JPS6396335A - 吸振装置 - Google Patents

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） 本発明は、撮動を生じる各種の機械、装置その他の撮動
物体上に設置してその撮動を吸収する吸振装置に関し、
特に一対の対向するばねの間に質量体を配置し、かつ両
ばねの作用間隔を変えて前記ばねおよび質量体から成る
（騒動系の固有振動数を前記撮動物体の振動数にほぼ等
しくなるように調整可能とした動吸振装置に関する。

（従来技術） 一般に動吸振器と称されている一方向性の振動を吸収す
る動的吸振装置は、第３図に模型的に示す如く、静止床
１に連結された質量Ｍの被吸振体２に、ばね定数にのば
ね４および減衰係数Ｃの粘性減衰器５を介して動吸振器
６の質量体３を支持した構成となっており、被吸振体２
の振動数に動吸振器６の質量体３の固有振動数を等しく
することにより、被吸振体２の一方向性の振動、つまり
同図矢印方向の振動が減衰される。特に動吸振器６の固
有振動数と被吸振体２の固有振動数とを一致させると大
きな吸振効果が得られる。しかし実際の応用に当っては
、減衰させるべき被吸振体２はそれぞれ独自に固有撮動
数をもっているために、これに応じて動吸振器６の固有
撮動数、を変化させる必要がある。

従来、固有振動数を調整可能とした勅吸１辰器として、
特開昭５７−１９０１４２号に係る磁気ダンピングを利
用したものが知られている。これは、動吸振器の質量体
およびばねを片持梁形ばね部材で構成し、このばね部材
に長手方向に摺動可能な磁気導体を装着するとともに、
減衰すべき振動体に一対の磁石を固着してこれを非接触
で前記導体に対面させるようにしたものであって、前記
導体を前記片持梁形ばね部材に沿って移動させることに
より、該ばね部材の固有振動数を調整し、同時に前記導
体が前記一対の磁石間を揺動することにより生じる渦電
流で磁石と導体間に減衰器の機能をもたらし、防振効果
を高める構造としたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の動吸振器は、片持梁式のばね部材によっ
て動吸振器の振動質量体を構成しているので、該ばね部
材を太くすると振動系の機能が得られず、また充分な振
動特性を得ようとしてばね部材を薄綿に形成すると、こ
れに摺動可能に装着される導体の姿勢が不安定となって
一対の磁石の中間位置に非接触状態で保持されず、前記
ばね部材が偏奇していずれか一方の磁石に吸着されてし
まう欠点がある。また実際の使用に際し片持梁形ばね部
材が一方向性の撮動形態とならず、上下方向のみならず
左右方向にも揺動し、前記導体と磁石との接触を引き起
すといった欠点があった。さらに上記従来例では、片持
梁形ばね部材上の導体の位置を変えて該ばね部材のばね
定数、したがって固有振動数を変えるようにしているが
、片持梁形ばね部材はばね定数が直線的に変化するもの
であるから、このばね部材上で前記導体を大きく移動さ
せないと有効なばね定数の可変をとることができない。

この公知例の実施形ではブラケットが貫性部に固定され
ており、この構造では前記導体を前記磁石に対面する範
囲内で移動させたぐらいでは、ばね定数はあまり変化し
ない。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る吸振装置は、二つの対向するばね手段の中
間に挟まれて支持されかつ該ばねの撓みみにより揺動自
在とされた可動質量体と、前期可動質量体を支持しかつ
前記二つのばねの作用間隔を可変にし得るばね支持手段
とを有して構成されている。この場合、前記ばねはその
作用線方向の支持間隔を変えることによりその固有振動
数が可変となるもの、即ち非線形機械ばねあるいは磁気
ばねで構成される。後者の磁気ばねによる場合は前記可
動質量体は磁性材で形成され、適当な非磁性支持軸に自
由移動状態で保持される。

（実施例） 次に、本発明を図面を参照して実施例につき説明する。

第１図は本発明の実施例に係る吸振装置の側面図である
。この吸振装置は、振動を吸収すべき任意の振動体（被
吸振体）１１の上部に取り付けられる。一対のフレーム
１２．１３が支柱１４によって上下に隔離して固定され
、またこの上下フレーム１２．１３間にボールスクリュ
ウ１５が軸支されている。上フレーム１２にはステップ
モータ１６が搭載され、該ステップモータ１６の出力軸
とボールスクリュウ１５の上端が歯車１７．１８を介し
て連結されている。ボールスクリュウ１５には、水平に
のびるアーム１０を備えたボールスクリュウナツト１９
が螺合されている。上下フレーム１２．１３間にはまた
支持軸２０が固着されている。図示実施例では支持軸２
０はアーム１０を貫通してのび、これによってポールス
クリュウナツト１９はボールスクリュウ１５のまわりに
は回転不能であり、ボールスクリュウ１５の回転駆動に
より支持軸２０にガイドされつつ上下方向に移動する。

アーム１０と上フレーム１２との間の位置で支持軸２０
に、可動質量体２１が上下方向に移動自在に案内される
ように装着されている。また可動質量体２１と上フレー
ム１２と間、およびアーム１０と可動質量体２１との間
に、それぞれ非線形ばね２２，２３が装着されている。

これによって可動質量体２１は支持軸２０をガイドとし
て自由に振動することができる。非線形ばねの一例とし
ては、図示のように一端が密巻きで他端にいくにしたが
ってピッチが連続的に大きく（粗巻き）されたコイルば
ねが好適に採用される。このようなばねは、ばねの取付
長さを小さくすると、その一端は密着部が増加し、ばね
の巻数が小になったばねとして作用するから、これによ
ってばね定数が変わる。

上記実施例においては、可動質量体２１は第３図の模型
的な吸振器の振動質量体３に相当し、非線形コイルばね
２２，２３は第３図におけるばね４に相当し、可動質量
体２１と支持軸２０の間の摩擦抵抗あるいはばねの座面
の摩擦抵抗等が粘性減衰器５に相当する。また上下フレ
ーム１２゜１３、ポールスクリュウ１５およびナツト１
９゜支持軸２０等は振動系の上では振動体１１と一体と
考えてよく、ここではこれらを主振動体と称することと
する。なお、第３図では主振動体は同図の符号７で示し
た部分、即ち質ｆｉＭの被吸振体２および該被吸振体２
と静止床１との連結部分で構成される。可動質量体の質
量をｍ、非線形コイルばね２２．２３によるばね定数を
ｋとすれば、こえられる。したがって固有］騒動数を変
化させるにはｋかｍを変える必要がある。

前述の如く可動質量体２１および非線形コイルばね２２
，２３から成る動吸振装置の１騒動系の固有撮動数が前
記主振動体の振動数に等しくなったときに主振動体の最
大吸撮効果がもたらされる。

本発明では主振動体の振動数あるいはその変化に応じて
ステップモータ１６を駆動し、ポールスクリュウ１５の
ネジ送り作用でアーム１０を上下させ、可動質ω体２１
とアーム１０および上フレーム１２との間の距離、した
がって非線形コイルばね２２，２３の取付長さを変える
。前述の如く非線形コイルばね２２．２３の設定取付長
さが変わることにより、質１ｍが一定の場合であるから
、ばね定数が変化し、これによってこの振動系の固有撮
動数が変化する。

前記主振動体の種々の撮動数に対して最も吸振効果が高
くなるアーム位置を予め実験により求めてそのデータ２
６を制御装＠２５に記憶させておき、実機応用に当り振
動体１１の適当な位置に取り付けた撮動数検出器２４の
振動検出信号を制御装置２５に入力し、予め求めておい
た前記振動数とアーム位置の関係を用いて制御装置２５
によりステップモータ１６を制御し、このようにして常
に動吸振器の固有撮動数が主撮動体の振動数に等しくな
るようにする。

第２図は本発明の他の実施例を示す側面図である。この
実施例で支持軸２０に非磁性材例えばアルミ類の表面硬
化処理された軸が用いられ、前記可動質量体として円環
状の可動永久磁石（Ａ＞３１が前記支持軸２０に遊嵌さ
れている。また前記非線形コイルばねは除去され、その
代りに可動永久磁石３１に対面するように上フレーム１
２の下面に永久磁石（Ｂ）３２が、またアーム１０上に
永久磁石（Ｃ）３３がそれぞれ固着されている。

なお図示実施例ではこれらの磁石３２．３３も円環状に
形成されて、この中を支持軸２０が貫通するように構成
されているが、磁石３２．３３は必ずしもこのような形
態でなくてもよい。円環状の可動永久磁石３１は軸線方
向に磁極が現われる形式のものであり、永久磁石３２．
３３も支持軸２０の方向に磁極をもつものが使用される
。ここで３つの磁石３１，３２．３３の磁極は、例えば
磁石３１と３２が互いに反発する磁極関係に設定される
とすれば磁石３１．３３も互いに反発する関係となるよ
うに磁石３３の磁極の向きが定められ、これらの磁気的
反発作用で磁石３１が上下の磁石３２．３３の間で、か
つこれらに非接触の状態で、自由に振動し得る状態に保
持されるように各磁石の磁化強度が設定される。即ちこ
れら３つの磁石により磁気ばねが構成され、これが第３
図のばね４に相当し、磁石３１と支持軸２０との間の摩
擦抵抗が減衰器５に相当する。円環状の可動磁石３１は
第３図の吸（辰器の振動質量体３に相当する。このよう
な磁石Ｂ−Ａ−Ｃで構成される振動系の固有撮動数は、
各々の磁石の磁化強度が一定の場合、これらの磁石間の
間隔を変えることによって、即ち磁石３３を担持したア
ーム１０を上昇あるいは下降させることによって、変化
する。

したがって第１図の非線形コイルばねの場合と同様に、
前記主振動体の振動数と、前記吸振装置の撮動系の固有
振動数がこの主振動体の振動数と等しくなるときの磁石
間距離、いいかえればアーム位置との関係をデータ２６
として制御装置２５に設置しておき、実際の応用に当り
振動数検出器２４で主振動体の振動数を検出し、磁石Ｂ
−Ａ−御してアーム１０の位置を調整する。円環状の可
動磁石３１はアルミ製支持軸２０によって遊嵌、軸支さ
れるので、該支持軸をガイドとして自由振動状態を損わ
ずにスムーズに上下磁石間を上下方向に変位でき磁石間
距離、したがって固有振動数の調整が可能となる。

値が主振動体の撮動変化に追従し、可動質量体の微小変
位で大きな吸振効果を上げ得る。

なお、第２図の実施例では３つの磁石はすべて永久磁石
として説明したが、上下の磁石３２゜３３については電
磁石として構成してもよい。また可動永久磁石３１と振
動体１１との質量比を成る程度大きくして安定した吸振
効果を上げるために、可動永久磁石３１に適当な付加質
量体を取り付けてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、二つの対向するばねを非
線形ばねで構成し、これらのばねの間に可動質量体を揺
動自在に支持し、このばねの支持間隔をばね作用線方向
に変化させ得るようにしたので、減衰すべき振動体の振
動数に応じて吸振装置の振動系の固有振動数が可変とさ
れ、したがって例えば加工に悪影響を及ぼす工作機械等
についてその機械固有の振動をそれぞれそれに合せて調
整し、極少に抑えることができる効果である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る吸振装置の側面図
、第２図は本発明の第２の実施例の側面図、第３図は従
来の動吸振器を模型的に示した図である。 １０・・・アーム、１１・・・振動体、１２・・・上フ
レーム、１３・・・下フレーム、１４・・・支柱、１５
・・・ポールスクリュウ、１６・・・ステップモータ、
１７．１８・・・歯車、１９・・・ボールスクリュウナ
ツト、２０・・・支持軸、２１・・・可動質量体、 ２２．２３・・・非線形コイルばね、 ２４・・・振動検出器、２５・・・制御装置、３１・・
・円環状可動永久磁石（Ａ）、３２−６１ｉ　（８）　
、３３−・・磁Ｅ（Ｃ）。 代理人　弁理士　　染　川　利　古（ばか１名）第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、二つの対向するばね手段の中間に挟まれて支持
   され、該ばねの作用により揺動自在とされた可動質量体
   と、前記可動質量体を支持しかつ前記二つのばねの作用
   間隔を可変にし得る支持手段とを有することを特徴とす
   る吸振装置。
2. （２）、前記ばねは、非線形ばねであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載した吸振装置。
3. （３）、前記ばねは、磁気ばねであることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載した吸振装置。