JP3040401B2 - 輸送用自動除振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、物品を車両により輸送する場合に物品が受
ける振動を低減させ、物品を保護する輸送用の除振装置
に関するものである。

従来技術 輸送車の荷台から伝搬してくる振動は輸送物品に影響
して不具合を生じ、時として故障の原因になることが多
く、振動低減の装置が強く要望されている。

従来は主に発泡スチロ−ル，ウレタンフォ−ム，木枠
等の緩衝材料を用いて厳重に梱包する方法があるが、特
に精密機器の輸送には除振装置を備えたエアサスペンシ
ョン使用の輸送車が利用されている。

解決しようとする課題 しかしかかるエアサスペンション車の除振装置は空気
圧を利用するものであるから、荷台に載せられる荷物の
形状，全重量，重心の偏り等の状態によって除振効果が
大きく異なる。

それにも拘らず現在のエアサスペンション車の空気圧
調整は非常に困難で、殆ど調整作業は行なわれていなか
った。

従って荷物状態によっては、必ずしも最適な除振状態
となっていない場合が多かった。

またエアサスペンション車は通常水平方向の防振機能
は備えていないのが現状である。

課題を解決するための手段および作用 本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的
とする処は、空気ばねを利用し基台に対する荷台のレベ
ルを水平に保持しかつその高さを一定制御することで積
載物の状態にかわりなく、常に安定な最適除振状態を得
ることができる輸送用自動除振装置を供する点にある。

すなわち本発明は、基台上で、空気ばねと振動減衰器
とを並列に配設した上下方向防振手段と、積層ゴムから
なる水平方向防振手段とを直列に組合わせて、荷台を支
持する輸送用の除振装置において、前記空気ばねに空気
圧を供給する空気供給源と、前記空気ばねと前記空気供
給源との間に介在し、前記空気ばねへの空気の供給およ
び排気を制御する制御弁と、前記基台に対する前記荷台
の変位を検出する変位検出手段と、同変位検出手段の検
出結果に基づき前記制御弁を駆動制御する制御手段とを
備え、前記制御手段は、積載物が載荷された前記荷台を
前記基台に対して積載物の重さに応じた所要高さに設定
し、どんな積載物が荷台に載荷されても前記基台に対す
る前記荷台のレベルを水平に保持しかつその高さを一定
に維持する輸送用自動除振装置である。

制御手段は、荷台を基台に対して積載物の重さに応じ
た所要高さに設定して所要の共振周波数を得るように
し、変位検出手段からの検出情報をもとに制御弁を駆動
制御して空気ばねの内圧を調整し基台に対する荷台のレ
ベルを水平に保持しかつその高さを常に一定に保つよう
制御することで前記所要の共振周波数を変わらず一定値
に維持することができる。

所要の共振周波数が常に維持されることで、荷台に積
載される荷物状態にかかわりなく、常時自動的に安定な
最適除振状態とすることができる。

実 施 例 以下第１図ないし第８図に図示した本発明に係る一実
施例について説明する。

第１図は本実施例の輸送用除振装置１の縦断面図であ
り、第２図はその平面図である。

基台２は偏平な箱状をなし、矩形の底板2aの４辺に断
面矩形の筒状側体2bが立設されて構成されている。

底板2aには２本の平行な凹み2cが形成されていて、平
面上に置かれたときにフォ−クリフトの爪が挿入できる
スペ−スが形成されるようになっている。

また筒状側体2bの４隅にはその筒内に空気ばねを利用
した伸縮キャスタ−３が内蔵されていて、空気の圧入に
より伸縮キャスタ−３が下方へ突出して基台２を移動自
在に支持することができるようになっている。

底板2aの上面中央には空気圧を供給するエアタンク４
が固定されていて、次記空気ばね５および前記伸縮キャ
スタ−３に空気の供給を行なうようになっている。

基台２の底板2aの箱内４隅にはそれぞれ空気ばね５が
その下端を固定されて立設されており、同時に空気ばね
５と並んでエアダンパ６が下端を固定されて立設されて
いる。

各空気ばね5,エアダンパ６の上端は中間台７に固定さ
れて、中間台７は４個の空気ばね５によって支持されて
いる。

各空気ばね５にはエアタンク４から延出した配管20が
接続されており、各空気ばね５につながる配管20は基台
２の筒状側体2b内を配設されて、その途中にはそれぞれ
電磁バルブ21が設けられている。

この電磁バルブ21は空気ばね５へ空気を供給する吸気
と空気ばね５から空気を流出する排気との切換えが可能
な切換弁である。

中間台７は金属板の左右側部を上方へ折曲したのち外
側水平方向に折曲し、さらに下方に折曲して、断面コ字
状をしてその開口部を下方に向けた側体7aを左右に形成
しており、同側体7aに空気ばね５およびエアダンパ６が
設けられる。

該側体7aの上面は通常基台２の側体2bの上面と略同じ
高さに位置する。

第３図は第２図のIII−III断面図であり、中間台７の
断面コ字状の側体7aに設けられた空気ばね５およびエア
ダンパ６を示している。

中間台７の側体7aには仕切板7cによって下方に開口し
た２個の箱状が形成されて、同箱状の各々の空気に空気
ばね５およびエアダンパ６の上半部が嵌合された形をし
ている。

空気ばね５はその下方筒体5aが上記箱状空間に臨んで
立設されており、箱状空間の天井部に固定された上端部
材5bとの間に可撓性袋体5cが上方箱状部と下方筒体5aと
の間隙を埋める形で設けられ、前記エアタンク４より空
気ばね５内部に空気圧が供給されるようになっている。

したがって空気ばね５は基台２と中間台７との水平方
向の相対的動きを規制して主に上下方向の振動の伝搬を
阻止するように働く。

またエアダンパ６は中間台７の側体7aおよび基台２に
それぞれ固着される上下端部材6a,6b間に筒状ゴム体6c
がその上下側縁部を固着されて設けられ、一方の端部材
には可撓性筒体6cの内部空間と連通する連通孔6dが穿設
され、連通孔6dの端部材側面に形成された開口に導通管
８の一端が嵌挿され、導通管８の他端は外部に開放さ
れ、同開放端部近傍にはオリフィス径を自在に調整でき
るバルブ９が設けられている。

したがってエアダンバ６は一般にバルブ９をある程度
開き、このバルブ・オリフィスの空気の流れ抵抗により
基台２と中間台７との間の上下の相対的な振動を減衰さ
せ、その減衰力はバルブ９によって調整することができ
る。

なお各空気ばね５の近傍にはそれぞれ変位センサ−22
が基台22上に固定されており、変位センサ−22の回動す
る可動部はその先端が上方の中間台７の底面に常に接す
るように付勢されている。

したがって基台２に対する中間台７の４隅の高さを４
個の変位センサ−22によって独立に検出できるようにな
っている。

中間台７には中央平板部に矩形孔が穿設されており、
その矩形孔の周囲の底板部7bの４隅に積層ゴム10が立設
され、同積層ゴム10に４隅を支持されて矩形平板の荷台
11が支持されている。

荷台11は軽量でかつ強い曲げ剛性を有する。

荷台11の上面は、中間台７の側体7aの上面と略同じ高
さに位置し、荷台11の左右側面と中間台７の側体7aとの
間および荷台11の前後側面と基台２の前後側体2bとの間
には振動振幅に応じた所要の間隔が形成されている。

そして中間台７の左右側体7aの所定箇所に各々２個ず
つエアダンパ12が固定され、基台２の前後側体2bの所定
箇所に各々２個ずつエアダンパ13が固定されており、以
上８個のエアダンパ12,13は全て荷台11の側面に向けて
突設されている。

このエアダンパ12,13も前記エアダンパ６と同様の構
造を有してバルブにより減衰力を調整できる。

中間台７に設けられるエアダンバ12は、側体7aの外側
鉛直壁に基端部材12aが固着され、可撓性筒体12cを介し
て先端部材12bが側体7aの内側鉛直壁の切欠きより内側
へ若干突出して荷台11の左右側面と適当な間隔を有して
いる。

同様に基台２に設けられるエアダンパ13は、側体2bの
外側鉛直壁に基端部材13aが固着され、筒状ゴム体13cを
介して先端部材13bが側体2bの内側鉛直壁の切欠きより
内側へ若干突出して荷台11の前後側面と適当な間隔を有
している。

したがって荷台11は中間台７上に積層ゴム10を介して
下面を支持され、その前後左右の側面に対向して設けら
れた８個のエアダンパ12,13によって囲まれている。

積層ゴム10は、ゴム層と金属板とを交互に積層したも
のであり、上下方向に対しては大きな剛性を示して重量
物を支持することができ、水平方向の振動に対しては主
にばねの働きをなすとともに振動減衰効果も有するもの
である。

したがって中間台７の水平方向の振動は積層ゴム10に
よって吸収されて荷台11への伝搬を阻止し、ある程度振
幅の大きい振動があると、荷台11がエアダンパ12,13に
当接されてさらに大きな振動減衰効果が働き、また衝撃
力に対してはエアダンパ12,13が緩衝効果を発揮する。

さらに大きな水平入力があると、中間台７および基台
２がストッパ−として働く。

なお中間台７の側体7aの上方には、一端を基台２の側
体2b上面に固着されて上限ストッパ−14が庇の如く中間
台７の側体7aの上方へ延出されており、一方中間台７の
底板部7b下方には基台２の凹み2cがあって、その表面に
は緩衝材2dが設けられており、下限ストッパ−として働
くので中間台７と基台２との間の上下方向の過大変位は
緩衝されながら規制されるようになっている。

上限ストッパ14は、部分的に設けることも可能であ
る。

以上のように本実施例に係る輸送用除振装置１は、基
台２の上下方向の振動に対しては空気ばね５とエアダン
パ６とによって防振効果を得、水平方向の振動に対して
は通常積層ゴム10が働き防振効果を得ることができる。

模式図で示すと第４図の如くなる。

すなわち基台２と荷台11との間の上下方向の振動に対
して空気ばね5,エアダンパ６からなるばねｋと減衰器ｃ
とが介在し、水平方向の振動に対しては積層ゴム10（さ
らにエアダンパ６が加わる場合もある）からなるばね
ｋ′と減衰器ｃ′とが介在する。

上下方向の振動に関しては、空気ばね５にそれぞれエ
アタンク４から独立に供給される空気の圧力によって荷
台11の水平高さ位置を調節でき、この高さは共振周波数
f₀をどう設定するかによって決定されるものである。

なお、積層ゴム10は上下方向に対しては剛性が高いの
で影響しない。

振動周波数の防振域は共振周波数f₀の 倍以上の周波数域なので、できるだけ共振周波数f₀を低
い値に設定することで防振域を広くすることができる。

したがって通常共振周波数f₀を1Hzから数Hzの周波数
に設定するものであり、本実施例の場合、空気ばね内の
空気圧を供給する電磁バルブ21によって調整することに
より共振周波数f₀を設定する。

空気ばねの性質からばねの内圧が増せば、ばね定数も
略比例して増すので、ばね定数に対応する共振周波数も
増加する関係にある。

したがってバルブの調節により荷台の高さを目安に内
圧を加減することで共振周波数f₀を所定値に設定するこ
とができる。

荷重が変化しても荷台11の高さを一定に保つようにバ
ルブ調節することで、荷重とばね定数と関係で定まる共
振周波数f₀は一定に保つことができる。

すなわち固有値制御が可能となる。

また空気ばね５は、中間台７を４隅で支持しており、
別個独立に空気圧を調整することができるので、荷物の
重心が偏っている場合でも荷台11を一定高さに水平に保
つことができる。

次に制御系について説明すると、電磁バルブ21の調整
を行なう制御基板23が基台２の筒状側体2bの筒内に設け
られており、その近傍には充電式のバッテリ26が設置さ
れている。

第５図に制御系の概略ブロック図を示す。

制御基板23は制御回路部24と調整回路部25とから構成
されており、制御回路部24は前記４個の変位センサ−22
からの検出信号が入力されるとともに、各電磁バルブ21
に駆動信号を出力する。

また前記バッテリ26からの電力の供給を受ける。

調整回路部25は中間台７の基台２に対する高さの基準
値を調整する回路であり、ネジ調整を外部から行なうこ
とにより、基準値を変えることができる。

制御回路部24は、各変位センサ−22から入力される中
間台７の高さを検出した値と調整回路部25で設定された
基準値とをそれぞれ比較し、全ての検出値が基準値に一
致するように各電磁バルブ21にそれぞれ制御信号を出力
する。

中間台７の１隅の検出値が基準値より低い値であると
対応する電磁バルブ21を吸気側に駆動しエアタンク４か
ら対応する空気ばね５へ空気を流入させて中間台７の１
隅を上昇させ、逆に検出値が基準より高い値であると、
電磁バルブ21を排気側に駆動して対応する空気ばね５よ
り空気を抜き中間台７の１隅を下降させる。

こうして中間台７の４隅の高さを独立制御して各基準
値に一致させるよう制御し、一致した時点で各電磁バル
ブ21をロックし空気ばね５内の空気を封じ込める。

したがって積載物の重量および重心の位置に拘りなく
荷台11を常に所定の一定高さに水平に保持することがで
き、よって前述の如く共振周波数を所定の低い周波数に
固定して荷物状態のいかんによらず安定した良好な除振
効果を得ることができる。

このようにして共振周波数f₀を0.1Hz〜数Hzの低い周
波数値に設定し、 以上の広い防振域を確保する一方で、空気ばね５と並列
に設けられたエアダンパ６によって共振周波数f₀におけ
る振動振幅のピ−クレベルを低下させ振動伝達率を小さ
くし、共振周波数f₀の近傍帯域での振動もさらに低減す
ることができる。

以上の輸送用除振装置１を輸送車に搭載し、実際に重
量の異なる物品をのせて道路（コンクリ−ト良路）を走
行した際の実験結果を第６図ないし第８図に図示する。

第６図は積載物品上の１点の振動加速度パワ−スペク
トル密度を示したもので、実線は1ton積載時、破線は50
0kg積載時のものである。

なお１点鎖線は、該輸送用除振装置１を用いなかった
場合のパワ−スペクトル密度である。

車輪を経て入ってくる振動の性質は積載重量に関係な
く変わりないので、このパワ−スペクトル密度は、物品
の重量にかかわらずほぼ同じような値を示している。

500kg,1tonいずれの重量の物品を搭載した場合も、輸
送用除振装置１を用いない場合に比べ非常に大きな振動
低減効果が得られている。

いずれの物品についてもパワ−スペクトル密度のピ−
クは2Hz一定となっている。

この時の輸送車の荷台と輸送用除振装置１上の積載物
の間の振動伝達率を示したものが第７図である。

第６図と同様に実線が1ton積載時、破線が500kg積載
時であり、１点鎖線は輸送用除振装置１を使用しない場
合である。

除振効果が極めて大きいことが確認できる。

また振動共振周波数は26Hz一定であり、防振域 が広く、積載重量に関係なく安定している。

第８図は、積載物品上の一点の加速度振幅の変化を示
したもので、上図（ａ）が1ton積載時、下図（ｂ）が50
0kg積載時のものである。

実線が輸送用除振装置１を用いた場合で、破線で示す
輸送用除振装置１を用いない場合に比べ、いずれの積載
状態でも振幅が小さくなっており、その低減の度合も略
同程度であることが分る。

以上のように荷台の高さを一定に制御することで常に
安定した一定の振動低減効果が得られる。

また積載物の重心の位置にかかわりなく、荷台を水平
に保つことができるので、たとえ重心の高いものであっ
ても、上部の揺動（ロッキング）運動を抑制することが
でき、転倒を防止して破壊等の不具合の発生を未然に防
ぐことができる。

次に水平方向の振動に関しては、積層ゴム10が防振効
果を示すが、本実施例に係る積層ゴム10は最大荷重が加
わったときに、共振周波数f₀が1Hz程度になるようにゴ
ムの配合および積層数が決定されている。

同時にゴムの配合については高減衰特性が得られるよ
うに配合設計されており、積層ゴム10自体が共振周波数
f₀におけるピ−クレベルを低下させる機能をもつ。

第８図は振動周波数に対する水平方向の振動伝達率を
示したもので、実線が本実施例に係る除振装置の場合
で、破線は本装置を用いない場合の実験結果を示したも
のである。

本除振装置は共振周波数f₀が約1.5Hzと低く設定され
て 以上の防振域が広がるとともに共振周波数f₀およびその
近傍の振動伝達率が低く抑えられている。

また荷台における水平方向の加速度振幅も第９図に図
示するように本装置を用いない場合（破線）に比べ本装
置を用いた場合（実線）は大幅に振幅が小さくなってい
る。

水平方向に過大入力振動が加わった場合にもこの積層
ゴム10の高減衰性能が働いて振動を減衰させるが、なお
それ以上の過大入力があると、エアダンパ12,13と荷台1
1とが接してエアダンパ12,13が緩衝効果を発揮する。

さらに大きな入力があるときは、基台２の側体2bおよ
び中間台７の側体7aが水平方向のストッパ−として働
く。

以上のように本実施例に係る輸送用除振装置１は、基
台２に加えられる上下および水平方向のあらゆるランダ
ムな入力振動に対して顕著な防振効果を得ることができ
る。

また荷物の重量変化に対し、空気ばね５の空気圧調整
により防振性能を一定に維持でき、各種重量の荷物に対
処できる。

したがって工場で組立・調整した機械等を運ぶとき
に、分解して梱包するといった工数は省略でき、そのま
ま輸送用除振装置１上に載せて輸送可能である。

なお本実施例に係る輸送用除振装置１は、基台２の下
面に２本の凹み2cを有しているので、輸送用除振装置１
とともに荷物を上げ下げする際、フォ−クリフトの爪を
基台２の凹み2cに差し込み容易に荷上げ、荷下し作業が
できる。

また必要な時には、エアタンク４から伸縮キャスタ−
３の空気ばねに空気を供給し、基台２下面から伸縮キャ
スタ−３を突出させることで荷物の移動を容易に行うこ
とができ、極めて便利である。

この輸送用除振装置１を輸送車の荷台全体をおおう大
きさとすれば、エアサスペンション仕様車よりも優れた
防振機能を有する荷台を安価に備えることができる。

なお、輸送用除振装置１の占有面積が輸送車の荷台よ
り小さくとも荷台全体に複数敷きつめるようにすれば同
様の効果を得られる。

また本実施例に係る輸送用除振装置１をコンテナ用カ
バ−で覆うようにすれば、中の荷物の防塵，防湿も可能
で、空調も必要に応じて取り付けることができ、安価に
輸送用除振コンテナを構成することが可能である。

さらにまた、本実施例で用いているエアダンパのかわ
りに、粘性のあるゴム，粘性のあるウレタンフォ−ム，
補助タンクを用いた空気ばね用減衰器など、他の手法に
よる減衰器を用いることもできる。

発明の効果 本発明は、空気ばねと振動減衰器とにより上下方向の
振動の除振・減衰を行ない、積層ゴムにより水平方向の
振動の除振・減衰を行なうとともに、上下方向の振動に
ついては、空気ばねの内圧を調整することで積載物の状
態にかかわりなく荷台の基台に対するレベルを水平に保
持し、かつその高さを一定になるよう制御することで、
常に安定した良好な除振効果を得ることができる。

その際に水平方向の除振を積層ゴムによって行なって
おり、上下方向のバネ剛性は極端に大きく、この積層ゴ
ムの取付により上下方向の除振に悪影響を与えることは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の輸送用除振装置の縦断
面図、第２図は同平面図、第３図は第２図のIII−III断
面図、第４図は同輸送用除振装置の模式化した図、第５
図は制御系ブロック図、第６図は振動周波数に対するパ
ワ−スペクトル密度を示す図、第７図は振動周波数に対
する上下方向の振動伝達率を示す図、第８図は上下方向
の加速度振幅の変化を示した図、第９図は振動周波数に
対する水平方向の振動伝達率を示す図、第10図は水平方
向の加速度振幅の変化を示した図である。 １……輸送用除振装置、２……基台、３……伸縮キャス
タ−、４……エアタンク、５……空気ばね、６……エア
ダンバ、７……中間台、８……導通管、９……バルブ、
10……積層ゴム、11……荷台、12,13……エアダンパ、1
4……上限ストッパ−、 20……配管、21……電磁バルブ、22……変位センサ、23
……制御基板、24……制御回路部、25……調整回路部、
26……バッテリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−154575（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−103030（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−744（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 17/052

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台上で、空気ばねと振動減衰器とを並列
   に配設した上下方向防振手段と、積層ゴムからなる水平
   方向防振手段とを直列に組合わせて、荷台を支持する輸
   送用の除振装置において、 前記空気ばねに空気圧を供給する空気供給源と、 前記空気ばねと前記空気供給源との間に介在し、前記空
   気ばねへの空気の供給および排気を制御する制御弁と、 前記基台に対する前記荷台の変位を検出する変位検出手
   段と、 同変位検出手段の検出結果に基づき前記制御弁を駆動制
   御する制御手段と、を備え、 前記制御手段は、積載物が載荷された前記荷台を前記基
   台に対して積載物の重さに応じた所要高さに設定し、ど
   んな積載物が荷台に載荷されても前記基台に対する前記
   荷台のレベルを水平に保持しかつその高さを一定に維持
   することを特徴とする輸送用自動除振装置。