JPH0835537A - 電子制御振動インシュレータ - Google Patents
電子制御振動インシュレータInfo
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- JPH0835537A JPH0835537A JP6193614A JP19361494A JPH0835537A JP H0835537 A JPH0835537 A JP H0835537A JP 6193614 A JP6193614 A JP 6193614A JP 19361494 A JP19361494 A JP 19361494A JP H0835537 A JPH0835537 A JP H0835537A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動発生物体から床への振動の伝播、例えば
ピアノ等における床への振動の伝播を効果的に阻止する
ことができ、特に質量の効果の低い低音域に対して大き
な防振効果が得られるようにする。 【構成】 ピアノ本体２のキャスター３と床４との間に
介在されるインシュレータ１は、キャスター３とインシ
ュレータ１との接点Ｐの振動を検出するセンサ１１と、
床点Ｓの振動を検出するセンサ１２と、駆動力を発生す
る積層型圧電素子からなるアクチュエータ１３と、セン
サ１１及び１２により検出された振動速度の差に比例す
る逆位相の駆動力をアクチュエータ１３に発生させる演
算制御部２０とからなる。インシュレータ１の有する高
いスティフネスを等価的に低い値に低減させ、床４への
振動伝播を阻止する。
ピアノ等における床への振動の伝播を効果的に阻止する
ことができ、特に質量の効果の低い低音域に対して大き
な防振効果が得られるようにする。 【構成】 ピアノ本体２のキャスター３と床４との間に
介在されるインシュレータ１は、キャスター３とインシ
ュレータ１との接点Ｐの振動を検出するセンサ１１と、
床点Ｓの振動を検出するセンサ１２と、駆動力を発生す
る積層型圧電素子からなるアクチュエータ１３と、セン
サ１１及び１２により検出された振動速度の差に比例す
る逆位相の駆動力をアクチュエータ１３に発生させる演
算制御部２０とからなる。インシュレータ１の有する高
いスティフネスを等価的に低い値に低減させ、床４への
振動伝播を阻止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばピアノ等の振動
発生物体を安定して支持すると共に床への振動の伝播を
低減するインシュレータに係り、特に能動的振動制御方
式を用いた電子制御振動インシュレータに関する。
発生物体を安定して支持すると共に床への振動の伝播を
低減するインシュレータに係り、特に能動的振動制御方
式を用いた電子制御振動インシュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばピアノにおいて、打弦されたピア
ノの弦の振動エネルギーの伝播には２つの経路がある。
即ち、コマを通じて響板に伝わり、その振動によって空
気伝播音として外部空間に放射されていくものと、弦や
響板の振動がフレームやケース等のピアノ本体に伝わ
り、本体下部のキャスターを通じて床に固体伝播音とし
て伝達されていくものとである。これらのうち、固体音
は床板を伝わって離れた部屋や階下の部屋に騒音として
作用する。このため、固体音の伝播を阻止するために、
キャスターと床との間にインシュレータが使用されてい
る。
ノの弦の振動エネルギーの伝播には２つの経路がある。
即ち、コマを通じて響板に伝わり、その振動によって空
気伝播音として外部空間に放射されていくものと、弦や
響板の振動がフレームやケース等のピアノ本体に伝わ
り、本体下部のキャスターを通じて床に固体伝播音とし
て伝達されていくものとである。これらのうち、固体音
は床板を伝わって離れた部屋や階下の部屋に騒音として
作用する。このため、固体音の伝播を阻止するために、
キャスターと床との間にインシュレータが使用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、ピアノのインシ
ュレータは、防振ゴムや樹脂等の成形品で作られ、ピア
ノと床との間でスプリングとして作用する。しかし、重
量のあるピアノを安定して支持するためには、インシュ
レータをあまり柔らかくできず、キャスターの有するス
ティフネスに対して十分小さなスティフネスを取ること
ができない。従って、木造床、畳床、じゅうたん等に対
しては、インシュレータによる実質的な防振効果は極め
て低いのが実情である。
ュレータは、防振ゴムや樹脂等の成形品で作られ、ピア
ノと床との間でスプリングとして作用する。しかし、重
量のあるピアノを安定して支持するためには、インシュ
レータをあまり柔らかくできず、キャスターの有するス
ティフネスに対して十分小さなスティフネスを取ること
ができない。従って、木造床、畳床、じゅうたん等に対
しては、インシュレータによる実質的な防振効果は極め
て低いのが実情である。
【０００４】まず始めに、図８に示すように、ピアノ本
体２を従来用いられているインシュレータ５を介して床
４に設置した場合を考える。ピアノ本体２のフレームや
ケース等の部分は非常に重量があり、キャスター３から
ピアノ本体２をみた機械的インピーダンスは極めて大で
ある。キャスター３自身は、ほぼ１５×１０6 Ｎ／ｍ程
度のバネ係数を有していると考えられるが、インシュレ
ータ５自身は、設置の安定性からあまり柔らかくするこ
とができず、概ね５〜１０×１０6 Ｎ／ｍ程度のバネ係
数が必要である。このため、インシュレータ５を頑丈な
コンクリート床に置いても、その効果は多くて１０ｄＢ
位までであり、木造根太床などの場合は床自身がかなり
柔らかい構造なので、インシュレータ５を介在させた効
果は多くても３ｄＢ位になってしまう。（例えば、資料
１：安岡正人、住宅におけるピアノ音の防止方法、建築
技術、１９７８．１２、資料２：安岡正人、ピアノ音の
伝搬防止方法に関する研究、日本音響学会建築音響研究
委員会資料、ＡＡ７７−１８）
体２を従来用いられているインシュレータ５を介して床
４に設置した場合を考える。ピアノ本体２のフレームや
ケース等の部分は非常に重量があり、キャスター３から
ピアノ本体２をみた機械的インピーダンスは極めて大で
ある。キャスター３自身は、ほぼ１５×１０6 Ｎ／ｍ程
度のバネ係数を有していると考えられるが、インシュレ
ータ５自身は、設置の安定性からあまり柔らかくするこ
とができず、概ね５〜１０×１０6 Ｎ／ｍ程度のバネ係
数が必要である。このため、インシュレータ５を頑丈な
コンクリート床に置いても、その効果は多くて１０ｄＢ
位までであり、木造根太床などの場合は床自身がかなり
柔らかい構造なので、インシュレータ５を介在させた効
果は多くても３ｄＢ位になってしまう。（例えば、資料
１：安岡正人、住宅におけるピアノ音の防止方法、建築
技術、１９７８．１２、資料２：安岡正人、ピアノ音の
伝搬防止方法に関する研究、日本音響学会建築音響研究
委員会資料、ＡＡ７７−１８）
【０００５】次に、資料１によれば、支柱やフレーム等
のピアノ本体２の振動レベルは、厚い土間コンクリート
の上に直置きした場合から、木造根太床上に空気バネで
防振支持した場合まで、設置条件を大幅に変えてもほと
んど変化しない。即ち、主にフレームや支柱の質量等に
よるピアノ本体２部分のインピーダンスが、キャスター
３からフレーム支柱系迄のインピーダンスに比べて極め
て大きい。
のピアノ本体２の振動レベルは、厚い土間コンクリート
の上に直置きした場合から、木造根太床上に空気バネで
防振支持した場合まで、設置条件を大幅に変えてもほと
んど変化しない。即ち、主にフレームや支柱の質量等に
よるピアノ本体２部分のインピーダンスが、キャスター
３からフレーム支柱系迄のインピーダンスに比べて極め
て大きい。
【０００６】従って、図８に示すように、インシュレー
タ５を介して床４上にピアノ本体２を設置した場合は、
キャスター３をバネ係数ｋc のスプリング、インシュレ
ータ５をバネ係数ｋI のスプリングと考えると、図８は
模擬的に図９のように表すことができる。Ｏ点はピアノ
本体２とキャスター３との接触点、Ｐ点はキャスター３
とインシュレータ５との接触点、そしてＳ点はインシュ
レータ５と床４との接触点である。ＺO はＯ点よりピア
ノ本体２側をみた機械的インピーダンスで、前述のよう
に極めて大きな値となるので、インシュレータ５等のキ
ャスター３側の負荷にかかわらず、Ｏ点の速度は一定で
あり、Ｏ点は定速度源と考えて差し支えない。
タ５を介して床４上にピアノ本体２を設置した場合は、
キャスター３をバネ係数ｋc のスプリング、インシュレ
ータ５をバネ係数ｋI のスプリングと考えると、図８は
模擬的に図９のように表すことができる。Ｏ点はピアノ
本体２とキャスター３との接触点、Ｐ点はキャスター３
とインシュレータ５との接触点、そしてＳ点はインシュ
レータ５と床４との接触点である。ＺO はＯ点よりピア
ノ本体２側をみた機械的インピーダンスで、前述のよう
に極めて大きな値となるので、インシュレータ５等のキ
ャスター３側の負荷にかかわらず、Ｏ点の速度は一定で
あり、Ｏ点は定速度源と考えて差し支えない。
【０００７】ここで、力〜電圧法によれば、図９は図１
０のような等価回路で表される。Ｏ点の振動速度を
ＶO 、Ｐ点の振動速度をＶP 、Ｓ点の振動速度をＶS 、
また、キャスター３及びインシュレータ５それぞれのバ
ネ係数の逆数で表されるコンプライアンスを、ｃC ＝１
／ｋC 、ｃI ＝１／ｋI とすると、床点Ｓの振動速度
は、ラプラス変換形で下記（１）式となる。 ＶS ＝１／｛１＋ｓＺS （ｃC ＋ｃI ）｝ …（１）
０のような等価回路で表される。Ｏ点の振動速度を
ＶO 、Ｐ点の振動速度をＶP 、Ｓ点の振動速度をＶS 、
また、キャスター３及びインシュレータ５それぞれのバ
ネ係数の逆数で表されるコンプライアンスを、ｃC ＝１
／ｋC 、ｃI ＝１／ｋI とすると、床点Ｓの振動速度
は、ラプラス変換形で下記（１）式となる。 ＶS ＝１／｛１＋ｓＺS （ｃC ＋ｃI ）｝ …（１）
【０００８】従って、元々のキャスター３のコンプライ
アンスｃC にインシュレータ５のコンプライアンスｃI
が加わり、ＶS の値を小さくすることができる。しかし
ながら、前述のように、安定性の点からインシュレータ
５のコンプライアンスｃI をキャスター３のコンプライ
アンスｃC に対してあまり大きくできないので、従来の
インシュレータ５の効果は十分なものではなかった。
アンスｃC にインシュレータ５のコンプライアンスｃI
が加わり、ＶS の値を小さくすることができる。しかし
ながら、前述のように、安定性の点からインシュレータ
５のコンプライアンスｃI をキャスター３のコンプライ
アンスｃC に対してあまり大きくできないので、従来の
インシュレータ５の効果は十分なものではなかった。
【０００９】そこで本発明は、振動発生物体から床への
振動の伝播、例えばピアノ等における床への振動の伝播
を効果的に阻止することができ、特に質量効果の低い低
音域に対して大きな防振効果が得られる電子制御振動イ
ンシュレータを提供することを目的とする。
振動の伝播、例えばピアノ等における床への振動の伝播
を効果的に阻止することができ、特に質量効果の低い低
音域に対して大きな防振効果が得られる電子制御振動イ
ンシュレータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による電子制御振動インシュレータは、振動
を発生する物体とこの物体を設置する床との間に介在さ
れて、振動発生物体を支持すると共にその物体から床へ
の振動の伝播を阻止するインシュレータであって、振動
発生物体から床への振動の伝播に応じてスティフネスを
制御可能な能動的振動制御手段を有し、かつ、そのステ
ィフネス制御の駆動力を発生するアクチュエータとして
積層型圧電素子を備えたものである。
に、本発明による電子制御振動インシュレータは、振動
を発生する物体とこの物体を設置する床との間に介在さ
れて、振動発生物体を支持すると共にその物体から床へ
の振動の伝播を阻止するインシュレータであって、振動
発生物体から床への振動の伝播に応じてスティフネスを
制御可能な能動的振動制御手段を有し、かつ、そのステ
ィフネス制御の駆動力を発生するアクチュエータとして
積層型圧電素子を備えたものである。
【００１１】また、本発明は、前記電子制御振動インシ
ュレータにおいて、振動発生物体とインシュレータ本体
との接触部分の変位を検出する第１の変位検出手段と、
インシュレータ本体と床との接触部分の変位を検出する
第２の変位検出手段と、前記第１及び第２の変位検出手
段によりそれぞれ検出された変位の差に基づいて逆位相
の駆動力を前記アクチュエータに発生させる演算制御手
段と、を備えたものである。
ュレータにおいて、振動発生物体とインシュレータ本体
との接触部分の変位を検出する第１の変位検出手段と、
インシュレータ本体と床との接触部分の変位を検出する
第２の変位検出手段と、前記第１及び第２の変位検出手
段によりそれぞれ検出された変位の差に基づいて逆位相
の駆動力を前記アクチュエータに発生させる演算制御手
段と、を備えたものである。
【００１２】さらに、本発明は、前記電子制御振動イン
シュレータにおいて、前記第２の変位検出手段によるイ
ンシュレータ本体と床との接触部分の変位の検出状態に
応じて、前記演算制御手段における演算を調整して前記
アクチュエータの駆動力発生を補正する補正手段を有す
るものである。
シュレータにおいて、前記第２の変位検出手段によるイ
ンシュレータ本体と床との接触部分の変位の検出状態に
応じて、前記演算制御手段における演算を調整して前記
アクチュエータの駆動力発生を補正する補正手段を有す
るものである。
【００１３】
【作用】上記のように構成された本発明によれば、振動
発生物体から床への振動の伝播に応じて、スティフネス
が制御可能な能動的振動制御手段によって、床への振動
伝播を阻止することができる。この場合、より好ましく
は、第１及び第２の変位検出手段により振動発生物体及
び床に接触するインシュレータ本体の上下部分の相対変
位を検出し、これに基づいて演算制御手段により逆位相
の駆動力をアクチュエータに発生させることによって、
インシュレータの有する高いスティフネスを等価的に低
い値に低減させることができ、床への振動伝播を効果的
に阻止することができる。アクチュエータとして用いる
積層型圧電素子は、圧縮力に対して非常に強いので、例
えばピアノのような大きな静的加重を受けた状態で動作
させるのに最適である。
発生物体から床への振動の伝播に応じて、スティフネス
が制御可能な能動的振動制御手段によって、床への振動
伝播を阻止することができる。この場合、より好ましく
は、第１及び第２の変位検出手段により振動発生物体及
び床に接触するインシュレータ本体の上下部分の相対変
位を検出し、これに基づいて演算制御手段により逆位相
の駆動力をアクチュエータに発生させることによって、
インシュレータの有する高いスティフネスを等価的に低
い値に低減させることができ、床への振動伝播を効果的
に阻止することができる。アクチュエータとして用いる
積層型圧電素子は、圧縮力に対して非常に強いので、例
えばピアノのような大きな静的加重を受けた状態で動作
させるのに最適である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図１〜図７を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【００１５】本実施例においては、図２に示すように、
インシュレータ１の能動的振動制御を行うアクチュエー
タ１３として、積層型圧電素子（ピエゾ素子）を用い、
インシュレータ１のスティフネスを能動的に低減させ
る。積層型圧電素子からなるアクチュエータ１３を用い
た場合、積層体の呈するスティフネス（或いはコンプラ
イアンス）によってその振動要素を表すと、振動系の模
擬図は図６のようになり、その等価回路は図７のように
なる。積層体の質量部分の呈する機械的インピーダンス
は低音域ではネグレクトされる。
インシュレータ１の能動的振動制御を行うアクチュエー
タ１３として、積層型圧電素子（ピエゾ素子）を用い、
インシュレータ１のスティフネスを能動的に低減させ
る。積層型圧電素子からなるアクチュエータ１３を用い
た場合、積層体の呈するスティフネス（或いはコンプラ
イアンス）によってその振動要素を表すと、振動系の模
擬図は図６のようになり、その等価回路は図７のように
なる。積層体の質量部分の呈する機械的インピーダンス
は低音域ではネグレクトされる。
【００１６】回路の方程式は、 ｚS ≒２．３ρｃL ｈ2 ｋC ∫（ｖO −ｖP ）ｄｔ＝ｚS ｖS …（２） ｅP ＝ｋP ∫（ｖS −ｖP ）ｄｔ＋ｚS ｖS …（３） 但し、ρは床材の密度、ｃL は縦波伝搬速度、ｈは厚
さ、そしてｅP はピエゾアクチュエータの起振力であ
る。
さ、そしてｅP はピエゾアクチュエータの起振力であ
る。
【００１７】（２）式及び（３）式のラプラス変換形
は、 ｋC （ＶO −ＶP ）／ｓ＝ＺS ＶS …（４） ＥP ＝ｋP （ＶS −ＶP ）／ｓ＋ＺS ＶS …（５）
は、 ｋC （ＶO −ＶP ）／ｓ＝ＺS ＶS …（４） ＥP ＝ｋP （ＶS −ＶP ）／ｓ＋ＺS ＶS …（５）
【００１８】ここでアクチュエータの起振力を、 ｅP ＝ｋP ∫（ｖP −ｖS ）ｄｔ …（６） のようにして作ると、（５）式は、 ｋ* （ＶP −ＶS ）／ｓ＝ＺS ＶS …（７） 但し、 ｋ* ＝ｋC ＋ｋP …（８）
【００１９】従って、 ＶS ＝ＶO ／｛１＋ｓＺS （１／ｋC ＋１／ｋ* ）｝ …（９） 或いは、ｃC ＝１／ｋC 、ｃ* ＝１／ｋ* として、コン
プライアンスの形で表すと、 ＶS ＝ＶO ／｛１＋ｓＺS （ｃC ＋ｃ* ）｝ …（１０）
プライアンスの形で表すと、 ＶS ＝ＶO ／｛１＋ｓＺS （ｃC ＋ｃ* ）｝ …（１０）
【００２０】この（１０）式と前記（１）式とを比較す
ると、（１）式におけるインシュレータのコンプライア
ンスｃI は前述のようにキャスターのコンプライアンス
ｃCに対してあまり大きな値にすることができないが、
（１０）式におけるｃ* は原理的にいくらでも大きくす
ることができる。何となれば、ｃ* は（８）式で与えら
れる合成されたバネ係数ｋ* によるものであり、ｋ* は
ｋP ≒−ｋC のようにすることによって極めて小さな値
にすることができるからである。即ち、（６）式で表さ
れる起振力をｅP ≒−ｋC ∫（ｖP −ｖS ）ｄｔとして
創出すればよい。
ると、（１）式におけるインシュレータのコンプライア
ンスｃI は前述のようにキャスターのコンプライアンス
ｃCに対してあまり大きな値にすることができないが、
（１０）式におけるｃ* は原理的にいくらでも大きくす
ることができる。何となれば、ｃ* は（８）式で与えら
れる合成されたバネ係数ｋ* によるものであり、ｋ* は
ｋP ≒−ｋC のようにすることによって極めて小さな値
にすることができるからである。即ち、（６）式で表さ
れる起振力をｅP ≒−ｋC ∫（ｖP −ｖS ）ｄｔとして
創出すればよい。
【００２１】これを図１によって説明する。本実施例で
用いる能動的振動制御インシュレータ１は、キャスター
３とインシュレータ１との接点Ｐの振動を検出するセン
サ１１、床点Ｓの振動を検出するセンサ１２、逆位相の
駆動力を発生する積層型圧電素子からなるアクチュエー
タ１３、センサ１１及び１２の検出結果を演算してアク
チュエータ１３を制御する演算制御部２０により構成さ
れている。
用いる能動的振動制御インシュレータ１は、キャスター
３とインシュレータ１との接点Ｐの振動を検出するセン
サ１１、床点Ｓの振動を検出するセンサ１２、逆位相の
駆動力を発生する積層型圧電素子からなるアクチュエー
タ１３、センサ１１及び１２の検出結果を演算してアク
チュエータ１３を制御する演算制御部２０により構成さ
れている。
【００２２】圧電形を用いた場合で説明すると、センサ
１１により検出されたＰ点の振動加速度ＡP の信号、セ
ンサ１２により検出されたＳ点の振動加速度ＡS の信号
は、それぞれ積分型前置増幅器２１、２２を経て振動速
度ＶP 及びＶS の信号となり、差動増幅器２３に供給さ
れる。差動増幅器２３の出力である（ＶP −ＶS ）の信
号は、Ａ／Ｄ変換器２４によりデジタル信号化され、積
分回路２５に入力される。積分回路２５はその入力を累
積積分し、∫（ｖP −ｖS ）ｄｔを出力、乗算器２６に
入力される。乗算器２６によって係数ｋC が乗算された
後、その出力ｋC ∫（ｖP −ｖS ）ｄｔは位相反転回路
２７によって位相反転される。そしてＤ／Ａ変換器２８
によってアナログ信号になり、増幅器２９により電力増
幅され、アクチュエータ１３が駆動される。
１１により検出されたＰ点の振動加速度ＡP の信号、セ
ンサ１２により検出されたＳ点の振動加速度ＡS の信号
は、それぞれ積分型前置増幅器２１、２２を経て振動速
度ＶP 及びＶS の信号となり、差動増幅器２３に供給さ
れる。差動増幅器２３の出力である（ＶP −ＶS ）の信
号は、Ａ／Ｄ変換器２４によりデジタル信号化され、積
分回路２５に入力される。積分回路２５はその入力を累
積積分し、∫（ｖP −ｖS ）ｄｔを出力、乗算器２６に
入力される。乗算器２６によって係数ｋC が乗算された
後、その出力ｋC ∫（ｖP −ｖS ）ｄｔは位相反転回路
２７によって位相反転される。そしてＤ／Ａ変換器２８
によってアナログ信号になり、増幅器２９により電力増
幅され、アクチュエータ１３が駆動される。
【００２３】その駆動電圧は−ｋC ∫（ｖP −ｖS ）ｄ
ｔに比例するから、アクチュエータ１３から−ｋC ∫
（ｖP −ｖS ）ｄｔに等しい駆動力が発生し、前述のよ
うに等価的にインシュレータ１の呈するスティフネスｋ
* を極めて小さい値にすることができる。
ｔに比例するから、アクチュエータ１３から−ｋC ∫
（ｖP −ｖS ）ｄｔに等しい駆動力が発生し、前述のよ
うに等価的にインシュレータ１の呈するスティフネスｋ
* を極めて小さい値にすることができる。
【００２４】なお、本実施例においては、センサ、アク
チュエータ、増幅器などの変換利得、増幅利得における
位相遅れやゲインの変動などを考慮して、前置増幅器２
２の出力である床点Ｓの振動速度ＶS の検出信号を、Ａ
／Ｄ変換器３０によりデジタル信号化し、乗算制御回路
３１及び位相制御回路３２に入力する。乗算制御回路３
１及び位相制御回路３２は、上記検出信号が常に最小に
なるように、乗算器２６の乗数及び位相反転回路２７の
位相を微調整するようになっている。このような補正手
段を有することにより、アクチュエータ１３の駆動力発
生を最適に補正することができる。
チュエータ、増幅器などの変換利得、増幅利得における
位相遅れやゲインの変動などを考慮して、前置増幅器２
２の出力である床点Ｓの振動速度ＶS の検出信号を、Ａ
／Ｄ変換器３０によりデジタル信号化し、乗算制御回路
３１及び位相制御回路３２に入力する。乗算制御回路３
１及び位相制御回路３２は、上記検出信号が常に最小に
なるように、乗算器２６の乗数及び位相反転回路２７の
位相を微調整するようになっている。このような補正手
段を有することにより、アクチュエータ１３の駆動力発
生を最適に補正することができる。
【００２５】次に、図２によって本実施例の能動的イン
シュレータの構造を説明する。図２はインシュレータ１
の上にピアノ本体２のキャスター３が置かれた状態を示
すものである。インシュレータ１は、キャスター３とイ
ンシュレータ１との接点Ｐの振動を検出する圧電型セン
サ１１、床点Ｓの振動を検出する圧電型センサ１２、逆
位相の駆動力を発生する圧電型アクチュエータ１３によ
り構成されている。また、１４はインシュレータ１の外
装を構成すると共にアクチュエータ１３を保護するため
のケースである。
シュレータの構造を説明する。図２はインシュレータ１
の上にピアノ本体２のキャスター３が置かれた状態を示
すものである。インシュレータ１は、キャスター３とイ
ンシュレータ１との接点Ｐの振動を検出する圧電型セン
サ１１、床点Ｓの振動を検出する圧電型センサ１２、逆
位相の駆動力を発生する圧電型アクチュエータ１３によ
り構成されている。また、１４はインシュレータ１の外
装を構成すると共にアクチュエータ１３を保護するため
のケースである。
【００２６】センサ１１の出力端子ａ1 、ｂ1 より接点
Ｐの振動加速度に比例する信号、センサ１２の出力端子
ａ2 、ｂ2 より床点Ｓの振動加速度に比例する信号が、
それぞれ出力されて前述した演算制御部２０に入力され
る。アクチュエータ１３の入力端子ａ3 、ｂ3 には、演
算制御部２０から前述のように−ｋC ∫（ｖP −ｖS）
ｄｔに比例する信号が入力される。
Ｐの振動加速度に比例する信号、センサ１２の出力端子
ａ2 、ｂ2 より床点Ｓの振動加速度に比例する信号が、
それぞれ出力されて前述した演算制御部２０に入力され
る。アクチュエータ１３の入力端子ａ3 、ｂ3 には、演
算制御部２０から前述のように−ｋC ∫（ｖP −ｖS）
ｄｔに比例する信号が入力される。
【００２７】次に、本実施例のアクチュエータについて
説明する。このアクチュエータ１３は、圧電セラミック
スの薄板を数１０枚から数１００枚積層し、交互に厚み
方向の分極が逆になるようにして固着し、分極の＋極同
士、−極同士を並列接続した積層型圧電素子からなる。
ピアノの重量は、アップライトピアノで２００ｋｇ〜２
５０ｋｇ、グランドピアノで２５０ｋｇ〜５００ｋｇ位
あるから、各インシュレータ１には５０ｋｇ〜６０ｋｇ
の静的荷重がかかるので、アクチュエータ１３として、
引張力には弱いが圧縮力には非常に強い積層型圧電素子
を使用するのに適している。
説明する。このアクチュエータ１３は、圧電セラミック
スの薄板を数１０枚から数１００枚積層し、交互に厚み
方向の分極が逆になるようにして固着し、分極の＋極同
士、−極同士を並列接続した積層型圧電素子からなる。
ピアノの重量は、アップライトピアノで２００ｋｇ〜２
５０ｋｇ、グランドピアノで２５０ｋｇ〜５００ｋｇ位
あるから、各インシュレータ１には５０ｋｇ〜６０ｋｇ
の静的荷重がかかるので、アクチュエータ１３として、
引張力には弱いが圧縮力には非常に強い積層型圧電素子
を使用するのに適している。
【００２８】本実施例のアクチュエータ１３における電
圧−変位特性及び荷重−変位特性の一例を図３（Ａ）及
び（Ｂ）に示す。この例では、（Ａ）に見られるよう
に、ＤＣ４００Ｖの印加電圧で約５０μｍの伸びが得ら
れ、また（Ｂ）に見られるように、１００ｋｇの圧縮力
で約５０μｍ縮む。従って、このアクチュエータ１３の
バネ係数は１００ｋｇ／５０μｍ≒２０×１０6 Ｎ／ｍ
となるから、通常使用されるインシュレータの２〜４倍
のスティフネスとなり、ピアノの荷重を支える上で全く
問題ない。
圧−変位特性及び荷重−変位特性の一例を図３（Ａ）及
び（Ｂ）に示す。この例では、（Ａ）に見られるよう
に、ＤＣ４００Ｖの印加電圧で約５０μｍの伸びが得ら
れ、また（Ｂ）に見られるように、１００ｋｇの圧縮力
で約５０μｍ縮む。従って、このアクチュエータ１３の
バネ係数は１００ｋｇ／５０μｍ≒２０×１０6 Ｎ／ｍ
となるから、通常使用されるインシュレータの２〜４倍
のスティフネスとなり、ピアノの荷重を支える上で全く
問題ない。
【００２９】アクチュエータ１３の電圧印加時の変位量
は、荷重が０から７５ｋｇ位の間の一定値の場合は、荷
重の影響を受けずにほぼ一定である。従って、一つのイ
ンシュレータ１に２００ｋｇのピアノの約１／４の荷重
５０ｋｇがかかるとすれば、図３（Ｂ）から約２０μｍ
縮むので、この場合、電圧−変位特性は図４のようにな
り、２０μｍ負にバイアスしたところから開始する。
は、荷重が０から７５ｋｇ位の間の一定値の場合は、荷
重の影響を受けずにほぼ一定である。従って、一つのイ
ンシュレータ１に２００ｋｇのピアノの約１／４の荷重
５０ｋｇがかかるとすれば、図３（Ｂ）から約２０μｍ
縮むので、この場合、電圧−変位特性は図４のようにな
り、２０μｍ負にバイアスしたところから開始する。
【００３０】実際のピアノにおける固体音の発生源であ
る、フレーム下部の上下振動加速度レベルの実測例を表
１に示す。
る、フレーム下部の上下振動加速度レベルの実測例を表
１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】加速度レベルの下段の数値は、中心周波数
と同じ周波数の正弦波に換算した場合の変位振幅のｐ−
ｐ値を示している。図３（Ａ）の例によると、１μｍｐ
−ｐの変位振幅を得るのに約８Ｖｐ−ｐの印加交番電圧
振幅となるから、４．８μｍ程度の変位は約４０Ｖｐ−
ｐの印加交番電圧振幅に相当する。従って、固体音の伝
播において特に質量効果の低い低音域に対しても、容易
に印加可能な低い電圧で大きな防振効果を得ることがで
きる。
と同じ周波数の正弦波に換算した場合の変位振幅のｐ−
ｐ値を示している。図３（Ａ）の例によると、１μｍｐ
−ｐの変位振幅を得るのに約８Ｖｐ−ｐの印加交番電圧
振幅となるから、４．８μｍ程度の変位は約４０Ｖｐ−
ｐの印加交番電圧振幅に相当する。従って、固体音の伝
播において特に質量効果の低い低音域に対しても、容易
に印加可能な低い電圧で大きな防振効果を得ることがで
きる。
【００３３】次に、本実施例におけるセンサについて説
明する。図５に示すセンサ１１（１２も同様）は、通常
使用される圧電素子による加速度検出型の例が示されて
いるが、導電型などの速度検出型、容量型あるいは光学
式等の変位検出型でも本質的な差異はない。センサ１１
においては、ねじ１１１によって板バネ１１２を介して
付加質量１１３と圧電セラミックスを用いた圧電素子１
１４とが、インシュレータ１のケース１４に固定されて
いる。圧電素子１１４に接している付加質量をｍ1 、圧
電素子１１４の質量をｍ2 とし、軸方向加速度をａとす
るとき、（ｍ1＋ｍ2 ／２）ａの力が圧電素子１１４に
加わることになり、圧電出力より加速度が求まり、それ
を積分することにより速度や加速度を求めることができ
る。
明する。図５に示すセンサ１１（１２も同様）は、通常
使用される圧電素子による加速度検出型の例が示されて
いるが、導電型などの速度検出型、容量型あるいは光学
式等の変位検出型でも本質的な差異はない。センサ１１
においては、ねじ１１１によって板バネ１１２を介して
付加質量１１３と圧電セラミックスを用いた圧電素子１
１４とが、インシュレータ１のケース１４に固定されて
いる。圧電素子１１４に接している付加質量をｍ1 、圧
電素子１１４の質量をｍ2 とし、軸方向加速度をａとす
るとき、（ｍ1＋ｍ2 ／２）ａの力が圧電素子１１４に
加わることになり、圧電出力より加速度が求まり、それ
を積分することにより速度や加速度を求めることができ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
支持すべき振動発生物体の静的荷重に対しては、積層型
圧電素子からなるアクチュエータ自身が有する十分大き
なスティフネスでこれを支え、振動発生物体から伝わる
振動に対しては、アクチュエータのスティフネスが等価
的に低減するような逆位相の駆動力をアクチュエータに
発生させることにより、その振動伝播を効果的に阻止す
ることができる。
支持すべき振動発生物体の静的荷重に対しては、積層型
圧電素子からなるアクチュエータ自身が有する十分大き
なスティフネスでこれを支え、振動発生物体から伝わる
振動に対しては、アクチュエータのスティフネスが等価
的に低減するような逆位相の駆動力をアクチュエータに
発生させることにより、その振動伝播を効果的に阻止す
ることができる。
【図１】本発明による電子制御振動インシュレータの一
実施例における演算制御部の回路ブロック図である。
実施例における演算制御部の回路ブロック図である。
【図２】実施例における積層型圧電素子からなるアクチ
ュエータを用いたインシュレータの断面図である。
ュエータを用いたインシュレータの断面図である。
【図３】実施例におけるアクチュエータの、（Ａ）は電
圧−変位特性を示す図、（Ｂ）は荷重−変位特性を示す
図である。
圧−変位特性を示す図、（Ｂ）は荷重−変位特性を示す
図である。
【図４】実施例におけるインシュレータに静的荷重をか
けた場合のアクチュエータの電圧−変位特性を示す図で
ある。
けた場合のアクチュエータの電圧−変位特性を示す図で
ある。
【図５】実施例における圧電型センサの断面図である。
【図６】実施例における振動系の模擬化された図であ
る。
る。
【図７】上記振動系の等価回路図である。
【図８】従来のインシュレータを用いてピアノを床に設
置した状態の概略図である。
置した状態の概略図である。
【図９】従来例における振動系の模擬化された図であ
る。
る。
【図１０】上記振動系の等価回路図である。
１ インシュレータ ２ ピアノ本体 ３ キャスター ４ 床 １１、１２ センサ １３ アクチュエータ １４ ケース ２０ 演算制御部 ２１、２２ 前置増幅器 ２３ 差動増幅器 ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ 積分回路 ２６ 乗算器 ２７ 位相反転回路 ２８ Ｄ／Ａ変換器 ２９ 増幅器 ３０ Ａ／Ｄ変換器 ３１ 乗算制御回路 ３２ 位相制御回路
Claims (3)
- 【請求項１】 振動を発生する物体とこの物体を設置す
る床との間に介在されて、振動発生物体を支持すると共
にその物体から床への振動の伝播を阻止するインシュレ
ータであって、 振動発生物体から床への振動の伝播に応じてスティフネ
スを制御可能な能動的振動制御手段を有し、かつ、その
スティフネス制御の駆動力を発生するアクチュエータと
して積層型圧電素子を備えたことを特徴とする電子制御
振動インシュレータ。 - 【請求項２】 請求項１記載の電子制御振動インシュレ
ータにおいて、振動発生物体とインシュレータ本体との
接触部分の変位を検出する第１の変位検出手段と、イン
シュレータ本体と床との接触部分の変位を検出する第２
の変位検出手段と、前記第１及び第２の変位検出手段に
よりそれぞれ検出された変位の差に基づいて逆位相の駆
動力を前記アクチュエータに発生させる演算制御手段
と、を備えたことを特徴とする電子制御振動インシュレ
ータ。 - 【請求項３】 請求項２記載の電子制御振動インシュレ
ータにおいて、前記第２の変位検出手段によるインシュ
レータ本体と床との接触部分の変位の検出状態に応じ
て、前記演算制御手段における演算を調整して前記アク
チュエータの駆動力発生を補正する補正手段を有するこ
とを特徴とする電子制御振動インシュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6193614A JPH0835537A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 電子制御振動インシュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6193614A JPH0835537A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 電子制御振動インシュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0835537A true JPH0835537A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16310876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6193614A Pending JPH0835537A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 電子制御振動インシュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0835537A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6862077B2 (en) | 1998-04-30 | 2005-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Anti-vibration system for exposure apparatus |
| JP2007532839A (ja) * | 2004-04-16 | 2007-11-15 | フラウホファ−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デァ アンゲワンドテン フォルシェウング エー．フォオ． | 機械振動減衰用のせん断力消散インターフェイス器具 |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP6193614A patent/JPH0835537A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6862077B2 (en) | 1998-04-30 | 2005-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Anti-vibration system for exposure apparatus |
| JP2007532839A (ja) * | 2004-04-16 | 2007-11-15 | フラウホファ−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デァ アンゲワンドテン フォルシェウング エー．フォオ． | 機械振動減衰用のせん断力消散インターフェイス器具 |
| JP4726893B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2011-07-20 | フラウホファ−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デァ アンゲワンドテン フォルシェウング エー．フォオ． | 機械振動減衰用のせん断力消散インターフェイス器具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040217 |