JPH06272735A - 緩衝機構 - Google Patents

緩衝機構

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JPH06272735A
JPH06272735A JP6021393A JP6021393A JPH06272735A JP H06272735 A JPH06272735 A JP H06272735A JP 6021393 A JP6021393 A JP 6021393A JP 6021393 A JP6021393 A JP 6021393A JP H06272735 A JPH06272735 A JP H06272735A
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JP
Japan
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base
moment
reaction force
isolator
joints
Prior art date
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Pending
Application number
JP6021393A
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English (en)
Inventor
Kazunari Kumoi
一成 雲井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH06272735A publication Critical patent/JPH06272735A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 横の荷重によって発生するモーメントに対し
て反力を発生する機構を追加して、水平方向のバネ定数
を垂直方向のバネ定数に近付け、全ての方向の共振点を
ほぼ等しい値にすることにより、どのような方向の振動
・衝撃も低減する緩衝機構を得る。 【構成】 基盤1に軸受6を介してU字型バネ5を連結
し、そのU字型バネ5とテーブル4をアーム7,8で連
結し、アイソレータ3の他にU字型バネ5のねじり剛性
で、モーメント反力を発生させる。テーブル4の並進方
向の動きに対しては、U字型バネ5は回転するのみで反
力は発生しないが、テーブル4が傾斜したときには、U
字型バネ5がねじられ、モーメント反力を発生する。そ
のため、緩衝機構の水平方向のバネ定数が垂直方向にほ
ぼ等しくなり、全ての方向の共振点が近い値になり、振
動・衝撃を効果的に緩衝するように設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、艦船や車両などの振
動・衝撃などの厳しい場所に設置され、赤外線カメラな
どの敏感な電子機器の振動・衝撃を緩和するための、緩
衝機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の緩衝機構を示す図で、図
11はその側面図である。図において、1は基盤、2は
電子機器、3はアイソレータ、4はテーブルである。基
盤1が振動したとき、テーブル3に搭載される電子機器
2にその振動を伝えないように直接テーブルを基盤1に
固定するのでは無く、弾性体であるアイソレータ3が間
に配置され、その両端を自由に回転できる継ぎ手でテー
ブル4と基盤1にそれぞれ連結されている。
【0003】従来の緩衝機構は上記のように構成され、
基盤1と電子機器2の間にアイソレータ3が介在してい
るために、基盤1が周波数f、加速度1Gで上下に振動
したときの電子機器2に伝わる振動の加速度は、図13
のようになる。図を見てわかるようにアイソレータ3の
共振周波数f0 付近で基盤1が上下に振動したときに
は、加速度1G以上に増幅するが、周波数が高くなるに
つれてその振動を1G以下に低減し、電子機器2を振動
から緩衝するという作用があった。その反面、上記のよ
うに共振周波数f0 に近い周波数で基盤1が振動すると
きにはその振動を増幅するという作用がある。しかし、
質量がmの機器にバネ定数がkのアイソレータを装着と
たときには、その共振周波数は式(1)のように、バネ
定数kの平方根に比例し、質量mの平方根に反比例する
ので、アイソレータ3のバネ定数を適当な値に設定する
ことにより、共振周波数f0 を、基盤1の最低次の振動
の周波数f1Vの1/2程度に設定し、アイソレータ3が
振動を増幅し電子機器2に悪影響を与えないようにして
いた。
【0004】
【数1】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の緩衝機構では、
基盤1が上下に振動するときには前項に示すような効果
があり、また基盤1が前後・左右に振動するときも前項
に示す緩衝効果があるが、前後・左右の水平方向の振動
を受けたときのアイソレータ3の共振周波数f0hは次の
ようになる。図12のように、従来の緩衝機構が矢印の
向き水平方向にFの力を受けたときの等価バネ定数K′
を求めると次のようになる。電子機器2の重心が変位す
る量xは、式(2)のように、水平力Fによりアイソレ
ータ3がたわむ変位x1 と、発生するモーメントMによ
る変位x2 の和である。アイソレータ3がたわむ変位x
1 は、バネ定数の定義から式(3)である。
【0006】また、モーメントMにより、緩衝機構がθ
回転したと考えると、変位x2 と回転角θの関係は式
(4)となる。ここで、hは電子機器2の重心の高さで
ある。アイソレータ3がたわむ変位x3 は式(5)とな
る。lはアイソレータ3の間隔である。アイソレータ3
の反力はk・x3 であるので、発生するモーメントは式
(6)となる。水平力Fにより受けるモーメントはFh
であるので、そのつりあいを考えると式(7)が成立す
る。式(4)に式(5)と式(7)を代入すると、モー
メントMによる変位x2 は式(8)のように求まる。式
(3)と式(8)を式(2)に代入すると、電子機器2
の重心が変位する量xは式(9)となる。よって等価バ
ネ定数K′は式(10)となる。このときの水平方向の
アイソレータ3の共振周波数f0hを、式(1)に式(1
0)を代入して求めると式(11)となる。式からわか
るように、分母が常に1より大きくなり、f0hは上下方
向の共振周波数f0vに比べ小さくなる。共振周波数が小
さいと最低次の振動は電子機器2に伝えないので、緩衝
効果があるが、f0vを基盤1の最低次の振動の周波数f
1vの1/2程度に設定しているため、f0hはf1 の1/
3〜1/4程度となってしまい、垂直方向では問題にな
らなかった基盤の動揺の周波数f1dを増幅して電子機器
2に伝えてしまうという課題があった。
【0007】
【数2】
【0008】そこで、従来の緩衝機構においては、図1
4のように、f0vとf0hをf1vとf1dの間に設定してい
たが、f1vの応答倍率は1程度となってしまい、垂直方
向成分の緩衝効果はある程度犠牲になるという課題もあ
った。
【0009】また、従来の緩衝機構においては、式(1
1)における2h2 /l2 によるf0hの低下を最小限に
押えるために、アイソレータ3の間隔lをできるだけ大
きく取るという工夫がなされていたが、テーブル4が広
くなり、緩衝機構と電子機器を設置するスペースが大き
く必要になるという課題があった。
【0010】また、従来の緩衝機構においては、水平方
向の力を受けた場合、アイソレータ3は水平力Fにより
受ける力とモーメントMにより受ける力の両方を受ける
ことになり、負担が大きく、水平力により破損しやすい
という課題もあった。
【0011】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、設置のためのスペースを広げず、
0vとf0hの差を極小にし、f1vとf1dの間に収め、モ
ーメントによる荷重の負担をアイソレータ以外のバネに
受けさせることによってアイソレータが破損を最小限に
することなどを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる緩衝機
構は、垂直方向のバネ定数はそのままで、水平方向の等
価バネ定数だけを大きくするために、複数組のアームに
連結されたU字型のバネを装着したものである。
【0013】また、同様に水平方向の等価バネ定数だけ
を大きくするために、テーブルと基盤を2組リンクで連
結し、そのリンクの間をコイルスプリングで連結したも
のである。
【0014】
【作用】上記のように構成された緩衝機構においては、
装着したU字型バネやコイルスプリングが水平方向のみ
に作用するために、垂直方向の共振周波数f0vと水平方
向の共振周波数f0hの差を小さくできるという作用があ
る。
【0015】同様に、水平力が生じたとき、力Fをアイ
ソレータで受け、モーメントMを装着したU字型バネや
コイルスプリングで受け、それぞれの力を分担するた
め、アイソレータの負担が小さくなるという作用があ
る。
【0016】また、リンクやバネを装着しただけで、テ
ーブルの大きさに変化がないため、必要なスペースが従
来と変更しなくてもよいという作用がある。
【0017】
【実施例】
実施例1 図1はこの発明の一実施例を示す図で、図2はその側面
図、図3,図4はリンクの作用を示す図である。図にお
いて、1〜7は従来の機器と全く同一の物である。5は
モーメントを発生するU字型バネ、6はそのU字型バネ
を基盤1に連結するための軸受、7と8はU字型バネ5
のモーメントをテーブル4に伝達するためのアームであ
る。
【0018】前記のように構成された緩衝機構におい
て、基盤1が上下に振動したときを図3に示す。図に示
すように、電子機器2が上下に変位しても、アーム7は
上下に左右同方向に移動するので、それに連結されたU
字型バネ5は上下に回転する。しかし、アーム7はテー
ブル4とU字型バネ5にそれぞれ自由に回転できるよう
に連結されており、また、U字型バネ5も軸受6で基盤
1に連結されているために、全く反力を発生しない。従
って、基盤1が上下に振動したときには、本緩衝機構は
従来の緩衝機構と全く同じ状態で、垂直方向の共振周波
数f0vは従来の緩衝機構と全く同じ周波数になる。基盤
1が水平方向に振動して、電子機器2が矢印の方向に力
を受け、矢印の方向に移動したときの状態を図4に示
す。このとき、従来の緩衝機構と同様に、式(2)〜式
(5)は全く同様に成立する。
【0019】ところが、テーブル4が図のように傾斜す
ると、左のアーム7は上に移動し、右のアーム8は下に
移動する。するとU字型バネ5は図のようにねじられる
ためにそれに逆らってモーメントを発生する。よって、
モーメントMに対する反力はアイソレータ3だけではな
く、U字型バネ5も発生するため、Mはアイソレータ3
の反力によるモーメントとU字型バネ5の反力によるモ
ーメントの和となるので、式(6)は式(12)のよう
に改められる。Ku はU字型バネ5のバネ定数である。
従来の緩衝機構と同様、式(12)と式(3)と式
(5)から、x2 を求め、式(2)に代入し、等価バネ
定数K′を求め、式(1)に代入し水平方向の共振周波
数f0hは式(13)となる。式をみてわかるように、U
字型バネ7のバネ定数Ku を大きくすると、f0hの分母
は1に近づくので、f0hはf0vに近づく。
【0020】
【数3】
【0021】実施例2 図5はこの発明の次の実施例を示す図で、図6はその側
面図、図7,図8はリンクの作用を示す図である。図に
おいて、1〜6は従来の機器と全く同一の物である。9
〜12は基盤1とテーブル4に自由に回転できるように
連結され、テーブル4にモーメントを伝えるアーム、1
3、14はそれぞれのアームを連結するジョイント、1
5は各ジョイント間で力を発生し、テーブルにモーメン
トを発生するスプリングである。
【0022】この実施例においても、電子機器が垂直方
向に振動したときは、図7に示すように、各アーム9〜
12は同じ角度であるので、ジョイント13、14の間
隔は常に一定であり、スプリング15は反力を発生しな
い。従って、電子機器2が垂直方向に運動したときは、
従来の緩衝機構と全く同じ状態であるため、垂直方向の
共振周波数f0Vは従来の緩衝機構と全く同じ周波数にな
る。基盤1が水平方向に振動して、電子機器2が矢印の
方向に力を受け、矢印の方向に移動したときの状態を、
図8に示す。このとき従来の緩衝機構と同様に、式
(2)〜式(5)は全く同様に成立する。ところが、テ
ーブル4が図のように傾斜すると、左のジョイント13
は右上に移動し、右のジョイント14は左下に移動す
る。するとスプリング15は図のように圧縮されるため
にそれにさからってジョイント13、14を広げようと
する力を発生する。その力が各アーム9〜12を介して
テーブル4にモーメントを発生することになる。
【0023】従ってモーメントMに対する反力はアイソ
レータ3だけではなく、スプリング15も発生するた
め、Mはアイソレータ3の反力によるモーメントと、ス
プリング15の反力によるモーメントの和となるので、
式(6)は式(12)のように改められる。Ku はスプ
リング15、アーム9〜12、ジョイント13、14で
構成されるリンクのモーメントに対するバネ定数であ
る。従来の緩衝機構と同様、式(12)と式(3)と式
(5)から、x2 を求め、式(2)に代入し、等価バネ
定数K′を求め、式(1)に代入し水平方向の共振周波
数f0hは式(13)となる。式をみてわかるように、ス
プリング15、アーム9〜12、ジョイント13、14
で構成されるリンクのモーメントに対するバネ定数Ku
を大きくすると、f0hの分母は1に近づくので、f0h
0vに近づく。
【0024】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を有する。
【0025】垂直方向の共振周波数f0vと水平方向の共
振周波数f0hの差が小さくなるので、図9に示すように
0vを基盤の最低次の振動の周波数f1vより十分小さく
設定できる。よって、垂直方向の伝達率も1以下に設定
できるために、水平、垂直両方向の振動を緩衝するとい
う効果がある。
【0026】同時に、モーメントをアイソレータ以外の
バネが受け、アイソレータの負担が減少するために、ア
イソレータが破損しにくいという効果がある。
【0027】また、テーブルの傾斜が小さくなるため
に、電子機器を安定化させる制御が楽にでき、安定度が
向上するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す緩衝機構の図であ
る。
【図2】この発明の実施例1を示す緩衝機構の側面図で
ある。
【図3】この発明の実施例1を示す緩衝機構が下方向に
力を受けて変位したときの図である。
【図4】この発明の実施例1を示す緩衝機構が前方向に
力を受けて変位したときの図である。
【図5】この発明の実施例2を示す緩衝機構の図であ
る。
【図6】この発明の実施例2を示す緩衝機構の側面図で
ある。
【図7】この発明の実施例2を示す緩衝機構が下方向に
力を受けて変位したときの図である。
【図8】この発明の実施例2を示す緩衝機構が前方向に
力を受けて変位したときの図である。
【図9】この発明の実施例を示す緩衝機構の応答倍率
の、周波数に対する特性を示した図である。
【図10】従来の緩衝機構の図である。
【図11】従来の緩衝機構の側面図である。
【図12】従来の緩衝機構の応答倍率の、周波数に対す
る特性を示した図である。
【図13】従来の緩衝機構が前方向に力を受けて変位し
たときの図である。
【図14】従来の緩衝機構の応答倍率の、周波数に対す
る特性を示した図である。
【符号の説明】
1 基盤 2 電子機器 3 アイソレータ 4 テーブル 5 U字型バネ 6 軸受 7 アーム左 8 アーム右 9 アーム左上 10 アーム左下 11 アーム右上 12 アーム右下 13 ジョイント左 14 ジョイント右 15 スプリング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置全体が搭載される基盤からの振動・
    衝撃を緩和する緩衝機構において、電子機器が固定さ
    れ、上記基盤と離されたテーブル、このテーブルと上記
    基盤を両端の自由に回転できる継ぎ手で連結し基盤の振
    動を緩和する弾性体であるアイソレータ、上記基盤とテ
    ーブルの間に介在し上記基盤から水平方向の振動・衝撃
    を受けたとき上記電子機器が発生する転倒モーメント支
    持機構として、モーメント反力を発生するU字型バネ、
    このU字型バネを上記基盤に連結する軸受、上記テーブ
    ルとU字型バネに自由に回転できる継ぎ手で連結されU
    字型バネが発生するモーメント反力をテーブルに伝達す
    るアームとから構成される複数組の転倒モーメント支持
    機構とを具備したことを特徴とする緩衝機構。
  2. 【請求項2】 転倒モーメント支持機構として、テーブ
    ルに自由に回転できる継ぎ手で連結された左右2組のア
    ーム、同様に基盤に自由に回転できる継ぎ手で連結され
    た左右2組のアーム、両者に連結されたアームの左右そ
    れぞれを上下連結するための2組のジョイント、この2
    組のジョイントに両端をそれぞれ固定されジョイントの
    相対距離の変化によって反力を発生するスプリングから
    構成されるリンクを複数組具備したことを特徴とする、
    請求項1記載の緩衝機構。
JP6021393A 1993-03-19 1993-03-19 緩衝機構 Pending JPH06272735A (ja)

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