KR101554524B1

KR101554524B1 - 제진장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101554524B1
Application number: KR1020147004412A
Authority: KR
Inventors: 유타카 요시타케; 슈헤이 카지와라
Original assignee: 고쿠리츠다이가쿠호진 나가사키다이가쿠; 미쯔이 죠센 가부시키가이샤
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2015-10-06
Also published as: CN103930690A; US20140229021A1; WO2013031304A1; JP5302367B2; US9588524B2; JP2013050155A; CN103930690B; KR20140063612A

Abstract

회전기기를 포함한 진동체나 제진장치에, 진동검지센서를 설치하거나, 제진장치의 회전수나 위상을 제어하거나 하지 않고, 진동체의 진동을 자동적으로 제어하는 것이 가능한 제진장치를 제공한다. 진동체(2)에 설치해서 상기 진동체(2)의 진동을 제진하는 제진장치(1)에서, 상기 제진장치(1)가, 회전축(11)과, 상기 회전축(11)에 고정한 질량체(12)와, 상기 질량체(12)에 상기 회전축(11)을 중심으로 하는 회전운동의 동력을 부가하는 기동장치(13)를 갖는다.

Description

제진장치 및 그 제어방법{VIBRATION CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD THEREFOR}

본 발명은 진동체에 부착하여 그 진동을 억제하는 제진장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

컴퓨터의 하드디스크, 선풍기, 절삭장치, 발전용 터빈 등의 회전기계는, 그 불균형을 가능한한 적게해서 설계하는 것이 바람직해서, 출하 전에 정교한 밸런싱이 행해지고 있다. 그러나 회전기계의 밸런싱에는 한계가 있기 때문에 운전시에는 원심력형의 외력이 발생하여, 진동이 발생해버린다. 또한 전기 세탁기와 같이 그 성능상, 운전 중에 반드시 큰 언밸런스가 발생하는 것이나, 엔진과 같은 왕복동기계에서 구조상 반드시 어느정도의 큰 진동이 발생하는 기계도 있다. 이들 기계(이하, 진동체라 한다)의 진동을 억제하기 위해, 자동 밸런서(automatic balancer)나 진동제어기(消振機)가 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

도 8에, 자동 밸런서(1X)의 일례를 나타낸다. 이 자동 밸런서(1X)는, 회전기계(32)(예를 들면 원심분리기 등)와 중심축을 동일하게 한 원주상의 통로(30)와, 통로(30) 내에 이동가능하게 배치한 밸런스 수정자(修正子)를 갖고 있다. 여기에서, 하얀색 화살표는, 회전기계(32)의 진동방향(Z)을 나타내고 있다.

다음으로, 자동 밸런서(1X)의 작동에 대해서 설명한다. 이 자동 밸런서(1X)는, 회전기계(32)에 진동이 발생한 경우, 회전하는 통로(30) 내의 밸런스 수정자(31)의 수동적인 이동, 및 통로(30) 내에서의 상대적인 정지에 의해, 회전기계(32)의 진동을 억제하는 것이 가능하다. 이때, 밸런스 수정자(31)가 통로(30) 내에서 이동 후, 상대적으로 정지하는 위치는, 회전기계(32)의 진폭이나 진동수에 따라 수동적으로 변화한다.

한편으로, 소진기는, 예를 들면, 디젤 엔진 등의 기계의 진동을 검사해서 알아내는 진동검지센서와, 기계의 적당한 위치에 배치된 복수의 회전가능한 질량체와, 각 질량체의 회전수나 위상을 변화시키기 위한 모터를 갖고 있다. 이 진동제어기는, 진동검지센서로 기계의 진동을 검지하고, 각 모터에 제어신호를 보내, 각 질량체의 회전수나 위상을 변화시켜서, 기계의 진동을 억제하는 것이 가능하다.

그러나, 상기의 자동 밸런서 및 진동제어기는 몇가지 문제점을 갖고 있다. 제 1로, 자동 밸런서는, 공진주파수(또는 공진점이라 한다)보다 낮은 진동수(주파수) 영역에서, 기계의 진폭을 증폭해버린다는 문제를 갖고 있다.

제 2로, 자동 밸런서는, 공진점보다 높은 진동수 영역에서, 자발진동을 발생시켜버린다는 문제를 갖고 있다. 즉, 자동 밸런서는, 자동적으로 진동을 억제하는 기능을 갖고 있지만, 밸런스 수정자 등의 적극적인 제어가 불가능하기 때문에, 기계의 진동을 증폭해버리는 경우가 있다.

제 3으로, 진동제어기는, 정교한 모터나 복잡한 제어기구가 필요하게 되기 때문에, 고비용이 되어 버리는 문제를 갖고 있다.

선행기술문헌

특허문헌

특허문헌 1: 특개 2001-304330호 공보

발명의 개요

본 발명은, 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 회전기계 및 왕복동 기계 등을 포함한 진동체나 제진장치에, 진동검지 센서를 설치하거나, 제진장치의 회전수나 위상을 제어하거나 하지 않고, 진동체의 진동을 자동적으로 제어하는 것이 가능한 제어장치를 제공하는 것이다. 또한, 저비용의 제진장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 제진장치는, 진동체에 설치해서 상기 진동체의 진동을 제진하는 제진장치에서, 상기 제진장치가, 회전축과, 상기 회전축에 고정한 질량체와, 상기 질량체에 상기 회전축을 중심으로 하는 회전운동의 초속을 부가한 후에는 일절의 속도를 부가하지 않고 정지하는 기동장치를 갖되, 상기 질량체가 상기 회전축의 회전중심으로부터 이격된 위치에 중심을 가지며, 상기 진동체의 진동을 동력으로 하여 상기 기동장치에 의한 초속을 부가받은 후에는 상기 회전축을 중심으로 일 방향으로 회전을 유지하도록 구성되어서, 상기 질량체가 상기 진동체의 진동수와 같은 진동수로 회전하고, 또한 상기 질량체의 중심이 상기 진동체에 작용하는 진동 외력과 역방향이 되도록 회전하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 제진장치는, 회전수나 위상의 제어를 행하지 않고서 진동체의 진동을 자동적으로 억제하는 것이 가능하다. 이 제진장치는, 기동 시에만 질량체에 초속(初速)을 부가하는 제어를 행하면, 자동적으로 진동체의 진동을 억제하는 것이 가능하다.

상기의 제진장치에 있어서, 상기 제진장치가, 각각 독립해서 회전하는 것이 가능한 적어도 2개의 상기 질량체를 갖고, 회전방향에서의 상기 질량체의 상대위치가 자동적으로 조정되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 진동체의 진폭량이나 주파수 특성에 맞춰서, 제진장치의 질량체는 상대적인 위치관계가, 제진을 위해 최적이 되도록 자동적으로 조정된다. 이것에 의해, 제진장치의 제진성능은 크게 향상된다.

상기의 제진장치에 있어서, 상기 제진장치가, 상기 질량체의 회전저항을 상쇄하는 동력 어시스트 기구를 갖고 있고, 상기 동력 어시스트 기구가, 상기 회전축 또는 상기 질량체에 동력을 가하는 동력원과, 제어장치를 갖고 있고, 상기 제어장치가, 상기 진동체의 진동수를 검출하는 리딩기구와, 상기 진동체의 진동수로부터 동력원이 상기 회전축 또는 상기 질량체에 부가해야할 동력을 결정하는 제어맵과, 결정된 동력을 상기 동력원에서 상기 회전축 또는 상기 질량체에 출력하는 출력제어기구를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 제진장치의 질량체의 회전주기를, 진동체의 진동주기에 대해서 뒤쳐짐 없이 동기(同期)화 시키는 것 뿐만아니라. 최적의 위상에서 회전시키는 것이 가능해서, 제진성능을 향상시키는 것이 가능하다. 이것은, 동력 어시스트 기구에 의해, 질량체의 회전저항을 상쇄하는 것이 가능하기 때문이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 제진장치의 제어방법은, 진동체에 설치해서 상기 진동체의 진동을 제진하는 제진장치이고, 회전축과, 상기 회전축에 고정한 질량체와, 상기 질량체에 상기 회전축을 중심으로 하는 회전운동의 동력을 부가하는 기동장치와, 상기 질량체의 회전저항을 상쇄하는 동력 어시스트 기구를 갖는 제진장치의 제어방법으로, 상기 기동장치가 상기 질량체에 일정방향으로 회전하도록 상기 초속을 부가한 후에는 일절의 속도를 부가하지 않고 정지하는 기동 스텝과, 상기 초속을 얻은 질량체가 상기 진동체의 진동을 동력으로 하여 상기 회전축을 중심으로 한 일방향 회전을 유지하고, 상기 질량체가 상기 진동체의 진동수와 같은 진동수로 회전하고, 또한 상기 질량체의 중심이 상기 진동체에 작용하는 진동 외력과 역방향이 되도록 회전하는 제진 스텝을 갖되 상기 동력 어시스트 기구가 상기 진동체의 진동수를 읽어내는 리딩스텝과, 미리 준비하고 있는 제어맵에서 상기 질량체에 부가해야할 동력을 결정하는 출력결정 스텝과, 상기 출력결정 스텝에서 결정된 동력을 상기 질량체에 부가하는 출력제어 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 상기와 같은 형태의 작용효과를 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 관한 제진장치에 의하면, 회전기계 및 왕복동 기계 등을 포함한 진동체나 제진장치에, 진동검지센서를 설치하거나, 제진장치의 회전수나 위상을 제어하거나 하지 않고, 진동체의 진동을 자동적으로 제어하는 것이 가능한 제진장치를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 저비용의 제진장치를 제공하는 것이 가능하다.

도면의 간단한 설명

[도 1] 도 1은 본 발명에 관한 실시의 형태의 제진장치를 나타낸 개략도이다.

[도 2] 도 2는 제진장치의 동작을 나타낸 평면도이다.

[도 3] 도 3은 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 제진장치를 나타낸 개략도이다.

[도 4] 도 4는 질량체가 두개인 경우의 동작을 나타낸 평면도이다.

[도 5] 도 5는 본발명에 관한 다른 실시의 형태의 제진장치를 나타낸 개략도이다.

[도 6] 도 6은 본발명에 관한 다른 실시의 형태의 제진장치의 질량체를 나타낸 개략도이다.

[도 7] 도 7은 제진장치의 제진성능을 나타낸 그래프이다.

[도 8] 도 8은 종래의 자동 밸런서의 개략을 나타낸 도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시의 형태의 제진장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 특히, 선박용 디젤엔진(이하, 진동체라 한다)에 설치한 제진장치를 예로 설명한다. 도 1에, 본 발명에 관한 실시의 형태의 제진장치(1)의 개략을 나타낸다. 제진장치(1)는, 회전축(11)과, 회전축(11)에 고정한 질량체(12)와, 질량체(12)를 보호하는 케이싱(15)과, 회전축(11)에 설치한 클러치(clutch)(14)와, 클러치(14)를 사이에 두고 질량체(12)를 기동하는 기동장치(예를 들면 전동모터)(13)를 갖고 있다. 또한, 제진장치(1)는, 저판(16)을 갖고 있고, 이 저판(16)을 사이에 두고 진동체(예를 들면 디젤 엔진)(2)에 설치하고 있다. 질량체(12)는, 두께가 있는 부채꼴로 형성하고 있다(이하, 원반상 질량체라 한다). 클러치(14)는, 전동모터(13)와 회전축(11)의 연결 및 해제를 제어하도록 구성하고 있다. 또한, 화살표시는 회전축(11) 및 질량체(12)의 회전방향을 나타내고, 하얀색 화살표는 진동체(2)에 발생하는 진동방향(Z)을 나타내고 있다.

여기에서, 선박용 디지털 엔진은, 예를 들면 세로 5500~6700mm, 가로 3150~3800mm, 무게 8500~10200mm 정도를 상정하고 있다. 또한, 제진장치(1)는, 예를 들면 직경 400~600mm, 높이 500~700mm, 무게 400~500kg 정도, 질량체(12)의 중량이 150~250kg 정도를 상정하고 있다. 또한 엔진은, 피스톤수 및 배치 등의 영향에 의해, 특히 강하게 진동하는 방향(도 1에서는 x축 방향)을 갖고 있는 경우가 많아서, 그 진동수는 5~20Hz 정도를 상정하고 있다.

다음으로, 제진장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 도 2에, 제진장치(1)의 움직임과, 진동체(2)의 변위의 상태와, 진동체(2)에 작용하는 진동외력(F)의 관계를 모식적으로 나타낸다. 우선, 예를 들면 선박의 디젤 엔진이 움직이기 시작했을 때, 엔진(진동체(2))에 진동이 발생한다(도2A, 도2B 참조). 그 후, 전동모터(기동장치)(13)에 시동을 위한 신호를 보내고, 기동제어를 행한다(기동 스텝). 이 전동모터(13)는, 기동장치로서 사용한 후에는 정지한다. 이 때, 클러치(14)를 해제하고, 전동모터(13)와 회전축(11)의 연결을 해제한다.

초속(初速)을 얻은 회전축(11) 및 질량체(12)는, 엔진(2)의 진동을 동력으로 해서 회전을 유지한다(제진 스텝, 도 2C~F 참조). 이 때, 질량체(12)는 엔진(2)의 진동을 없애도록 자동적으로 회전한다. 구체적으로는, 엔진(2) 진동의 진동수와 같은 진동수로 회전하고, 또한 질량체(12)의 중심이 엔진(2)에 작용하는 진동 외력(F)과 역방향이 되도록 회전한다. 또한, 도 2D, E에서 보듯이, 진동 외력(F)의 방향과, 질량체(12)의 변위의 방향이 반대가 되는 것이, 공진점보다 높은 진동수에서의 특징이다. 상기에 의해, 엔진(2)의 회전수의 변경에 따라 진동수가 변화한 경우에도, 이 진동수에 따라서 질량체(12)의 회전수는 자동적으로 변화한다. 엔진(2)을 정지했을 때에는, 질량체(12)의 회전도 자동적으로 정지하고, 제진동작을 종료한다(종료 스텝).

상기 구성에 의해, 이하의 작용효과를 얻는 것이 가능하다. 제 1로, 제진장치(1)는, 진동체(2)가 공진점보다 낮은 진동수가 되는 영역에서는 정지해 놓는 것이 가능하다. 이 때문에, 제진장치(1)가, 종래의 자동 밸런서처럼, 공진점보다 낮은 진동수에서 진동체(2)의 진폭을 증대한다는 문제가 발생하지 않는다. 이것은, 제진장치(1)가, 기동장치(13)에 의해 초속을 부여하지 않는 한 작동하지 않는 구성을 갖고 있기 때문이다.

제 2로, 진동체(2)가 공진점 및 공진점보다 높은 진동수가 되는 영역에서, 진동체(2)의 진폭을 억제하는 것이 가능하다. 이것은, 진동체(2)가 진동하는 진동수가 높은 경우에라도, 질량체(12)의 회전이 외력이나 진동체(2)의 진동에 추가해서, 밸러스를 유지하는 것이 가능하기 때문이다.

제 3으로, 제진장치(1)를 저비용으로 제공하는 것이 가능하다. 이것은, 제진장치(1)에는, 복잡한 제어를 위한 센서나 제어장치가 불필요하게 되기 때문이다. 즉, 질량체(12)는, 초속만 부여되면, 그 후는 제어하지 않아도, 진동체(2)의 진폭을 억제하는 가장 적합한 회전수로 자동적으로 회전하기 때문이다.

도 3에, 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 제진장치(1a)의 개략을 나타낸다. 제진장치(1a)는, 두개의 질량체(12a)를 갖고 있다. 이 두개의 질량체(12a)는, 회전축(11)에 대해서 연직방향에 인접하도록 배치하고 있다. 또한, 두개의 질량체(12a)는, 회전축(11)에 각각 독립한 상태에서 회전하도록 설치되어 있다. 구체적으로는, 회전축(11)을 공통하는 중심축을 갖는 내축과 외축으로 구성한 이중축으로 하거나, 회전축(11)을 이중축으로 해서 또한 원웨이 클러치 등을 설치하거나, 또는 다른 중심축을 갖는 2개의 독립한 회전축으로 하거나 하는 것이 가능하다. 이 2개의 질량체(12a)의 상대적인 위치관계는, 질량체(12a)의 회전과 함께 자동적으로 조정되도록 구성하고 있다.

다음으로, 두개의 질량체(12a)를 갖는 제진장치(1a)의 동작에 대해서 설명한다. 도 4에, 두개의 질량체(12a)가 회전하고 있는 상태의 평명개략을 나타낸다. 도 4 A에 두개의 질량체(12a)가 평면시에서 대부분이 겹쳐지게 자동적으로 조정된 상태를, 도 4B에 두개의 질량체(12a)가 회전방향에 크게 벗어나도록 자동적으로 조정된 상태를 나타낸다.

진동체(2)의 진동외력이 큰 경우는, 도 4A에 나타낸 것처럼, 두개의 질량체(12a)의 질량이 한점으로 집중하는 구성이 바람직하다. 한편, 진동체(2)의 진동외력이 작은 경우는, 두개의 질량체(12a)의 질량을 분산하는 구성이 바람직하다. 이 제진장치(1a)는, 두개의 질량체(12a)를 이용하는 것에 의해, 진동외력의 크기에 따라서, 도 4에서 나타낸 것 처럼 두개의 상태가 자동으로 실현되는 것이고, 진동외력의 크기가 변화한 경우에도, 두개의 질량체(12a)의 상대위치가 자동적으로 변화해서 대응하는 것이 가능하다.

또한, 이 제진장치의 제진성능을 향상하기 위해, 동력 어시스트 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 이 동력 어시스트 기구는, 회전축(11)과 케이싱(15)의 사이의 축받이(軸受) 등에서 발생하는 회전저항을 상쇄하기 위해서, 회전축(11) 또는 질량체(12)에 동력원(예를 들면 전동 모터(13))에서 동력을 부가하는 제어기구이고, 동력원(예를 들면 전동 모터(13))과 제어장치로 구성하는 것이 가능하다.

이 제어장치는, 디젤엔진의 회전수를 검출하는 리딩기구와, 엔진 회전수에서 회전축(11) 또는 질량체(12)에 부가해야할 동력을 결정하는 제어맵과, 제어맵에 의해 결정된 부가해야할 동력을 회전축(11) 또는 질량체(12)에 출력하는 출력제어기구를 갖고 있다.

다음으로, 동력 어시스트 기구의 구체적인 제어방법에 대해서 설명한다. 우선, 기관실에서 감시하고 있는 디젤엔진의 회전수를, 동력 어시스트 기구의 리딩기구에서 읽어들인다(리딩스텝). 다음으로, 미리 준비하고 있는 제어맵에서, 현재의 엔진의 회전수에 대해서 전동모터가 회전축에 부가해야할 동력을 결정한다(출력결정 스텝). 마지막으로, 결정된 부가해야할 동력을 출력제어기구에 의해 동력모터에서 회전축에 출력한다(출력제어 스텝). 이 구성에 의해, 회전축은 겉보기상으로는, 저항없이 회전하는 것이 가능하다.

또한 동력 어시스트 기구를 구성하는 제어장치는, 제진장치(1)에 설치해도 좋고, 기관실의 디젤엔진 제어장치 등에 넣어도 좋다. 또한, 동력 어시스트 기구를 구성하는 동력은, 전동모터에 한정하지 않고, 유압모터, 에어모터 등의 이미 알려져 있는 동력원으로 구성하는 것이 가능하다. 또한, 동력 어시스트 기구와 기동장치는, 동일한 동력원(모터 등)을 이용하는 것이 가능하다.

상기의 구성에 의해 이하의 작용효과를 얻는 것이 가능하다. 제 1로, 제진장치의 제어성능을 향상시키는 것이 가능하다. 이것은, 진동체의 진동에 대해서, 제진장치의 질량체의 회전을 위상의 뒤짐없이 동기(同期)화 할 수 있기 때문이다. 즉, 질량체의 위상의 뒤짐의 원인인 마찰저항 등을 상쇄하는 것이 가능하기 때문이다.

제 2로, 저비용으로 제진장치의 제진성능을 향상시키는 것이 가능하다. 이것은, 동력어시스트 기구의 동력원을, 기동장치의 동력과 공유하는 것이 가능하기 때문이다. 또한, 회전축에 부가하는 동력을, 진동체의 진동수(디젤 엔진의 회전수)로 추정하는 구성에 의해, 제진장치의 질량체의 회전수를 검지하는 센서나 복잡한 제어 프로그램을 필요로 하지 않기 때문이다.

도 5에, 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 제진장치(1b)의 기동장치의 개략을 나타낸다. 도 5A에 제진장치(1b)의 평면도를, 도 5B에 사시도를 나타낸다. 이 제진장치(1b)는, 측면에 움푹 패인 부분(33)을 형성한 질량체(12b)와, 케이싱(15)에 고정한 에어노즐(21)로 구성한 기동장치를 갖고 있다. 이 제진장치(1b)는, 기동시에 에어노즐(21)을 사이에 두고 에어(23)를 공급하고, 질량체(12b)의 회전을 개시시키는 구성을 갖고 있다.

이 구성에 의해, 제진장치(1b)는 회전축(11)에서 떨어진 위치(외주측)에 기동력을 더하는 것이 가능하기 때문에, 중량이 큰 질량체(12b)를 탑재한 제진장치(1b)라도, 쉽게 기동하는 것이 가능하다.

또한, 선박용 디젤엔진에 설치하는 제진장치(1b)라면, 에어(23)는, 엔진 시동용의 압축에어나, 터보차저에서 승압된 소기(掃氣) 등을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 케이싱(15) 내에 기름 등의 유체를 충전하고, 이 유체에 회전방향의 흐름을 부가하도록 구성해도 좋다. 이 유체의 흐름에 의해, 질량체의 시동(기동장치)을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 상기의 에어(23)나 기름 등의 유체를, 회전저항의 상쇄(동력 어시스트 기구)의 동력원으로서 이용하는 것도 가능하다.

또한, 케이싱(15)의 원주를 따라 복수의 에어노즐(21)을 설치하는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의해, 동력 어시스트 기구의 동력원으로 해서, 비교적 중단되지 않고 회전저항을 상쇄하는 것이 가능하다.

도 6에, 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 제진장치(1c)의 질량체를 나타낸다. 이 질량체(12c)는, 관의 일부를 원호상으로 잘라낸 세로로 긴 형상을 갖고 있다(이하, 세로형 질량체라 한다). 이 질량체(12)는, 상대적으로 자유로운 위치관계를 취하는 것이 가능하게 되도록, 각각 독립해서 회전하는 회전축(11c)에 고정하고 있다.

이 구성에 의해, 이하의 작용효과를 얻는 것이 가능하다. 제 1로, 질량체(12c)의 회전반경을 작게 하는 구성에 의해, 높은 진동수의 진동에 대해서, 높은 제진성능을 발휘하는 것이 가능하다. 제 2로, 진동체의 진동수의 변화에 대해서, 높은 추종성능을 발휘하는 것이 가능하다. 예를 들면, 자동차의 엔진과 같이, 회전수가 빈번하게 변화하는 진동체에 대해서, 제진장치의 질량체의 회전수를 추종시키는 것이 가능하다. 또한, 선박용 디젤 엔진과 같은 회전수의 변화가 적은 진동체는, 도 1에서 나타내는 것처럼 원반형상 질량체로도 충분히 제진하는 것이 가능하다.

도 7에, 제진장치의 제진성능을 표시한 그래프를 나타낸다. 세로 축에 진동체의 진폭(A(mm)), 가로축에 주파수(f(Hz))를 나타낸다. 파선은 제진장치를 설치하고 있지 않은 경우, 1점 쇄선은 제진장치를 설치한 경우, 실선은 동력 어시스트 기구를 갖는 제진장치를 설치한 경우를 나타낸다. 기동 포인트(P)는 제진장치의 질량체에 초속을 부여해서, 기동할 때의 진동수를 나타내고, V는 공진진동수를 나타내고 있다. 또한, 진동체의 진동수(예를 들면 엔진의 회전수)를 급속히 올려서, 공진진동수(V)를 통과시킨 후에, 제진장치를 기동시켜도 좋다.

도 7에서 나타내듯이, 제진장치를 기동 포인트(P)로 기동하면 진동체의 진폭(A)은, 빠르게 작아진다. 즉, 진동체의 진동을 효과적으로 제어하는 것이 가능하다. 본 발명의 제진장치는, 특히 종래에는 진동을 억제하는 것이 곤란했던 공진 주파수(V)보다도 높은 진동수에서, 높은 제진성능을 발휘하는 것이 가능하다. 또한, 동력 어시스트 기구를 갖는 제진장치라면, 매우 높은 제진성능을 발휘하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 제진장치에 의해, 진동체의 진동을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다. 또한, 대상으로 하는 진동체는, 선박용 디젤엔진으로 한정하지 않는다. 구체적으로는, 예를 들면, 디젤 발전기, 발전용 터빈, 전기 세탁기, 절삭장치, 선풍기, 하드 디스크 등에도 본 발명의 제진장치를 적용하는 것이 가능하다. 이 때, 진동체에 작용하는 외력, 진동체의 진폭 및 진동수 등을 파라미터로 해서, 제진장치의 질량체의 질량, 질량체의 지점에서 중심까지의 길이, 질량체의 관성 모멘트 등을 결정한다.

부호의 설명

1, 1a, 1b, 1c 제진장치

2 진동체

11 회전축

12, 12a, 12b, 12c 질량체

13 기동장치(전동 모터)

15 케이싱

Claims

진동체에 설치해서 이 진동체의 진동을 제진하는 제진장치에 있어서,
상기 제진장치가 회전축과, 상기 회전축에 고정된 질량체와, 상기 질량체에 상기 회전축을 중심으로 하는 회전운동의 초속(初速)을 부가한 후에는 일절의 속도를 부가하지 않고 정지하는 기동장치를 가지며,
상기 질량체가 상기 회전축의 회전중심으로부터 이격된 위치에 중심을 가지며, 상기 진동체의 진동을 동력으로 하여 상기 기동장치에 의한 초속을 부가받은 후에는 상기 회전축을 중심으로 일 방향으로 회전을 유지하도록 구성되어서, 상기 질량체가 상기 진동체의 진동수와 같은 진동수로 회전하고, 또한 상기 질량체의 중심이 상기 진동체에 작용하는 진동 외력과 역방향이 되도록 회전하는 것을 특징으로 하는 제진장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제진장치가, 각각 독립해서 회전하는 것이 가능한 적어도 2개의 상기 질량체를 갖고, 회전방향에서의 상기 질량체의 상대위치가 자동적으로 조정되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 제진장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제진장치가, 상기 질량체의 회전저항을 상쇄하는 동력 어시스트 기구를 갖고 있고, 상기 동력 어시스트 기구가, 상기 회전축 또는 상기 질량체에 동력을 가하는 동력원과, 제어장치를 갖고 있고, 상기 제어장치가, 상기 진동체의 진동수를 검출하는 리딩기구와, 상기 진동체의 진동수에서 동력원이 상기 회전축 또는 상기 질량체에 부가해야할 동력을 결정하는 제어맵과, 결정된 동력을 상기 동력원에서 상기 회전축 또는 상기 질량체에 출력하는 출력 제어기구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 제진장치.
진동체에 설치해서 이 진동체의 진동을 제진하되, 회전축과, 상기 회전축에 고정된 질량체와, 상기 질량체에 상기 회전축을 중심으로 하는 회전운동의 초속(初速)을 부가한 후에는 일절의 속도를 부가하지 않고 정지하는 기동장치와, 상기 질량체의 회전저항을 상쇄하는 동력 어시스트 기구를 갖는 제진장치의 제어 방법으로서
상기 기동장치가 상기 질량체에 일정방향으로 회전하도록 상기 초속을 부가한후에는 일절의 속도를 부가하지 않고 정지하는 기동 스텝과, 상기 초속을 얻은 질량체가 상기 진동체의 진동을 동력으로 하여 상기 회전축을 중심으로 한 일방향 회전을 유지하고, 상기 질량체가 상기 진동체의 진동수와 같은 진동수로 회전하고, 또한 상기 질량체의 중심이 상기 진동체에 작용하는 진동 외력과 역방향이 되도록 회전하는 제진 스텝을 갖되.
상기 동력 어시스트 기구가 상기 제진 스텝에서 상기 진동체의 진동수를 읽어내는 리딩 스텝과, 미리 준비되어 있는 제어맵에서 상기 질량체에 부가해야할 동력을 결정하는 출력결정 스텝과, 상기 출력결정 스텝에서 결정한 동력을 상기 질량체에 부가하는 출력제어 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 제진장치의 제어방법.