JP2774980B2

JP2774980B2 - 防振支持装置

Info

Publication number: JP2774980B2
Application number: JP63004036A
Authority: JP
Inventors: 幹育中西
Original assignee: SEAGEL INC.
Current assignee: SEAGEL INC.
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH01182644A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、振動発生源、例えば原動機等からの振動伝
達や、或は、振動を嫌う機器、例えば精密測定器等への
振動伝達を防止する防振支持装置に関するものである。

従来の技術従来の防振支持装置は弾性部材を用いており、この弾
性による変形で振動を吸収するよう構成されている。

このような従来装置においては、弾性変形の復元力が
新たな振動波を発生せしめる事が多く、このような復元
力による反発弾性を低減せしめる事はなかなか困難であ
る。

このため、本出願人は、弾性材料で中空に作った外筺
内にゲル状物質を密閉封入するとともに、この外筺の上
下に取り付けた台枠間に印加される荷重を、該外筺とゲ
ル状物質とで受けるように構成した防振支持装置を特願
昭59−228638号（特開昭61−105318号）として、また、
ゲル状物質を柱状に成形し、これをベローズ内に内装し
たものを特願昭61−106032号（特開昭62−261728号）と
して、出願に及んでいる。

発明が解決しようとする問題点一般に、防振支持装置は、その共振点が低く、共振倍
率が小さいのが求められており、共振点を下げるには、
理論的には、許容範囲内で防振支持装置への負荷荷重を
上げるか、さもなくは、防振支持装置自体のバネ定数を
下げることで解決される。

しかし、ゲル状物質を用いた上述の防振支持装置で
も、前者にあっては、ゲル状物質自体の荷重−歪み特性
が途中から線形性を失い急カーブするため、縦軸に共振
点をとり、横軸に負荷荷重をとった共振点−負荷荷重の
特性は下に凸の曲線となり、共振点を低くと云う要請に
対し限界を示す。

また、後者にあっては、ベローズ自体が一般に高価で
あるとともに、そのバネ定数の設計に比較的多くの制約
と実際に作ってみないと分からないと云う問題があり、
内部のゲル状物質のバネ定数が途中から急上昇すると云
う共振点を下げるための阻害因子を内在していることに
変わりなかった。

問題を解決するための手段したがって、上記問題点を解決するために、本発明防
振支持装置は、主荷重方向に沿う壁面をそれぞれに形成
した基台と受台とを、互いの壁面が対向する壁面として
適当間隔離れるが、主荷重方向においては一部が重なり
合うよう、主荷重方向において対極的に配置し、該壁面
間にゲル状物質を両壁面にのみ接触させるようにして介
装するとともに、基台と受台との間にはバネ部材をも介
装して一体化し、基台と受台との主荷重方向での相対ズ
レはバネ部材の変形と同時にゲル状物質を圧縮すること
なくゲル状物質のせん断方向での変形のみを伴うように
したことを特徴とする。

作用バネ部材は、その弾性で、防振支持装置の基礎的抵抗
力を設定し、対象物の静圧の多くを受け、ゲル状物質へ
の負担を軽減する。また、基台、受台の相対運動はバネ
部材の変形と同時にゲル状物質の変形を生ずる。ゲル状
物質の変形はせん断方向のものであって、荷重−歪み特
性が線形性を失わず、バネ定数の急上昇をもたらさない
ため、負荷荷重上げて共振点を下げることに支障がな
い。それでいて、ゲル状物質の変形は、内部摩擦を生じ
て振動エネルギーを消費、吸収してしまうから、共振倍
率も小さくできる。

実施例次ぎに、本発明を図示の実施例について説明する。

第１図において、１は基台、２は受台、３はゲル状物
質、４はバネ部材たるコイルバネである。基台１は有底
円筒状を呈していて、その円周壁には排気口５が明けら
れている。また、受台２は円柱に円板を乗せたような二
段の円柱状を呈している。そして、ゲル状物質３は円筒
状を呈していて、基台１の上端内周面と受台２の下端外
周面とにその内外側面が粘着ないし接着されて架け渡さ
れている。

したがって、この例では、適当間隔離れるが、主荷重
方向においては一部が重なり合う互いが対向する壁面と
し、基台１の内周面と受台２の外周面とがそのそれぞれ
に相当する。

また、コイルバネ４は、基台１及び受台２に刻設され
た円溝10、20内に嵌め入れられて、受台２の底を支える
べく基台１側に内装されている。

このため、基台１と受台２との相互運動は、コイルバ
ネ４の伸縮とともに、ゲル状物質３のせん断方向での変
形を伴うようになる。

ここで、ゲル状物質は、針入度50〜200、望ましくは1
00〜200程度のものを選ぶのが良く、本実施例では、物
質の安定性やその防振特性からシリコーンゲル、具体的
には、商品名トーレシリコーンCF5027（トーレシリコー
ン株式会社製造）とKE−1051（信越化学株式会社製造）
とを用いたが、これにフィライト（商標名…日本フィラ
イト株式会社製造）やエクスパンセル（商標名…日本フ
ィライト株式会社販売）という微小中空球体を混合して
複合化したシリコーンゲルを用いるのも良い。

なお、ゲル状物質３をこのように基台１の上端内周面
と受台２の下端外周面とに架け渡すにあたっては、例え
ば、基台１と受台２の空間Ａに別途スペーサーを嵌め入
れて、全体を逆さにした状態にて、基台の底側からある
いは排気口５通じてゲル状物質の原液を流し込み、その
後、この原液を加熱してゲル硬化させ、スペーサーを外
し元に戻すようにすれば良い。

また、ゲル状物質には常にせん断力が働くことからし
て、ゲル状物質３と基台１、受台２との間において結合
が弱い危険があるので、両者間の粘着力ないし接着力を
強化しておく必要がある。これには、例えば、基台１、
受台２の壁面に、予め高ダンピングのシリコーンゲル、
例えば、前記KE−1051を薄く塗り、薄膜状にてゲル硬化
させた後、この上にそれよりダンピングの低いシリコー
ンゲル、例えば、前記CF5027を厚く積層させる、あるい
は、壁面に白金化合物触媒等の硬化促進剤を薄く塗った
ところへ、例えば、CF5027の原液を流し込み、ゲル硬化
させたりすれば良い。前者によれば、壁面との境界に高
ダンピングのゲル状物質層があるので、いわゆる粘ばい
結合が図れて壁面との粘着が強化され、また、後者によ
れば、ゲル硬化が確実化されるとともに壁面材質との間
に一部化学結合も生じて接着化された結合がなされると
考えられる。

なお、白金化合物触媒系の硬化促進剤としては、商品
名SRX212（トーレシリコーン株式会社製造）やCatalyst
OL（ワッカーケミカルズイーストアジア株式会社
販売）等がある。

また、CF5027やKE−1051等は、分子中に珪素原子に結
合したビニル基を含有するポリジオルガノシロキサンと
分子中に珪素原子に結合した水素を含有するポリジオル
ガノシロキサンを、白金化合物触媒を用いて室温で、あ
るいは加熱して硬化させて得られる付加反応型のシリコ
ーンゲルであるが、CF5027の方は、直鎖状に架橋しない
でもないが、多くは二次元、三次元的に架橋した分子構
造をとるのに対し、KE−1051の方は、二次元的に架橋す
ることもあるが大部分直鎖状に架橋した分子構造をと
り、この点が両者にダンピング特性の違いを生じている
大きな要因があると考えられるものである。

そこで、振動を隔離したい支承面に基台１を置き、受
台２の上には対象物を乗せるようにすれば、この間に存
在する静圧、この例では、対象物の重量がコイルバネ４
とゲル状物質３とに印加され、コイルバネ４の圧縮とゲ
ル状物質３のせん断方向での変形とを生じて釣り合う。

次いで、支承面か対象物かの一方に振動が生ずると、
この振動は振動波として基台１または受台２に伝達さ
れ、コイルバネ４及びゲル状物質３にも印加されること
となって、コイルバネ４が伸縮したり、ゲル状物質３が
せん断方向に変形する。

このときにおけるゲル状物質３の変形はせん断方向で
の変形であるため、その荷重−歪み特性は線形的であ
り、またその反発弾性率自体がごく小さく、コイルバネ
４との和で得られる反発弾性も歪みに対し線形的なもの
とすることができ、これが振動波に対して作用すること
となる。

したがって、本発明によれば、従来のように、共振点
を下げようとして、負荷荷重を上げると、防振支持装置
としてのバネ定数も上がってしまうようなことはなく、
負荷荷重を上げても、バネ定数はほぼ一定に保たれるか
ら、これがそのまま共振点を下げる効果として享受する
ことができる。

一方、ゲル状物質３の変形がせん断方向のものである
と云えども、ゲル状物質３を変形させることに変わりな
く、ゲル状物質の変形は、その内部摩擦によってエネル
ギー消費を大いに伴うので、振動を減衰させ、共振点に
おける共振倍率を下げることが可能となる。

そこで、外径50mmの基台、受台であって、外径42mm、
内径32mm、高さ33mmの大きさのゲル状物質として、前記
CF5027とKE−1051の薄膜からなるものを、基台、受台に
架け渡し、線径１、5mm、自由長30mm、有効巻き数６、
座巻き２でバネ定数が０、3Kg/mmのコイルバネを入れた
第１図に示す構造の試験体を３個、加振機テーブル上に
セットし、その上に、試験１として4230gの荷重を、試
験２として6382gの荷重を、試験３として9143gの荷重
を、試験４として11524gの荷重を掛けた上で、２〜100H
zの周波数範囲に亙り、０、2Gの振動加速度を与えたと
きの防振性能を次表に示す。

この結果、確かに負荷荷重を増せば、共振点も低くな
り、共振倍率も小さいままに保てることと、さらに、本
実施例のように、予めダンピングの特に高いシリコーン
ゲルで薄層を形成した上でシリコーンゲルを両台間に架
け渡すようにすれば、上記試験４のように１個あたり38
41gも高負荷荷重をかけることができ、ゲル状物質と基
台、受台との結合が確かに強化されていることの確認も
できた。

また、第２図は同各試験での伝達率を重ねて示す図表
であり、図表中、ａが試験１、ｂが試験２、ｃが試験
３、ｄが試験４の結果を示すものである。

また、第３図に示すものは、基本的には第１図のもの
と同じであるが、受台２を基台１の上端と同じ高さの処
で上下に分割自在の受台上21、受台下22とし、これをイ
ンロウ部分23で嵌め合わせて一体とし、また、基台１の
内周壁には螺溝12を刻設し、底板11をこれに螺合させて
上下自在とした他の実施例である。このように、受台を
上下に分割自在とすることによって、ゲル状物質３を基
台１と受台２との間でゲル硬化させる際、受台上21を外
し、逆さにした状態で、ガラス板等の平面上でゲル硬化
させることができるので、スペーサー等が不用となり、
作業自体も簡単になる。また、対象物の振動が受台に捻
れ等を生ずるようなことがあっても、この部分が多少と
も旋回等して逃げとすることができる。

また、ゲル状物質を受台の下面をも若干覆うように被
膜状31にもゲル硬化させれば、コイルバネ４を位置決め
させるのに役に立つ。さらに、基台１の底板11が上下自
在ならば、対象物の重量の大部分をコイルバネ４だけに
負荷させるようにもでき、ゲル状物質３への負荷を軽減
することができて、耐荷重性を向上させることもでき
る。さらに、排気口にバルブ６等を取り付けておけば、
内部の空気の吸排気抵抗を調節して、使用状況に合った
特性の改善が可能となる。

さらに、第４図は、基台１及び受台２の互いに対向す
る壁面を複数の平行平面の壁面1a、1b、2a、2b、2cと
し、各壁面間にゲル状物質３を架け渡し、それらを囲む
ようにコイルバネ４を配したものである。この構造によ
れば、コイルバネ４にカバーの役を兼ねさせることがで
き、また、バネ定数も低く作り易く、コンパクトにも形
成できる。第５図は、バネ部材として、薄い被膜に覆わ
れたゴムボール状のもの７を用い、また、基台１と受台
２のどちらにも属さない壁面８をゲル状物質３の間に介
在させたものである。なお、これらの場合には、各壁面
の間に位置させるゲル状物質をそれぞれ異なる材質のも
のとして特性の改善を図るようにしても良い。また、場
合によっては、排気口を明けることなく、基台１内を気
密下として内部自体が空気バネとして作用させるように
しても良い。

第６図は、基台１、受台２及びバネ部材が一体のケー
スを形成し、バネ部材としてベローズ９を用いている。
そして、ゲル状物質３を架け渡すにあたっては、基台に
円筒部1dを形成し、受台に円柱部2dを形成し、これらを
組み合わせてその間にゲル状物質３を配置、架け渡すよ
うにしている。第７図に示すものは、針状の棒1e、2eが
多数突設された基台１、受台２を、その棒1e、2eが互い
に入り組むようにして重ね合わせ、その棒1e、2eが入り
組んだところにゲル状物質３が介在するようにしたもの
である。したがって、この例では、適当間隔離れるが、
主荷重方向においては一部が重なり合う互いが対向する
壁面として、基台１及び受台２に突設した針状の棒1e、
2eの周面がそのそれぞれに相当する。

何れにせよ、振動を隔離したい支承面と対象物との間
に本発明防振支持装置を介装すれば、基台、受台の相対
運動はゲル状物質のせん断方向の変形を生ずる。このゲ
ル状物質の変形はせん断方向のものであるので、その荷
重−歪みの特性は緩い傾斜の線形性を保っており、バネ
定数の急上昇をきたさないため、負荷荷重上げて共振点
を下げることに対しての支障がない。同時にゲル状物質
の変形は内部摩擦を生じて振動エネルギーをその全体で
消費吸収できるので、共振倍率が小さい。なお、図示し
なかったが、バネ部材の個数を増やしたり、各バネのバ
ネ定数を変えたり、バネ定数の異なるバネ部材を配置し
たりして、所望の防振特性を持つ装置に仕上げる事もで
きる。

このように、本発明は、基台、受台の相互運動に起因
するゲル状物質のせん断方向での変形を利用するもので
あるから、上記実施例では、ゲル状物質がせん断方向に
変形するのに妨げとならないよう、基台及び受台の一部
が主荷重方向でゲル状物質と接触しないようにされてい
る。

また、互いの壁面が対向する壁面とは、必ずしも平行
壁面である必要はなく、実質的にゲル状物質に専らせん
断方向の変形を起こさせるように対向していれば良い。

発明の効果以上、本発明によれば、防振支持装置に求められてい
る共振点が低く、共振倍率が小さいと云う要求を満足さ
せることができる。したがって、回転機器のような自ら
振動を発生する機器や、精密測定器のごとく振動を嫌う
ような機器を支承するものとして効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明防振支持装置の一実施例の断面図であ
り、第２図は各試験の低周波数帯域での伝達率を示す図
表、第３図ないし第７図は他の実施例の断面図である。１……基台、２……受台３……ゲル状物質、４、７、９……バネ部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主荷重方向に沿う壁面をそれぞれに形成し
た基台と受台とを、互いの壁面が対向する壁面として適
当間隔離れるが、主荷重方向においては一部が重なり合
うよう、主荷重方向において対極的に配置し、該壁面間
にゲル状物質を両壁面にのみ接触させるようにして介装
するとともに、基台と受台との間にはバネ部材をも介装
して一体化し、基台と受台との主荷重方向での相対ズレ
はバネ部材の変形と同時に、ゲル状物質を圧縮すること
なくゲル状物質のせん断方向での変形のみを伴うように
したことを特徴とする防振支持装置。