JPH0366944A - 制振装置 - 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〕 本発明は振動台、加振装置、吸振台、および回転機械等
の動的吸振装置に適用される制振装置Ｉこ関する。

〔従来の技術〕

従来制振技術としては、機械的なバネ（または及び減衰
器）で振動体を支持し、この系の固有振動数と外力の振
動数の比を選ぶことにより、振動体の制振または振動の
伝達防止を計る技術が良く知られている。また、外力の
振動数に合致する固有振動数の吸振器を振動体に取付け
て振動エネルギを吸収して制振をする技術（動的吸振器
、ダイナミックダンパ）などが実用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

機械から基礎への振動伝達の防止や、機械自体の振動を
吸振する吸振器などの振動系の特性は、質量、バネ定数
、減衰定数などの要素と外力の振動数により決まり、制
振の目的に応じてこれらの要素の値を決定する技術は古
くから実用されている。しかも、これらの要素は振動系
において固定された値しかとり得ないため、特定の外力
の振動数に対してのみ制振が有効であって、外力の振動
数が変化すると制振が不十分になったり、場合によって
は却って振動を増長することもあり得る。

この原因は質量、バネ定数、減衰定数など振動特性を決
める要素が前述のようＩζ容易にその値を制御できない
ためである。例えば、機械の台に据え付けられるバネは
そのバネを取り替えることなくスは数を増減することな
く振動系のバネ定数を変更することはできない。

特に、振動特性を決める最も重要なバネが外部信号で容
易にかつ速やかに変更することができれば、どのような
外力の振動数変化Ｉζも対応できる優れた制振器が提供
できることは容易に推察される０ 本発明の課題は、上記従来の問題点を解消し、バネ定数
を容易にリアルタイムで変更できる制振装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による制振装置は、 （１）流体中に微細気泡を分散してなる磁性流体をシリ
ンダ内に封入してなるシリンダ状のバネ要素と一記、・
シミリンダの外周に装着され、流通電流の制御により前
記バネ要素のバネ定数を制御するコイルとを具備してな
ることを粋徴とする０（２）制振バネＩζ固定された質
量と、前記バネ要素のバネ定数から固有振動数を演算す
る手段と、被制振体にか＼る外力の振動数を計測する手
段と、前記各振動数を比較して固有振動数の変更を指示
する電流の目標値を演算する手段とを具備してなること
を特徴とする。

即ち、本発明においては、例えば、微細な気泡を分散し
た擬塑性流体もしくはビンガム流体などの非ニネートン
流体に、磁性体微粉を分散させた液をシリンダ内部に封
入し、このシリンダに外部より強さを可変にできる磁場
を与え、この磁場の強さを選ぶ電流を制御し、ピストン
上に質量を固定して該電流をパラメータとして系の固有
振動を演算し、かつ、外力の振動数を測定し、これらの
振動数の値より適正固有振動数を電流値Ｉζフ（−ドパ
ツクするようになされている。

〔作用〕

一般に′流体は非圧縮性の性質をもつが、本発明によれ
ば、微細な気泡をシリンダに封入することにより圧縮性
の性質をもつようになり、バネ要素として使用できる。

流体をビンガム流体または塑性流体とすることにより気
泡の上昇による液からの分離を防止できる。又微粉磁性
体も封入し、この流体を磁性流体とすることにより、こ
れにかける磁場の強さによりバネ定数を決めることがで
き、かつ磁場の強さによりバネ定数を容易に迅速に変更
できるようになる。磁場の強さはシリンダ外部１ζコイ
ルを設け、これを流れる電流値を制御することにより容
易に変更できる。ピストン上に適当な質量を固定設置す
れば、質量〜ピストンバネ系の固有振動数はその質量と
バネ定数とではソ決まるから、このようなバネ要素によ
り外部電流により極めて容易に固有振動数を制御できる
ことは明白である。従って外力の振動数を振動計と分析
器とで知るととＩζより、　ＩｆｆＪ振の９的ｌど沿っ
た固有振動数が適正な電流値を選定することにより決定
・できる。即ち本発明によりリアルタイムで外力の振動
数に応じた適切な制振系が自動的Ｉζ実現でき制振装置
の飛躍的な機能向上を計ることができる０ 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例を示す図であり、振動体ｌは
床８とバネ７を介して配置され、床８は更に基礎１０と
バネ９を介して配置される振動系をなす。ここで振動体
！上には、シリンダ３とその周辺に巻かれたコイル４、
ピストン２、ピストン２上に連結される質量Ｗ６、及び
磁性流体５で構成される動的吸振器を置く。振動センサ
１１と振動分析器１２により振動体ｌに作用する外力も
しくは起振力の角速度ωを検出し、演算機１３により質
量６のバネ−マス系の固有振動数がωに一致するように
磁性流体５のバネ定数ｋを与える磁場の強さ即ち電流の
大きさ１．を演算する。これはに＝−ω”　、　ｋ＝ｋ
　（ｉ、）の関係より一意的に選択できる。かくして電
流コントローラＩ４でｉ＝１゜なる電流をコイル４に流
すことにより質量６とピストン２、磁性流体５は共振す
ることになり振動体ｌの振動が吸振できることになる。

第２図は、ピストン２、シリンダ３内部の磁性流体５の
詳細を示す図であり、磁性流体６中には数μ以下の微細
気泡Ｉ７が多数分散し、これは流体を高速で攪拌しなが
ら内部に微細なノズルより空気を吹き込むことｌこより
得られる。又微細磁性体も流体中に混入する。流体は第
３図の様なずり速度ｒとせん断力τをもつ特性のビンガ
ム流体または塑性流体（例えば繊細エステルあるいは高
分子物質の融液なと）を使用する。Ｔ６−以下の浮力の
微小流体は浮き上ることなく液中に分散する。気泡の混
入割合によりバネ定数をある程度選択できる。即ち気泡
混入率の多い液はど弱い初期バネ定数に、をとる。

第４図は電流の強さｉ　（あるいは起磁力ｎｉ：ｎｉミ
ニｎミコイルるいは磁場Ｈ）とバネ定数との関係を示し
たもので、電流の強さｉを大きくすると磁場と磁性体の
磁気効果によりその中に含まれる気泡の動きが制約され
大きなバネ定数が得られる０以上のように本発明は磁場
即ち電流の強さによりシリンダに密封された磁性流体の
バネ定数を自由に選択できる点が特徴であり、これｊこ
より、質量〜バネ系の固有振動数をリアルタイムで自動
的に変更できることから、励振側の角速度ωが変化して
も常に効率の良い制振を行なうことができる。

なお、上記実施例においては、動的吸振器について説明
したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、回転機
械と床との間に設置して振動力の伝達の低減や危険回転
の回避などの綾振器や、これとは反対に、物体を加振す
る装置などにも適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

従来は、振動系のバネ定数は固定された値しかとり得な
かったが、本発明によれば自動的にリアルタイムで最適
なバネ定数を選択できるため、常に最適な制振系を提供
できる技術的効果がある。

この様な技術的効果１こよる信頼性向上や振動騒音の低
減など安全性の向上などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るシステム構成の概念
図、第２図は第１図における磁性流体の構成を示す図、
第３図は流体のズリ速度ｔとせん断力１との関係を示す
図、第４図は起磁力ｎ１とバネ定数にとの関係を示す図
である。 ！・・・振動体、２・・・ピストン、３・・・シリンダ
、４・・・コイル、５・・・磁性流体、６・・・質量、
１１・・・振動センサ、Ｉ２・・・振動分析器、Ｉ３・
・・演算器、１４・・・電流コントローラ。 １８・微粉磁性体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体中に微細気泡を分散してなる磁性流体をシリ
   ンダ内に封入してなるシリンダ状のバネ要素と、前記シ
   リンダの外周に装着され、流通電流の制御により前記バ
   ネ要素のバネ定数を制御するコイルとを具備してなるこ
   とを特徴とする制振装置。
2. （２）制振バネに固定された質量と、前記バネ要素のバ
   ネ定数から固有振動数を演算する手段と、被制振体にか
   ゝる外力の振動数を計測する手段と、前記各振動数を比
   較して固有振動数の変更を指示する電流の目標値を演算
   する手段とを具備してなることを特徴とする前記特許請
   求の範囲第１項記載の制振装置。