JPH063241B2 - 衝撃応答抑制機能を有する動吸振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、衝撃応答抑制機能を有する動吸振器に関する
ものである。

［従来の技術］ 動吸振器は、繰り返し外力が作用する振動系の減衰能改
善に用いられ、最適調整条件が実現できれば、かなりの
制振効果を期待できる。しかしながら、振動系に衝撃力
などの外力が加わり、過渡現象が問題となる場合、動吸
振器をそのまま適用しようとしても、十分な制振効果を
期待することはできない。とりわけ、衝撃応答の第１波
が最大値を呈するような場合には、動吸振器による最大
衝撃応答の低減化は功を奏さない。

また、動吸振器を定常振動の減衰に用いる場合でも、励
振開始時点では、外力が系に衝撃的に作用する場合があ
り、その際には必ず過渡振動を伴う。したがって、たと
え動吸振器を適用した系であっても、衝撃応答の第１波
は殆ど抑制されることがないため、場合によっては制振
対象の衝突や破損など、様々な障害を惹き起こすおそれ
がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、動吸振器に予見動作機構を付設するこ
とにより、動吸振器における衝撃応答抑制機能の実現化
を可能にすることにあり、特に、動吸振器による制振力
の第１波または第２波が衝撃応答の抑制に有効に利用で
きることを確かめ、それを利用した衝撃応答抑制機能を
有する動吸振器を提供することを目的とするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の動吸振器において
は、質量及びばねにより構成される主振動系の上記質量
に、動吸振器ばねを介して動吸振器質量を取付けると共
に、その動吸振器質量に予め初期変位を与えた状態でそ
れを保持する保持手段を付設し、上記主振動系に衝撃力
の作用を予め検出する検出器を設けて、この検出器出力
に基づき、衝撃力の第１波に対して動吸振器による制振
力の第１波または第２波が時間的に一致するように上記
保持手段による保持を解除するための信号を出力する制
御装置を設けている。

［作用］ 主振動系に衝撃力が作用する以前に、検出器によってそ
の衝撃力の作用を予め検出し、保持手段により動吸振器
質量に対して予め与えていた初期変位を適切なタイミン
グで解除して、衝撃力の第１波に対して動吸振器による
制振力の第１波または第２波を時間的に一致させる。そ
れにより、衝撃応答が効果的に抑制される。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。

第１図は本発明に係る動吸振器に実施例を示し、同図に
おいては、主振動系が質量Ｍを有するアンビル１とを定
数Ｋのばね２，２によって構成され、上記アンビル１に
対してハンマーヘッド３により衝撃力f_imを作用させる
場合を例示している。

上記アンビル１に取付ける動吸振器４としては、上記ア
ンビル１に定数K_dの動吸振器ばね５を介して質量M_dの動
吸振器質量６を取付け、さらに衝撃応答抑制機能を持た
せるため、動吸振器質量６のガイドロッド７に対して、
それを挟着保持することにより動吸振器質量６に予め初
期変位を与える保持手段としてのクランプシリンダ８，
８を設けると共に、動吸振器粘性係数B_dを与える粘性付
加手段機構９，９を設けている。

また、上記主振動系には、予見動作機構として、ハンマ
ーヘッド３による衝撃力の作用を予め検出する光学セン
サ等の検出器10を設け、この検出器10に制御装置11を接
続している。上記制御装置11は、検出器10の出力に必要
な遅延等を与え、上記クランプシリンダ8,8によるガイ
ドロッド７の保持を解除するための信号、即ち圧力源13
からの流体圧でクランプシリンダ8,8を動作させるため
のソレノイド12等を駆動する信号を出力するものである
が、その制御は、以下に詳述するように、衝撃力の第１
波に対して動吸振器４による制振力の第１波または第２
波が時間的に一致するように、上記クランプシリンダ8,
8によるガイドロッド７の保持を解除するものである。

上記構成を有する動吸振器４は、最大衝撃応答の低減化
を図るための解決策として、予め、動吸振器４における
動吸振器質量６に適宜手段で初期変位X_aを与え、その状
態で動吸振器質量６のガイドロッド７をクランプシリン
ダ8,8で挟着保持することにより、動吸振器質量６自体
を予め初期変位X_aを与えた状態に保持しておき、ハンマ
ーヘッド３による衝撃力f_imが主振動系に入力される以
前にその初期変位を開放し、衝撃力f_imが衝撃伝達力f_t
の第１波を生成する時点で十分な制振力f_dを作用させる
ことにより、衝撃応答を抑制するものである。

さらに具体的に説明すると、本発明者の解析により導出
した衝撃力及び初期変位に対する無次元伝達力_im，
_dは、第２図にようになる。これは、質量比μが０．１
の場合を示しており、破線で描かれた_imは、第１波で
最大値を持ち、その後は単調減少している。しかしなが
ら、_dは第１波の山の値_d1よりも谷の値｜_d2｜の
方が1.87倍大きく現われている。ここで、_di（ｉ＝
１，２，３，…）の記号の意味は、図に示すように、応
答波の山ないし谷に付けられた番号の位置における極値
を示している。

｜_d2/_d1｜及び｜_im2/_im1｜を質量比μに対して
描くと、第３図にようになる。同図において、まず、
_dに関しては、第２波の絶対値の方が第１波の値よりも
大きく、質量比μが小さくなるに従いこの傾向は顕著と
なり、μ＝0.05で２倍に達している。これに対して、
_imの第２波の絶対値は第１波よりも小さく、質量比μの
増大と共にその比も高まる。

そこで、この性質を利用し、上記動吸振器においては、
初期変位X_dに対して最も効率よく制振力の得られる_d2
を_im1の抑制に用いるようにしている。最適予見時間
は、_im1と_d2を与える時刻が一致するように、_dの
時間軸を移動させればよい。

なお、質量比μが小さい場合には_d2を使用するのが有
効であるが、μが0.26以上に大きくなると、_d1を使用
する方がよい。

第４図は、本発明に基づく衝撃応答抑制機能を付加して
いない動吸振器による衝撃吸収の態様を、第５図は本発
明の動吸振器による衝撃吸収の態様を示している。両図
の比較により、本発明の動吸振器による衝撃応答の抑制
効果が顕著であることがわかる。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明の動吸振器によれば、そ
の衝撃応答抑制機能により、動吸振器による衝撃応答を
有効に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る衝撃応答抑制機能を有する動吸振
器の実施例を示す構成図、第２図及び第３図は衝撃力及
び初期変位に対する無次元伝達力_im，_dについての
説明図、第４図及び第５図は本発明に基づく衝撃応答抑
制機能を付加していない動吸振器、及びそれを付加した
動吸振器による衝撃吸収の態様を示す線図である。 ４‥動吸振器、５‥動吸振器ばね、 ６‥動吸振器質量、10‥検出器、 11‥制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】質量及びばねにより構成される主振動系の
   上記質量に、動吸振器ばねを介して動吸振器質量を取付
   けると共に、その動吸振器質量に予め初期変位を与えた
   状態でそれを保持する保持手段を付設し、上記主振動系
   に衝撃力の作用を予め検出する検出器を設けて、この検
   出器出力に基づき、衝撃力の第１波に対して動吸振器に
   よる制振力の第１波または第２波が時間的に一致するよ
   うに上記保持手段による保持を解除するための信号を出
   力する制御装置を設けたことを特徴とする衝撃応答抑制
   機能を有する動吸振器。