JP2893659B2 - 防振支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 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。

従来技術 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。

一般に防振支持装置は、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Ｋ、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
17図のようである。

一定の共振周波数 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 以上の周波数帯域となる。

したがって 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。

解決しようとする課題 振動源の振動周波数は、_０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 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の最低周波数_min
と共振周波数_０が 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が既知の場
合は、上記関係を満足するような共振周波数_０を定
め、同共振周波数_０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、振動周波数のもとに
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が共振周波数_０
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 以上の防振域で使用するため共振周波数_０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。

課題を解決するための手段および作用 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、電圧を印加しない状態では弾性体
よりばね定数が小さく印加電圧を大きくしていくと前記
弾性体よりばね定数が大きくなる電気粘性体を封入した
袋体と前記弾性体との直列２層から支持部材を構成し、
同支持部材の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、同電
圧印加手段は前記複数の電気粘性体に選択的に電圧を印
加する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性の如き性質をもつ。

各支持部材は電気粘性体を封入した袋体と弾性体との
直列２層に構成され、電気粘性体は電圧印加しない状態
で前記弾性体よりばね定数が小さく電気粘性体が主に防
振効果を有し系全体のばね定数も小さい値となり、電圧
を印加すると電気粘性体の粘度が増加し剛体のように振
る舞い弾性体が主に防振効果を有し系全体のばね定数も
弾性体により大きな値となる。

よって電圧印加のオンオフによって弾性体で支持する
状態と弾性体では支持しない状態とを切り換えられるの
で、ばね定数の可変幅が大きく、系全体として広い防振
域での使用が可能である。

このようなばね定数の可変幅が大きい支持部材を複数
基台上に並列に配設して受台を支持させ、支持部材の電
気粘性体に選択的に電圧を印加する構成とすることで、
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
波数が一定しないような場合に、適宜に系全体のばね定
数を適正値に調整して常に防振域での使用を可能ならし
めることができる。

実施例 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１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
10、11が鉛直に垂設されており、両電極板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12
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、一般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（VK/mm）、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し
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、したがってゴム体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し、電極板10、11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のばね
定数はゴム体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、系全体のばね定数
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
きく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
うし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0.1〜100mmが適当で、
そのうちでも１〜11mm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板
10,11を交互に配設している。

但し上下の電極板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図に図示するように該防振支持装置１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
22、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_０と受台３の加速度_１を得て、両者
の比すなわち応答倍率｜₁/₀|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約20
Hzを共振周波数_０として最大ピーク値を示し、防振域
は 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15Hzを共振周波数
_０とし、最大ピーク値が移動しており、したがって防振
域も 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、34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34
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
くして半径の異なる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ている。

上下の円筒状電極板36、37の半径は、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0.25mの間隔を存して４行４列に亘って立設
され、矩形板状（1m×1m）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1200rpm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100kg
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_０は10Hz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20Hzで
あるので、 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13図に示
すようであり、床41に対し荷物44の幅は1/3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1/4となったため共振周波数
_０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1/4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_０は10Hzとなり入力振動20Hz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。

発明の効果 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（100kg）の振
動加速度を示す図、第14図は荷物（25kg）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。 １……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、34……回転機械、46…
…加速度ピックアップ、47……加速度ピックアップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−69340（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−196751（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−745（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧を印加しない状態では弾性体よりばね
   定数が小さく印加電圧を大きくしていくと前記弾性体よ
   りばね定数が大きくなる電気粘性体を封入した袋体と前
   記弾性体との直列２層から支持部材を構成し、 同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、 同電圧印加手段は前記複数の電気粘性体に選択的に電圧
   を印加することを特徴とする防振支持装置。