JPH04307132A - 多次元ダンパ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管の防振等各種物体
の防振装置に適用できる多次元ダンパ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダンパ装置として、コイルバネ・
空気バネ・ゴム等のバネ系、オイル・水・空気等の流体
系、及び磁石系等の防振機能材を用いた一次元ダンパー
装置は、種々のものが開発され使用されている。これら
従来のものは、一方向の振動に対しては、それぞれの防
振機能材の有する性能に応じて制動機能を発揮し、ダン
パーとしての機能を果すものであるが、多次元の振動に
対しては効果的な制動ができない。従来、多次元振動の
防振には、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系の各方向にそれぞれ個別の
防振機能材を配置して、それぞれの方向の振動成分を個
別に制動する方法が一般的に取られている。しかしその
場合、振動の各成分毎には応答することはできても、ダ
ンパ装置全体として多次元振動に正確に応答できるよう
に複合運動することは困難であり、多次元振動に対して
正確に追従して効果的に振動を防ぐことができるダンパ
装置は未だ提案されていない。

【０００３】従来のダンパ装置は、上記のように一次元
の制動を基本とするものであり、ダンパ装置の可動部分
で被防振物を支持し振動発生時にはその動きに追従しな
がら制動し振動を減衰させるものである。従って、微小
振動に追従して制動機能を発揮するには、それだけダン
パ装置も精密さが要求され、正確な応答が困難であるば
かりでなく、装置の製造も困難でコスト高になる欠点が
あった。例えば、磁石ダンパの場合、微小振動に対する
ダンパー効果を高めるには、渦電流と磁束との電磁作用
でダンピング力を発生させる磁気回路部を小型化させね
ばならず、加工が困難で製造コストが飛躍的に増大する
。従来、磁石ダンパにおいて磁気回路部を小型化せずに
ダンパー効果を高める方法も種々提案されているが（例
えば、特開昭５０ー１０９３４０号等）、これらは何れ
も被防振物体である物品に直接ダンパの可動部分を取り
付けるという基本的構造は変わるものではないので、そ
の効果にも限度がある。さらに、従来のダンパ装置は、
その振動の大きさに基づいて有効に作用する機能材を選
択して設計されており、微小振動から大きな振動まで広
範囲の振幅を有する振動を効果的に防振することは困難
であった。そして、従来のダンパ機構は、振動方向に直
接ダンパが動くので、振動エネルギーに相当する復元力
を必要とし、重量物で振幅が大きい場合は大きな復元力
が必要となり、例えば防振ゴムで重量物を支えたダンパ
機構等の場合は、振幅が一定限度以上大きくなると追従
することができず、自動的に復元することができない等
の問題が発生している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
ダンパ装置は次のような問題点があった。 （１）可動部分が被防振物体の振動に追従する複合運動
ができず応答性に欠け、多次元の振動を有効に防振でき
ない。 （２）可動部分が被防振物体に取り付けられているので
、微小振動を制振するには、それだけ可動部分の微小な
動きに対応して制動機能を発揮する部分を微細に構成せ
ねばならず、正確さが欠けると共に製造コストが高くな
る。 （３）一つの装置で微小振動から大きな振動まで広範囲
の振動を確実に防振することはできない。 （４）振動エネルギーに相当する大きな復元力を必要と
する。 従って、本発明は、従来のダンパ装置が有している前記
（１）〜（４）の問題点を解消できるような多次元ダン
パ装置を提供することをその技術的課題とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めの本発明の多次元ダンパ装置は、偏心ロータの組合せ
による２次元面内の自由な変位と軸心回りの回転、及び
又は軸心方向の変位、軸心に対する傾き等、多次元の変
位が自由に且つ小さい力で滑らかに行なうことができる
被防振物の支持機構と、該支持機構の変位に対して極め
て応答性良く出力軸を初期位置に復元することができる
ダンパ機構の組合せによって達成したものである。即ち
、本発明の多次元ダンパ装置は、固定基盤と被防振物体
を取り付ける出力軸組立体とを有し、前記固定基盤と前
記出力軸体との間に複数段の偏心ロータが軸受を介して
回転自在に嵌合して設けられて、前記出力軸体が前記固
定基盤に対して少なくとも２次元面内の自由変位と軸心
回りの自由回転ができ、前記固定基盤と偏心ロータ間、
及び各偏心ロータ間の対向するそれぞれの嵌合壁面に磁
石バネ機構を設け、且つ前記固定基盤と被防振物体間に
複合防振調整バネを設けて、前記出力軸体の変位に対し
て前記磁石バネ機構と前記複合防振調整バネ機構により
出力軸体を初期位置に復元するように制動してなること
を特徴とする。

【０００６】前記軸受は、通常のボールベアリング等任
意の軸受が採用できるが、自動調心軸受を採用するよっ
て、各軸受間で軸心に対する傾きを有する振動に対して
も容易に追従することができる。前記出力軸体は、バネ
支持ロータと該バネ支持ロータにリニア軸受を介して嵌
合支持された取付軸とによって構成することによって、
軸方向にも変位でき、軸方向に変位する被防振物体の支
持にも対応できる。前記磁石バネ機構は、ステータ側に
高透磁率材料で形成された高透磁率極歯型リングを設け
、ロータ側に該高透磁率極歯型リングの極歯と対向して
等ピッチに永久磁石をリング状に配置したもの、ステー
タ側及びロータ側に互いに等ピッチで且つ異極が対向す
るように永久磁石を配置したもの、さらにステータ側又
はロータ側の何れか一方の永久磁石間に、該磁石間に位
置する磁性材料を心とする電磁コイルを配置し、該コイ
ルに負荷を切替調節可能に接続したもの等、種々の形態
が採用できる。そして、前記磁石バネ機構は、制動トル
クを調節できるように磁石バネ調節機構を有している。 磁石バネ調節機構の基本的形態としては、高透磁率材料
で形成されたリング状の磁気遮蔽板をロータとステータ
の間隙に出入可能配置して構成されている。前記磁気遮
蔽板の別の形態として、ステータ及び又はロータ側に配
置された永久磁石の高さのほぼ２倍以上の高さを有し、
その下半部に永久磁石間に位置するように磁石ピッチと
位相をずらせて細幅状に良導電性材を配置して構成する
ことによって、微振動から振幅の大きい振動まで対応し
てダンピング効果を高めることができる。また、固定基
盤、各偏心ロータ、出力軸体及び磁石バネ機構をそれぞ
れ軸方向に沿って２以上に分割して組立可能に構成する
ことによって、被防振物体が既に配管された長尺パイプ
や軸等であっても、その外周部に出力軸体が嵌合するよ
うに嵌め合わせて組立て多次元ダンパ装置で貫通支持す
ることができる。

【０００７】

【作用】前記多次元ダンパ装置が、例えば２段の偏心ロ
ータを有する場合、第１偏心ロータ及び第２偏心ロータ
の偏心量を夫々Ｌａ、Ｌｂとすると、出力軸体の中心は
２つの偏心ロータの回転による複合運動により半径Ｌａ
＋Ｌｂの円内の２次元面内を自由に変位でき、且つ出力
軸体は第２偏心ロータに対して回転自在に支持されてい
るので、２次元面内の変位と軸回りの回転が同時に行な
うことができる。また、出力軸体をバネ支持ロータと該
バネ支持ロータにリニア軸受を介して嵌合支持された取
付軸とによって構成することによって、軸方向にも変位
にも対応できる。そして、各回転体を自動調心軸受を介
して支持するならば、軸方向の傾きに対しても追従する
ことができる。したがって、本装置によれば、出力軸体
は、それに取り付けた被防振物体の振動に対応してＸ−
Ｙ−Ｚ−θーψの自由度の変位が可能であり、それらが
複合して同時に行なうことができるので、被防振物体の
多次元の振動に応答できる。

【０００８】そして、磁石バネ機構は、例えば、ロータ
側に永久磁石を配置し、ステータ側を高透磁率材料のリ
ング状極歯で構成した場合、出力軸体及び各偏心ロータ
がそれが支持されている取付基盤又は各偏心ロータに対
して回転変位すると、ロータ側の永久磁石で作られた磁
束によるステータ内の渦電流損失によってロータにパル
ス状の制動トルクが発生し、ダンパーとしての機能を発
揮する。特に、本発明では、被防振物体の振動が偏心ロ
ータの大きな回転角と回転速度に変換され、その偏心ロ
ータの外周部に磁石バネが設けられるから、大きな制動
力を生じ、微小振動の制動も効果的にできる。そして、
被防振物体に直接可動部分を取り付ける場合よりも、磁
石間のピッチを大きくとることができ、微小振動に対応
することも容易であり、製作コストを低減させることが
できる。また、ロータ側及びステータ側にも磁石を配置
した場合は、前記の場合よりもさらに制動トルクが大き
くなり、微小振動に対するダンピング作用が一段と向上
する。

【０００９】一方、複合防振調整バネは常時出力軸体を
初期位置に復元させるように作用しているので、前記偏
心ロータが前記磁石バネの数歯分にわたる回転を生じる
ような大きな振動が発生した場合は、複合防振調節バネ
が有効に作用して、出力軸体の振動を抑えて初期位置に
復元させる。その場合、被防振物体の振動は偏心ロータ
の回転運動に変換されるから、極めて弱い復元力で容易
に復元される。そしてその場合の磁石バネによる保持力
は、磁気遮蔽板を差し込むことによって弱わまり、複合
防振調節バネのバネ力により、素早く初期位置に復元す
る。従って、本発明によれば、微小振動から大きな振動
まで、効果的に防振することができる。遮蔽板を請求項
８のように構成すると、該遮蔽板をステータとロータ間
の隙間への出入状態を制御することによって、制動トル
クを調節することができ、微小振動から大きな振動まで
より効果的に防振することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１及び図２は本実施例に係る多次元ダン
パ装置１の概略図を示している。その全体構造は、円筒
状の取付基盤２と出力軸体３との間に、第１偏心ロータ
４、第２偏心ロータ５を順次組合せ、夫々の間に磁石バ
ネ機構１５を有し、さらに出力軸体３と取付基盤２との
間には複合防振調整バネ６を設けてある。その出力軸体
３は各偏心ロータの回転の組合せによって固定の取付基
盤２に対して２次元内の自由な変位が可能であり、そし
てその変位を磁石バネによる各ロータの微小変位に対す
る制動と、複合防振調整バネ６による大変位の制動機能
を有することによって、出力軸体に支持される被防振物
体の振動を受動的に減衰させるようになっている。

【００１１】前記取付基盤２は円筒内壁７を有し、前記
各ロータは円筒外壁８、９と偏心位置に円筒内壁１０、
１１を有し、取付基盤２の円筒内壁７内に第１偏心ロー
タ４が、該第１偏心ロータの円筒内壁１０内に第２偏心
ロータ５が、該第２偏心ロータの円筒内壁１１内に出力
軸体３が、自動調心軸受１２を介して回転自在に嵌合支
持されている。そして、取付基盤２と第１偏心ロータ４
、第１偏心ロータ４と第２偏心ロータ５の各壁面間には
、磁石バネ機構１５がそれぞれ設けられている。

【００１２】磁石バネ機構１５は、図１、図３及び図４
に明示されているように、ステータ側（取付基盤及び各
偏心ロータの円筒内壁）に軟鉄等の高透磁率材料で形成
され、等ピッチのスリット１７によって極歯１８を形成
した高透磁率極歯型リング１６が設けられ、ロータ側（
各偏心ロータの円筒外壁）に、極歯１８と対向して等ピ
ッチに永久磁石１９をリング状に配置して構成されてい
る。そして、磁石バネ機構のバネ定数を任意に調節でき
るように、永久磁石１９と高透磁率歯型リング１６との
空隙部分に、高透磁率の磁性材料で形成されたリング状
の磁気遮蔽板２０をシリンダ装置等適宜のアクチュエー
タ２１によって出入可能に設けた磁石バネ定数調節機構
を有している。前記スリット１７は単にスリットのまま
でも良いが、本実施例ではスリットに銅等の良電導性材
２６を埋設してショートし、渦電流を短絡することでダ
ンピング力を高めるようにしてある。磁石バネ定数調節
機構は、振動がある一定以上に達したら自動的に作動す
るように予め設定しておく。

【００１３】また、前記複合防振調整バネ６は、出力軸
体３と取付基盤２間に１２０度間隔で３個設けられ、そ
れらのバネの張力の合力により、出力軸体３を常に初期
位置（軸心位置）に戻るように付勢している。本実施例
では、そのバネ力を調整できるように、軸心までの距離
が相違する複数のバネ調整用ネジ孔１３を取付基盤２に
設けてある。出力軸体３は、本実施例では、第２偏心ロ
ータ５の円筒内壁１１に自動調心軸受１２を介して回転
自在に嵌合した円筒状のバネ支持ロータ２２で構成され
、その端部に被防振物を取り付ける取付フランジ２３を
有して、その外周部に複合防振調整バネ６の一端を取り
付けるバネ取付部２４が１２０°間隔で設けられている
。

【００１４】図５及び図６は前記実施例の多次元ダンパ
装置１をプラント設備等における長尺配管の振動防止に
適用した場合の適用例を示している。本適用例では、特
に振動による破壊が生じやすい曲り継手部近傍を支持し
て、配管の振動を抑え継目部分からの破壊を防止して、
危険液等の漏洩を防止しようとするものであり、図５は
ダンパ装置を水平に設置した場合であり、多次元タンパ
装置１を適宜の支持台３０の上端に固定し、出力軸体の
取付フランジ２３に配管を固定支持する固定部材３１を
取り付けて、該固定部材３１に曲り継手３２で連結され
た配管３３を固定して支持している。また、図６は多次
元ダンパ装置を支持台３４に垂直状態で設置した場合を
示している。

【００１５】以上のような適用例における本実施例の作
動を図７を用いて説明する。まず、磁石バネ機構及び磁
石バネ定数調節機構の機能を無視して、本装置の基本的
な動きを説明する。多次元ダンパ装置において、第１偏
心ロータ４は取付基盤２に、第２偏心ロータ５は第１偏
心ロータ４に、出力軸体３は第２偏心ロータ５に、夫々
回転自在に支持されているので、各ロータ及び出力軸体
は夫々独立して回転可能であり、第１偏心ロータが回転
することによって、第２偏心ロータの中心は、その偏心
量Ｌａを半径とする円上を移動し、第２偏心ロータが回
転することによって、出力軸体は第２偏心ロータ上をそ
の偏心量Ｌｂを回転半径とする円上を移動する。従って
、第１偏心ロータ４及び第２偏心ロータ５が共に回転す
ることによって、その複合運動により出力軸体３の中心
を取付基盤２に対して、該取付基盤の中心からＬａ＋Ｌ
ｂを半径とする円内の任意の点に移動することができる
。即ち、出力軸体３がある位置から他の位置への移動は
各偏心ロータの回転によって行なわれ、出力軸体の２次
元面内の移動が第１及び第２偏心ロータの回転運動に変
換される。

【００１６】従って、出力軸体３に取り付けてある被防
振物体に２次元方向の力が加わると、各偏心ロータは軸
が偏心しているので回転モーメントが発生し、その回転
モーメントに応じて各ロータは回転し、出力軸体を被防
振物体の変位方向に忠実に追従して移動させる。今出力
軸体３がある点から直線距離ａだけ動いたとき、第１偏
心ロータ４が回転角αだけ回転し、第２偏心ロータ５が
回転角βだけ回転すると、第１偏心ロータ４の外周上の
点は、Ｒａ・α（Ｒａは第１偏心ロータの半径）の円弧
上を移動し、第２偏心ロータ５の外周上の点は、Ｒｂ・
β（Ｒｂは第２偏心ロータの半径）の円弧上を移動する
。従って、出力軸体３が微小変位しても、各偏心ロータ
の円周上の点はその半径によって拡大されて大きな変位
をすると共に、高速で変位する。そのことは、後述する
ように磁石バネ機構の磁束の変化を大きくしてダンピン
グ力を高める点で非常に有利であると共に、被防振物体
を極めて小さい力で復元することができるという効果を
もたらす。

【００１７】そして、本実施例では、各偏心ロータ及び
出力軸体は夫々自動調心軸受１２で支持され、各偏心ロ
ータ及び出力軸体はそれぞれ自由に回転できると共に夫
々の支持体に対して一定範囲で傾動可能であるので、出
力軸体３は、各段の自動調心軸受の傾動範囲が加算され
た範囲内で傾動可能であり、図８に示すように、被防振
物体が平面に対して角度ψをもって振動した場合でもそ
れに容易に追従することができる。また出力軸体３は、
第２偏心ロータ５に対して軸心回りに回転可能であるか
ら、被防振物体の捻り振動に対しても追従できる。従っ
て、本実施例の装置によれば、平面内の２次元振動、捻
り振動、傾斜振動及びそれらの複合振動に対して、出力
軸体３は容易に追従することができ、多次元の振動に応
答することができる。

【００１８】次に、磁石バネ機構の機能について説明す
る。磁石バネ機構１５は、出力軸体３及び各偏心ロータ
４、５がそれが支持されている取付基盤２又は各偏心ロ
ータに対して回転変位した場合、ロータ側の永久磁石１
９で作られた磁束によるステータ内の渦電流損失によっ
てロータにパルス状の制動トルクが発生し、ダンパとし
ての機能を発揮する。即ち、永久磁石で作られた磁束に
より発生する制動トルクは、図９（ａ）に示すように、
永久磁石１９と極歯１８が対向した状態がゼロとすると
、この状態からロータが回転するにつれて制動トルクが
発生し、同図（ｂ）に示すようにロータが極歯の１／４
ピッチずれた状態で最大となり、振動が吸収される。 さらに回転すると、所期位置から２／４ピッチずれた所
でゼロ、３／４ピッチずれたところで前記とは逆向きの
制動トルクが最大になる。図１０（ａ）は上記磁石バネ
機構におけるロータとステータとの位相のずれに対する
磁束密度を示し、同図（ｂ）はその場合の磁束密度の変
化を示している。磁石バネの制動トルクは磁束密度の変
化が大きい程、大きな制動トルクを生じるが、本発明の
場合、被防振物体の振動が偏心ロータ４、５の回転運動
に変換されるから、微小振動であってもロータの大きな
回転角と回転速度が生じる。その結果、磁束密度の変化
が大となり、大きな制動トルクが生じて微小振動の制動
も効果的にできる。また磁石間のピッチを大きくとるこ
とができるので、磁石の配置等が容易であり、製作コス
トを低減させることができる。

【００１９】一方、複合防振調整バネ６は常時出力軸体
３を初期位置に復元させるように作用しているので、前
記偏心ロータ４、５が前記磁石バネの数歯分にわたる回
転を生じるような大きな振動が発生した場合は、複合防
振調節バネ６が有効に作用して、出力軸体３の振動抑え
て初期位置に復元させる。その場合、磁石バネによる保
持力が強い場合は、アクチュエータ２１が自動的に作動
し、空隙部に磁気遮蔽板２０を差し込むことによって、
図９（ｃ）（ｄ）に示すように磁気が遮蔽されて制動ト
ルクを弱めることができ、複合防振調整バネ６のバネ力
により、素早く初期位置に復元することができる。

【００２０】第１１図は、出力軸体の構造を変えた本発
明の他の実施例を示す。この実施例に於ては、出力軸体
３５をバネ支持ロータ３６と取付フランジ３９を有する
取付軸３７で構成し、バネ支持ロータ３６が第２偏心ロ
ータ５に自動調心軸受１２を介して回転自在に嵌合支持
され、取付軸３７がバネ支持ロータ３６の内部にリニア
軸受３８を介して軸方向に移動可能に嵌合されている。 その他の構成は前記実施例と同様であので、前記実施例
と同じ符号を付した。この実施例によれば、前記実施例
における出力軸体の動きに加えてさらに軸方向の変位を
ともなう複合振動に応答することができる。

【００２１】図１２〜図１４は、磁石バネ機構部の他の
実施例を示す。本実施例では、ステータ部にも永久磁石
４０をロータ側の永久磁石４１と等ピッチに対向して設
けてある。そして、高透磁率磁性材からなる遮蔽板４２
を永久磁石の高さのほぼ２倍の高さに形成し、その下半
分（図１３（ａ）におけるロ領域）に永久磁石のピッチ
間に位置するようにスリット４３を設け、磁石に相対す
るブロックを形成させ、該スリットに銅等の良導電性材
４４を取付けてそれらをショートしてある。それにより
渦電流を短絡し、ダンピング力を生じさせている。

【００２２】該遮蔽板は、永久磁石間の間隙に対して、
図１３（ａ）に示すように遮蔽板４２が完全に上昇位置
あって全く磁束に影響を与えない状態（ハ状態とする）
、中間位置にあってスリットを形成してあるロ領域が位
置している状態（ロ状態とする）、スリットを有しない
上半部イ領域が位置している状態（イ状態とする）、及
びハ状態からイ状態の間の任意の中間領域が位置してい
る状態を取ることができるように、図示しないアクチュ
エータによって上下動できるようになっている。前記の
構成において、遮蔽板は被防振物体の振動の形態に応じ
てその位置選択されるように制御されるが、通常はハ状
態かロ状態になっている。

【００２３】ハ状態では、遮蔽板はロータの回転には影
響を与えず、ロータ及びステータ側の永久磁石で作られ
た磁束により、図１４（ａ）に示すように、ステター側
の永久磁石４０とロータ側の永久磁石４１が対向した状
態が磁束密度が最大で安定する。振動が発生してこの状
態からロータが回転してステータとロータの位置がずれ
るにつれて安定状態へ復元するための制動トルクが発生
し、同図（ｂ）に示すようにロータが１／２ピッチずれ
た状態で磁力密度は最低となるので、最大の制動トルク
が発生する。さらに回転すると、所期位置から１／２ピ
ッチ以上ずれると前記とは逆向きの制動トルクが発生し
、１ピッチずれた状態に安定しようとする。図１５（ａ
）は上記バネ機構におけるロータとステータとの位相ず
れに対する磁束密度との関係を示し、同図（ｂ）はその
場合の磁束密度の変化との関係を示している。このよう
に、本実施例の場合、磁石のピッチのみで磁束密度の変
化が決るので、磁石間の１／２ピッチ内の振幅を有する
振動の防振に対して有効である。そして、ステータ側及
びロータ側の両方に永久磁石を設けたので、大きな制動
トルクを発生させることができる。

【００２４】ロ状態では、遮蔽板のスリット４３に良導
電性材４４を設けてあるので、スリット効果により、前
記ハ状態の場合より磁束密度の変化がシャープとなり、
渦電流による制動トルクが増大し、ダンピング効果が増
大する。従って、この場合は、前記ハ状態の場合よりも
さらに微振動の防振に効果を発揮するので、小さい振幅
を伴う工作機械等の防振に有利である。イ状態では、ス
リットの無いリング状の高透磁率材部が空隙部に位置し
ているので、図１４（ｅ）に示すように、ステータ側と
ロータ側の磁力が遮断され、磁力による復元力は小さい
。従って、被防振物体の振幅が大きい場合は、イ状態に
することによって磁力による制動トルクが遮断され、ロ
ータは出力軸体と固定基盤との間に設けられた複合防振
調節バネ機構によって素早く初期位置に復帰することが
できる。

【００２５】従って、本装置によれば、通常はハ状態に
し、大きな振動が発生した場合にイ状態にするイ状態と
ハ状態の組合せによって防振する方法、通常はロ状態に
し大きな振動が発生した場合にイ状態にするロ状態とイ
状態に組合せによる方法、通常はハ状態にし用途別に応
じてロ状態にし、大きい振動が発生した場合にイ状態に
するハ状態とロ状態とイ状態の組合せによる方法、さら
にはその中間状態を選択して制動トルクを調節する方法
が採用でき、振動に応じて最もダンピング効果が高い方
法を選択することができ、極めて応答性の良いダンパ装
置が得られる。即ち、ハ状態とイ状態の組合せは、磁石
間のピッチのみで磁束密度の変化が決るので比較的大き
な振幅を伴う所に適し、ロ状態とハ状態の組合せは磁束
密度変化がシャープになって制動トルクが増大するので
微細振動が発生する所に適し、ハ状態とロ状態及びイ状
態の組合せは大きな振幅から微細振幅まで伴う所に適し
ている。

【００２６】図１６は、磁石バネ機構のさらに他の実施
例を示している。本実施例では、ステータ側の永久磁石
５０と対応してロータ側にも永久磁石５１を配置すると
共に永久磁石間の中間の磁性体部５２にコイル５３を巻
いて配置し、これらのコイルを接続してその端子間に抵
抗値の違う負荷５５をスイッチ５４により選択して接続
することができるようになっている。それにより、被防
振物体が振動してロータが変位して磁束密度が変化する
ことにより発生する誘導起電力を調節して、制動トルク
を高めるようにしてある。その他の構成は図１２〜図１
５に示した実施例の場合と同様であるので、詳細な説明
は省略する。なお、磁性体部に導電線をコイル状に巻く
のに代えて、負荷を接続せずにリング状に巻いても良い
。

【００２７】以上、本発明の種々の実施例を説明したが
、この多次元ダンパ装置は種々の設計変更が可能である
。例えば、偏心ロータは必ずしも２段に限らず２段以上
に構成することも可能である。また軸受は上記実施例で
は自動調心軸受を採用し、平面に対する角度を有する振
動にも応答できるようにしたが、普通のボールベアリン
グやその他の軸受を適宜採用しても良い。さらに磁石バ
ネ機構は、必要ならば第２偏心ロータと軸受体間にも設
けても良く、磁石も必ずしも永久磁石に限らず、電磁石
を採用することも可能である。磁石バネ機構の形態の機
構も上記実施例に限るものでなく、多くの変形例が考え
られる。例えば、図３及び図４の実施例では良導電体を
スリットに埋めてあるが、リング状にステータ内周面に
ラミネートして設けても良く、同様に図１２及び図１３
に示す遮蔽板の良導電体も遮蔽板の内周面に連続してラ
ミネートしても良い。また、図１２及び図１３に示す実
施例においてもステータ側又はロータ側に磁石間のスリ
ットに良導電体を配置しても良い。また、磁石バネ機構
と磁気遮蔽板との組合せは適宜選択できる。

【００２８】一方、本発明の多次元ダンパ装置は、前記
のような配管のダンバ装置以外にも、実験室等の建物や
種々の構造物や設備の振動防止等種々の用途に適用でき
る。特に、本発明のダンパ装置は、被防振体を出力軸体
の中空部を貫通させて支持することができるので、回転
軸の自動調心軸等として利用する事も可能である。また
、多次元ダンパ装置を軸方向に沿って２以上に分割して
組立可能に構成することもできる。それにより被防振物
体を取り外すことなく出力軸体の中空部に装着すること
が可能となる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上のような構成により次の
ような格別の効果を奏する。出力軸体が多自由度を有し
、且つ二次元面内又は三次元面の変位と軸回りの回転が
同時に可能であるので、それらの複合運動によって多次
元の振動に対して正確に追従して制動することができ、
応答性に優れている。また、出力軸体をバネ支持ロータ
と該バネ支持ロータによリリニア軸受を介して嵌合支持
された取付軸とによって構成することによって、軸方向
に変位する被防振物体にも対応できる。各ロータを自動
調心軸受を介して支持することによって、軸方向の傾き
を伴う振動に対しても追従することができる。また、磁
石バネ機構を有するので、微小振動の防振にも有効に対
応できる。特に、本発明では、偏心ロータの周部に磁石
バネ機構が設けられ、被防振物体の振動が偏心ロータの
回転運動となり、被防振物体の微小振動でもロータの大
きな回転角と回転角速度に変換される結果、大きな制動
力が生じて微小振動の制動も効果的にできる。それによ
り、磁石間のピッチを従来よりも大きくとって微小振動
に対応することができ、製作コストを低減させることが
できる。さらに、被防振物体が磁石バネ機構の数歯分に
わたる回転を生じるような大きく振動した場合は、複合
防振調整バネと磁気遮蔽板が有効に作用して、出力軸体
を素早く初期位置に復元させることができる。 従って、微小振動から大きな振動まで、効果的に防振す
ることができる。被防振物体の振動が偏心ロータの回転
運動に変換されるから、従来のダンパ装置に比べて非常
に小さい復元力で被防振物体を初期位置に復元すること
ができる。また、多次元ダンパ装置を軸方向に２以上に
分割して組立可能にすることによって、被防振物体を取
り外すことなく出力軸体の中空部に装着することができ
、既設のプラント配管や長尺の回転軸等にも容易に取り
付けることができ、またメンテナンスも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多次元ダンパ装置の実施例の縦断
面図である。

【図２】その平面図である。

【図３】磁石バネ機構の要部斜視図である。

【図４】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図５】前記多次元ダンパをプラントの配管の振動防止
に適用した状態を示す斜視図である。

【図６】配管の振動防止に適用した他の適用例を示す斜
視図である。

【図７】出力軸体の２次元面内の変位作動原理の説明図
である。

【図８】多次元ダンパ装置の作動説明の概略縦断面図で
ある。

【図９】磁石バネ機構の作動説明のために平面に展開し
た模式図で（ａ）がロータが初期位置にある状態、（ｂ
）が初期位置から１／４ピッチずれた状態、（ｃ）が遮
蔽板が下降した状態での（ａ）対応図、（ｄ）が遮蔽板
が下降した状態での（ｄ）対応図である。

【図１０】（ａ）がロータの回転による磁石バネ機構の
ロータ側の変位と磁束密度との関係の変化を示すグラフ
、（ｂ）がロータ側の変位と磁束密度の変化との関係を
示すグラフである。

【図１１】本発明にかかる多次元ダンパ装置の他の実施
例の縦断面図である。

【図１２】磁石バネ機構の他の実施例の斜視図である。

【図１３】図１２の遮蔽板の断面図で（ａ）はＢ−Ｂ断
面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。

【図１４】図１２の磁石バネ機構の作動説明のために平
面に展開した模式図で（ａ）がハ状態でロータが初期位
置にある状態、（ｂ）が初期位置から１／４ピッチずれ
た状態、（ｃ）ロ状態での（ａ）対応図、（ｄ）がロ状
態での（ｂ）対応図、（ｅ）がイ状態での（ａ）対応図
である。

【図１５】（ａ）が図１２の磁石バネ機構におけるロー
タの回転による磁石バネ機構のロータ側の変位と磁束密
度との関係の変化を示すグラフ、（ｂ）がロータ側の変
位と磁束密度の変化との関係を示すグラフである。

【図１６】磁石バネ機構のさらに他の実施例の模式図で
ある。

【符号の説明】

１　　多次元ダンパ装置 ２　　取付基盤 ３、３５　　出力軸体 ４　　第１偏心ロータ ５　　第２偏心ロータ ６　　複合防振調整バネ １２　　自動調心軸受 １５　　磁石バネ機構 １６　　高透磁率極歯型リング １７、４３　　スリット １８　　極歯 １９、４０、４１、５０、５１　　永久磁石２０、４２
　　遮蔽板 ２１　　アクチュエータ ２２、３６　　バネ支持ロータ ２３、３９　　取付フランジ ２６、４４　　良導電性材 ３０　　支持台 ３１　　固定部材 ３７　　取付軸 ３８　　リニア軸受 ５３　　コイル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定基盤と被防振物体を取り付ける出
   力軸体とを有し、前記固定基盤と前記出力軸体との間に
   複数段の偏心ロータが軸受を介して回転自在に嵌合して
   設けられて、前記出力軸体が前記固定基盤に対して少な
   くとも２次元面内の自由変位ができ、前記固定基盤と偏
   心ロータ間、及び各偏心ロータ間の対向するそれぞれの
   嵌合壁面に磁石バネ機構を設け、且つ前記固定基盤と出
   力軸体との間に複合防振調整バネを設けて、前記出力軸
   体の変位に対して前記磁石バネ機構と前記複合防振調整
   バネ機構により出力軸体を初期位置に復元するようにし
   たことを特徴とする多次元ダンパ装置。
2. 【請求項２】　　前記軸受が自動調心軸受である請求項
   １の多次元ダンパ装置。
3. 【請求項３】　　前記出力軸体が、バネ支持ロータと該
   バネ支持ロータにリニア軸受を介して嵌合支持された取
   付軸とからなる請求項１又は２の多次元ダンパ装置。
4. 【請求項４】　　前記磁石バネ機構が、ステータ側とロ
   ータ側の何れか一方に、高透磁率材料で形成された高透
   磁率極歯型リングが設けられ、他方に前記高透磁率極歯
   型リングの極歯と対向して等ピッチに永久磁石をリング
   状に配置して構成されている請求項１、２又は３の多次
   元ダンパ装置。
5. 【請求項５】　　前記極歯間に良導電性材を配置してな
   る請求項４の多次元ダンパ装置。
6. 【請求項６】　　前記磁石バネ機構が、ステータ側とそ
   れに対向するロータ側にも、互いに等ピッチで永久磁石
   を異極が対向するように配置して構成されている請求項
   １、２又は３の多次元ダンパ装置。
7. 【請求項７】　　ステータ側とロータ側の何れか一方の
   永久磁石間に、該永久磁石間に位置する磁性材料を心と
   する電磁コイルを配置し、該コイルに負荷を切替調節可
   能に接続されてなる請求項６の多次元ダンパ装置。
8. 【請求項８】　　前記磁石バネ機構が、バネ定数を任意
   に調節できるように、ステータとロータとの空隙部分に
   、リング状の磁気遮蔽板を出入可能に設けた磁石バネ定
   数調節機構を有している請求項４、５、６又は７の多次
   元ダンパ装置。
9. 【請求項９】　　前記磁石バネ定数調節機構が、前記ロ
   ータ側及び又はステータ側に設けられた永久磁石の高さ
   のほぼ２倍以上の高さを有し、高透磁率材料で形成され
   、その下半部に永久磁石間に位置するように磁石ピッチ
   と位相をずらせて細幅状に良導電性材を配置してなるリ
   ング状の磁気遮蔽板を、上下動可能に設けた磁石バネ定
   数調節機構を有している請求項４、５、６又は７の多次
   元ダンパ装置。
10. 【請求項１０】　　前記固定基盤、前記各偏心ロータ、
    前記出力軸体及び磁石バネ機構がそれぞれ軸方向に沿っ
    て２以上に分割されたものを組み合わせてな請求項１〜
    ９項何れか記載の多次元ダンパ装置。