(57)【要約】【課題】  トラフ、フレーム、カウンタウエイトを備えた共振型振動装置において、振動を基礎に伝えないようにした振動絶縁型電磁共振装置を提供する。【解決手段】  フレーム２と、その上部の振動トラフ１（質量ｍ１）を共振バネ（バネ定数ｋ１）４で弾接し、フレーム２とその下部のカウンタウエイト３（質量ｍ２）を共振バネ５（バネ定数ｋ２）で弾接し、マグネット６をその間に取り付けて振動を発生させ、固有振動制御により所望の振幅をトラフに与え、バネ定数（ｋ１）を介してトラフよりフレームに与える力がバネ定数（ｋ２）を介してカウンタウエイトよりフレームに与える力が等しくなるように設定してフレームに力が作用せず、フレームが無振動となって基礎に力を伝わらないようにする振動絶縁型電磁共振装置。【選択図】    図１
2005112592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁共振装置において、フレームと、その上部の振動トラフ（質量ｍ１）を共振バネ（バネ定数ｋ１）で弾接し、フレームとトラフ間に加振マグネットを取り付け、フレームとその下部のカウンタウエイト（質量ｍ２）を共振バネ（バネ定数ｋ２）で弾接し、フレームは防振バネで基礎に支持され、トラフ、フレームおよびカウンタウエイトの重心は同一線上にあり、かつ共振バネの合力も前記重心と同一線上にあるように設定し、トラフおよびカウンタウエイトの質量とバネ定数がｋ１／ｍ１＝ｋ２／ｍ２となるように設定されて、固有振動制御によりトラフに所望の振幅を発生させてフレームの振動がほぼ無振動となって基礎がほぼ振動から絶縁されてなることを特徴とする振動絶縁型電磁共振装置。
【請求項２】
電磁共振装置において、フレームと、その上部の振動トラフ（質量ｍ１）を共振バネ（バネ定数ｋ１）で弾接し、フレームとその下部のカウンタウエイト（質量ｍ２）を共振バネ（バネ定数ｋ２）で弾接し、フレームとカウンタウエイトの間に加振マグネットを取り付け、フレームは防振バネで基礎に支持され、トラフ、フレームおよびカウンタウエイトの重心は同一線上にあり、かつ共振バネの合力も前記重心と同一線上にあるように設定し、トラフおよびカウンタウエイトの質量とバネ定数がｋ１／ｍ１＝ｋ２／ｍ２となるように設定され、固有振動制御によりトラフに所望の振幅を発生させてフレームの振動がほぼ無振動となって基礎がほぼ振動から絶縁されてなることを特徴とする振動絶縁型電磁共振装置。
【請求項３】
電磁共振装置において、フレームと、その上部の振動トラフ（質量ｍ１）を共振バネ（バネ定数ｋ１）で弾接し、フレームとその下部のカウンタウエイト（質量ｍ２）を共振バネ（バネ定数ｋ２）で弾接し、フレームとトラフ間並びにフレームとカウンタウエイトの間に同じ性能を持つ加振マグネットを取り付け、フレームは防振バネで防振基礎に支持され、トラフ、フレームおよびカウンタウエイトの重心は同一線上にあり、かつ共振バネの合力も前記重心と同一線上にあるように設定し、トラフおよびカウンタウエイトの質量とバネ定数がｋ１＝ｋ２，ｍ１＝ｍ２となるように設定され、固有振動制御によりトラフに希望する振幅を発生させてフレームの振動がほぼ無振動となって基礎がほぼ振動から絶縁されてなることを特徴とする振動絶縁型電磁共振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動により材料を振動造型する振動造型機、振動で輸送する振動コンベア、あるいは振動により物を選別する振動スクリーンなどの電磁共振振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トラフはフレームから共振バネで弾接され、この間に加振マグネットを取り付け、フレームと基礎間は防振バネで支えられている（特許文献１参照）。  
【特許文献１】特開平１１−１３９５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、一般にトラフはフレームから共振バネで弾接され、この間に加振マグネットを取り付け、フレームと基礎面は防振バネで支えられて設置されているが、フレームの振動はかなり大きく、フレームと基礎間を振動絶縁するために多額の費用を要する欠点があった。
【０００４】
そこで本発明は、トラフ、フレーム、カウンタウエイトを備えた共振型振動装置において、振動を基礎に伝えないようにした振動絶縁型電磁共振装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の振動絶縁型電磁共振装置は、フレームと、その上部の振動トラフ（質量ｍ１）を共振バネ（バネ定数ｋ１）で弾接し、フレームとその下部のカウンタウエイト（質量ｍ２）を共振バネ（バネ定数ｋ２）で弾接し、マグネットをその間に取り付け、トラフ、フレーム、カウンタウエイトの重心は同一線上にあり、かつ共振バネの合力も前記重心と同一線上にあるように設定し、マグネットを励磁して振動を発生させ、固有振動制御により所望の振幅をトラフに与え、バネ定数（ｋ１）を介してトラフよりフレームに与える力がバネ定数（ｋ２）を介してカウンタウエイトよりフレームに与える力が等しくなるように設定してフレームに力が作用せず、フレームが無振動となって基礎に力を伝わらないようにするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の振動装置によれば、フレームの振動をほぼ絶縁できて、基礎工事を大きく低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図６は振動スクリーンの正面図、図７は断面図である。トラフ１とフレーム２を共振バネ４で弾接し、フレーム２とカウンタウエイト３を共振バネ５で弾接し、フレーム２とトラフ１との間に加振用マグネット６を取り付け、フレーム２は防振バネ８で基礎９に取り付けられる。板バネ７はトラフ重量の分力を支えるもので振動方向に直角に取り付けられる。
【０００９】
トラフ１、フレーム２、カウンタウエイト３の重心は同一線上にあり、共振バネ４，５の振動方向の合力は上記重心線と一致するように設定する。また、マグネット６の吸引力方向は振動方向と同じである。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の一実施例を示し、フレームとトラフ間に加振マグネットを取り付けた振動絶縁型電磁共振装置の動作原理図である。これは請求項１に相当するものである。
【００１１】
図１において、ｍ１はトラフ１の質量、ｍ０はフレーム２の質量、ｍ２はカウンタウエイト３の質量、ｋ１はトラフ１とフレーム２間の共振バネ４のバネ定数、ｋ２はフレーム２とカウンタウエイト３間の共振バネ５のバネ定数、ｋ０は防振バネ８のバネ定数である。
【００１２】
図２はマグネット（ｍａ）の電流により吸引力Ｆｍが発生し、Ｆなる振動力が発生し、トラフにχ１なる振動振幅を発生する関係を示したものである。
【００１３】
以下の演算は、図１の原理図において、振動方程式を解くことにより、フレームの振動がほぼ無振動となり、基礎がほぼ振動から絶縁されていることを演算するものである。
【００１４】
上向も矢印を（＋）として計算すると下記の振動方程式が成立する。
【数１】
2005112592.tif 000003
防振バネｋ０の影響はほとんどないので無視する。
ｄ／ｄｔ＝Ｓとして整理すると、
（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）χ１−ｋｊχ０  ＋  ０×χ２＝Ｆ  
−ｋ１χ１  ＋（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）χ０−ｋ２χ２＝−Ｆ
０×χ１ −ｋ２χ２  ＋（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）χ２＝０
χ１＝Ｄ１／Ｄ，χ０＝Ｄ２／Ｄ，χ２＝Ｄ３／Ｄ
Ｄ＝（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）｛（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２｝−ｋ１２（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）
Ｄ１＝｛（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２−ｋ１（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）｝Ｆ
Ｄ２＝−（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）Ｆ
Ｄ３＝ｋ１ｋ２｛１−（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）／ｋ１｝Ｆ
Ｄを解いて
Ｄ＝（ｍ１Ｓ２＋ｋ１）｛ｍ０ｍ２Ｓ４＋（ｍ０ｋ２＋ｍ２ｋ１＋ｍ２ｋ２）Ｓ２＋ｋ１ｋ２｝−ｋ１２（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）＋ＣＳ｛（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２｝
＝Ｐ＋Ｒｊωｃ    （ＣＳ＝ｊωｃ）
Ｐ＝ｍ０ｍ１ｍ２Ｓ６−（ｍ０ｍ１ｋ２＋ｍ１ｍ２ｋ１＋ｍ１ｍ２ｋ２＋ｍ０ｍ２ｋ１）Ｓ４＋（ｍ１ｋ１ｋ２＋ｍ０ｋ１ｋ２＋ｍ２ｋ１２＋ｍ２ｋ１ｋ２−ｍ２ｋ１２）Ｓ２
共振時は  Ｐ＝０，Ｓ２≠０として共振周波数を求めると、
Ｓ２＝−１／２｛（ｋ１＋ｋ２）／ｍ０＋ｋ１／ｍ１＋ｋ２／ｍ２）｝
±１／２〔｛（１／ｍ０＋１／ｍ１）ｋ１−（１／ｍ０＋１／ｍ２）ｋ２｝２
＋（２／ｍ０）２ｋ１ｋ２ 〕１／２
今、ｋ１／ｍ１＝ｋ２／ｍ２とすれば
Ｓ２＝−（１／２）×｛（ｋ１＋ｋ２）／ｍ０｝−ｋ１／ｍ１±（１／２）×｛（ｋ１＋ｋ２）／ｍ０｝
−（ｋ１／ｍ１）−（ｋ１＋ｋ２）／ｍ０  は高次周波につき不採用
Ｓ２＝−ｋ１／ｍ１＝−ｋ２／ｍ２，ｍ１Ｓ２＋ｋ１＝０，ｍ２Ｓ２＋ｋ２＝０
これをそれぞれＤ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に代入すれば
Ｄ＝Ｒｊωｃ＝｛（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２｝ｊωｃ
＝−ｋ２２ｊωｃ
Ｄ１＝−ｋ２２Ｆ
Ｄ２＝０
Ｄ３＝ｋ１ｋ２（１−ＣＳ／ｋ１）Ｆ＝ｋ１ｋ２（１−ｊωｃ／ｋ１）Ｆ
（ωｃ／ｋ１＝０．０８  水分３％砂の場合のテスト結果）
＝ｋ１ｋ２｛１＋（０．０８）２｝１／２×Ｆ＝１．００３ｋ１ｋ２Ｆ≒ｋ１ｋ２Ｆ
χ１＝Ｄ１／Ｄ＝−ｋ２２Ｆ／−ｋ２２ｊωｃ＝Ｆ／ｊωｃ
χ０＝Ｄ２／Ｄ＝０／−ｋ２２ｊωｃ＝０
χ２＝Ｄ３／Ｄ＝ｋ１ｋ２Ｆ／−ｋ２２ｊωｃ  ＝  （ｋ１／ｋ２ ）Ｆ／ｊωｃ  
フレーム２の振動は無振動である。
χ２／χ１＝ｋ１／ｋ２＝ｍ１／ｍ２
これは例えば  ｋ２＝ｋ１／２としてｍ２＝ｍ１／２，χ２＝２χ１
となるカウンタウエイトを小さくして重量を軽くすることが出来る。ｋ２＝ｋ１／２としてもバネの質量にはほとんど差がないのも好都合である。
【実施例２】
【００１５】
図３は本発明の別実施例を示し、フレームとカウンタウエイトの間に加振マグネットを取り付けた振動絶縁型電磁共振装置の動作原理図で、請求項２に相当するものである。本実施例は、マグネット６がフレーム２とカウンタウエイト３との間に取り付けられたもので、次の振動方程式が成り立つ。
【数２】
2005112592.tif 000004
（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）χ１−ｋ１χ０  ＋０×χ２＝０
−ｋ１χ１  ＋（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）χ０−ｋ２χ２＝Ｆ
０×χ１−ｋ２χ０＋（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）χ２＝−Ｆ
Ｄ＝（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）｛（ｍ０２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２｝
−ｋ１２（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）
Ｄ１＝｛ｋ１（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ１ｋ２｝Ｆ
Ｄ２＝（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）｛（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２｝Ｆ
Ｄ３＝｛−（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）（ｍ０Ｓ２＋ｋ１）＋ｋ１２｝Ｆ
Ｄの値は実施例１の場合と同じであるから
Ｓ２＝−ｋ１／ｍ１＝−ｋ２／ｍ２  ｍ１Ｓ２＋ｋ１＝０  ｍ２Ｓ２＋ｋ２＝０
Ｄ ＝−ｋ２２ｊωｃ
Ｄ１＝−ｋ１ｋ２Ｆ
Ｄ２＝−ＣＳｋ２Ｆ＝−ｊωｃｋ２Ｆ＝（−ｊωｃ／ｋ１）×ｋ１ｋ２Ｆ
＝−ｊ０．０８ｋ１ｋ２Ｆ
Ｄ３＝[−ＣＳ｛（−ｍ０／ｍ１）ｋ１＋ｋ１｝＋ｋ１２]Ｆ
＝｛−ｊωｃ／ｋ（１−ｍ０／ｍ１）ｋ１２＋ｋ１２｝Ｆ＝｛−ｊ×０．０８（１−０．５）＋１｝ｋ１２Ｆ
＝｛（０．０４）２＋１｝１／２×ｋ１２Ｆ≒ｋ１２Ｆ  
（ωｃ／ｋ＝０．０８は前回同様）
（一般にｍ０／ｍ１は０．５前後の値をとる）
χ１＝Ｄ１／Ｄ＝−ｋ１ｋ２Ｆ／−ｋ２２ｊωｃ＝（ｋ１／ｋ２）×Ｆ／ｊωｃ
χ０＝Ｄ２／Ｄ＝（−ｊ×０．０８×ｋ１ｋ２Ｆ）／−ｋ２２ｊωｃ
＝０．０８×（ｋ１／ｋ２  ）×（Ｆ／ｊωｃ）
χ２＝Ｄ３／Ｄ＝ｋ１２Ｆ／−ｋ２２ｊωｃ＝−（ｋ１２／ｋ２２）×（Ｆ／ｊωｃ)
χ０／χ１＝０．０８
χ０／χ１＝０．０８は水分３％見かけ比重１．５の砂のデータで今一番よく使用されている比重の小さい一般ごみ、廃プラ等はかさ比重が０．０５程度でωｃ／ｋは輸送質量に比例するので  厚を４倍取るとして輸送質量比は０．０５×４／１．５＝０．１３でωｃ／ｋ＝０．０８×０．１３＝０．０１でχ０／χ１＝０．０１となり無振動と考えられる。
【実施例３】
【００１６】
図４は本発明のさらに別実施例を示し、フレームとトラフ間及びレームとカウンタウエイトの間に加振マグネットを取り付けた振動絶縁型電磁共振装置の動作原理図で、請求項３に相当するものである。本実施例では２組のマグネット６がフレーム２の上下に取り付けられ、電流は同時に流れＦの方向は大きく等しく方向は反対である次の振動方程式が成立する。
【数３】
2005112592.tif 000005
ｄ／ｄｔ＝Ｓとして整理して
（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）χ１−ｋ１χ０＋０×χ２＝Ｆ
−ｋ１χ１＋（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）χ０−ｋ２χ２＝０
０×χ１−ｋ２χ０＋（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）χ２＝−Ｆ
これを解いて
Ｄ＝（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）｛（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２｝−ｋ１２（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）
Ｄ１＝｛（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）−ｋ２２−ｋ１ｋ２｝Ｆ
Ｄ２＝｛−（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）ｋ２＋（ｍ２Ｓ２＋ｋ２）ｋ１｝Ｆ
Ｄ３＝｛−（ｍ１Ｓ２＋ＣＳ＋ｋ１）（ｍ０Ｓ２＋ｋ１＋ｋ２）＋ｋ１２＋ｋ１ｋ２｝Ｆ
Ｄの値は実施例１の場合と同じであるから
今、ｋ１／ｍ１＝ｋ２／ｍ２の場合
Ｓ２＝−ｋ１／ｍ１＝−ｋ２／ｍ２  ｍ１Ｓ２＋ｋ１＝０  ｍ２Ｓ２＋ｋ２＝０
Ｄ＝−ｋ２２ｊωｃ
Ｄ１＝−（ｋ２２＋ｋ１ｋ２）Ｆ
Ｄ２＝−ＣＳｋ２・Ｆ＝(−ｊωｃ／ｋ１）×ｋ１ｋ２Ｆ＝ｊ×０．０８×ｋ１ｋ２Ｆ
Ｄ３＝｛−ｊωｃ／ｋ１（−（ｍ０／ｍ１）ｋ１＋ｋ１＋ｋ２）＋（ｋ１２＋ｋ１ｋ２）｝Ｆ
この場合上下のＦは同じ値で、そのためには｜χ１｜＝｜χ２｜が必要でｍ１＝ｍ２，ｋ１＝ｋ２のとき成立する。
χ１＝Ｄ１／Ｄ＝｛−（ｋ２２＋ｋ１ｋ２）／−ｋ２２ｊωｃ｝×Ｆ＝２×Ｆ／ｊωｃ
χ０＝Ｄ２／Ｄ＝（−ｊ×０．０８×ｋ１ｋ２／−ｋ２２ｊωｃ）Ｆ
＝ｊ０．０８Ｆ／ｊωｃ
Ｄ３＝｛（−ｊωｃ／ｋ１）×１．５ｋ１２＋２ｋ１２｝×Ｆ＝｛−ｊ０．０８×０．７５＋１｝×２ｋ１２Ｆ＝｛（０．０６）２＋１｝１／２×２ｋ１２Ｆ≒２ｋ１２Ｆ
（ｍ０／ｍ１＝０．５とする）
χ２≒Ｄ３／Ｄ＝２ｋ１２Ｆ／−ｋ１２ｊωｃ＝−２Ｆ／ｊωｃ
χ０／χ１＝ｊ０．０８×１／２＝ｊ０．０４
これも前回と同様に考え無振動と考えられる。
【００１７】
一般の２質量コンベアは図５に示されるが、トラフ１とフレーム２の質量比は１／２又は１／４でχ０／χ１＝０．５〜０．２５であり、これに比較して本発明のものは格段と振動絶縁されていることを示す。
【００１８】
また、本発明のものは起動より直ちに固有振動数となるため、途中の干渉バネによる固有周波数に影響されることがないのは大きな特徴である。
【００１９】
図８は上記振動を安定させるための制御の一例を示すブロック図である。正弦波発振器が内蔵され、マグネットに電流が投入されて共振振動にはいるとき、正弦波発振器が直ちに作動して機械の共振振動と同じ周波数になって、安定した振動を続けるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、フレームの振動をほぼ絶縁できて、基礎工事を大きく低減させることができる振動装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示し、フレームとトラフ間に加振マグネットを取り付けた振動絶縁型電磁共振装置の動作原理図である。
【図２】本発明の時間に対する電流、吸引力、振動力、振動振幅の関係を示す図である。
【図３】本発明の別実施例を示し、フレームとカウンタウエイトの間に加振マグネットを取り付けた振動絶縁型電磁共振装置の動作原理図である。
【図４】本発明のさらに別実施例を示し、フレームとトラフ間及びレームとカウンタウエイトの間に加振マグネットを取り付けた振動絶縁型電磁共振装置の動作原理図である。
【図５】一般の２質量の電磁共振機械の動作原理図である。
【図６】本発明の振動絶縁型電磁共振スクリーンの正面図である。
【図７】上記図面のＡ方向矢視図である。
【図８】本発明の制御原理図である。
【符号の説明】
【００２２】
１．振動スクリーンのトラフ
２．フレーム
３．カウンタウエイト
４．共振バネ
５．共振バネ
６．マグネット
７．板バネ
８．緩衝バネ
９．基礎フレーム
【図１】
2005112592.tif 000006
【図２】
2005112592.tif 000007
【図３】
2005112592.tif 000008
【図４】
2005112592.tif 000009
【図５】
2005112592.tif 000010
【図６】
2005112592.tif 000011
【図７】
2005112592.tif 000012
【図８】
2005112592.tif 000013