(57)【要約】【課題】制振装置の簡便化及び振動エネルギーの減衰評価（モデル化）の容易化の向上。【解決手段】制振対象物に水平に装着される支持台３１と、支持台３１上に支持される横移動体３３と、支持台３１と横移動体３３との間に配される粘弾性要素３５と、横移動体３３を所定位置に復元させる水平復元ばね体３７とを備えている制振装置。さらに、横移動体３３を介して配されるダッシュポット３９、垂直案内棒４１に案内される縦移動制振錘４３とを備え、縦移動制振錘４３はダッシュポット３９のピストンロッド３９ｃと結合されるとともに、ダッシュポット３９のシリンダ３９ａに縦圧縮弾性体４７を介して支持されている。ここで、粘弾性要素３５を固形粘弾性体とし、また、水平復元ばね体３７の作用軸線を支持台３１の滑り面に近接させる。【選択図】図１
2004019856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象物に水平に装着される支持台と、該支持台上に水平（横）すべり移動可能に支持される横移動体と、該支持台と前記横移動体との間に配される粘弾性要素と、前記横移動体を平面所定位置に復元させるために等間隔で放射状に３個以上配される水平（横）復元ばね体とを備え、さらに、該横移動体を介して配される１個以上のダッシュポット、垂直案内棒に案内されて垂直移動可能な１個以上の縦移動制振錘とを備え、該縦移動制振錘は前記ダッシュポットのピストンロッドと結合されるとともに、ダッシュポットのシリンダに縦圧縮弾性体を介して支持されてなる制振装置において、
前記粘弾性要素が固形粘弾性体であり、また、前記水平復元ばね体の作用軸線が前記支持台の滑り面に近接していることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記横移動体の滑り部と支持台の滑り面との間、及び、前記案内棒と前記縦移動制振錘との嵌合は、それぞれ動摩擦係数（μ´）が、前者：１／１００以下、後者：１／５００以下を示すものとされることを特徴とする請求項１記載の制振装置。
【請求項３】
制振対象物に水平に固着される支持台と、該支持台上に水平すべり移動可能に支持され横移動制振錘を兼ねる横移動体と、該支持台と制振錘体との間に配される粘弾性要素と、前記横移動体を平面所定位置に復元させるために放射状に３個以上配される水平復元ばね体とを備えた水平振動減衰用の制振装置において、
前記粘弾性要素が固形粘弾性体であり、また、前記水平復元ばね体の作用軸線が前記支持台の滑り面に近接しており、前記横移動体の滑り部と支持台の滑り面との間は、動摩擦係数（μ´）が、前者：１／１００以下を示すものとされることを特徴とする制振装置。
【請求項４】
制振対象物に水平に固着される支持台と、該支持台上に垂直に配される１個以上のダッシュポット、前記支持台上に案内棒に案内されて垂直移動可能な１個以上の縦移動制振錘とを備え、該縦移動制振錘は前記ダッシュポットのピストンロッドを結合されるとともに、ダッシュポットのシリンダに縦圧縮弾性体を介して支持される垂直振動減衰用の制振装置において、
前記案内棒と前記縦移動錘との嵌合は、動摩擦係数（μ´）が１／５００以下を示す関係にあることを特徴とする制振装置。
【請求項５】
前記固形粘弾性体がアクリル系粘弾性体であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の制振装置。
【請求項６】
前記水平復元ばね体が引張りコイルばねであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の制振装置。
【請求項７】
前記横移動体の滑り部が同一円周上で等間隔に配された３個以上の転動球体で形成されているとともに、前記支持台の滑り面がＳＫＤ１１相当の硬度・滑り性を有する特殊金属で形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の制振装置。
【請求項８】
前記縦圧縮弾性体が圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項１、２又は４記載の制振装置。
【請求項９】
前記垂直案内棒と前記縦移動錘の垂直案内孔との嵌合は、前記垂直案内孔の上下部に低摩擦ブッシュを配して行われることを特徴とする請求項１、２又は４記載の制振装置。
【請求項１０】
前記垂直案内棒が複数本であり、該案内棒の上端が水平連結材で連結されていることを特徴とする請求項１、２又は４記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、屋内・屋外に設置される比較的小型の制振対象物に取付けて、制振対象物に発生した振動を比較的広範囲の振動数（周波数）に渡る抑制できる対象物揺れ（振動）を積極的に抑制する新規な制振装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
制振装置としては、例えば、鉛直（垂直）方向及び水平方向の制振が可能で、広い振動数帯域の制振性能が確保でき、構造も簡単なポール用制振装置の提供を目的として、本願出願人と同一人により、下記構成の図１に示すような制振装置が提案されている（特願平１１−２７９８１６・３３８３３１号）。
【０００３】
「支持体（１２）が少なくとも周囲壁（１２ａ）と底蓋（１２ｂ）とを備え、支持体（１２）の底蓋（１２ｂ）上に移動台（１４）が略水平な方向に移動自在に配置され、移動台（１４）が基板（１４ａ）と鉛直案内体（１４ｂ）を具えており、移動台（１４）と支持体（１２）の周囲壁（１２ａ）とが複数の水平復元バネ（１６）を介して連結され、移動台（１４）の基板の上側に質量体（１５）が鉛直復元バネ（１９）を介して前記鉛直案内体（１４ｂ）に沿って鉛直方向に移動自在に支持され、支持体（１２）の底蓋（１２ｂ）の上側に粘性体（２０）を入れた容器（１７）が設けられ、移動台（１４）の基板（１４ａ）の下側にこれと一体に抵抗板（１８）が設けられ、該抵抗板（１８）が前記容器（１７）内の粘性体（２０）に粘着するように配され、移動台（１４）の基板（１４ａ）と質量体（１５）との間に油圧ダンパ（２２）が鉛直に配され、油圧ダンパ（２２）のシリンダ（２２ａ）が移動台の基板（１４ａ）又は質量体（１５）に連結され、油圧ダンパ（２２）のピストン（２２ｂ）のロッド（２２ｃ）が質量体（１５）又は移動台（１４）の基板（１４ａ）に連結され、質量体（１５）、油圧ダンパ（２２）、及び鉛直復元バネ（１９）にて鉛直制振部が構成され、移動台（１４）に支持された質量体（１９）及び油圧ダンパ（２２）、粘性体（２０）を入れた容器（１７）及び抵抗板（１６）、並びに水平復元バネ（１６）にて水平制振部が構成されていることを特徴とする。」
【０００４】
【発明の開示】
そして、本発明者らは、上記制振装置の簡便化及び振動エネルギーの減衰評価（モデル化）の容易化の向上を目的として、鋭意開発に努力をした結果下記構成の制振装置に想到した。
【０００５】
制振対象物に水平に固着される支持台と、該支持台上に水平すべり移動可能に支持される横移動制振錘と、該支持台と横移動制振錘との間に配される粘弾性要素と、横移動体を平面所定位置に復元させる水平復元ばね体とを備え、さらに、該横移動体を介して配される１個以上のダッシュポット、横移動体に垂直案内棒に案内されて垂直移動可能な１個以上の縦移動制振錘とを備え、該縦移動制振錘はダッシュポットのピストンロッドと結合されるとともに、ダッシュポットのシリンダに縦圧縮弾性体を介して支持された構成の制振装置において、
粘弾性要素が固形粘弾性体で形成され、また、水平復元ばね体の作用軸線を前記支持台の滑り面に近していることを特徴とする。
【０００６】
上記の如く、粘弾性要素を固形粘弾性体とすることにより、前述の先行技術の如く容器内に粘性体を入れ抵抗板を入れるような複雑な構成とする必要がなくなる。
【０００７】
また、水平復元ばね体の作用軸線を滑り面に近接させることにより、横移動体の滑り部の移動による作用線と水平復元ばね体との作用線が実質的に同一平面内にあることとなり、それらの作用線が近接していない前述先行技術に比して、横移動体の滑らかな安定した移動が可能となる。そして、結果的に振動エネルギー減衰能の計算値が実測値に近くなり、振動エネルギーの減衰評価（モデル化）がより容易となる。
【０００８】
上記構成において、前記横移動体の滑り部と支持台の滑り面との間、及び、垂直案内棒と縦移動制振錘との嵌合は、それぞれ動摩擦係数（μ´）が、前者：１／１００以下、後者：１／５００以下を示す関係にあることが望ましい。
【０００９】
上記の如く、横移動体の滑り部と支持台の滑り面との間、及び、垂直案内棒と前記縦移動制振錘との嵌合における各動摩擦係数（μ´）を可及的に小さくすることにより、実質的に摩擦による減衰量を実質的に無視でき、この点からも振動エネルギーの減衰評価における容易化が図れる。
【００１０】
なお、上記各構成の制振装置は、水平振動および垂直振動の双方の減衰を目的とする場合であるが、それらの一方のみの減衰でよい場合は、それぞれ下記のような構成とする。
【００１１】
制振対象物に水平に固着される支持台と、該支持台上に水平すべり移動可能に支持される横移動制振錘を兼ねる横移動体と、該支持台と制振錘体との間に配される粘弾性要素と、横移動体を平面所定位置に復元させるために放射状に３個以上配される水平復元ばね体とを備えた水平振動減衰用の制振装置において、
粘弾性要素が固形粘弾性体であり、また、水平復元ばね体が、支持台の滑り面に沿うように配され、横移動体（横移動制振錘）の滑り部と支持台の滑り面との間は、動摩擦係数（μ´）が、前者：１／１００以下を示すものとされることを特徴とする。
【００１２】
制振対象物に水平に固着される支持台と、該支持台上に垂直に配される１個以上のダッシュポット、支持台上に垂直案内棒に案内されて垂直移動可能な１個以上の縦移動制振錘とを備え、該縦移動制振錘はダッシュポットのピストンロッドを結合されるとともに、ダッシュポットのシリンダに縦圧縮弾性体を介して支持される垂直振動減衰用の制振装置において、
垂直案内棒と縦移動制振錘との嵌合は、動摩擦係数（μ´）が１／５００以下を示す関係にあることを特徴とする。
【００１３】
そして、上記各構成の制振装置において、固形粘弾性体としては、アクリルゴム系の粘弾性が望ましい。　水平復元ばね体は、板ばね、空気ばね等でもよいが、通常、引張りコイルばねとする。引張りコイルばねは、ばねの外径を小さくでき省スペース化が容易であるとともに、他のばね体に比して、取付けが容易である。
【００１４】
上記構成において、横移動体の滑り部と支持台の滑り面との間に上記動摩擦係数（μ´）を得るには、滑り部を同一円周上で等間隔に配された３個以上の転動球体で形成するとともに、滑り面をＳＫＤ１１相当の硬度・滑り性を有する特殊金属とすることが望ましい。
【００１５】
さらに、同縦圧縮弾性体は、ゴム弾性体や板ばね等であってもよいが、通常、圧縮コイルばねとする。制振錘を下方から支持するため、重力によって圧縮力が作用する。このため、圧縮ばねが理にかなっている。
【００１６】
また、垂直案内棒と縦移動制振錘の垂直案内孔との嵌合において上記動摩擦係数（μ´）を得るには、垂直案内孔の上下部に低摩擦ブッシュを配して行う構成とすればよい。
【００１７】
また、このとき、該案内棒の上端を水平連結材で連結することにより、各案内棒の垂直度を確保し易く、より、縦移動錘の移動が円滑に行われやすくなる。結果的に、結果的に振動エネルギー減衰能の計算値が実測値に近くなり、振動エネルギーの減衰評価（モデル化）がより容易となる。
【００１８】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
先ず、図１〜２に示す水平振動／垂直振動減衰用の制振装置について説明をする。図１は垂直断面図、図２は図１の２−２線断面図である。
【００２０】
制振対象物（例えばラック）に水平に固着される支持台３１と、該支持台３１上に水平（横）すべり移動可能に支持される横移動体３３と、支持台３１と横移動体（水平移動体）３３との間に配される粘弾性体要素３５と、横移動体３３を平面所定位置に復元させるために放射状に３個以上配される水平復元ばね体３５とを備え、さらに、横移動体３３を介して配される１個以上のダッシュポット３９、垂直案内棒４１に案内されて垂直移動可能な１個以上の縦移動制振錘４３とを備えている。
【００２１】
そして、縦移動制振錘４３はダッシュポット３９のピストンロッド３９ａと結合（図例では螺子結合）されるとともに、ダッシュポット３９のシリンダ３９ｂに縦圧縮弾性体４５を介して支持されている。ここまでは、前述先行技術における制振装置と基本的に同じである。
【００２２】
上記構成において、本実施形態では、粘弾性要素３５が固形粘弾性体であり、また、水平復元ばね体３７の作用軸線が支持台３１の滑り面に沿って配され、さらに、横移動体３３の滑り部４７と支持台３１の滑り面３１ａとの間、及び、垂直案内棒４１と縦移動制振錘４３との嵌合は、それぞれ動摩擦係数（μ´）が、前者：１／１００以下、後者：１／５００以下を示すものとされている。
【００２３】
より具体的には、下記のとおりである。
【００２４】
支持台３１は、円板状で制振対象物に取付けるためにボルト孔３２が外周部に等間隔で３個以上（図例では６個）形成されている。
【００２５】
そして、水平復元ばね体３７の作用軸線Ｌと水平すべり面３１ａとの距離Ｓは、水平復元ばね体３７を呼称外径ｄの引張りコイルばねとしたとき、引張りコイルばね３７が振動発生時において滑り面３１ａと干渉しない距離、例えば、Ｓ＝ｄ／２＋（０．５〜３ｍｍ）とする。
【００２６】
また、コイルばね支持台３１の滑り面３１ａは、横移動体３３の滑り部４７との間に所定値以下の動摩擦係数を得る為に、滑り性及び耐摩耗性に優れた特殊金属で形成されている。具体的には、特殊金属として、滑り面を「ＳＫＤ１１」相当の硬度・滑り性を有するものとすることが望ましい。ここで、「ＳＫＤ１１」とは、合金工具鋼のダイス用を意味し、表面硬度：ＨＲＣ５８以上である。
【００２７】
横移動体３３は、円板体３３ａの下面に同心的に中円突部３３ｂ及び小円突部３３ｃが階段状に形成されている。
【００２８】
そして、横移動体３３における中円突部３３ｂの外側位置で円板体３３ａの下面には、同一円周上で等間隔に配された３個以上（通常、６〜１０個、図例では８個）の転動球体（通常鋼球）５１で形成されている。この転動球体５１は、球体を球面対偶で保持する球体保持部材４９を介して円板体３３ａの下面に取付けられている。球体保持部材４９は、横移動体３３に螺子結合されている。
【００２９】
また、粘弾性要素である固形粘弾性体は、円柱体又は角柱体である。該固形粘弾性体は、角柱（四角柱、多角柱）さらには、発生振動に方向性がある場合は楕円柱、矩形柱等であってもよいが、通常、全方向の横振動に対応するため円柱体とする。
【００３０】
固形粘弾性体３５の寸法及び材質は、対象構造物の固有振動数を内部具減衰定数によって定める。そして、具体的には、アクリルゴム系またはシリコーンゴム系のものを好適に使用できる。他のゴム系粘弾性体材料が、熱によって粘弾性特性（流動性）が影響を受けやすいのに対し、アクリルゴム系、シリコーンゴム系のものは熱によって粘弾性特性が影響を受け難い。さらに、アクリルゴム系粘弾性体は、それ自体粘着性を有して組み付けるのに接着剤等の固着手段が不要である。シリコーンゴム系の場合は、それ自体粘着性を有しない。
【００３１】
そして、固形粘弾性体３５は、接着剤等を用いて、支持台３１の中心部と横移動体３３の小円突部３３ｃの下面に取り付ける。
【００３２】
また、水平復元ばね体３７は、引張りコイルばねで形成され、その数は、３個以上（通常、３〜８個、図例では４個）とする。コイルばねの数が２個では特定の方向の横振動しか対応できない。他方、コイルばねの数が多い方が望ましいが、構造が複雑となり、重量も増大する。
【００３３】
そして、この各引張りコイルばね３７の取付けは、横移動体の小円突部３３ｃの下面外周部に沿って、支持台３１の滑り面３１ａの外周に沿って、等間隔で配された第一・第ニビスを介して行う。このとき、図２に示す如く、第一・第二ビス５５、５７の首部にカラー５９を介してコイルばね３７の両端係合金具３７ａ、３７ａを係合させてある。係合金具３７ａの各ビス５１、５７に対する回転が円滑となる。なお、支持台側の第一ビス５５においては、カラー５９の下側に弛み止めナット５６を配して、高振動数ないし強振動にも対応可能となっている。
【００３４】
さらに、横移動体３３の中央部には、ダッシュポット３９のシリンダ３９ａが一体形成され、該シリンダ３９ａ内には粘性流体４０が封入されるとともにピストン３９ｂが配されている。ピストン３９ｂは、部分的に粘性流体４０を両室間を導通可能に導通穴３９ｄ又は導通隙間を備えている。そして、ピストンロッド３９ｃは、シリンダ３９ａの上端開口部を封止するシール体４２を貫通している。
【００３５】
そして、シリンダ３９ａの外周部に圧縮コイルばね（縦圧縮弾性体）３５が外嵌めされている。縦移動制振錘４３は、リング状で上側閉じ部を介して、圧縮コイルばねの上端で支持されている。また、その上側閉じ部にピストン３９ｂロッドの突出先端が螺子結合されている。
【００３６】
他方、垂直案内棒４１は、横移動体３３の外周部に螺子結合させて配する。このとき、垂直案内棒４１の数は、２本以上、通常、３〜６本であるが、図例では４本である。このとき、螺子の遊びによる垂直案内棒４１の芯ぶれ防止のために、横移動体３３の螺子結合部の上側が嵌合凹部３３ｄとされている。
【００３７】
そして、縦移動制振錘４３には、垂直案内棒４１に対応させて垂直案内孔４３ａが形成され、該垂直案内孔４３ａの上下部には低摩擦材料（例えばふっ素樹脂、軸受け合金等）で形成されたブッシュ４４が埋め込まれている。ブッシュ４４と垂直案内棒４１との嵌めあいは、摺動可能な中間ばめとする。例えば、案内棒の外径Ｄに対して、「＋０．２〜−０」の嵌めあいとする。なお、垂直案内孔４３ａの一般部径は、「＋１〜２」として、一般部では案内棒と干渉しないようになっている。
【００３８】
なお、上記においいては、ダッシュポット３９及び縦移動制振錘４３が一個の場合を例に採ったが、一方又は双方を複数個としてもよい。制振対象物における振動態様に応じることが容易となる。
【００３９】
次に、本実施形態の使用態様を説明する。
【００４０】
そして、本実施形態の装置モデル図は、図３に示す如くになる。すなわち、水平振動減衰手段Ａ及び垂直振動減衰手段Ｂを備えた制振装置であって、水平振動減衰手段Ａは、水平方向のマックスウェル型減衰モデルＭに水平復元ばね体３７を並列的に配設したものを横移動体３３と結合させた構成であり、垂直振動減衰手段Ｂは、垂直方向のフォークト型減衰モデルＦと縦移動制振錘４３とを結合させた構成である。なお、水平移動及び縦移動により発生する各動摩擦要素Ｋ１、Ｋ２も当然に並列的に加わる。
【００４１】
ラック等の制振対象物に対して、支持台３１の上面が水平となるように螺子止めをする。そして、制振対象物に外力又は内部運動体により振動が発生した場合、振動の方向に対応して、それぞれ水平振動減衰手段Ａ及び垂直震度減衰手段Ｂが、振動エネルギーを減衰させて、制振目的を達成する。
【００４２】
次に、本実施形態の数値設計の一例を図３に基づいて説明をする。
【００４３】
ここでは、制振対象物の重量Ｗ＝２００〜４００ｋｇとして、固有振動数Ｆ＝４〜１２Ｈｚとした場合を例に採る。
【００４４】
このとき、本発明の制振装置は、上下方向用の縦移動制振錘４３を横移動制振錘と共有していることを特徴の一つとする。図１の縦移動制振錘４３の重量に比して、横移動体（水平移動台）３３やばね・ダッシュポット３９の重量は、十分に小さく、装置設計の際には、Ｗ１＝０．０３〜０．１０Ｗとする。なお、横移動体３３、ダッシュポット３９等は、縦移動制振錘４３に比して十分に小さくなるように（１割以内になるように）、縦移動制振錘４３を鉄製とするのに対して、横移動体、ダッシュポット等は、アルミ等の軽合金で形成する。また、横移動水平復元ばね体の設計においては、Ｗ１に加えて水平移動台の重量も加味する。
【００４５】
また、装置の最適固有振動数に合わせて設定する。具体的には、ｆ＝４〜１２Ｈｚの範囲に設定する。
【００４６】
そして、上記固有振動数を実現する水平復元ばね体（引張りコイルばね）３７、縦圧縮弾性体（圧縮コイルばね）４５の各ばね定数（ｋ）を下記計算式に基づいて算出する。
【００４７】
ｋ＝４π２ｆ２・Ｗ１（又はＷ２）／ｇ
上記から垂直振動減衰手段における最適減衰定数をｈ＝０．０５〜０．３０とする。水平振動減衰手段における粘弾性要素（ゴム）の貯蔵剪断弾性率Ｇ１と損失係数ηは、制振装置の設定振動数（最適振動数ｆ）と使用温度条件（１０〜４０℃）ｗｐ元に、材料メーカが示す図表から読み取り、損失剪断弾性率Ｇ２は、η＝Ｇ２／Ｇ１によってもとめる。例えば、市販アクリルゴム系粘弾性体の場合、Ｇ１＝７×１０６〜１．５×１０７Ｎ／ｍｍ２、η＝０．０４〜１．２である。
【００４８】
そして、上記減衰定数を実現するダッシュポット３９の粘性係数（ｃ）は、ｃ＝２ｈ×√（ｋＷ１／ｇ）によって与えられる。
【００４９】
また、固形粘弾性体の断面積（Ａ）及び厚さ（ｔ）との比（Ａ／ｔ）は、ｋ１＝Ｇ１×Ａ／ｔと、Ｃ１＝Ｇ２×Ａ／（ｔ×２πｆ）で定まるマックスウェル型モデル定数を用いた数値解析シュミレーションによって適切なＡ／ｔを求める。具体的には、Ａ／ｔ＝１．０〜２５．０ｃｍとなった。
【００５０】
上記実施形態において、制振対象物に発生する振動が水平振動のみ又は垂直振動のみの場合は、それぞれ、図４ないし図５に示す水平振動減衰用ないし垂直振動減衰用の振動装置とすればよい。基本的には、上記実施形態において、水平振動減衰手段の要素のみ、垂直振動減衰手段の要素のみを配して組み立てたものであるので、上記実施形態における対応図符号を付してそれらの説明を省略する。なお、横移動体は横移動制振錘（水平移動制振錘）とするため、上記実施形態と異なり、鉄製とする。
【００５１】
なお、図５においては、垂直案内棒４１の上端を水平連結材６０で連結させて垂直案内棒４１の垂直度を確保し易くしている。なお、図例では水平連結材は円板であるが、複数本の棒材を連結させた枠体としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における水平振動／垂直振動減衰用の制振装置の一例を示す垂直断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】同じく装置モデル図
【図４】本発明における水平振動減衰用の制振装置の一例を示す垂直断面図
【図５】同じく垂直振動減衰用の制振装置の一例を示す垂直断面図
【図６】従来の制振装置の断面概略図
【符号の説明】
３１　支持台
３１ａ　支持台の滑り面
３３　横移動体
３５　粘弾性要素（固形粘弾性体）
３７　水平復元ばね体（引張りコイルばね）
３９　ダッシュポット
４１　垂直案内棒
４３　縦移動制振錘
４３ａ　垂直案内孔
４４　低摩擦ブッシュ
４５　縦弾性圧縮体（圧縮コイルばね）
４７　横移動体の滑り部
【図１】
2004019856.tif 000003
【図２】
2004019856.tif 000004
【図３】
2004019856.tif 000005
【図４】
2004019856.tif 000006
【図５】
2004019856.tif 000007
【図６】
2004019856.tif 000008