JPH034048A - 防振支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主束上皇肌■公立 本発明は、振動源側から防振対象側へ伝搬される振動を
低減させる防振手段を備える支持装置に関する。

従来ユ五 精密機器等の運搬や設置の場合または振動を発生する動
力機械等の設置の場合などに振動防止対策の１つとして
防振支持の方法がある。

−ａに防振支持装置は、防振ゴム、金属ばねまたは空気
ばね等の弾性体と必要に応じて減衰器を併用して受台を
支持する構造を有し、振動源と防振対象物との間に介在
させて振動を遮断する。

模式化して図示すると、第１６図に示す如くである。

基台０１の上に防振支持装置０２を介して受台０３が支
持され、同受台０３に物０４が積載されている。

物０４は、精密機器のような防振対象物の場合とモータ
等の振動発生物の場合との２つのケースが考えられる。

防振支持装置２は複数の弾性体および減衰器からなるが
、全体で一定の動特性（ばね定数に、減衰係数Ｃ）を示
す。

この振動伝達率（応答倍率）の周波数特性を示すと第１
７図のようである。

一定の共振周波数！、＝Ｊ″′ＵＦｒ／２πで共振して
突出した大きな振動伝達率を示していて、伝達率が１以
下となる防振域はｆ丁ｆ・以上の周波数帯域となる。

したがってＪＴｆ、以上の周波数の振動に対しては防振
効果を有し振動を遮断することができる。

なおここにＭは防振支持手段０２上の重量（受台０３と
物０４の重量の和）である。

゛　よ゛と　る量 振動源の振動周波数ｆは、ｆ０近傍においては共振して
逆に振動が増幅されて防振対象側へ伝達されることにな
るので、常に（Ｔｆ、以上の防振域での使用が必要であ
る。

すなわち振動源側の振動周波数ｆの最低周波数／　ｓｉ
ｎと共振周波数！、がＩＴｔ　ｏ　＜ｉ　、＝、の関係
を満足する必要がある。

予め重量Ｍおよび振動源側の振動周波数ｆが既知の場合
は、上記関係を満足するような共振周波数ｆ０を定め、
同共振周波数ｆ、を得るように防振支持装置を設計しな
ければならない。

しかし重量Ｍおよび振動周波数ｆが既知でなく、また一
定でないような場合は、該装置を予め最適設計すること
は困難で、したがってモータ等を半永久的に設置するよ
うな場合には適しているが、受台上の積載物重量が特定
されず変更する場　合や振動周波数ｆが一定しないよう
な場合は適しない。

例えば精密機器等の輸送用防振支持体や除振台のような
場合は、受台に積載される精密機械の種類、個数等が変
化するので、平均的な重量Ｍ、振動周波数ｆのちとに設
計されることになり、常に最適設計になっているとは限
らず、場合によっては振動周波数ｆが共振周波数ｆ０に
近づき、共振して精密機械に悪影響を与えるおそれがあ
る。

したがってかかる防振支持装置を有効に使用するために
は、使用状態が制限されることになり、汎用性に欠ける
。

これは従来の防振支持装置は、その系全体のばね定数Ｋ
が固定され、設計段階で調整されたＫを使用時に適宜変
えることが通常困難であることによる。

そこで従来の対策としては、積載物体ごとに調整された
ばね定数を持つ防振支持装置を複数用意しておき、複数
個の装置を使い分ける方法があるが、該装置を多数用意
しかつ使い分けをしなければならないので、コスト面で
もまた効率面でも良くない。

また常に１’ｉ！　、以上の防振域で使用するため共振
周波数ｆ０を始めから低い値になるようにばね定数Ｋを
相当程度小さく設計することも考えられるが積載物が軽
量の場合は問題がないが、重量が大きいと、防振支持手
段０２の弾性体の沈みこみすなわち荷重負荷時の変位が
著しく大きくなって防振支持手段０２の強度および耐久
性に問題が生じる。

したがって積載物の重量も自ずと制限されることになる
。

るための　　　よび 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、積載物の重量に対応してばね定数を変更して
常に最適防振効果を得ることができる防振支持装置を供
する点にある。

すなわち本発明は、電気粘性体と弾性体の直列２層から
なる支持部材を基台上に複数並列に配設し、同複数の支
持部材を介して受台を支持し、同複数の支持部材の電気
粘性体に個別に電圧を印加する電圧印加手段を備えた防
振支持装置である。

電気粘性体は電圧の印加により粘性が増し、ある程度以
上の電圧に対しては剛体の如き性質をもつ。

かかる電気粘性体と弾性体の直列２層からなる支持部材
を複数介して受台を支持し、電気粘性体に選択的に電圧
を印加することで、系全体のバネ定数を容易に調整する
ことができる。

したがって積載物の重量、振動源側の振動周波数に応じ
て電圧を制御してバネ定数を調整し、最適防振効果を得
ることができるとともに、重量物に対しても所要の強度
を維持することが可能である。

裏ム阻 以下第１図ないし第７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図は同実施例に係る防振支持装置ｌの全体側面図、
第２図は同平面図である。

矩形板状の基台２および受台３が上下に相対応して位置
し、両者間に防振支持体４が４隅に４本介在し、受台３
を支持している。

防振支持体４の内部構造を第３図および第４図に図示す
る。

防振支持体４は上下２層からなり、下層は円柱状ゴム体
５であり、上層は電気粘性流体６が角柱状袋体７内に封
入されている。

そして電気粘性流体６の流体内に、その上下の導電性の
基板８．９から相対向する方向に向けて複数の電極板１
０．１１が鉛直に垂設されており、画電極板１０．１１
が互いに一部が対向して交互に配設されている。

上下の基板８．９からは電線１４が延出して直流電源１
２とスイッチ１３を介して接続されている。

電気粘性流体６は、−ａにシリコン油などの絶縁油にシ
リカゲル等の粒子を分散させたもので、印加する電場の
強さに応じて粘度が変化し、その応答性は極めて速いと
いう性質を有する。

第５図は電界に対する粘度の変化を示した図であり、横
軸を電界（にＶ／■）、縦軸を粘度（ｃｐ）としている
。

電界がある程度以上になると急激に粘度が増し、剛体の
如き性質を備えることができる。

本実施例に係る電気粘性流体６は電圧を印加しない状態
である程度粘度を有するが、ゴム体５よりばね定数を小
さくしておく。

したがって第３図に図示するようにスイッチ１３をＯＮ
Ｌ電極板１０．１１間に電圧を印加すると電気粘性流体
６の粘度が著しく増加し、基台２と受台３との間の振動
に対して剛体のように振る舞い、したがワてゴム体５が
主に防振効果を有することになり、ばね成分としてはゴ
ム体５のばね定数で殆ど決定される。

またスイッチ１３をＯＦＦ　Ｌ、、電極板１Ｏ１１１間
に電圧を印加しないときは（第４図参照）、電気粘性流
体６の粘度はゴム体５より小さく、したがって電気粘性
流体６が主に防振効果を有することになり、ばね定数も
小さい値となる。

以上のようにスイッチ１３のＯＮ、ＯＦＦにより防振支
持体４のばね定数を大小切換えることができる。

ここで印加する電圧は、相対向する電極板１０．１１間
の間隔および電気粘性流体６の種類にもよるが、粘度が
大き←変化する程度であればよく、通常数ＫＶである。

また電極板１０．１１は導電性のものであれば、特に材
質の制限はないが、電気粘性流体６中で使用して十分耐
久性が確保できればよく、例えば金、銀、銅、鉄などの
金属が使用可能である。

また形状についても特に制限はなく、電極板１０．１１
どうじが対向する面を有すればよい。

互いの電極板１０．１１間の間隔は０．１　＝１００　
ｍが適当で、そのうちでも１−１１−位が望ましい。

本実施例では電気粘性流体６全体に略一定の電界が生じ
て全体が一時に粘性変化を起こすように複数の電極版１
０．１１を交互に配設している。

但し上下の電極版１０．１１の各先端は、それぞれ基板
９．８と常に接触しないようにある程度の間隔を維持す
る必要がある。

そのため特にストラッパーを設けて受台３を保持するよ
うにしてもよい。

かかる防振支持装置１についての実験結果を以下に示す
。

実験は第６図に図示すように該防振支持装置ｌを加振器
２０上に設置し、防振支持装置１の受台３には防振対象
物２１を積載して行なった。

加振器２０による入力振動はホワイトノイズとする。

基台２および受台３には、それぞれ振動加速度センサ２
２．２３が取付けられており、同センサ２２．２３によ
り検出された加速信号を周波数分析機により分析し、そ
れぞれ基台２の加速度蓋、と受台３の加速度蓋、を得て
、両者の比すなわち応答倍率Ｘ＋／Ｘｓ　　Ｉを算出す
るようにしている。

実験は、まず４本の防振支持体４全てについて電圧を印
加して行なった。

４本全ての防振支持体４の電気粘性流体６が粘性が増し
ているので、系全体のばね定数は大きい状態にあり、そ
の振動伝達率は第７図に実線で示すように周波数的２０
）ｆｚを共振周波数！、とじて最大ピーク値を示し、防
振域は２０Ｊ′Ｔ）（ｚ以上である。

次に４本の防振支持体４のうち２本についてのみ電圧を
印加すると、系全体のばね定数は小さくなり、振動伝達
率は第７図に破線で示すように約１５七を共振周波数！
、とじ、最大ピーク値が移動しており、したがって防振
域も１５．ＱＨｚ以上と広がっている。

以上のように、防振支持体４に選択的に電圧を印加する
ことで、ばね成分を容易に変えることができる。

したがって防振対象物２１の重量および入力振動に応じ
て防振支持体４に選択的に電圧を印加してばね定数を調
整し、所要の強度を維持しつつ容易に最適防振効果を得
ることができる。

以上の実施例では、防振支持体４の電気粘性流体６を角
柱状とし、その電気粘性流体６内の構造は第３図および
第４図に示すように平板状の電極板１０．１１が並設さ
れたものであったが、別の構造の実施例を第８図および
第９図に示し説明する。

本実施例に係る防振支持体３０は、下層のゴム体３１お
よび上層の袋体３３に封入された電気粘性流体３２もと
もに円柱状をなし、電気粘性流体３２の上下の基板３４
．３５から垂設される電極板３６．３７は円筒状をして
いる。

上方の基板３４から半径の異なる２個の円筒状電極板３
６が中心軸を同じくして垂設されるとともに、中心軸に
は棒状電極３８が突設されて、いずれの電極も下端の高
さを同じくしている。

同様に下方の基板３５からは中心軸を前記中心軸と同じ
（して半径の異なる２個の円筒状電極板３７が垂設され
、いずれの電極も上端の高さを同じくでいる。

上下の円筒状電極板３６．３７０半径は、交互に等差級
数をなす大きさを有し、上側の電極板３６の下方部分と
下側の電極板３７の上方部分が同心円状に交互に重なり
合っている。

このような構造にすることで、電圧を印加したときに円
柱状の電気粘性流体３２全体に余すことなく粘度変化を
与えることができる。

このような円柱状の防振支持体３０を利用した別の実施
例における実験について以下説明する。

第１０図は本実施例に係る防振支持装置４０の側面図、
第１１図は同平面図である。

防振支持装置４０は、基台に相当する床４１に１６本の
防振支持体４２が０．２５難の間隔を存して４行４列に
亘って立設され、矩形板状（１ｓＸＩｍ）のハニカム定
盤４３を受台として支持している。

各防振支持体４２は独立に電圧の印加ができるスイッチ
を有している。

ハニカム定盤４３には精密機器を相定した荷物４４が積
載される。

また床４１には振動源として回転機械４５を設置した。

この回転機械４５は１２００　ｒ　ｐｍの回転数で駆動
するもので床に対しては主に２０Ｈｚの振動を与えるこ
とができるものである。

なお床４１および荷物４４にはそれぞれ加速度ピックア
ップ４６．４７が貼着されており、その検出信号はチャ
ージアンプを介して時系列波形として表示するようにし
た。

以上のような設定条件の下で、１６本の防振支持体４２
全てに電圧を印加した状態で、ハニカム定盤４３上にｉ
ｏｏ　ｂの荷物４４を載せたとき、伝達関数を計測する
と共振周波数ｆゆは１０七であった。

したがって回転機械４５による振動源の周波数は２０Ｈ
２であるので、１０．／Ｔ）４ｚ以上の防振域に十分入
っている。

回転機械４５を運転し、床４１と荷物４４の振動加速度
の時系列波形を調べると、それぞれ第１２図および第１
３図に示すようであり、床４１に対し荷物４４の幅は１
７３以下に抑えられて荷物４４は十分防振されているこ
とが分かる。

なお１６本全ての防振支持体４２に電圧が印加され、系
全体のばね定数も大きいことから強度は保たれている。

次に１６本全ての防振支持体４２に電圧を印加した状態
で荷物４４を２５ｋｇのものに変えると、その荷物の振
動加速度は第１４図に図示するように、床の振動加速度
（第１２図参照）以上の振巾を示し振動が増巾されてい
る。

これは荷物４４の重量が２となったため共振周波数ｆ０
が２０Ｈｚとなり入力振動と一致し共振を起こしたため
である。

そこで２５ｋｇの荷物４４を載せたときは、１６本の防
振支持体４２のうちＸにあたる４本のみについて電圧を
印加すると、共振周波数ｆ０は１０七となり入力振動２
０Ｈｚは防振域に入る。

このとき荷物４４の振動加速度は第１５図に示すように
大幅に振巾が減少している。

４本の防振支持体４２のみが電圧の印加を受けて電気粘
性流体の粘度が高くなって強度が前記実験より低下して
いるが、積載される荷物の重量も小さくなっていること
から強度の点でも問題はない。

以上のように重量の異なる積載物に対しても防振支持体
４２に選択的に電圧を印加することで、常に防振域での
使用が可能であり汎用性に富む。

主皿■四釆 本発明は、電気粘性流体を利用した支持部材に選択的に
電圧を印加することで容易にばね成分を変更でき、積載
物の重量および入力振動の種類に応じて常に最適防振効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の防振支持装置の全体側
面図、第２図は同平面図、第３図、第４図は防振支持体
の断面図、第５図は電気粘性流体の粘性変化を示す図、
第６図は同防振支持装置を使用した実験例を示す模式図
、第７図は同実験における振動伝達率を示す図、第８図
は別実施例の防振支持体の構造を示す断面図、第９図は
第８図のＩＸ−ＩＸ断面図、第１０図はさらに別の実施
例に係る防振支持装置を使用した実験例を示す模式図、
第１１図は同防振支持装置の平面図、第１２図は同実験
における床の振動加速度を示す図、第１３図は荷物（１
００ｋｇ）の振動加速度を示す図、第１４図は荷物（２
５ｋｇ）の振動加速度を示す図、第１５図は別の設定下
での荷物（２５ｋｇ）の振動加速度を示す図、第１６図
は一般の防振支持装置の模式図、第１７図は同装置にお
ける振動伝達率を示す図である。 ｌ・・・防振支持装置、２・・・基台、３・・・受台、
４・・・防振支持体、５・・・ゴム体、６・・・電気粘
性流体、７・・・袋体、８・・・基板、９・・・基板、
１０・・・電極板、１１・・・電極板、１２・・・直流
電源、１３・・・スイッチ、１４、・・・電線、 ２０・・・加振器、２１・・・防振対象物、２２・・・
振動加速度センサ、２３・・・振動加速度センサ、３０
・・・防振支持体、３１・・・ゴム体、３２・・・電気
粘性流体、３３・・・袋体３４・・・基板、３５・・・
基板、３６・・・電極板、３７・・・電極板、 ４０・・・防振支持装置、４１・・・床、４２・・・防
振支持体、４３・・・ハニカム定盤、４４・・・荷物、
４５・・・回転機械、４６・・・加速度ピックアップ、
４７・・・加速度ピックアップ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気粘性体と弾性体の直列２層からなる支持部材を基台
   上に複数並列に配設し、同複数の支持部材を介して受台
   を支持し、同複数の支持部材の電気粘性体に個別に電圧
   を印加する電圧印加手段を備えたことを特徴とする防振
   支持装置。