特開 2024-46805 制振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046805

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】制振装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20240329BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 Q

F16F15/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152100

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】池田 幸一郎

(72)【発明者】

【氏名】▲柳▼ 和久

(72)【発明者】

【氏名】蓑田 剛志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 伸朗

【テーマコード（参考）】

3J048

【Ｆターム（参考）】

3J048AC02

3J048AD07

3J048BD04

3J048BD05

3J048BD07

3J048BE14

3J048BF01

3J048CB18

3J048CB21

3J048EA29

(57)【要約】

【課題】減衰比の調整精度を向上させることができる。
【解決手段】制振装置は、内部空間を形成するケーシングと、内部空間内に設けられ、周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体と、内部空間に封入されている粉体と、を含む少なくとも１つの制振要素を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部空間を形成するケーシングと、
前記内部空間内に設けられ、周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体と、
前記内部空間内に封入されている粉体と、を含む少なくとも１つの制振要素を備える、
制振装置。

【請求項2】

前記ケーシング及び前記ラティス構造体のそれぞれは、３Ｄプリンタによって前記粉体を構成する粒子と同じ材質の粒子が積層造形された造形物を含む、
請求項１に記載の制振装置。

【請求項3】

前記ケーシングの表面に設けられ、制振対象物に取り付け可能に構成されている弾性体をさらに備える、
請求項１又は２に記載の制振装置。

【請求項4】

前記少なくとも１つの制振要素は、
円弧形状の前記ケーシングである一方側ケーシングを有する一方側制振要素と、
円弧形状の前記ケーシングである他方側ケーシングであって、前記一方側ケーシングに対して脱着可能に構成されている他方側ケーシングを有する他方側制振要素と、を含む、
請求項１又は２の何れか一項に記載の制振装置。

【請求項5】

前記内部空間を第１の内部空間と前記第１の内部空間とは別の第２の内部空間とに仕切る仕切壁をさらに備える、
請求項１又は２の何れか一項に記載の制振装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つの制振要素は、複数の制振要素を含み、
前記制振装置は、前記複数の制振要素のそれぞれを脱着可能に構成されたホルダーをさらに備える、
請求項１又は２の何れか一項に記載の制振装置。

【請求項7】

前記粉体は、金属の粉体及び樹脂の粉体のうちの少なくとも一方を含む、
請求項１又は２の何れか一項に記載の制振装置。

【請求項8】

内部空間を形成するケーシングと、
前記内部空間内に設けられ、周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体と、
前記内部空間内に封入されている粉体と、を含む少なくとも１つの制振要素を備える制振装置の製造方法であって、
前記粉体を構成する粒子と同じ材質の粒子を３Ｄプリンタによって積層造形することで前記ケーシング及び前記ラティス構造体のそれぞれを積層造形するステップを備える、
制振装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制振装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、対象物の振動を抑制するために様々な制振装置が知られている。例えば、特許文献１には、本体の内部に形成された中空セル内に動吸振器が設けられている制振構造体（制振装置）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－００３０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

制振装置は、振動の抑制効果を向上させるために減衰比が調整可能に構成されていることが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、中空セルや動吸振器の振動部に流動材を内包させているにすぎず、減衰比の調整精度が低い。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、減衰比の調整精度を向上させることができる制振装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係る制振装置は、内部空間を形成するケーシングと、前記内部空間内に設けられ、周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体と、前記内部空間に封入されている粉体と、を含む少なくとも１つの制振要素を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の制振装置によれば、減衰比の調整精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る制振装置の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】格子構造の一例を説明するための斜視図である。

【図3】一実施形態に係る粉体の構成を概略的に示す図である。

【図4】一実施形態に係る制振装置において弾性体を上板に固定する構成の一例を概略的に示す図である。

【図5】一実施形態に係る制振装置の設置手段の一例を説明するための図である。

【図6】幾つかの実施形態に係る制振装置の設置手段の一例を説明するための斜視図である。

【図7】幾つかの実施形態に係る制振装置の構成を概略的に示す斜視図である。

【図8】幾つかの実施形態に係る制振装置の製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態による制振装置について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0010】

図１は、一実施形態に係る制振装置１の構成を概略的に示す斜視図である。図１に例示するように、制振装置１は、ケーシング４、ラティス構造体６、及び粉体８を含む制振要素２を含む。尚、図１には、制振装置１の内部構造の一部が図示されている。

【0011】

ケーシング４は、内部に内部空間３が形成されている。ケーシング４は、下板１０と、下板１０より上方に位置する上板１２と、下板１０の周縁と上板１２の周縁とを接続する側板１４と含む。内部空間３は、下板１０、上板１２、及び側板１４によって囲われることで形成されている。図１に例示する形態では、制振装置１は、内部空間３を第１の内部空間５と、第１の内部空間５とは別の第２の内部空間７とに仕切る仕切壁１５をさらに含んでいる。

【0012】

一実施形態では、図１に例示するように、制振要素２は、一方側制振要素２Ａ（２）と他方側制振要素２Ｂ（２）とを含んでいる。一方側制振要素２Ａは、円弧形状のケーシング４である一方側ケーシング４Ａ（４）を有する。他方側制振要素２Ｂは、円弧形状のケーシング４であって、一方側ケーシング４Ａとは別に設けられる他方側ケーシング４Ｂ（４）を有する。この他方側ケーシング４Ｂは、一方側ケーシング４Ａに対して脱着可能に構成されている。図１に例示する形態では、制振装置１は、一方側ケーシング４Ａに対して他方側ケーシング４Ｂが取り付けられることで組み立てられており、リング形状を有している。制振装置１には、上下方向Ｄ１から視たときに、一方側ケーシング４Ａと他方側ケーシング４Ｂとによって囲われることで形成される円形状の隙間１１が形成されている。尚、本開示は、隙間１１の形状を円形状に限定するものではなく、隙間１１は例えば矩形状や楕円形状を有していてもよい。

【0013】

図１に例示する形態では、一方側ケーシング４Ａは、上下方向Ｄ１から視た場合に、下板１０Ａ（１０）及び上板１２Ａ（１２）のそれぞれが円弧形状を有しており、周方向において下板１０Ａが上板１２よりも短い。そして、一方側ケーシング４Ａの側板１４Ａ（１４）は、下板１０Ａの周方向の一端から上方に延びる第１面１６Ａと上板１２Ａの周方向の一端から下方に延びる第２面１８Ａとを接続する下向きの段差面２０Ａを含んでいる。一方側ケーシング４Ａの周方向の他端側の他端部も同様に構成されており、下向きの段差面２０Ａが形成されている。

【0014】

他方側ケーシング４Ｂは、上下方向Ｄ１から視た場合に、下板１０Ｂ（１０）及び上板１２Ｂ（１２）のそれぞれが円弧形状を有しており、周方向において下板１０Ｂが上板１２Ｂよりも長い。そして、他方側ケーシング４Ｂの側板１４Ｂ（１４）は、下板１０Ｂの周方向の一端から上方に延びる第１面１６Ｂと上板１２Ｂの周方向の一端から下方に延びる第２面１８Ｂとを接続する上向きの段差面２０Ｂを含んでいる。上向きの段差面２０Ｂに下向きの段差面２０Ａを載せた状態で、上向きの段差面２０Ｂ及び下向きの段差面２０Ａの両方を貫通するようにボルトのような締結具（不図示）で締結することで、一方側ケーシング４Ａに対して他方側ケーシング４Ｂが脱着可能に取り付けられる。尚、他方側ケーシング４Ｂの周方向の他端側の他端部も同様に構成されており、上向きの段差面２０Ｂが形成されている。そして、上述した締結方法によって、一方側ケーシング４Ａの他端部に他方側ケーシング４Ｂの他端部が取り付けられる。

【0015】

ラティス構造体６は、内部空間３内に設けられている。ラティス構造体６は、周期的に繰り返す格子構造３１を含む。図２は、格子構造３１の一例を説明するための斜視図である。

【0016】

図２に例示するように、格子構造３１は、複数の格子点３２及び複数の腕３３の組み合わせによって構成されている。腕３３は、格子点３２と該格子点３２に隣接する別の格子点３２とを接続する。このような格子構造３１は、立方体形状、円筒形状、四角錘形状などの任意の立体形状を有する。図２に例示する形態では、格子構造３１は、６つの格子点３２及び８つの腕３３の組み合わせによって正八面体形状を有している。

【0017】

ラティス構造体６は、格子点３２及び腕３３によって構成される格子構造３１が繰り返し現れるようになっている。ラティス構造体６は、立体形状が互いに異なる複数の格子構造３１を含んでいる。

【0018】

粉体８は、内部空間３内に封入されている。一実施形態では、図１に例示するように、粉体８は、第１の内部空間５内、及び第２の内部空間７内のそれぞれに封入されている。図３は、一実施形態に係る粉体８の構成を概略的に示す図である。

【0019】

図３に例示するように、粉体８は、複数の粒子２２の集合体である。粒子２２の形状や粒径は特に限定されないが、一実施形態では、粒径は１０μｍ以上４５μｍ以下である。一実施形態では、粒子２２は、鉄、ステレンス、合金鋼、及び銅などの何れかの金属の粒子２２を含んでいる。つまり、制振装置１は金属の粉体８を含んでいる。尚、本開示は、金属の粉体８に限定するものではない。幾つかの実施形態では、制振装置１は金属の粉体８に代えて樹脂の粉体８を含む。幾つかの実施形態では、制振装置１は金属の粉体８とともに樹脂の粉体８を含む。

【0020】

幾つかの実施形態では、内部空間３に対する空間（内部空間３のうちラティス構造体６のような構造物を除いた部分）の割合をＸ１とすると、Ｘ１＞０．３を満たすように、内部空間３内に粉体８が封入されている。幾つかの実施形態では、粒子２２の粒径は、粒子２２の材質に基づいて決定される。

【0021】

一実施形態では、図１に例示するように、ケーシング４及びラティス構造体６のそれぞれは、不図示の３Ｄプリンタによって粉体８を構成する粒子２２と同じ材質の粒子２２が積層造形された造形物１００を含む。３Ｄプリンタは、例えば３ＤＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅ ｄｅｓｉｇｎ）データ又は３ＤＣＧ（Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｇｒａｐｈｉｃｓ）データに基づき３次元のオブジェクト（ケーシング４やラティス構造体６）を造形する三次元積層造形装置である。この３Ｄプリンタは、例えば、粉末状の材料である粉体８をレーザで局所的に溶融させた後、焼き固めて積層造形させるように構成されており、粉体８を貯蔵する材料バケットと、造形物１００を形成するための造形ステージと、余剰の粉体８を貯留するための余剰分バケットと、を備えている。

【0022】

一実施形態では、図１に例示するように、制振装置１は、ケーシング４の表面４ａに設けられ、振動の抑制対象である制振対象物（配管１２０）に取り付け可能に構成されている弾性体３０をさらに備えている。図１に例示する形態では、弾性体３０は、円柱形状を有しており、上板１２の上面１２ａに固定されている。図４は、一実施形態に係る制振装置１において弾性体３０を上板１２に固定する構成の一例を概略的に示す図である。

【0023】

一実施形態では、図４に例示するように、制振装置１は、内部空間３内に配置される柱２４をさらに含んでいる。柱２４は、例えば、円柱であって、下板１０と上板１２とを接続している。柱２４は、内部空間３内の任意の位置に配置される。幾つかの実施形態では、柱２４は、仕切壁１５と一体的に形成されている。図４に例示する形態では、制振装置１は、上板１２を貫通し、上板１２の上面１２ａに載せられている弾性体３０と柱２４とを締結するボルト２６を含んでいる。

【0024】

一実施形態に係る制振装置１を制振対象物に設置する手段の一例について説明する。図５は、一実施形態に係る制振装置１の設置手段の一例を説明するための図である。一実施形態では、制振対象物は円筒形状を有する配管１２０である。配管１２０には、配管１２０の外周面１２４から配管１２０の径方向の外側に沿って延びるアダプタ１２２が設けられている。

【0025】

図５に例示する形態では、弾性体３０のケーシング４の表面（上板１２の上面１２ａ）側とは反対側の面３０ａがアダプタ１２２に当接するように、制振装置１が配置されている。弾性体３０は、不図示のボルトによってアダプタ１２２に固定されてもよい。配管１２０の外径ｄ１は制振装置１の内径ｄ２（隙間１１の径）より小さく、隙間１１に面する制振装置１の内周面１３が配管１２０の外周面１２４と非接触であるように、配管１２０は制振装置１の隙間１１を貫通している。

【0026】

（作用・効果）
一実施形態に係る制振装置１の作用・効果について説明する。制振装置１の性能は、重量、剛性、及び減衰比が支配的になる。しかしながら、従来からの制振装置では、重量及び剛性のうちの少なくとも１つを調整可能に構成されていることが多く、減衰比の調整が容易な構成とはなっていなかった。減衰比は、構成材料の内部減衰（材料減衰）と構造部材間の摩擦や衝突によるエネルギー散逸によって決定される。そのため、制振装置１の減衰比は弾性体３０、ケーシング４、ラティス構造体６、及び粉体８の材料減衰に加え、ケーシング４、ラティス構造体６と粉体８との摩擦や衝突に抵抗などによって生じる減衰力によって決まる。

【0027】

一実施形態によれば、内部空間３内に粉体８を封入することで、粉体８に含まれる粒子２２同士の摩擦・衝突減衰によって減衰比を高めることができる。さらに、内部空間３内にラティス構造体６が設けられることで、粉体８の撹拌を促進させて粒子２２同士の凝集を抑制し、減衰比をさらに高めることができる。つまり、粒子２２の材質や粒径、及びケーシング４の内部空間３における空間の割合などを調整することで減衰比を調整することができる。よって、減衰比の調整精度を向上させることができる。

【0028】

一実施形態によれば、制振装置１は仕切壁１５を含むので、第１の内部空間５及び第２の内部空間７のそれぞれに対して容積や粉体８の封入量などを調整し、減衰比をより詳細に調整することができる。

【0029】

一実施形態によれば、ケーシング４及びラティス構造体６のそれぞれは粉体８が積層造形された造形物１００であるので、３Ｄプリンタによって制振要素２（ケーシング４、ラティス構造体６、及び粉体８）をまとめて製造することができる。

【0030】

一実施形態によれば、他方側ケーシング４Ｂを一方側ケーシング４Ａに取り付ける際に、一方側ケーシング４Ａと他方側ケーシング４Ｂとで配管１２０を挟み込むことで、制振装置１を配管１２０に簡単に取り付けることができる。

【0031】

一実施形態によれば、制振装置１は弾性体３０を含むので、動吸振器として制振装置１を提供することができる。尚、本開示は、制振装置１を動吸振器に限定するものではない。幾つかの実施形態では、制振装置１は弾性体３０を含んでおらず、制振要素２だけを含んでいる。図６は、幾つかの実施形態に係る制振装置１の設置手段の一例を説明するための斜視図である。

【0032】

図６に例示するように、幾つかの実施形態では、制振装置１は円弧形状の一方側ケーシング４Ａ及び他方側ケーシング４Ｂのそれぞれを備えている。一方側ケーシング４Ａは、一端部及び他端部のそれぞれに設けられ、径方向の外側に沿って延びる第１フランジ部３４を含む。他方側ケーシング４Ｂは、一端部及び他端部のそれぞれに設けられ、径方向の外側に沿って延びる第２フランジ部３６を含む。そして、ボルトあるいはスタッドボルトに捩じ込まれるナット等のような締結具３８を用いることで、第２フランジ部３６は第１フランジ部３４に脱着可能に固定される。配管１２０は、隙間１１を貫通するように、一方側ケーシング４Ａと他方側ケーシング４Ｂとによって挟持されている。

【0033】

図７は、幾つかの実施形態に係る制振装置１の構成を概略的に示す斜視図である。幾つかの実施形態では、制振装置１は複数の制振要素２を含んでいる。そして、制振装置１は、複数の制振要素２のそれぞれを脱着可能に構成されたホルダー４０をさらに含む。図７に例示する形態では、ホルダー４０は円板形状を有しており、上面４０ａから下面４０ｂに亘って貫通する貫通孔４２が形成されている。制振要素２は、ホルダー４０の上面４０ａに脱着可能に構成されている。脱着方法は特に限定されないが、例えば、ホルダー４０の上面４０ａに制振要素２と係合するための係合部を設けてもよいし、磁力によってホルダー４０の上面４０ａに制振要素２を取り付けてもよい。図７に例示する構成によれば、複数の制振要素２の組み合わせによって所望の減衰比に調整された制振装置１を提供することができる。

【0034】

本開示に係る制振装置１の製造方法について説明する。図８は、幾つかの実施形態に係る制振装置１の製造方法のフローチャートである。図８に例示するように、制振装置１の製造方法は、造形ステップＳ１を含む。

【0035】

造形ステップＳ１は、粒子２２を３Ｄプリンタによって積層造形することでケーシング４及びラティス構造体６のそれぞれを造形する。造形ステップＳ１では、例えば、３Ｄプリンタによってケーシング４及びラティス構造体６のそれぞれを造形するとともに、粉体８が内部空間３内に供給される。幾つかの実施形態では、ケーシング４の上板１２を予め造形しておき、内部空間３内への粉体８の供給（例えば、人手による供給）が完了してから溶接やボルト締めなどによって上板１２を上板１２以外の造形物に結合させる。このような制振装置１の製造方法によれば、減衰比の調整によって振動の抑制効果を向上可能な制振要素２を含む制振装置１を３Ｄプリンタでまとめて製造することができる。

【0036】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0037】

［１］本開示に係る制振装置（１）は、
内部空間（３）を形成するケーシング（４）と、
前記内部空間内に設けられ、周期的に繰り返す格子構造（３１）を含むラティス構造体（６）と、
前記内部空間内に封入されている粉体（８）と、を含む少なくとも１つの制振要素（２）を備える。

【0038】

上記［１］に記載の構成によれば、ケーシングの内部空間内に粉体を封入することで、粉体を構成する粒子同士の摩擦・衝突減衰によって減衰比を高めることができる。さらに、ケーシングの内部空間内にラティス構造体が設けられることで、粉体の撹拌を促進させて粒子同士の凝集を抑制し、減衰比をさらに高めることができる。つまり、粒子の材質や粒径、及びケーシングの内部空間における空間の割合などを調整することで減衰比を調整することができる。よって、減衰比の調整精度を向上させることができる。

【0039】

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］に記載の構成において、
前記ケーシング及び前記ラティス構造体のそれぞれは、３Ｄプリンタによって前記粉体を構成する粒子（２２）と同じ材質の粒子が積層造形された造形物（１００）を含む。

【0040】

上記［２］に記載の構成によれば、３Ｄプリンタによって制振要素をまとめて製造することができる。

【0041】

［３］幾つかの実施形態では、上記［１］又は［２］に記載の構成において、
前記ケーシングの表面（４ａ）に設けられ、制振対象物（１２０）に取り付け可能に構成されている弾性体（３０）をさらに備える。

【0042】

上記［３］に記載の構成によれば、動吸振器として制振装置を提供することができる。

【0043】

［４］幾つかの実施形態では、上記［１］から［３］の何れか１つに記載の構成において、
前記少なくとも１つの制振要素は、
円弧形状の前記ケーシングである一方側ケーシング（４Ａ）を有する一方側制振要素（２Ａ）と、
円弧形状の前記ケーシングである他方側ケーシング（４Ｂ）であって、前記一方側ケーシングに対して脱着可能に構成されている他方側ケーシングを有する他方側制振要素（２Ｂ）と、を含む。

【0044】

上記［４］に記載の構成によれば、他方側制振要素を一方側制振要素に取り付ける際に、一方側制振要素と他方側制振要素とで制振対象物を挟み込むことで、制振装置を制振対象物に取り付けることができる。

【0045】

［５］幾つかの実施形態では、上記［１］から［４］の何れか１つに記載の構成において、
前記内部空間を第１の内部空間（５）と前記第１の内部空間とは別の第２の内部空間（７）とに仕切る仕切壁（１５）をさらに備える。

【0046】

上記［５］に記載の構成によれば、第１の内部空間及び第２の内部空間のそれぞれに対して容積や粉体の封入量などを調整し、減衰比をより詳細に調整することができる。

【0047】

［６］幾つかの実施形態では、上記［１］から［５］の何れか１つに記載の構成において、
前記少なくとも１つの制振要素は、複数の制振要素を含み、
前記制振装置は、前記複数の制振要素のそれぞれを脱着可能に構成されたホルダー（４０）をさらに備える。

【0048】

上記［６］に記載の構成によれば、複数の制振要素の組み合わせによって所望の減衰比に調整された制振装置を提供することができる。

【0049】

［７］幾つかの実施形態では、上記［１］から［６］の何れか１つに記載の構成において、
前記粉体は、金属の粉体及び樹脂の粉体のうちの少なくとも一方を含む。

【0050】

上記［７］に記載の構成によれば、制振対象物に応じて、金属の粉体、または樹脂の粉体が封入されている制振装置を提供することができる。

【0051】

［８］本開示に係る制振装置の製造方法は、
内部空間を形成するケーシングと、
前記内部空間内に設けられ、周期的に繰り返す格子構造を含むラティス構造体と、
前記内部空間内に封入されている粉体と、を含む少なくとも１つの制振要素を備える制振装置の製造方法であって、
前記粉体を構成する粒子と同じ材質の粒子を３Ｄプリンタによって積層造形することで前記ケーシング及び前記ラティス構造体のそれぞれを積層造形するステップ（Ｓ１）を備える。

【0052】

上記［８］に記載の方法によれば、減衰比の調整精度が向上された制振装置を３Ｄプリンタでまとめて製造することができる。

【符号の説明】

【0053】

１ 制振装置
２ 制振要素
２Ａ 一方側制振要素
２Ｂ 他方側制振要素
３ 内部空間
４ ケーシング
４Ａ 一方側ケーシング
４Ｂ 他方側ケーシング
５ 第１の内部空間
６ ラティス構造体
７ 第２の内部空間
８ 粉体
１５ 仕切壁
２２ 粒子
３０ 弾性体
３１ 格子構造
４０ ホルダー
１００ 造形物
１２０ 配管（制振対象物）
Ｓ１ 造形ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】