JPS61274135A

JPS61274135A - 機械的に減衰される装置

Info

Publication number: JPS61274135A
Application number: JP61086949A
Authority: JP
Inventors: スコット・インマン; ミッチェル・ケイ・エンライト
Original assignee: MERUZU GURIOTSUTO AABUIN CO
Current assignee: MERUZU GURIOTSUTO AABUIN CO
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1986-12-04
Also published as: US4706788A; EP0198649A2; EP0198649A3

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】発明の背景この発明は、一般に、機械振動が減衰される装置に関す
るものであり、さらに特定的に言えば、撮動を受ける部
材、およびそれに機械的に結合される減衰マス（ｆｆｌ
ａｓｓ）を備える装置に関するものである。好ましい実
施例では、この発明は、その上に振動に敏感な光学装置
が固定される取付柱の振動を減衰づるための手段として
利用される。

一般に、振動から生じる加えられた動応力に耐えるため
に、振動部材は、構造的に強くされなければならず、こ
のことは部材の設計の費用および重さを増加させる。構
造の強化の必要を減じるために、振動減衰機構は、一般
に、部材の振動の振幅および加速度を最少にするために
利用される。

そのような減衰機構は、振動運動の様々な悪影響を減じ
るために、実質的にすべてのタイプの機械構造に用いら
れる。振動は、振動による部材の変位の振幅が、達成さ
れるために求められる精度の程度ぐ点からすると著しい
ような高精度の装置、たとえば光学ｌｉ置のための取付
柱で、特に望ましくない。

柱を取付ける光学装置は、典型的に、多（の柱が、その
ベースによって、共通の表面に剛体的に固定されること
ができるように設計され、そのため様々な光学器械は柱
に固定され、かつ様々な光学技術を行なうために空間的
に整列される。たとえば、１対の柱は、テーブルの上面
に取付けられてもよく、１方の柱は、光源、たとえば１
節可能なカラーによって柱に固定されるレーザを有し、
他方の柱は、同様に、柱に固定される鏡を有する。

そこに固定される柱および光学コンポーネントの相対的
な位置は、光源が鏡に当たり、かつ正確に定められた目
的地に反射されるように調節されてもよい。しかしなが
ら、取付柱および取付けられた光学器械が、１つの剛体
として作用するので、柱の振動によって、光学器械も振
動する。上の例では、鏡が固定される柱が、振動のため
、光源に応答して振動を始めれば、反射された光源もま
た振動し、望ましくないが、反射された光源の目的地が
維持されることができる精度の程度を減じる。

実験空の環境においても、取付柱およびその関連する光
学装置は、振動して柱を励振し、かつそれによって柱が
共振する様々な周囲の妨害から分離するのは難しい。典
型的な周囲の妨害の例には、大きい騒音、ＩＣとえば航
空機を通過させることによって生じる騒音、大きい自動
車両を通過させることによって、または構成装置を操作
することによって生じる地面の振動、または実験室で利
用される電気装置内の変圧器の振動さえ含まれる。

最も頑丈な取付柱でさえ、そのそれぞれの共振周波数で
、光学コンポーネントの望ましい粘度を生じるのに十分
著しい振幅の振動を受けるので、以前の取付柱は、減衰
装置が内部に配設されて設計され”ｉＮる。７シユーズ
（Ｍ　ａｔｔｈｅｗｓ　”）他（アメリカ合衆国特許第
４．０５０，６６５月）では、少な（とも２つの動的に
減衰されたマスが配設される剛性の、管状取付柱が開示
されている。減衰マスは、柱の長手方向軸に沿って直列
に整列され、かつ各マスは、弾性ワッシ１１によっての
み、社の隣接するマスおよび内部壁表面から間隔があけ
られている６直列に整列されたマスを有する減衰システ
ムはまた、オスバーン（Ｏｓｂｕｒｎ　）　　（アメリ
カ合衆国特許第２．９６０，１８９号）、アガヮル（Ａ
　ｇｇａｒＷａ＋　）　　（アメリカ合衆国特許第３，
５５９．５１２号）、およびアガワル他〈アメリカ合衆
国特許第３．６９０．４１４号）で開示されている。

マシューズで示される減衰されて取付けられた柱の各マ
スは、それ自体の共振特性を有する独特な減衰システム
を備える。これらの減衰システムの共振特性は、主とし
て、マスの重さおよび位置、ワッシャ材料の減衰および
ばね定数、およびワッシャの大きさの関数である。各減
衰システムは、その独特な共掛持性が、柱の特定の振動
周波数に光学的に「合わせられる」ように選択される。

減衰システムが「合わせられる」とき、マスは、柱と位
相が外れて共振し、かつしたがって柱の振動エネルギを
吸収する。複数の合わせられた減衰システムが使用され
るとき、柱の振動周波数の好ましいパターンは減衰され
ることができ、その結果、システム全体の減衰特性を効
果的に拡げる。

マシューズの装置は、或る周波数で十分な減衰を提供す
るが、その性能は、柱の１次オーダまたは基本的な共振
周波数では満足とはいえない。周知であるように、与え
られた量の励振力に対して、柱のＩｉ、ｆＪＩは、その
励振力が、共振周波数、たとえば柱のカンチレバーモー
ドであるとき最も大きい。

カンチレバーモードは、柱が動作状態に配置されるどぎ
、社の一方の端部が表面に剛体的に固定された状態のと
きの柱の基本的な共振周波数を意味する。さらに、大抵
の光学装置の応用において、有害な周囲の振動励振力の
多数は、低周波数であり、柱のより低い周波数共振モー
ド、たとえば基本モードを励振しがちである。したがっ
て、柱の最も低い共振周波数は、最も大きい量の励振力
を受け、それによってこれらの共振周波数での振動の振
幅は、他の周波数でよりはるかに高い、それゆえに、こ
れらのより低い共振周波数で振動を減衰するのは特に重
要である。

したがって、低周波数の周囲の励振によって生じる共振
周波数振動を減衰する際に特に効果的である、広帯域撮
動減衰装置の必要がある。

発明のｍ問この発明に従って、励振力にさらされるとき、振動運動
の軸のまわりで振動の自然共振周波数を有する部材、お
よびその部材に機械的に結合され、その部材の振動を減
衰づる減衰マスを備える機械的に減衰される装置が提供
され、減衰マスは、或る体積の弾性材料、および非常に
近接してその体積の弾性材料に分布される複数のサブマ
スを備えることを特徴とし、それによってサブマスは、
サブマス間に分散される弾性材料を介して、直接接触ま
たは間接接触のいずれかによって、減衰マスの圧縮中、
干渉し、それによってサブマスの相互作用によって振動
運動のエネルギを消散する。

この発明は、したがって、励振力にさらされるとき、振
動運動の軸のまわりで自然共振周波数を有する部材の撮
動を減衰するために機械的に結合される減衰マスを備え
る。減衰マスは、月利、好ましくは弾性材料に分布され
る複数のサブマスからなり、そのため弾性材料の少なく
とも大部分のサブマスは、振動運動の軸から間隔があけ
られる。

複数のサブマスの合わせた重さは、サブマスが分布され
る弾性材料の体積の重さを越える。さらに、好ましい実
施例では、サブマスの全体積は、実質的に、サブマスが
分布される弾性材料の体積より大きい。好ましくは、サ
ブマスは、十分小さくかつ近密な間隔で配置され、その
ため減衰マスは、互いの交差点で減衰マスを介して通過
する３つの互いに直交づ゛る交差面の各々での複数のサ
ブマスを断面ぐ承り。弾性材Ｐ１でのサブマスのそのよ
うな分布は、好ましくは、減衰マスが、引張りより圧縮
で著しく高い非線形弾性係数を有し、かつ減衰マスが引
張られるときより減衰マスが圧縮されるとき著しく高い
剪断弾性係数を有するように選択される。弾性係数の非
線形特性によって、減衰マスの中立軸は、部材の振動中
、振！ｌＪｌ′Ｎ肋の軸の一方側から他方側まで移動す
る。

サブマスは、好ましくは、互いに近接して間隔があけら
れ、そのためマスの少なくとも実質的な部分は、サブマ
ス間に分散される弾性材料を介して、直接接触または間
接接触のいずれかによって、部材の振動中、空間的に互
いに干渉する。

好ましい実施例では、減衰マスは、サブマスと弾性材料
との混合物から形成され、そのためサブマスは、実質的
に、弾性材料を介して均一に分布される。サブマスは、
各々、弾性材料でコーティングされ、しかも近接して分
布され、そのためサブマスは、サブマスの直径より互い
に接近しており、それによってサブマスは、振動部材の
振動中、実質的に■いに接触している。例として、サブ
マスは、球形であってもよく、かつ鉛から形成されても
よい。弾性材料は、好ましくは、周波数範囲全体を通じ
て非線形に変化する剪断弾性係数を有する粘弾性材料で
ある。

好ましくは、この発明の減衰マスは、部材に形成される
空洞内に配設され、かつ減衰マスは、実質的に空洞を満
づ。開示される実施例では、減衰マスは、１つの単位減
衰マスを含む。

この発明で利用される減衰マスは、様々な減衰の応用に
広く応用可能であるが、好ましい実施例に開示される特
定の応用は、光学器械を取付番プる減衰取付柱に関する
ものである。社は、管状の細長い部材として形成され、
かつ減衰マスは、管内に配設される。減衰マスは、管の
内部表面の形状を合わせる形状を有し、そこにぴったり
と嵌まるように減衰マスを形成することによって、柱に
機械的に結合される。好ましい実施例は、Ｄ形断面を有
し、その管の一方側では壁の厚さが増加している管を利
用する。スロットは、この壁の厚さが増加した部分に形
成され、光学器械を取付ける手段を提供する。開示され
た実施例では、スロットはＴ形である。

この発明はまた、励振力にさらされると、自然共振周波
数でｆｆ１ｉ　ｆＩＪを示す部材のための減衰マスを製
造する方法を含む。この方法は、弾性材料の少なくとも
一部分を通じて均一に分布している複数のサブマスを億
え、前記サブマスが、前記サブマスの直径より互いに接
近するように、集塊を形成する。

この発明はまた、振動部材の振動を機械的に減衰する減
衰マスを製造する方法を含む。この方法は、弾性材料で
各サブマスをコーティングＪるために、液体弾性材料と
複数のサブマスとを組合わせるステップを協える。液体
弾性材料とサブマスとの割合は、サブマスが液体に凝集
するように選択される。弾性材料は、それから凝固され
、サブマスが弾性材料全体を通じて分布される固体減衰
マスを形成づ゛る。

この発明の他の局面に従って、減衰マスを部材での振動
を減衰する部材に結合する方法は、液体に固体サブマス
の流体混合物を形成し、その流体混合物を振動部材の空
洞に導入し、かつ混合物を凝固するステップを備える。

好ましい方法では、サブマスは、サブマスが液体に沈澱
するほど十分な重さを有し、そのためサブマスのいくつ
かは、凝固ステップ中、残りのサブマスによって支持さ
れる。

好ましい実施例の詳細な説明第１図に図解されるように、この発明の好ましい実施例
は、減衰マス１４が配設される内部空洞１２を有する細
長い管状取付柱１０を備える。柱１０は、柱１０がボル
ト（示されていない）によって表面に付着されることが
できる複数のボア１８を有する管状プレートを備えるベ
ース１６に剛体的に固定される。

柱１０は、壁３２によって外部表面２２から間隔があけ
られる内部表面３０を有する。内部表面３０は、第１図
に示されるように、柱の長手方向軸に垂直な平面で実質
的にＤ形であり、かつ好ましい実施例では、柱の軸方向
の長さ全体を通じて延びる空洞１２を規定する。内部表
面３０のＤ形断面は、Ｔ形スロット２０に合わせるため
に、柱の一方側で壁３２の厚さを増加させ、そのＴ形ス
ロット２ｏは、その壁の厚さが増加した部分に形成され
、かつ柱１０の軸の長さ全体に沿って長手方向に延びる
。

柱１０は、その断面積の幾何学的中心を介して通過する
中心長手方向軸３４を有し、その軸は中心柱軸３４と呼
ばれる。同様に、空洞１２の減衰マス１４は、その断面
積の幾何学的中心を介して通過する中心長手方向軸３６
を有し、その軸は中心マス軸３６と呼ばれる。壁３２の
均一でない厚さのため、中心性軸３４は、減衰マス１４
の中心マス軸３６と一致しない。

減衰マス１４は、好ましい実施例では、空洞１２の長さ
全体に沿って配設され、かつ空洞１２を満す。第１図の
柱はＤ形空洞を有するが、空洞１２の形状は、様々な応
用に合うように変更されてもよいことが理解されよう。

しかしながら、空洞１２に配設される減衰マス１４は、
柱１０１．：機械的に結合されなければならず、そのた
め柱の振動エネルギは、減衰マスに移される。好ましい
”実施例で図解されているように、減衰マス１４は、減
衰マス１４の外部輪郭が、柱１０のＤ形内部表面３０と
接触するような大きさであり、それによって減衰マス１
４および柱１０は、密接な表面接触によって機械的に結
合する。

第２図に示されるように、減衰マス１４は、弾性材料、
たとえば弾性材料４０内の小さいサブマス３８の集塊か
らなる。サブマス３８は、大きさが巨視的であり、かつ
弾性材料４０より実質的に剛性であるディスクリートな
微粒であり、かつたとえば金属ボールであってもよい。

好ましい実施例で用いられる弾性材料４０は、「粘弾性
ｌ性質を示す材料である。周知であるように、粘弾性材
料は、弾性材料であり、材料の変形または歪は、か（）
られる応力に一時的に遅れ、したがって粘性ダンパと結
合されるばねのように作用する。粘弾性材料はまた、或
る範囲の周波数を越えるＯ−ディングの周波数の関数で
ある剪断弾性係数を有する。

柱１０で用いるのに好ましい弾性材料４０は、プラスチ
ゾルであり、これは、ディバージファイド・コンパウン
ダーズ（［）　１ｖｅｒｓｉｆｉｅｄ　　Ｑ　ｏｉｐｏ
ｕｎｄｅｒｓ）　、シティ・オブ・インダストリイ（Ｃ
１ｔｙｏｆ　　ｌ　ｎｄｕｓｔｒｙ　）　、カリフォル
ニアから入手可能な、粘弾性特性を有する可塑化された
ポリ塩化ビニル物質である。例として、サブマス３８は
、各々、第９鉛弾丸（Ｎｏ　、　９　１ｅａｄ　　５ｈ
ｏｔ）の１つのペレットからなり、そのベレットは、直
径０゜０８０インチの球である。第９鉛シヨツトは、開
示される実施例で利用されたが、この発明はまた、第Ｏ
ｏ鉛弾丸（Ｎｏ　、　００　１ｅａｄ　　５ｈｏｔ）お
よび＆１ｌＢＢ’　ｓ　　（弾丸ベレット）をそれぞれ
利用する２つの代わりの好ましい実施例で試験されてい
る。

これらの代わりの実施例は共に、良い結果を生じた。用
いられるサブマスの大きさにかかわらず、サブマス３８
は、弾性材料の密度と比較して適度に高い密度を有しな
ければならず、かつ振動部材の振動中、サブマスが弾性
材料で「働く」ように、特定的に、弾性材料の密度の少
なくとも５−１０倍のオーダの密度を有しなければなら
ない。例として、鉛弾光は、プラスチゾル材料の立方イ
ンチにつき０．０３５ボンドの密度の約１１倍である、
立方インチにつき約０．４０ポンドの密度を有する。鋼
ＢＢ’　Ｓは、プラスチゾル材料の密度の約８倍のオー
ダである、立方インチにつき約０．３○ボンドの密度を
有づる。

開示される実施例の柱１０は、押出成形されたアルミニ
ウムから製作される。柱の管状壁に形成されるＴ形長手
方向スロット２０は、柱の外部表面２２へ開く。動作に
おいて、柱１０は、ボア１８を介して通過するファスナ
によって、表面、たとえばテーブルの上面に剛体的に固
定される。第５図に示されるように、Ｔ形スロット２ｏ
は、光学器械を打上に締付けるのを容易にする。スロッ
ト２０は、四角ボルト２４を受けるような大きさであり
、そのためボルトの頭はニスロット２０内を滑る。望ま
しい光学コンポーネント２８は、ボルト２４上に取付け
られ、かつ光学コンポーネント２８は、光学技術が行な
われるべきどのようなものに対しても整列され適当な位
置にあるように調節される。■スロット２０は、柱１０
の軸の長さ全体に泊って延びるので、Ｔスロット内のボ
ルト２４、およびカラー２６を取付ける装置は、光学袋
ｒｌｉ２８の位置を変化させるために、柱に沿って垂直
に移動されることができる。図解されていないが、光学
コンポーネントは、代わりの手段によって柱に固定され
ることができるのは当業音に明らかであろう。たとえば
、スプリットリングカラーが、ボルト２４を用いること
なく、柱、およびカラーに固定される光学コンポーネン
トのまわりで締付けられてもよい。代わりに、歯車軌道
は、かみ合っている歯車を有Ｊるカラーが、歯車を回転
させることによって柱１０に沿って上げ下げされること
ができるように、ニスロット２０内に差し込まれてもよ
い。

使用されている間、柱１０は、様々な周囲の励振力を受
け、その励振力によって柱１０は共振する。これらの周
囲の妨害の大部分は、典型的に、低周波数であり、その
ため社のカンチレバーモードおよび第１曲げモードは、
最も大きい母の励振力を受け、かつそのために柱のより
高いオーダのモードより大きい振動の振幅を有する。柱
に固定される光学コンポーネントの空間的な安定性は、
振動の振幅が増加するにつれ減少するので、精巧な、高
精度の光学技術のための充分な安定性を保訂するために
、柱の低周波数振動を素早（減衰させるのが重要である
。

柱の基本モードすなわち感知レバーモードを減衰プる際
の減衰マス１４の効果は、実験室の試験で説明されてい
る。これらの試験の結果は、第３図に図解され、これは
、（△）減衰マス１４なしに（すなわち空洞１２は空で
ある）、および（Ｂ）プラスチゾルと第９鉛弾丸との混
合物からなるマス１４を有するアルミニウム柱１０の振
動減衰特性を示すグラフである。そのグラフは、垂直軸
上の、Ｇ／Ｉｂ　　（Ｇは重力の力である）で測定され
る単位励振力に対する柱のイナータンス（１ｎＱｒｊａ
ｎｃｅ　＞または加速度、対水平軸上の、Ｈ２での振動
の周波数のプロットである。イナータンスの加速度コン
ポーネントは、減衰と逆比例し、したがってイナータン
スの値が小さくなればなるほど、減衰はよりよくなる。

曲線Ａは、空［１２が空である柱１０を表わし、かつ曲
Ｉｉ！Ｂは、減衰マス１４が空洞１２内の適所にある柱
１０を表わす。曲１１Ａの減衰されていない柱は、柱の
基本的な共振周波数での振動に対応する第１頂点４２を
示す。

対称的に、曲線Ｂの減衰された柱は、減衰されていない
柱の大きさより小さい２つのオーダの大きさである同じ
周波数でのイナータンスを示し、柱の振動を減衰する際
の減衰マス１４の効果を図解する。第２および第３頂点
４４および４６は、柱の高い方のオーダの共振モードに
対応し、それらの頂点はまた、曲線口によって示される
ように、減衰マスによって著しく減衰される。共振は、
明らかに曲線△に対づる周波数と同じ曲線Ｂに対する周
波数で生じることに注目されたい。

この発明の基礎となる理論は完全に理解されていないが
、いくつかの一致する現象が、柱１０および減衰マス１
４によって示される優れた減衰特性に寄与している。一
般に、これらの現象は、減衰マス７４の独特な総合材料
特性に関するものであり、それらの特性は、そのコンポ
ーネント部品（すなわち弾性材料およびサブマス）の個
々の材料特性と全く異なる。たとえば、減衰マス１４は
、非常に非線形である、弾性係数または歪に対する応力
の比を有する。すなわち、減衰マス１４の弾性係数は、
可変であり、かつ引張りより圧縮ではるかに大きい。好
ましい実施例では、弾性係数の変化は、ローディングが
引張りから圧縮に変化する点で急激に生じると考えられ
る。重大なことに、減衰７ス１４上の引張りおよび圧縮
ローディングはまた、剪断応力と剪断歪との比である剪
断弾性係数をしたらす。剪断弾性係数は、実質的に、減
衰マス１４が引張られているときより圧縮されていると
きの方が大ぎい。与えられた伍の力に対する物体のねじ
れによる変形の量は、剪断弾性係数の関数であるので、
減衰マスの与えられたねじり変形のために必要な力は、
同様に、引張りローディング中より圧縮ロープＣレグ中
の方が大きい。

非線形剪断および弾性係数は、減衰マス１４が圧縮され
ると、サブマス３８の「空間の干渉」によって生じると
考えられる。サブマス３８は、弾性材料４０全体を通じ
て十分接近して分布され、そのため減衰マス１４が圧縮
変形されると、サブマス３８は変位され、したがってサ
ブマス間の空間を減じ、かつそれによってサブマスは、
サブマス３８間で分散される変形された弾性月利４０を
介して、互いに直接接触または互いに間接接触のいずれ
かによって、空間的に干渉する。好ましくは、サブマス
３８は、非常に接近して充填されるので１弾性材料４０
で満される隣接するサブマス間の空間は、サブマス３８
の直径を越えない。引張りで、サブマス３８は、著しい
空間干渉がないように、離れて引張られ、ぞの結果上と
して、す゛ブマスより容易に変形づ゛る弾性ＩＪ　１１
によって運ばれているロードが生じる。

サブマス３８の空間干渉のため、減衰マス１４を変形す
るロードによって、サブマス３８は、様々なエネルギ消
散で相互に作用する。まず第１に、サブマス３８間で分
散される弾性材料４０は、り一ブマスが移動し、かつ弾
性材料が変形されるとき、運動エネルギを熱エネルギに
移す。第２に、サブマス３８は、それらが柱１０を介し
て減衰マス１４に分は与えられる振動力によって変位さ
れるとき、互いに運動と直接干渉する。この空間干渉に
よってサブマス３８が互いに接触覆るとき、クーロンま
たは乾燥摩擦減衰によってエネルギ消散が生じ、かつま
たその結果サブマス３８の弾性および非弾性変形が生じ
、これはさらにエネルギを消散させる。サブマス３８は
また、サブマス３８間の弾性材料４０が、サブマス３８
間の固定継手として作用す゛る程度まで圧縮されるとき
、空間的に間接に干渉する。

エネルギが、これらの様々な現象によプて減衰マス１４
全体を通じて消散されるとき、柱１０の振動運動エネル
ギは、減衰マス１４に移され、かつぞこで分散され、そ
れによって柱の振動は減衰される。この高速度エネルギ
消散を生じさせる、サブマス３８および弾性材料４０の
独特な相互作用は、減衰マス１４の非線形弾性係数の結
果であると考えられる。

減衰マス１４の効果的な動作、およびこれらの様々なエ
ネルギ消散現象の利用を保証するために、サブマス３８
は、減衰マス１４の部分が、非線形弾性係数を受けるよ
うに、二者択一的に引張りおよび圧縮ロード下に置かれ
るように、弾性材料４０全体を通じて分布されなければ
ならない。これは、そのまわりで減衰マスが撮動してい
る軸から、サブマス３８を間隔をあけて置くことによっ
て達成される。第２図に示されるように、柱１０は、運
動の軸４８を有し、その軸のまわりで柱は、引張り、圧
縮、ねじり、曲げまたは剪断であろうと、すべてのタイ
プのローディング下で振動する。サブマス３８は、減衰
マス４０の幅全体を通じて均一に分布され、そのためサ
ブマス３８の大部分の中心は、軸４８から間隔があけら
れる。したがって、曲げ中のように、交互の引張りおよ
び圧縮ロードを受ける減衰マス１４のいかなる部分も、
非線形弾性係数を有する。

代わりに、サブマス３８は、均一に分布されるというよ
りむしろ、減衰マス１４のほんの一部全体を通じて分布
されてもよい。しかしながら、内部表面３０に最も近い
サブマスが最もより働りと考えられ、かつしたがって柱
の内部表面３０の方へのサブマス３８の集中が大きくな
ればなるほど、減衰はよりよくなると思われる。という
のは柱の振動運動は、より素早くサブマスに直接移され
ることができ、その変位は＠勅を消散するからである。

第６図に示されるように、サブマス３８は、空洞１２の
体積に関して十分小さく、かつ接近して充填され、その
ため減衰マス内の点６２で交差する３つの互いに直交す
る断面平面５６．５８および６０の各々に複数のサブマ
スがある。

減衰マスの非線形弾性係数のため、減衰マスの中立軸は
、運動軸と必ずしも一致しない。中立軸は、応力のもと
にある物体にローディングがない軸として規定される。

中立軸の一方側のすべてのエレメントは圧縮されており
、一方中立軸の他方側のそれらのエレメントのすべては
引張られている。典型的に、物体内の中立軸の位置は静
止しており、かつ対称的な物体では、中立軸は、一般に
ｍ合軸と一致している。しかしながら、減衰マスの中立
軸は、振動運動の軸の一方側から他方側に移動する。

第４ａ図−第４ｂ図は、柱１０のカンチレバーモードを
図解する。第４ａ図におけるように、柱が右に曲がって
いるとき、減衰マス１４の右側の部分５０は圧縮されて
いる。しかしながら、減衰マスの弾性係数は圧縮でより
大きいので、引張られている減衰マスの利と比較して、
減衰マスの比較的小さい部分だけが圧縮されている。こ
れは、振動運動の軸４８の右側にある中立軸５２の位置
によって図解される。

第４ｂ図は、柱が左に曲げられるとき、その力ンヂレバ
ーモードの振動の他の極端での柱を示づ。

減衰マスの左側の部分５４が圧縮され、かつ右側の部分
５０が引張られている。その結果、中立軸５２は、振動
運動の軸４８の左側に移動している。

一般に、この発明は、その減衰特性が明らかに周波数に
敏感ではないという点で、合わせられたダンパとは異な
ると考えられる。合わせられたダンパでは、動的マスの
大きさおよび位置は、それらが或る周波数で振動部材と
位相が外れて振動するように選択される。しかしながら
、この発明の試験は、そのような周波数に敏感な作用を
証明しない。したがって、減衰マス１４は、合わせられ
たダンパより広い範囲の周波数にわたって、より効果的
な減衰を生じる。

好ましい実施例の減衰マス１４を製作するために、サブ
マス３８に対する弾性材料４０の適当な比がまず定めら
れる。その比は、サブマス間の隙間がすべて弾性材料４
０で満されるように選択される。例として、用いられる
サブマス３８の体積は、はぼ、弾性材料４０なしに空洞
１２を満す量である。

各サブマス３８の体積がわかると、サブマス３８の密度
、空洞１２０体積、および弾性材料４０なしに空洞１２
を満すサブマスの澁の重さ、隙間の空間の全体積が定め
られる。この隙間の体積は、計ｉすると、減衰マス１４
を形成するためにサブマス３８と粗合わされる弾性材料
４００体積である。

１つの好ましい実施例では、柱１０は、長さ４００ミリ
メートルであり、空洞１２は、０．７６３平方インチの
断面積、１５インチの長さ、およびほぼ１１．５立方イ
ンチの体積を有する。この実施例では、サブマス３８は
、立方インチにつき０．４ボンドの密度を有する第９鉛
弾丸であり、かつｏ、ｏｓｏインチの直径の球形に基づ
き、ベレットにつき０．０００２６８立方インチの体積
である。空１ｉ１１２は、はぼ２．８ボンドの弾丸、ま
たはおおよそ２６０００のベレットで完全に満され、こ
れらは、サブマス間の隙間空間を延びる空洞１２内の約
７立方インチの空間を占める。したがって、弾性材料４
０のおおよそ４．５立方インチは、サブマス３８間の隙
間を満づ゛のに必要とされる。サブマス材料３８の体積
（たとえば７立方インチ）は、したがって、減衰マス１
４を形成するために用いられる弾性材料４０の体８！ｉ
（たとえば４．５立方インチ）より著しく大きい。同様
に、サブマス３８の重さはまた、弾性材料４０の重さよ
り著しく大ぎい。というのはサブマス３８の密度は、好
ましい実施例では、弾性材料４０の密度より著しく高い
からである。

サブマス３８および弾性＋Ａ　ｌ”１４０の選択された
体積は、組合わされる。好ましくは、弾性材料４０は、
空温で液体である熱硬化重合体、たとえばプラスチゾル
である。鉛弾丸および液体プラスチゾルは、それから混
合物を形成するために攪拌され、そこで弾丸は、液体を
介して均一に分布され、そのため各ベレットは、プラス
チゾルでコーティングされる。攪拌された混合物は、空
洞１２へ注がれ、かつそれからプラスデシルが硬化する
まで加熱され、固体減衰マス１４内にサブマス３８をａ
４Ｊ、する。液体弾性月利４０内で懸濁して保持されて
いるのとは対称的に、サブマス３８は、好ましくは、非
常に接近して充填され、かつ十分剛性であり、そのため
、サブマス３８は自立しており、一方弾性材ｉ４０は硬
化する。液体混合物は、空洞の形状に従うので、形成さ
れる減衰マス１４は、柱１０に機械的に結合される。

この発明の減衰マスはまた、取付柱以外の様々なタイプ
の振動部材を減衰するために結合されてもよく、したが
ってこの発明は、図解された光学取付柱以外の広い範囲
の＠動減衰の応用のために役立つことを理解しなければ
ならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の好ましい実施例の透視図であり、
柱を取付ける管状光学装置を図解し、管状柱の部分は、
減衰マスをさらすために切取られている。第２図は、第１図の柱の、ライン２−２に沿った断面口
である。第３図は、柱内に減衰マスがある場合およびない場合の
、第１図の柱に対づるイナータンス対振動周波数のグラ
フである。第４ａ図および第４ｂ図は、第１図の柱が基本的な共振
モードで振動するときの、柱の概略表示である。第５図は、光学コンポーネントが柱に固定される、第１
図の柱の平面図である。第６図は、柱の部分および減衰マスが、平面の各々のサ
ブマスを断面でさらすために、３つの互いに交差してい
る直交する平面に沿って切取られた・第１図の社の部分
の透視図である。図において、１０は柱、１２は空洞、１４は減衰マス、
１６はベース、１８はボア、２０はスロット、２２は外
部表面、２４はボルト、２６はカラー、２８は光学コン
ポーネント、３０は内部表面、３２は壁、３４は中心柱
軸、３６は中心マス軸、３８はサブマス、４０は弾性材
料、４２，４４および４６は頂点、４８は撮動運動軸、
５２は中立軸、５６．５８および６０はプレート、６２
は交差点である。特許出願人　メレス・グリオツド・側浮撞０４ｚ）７′２５７−Ｊツユ受σ 手続補正書（方式）昭和６１年５月１６日昭和６１年特許願第８６９４９号２、発圓の名称機械的に減衰される装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーヴイ
ンケッターリング・ストリート、１７７０名　称　メレ
ス・グリオツド・アーウィン・カンパニー代表者　ポー
ル・ニス・ケンリック４、代理人住　所　大阪市東区平野町２丁目８番地の１　平野町八
千代ビル自発補正６、補正の対象願書の４．特許出願人の代表者の欄、図面全図、委任状
および訳文７、補正の内容（１）　願書の４．特許出願人の代表者の欄に「ポール
°ニス・ケンリック」を補充致します。その目的で新たに調製した訂正願出を別紙の通り提出致
します。（２）　製果で描いた図面企図を別紙のとおり補充致し
ます。なお、内容についての変更はありません。（３）　委任状および訳文を別紙の通り補充致します。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）励振力にさらされるとき、振動運動の軸（４８）
のまわりに振動の自然共振周波数を有する部材（１０）
、および前記部材（１０）に機械的に結合され、前記部
材（１０）の振動を減衰する減衰マス（１４）を備える
機械的に減衰される装置であつて、前記減衰マス（１４
）は、或る体積の弾性材料（４０）、および前記或る体積の弾性材料（４０）に近接して分布される
複数のサブマス（３８）を備えることを特徴とし、それ
によって前記サブマス（３８）は前記サブマス（３８）
間に分散される弾性材料（４０）を介して、直接接触ま
たは間接接触のいずれかによつて、前記減衰マス（１４
）の圧縮中、干渉し、それによって前記サブマス（３８
）の相互作用によって前記振動運動のエネルギを消散さ
せる、機械的に減衰される装置。
（２）サブマス（３８）の少なくとも大部分は、振動運
動の軸（４８）から間隔があけられていることを特徴と
する、特許請求の範囲第１項記載の機械的に減衰される
装置。
（３）隣接するサブマス（３８）間の距離は、前記サブ
マス（３８）の直径より小さく、それによって前記サブ
マス（３８）は前記振動中、実質的に接触していること
を特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２項記載
の機械的に減衰される装置。
（４）前記減衰マス（１４）は、前記サブマス（３８）
と前記弾性材料（４０）との混合物を含み、そのため前
記サブマス（３８）は、前記或る体積の弾性材料（４０
）に実質的に均一に分布されることを特徴とする、特許
請求の範囲第１項ないし第３項記載の機械的に減衰され
る装置。
（５）前記弾性材料（４０）は、粘弾性材料（４０）で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
４項のいずれかに記載の機械的に減衰される装置。
（６）前記複数の前記サブマス（３８）の合わせた重さ
は、前記サブマス（３８）が分布される弾性材料（４０
）の体積の重さを越えることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の機械的に減
衰される装置。
（７）前記サブマス（３８）の全体積は、前記サブマス
（３８）が分布される弾性材料（４０）の全体積を実質
的に越えることを特徴とする、特許請求の範囲第１項な
いし第６項のいずれかに記載の機械的に減衰される装置
。
（８）前記サブマス（３８）は、前記弾性材料（４０）
の少なくとも５−１０倍のオーダの密度を有することを
特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいず
れかに記載の装置。
（９）前記部材（１０）は、そこに空洞（１２）を有す
る細長い部材（１０）であり、前記減衰マス（１４）は
、前記空洞（１２）内に配設されることを特徴とする、
特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の
機械的に減衰される装置。
（１０）光学コンポーネントを前記部材（１０）に取付
ける手段（２４）、および前記部材（１０）の一方の端
部に固定されるベース（１６）を備えることを特徴とす
る、特許請求の範囲第９項記載の機械的に減衰される装
置。
（１１）前記サブマス（３８）は、十分小さくかつ近密
な間隔で配置され、そのため減衰マス（１４）は、３つ
の互いに直交する交差面（５６、６８、６０）の各々で
の複数のサブマス（３８）を断面で示し、サブマスは、
前記平面（５６、５８、６０）の互いの交差点（６２）
で減衰マスを介して通過することを特徴とする、特許請
求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載の機械
的に減衰される装置。
（１２）前記軸（４８）から間隔があけられる前記減衰
マス（１４）の部分は、前記振動中、二者択一的に圧縮
されかつ引張られ、前記弾性材料（４０）で前記サブマ
ス（３８）の前記間隔があけられた分布によって、前記
減衰マス（１４）は、引張りと圧縮との間で急激に変化
する弾性係数を有し、前記係数は、引張られているより
圧縮されている方が著しく高いことを特徴とする、特許
請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれかに記載の機
械的に減衰される装置。
（１３）前記減衰マス（１４）は、前記減衰マス（１４
）が引張りと圧縮との間で移動するとき急激に変化する
剪断弾性係数を有し、前記弾性剪断係数は、減衰マス（
１４）が引張られているときより減衰マス（１４）が圧
縮されているときの方が著しく高いことを特徴とする、
特許請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれかに記載
の機械的に減衰される装置。
（１４）前記減衰マス（１４）は、前記振動中、中立軸
（５２）を有し、前記中立軸（５２）は、前記振動中、
前記振動運動の軸（４８）の一方側から他方側まで移動
することを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
１３項のいずれかに記載の機械的に減衰される装置。
（１５）励振力にさらされて、自然共振周波数で振動を
示す部材のために減衰マス（１４）を製造する方法であ
って、隣接するサブマス（３８）間の距離が前記サブマス（３
８）の直径より小さいように集塊を形成するために、或
る体積の弾性材料（４０）の少なくとも一部分を通じて
、複数のサブマス（３８）を均一に分布することを備え
る、方法。
（１６）減衰マス（１４）を部材（１０）に結合し、前
記部材（１０）で振動を減衰する方法であつて、液体に固体サブマス（３８）の流体混合物を形成し、前記混合物を前記部材（１０）の空洞（１２）に取入れ
、かつ前記液体を凝固することを備える、方法。
（１７）前記サブマス（３８）は、前記サブマス（３８
）を前記液体に沈澱させるのに十分な重さを有し、その
ため前記サブマス（３８）は、前記凝固ステップ中、残
りの前記サブマス（３８）によつて支持される、特許請
求の範囲第１６項記載の減衰マス（１４）を部材（１０
）に結合する方法。