JPS581315B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、支持体と被支持体との間に介設され、これら
両者の相対的な低加速度変位を許容するとともに高加速
度変位を抑制する制振装置に関する。

各種の化学プラントや火力または原子力発電所等におけ
る配管等の被支持体は、温度変化等に基づく緩やかな変
位は許容されるが、地震およびその他の急激な外力に基
づく高加速度変位、特に振動を、防止ないし抑制する必
要があり、そのために構築物等の支持体に対じ制振装置
を介して支持されている。

従来のこの種の制振装置にはバネ式、油圧式、慣性式等
があるが、バネ式のものにあっては低加速度変位の場合
にも反力を生ずるための配管の応力を増大させたり、共
振し易いため制振効果が不充分であるなどの難点がある
。

また油圧式のものにあっては、小振幅の振動に対する制
振作用が不充分であるばかりでなく、作動油およびシー
ル部材等が耐久性に劣るため定期的に交換する必要があ
り、特に高放射線下で用いられる場合には性能劣化が促
進されるという難点がある。

慣性式のものにあっては、上述のような難点が解消され
る半面、大出力用のものでは外形寸法および重量が著し
く大きくなるという欠点がある。

本発明は上述のような事情に基づいてなされたもので、
その目的とするところは、構造が簡単かつ小型でありな
がら大きな制振力を生することができ、高放射線、高温
等の悪条件下においても優れた耐久性を有する制振装置
を提供することにある。

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。

図において本体１は有底円筒状をなし、その開口部を閉
鎖する蓋２を備えている。

この蓋２には、中央部に位置して外方に突出する連結部
３が突設されている。

上記本体１には、変換機構４が取付けられている。

この変換機構４は、本体１の底部に取付けられてその軸
方向外方に延長する案内筒５と、この案内筒５に軸方向
に摺動自在に嵌装された有底円筒状の摺動体６とを備え
、これら案内筒５および摺動体６は、キー７により相対
的回動を実質的に阻止されている。

摺動体６は、その底部に突設されて軸方向外方に突出す
る連結部８を有するとともに、本体１と対向する開口部
に取付けられたポールナット９を備えている。

変換機構４の出力軸１０は、軸受１１を介して本体１に
回転自在に、かつ実質的な軸方向変位を生じないように
支持され、本体１の底部を貫通して外方に延在する部分
に形成されたねじ部１２を備えている。

このねじ部１２は上記ポールナット９と螺合し、上記摺
動体６が案内筒５に沿って本体１と相対的な軸方向変位
をなすとき、出力軸１０が回転駆動されるように構成さ
れている。

上記出力軸１０には、本体１の内部に位置して、回転体
１３が軸方向に相対的摺動自在に支持されており、これ
ら出力軸１０および回転体１３は、スプラインまたはキ
ー等の適宜手段により実質的な相対的回動を阻止され、
同動回転をなすように構成されている。

また回転体１３は、筒状部１４と、この筒状部１４に同
心かつ一体的に取付けられた円板状部１５とを備え、上
記筒状部１４には、これと同心のねじ部１６が外周部に
形成されている。

上記本体１は、その開口端部付近に位置して内周壁に一
体的に取付けられた環状体１７を備えており、この環状
体１７と底部との間には、軸線方向の動きを規制する支
持部材としてのスラスト軸受１８，１９を介して慣性体
２０が回転自在に、かつ軸方向には実質的に変位しない
ように支持されている。

上記慣性体２０は、これに一体的に取付けられたボール
ナット２１を備え、このボールナット２１は上記回転体
１３のねじ部１６と低摩擦力で互いに移動自在に螺合し
ている。

上記出力軸１０には、上記回転体１３の軸方向両端部と
対向位置してリング２２．２３が取付けられている。

これらリング２２．２３と回転体１３との間には、相互
に反対方向に付勢する一対の皿ばね等の弾性部材２４，
２５が介設されている。

これら弾性部材２４．２５は、装置が静止状態にあると
き回転体１３を図示の軸方向中立位置に位置させるよう
に付勢している。

上記蓋２の内面周縁部およびこれと間隔的に対向する上
記環状体１７の周縁部には、上記回転体１３の円板状部
１５の軸方向両端面と対向する摩擦体２６および２７が
それぞれ取付けられている。

円板状部１５は、回転体１３が上記中立位置にあるとき
、上記摩擦体２６および２７とそれぞれ所定の小間隙を
存して相対向しており、回転体１３が軸方向に変位して
摩擦体２６または２７と摺接したとき摩擦制動力を付与
されるように構成されている。

上記摩擦体２６．２７は要すれば円板状部１５の周縁部
に設けるようにしてもよい。

上述のように構成された装置を用いる場合には、上記連
結部３，８のいずれか一方を構築物等の支持体（図示略
）に、他方を配管等の被支持体（図示略）にそれぞれ適
宜連結手段を介して連結する。

上記支持体および被支持体の相対的変位により連結部３
，８間の距離が変動すると、本体１と摺動体６とが軸方
向に相対的に変位し、この直線変位は、ポールナット９
およびねじ部１２を介して出力軸１０の回転変位に変換
され、回転体１３が回転駆動される。

上記回転変位が、たとえば被支持体の熱膨張等に起因す
る低加速度変位である場合には、回転体１３の回転運動
がねじ部１６およびボールナット２１相互の摩擦力によ
って慣性体２０に伝達され、貫性体２０は回転体１３と
実質的に同動回転する。

したがって、回転体１３は慣性体２０と相対的な軸方向
変位をなすことがなく、弾性部材２４，２５により図示
の中立位置に保持されており、円板状部１５が摩擦体２
６．２７のいずれとも摺接することがない。

すなわち、本体１と摺動体６との相対的変位は実質的に
抑制されることがないから、上記支持体と被支持体との
相対的な低加速度変位が許容される。

また、上記回転変位がたとえば地震等に基づく高加速度
変位である場合には、慣性体２０は、ねじ部１６とボー
ルナット２１を介して低摩擦で支持されているから、慣
性体２０はその慣性により回転体１３に追従回転するこ
とができない。

慣性体２０および出力軸１０は本体１に対する実質的な
軸方向変位を阻止されているので、回転体１３は慣性体
２０との相対的回転により、ボールナット２１およびね
じ部１６を介して本体１に対し軸方向に変位される。

このような回転体１３の軸方向変位により円板状部１５
が摩擦体２６および２７のいずれか一方に摺接すると、
回転体１３には摩擦制動力が付与され、この制動力は出
力軸１０を介して摺動体６に伝達されるから、摺動体６
と本体１との相対的な軸方向変位が抑制される。

したがって、上記支持体と被支持体との相対的な高加速
度変位が抑制される。

上述のような回転体１３の軸方向変位は出力軸１０と相
対的に行なわれるので、弾性部材２４，２５の付勢力に
対抗して行なわれる。

すなわち、回転体１３にはその移動方向と反対方向の軸
力が作用し、この軸力はねじ部１６およびボールナット
２１を介して慣性体２０に対し回転体１３の回転方向と
同方向の回転力を付与する。

しかし慣性体２０はこの回転力に直ちに応動し得ないか
ら、回転体１３には上記摩擦制動力の作用前においても
慣性体２０の慣性モーメントに基づく制動力が作用し、
小振幅の振動に対しても制振作用を奏することができる
。

また回転体１３は、これの軸方向変位を生じさせる外力
が消滅すれば、弾性部材２４，２５の付勢力により上記
中立位置に復帰し、その際の移動量および移動方向に応
じて慣性体２０が回転する。

さらに、上記外力が残存しているために円板状部１５が
摩擦体２６または２７に圧接された状態で停止したとし
ても、回転体１３は弾性部材２４または２５により中立
位置方向に付勢されており、かつ慣性体２０は回転自在
であるので、回転体１３を介して加えられる弾性部材２
４または２５の復元力によって慣性体２０が回転駆動さ
れることにより回転体１３は中立位置方向に移動される
。

上述のような動作は、上記支持体および被支持体の相対
的変位が一方向のみであっても、あるいは往復動すなわ
ち振動であっても、いずれの場合にも実質的に同等であ
ることは敢て説明するまでもないであろう。

上述のように構成された本発明装置においては、支持体
および被支持体の相対的変位が変換機構４により出力軸
１０の回転変位に変換され、この出力軸１０と連動回転
する軸方向変位自在な回転体１３と軸方向変位を抑制さ
れた慣性体２０との相対的軸方向変位に応じて回転体１
３に摩擦制動力を付与し、この制動力と上記慣性体の慣
性モーメントとにより支持体と被支持体との相対的高加
速度変位を抑制するようにしている。

換言すれば、角加速度に対する慣性体２０の位相遅れま
たは進みを回転体１３の軸方向変位に変換して制動作用
をなすように構成されている。

したがって、同一慣性モーメントを有する従来の慣性式
制振器に比し著しく大きな制振力を発揮することができ
、同一制振力であれば外形寸法および重量を大幅に低減
することができる。

しかも、慣性体２０は加速度検出手段として利用される
のみであるから慣性モーメントを充分大きく設定するこ
とができ、かつ回転体１３の慣性モーメントは充分小さ
く設定することができるので、応答速度を充分高く設定
することができる。

そして外力が残在しているため回転体１３の円板状部１
５が摩擦体２６、２７に圧接された状態で停止したとし
ても、回転体１３が弾性部材２４．２５により中立位置
方向に移動されるのでロックアツプ状態となることがな
く、常に良好な制動作用をなすことができる。

また構造が簡単で、高放射線、高温等の悪条件下では機
能劣化、変質等を生じ易い材料および部品を用いる必要
がなく、耐久性に優れ、保守に手数を要することもない
。

さらに、回転体１３に円板状部１５を設けるとともに、
この円板状部１５の周縁部と対向する蓋２および環状体
１７に摩擦体２６および２７を取付けたので、摩擦熱に
対する放熱効果を良好にできるとともに、摩耗したとき
に新品との交換を容易に行なうことができる。

しかも支持体と被支持体との相対的な高加速度変位に対
しては変位量の大小に拘らず効果的に抑制し得るととも
に、低加速度変位を抑制しないので、支持体および被支
持体に有害な反作用を及ぼすことがない。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、たとえば上記変換機構４は、ボールナット９およひ
ねじ部１２を有するものに代えてリンク、カム等および
これらの組合せ、あるいはその他の直線一回転変換機構
を用いるようにしてもよい。

同様に、回転体１３と慣性体２０との間における回転一
直線変換機構も、ねじ部１６およびボールナット２１に
よるものに代えて他の手段を用いるようにしてもよい。

また回転体１３と出力軸１０とは適宜の歯車機構等を介
して連動回転するように連結してもよい。

本発明によれば、上述したように角加速度に対する慣性
体の位相遅れまたは進みを回転体の軸方向変位に変換し
、上記慣性体の慣性モーメントおよび上記回転体に付与
される摩擦制動力により、上記回転体に加えられる外力
を抑制するようにしたので、構造が簡単でありながら大
きな制振力を生ずることができるとともに即応性に優れ
、かつ回転体を中立位置方向に付勢する弾性部材を設け
たことにより外力が残存している場合でも慣性体が回転
されることにより回転体が中立位置方向に移動されてロ
ックアップ状態となることがなく、しかも、高放射線、
高温等の悪条件下においても優れた耐久性を有する制振
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す断面図である。 １・・・・・・本体、３，８・・・・・・連結部、４・
・・・・・変換機構、６・・・・・・摺動体、１０・・
・・・・出力軸、１３・・・・・・回転体、１５・・・
・・・円板状部、１６・・・・・・ねじ部、１８，１９
・・・・・・スラスト軸受（支持部材）、２０・・・・
・・慣性体、２１・・・・・・ボールナット、２４，２
５・・・・・・弾性部材、２６，２７・・・・・・摩擦
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 支持体と被支持体との相対的な直線変位を回転変位
   に変換する変換機構と、この変換機構の出力軸にその軸
   線方向にのみ相対移動可能に取付けられた小さな慣性モ
   ーメントを有する回転体と、この回転体の外周部に設け
   たねじ部と、このねじ部に回転自在に螺合するボールナ
   ットと、このボールナットを介して上記回転体の外側に
   回転自在に取付けられた慣性体と、この慣性体を上記出
   力軸に対して軸線方向に移動可能に支持する支持部材と
   、上記回転体を所定の軸方向中立位置に向って常時付勢
   する弾性部材と、上記回転体の軸線方向に対向して設け
   られこの回転体が上記中立位置から軸線方向に変位した
   状態において上記回転体に摺接する摩擦制動手段とを具
   備したことを特徴とする制振装置。