JP7133431B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 発行者名：一般社団法人日本音響学会、 刊行物名：日本音響学会２０１８年秋季研究発表会 講演要旨、発行日：平成３０年８月３０日 集会名：日本音響学会２０１８年秋季研究発表会、大分大学旦野原キャンパス、開催日：平成３０年９月１３日

本発明は、振動源から設置面への振動の伝達を低減する防振装置に関する。

従来、振動源となるプレス機械などの生産設備やエアコンの室外機などの建築設備を設置する場合に、振動源から設置面となる床や基礎への振動の伝達を低減する目的で防振ゴムによる弾性支持が採用されている（特許文献１，２）。

防振ゴムの固有振動数が、振動源の発振振動数よりも低くなるほど個体音を含む振動の伝達を低減できることが知られている。

特開２０００－３４６１２４号公報 特開昭６３－５７９３３号公報

しかしながら、防振ゴムの固有振動数を低くすると、防振ゴムに支持された系が防振ゴムに対する偏荷重を有する場合に前記系が例えば回転を伴うロッキング振動を生ずる。

そこで、本発明は、防振ゴムに支持された系のロッキング振動を低減する防振装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。

［１］本発明に係る防振装置の一態様は、
振動源が配置される機台と、
前記機台が設置される設置面と前記機台との間に配置される複数の防振ゴムと、
前記機台と前記複数の防振ゴムとの間に設けられる複数の脚部と、
前記設置面に一端が固定される案内部と、
前記機台に固定される被案内部と、
を含み、
前記機台は、前記防振ゴムを介して前記設置面に設置され、
前記複数の脚部は、前記設置面から前記機台までの高さを調節可能であり、
前記複数の防振ゴムは、前記振動源の発振に基づく前記機台の固有振動数よりも低い固有振動数を有しており、
前記被案内部は、前記案内部に案内されて前記設置面に対し第１方向に沿って直線状に移動することを特徴とする。

［２］本発明に係る防振装置の他の一態様は、
振動源が配置される機台と、
前記機台が設置される設置面と前記機台との間に配置される複数の防振ゴムと、
前記機台と前記複数の防振ゴムとの間に設けられる複数の脚部と、
前記設置面に固定される被案内部と、
前記機台に一端が固定される案内部と、
を含み、
前記機台は、前記防振ゴムを介して前記設置面に設置され、
前記複数の脚部は、前記設置面から前記機台までの高さを調節可能であり、
前記複数の防振ゴムは、前記振動源の発振に基づく前記機台の固有振動数よりも低い固有振動数を有しており、
前記案内部は、前記被案内部を案内して前記設置面に対し第１方向に沿って直線状に移動することを特徴とする。

［３］前記防振装置の一態様において、
前記第１方向は、前記設置面に鉛直な方向であることができる。

［４］前記防振装置の一態様において、
前記案内部と前記被案内部との組み合わせは、ボールスプラインであることができる。

［５］前記防振装置の一態様において、
前記案内部と前記被案内部との組み合わせは、リニアブッシュであることができる。

本発明によれば、防振ゴムに支持された系のロッキング振動を低減する防振装置を提供することができる。

第１実施形態に係る防振装置の正面図である。 第１実施形態に係る防振装置の平面図である。 第２実施形態に係る防振装置の正面図である。 第３実施形態に係る防振装置の正面図である。 第３実施形態に係る防振装置の平面図である。 変形例に係る防振装置の正面図である。 参考例１における振動数と振幅との関係を示すグラフである。 実施例１における振動数と振幅との関係を示すグラフである。 参考例２における振動数と振幅との関係を示すグラフである。 実施例２における振動数と振幅との関係を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

本発明の一実施形態に係る防振装置は、振動源が配置される機台と、前記機台が設置される設置面と前記機台との間に配置される防振ゴムと、前記設置面に一端が固定される案内部と、前記機台に固定される被案内部と、を含み、前記機台は、前記防振ゴムを介して前記設置面に設置され、前記被案内部は、前記案内部に案内されて前記設置面に対し第１方向に沿って直線状に移動することを特徴とする。

１．第１実施形態
図１及び図２を用いて第１実施形態に係る防振装置２について説明する。図１は第１実施形態に係る防振装置２の正面図であり、図２は第１実施形態に係る防振装置２の平面図である。図１において案内機構４０の被案内部４４を断面で示す。

図１及び図２に示すように、防振装置２は、振動源３０が配置される機台１０と、機台１０が設置される設置面１と機台１０との間に配置される防振ゴム２０と、案内機構４０と、を含む。

設置面１は、防振装置２を介して振動源３０を含む系、例えば、プレス機械、射出成形機、工作機械などの生産設備、空調機器、給排水機器、防災設備などの建築設備などを設置する面である。生産設備であれば設置面１は工場等の床面であり、建築設備であれば設
置面１は建物の屋上、各階床面、天井裏の梁の面である。

機台１０は、防振ゴム２０を介して設置面１に設置される。機台１０は、振動源３０を載せる台であってもよいし、振動源３０の一部であってもよい。機台１０は、平板状であるが、枠体であってもよい。機台１０は、振動源３０を支えることができる材質であればよく、例えば金属である。

防振ゴム２０は、機台１０と設置面１との間に設けられ、振動源３０から発生する振動が機台１０から設置面１へ伝わることを妨げ、振動を減衰する。防振ゴム２０は、１つの機台１０に対して複数個設けてもよく、例えば４個設けることができる。防振ゴム２０は、機台１０を支持することができ、機台１０と防振ゴム２０との間に脚部２２を設けてもよい。脚部２２は設置面１から機台１０までの高さを調節することができ、例えば機台１０の水平を出すことができる。防振ゴム２０は設置面１の上に置かれているが、防振ゴム２０と設置面１との間にスペーサーを設けてもよい。防振ゴム２０の形状は円柱状であるが、機台１０を支えることができれば他の形状であってもよい。

防振ゴム２０の材質は、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）などの防振ゴムに一般に用いられているゴムを採用できる。

防振ゴム２０の固有振動数は、振動源３０の発振に基づく機台１０の固有振動数よりも低い。

防振装置２は、機台１０と設置面１との間に案内機構４０を備える。案内機構４０は、設置面１に一端４２０が固定される案内部４２と、機台１０に固定される被案内部４４と、を含む。機台１０は防振ゴム２０によって支持されており、案内機構４０は機台１０の荷重を支持していない。案内機構４０は、機台１０における水平方向の移動を制限し、機台１０と設置面１との近接移動及び離間移動（図１の上下方向の移動）を許容する。

案内部４２は、フランジ状に広がる一端４２０を有する設置面１から機台１０に向かって直線状に延びる部材である。一端４２０は、設置面１に対する案内部４２の角度を所定の角度に固定する。一端４２０は、設置面１に例えば複数のボルトで固定してもよいし、溶接等で設置面１に固定してもよい。案内部４２は、設置面１から第１方向Ｄ１に沿って直線状に延びる円柱の棒状であってもよい。

被案内部４４は、案内部４２に案内されて設置面１に対し第１方向Ｄ１に沿って直線状に移動する。被案内部４４は、機台１０の下面にボルト等で固定される。案内部４２の長さによっては、被案内部４４は機台１０の内部に埋め込まれてもよいし、案内部４２が機台１０を貫通する場合には被案内部４４を機台１０の上に固定してもよい。被案内部４４は、例えば棒状の案内部４２の全周を囲む環状の部材である。被案内部４４は、案内部４２を受け入れる貫通孔を有し、貫通孔の内周面の一部が案内部４２の外周面と摺動して案内される。被案内部４４の貫通孔の内周面にベアリングを設けてもよい。

第１方向Ｄ１は、設置面１に対し鉛直な方向であることができる。すなわち、案内部４２は設置面１に対し垂直に延びるように固定される。第１方向Ｄ１が設置面１に対し鉛直な方向であれば、案内機構４０によって、機台１０を上下に振動させる揺れを許容し、機台１０を水平に振動させる揺れを制限する。第１方向Ｄ１は設置面１に対して鉛直な方向に限られず、機台１０の水平方向の傾斜（図１では水平）を維持した状態で設置面１に対して直線状に近接及び離間できるようにすることもできる。

案内部４２と被案内部４４との組み合わせは、公知の直動機構を採用することができ、例えば、ボールスプラインであってもよいし、リニアブッシュであってもよい。ボールスプラインは、ころがり案内のスプライン軸受であり、軸の案内部４２に設けられた溝を被案内部４４に設けられたボールが転がることで被案内部４４を直線運動させるものである。リニアブッシュは、円柱状のリニアシャフトの周囲に円筒状のブッシュを配し、ブッシュ内面の鋼球の転がりを利用してブッシュを直線運動させるものである。図１及び図２では案内機構４０としてリニアブッシュを用いた例を示す。

案内機構４０は、案内機構４０内の摩擦により機台１０の上下方向の振動を減衰してもよい。案内機構４０の動作における摩擦が小さいものを採用することが好ましいが、振動を短時間で収束させるために上下方向の振動を減衰する効果を有してもよい。

防振装置２の性能を測定するため、機台１０には複数個例えば４個の加速度計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設置されてもよい。４個の加速度計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、四角形の機台１０の四隅に配置される。機台１０の中心に振動源３０がある。

一般に生産設備や建設設備などの振動源３０が防振ゴム２０に支持された状態において、全ての防振ゴム２０に均等に荷重がかかるわけではない。そのため、複数の防振ゴム２０のそれぞれの振幅が異なり、一部の防振ゴム２０の振幅が大きくなることがある。従来の装置では防振ゴム２０の固有振動数を低くすることで振幅が大きくなるため、その結果、振動源３０が水平方向に揺れるロッキング振動を生ずる。ロッキング振動は水平方向における回転を伴うこともある。このような振動源３０に生じる自励振動であるロッキング振動は、防振ゴム２０では減衰しにくく、振動源３０である生産設備の正確な動作等を妨げることがある。本実施形態に係る防振装置２によれば、案内機構４０を設けることによって、防振ゴム２０に支持された系、ここでは機台１０及び振動源３０のロッキング振動を低減できる。ロッキング振動を低減することで、防振装置２の上にある振動源３０の正確な動作等を可能にする。

２．第２実施形態
図３を用いて第２実施形態に係る防振装置２ａについて説明する。図３は第２実施形態に係る防振装置２ａの正面図である。図３では防振ゴム２０ａ及び被案内部４４ａを縦断面で示す。

図３に示すように、防振装置２ａは、振動源３０の下方に１つだけ配置された防振ゴム２０ａと、その防振ゴム２０ａと被案内部４４ａとが一体に設けられる点とにおいて第１実施形態に係る防振装置２ａと異なる。

防振ゴム２０ａは、円筒状であって、中心の貫通孔に案内部４２が配置される。防振ゴム２０ａの上端に被案内部４４ａのフランジ４４０が載置される。フランジ４４０は、防振ゴム２０ａの上端と機台１０ａの下面とで挟み込んでボルト等で固定される。

防振ゴム２０ａの材質は、第１実施形態に係る防振ゴム２０と同じものを採用することができる。

案内機構４０ａは、基本的な構成が第１実施形態に係る案内機構４０と同じであり、重複する説明は省略する。振動源３０の上下方向の振動は防振ゴム２０によって減衰され、振動源３０から生じるロッキング振動は案内機構４０ａにより制限される。

図３では機台１０ａの中心に一つの防振ゴム２０ａ及び案内機構４０ａのセットが配置されているが、当該セットの数はこれに限らず複数組例えば４組が機台１０ａの四隅に配
置されてもよい。

防振ゴム２０ａの中に案内機構４０ａを配置することにより、適切な防振ゴム２０ａと案内機構４０ａとの組み合わせをあらかじめセットにして市場に提供することができる。また、防振装置２ａの小型化も可能である。

３．第３実施形態
図４及び図５を用いて第３実施形態に係る防振装置２ｂについて説明する。図４は第３実施形態に係る防振装置２ｂの正面図であり、図５は第３実施形態に係る防振装置２ｂの平面図である。

図４及び図５に示すように、第３実施形態に係る防振装置２ｂは、振動源３０が機台１０の中心にない点が第１実施形態に係る防振装置２と異なる。なお、第１実施形態に係る防振装置２と重複する説明は省略する。

振動源３０は、図４及び図５における機台１０の中心より左側、すなわち偏心した位置に固定される。そのため、機台１０におけるこの系の重心が機台１０の中心から左側に寄っており、振動源３０の振動によるロッキング振動が第１実施形態に係る防振装置２より生じやすい。

この場合にも、機台１０の水平方向への移動を案内機構４０が制限し、第１方向Ｄ１に沿って機台１０が振動することを許容するため、振動源３０に起因するロッキング振動を抑制することができる。

４．変形例
図６を用いて変形例に係る防振装置２ｃについて説明する。図６は変形例に係る防振装置２ｃの正面図である。

防振装置２ｃは、振動源３０が配置される機台１０と、機台１０が設置される設置面１と機台１０との間に配置される防振ゴム２０と、案内機構４０ｃと、を含む。防振装置２ｃは、第１実施形態に係る防振装置２と案内機構４０ｃが異なる。なお、第１実施形態に係る防振装置２と重複する説明は省略する。

案内機構４０ｃは、設置面１に固定される被案内部４４と、機台１０に一端４２０が固定される案内部４２と、を含む。被案内部４４はフランジ状の端部が設置面１に例えばボルトで固定される。

機台１０は、防振ゴム２０を介して設置面１に設置される。案内部４２は、被案内部４４を案内して設置面１に対し第１方向Ｄ１例えば鉛直方向に沿って直線状に移動する。

防振装置２ｃのように被案内部４４を設置面１に固定してもよい。変形例に係る防振装置２ｃによれば、防振ゴム２０に支持された系、ここでは機台１０及び振動源３０のロッキング振動を低減できる。

［参考例１］
参考例１として、図１及び図２に示す防振装置２から案内機構４０を取り除いた構成で振動源３０を振動させた。振動源３０として起振器（サンエス社製、起振器ＳＳＶ－１２５）を機台１０の中心に設置した。防振ゴム２０は、ＪＩＳ－Ａ硬度６０、ばね定数２４０Ｎ／ｍｍであって、直径５５ｍｍの円柱状であった。機台１０の四隅にある加速度計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力に基づいて図７のグラフを作成した。図７は参考例１における振動数
（横軸、Ｈｚ）と振幅（縦軸、振動源３０に対する機台１０の増幅率）との関係を示すグラフである。図７において破線は加速度計Ｄと加速度計Ｂの振幅の和を２で割った値であり、実線は加速度計Ｃと加速度計Ａの振幅の和を２で割った値であった。図７によれば、参考例１の機台１０の系は１５Ｈｚ付近で固有振動数を示し、振幅が１．０９（破線と実線の平均値）であった。また、破線と実線との振幅はわずかに異なり、ロッキング振動が観測された。

［実施例１］
実施例１として、図１及び図２に示す防振装置２で振動源３０を振動させた。振動源３０及び防振ゴム２０は参考例１と同じであった。案内機構４０は、ミスミ社製ボールスプライン片端段付きおねじタイプを用いて、フランジナットを機台１０に固定し、スプライン軸の一端を設置面１に固定した。加速度計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力に基づいて図８のグラフを作成した。図８は実施例１における振動数（横軸、Ｈｚ）と振幅（縦軸、振動源３０に対する機台１０の増幅率）との関係を示すグラフである。図８によれば、参考例１と同様に機台１０の系は１５Ｈｚ付近で固有振動数を示したが、振幅が０．７６（破線と実線の平均値）であり、参考例１よりも振幅Ｖ１だけ減衰した。また、破線と実線とはほとんど振幅に差がなくなり、ロッキング振動が解消された。

［参考例２］
参考例２として、図４及び図５に示す防振装置２ｂから案内機構４０を取り除いた構成で振動源３０を振動させた。振動源３０及び防振ゴム２０は参考例１と同じであった。機台１０の四隅にある加速度計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力に基づいて図９のグラフを作成した。図９は参考例２における振動数（横軸、Ｈｚ）と振幅（縦軸、振動源３０に対する機台１０の増幅率）との関係を示すグラフである。図９において破線は加速度計Ｄと加速度計Ｂの振幅の和を２で割った値であり、実線は加速度計Ｃと加速度計Ａの振幅の和を２で割った値であった。図９によれば、参考例２の機台１０の系は１２Ｈｚ付近で固有振動数を示し、振幅が１．０９（破線と実線の平均値）であった。固有振動数における破線の振幅と実線の振幅の差Ｒ１は機台１０のロッキング振動を示した。

［実施例２］
実施例２として、図４及び図５に示す防振装置２ｂで振動源３０を振動させた。振動源３０、防振ゴム２０及び案内機構４０は実施例１と同じであった。加速度計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力に基づいて図１０のグラフを作成した。図１０は実施例２における振動数（横軸、Ｈｚ）と振幅（縦軸、振動源３０に対する機台１０の増幅率）との関係を示すグラフである。図１０によれば、参考例２と同様に機台１０の系は１５Ｈｚ付近で固有振動数を示し、振幅が０．２０（破線と実線の平均値）であった。固有振動数における破線の振幅と実線の振幅の差がＲ２であり、参考例２よりも小さくなり、Ｒ１とＲ２との差の分だけロッキング振動が低減した。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…設置面、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…防振装置、１０，１０ａ…機台、２０，２０ａ…防振ゴム、２２…脚部、３０…振動源、４０，４０ａ，４０ｃ…案内機構、４２…案内部
、４２０…一端、４４，４４ａ…被案内部、４４０…フランジ、Ｄ１…第１方向

Claims (5)

1. 振動源が配置される機台と、
   前記機台が設置される設置面と前記機台との間に配置される複数の防振ゴムと、
   前記機台と前記複数の防振ゴムとの間に設けられる複数の脚部と、
   前記設置面に一端が固定される案内部と、
   前記機台に固定される被案内部と、
   を含み、
   前記機台は、前記防振ゴムを介して前記設置面に設置され、
   前記複数の脚部は、前記設置面から前記機台までの高さを調節可能であり、
   前記複数の防振ゴムは、前記振動源の発振に基づく前記機台の固有振動数よりも低い固有振動数を有しており、
   前記被案内部は、前記案内部に案内されて前記設置面に対し第１方向に沿って直線状に移動する、防振装置。
2. 振動源が配置される機台と、
   前記機台が設置される設置面と前記機台との間に配置される複数の防振ゴムと、
   前記機台と前記複数の防振ゴムとの間に設けられる複数の脚部と、
   前記設置面に固定される被案内部と、
   前記機台に一端が固定される案内部と、
   を含み、
   前記機台は、前記防振ゴムを介して前記設置面に設置され、
   前記複数の脚部は、前記設置面から前記機台までの高さを調節可能であり、
   前記複数の防振ゴムは、前記振動源の発振に基づく前記機台の固有振動数よりも低い固有振動数を有しており、
   前記案内部は、前記被案内部を案内して前記設置面に対し第１方向に沿って直線状に移動する、防振装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第１方向は、前記設置面に鉛直な方向である、防振装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項において、
   前記案内部と前記被案内部との組み合わせは、ボールスプラインである、防振装置。
5. 請求項１～３のいずれか１項において、
   前記案内部と前記被案内部との組み合わせは、リニアブッシュである、防振装置。

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