遠心力と振幅の計算

振動モータが発生させる遠心力

図 X のように、振動モータは、回転する錘(アンバランスウェイト)により、被振動体に対して全方向に遠心力を発生させます。

図X:単一の振動モータが全方向に遠心力を発生させている図
図X

この遠心力 F は、一般式として遠心力の計算式:F=mrωの2乗 で表されます。
この角速度 ω を振動数 F に展開すると、以下の計算式で求められます。

遠心力Fの計算式:F=mr(2πf)の2乗
図Y:2つの回転体と矢印で示された回転方向、中央に上下方向の力を示す矢印がある図
図Y
記号 意味 単位
F 遠心力 N
m 偏芯質量 kg
r 偏芯距離 m
f 振動数 Hz

2台のモータによる振動方向の制御(直線運動の原理)

古くから広く知られている方法として、2台の振動モータを同一の剛体構造物上に取り付け、同一配線により互いに反対方向に回転させると、遠心力 F1F2 が等しい(前提条件の式:F1 = F2)という条件の下で、以下のような現象が起こります。

図Y-1:遠心力F1とF2が下向きに同調し、上下方向に2倍の合力が生じる図
図Y-1
図Y-2:遠心力F1とF2が左右方向に同調し、横方向の力が打ち消し合ってゼロになる図
図Y-2
図Y-3:遠心力F1とF2が上向きに同調し、上下方向に2倍の合力が生じる図
図Y-3
図Y-4:遠心力F1とF2が左右方向に同調し、横方向の力が打ち消し合ってゼロになる図
図Y-4
  • 図 Y-1 / 図 Y-3 は、お互いの力F1F2上下方向成分が同調して合力は2倍になります。
  • 図 Y-2 / 図 Y-4 は、左右方向の力が互いに打ち消し合ってゼロになります。

図 Y-1~4の軌跡により、上下方向のピストン方式と同様の直線振動を発生させることができます。

この原理を応用したものが、図 Y-5 のようなテーブルバイブレータです。

図Y-5:2台のモータによる直線振動(テーブルバイブレータ)の図
図Y-5

また、この力の方向を傾けていけば、振動コンベアとして材料を飛び跳ねさせながら水平方向に送っていくこともできます。

モータを傾けた振動コンベアの図

全振幅の計算式

合成された上下方向の遠心力により生じる片振幅 A0(モータ中心から片側への振れ幅)に対し、全振幅 A は次の関係となります。

全振幅 A の計算式: A = A0 × 2

まず、片振幅 A0 を求める際の一般式は以下の通りです。

片振幅A0の計算式 A0 = F/W / ω2の2乗

この一般式を変形し、振動数 f を用いた計算を容易にするための変形式は以下の通りです。

片振幅A0の変形式:A0 = 1 / (2πf)2乗 × F/W
記号 意味 単位
A 全振幅(両振幅) m
F 遠心力(合成遠心力) N
W 被振動質量 kg
f 振動数 Hz

関連ページ

機器の用途と選定方法