JP4237117B2

JP4237117B2 - 防振装置

Info

Publication number: JP4237117B2
Application number: JP2004240369A
Authority: JP
Inventors: 修五十嵐
Original assignee: 株式会社東京包装試験所
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-08-20
Also published as: JP2006057735A

Description

この発明は、精密機器などの振動に極めて弱い機器の輸送や、これらの機器を車両に設置する場合などに好適な防振装置に関するものである。

振動や衝撃が多い場所に精密機器を設置する場合には、精密機器に振動や衝撃が伝わるのを防止するために防振装置が用いられる。このような目的で用いる弾性体として、編組体からなる環状弾性体、すなわち金属のワイヤロープをコイル状に巻いた弾性体が従来より用いられている。この編組体は適度な弾力性と減衰特性を有するからである。

特開２００３−４２２２７実公平７−４４０５２

図７はこのような環状弾性体を用いた従来例の防振装置の説明図である。この図において符号１は上板、２は下板であり、これらの間には編組体からなる複数の環状弾性体３が介装されている。上板１の上に精密計器などの搭載物４が固定されている。ここでは説明を単純にするため、上板１は下板２に対して図７上で左右方向に移動するものとする。すなわち上板１と下板２の相対移動方向ａは図７では左右方向とする。

図８は環状弾性体３の１つを拡大した斜視図である。この図８で５は編組体であり、ステンレスワイヤなどの金属ワイヤをロープ状に編んだものである。１本の編組体５をコイル状に巻きブロック６，６で固定することにより環状弾性体３とした。

環状弾性体３は、編組体５の環状の部分をほぼ垂直に貫通する中心軸線３Ａが相対移動方向ａを含む垂直面（図７で紙面を含む平面）に垂直に貫通している。環状弾性体３は相対移動方向ａに離して複数（ここでは２個）取付けられる。すなわち環状弾性体３は中心軸線３Ａと平行な固定用のブロック６（図８）によってコイル状編組体の対向部分が固定され、これらのブロック６，６が上板１の下面および下板２の上面にそれぞれ固定されている。

特許文献１には、図７の環状弾性体３を固定する上板１と下板２の対向取付面を水平に対して４５°の角度で傾斜させることが示されている。

特許文献２には、複数の環状弾性体を上・下板の平面視中心付近（電子機器重心投影点）を中心とする円周に沿って等分配し、かつ各環状弾性体の中心軸線（コイル軸、図８の３Ａに対応する）をこの円の接線方向に配するものが示されている。

図７で示した従来装置においては、加振方向が逆向きに変化する瞬間（振動加速度が０になる瞬間）に搭載物４が大きく振れるという問題がある。従って小さな振幅の振動でも搭載物が（特に上部が）大きく（大きい振幅で）振れることになる（頭振り現象という）。

特許文献１に示されたものは環状弾性体の取付面が水平に対して４５°にしたものであるから、基本的に図７のものと変わらない。特許文献２に示されたものも単純化して中心に対して対称位置の２つの環状弾性体について考えれば、図７のものと変わらない。

このように従来のものは加振方向が変化する瞬間に搭載物が大きく振れ、加振源の振幅が小さい時でも搭載物の振幅が大きくなるという問題があった。

この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、加振方向が変化する瞬間に搭載物が大きく振れるのを防ぎ、搭載物の頭振り現象による振幅増大を防ぐことができる防振装置を提供することを目的とする。

この発明によればこの目的は、上板と下板との間に編組体からなる複数の環状弾性体を介装することによって上板を弾性支持する防振装置において、前記複数の環状弾性体を前記上板と下板の相対移動方向に離しかつ前記上板および下板の少なくとも一方に前記相対移動方向へスライド可能に保持すると共に、反移動方向側の環状弾性体が反移動方向へスライドするのを規制するストッパを設けたことを特徴とする防振装置、により達成される。

加振方向が変化する際には、その直前の加振方向側（移動方向側）の環状弾性体は相対移動方向にスライド可能であるためこの環状弾性体に対して上下方向に大きい荷重が加わる。一方他の反加振方向側（反移動方向側）の環状弾性体はストッパによりその移動が規制されるため、この環状弾性体には水平方向（接線方向あるいは中心軸線方向）に荷重が加わる。

環状弾性体は、上下方向のばね定数が大きく（ばねが硬く）、水平方向（接線方向および中心軸線方向）のばね定数が小さいという特性を持つため、加振方向側（移動方向側）のばね定数が大きくなり、反加振方向側（反移動方向側）のばね定数が小さくなる。このため上板およびここに載せた（固定した）搭載物の頭振りが抑制される。従って搭載部の振幅が増大せず、防振効果が大きくなる。

環状弾性体はその中心軸線（コイル軸）が相対移動方向に平行、かつ下板に垂直な面に対して直交するように配置すれば、反移動方向側の環状弾性体には接線方向の荷重が加わることになる。従ってこの場合は接線方向の小さいばね定数を利用することになる。しかし環状弾性体をその中心軸線が相対移動方向と略平行になるように配置してもよい。この場合には反移動方向側の弾性体に対して中心軸線方向のばね定数を利用することになる。

環状弾性体の中心軸線は加振方向に対して直交、平行に配置するものだけでなく、斜めに傾けてもよい。要するに移動方向に対して環状弾性体の接線方向あるいは中心軸線方向のばね成分が加わるようにすればよい。

環状弾性体を上板および下板の少なくとも一方に相対移動方向へスライド可能に保持するためには、レールとスライド部材の組合せを用いるのがよい。すなわち上・下板の少なくとも一方に相対移動方向成分を持つようにレールを固定し、このレールに案内されるスライド部材を環状弾性体に固定する。この場合レールの一端にストッパを設けてスライド部材の相対移動方向へのスライドを規制するのがよい。ストッパとスライド部材の当接部間にはゴム板などの緩衝材を介在させて当接時の衝撃を抑制するのが望ましい。

加振方向が予め決まっている場合は、この加振方向に相対移動するものとして前記のように構成すればよいが、加振方向が決まっていない場合には３個以上の環状弾性体を上・下板の中心に対して等角度間隔に分散して配置するのがよい。この場合には上・下板の一方に放射方向に長い第１のレールを固定し、上・下板の他方にこれと直交する第２のレールを固定して、これら第１，第２のレールに案内されるスライド部材に環状弾性体を固定するのがよい。

この場合には或る加振方向に対して第１および第２のレールがなす角度に対応して各スライド部材がスライドすることになり、この時に各環状弾性体が発生するばね力の総和により、振動が抑制される。また長方形の上・下板を持つ場合には、対角線に沿って第１のレールを配置し、第２のレールをこれらに直交するように配置してもよい。

次に本発明の原理を説明する。ここに用いる環状弾性体３は図８に示すように、荷重方向に対してばね定数が大きく変化する特性を持つ。すなわち垂直方向の荷重ＬＶに対してはばね定数が大きく、中心軸線３Ａ方向の荷重ＬＡおよび接線方向の荷重ＬＴに対してばね定数が小さい。

従ってこの場合、下板２の加振方向が左から右に変化する瞬間には、図７（Ｂ）に示すように、左方向へ大きく振られることになる。反対に下板２の加振方向が右から左に変化する瞬間には、図７（Ｃ）に示すように、右方向へ大きく振られる。

図１は本発明の原理の説明図である。この図では図７と同一部分に同一符号を付したからその説明は繰り返さない。図１で図７と異なるのは、上板１の下面に相対移動方向ａと平行なレール１０，１０を固定し、このレール１０に案内されるスライド部材１２，１２に環状弾性体３の上端を固定した点と、レール１０，１０にストッパ１４，１４を設けた点である。ここにストッパ１４，１４は上・下板１，２の外縁側のレール端部に固定されている。

非加振時には、図１（Ａ）に示すように、レール１０，１０に係合したスライド部材１２，１２はストッパ１４，１４に当接している。この時ストッパ１４，１４は環状弾性体３，３を僅かに内側へ押圧した状態でスライド部材１２，１２を挟持するようにすれば、上板１の無用な移動を抑制できる。

図１上で左方向の加振力が逆方向（右方向）に変化する瞬間には、図１（Ｂ）に示すように左側のスライド部材１２はレール１０内を右側へ移動するから、左側のスライド部材１２はレール１０内を右側へ移動するから、左側の環状弾性体３には上下方向（図８でＬＶ方向）の荷重が加わる。一方右側のスライド部材１２はストッパ１４に当接しているので、右側の環状弾性体３には接線方向の荷重（ＬＴ）が加わる。

環状弾性体３は前記のように上下方向の荷重（ＬＶ）に対して硬く、接線方向の荷重（ＬＴ）に対して柔らかいという性質がある。このため上板１は右側が下がるように傾き、搭載物４の頭振り現象は抑制される。反対に右向きの加振が左方向に変化する瞬間には、図１（Ｃ）に示すように上板１は左側が下がるように傾き、搭載物４の頭振り現象が抑制される。

図２は同じくこの発明の原理説明図である。この装置では下板２にレール１０，１０を固定し、スライド部材１２，１２に環状弾性体３の下端を固定した。またストッパ１４，１４は下板２の中央側のレール端部に固定した。この装置によれば加振力が左向きから右向きに変化する時には図２（Ｂ）のように、反対に加振力が右向きから左向きに変化する時には図２（Ｃ）のようにそれぞれ頭振り現象が抑制されるものである。

図３は本発明の一実施例を上板を取外して示す平面図、図４はそのIV-IV線付近の断面図である。この実施例は、長方形の上板１および下板２の間に４個の環状弾性体３を配置したものである。

ここに上板１の下面には、対角線Ｌ１，Ｌ２に沿って４つの第１のレール１０が固定されている。また下板２の上面には平面視で第１のレール１０に直交するように第２のレール２０が固定されている。第１のレール１０には第１のスライド部材１２が摺動自在に装着されている。第２のレール２０には第２のスライド部材２２が摺動自在に装着されている。

環状弾性体３は図８に示すものであり、その上端のブロック６が第１のスライド部材１２に固定した第１のアダプタ１６の下面に固定されている。なお第１のアダプタ１６は図３に示すように第１のレール１０に直交する方向に長い長方形である。環状弾性体３の下端のブロック６は第２のスライド部材２２に固定した第２のアダプタ２６に固定されている。

上板１の下面には、第１のレール１０の外端すなわち上板１の外縁側の端に臨むストッパ１４が固定されている。このストッパ１４には第１のスライド部材１２および第１のアダプタ１６に当接する緩衝材２８が固定されている。

この実施例によれば、例えば一方の対角線Ｌ１と平行な振動が加わると、この対角線Ｌ１上の一対の防振ユニットＡ、Ｂが図１に示す状態となる。このため図１について説明した動作により頭振り現象が抑制される。なおこの時他の対角線Ｌ２上の防振ユニットＣ、Ｄの環状弾性体３は主として第２のレール２０，２０に沿ってスライドすることになり、防振作用に寄与しない。

同じく他の対角線Ｌ２方向の振動が加わる場合には、防振ユニットＣ、Ｄが防振に寄与することになる。また対角線Ｌ１，Ｌ２と平行でない方向に振動が加わる時は、加振方向と各防振ユニットＡ〜Ｄの第１のレール１０の方向とがなす角度に対応して変わる成分量の防振効果が発生する。

実験例

水平振動試験について説明する。この試験は、下記の仕様をもった第３，４図に示した防振装置と、この装置で第１，第２のスライド部材１２，２２を固定した装置（疑似装置という）とを同一試験条件で加振試験した時の搭載物の振動を測定したものである。

使用した防振装置の仕様は次の通りである。

上板および下板(1,2)：450mm×360mm×厚さ5mmアルミ材
環状弾性体(3)：エーピーシーエアロスペシャルティ株式会社製 C3-H-804 ４個
第２のレール(20)：ＩＧＵＳ製 NS-01-40 長さ180mm アルミ材４個
第１のレール(10)：ＩＧＵＳ製 NS-01-40 長さ120mm アルミ材４個
スライド部材(12,22)：ＩＧＵＳ製 NW-02-40 ４個
第２のアダプタ(26)：112mm×22mm×厚さ5mm ４個
第１のアダプタ(16)：112mm×50mm×厚さ5mm ４個
緩衝材(28)：70mm×20mm×厚さ2mm ＣＲゴム４枚

試験条件は以下の通りである。

入力波形状：正弦波
振動周波数：２〜１００Ｈ_Z
入力振幅及び加速度２〜３．５Ｈ_Z：全振幅２０mm
３．５〜１００Ｈ_Z：±０．５Ｇ
掃引種類：対数
掃引速度：０．５オクターブ／分
加速度測定箇所：擬似製品上部

試験機及び測定機器
動電形振動試験ＩＭＶ株式会社製ＣＶ−６００−３
ディジタル振動制御器ＩＭＶ株式会社製ＲＣ−１１２０
出力計測用圧電形加速度ピックアップリオン株式会社製ＰＶ−９０Ｂ

試験結果は図５，６に示す通りである。図５は擬似装置の結果を、図６は本願装置の結果を示す。これらの図で横軸は加振周波数を縦軸は伝達率を示す。これらの図から入力加速度に対し出力加速度が何倍出ているかを表す最大伝達率で比較を行う。最大伝達率の求め方は出力加速度／入力加速度となる。

特殊バネである環状弾性体３のみ（スライド機構を固定した擬似装置）の場合には、最大伝達率は２．０５３倍となることが図５から解る。スライド機構＋特殊バネ（本発明の装置）の場合、最大伝達率は１．１７２倍となることが図６から解る。以上のように共振周波数での頭振り現象が低減された。

本発明の原理説明図本発明の原理説明図本発明の一実施例を示す平面図図３におけるIV-IV線付近の断面図従来装置（擬似装置）による試験結果を示すグラフ図本発明装置による試験結果を示すグラフ図従来装置の頭振り現象の説明図編組体からなる環状弾性体の斜視図

符号の説明

１上板
２下板
３弾性体
４搭載物
５編組体（ワイヤロープ）
６ブロック
１０第１のレール
１２第１のスライド部材
１４ストッパ
１６第１のアダプタ
２０第２のレール
２２第２のスライド部材
Ｌ１，Ｌ２対角線
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ防振ユニット

Claims

上板と下板との間に編組体からなる複数の環状弾性体を介装することによって上板を弾性支持する防振装置において、
前記複数の環状弾性体を前記上板と下板の相対移動方向に離しかつ前記上板および下板の少なくとも一方に前記相対移動方向へスライド可能に保持すると共に、反移動方向側の環状弾性体が反移動方向へスライドするのを規制するストッパを設けたことを特徴とする防振装置。
環状弾性体は、その環状の部分を垂直に貫通する中心軸線が、上板および下板の相対移動方向に平行、かつ下板に垂直な面に直交する請求項１の防振装置。
上板に固定したレールに案内されて相対移動方向にスライドするスライド部材を設け、このスライド部材に環状弾性体の上端を固定し、上板の外縁側のレール端部にストッパを設けた請求項１または２の防振装置。
下板に固定したレールに案内されて相対移動方向にスライドするスライド部材を設け、このスライド部材に環状弾性体の下端を固定し、下板中心側のレール端部にストッパを設けた請求項１または２の防振装置。
上・下板の中心に対して等角度間隔に３個以上の環状弾性体を設け、
前記環状弾性体は、上板および下板の一方に設けた前記中心から放射方向にのびる第１のレールに案内される第１のスライド部材と、上板および下板の他方に設けた前記第１のレールに直交する第２のレールに案内される第２のスライド部材とに固定され、第１のレールの内端または外端に設けたストッパにより環状弾性体の反移動方向側へのスライド移動を規制する請求項１または２の防振装置。
環状弾性体は、長方形の上板または下板の対角線に沿って設けた第１のレールに案内される第１のスライド部材と、下板または上板の対角線に直交して設けた第２のレールに案内される第２のスライド部材とに固定され、第１のレールの内端または外端に設けたストッパにより環状弾性体の反移動方向側へのスライド移動を規制する請求項１または請求項２の防振装置。