aの相互の間には奇数個の小径のボ
ール群が組込まれている。
第3図はボールねじに負荷荷重が少し加わった。
状態を示すもので、この負荷荷重はボール30Aに対す
る許容荷重以下の場合である。負荷荷重によりボール3
0Aは弾性変形し、ボール30Aよシやや小さいボール
30Bが螺旋溝11に接触している。ボ荷重は最も大き
く、ポール30人の許容荷重となる場合で、この場合ポ
ール30B 、ボール300は共に螺旋#$11に接触
しボールねじの負荷荷重を支承している。
このような構成とすることにより、ボールねじに加わる
負荷荷重が小さな範囲では小数のボールがボールねじの
負荷荷重を支承するようにされ、この負荷荷重を支承す
るポール相互の間には奇数個のスペーサーポールとなる
小径のボールがあるから、従来の総ボールの場合に比ベ
トルク損失をきわめて小さくすることができる。
ボールねじの場合はボールが螺旋状に転動するものであ
るからどうしてもボールにすべりが生じトルク損失を増
大させるので、使用に6たって必要な最小のボール数だ
けで負荷荷重を支承し他のボールは負荷を支承しないよ
うにすることにょシ故が増加するようになし、螺旋溝1
1と螺旋溝210間に配された最も大径のボール30A
に加わる負荷荷重が許容荷重以下の状態では奇数個よシ
なる少くとも一つの負荷を支承しないボール300が負
荷を支承するポール間に介在するからこの状態でのトル
ク損失は少い。
そして、ボール30Aに加わる荷重が許容荷重となると
きには最も小径のボールを含む全てのボール群がボール
ねじの負荷を支承するから、ボールねじの負荷容量はあ
まシ減少しない。
全てのボール群がボールねじの負荷を支承する状態は機
械的制振装置の例では大きな地震発生の場合に相当し、
この場合ボールねじは総ボール支承状態とな9ボールね
じのトルク゛は増大するが、このような制振装置におい
ては大きな地震発生時の高加速度の力に対してはねじ軸
の変位に対するトルクを増大させたいのでこのことは望
ましいことである。
螺旋溝との間に嵌合させるボール・と径寸法の異るボー
ル群とし、このボール群は最も大径のボール群と、この
最も大径のボールに加わる負荷荷重が許容荷重以下では
負荷を支承しているボール相互の間に少くとも一つ介在
しスペーサーボールとなる小径のボールとなし、この小
径のボールは最も大径のボールに加わる負荷荷重が許容
荷重であるときねじ軸の螺旋溝とボールナットの螺旋溝
に接触し負荷荷重を支承する範囲内で小径とされたボー
ル群としたので、配管の熱変位のように緩慢な加速度の
小さい変位即ち作用する力が小さい場合ボールねじの回
転トルク損失をきわめて小さくすることができるから、
このような熱変位における配管への反力を従来程度に選
ぶとするとボールねじにおける減速比を大きくすること
ができる。したがって高加速度変位に対する慣性を向上
することができ、ボールねじの負荷容量は作用する負荷
荷重に対応して増加するので、コンパクトな構造で制振
性の良い制振装置を得ることができるという効果が奏さ
れる。
乃至第4図は第1図のボールねじのボールねじ部分のね
じ軸の螺旋溝とボールナツトの螺旋溝との間に嵌合され
たボールの状態を示す説明図である(符号の説明)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、螺旋溝を外面に有するねじ軸と、該ねじ軸の螺旋溝
    に対向する螺旋溝を内面に有するボールナットと、該ボ
    ールナットの螺旋溝と前記ねじ軸の螺旋溝に嵌合し転動
    自在な多数のボールとを具えたボールねじにおいて、前
    記ボールは径寸法の異るボール群よりなり、該ボール群
    は最も大径のボール群と、該最も大径のボールに加わる
    負荷荷重が許容荷重以下では負荷を支承しているボール
    相互の間に少くとも一つ介在しスペーサボールとなる小
    径のボールとなし、該小径のボールは前記最も大径のボ
    ールに加わる負荷荷重が許容荷重であるとき前記ねじ軸
    の螺旋溝と前記ボールナットの螺旋溝に接触し負荷荷重
    を支承する範囲内で小径とされたボール群よりなること
    を特徴とする制振装置用ボールねじ。
JP27342684A 1984-12-26 1984-12-26 機械的制振装置 Granted JPS61153051A (ja)

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JPH0579856B2 JPH0579856B2 (ja) 1993-11-05

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