JP5992823B2 - 免振パレット - Google Patents

Description

本発明は、移動体の移動に伴う振動から被免振物を保護する免振パレットに関する。

トラック等の移動体への荷物（被免振物）の画一的かつ容易な荷役作業を行うため、また、倉庫等に効率的に整列保管するため、大型の荷物の鉛直下方には、その荷物を支持するパレット（台座）が敷かれる。

パレットに一旦荷物が積載されると、荷役作業時のみならず、移動体の移動時や保管時においても、荷物とパレットとは一体的に扱われる。そこで、パレットを単なる台座としてのみならず、移動体の移動に伴う振動から荷物を保護する免振装置として用いることもできる。

また、荷物とパレットとを搬送する際、パレットの上部と下部との相対移動を制限するため、パレットの上部と下部とをロック装置でロックする技術も開示されている（例えば、特許文献１）。さらに、回転慣性付加質量に対して、ばね要素および減衰要素を直列に設け、共振周波数の低周波数化（長周期化）および高周波入力に対する応答の低減を図った技術も開示されている（例えば、特許文献２）。

特許第３７７６６９８号公報 特許第４３４７２７３号公報

上述した技術を用いることで、荷役作業時や被免振物の搬送時に、その被免振物を振動から保護し、被免振物への多大な損傷を回避することができる。しかし、近年では、被免振物そのものの機能が損なわれていなくとも、被免振物が商品として販売される際に、被免振物の包装や被免振物自体への細かいこすれ傷を気にする消費者が増え、軽度の損傷により商品価値の低下を招くことがあった。例えば、縦長に形成された瓶類を鉛直方向に起立させつつ、水平方向に複数配列して搬送する場合、瓶同士がこすれて損傷したり、瓶の配列の仕方によっては座屈が生じるおそれもあった。

また、商品の損傷を回避すべく、商品をカートンに収容して搬送する場合もあるが、近年、商品を保護する目的で用いられるカートンを商品の販売時に商品と共に展示する販売機会も増え、カートンといえども、その外装を保護する必要が生じてきた。

上述した軽度の損傷を回避するように、商品やカートン毎に養生材を施すことも可能であるが、煩雑な梱包作業を強いられ、搬送コストが増大するといった問題が生じる。

本発明は、このような課題に鑑み、安価な構成で、移動体の移動に伴う振動から、より高い免振性をもって被免振物を保護することが可能な免振パレットを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、任意の移動体に設置され、鉛直下方から被免振物を支持する、本発明の免振パレットは、移動体の設置側に位置し、水平方向に延長された剛体をなす下フレームと、被免振物側に位置し、水平方向に延長された剛体をなす上フレームと、一端が下フレームに、他端が上フレームに固定され、一方のフレームが受けた運動エネルギーを弾性エネルギーとして蓄積する弾性部材と、一端が下フレームに、他端が上フレームに固定され、一方のフレームが受けた運動エネルギーを減衰して他方のフレームに伝達するダンパと、を備え、当該免振パレットによる遮断周波数は、移動体のばね下共振周波数と、ばね上共振周波数との間の値に設定されることを特徴とする。

下フレームと上フレームとの鉛直方向の相対移動を許容しつつ、水平方向の相対移動を制限する水平リンクをさらに備えてもよい。

下フレームおよび上フレームのいずれか一方に固定され、鉛直方向に延びる棒体に、水平方向に突出した２つの制限部が離間して設けられた第１ストッパ片と、下フレームおよび上フレームの他方に固定され、鉛直方向の貫通孔に棒体を挿通し、２つの制限部の間を移動自在な第２ストッパ片と、を有するストッパをさらに備えてもよい。

制限部は、棒体の長手方向の位置を変更可能に形成されていてもよい。

上フレームは、離隔可能な複数の被免振物を水平方向の位置を異にして支持してもよい。

本発明によれば、安価な構成で、移動体の移動に伴う振動から、より高い免振性をもって被免振物を保護し、被免振物の商品価値の低下を抑制することが可能となる。

被免振物の荷役作業を説明するための説明図である。 免振パレットの概略的な構成を説明するための斜視図である。 水平リンクを説明するための説明図である。 ストッパを説明するための説明図である。 免振パレットの採用前と採用後の振動に対する被免振物のスペクトル応答を比較した説明図である。 免振パレットの採用前と採用後の振動に対する被免振物の時間応答を比較した説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（搬送システム１００）
図１は、被免振物１１０の荷役作業を説明するための説明図である。被免振物１１０としては様々なものを対象とすることができるが、ここでは、縦長の瓶を鉛直に立てた状態で水平方向に複数配列し、さらに、そのように複数配列された瓶群を、厚紙やカートン等を介して複数段重ねて包装（バルク包装）されたものを想定する。

本実施形態では、離隔可能な４つの被免振物１１０を１つの免振パレット１２０に積載している。そして、必要に応じて、４つの被免振物１１０の外方から被免振物１１０の損傷を防止するフィルムで４つの被免振物１１０を覆い、紐体で締結する。最後に、被免振物１１０ごと免振パレット１２０を吊り上げ、移動体としてのトラック１３０に積載する。免振パレット１２０は、トラック１３０の荷台に対する水平方向のズレ移動を極力回避できるよう、例えば、ボルト等の締結部材で締結して荷台に設置される。

免振パレット１２０は、水平寸法が、例えば、２３００ｍｍ×２３００ｍｍであり、例えば、水平寸法が９６００ｍｍ×２３００ｍｍのトラック１３０の荷台に、１〜４つの免振パレット１２０を併設することができる。ここでは、免振パレット１２０の大きさを被免振物１１０底面積に合わせているが、かかる場合に限られず、任意の大きさに形成することができる。本実施形態では、免振パレット１２０を通じて、特に、トラック１３０の移動（走行）に伴い被免振物１１０に生じる鉛直上下方向の振動の抑制を目的としている。

トラック１３０には、空気の弾力を利用した弾性体であるエアサスペンション（図示せず）が装備される。エアサスペンションは、内包する空気の体積を変化させることで任意にばね定数を設定することができ、極めて柔らかい弾性を実現することが可能である。本来、エアサスペンションによって、トラック１３０に生じるばね上共振周波数（１〜１．５Ｈｚ）や、ばね下共振周波数（１０〜１５Ｈｚ）といった共振周波数をそれぞれ減衰するのが望ましい。しかし、ばね下共振を減衰するための減衰機構をトラック１３０自体に設けるには制限が多く、設計が困難であることから、通常、エアサスペンションは、ばね上共振の振動のみを効果的に減衰する。したがって、ばね下共振周波数近傍の振動は残ることが多い。

上記瓶のような被免振物１１０は、例えば、搬送時において、トラック１３０の移動に伴う上記ばね下共振周波数近傍の振動を受け、瓶に貼付されたラベルや瓶自体への細かいこすれ傷等が生じる場合がある。このような細かい傷は、被免振物１１０の機能、例えば、液体を密封状態で収容保持するといった機能を損なうものではないが、商品価値の低下を招く場合があり、トラック１３０の振動に対する免振性の向上が急務になっている。本実施形態では、安価な構成で、トラック１３０の移動に伴う振動から、より高い免振性をもって被免振物１１０を保護することを目的とする。以下、このような目的を実現する免振パレット１２０の概略的な構成を述べる。

（免振パレット１２０）
図２は、免振パレット１２０の概略的な構成を説明するための斜視図である。免振パレット１２０は、下フレーム１５０と、上フレーム１５２と、コイルばね（弾性部材）１５４と、オイルダンパ（ダンパ）１５６と、水平リンク１５８と、ストッパ１６０とを含んで構成される。ここでは、図２に示すように、水平面で直交する２方向をｘ方向とｙ方向と定義し、鉛直方向をｚ方向と定義する。

下フレーム１５０は、設置側（トラック１３０の荷台側）に位置し、金属で構成され、水平方向に延長された剛体をなす。上フレーム１５２は、被免振物１１０側に位置し、金属で構成され、下フレーム１５０に対応して水平方向に延長された剛体をなす。被免振物１１０は、上フレーム１５２の上方に配置され、上フレーム１５２に支持される。

図１を参照して理解できるように、被免振物１１０は何段にも積み重ねることができるので、その高さは、トラック１３０の荷台の許容高さ、例えば、２４００ｍｍ以内の任意の段数分の高さとなる。すると、離隔可能な１つの被免振物１１０は、水平方向の寸法が１１５０ｍｍ×１１５０ｍｍとなり、その高さが２４００ｍｍ近くになって、底面積と高さの比が偏る。このような鉛直方向に長い寸法関係では、被免振物１１０の鉛直方向の剛性は高くなるものの、水平方向の剛性が弱くなる。そこで、本実施形態では、上述したように、離隔可能な４つの被免振物１１０を１つの免振パレット１２０の上フレーム１５２に、水平方向の位置を異にして積載し、その周囲をフィルム等で包囲する。

このように底面を広げて高さに対する底面積の比率を上げることで、４つの被免振物１１０の外形寸法が、見かけ上、例えば、２３００ｍｍ×２３００ｍｍ×２４００ｍｍとなり、底面積と高さの比のバランスが改善し、鉛直方向にも水平方向にも剛性が高くなる。また、４つの被免振物１１０を１つの上フレーム１５２によって拘束および支持しているので、トラック１３０側から観察した場合、被免振物１１０を、上フレーム１５２を通じて１つの剛体とみなすことができる。本実施形態では、トラック１３０の移動に伴う振動を免振の対象としているため、トラック１３０側からの振動さえ抑制すればよく、４つの被免振物１１０全体を完全に拘束しなくとも、振動が伝達される上フレーム１５２において被免振物１１０を拘束するだけでも高い効果を得られる。こうして、被免振物１１０の全体的な歪みが小さくなり、水平方向の振動に対しても免振性を高めることができる。

また、底面を広げることで、免振パレット１２０において、対向するコイルばね１５４やオイルダンパ１５６の離間距離を大きくすることができ、水平運動と並行して生じる４つの被免振物１１０の回転運動（ロッキング運動）に対する安定性を向上させることが可能となる。

ただし、上フレーム１５２に積載する被免振物１１０の数は４つに限らず、複数でありさえすれば、高さに対する底面積の比率を上げ、上フレーム１５２を通じて複数の被免振物１１０を一体的に取り扱うことができ、当該免振性を高めることが可能となる。

コイルばね１５４は、例えば、上フレーム１５２や下フレーム１５０の４つの角部と、角部同士の中央に配され、図２に示すように、合計９カ所に設けられる。また、コイルばね１５４は、一端が下フレーム１５０に、他端が上フレーム１５２に固定され、一方のフレーム（ここでは下フレーム１５０）が受けた運動エネルギーを弾性エネルギーとして蓄積する弾性部材として機能する。

オイルダンパ１５６は、上フレーム１５２や下フレーム１５０の最外辺に相当する対向する２辺（ここでは、ｘ方向に延長される辺）に２つずつ対向配置される。したがって、オイルダンパ１５６は、合計４カ所に設けられる。また、１辺における２つのオイルダンパ１５６は、その辺の中心を対象点とした点対称に設けられている。また、オイルダンパ１５６は、一端が下フレーム１５０に、他端が上フレーム１５２に固定され、一方のフレーム（ここでは下フレーム１５０）が受けた運動エネルギーを減衰して他方のフレーム（ここでは上フレーム１５２）への共振を抑制する減衰器として機能する。

水平リンク１５８は、上フレーム１５２や下フレーム１５０の最外辺にそれぞれ２つずつ対向配置され、合計８カ所に設けられる。また、水平リンク１５８は、一端が下フレーム１５０に、他端が上フレーム１５２に固定され、下フレーム１５０と上フレーム１５２との鉛直方向（ｚ方向）の相対移動を許容しつつ、水平方向（ｘ、ｙ方向）の相対移動が拘束され、４つの被免振物１１０に対する回転運動（ロッキング運動）を拘束し、被免振物１１０の荷崩れを防止する。

図３は、水平リンク１５８を説明するための説明図である。水平リンク１５８は、２つの制限部材１５８ａが交差し、一方の制限部材１５８ａの一端が、上フレーム１５２から突出する固定部材１５８ｂに回動自在に固定され、他端が、下フレーム１５０の摺動機構１５８ｃに対し水平方向に摺動自在となるように係合される。また、他方の制限部材１５８ａは、一方の制限部材１５８ａと対称的に配置され、一端が、下フレーム１５０の、固定部材１５８ｂに対向する固定部材１５８ｄに回動自在に固定され、他端が、上フレーム１５２の摺動機構１５８ｅに対し水平方向に摺動自在となるように係合される。そして、２つの制限部材１５８ａは互いの中心位置１５８ｆで回転自在に係合される。

上記の構成により、例えば、図３（ａ）のように下フレーム１５０と上フレーム１５２とが鉛直方向に離れるように作用した場合、２つの制限部材１５８ａは、固定部材１５８ｂ、１５８ｄとの固定回転位置を支点に他端が摺動機構１５８ｃ、１５８ｅを摺動して、２つの制限部材１５８ａがなす対頂角αが小さくなる。また、図３（ｂ）のように下フレーム１５０と上フレーム１５２とが鉛直方向に近づくように作用した場合、２つの制限部材１５８ａは、固定部材１５８ｂ、１５８ｄとの固定回転位置を支点に他端が摺動機構１５８ｃ、１５８ｅを摺動して、２つの制限部材１５８ａがなす対頂角αが大きくなる。

図３（ａ）と図３（ｂ）を比較して理解できるように、当該水平リンク１５８は、下フレーム１５０に対して、上フレーム１５２の鉛直方向の移動を許容し、水平方向のズレ移動を制限する。したがって、上記コイルばね１５４やオイルダンパ１５６では吸収しきれない上フレーム１５２や被免振物１１０の水平方向の揺動を制限することが可能となる。

図２に戻って、ストッパ１６０は、上フレーム１５２や下フレーム１５０の最外辺に相当する対向する２辺（ここでは、オイルダンパ１５６が配されていない、ｙ方向に延長される辺）に２つずつ対向配置される。したがって、ストッパ１６０は、合計４カ所に設けられる。また、１辺における２つのストッパ１６０は、その辺の中心を対象点とした点対称に設けられる。また、ストッパ１６０は、一端が下フレーム１５０に、他端が上フレーム１５２に固定され、上フレーム１５２と下フレーム１５０との垂直方向の相対移動を機械的に制限する（上限および下限を設定する）。

図４は、ストッパ１６０を説明するための説明図である。ストッパ１６０は、下フレーム１５０に固定された第１ストッパ片１６０ａと、上フレーム１５２に固定された第２ストッパ片１６０ｂとを備える。上記第１ストッパ片１６０ａは、下フレーム１５０に固定された台座１６０ｈと、台座１６０ｈに固定され鉛直方向に延びるボルト１６０ｃ（棒体）と、ボルト１６０ｃ上に離間して設けられた２つのナット１６０ｄ、１６０ｅ（制限部）とを含んでなる。ここでは、制限部としてナット１６０ｄ、１６０ｅを挙げているが、水平方向に突出し、棒体の断面より水平方向の面積が大きければ様々な構造物を採用できる。また、上記第２ストッパ片１６０ｂは、台座１６０ｈと同等の形状に構成され、その中央には貫通孔１６０ｆが設けられている。かかる第２ストッパ片１６０ｂは、貫通孔１６０ｆにボルト１６０ｃが挿通された状態で、２つのナット１６０ｄ、１６０ｅの間を鉛直方向に移動自在に構成される。

ここで、例えば、被免振物１１０が積載されていない状態では、図４（ａ）のように、コイルばね１５４の弾性によって、下フレーム１５０と上フレーム１５２とが鉛直方向に離れるように作用し、第２ストッパ片１６０ｂは、鉛直上方のナット１６０ｄと接触してその位置で静止する。また、被免振物１１０が積載されると、図４（ｂ）のように、第２ストッパ片１６０ｂは、鉛直上方のナット１６０ｄから離れ、トラック１３０の移動に伴って、鉛直上方のナット１６０ｄと鉛直下方のナット１６０ｅとの間を任意に移動する。

また、棒体と制限部とをボルト１６０ｃとナット１６０ｄ、１６０ｅで形成しているので、制限部としてのナット１６０ｄ、１６０ｅは、棒体としてのボルト１６０ｃ上を回動することで長手方向の位置を変更することができる。したがって、下フレーム１５０と上フレーム１５２との相対移動の上限および下限を事後的に調整することができ、例えば、トラック１３０の収容空間の制限に対応した上限や下限に設定することが可能となる。

また、ナット１６０ｄ、１６０ｅは、いずれもボルト１６０ｃの長手方向に移動自在なので、両ナット１６０ｄ、１６０ｅ間の距離を縮めることもでき、第２ストッパ片１６０ｂを両ナット１６０ｄ、１６０ｅで挟持することで、下フレーム１５０と上フレーム１５２との位置関係を固定することも可能である。

さらに、ナット１６０ｄ、１６０ｅにおける第２ストッパ片１６０ｂの貫通孔１６０ｆ側には、それぞれ、弾性部材で形成されたゴムワッシャ１６０ｇが設けられ、ナット１６０ｄ、１６０ｅと第２ストッパ片１６０ｂとが接触したときの衝撃を緩衝する。

ここでは、第１ストッパ片１６０ａを下フレーム１５０に固定し、第２ストッパ片１６０ｂを上フレーム１５２に固定する例を挙げて説明したが、かかる場合に限らず、第１ストッパ片１６０ａを上フレーム１５２に固定し、第２ストッパ片１６０ｂを下フレーム１５０に固定してもよい。以下では、免振パレット１２０全体としての免振性を説明する。

（免振性）
上述したように、トラック１３０のエアサスペンションを通じて、トラック１３０の移動に伴うばね上共振周波数近傍の振動は抑制される。しかし、エアサスペンションのみでは、被免振物１１０に軽微な損傷を与えてしまうばね下共振周波数近傍の振動を抑えることができない。かかるばね下共振周波数近傍の振動はその振動幅（振幅）こそ短いものの、周波数が高いので振動エネルギーとしては大きくなる。

そこで、本実施形態の免振パレット１２０では、コイルばね１５４とオイルダンパ１５６とを組み合わせた機械的な低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）機構によって、少なくとも、ばね下共振周波数（１０〜１５Ｈｚ）の振動を抑制する。ここで、遮断周波数（カットオフ周波数）は、ばね下共振周波数である１０〜１５Ｈｚと、ばね上共振周波数である１〜１．５Ｈｚとの間に設定する。さらに望ましくは、ばね下共振周波数以下であり、ばね上共振周波数に影響を及ぼさない範囲で、限りなくばね上共振周波数に近い周波数を選択する。ここでは、例えば、遮断周波数を２Ｈｚとする。

ここで、ばね上共振周波数に影響を及ぼさない周波数を選択しているのは以下の理由による。ばね下共振周波数である１０〜１５Ｈｚでの振動の減衰量を大きくとろうとすると、遮断周波数は低いほどよい。しかし遮断周波数がばね上共振周波数に近づくと、ばね上共振との共振が生じ、トラック１３０の操縦性に影響を及ぼして、トラック１３０の運転手が運転し難くなる。そこで、トラック１３０の操縦性を確保する程度に、ばね上共振周波数より高い周波数を遮断周波数としている。こうして、トラック１３０のエアサスペンションによる免振性能を活かしつつ、かつ、高い周波数で免振効果の改善を図ることができる。

（効果検証）
以下、このような免振パレット１２０全体としての免振性の効果を検証する。図５は、本実施形態の免振パレット１２０の採用前と採用後の振動に対する被免振物１１０のスペクトル応答（スペクトル分布）を比較した説明図であり、図６は、本実施形態の免振パレット１２０の採用前と採用後の振動に対する被免振物１１０の時間応答を比較した説明図である。

図５（ａ）では、高速道路において、トラック１３０を８０ｋｍ／ｈ程度の速度で走行させた場合のスペクトル応答を示し、図５（ｂ）では、一般道路において、トラック１３０を０〜４５ｋｍ／ｈ程度の速度で走行させた場合のスペクトル応答を示している。両スペクトル応答によっては、免振パレット１２０の採用前に加速度密度が高かった１０〜１５Ｈｚの振動が、白抜き矢印で示したように、免振パレット１２０の採用後には、抑制されているのが把握できる。

同様に、図６（ａ）では、高速道路において、トラック１３０を８０ｋｍ／ｈ程度の速度で走行させた場合の時間応答を示し、図６（ｂ）では、一般道路において、トラック１３０を０〜４５ｋｍ／ｈ程度の速度で走行させた場合の時間応答を示している。両時間応答によっても、免振パレット１２０の採用前に振幅が大きかった加速度（振動）が、免振パレット１２０の採用後には、抑制されているのが把握できる。

以上、説明した免振パレット１２０によって、安価な構成で、トラック１３０の移動に伴う振動から、より高い免振性をもって被免振物１１０を保護し、被免振物１１０の商品価値の低下を抑制することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、移動体の移動に伴う振動から被免振物を保護する免振パレットに利用することができる。

１２０ …免振パレット
１３０ …トラック（移動体）
１５０ …下フレーム
１５２ …上フレーム
１５４ …コイルばね（弾性部材）
１５６ …オイルダンパ（ダンパ）
１５８ …水平リンク
１６０ …ストッパ

Claims (5)

1. 任意の移動体に設置され、鉛直下方から被免振物を支持する免振パレットであって、
   前記移動体の設置側に位置し、水平方向に延長された剛体をなす下フレームと、
   前記被免振物側に位置し、水平方向に延長された剛体をなす上フレームと、
   一端が前記下フレームに、他端が前記上フレームに固定され、一方のフレームが受けた運動エネルギーを弾性エネルギーとして蓄積する弾性部材と、
   一端が前記下フレームに、他端が前記上フレームに固定され、一方のフレームが受けた運動エネルギーを減衰して他方のフレームに伝達するダンパと、
   を備え、
   当該免振パレットによる遮断周波数は、前記移動体のばね下共振周波数と、ばね上共振周波数との間の値に設定されることを特徴とする免振パレット。
2. 前記下フレームと前記上フレームとの鉛直方向の相対移動を許容しつつ、水平方向の相対移動を制限する水平リンクをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の免振パレット。
3. 前記下フレームおよび前記上フレームのいずれか一方に固定され、鉛直方向に延びる棒体に、水平方向に突出した２つの制限部が離間して設けられた第１ストッパ片と、該下フレームおよび該上フレームの他方に固定され、鉛直方向の貫通孔に該棒体を挿通し、該２つの制限部の間を移動自在な第２ストッパ片と、を有するストッパをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の免振パレット。
4. 前記制限部は、前記棒体の長手方向の位置を変更可能に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の免振パレット。
5. 前記上フレームは、離隔可能な複数の前記被免振物を水平方向の位置を異にして支持することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の免振パレット。

Images