(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳述する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る高減衰組立フレーム用長尺部材(以下単に「長尺部材」ともいう。)100である。長尺部材100は、フレーム本体10と、制振部材20とを備え、制振部材20は、
図2に示すように、質量部材21と、緩衝材22とを備え
ている。
【0018】
フレーム本体10は、アルミニウム合金の押出し成形材からなり、断面形状が略正方形の角柱状をなしている。フレーム本体10は、断面の中心に位置する中心部貫通孔11と、断面の正方形の4隅に位置する隅部貫通孔(偏心貫通孔)12とを備えている。フレーム本体10の側面13には、その中央を長手方向に延びる断面略T字状のスリット14が設けられている。
長尺部材100は、
図3に示すように、連結用のブラケット3、ボルト4、及びナット5を用いて、高減衰組立フレーム1000に組み立てられる。
【0019】
制振部材20は、フレーム本体10の中心部貫通孔11、及び4つの隅部貫通孔12のうち少なくとも1つの貫通孔に挿入される。制振部材20の質量部材21は、棒材又は管材からなり、緩衝材22は、樹脂製の発泡シートやゴム等の弾性材からなり、質量部材21の外周に巻回され、質量部材21と貫通孔11,12の内壁との間に介在して質量部材21を貫通孔11断面の概ね中心に位置するよう支持している。緩衝材22は、質量部材の全長を被覆するように設けてもよいし、一部を被覆するように設けてもよく、複数を長手方向について間欠的に設けることもできる。
質量部材21としては、鉄やステンレス等の金属が好ましく用いられる他、各種の樹脂、や複合材料等公知の材料を適宜に用いることができ、また中空円筒状部材の内部を固体又は液体で満たしたような部材を用いることもできる。
【0020】
次に、第1実施形態に係る実施例について詳述する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
フレーム本体10として、
図1に示したA6063S製のアルミフレーム、50mm×50mm×1500mm、重量4.3kgを使用し、制振部材20は、質量部材21として、φ6mm×1500mmの丸鋼(SS400)を、緩衝材22として、片面に接着剤層が設けられた厚さ3mmのシート状のポリエチレン製発泡材を幅15mm×長さ18mmに切断したものを用いた。緩衝材22は、質量部材21である丸鋼の表面に接着剤層を内側にして緩衝材22の長さ方向を質量部材21の周方向にし、緩衝材22の幅
方向を質量部材の長手方向に合わせるようにして略1周巻き付け、375.0mmピッチで、質量部材21の両端部と中間部3か所の計5か所に取着した。こうして形成した制振部材20をフレーム本体10の隅部貫通孔12の1つに挿入した。
【0021】
しかる後、この試験用の長尺部材100を、制振部材を設けた隅部貫通孔12が上側に位置し、かつ上下の側面13が水平になるように両端から340mmの2か所で水糸にて釣り下げ、PCB PIEZOTRONICS INC.社製の3軸式加速度計(型式356A17)を長手方向の両端と中間部3か所の計5か所に375mmピッチでセットし、長手方向の概ね中央を同社製インパクトハンマー(型式086D20)で叩いて加振した。こうして加速度計にて得られたデータからOROS社製FFTアナライザ(型式OR35−4)を用いて曲げ1次モードの固有振動数、及び減衰比を算出し、各実施例における減衰比の比較例1(フレーム本体のみ)の減衰比に対する倍率(以下「減衰比倍率」)を求めた。
【0022】
(実施例2〜実施例9)
緩衝材22のピッチを表1に示したように変更した以外は実施例1と同様にして実施例2〜実施例9について曲げ1次モードの固有振動数、減衰比及び減衰比倍率を求めた。
【0023】
(参考例10)
実施例1と同じ丸鋼の全長を実施例1と同じ緩衝材からなる1枚の緩衝材で覆うようにして制振部材を構成した以外は、実施例1と同様にして試験を行って曲げ1次モードの固有振動数、減衰比及び減衰比倍率を求めた。
【0024】
(比較例1)
制振部材を用いず実施例1のフレーム本体のみについて、実施例1と同様にして試験を行って、曲げ1次モードの固有振動数と減衰比を求めた。
【0025】
実施例1〜実施例9、参考例10、及び比較例1の試験結果を表1に示す。
【表1】
【0026】
表1に示した結果から、制振部材を設けない場合よりも、制振部材を設けた場合の方が、組立フレーム用長尺部材の減衰比、及び減衰比倍率が大きく向上することが分かった。
また、緩衝材を質量部材の全長に渡って巻回するよりも、質量部材の長手方向について複数の緩衝材を間欠的に巻回する方が、減衰比、及び減衰比倍率が大きく向上することが分かった。
【0027】
(
第2参考形態)
図4は、本発明の
第2参考形態に係る高減衰組立フレーム用長尺部材200を示している。長尺部材200は、フレーム本体210と、制振部材20とを備え、制振部材20は、
図2に示すように、質量部材21と、緩衝材22とを備えている。
【0028】
フレーム本体210は、
図5に示すように長手方向の両端面214が偏平な長方形からなる長尺長方形の板状をなし、長手方向に貫通するとともに幅方向に等間隔で設けられた6つの偏心貫通孔212(212a,212b,212c,212d,212e,212f)を備えている。6つの貫通孔212は、いずれも、端面214の重心Oを通ってパネル本体210の長手方向に延びる中心軸Xから偏心した位置に設けられている。外側2つの偏心貫通孔212aと212f,外側から2番目の偏心貫通孔212bと212e、最も内側の偏心貫通孔212cと212dは、中心軸Xについて線対称に設けられている。
【0029】
第2
参考形態において、制振部材20は、いずれか1つの偏心貫通孔212に挿通するよう設けられる。制振部材20は、フレーム本体210の幅方向の最も外側の偏心貫通孔212a、又は212fに設けられることが好ましく、また、中心軸Xについて線対称な一対の偏心貫通孔(例えば、212aと212f、212bと212e、212cと212d)の両方に設けられることが好ましい。
【0030】
次に、第2
参考形態に係る
参考例について詳述する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0031】
(
参考例11)
フレーム本体210として、幅410mm×長さ780mm×厚さ35mmに切断加工したアルミニウム板(A5052P)に、
図5(b)に示す寸法が、g=60、h=58となるように、6個のφ9mmの偏心貫通孔212をドリルにて穿設したものを用いた。
制振部材20は、質量部材21として、φ6mm×720mmの丸鋼(SS400)を、緩衝材22として、片面に接着剤層が設けられた厚さ1mmのシート状の軟質CR(クロロプレンゴム)製スポンジを幅15mm×長さ30mmに切断したものを用いた。緩衝材22は、質量部材21である丸鋼の表面に接着剤層を内側にして緩衝材22の長さ方向を質量部材21の周方向にし、緩衝材22の幅方向を質量部材の長手方向に合わせるようにして1周以上巻き付け、141mmピッチで、質量部材21の両端部と中間部4か所の計6か所に取着した。こうして形成した制振部材20を偏心貫通孔212cの長手方向の中央に位置するように偏心貫通孔212cに挿入した。
【0032】
しかる後、この試験用の長尺部材200を、
図5(a)中の寸法がe=30mm、c=171.6mm、d=436.8mmとなる位置に設けたφ9mmの一対の貫通孔210aに通した番線により、偏心貫通孔212aが中心軸Xの上側に位置し、かつ幅方向の両端面213が水平になるように吊り下げ、PCB PIEZOTRONICS INC.社製の3軸式加速度計(型式356A03)を、
図5(a)中の寸法が、a=20mm、b=185mmとなる10か所の計測点P1〜P10にセットし、計測点P1近傍をPCB製インパクトハンマ086C03で叩いて加振した。こうして加速度計にて得られたデータからOROS社製FFTアナライザ(型式OR35−4)を用いて捩れ1次モードの固有振動数、及び減衰比を算出し、比較例2(フレーム本体210のみ)の減衰比に対する減衰比倍率を求めた。
【0033】
(
参考例12〜
参考例13)
1本の制振部材20を表2に●で示した偏心貫通孔に挿入した以外は、
参考例11と同様にして、試験を行って捩れ1次モードの固有振動数、減衰比及び減衰比倍率を求めた。
【0034】
(
参考例14)
2本の制振部材20を中心軸Xについて対称な中央2つの偏心貫通孔212c,212dに1本ずつ挿入した以外は、
参考例11と同様にして試験を行って捩れ1次モードの固有振動数、減衰比及び減衰比倍率を求めた。
【0035】
(
参考例15、
参考例16)
2本の制振部材20を表2に●で示した偏心貫通孔に挿入した以外は、実施例14と同様にして試験を行って捩れ1次モードの固有振動数、減衰比及び減衰比倍率を求めた。
【0036】
(比較例2)
制振部材20を省略した以外は、参考例11と同様にして試験を行って捩れ1次モードの固有振動数、減衰比及び減衰比倍率を求めた。
【0037】
参考例11〜
参考例16、及び比較例2の試験結果を表2に示す。
【表2】
【0038】
表2の結果から、制振部材をフレーム本体の幅方向の中央から離れた位置にある貫通孔に挿通した方が、組立フレーム用長尺部材の減衰比、及び減衰比倍率が向上することが分かった。
また、制振部材を中心軸Xから偏心した位置に1本だけ設けるよりも、中心軸Xについて対称に2本設けた方が減衰比、及び減衰比倍率が向上することが分かった。
【0039】
(第3実施形態)
図6は、本発明の第3実施形態に係る高減衰組立フレーム用長尺部材300を示している。長尺部材300は、フレーム本体310と、制振部材20とを備えている。
【0040】
フレーム本体310は、アルミニウム合金の押出し成形材からなり、断面形状が略正方形の角柱状をなしている。フレーム本体310は、断面の中心に位置する中心部貫通孔311と、断面の正方形の4隅に位置する4つの隅部貫通孔(偏心貫通孔)312とを備えている。フレーム本体310の側面313には、中央を長手方向に延びるスリット314が設けられている。
【0041】
制振部材20は、
図2に示すように、質量部材21と緩衝材22とを備え、質量部材21は、フレーム本体310と同じ長さに設けられ、緩衝材22は、
図2に示すように、複数が等間隔に設けられている。制振部材20は、隅部貫通孔312の1つに挿入される。
【0042】
次に、第3実施形態に係る実施例、及び比較例を用いて行った振動試験について詳述する。
(実施例17a)
実施例17aでは、フレーム本体310として、エヌアイシ・オートテック株式会社製のアルミフレーム(型式AFS−4545L―8)、45mm角×長さ2000mmを用いた。
制振部材20は、質量部材21として、φ6mm×2000mmの丸鋼(SS400)を、緩衝材22として、片面に接着剤層が設けられた厚さ3mmのシート状の軟質CR(クロロプレンゴム)製スポンジを幅15mm×長さ24mmに切断したものを用いた。緩衝材22は、質量部材21である丸鋼の表面に接着剤層を内側にして緩衝材22の長さ方向を質量部材21の周方向にし、緩衝材22の幅方向を質量部材の長手方向に合わせるようにして1周以上巻き付け、両端部及び中間部合わせて3個所に等間隔に取着した。
【0043】
しかる後、この試験用の長尺部材300を、
図9に示す寸法が、t=0.22×L(Lはフレーム本体310の長さ)、u=0.56Lの距離にある2箇所に水糸を引き掛けて水平に吊設し、PCB PIEZOTRONICS INC.社製の3軸式加速度計(型式356A03)を、
図9(a)に示すように、長手方向に等間隔に配した5か所の計測点P11〜P15にセットして、長手方向の中央付近(長手方向の中央から50mmの位置)をPCB製インパクトハンマ086C03で叩いて加振した。こうして加速度計にて得られたデータからOROS社製FFTアナライザ(型式OR35−4)を用いて曲げ1次モードの減衰比を算出し、比較例3(フレーム本体310のみ)の減衰比に対する減衰比倍率を求めた。
【0044】
(実施例17b〜実施例17h)
緩衝材22の数を、実施例17b〜実施例17hで、順に4、5、6、7、9、11、17個とした他は、実施例17aと同様にして試験をして減衰比を算出し、比較例3(フレーム本体310のみ)の減衰比に対する減衰比倍率を求めた。
【0045】
(実施例19a〜実施例19h)
実施例19a〜実施例19hでは、フレーム本体310、及び質量部材20の長さを共に1000mmとした他は、実施例17a〜実施例17hと同様にして試験を行って減衰比を算出し、比較例5(フレーム本体310のみ)の減衰比に対する減衰比倍率を求めた。
【0046】
(実施例20a〜実施例20h)
実施例20a〜実施例20hでは、フレーム本体310、及び質量部材20の長さを共に700mmとした他は、実施例17a〜実施例17hと同様にして試験を行って減衰比を算出し、比較例6(フレーム本体310のみ)の減衰比に対する減衰比倍率を求めた。
【0047】
(比較例3、5、6)
制振部材20を省略した他は、実施例17a、実施例19a、実施例20aと同様にして試験を行って固有振動数及び減衰比を求めた。
【0048】
(第4実施形態)
図7は、本発明の第4実施形態に係る高減衰組立フレーム用長尺部材400を示している。長尺部材400は、フレーム本体410と、制振部材20とを備えている。
【0049】
フレーム本体410は、アルミニウム合金の押出し成形材からなり、断面形状が略長方形の長板状をなしている。フレーム本体410は、幅方向の中心に位置する中心部貫通孔411と、当該幅方向に偏移した3種類の偏心貫通孔412a,412b,412cが設けられている。偏心貫通孔412aは、中心部貫通孔411を挟んで2個、偏心貫通孔412bは、フレーム本体410の幅方向に4個、偏心貫通孔412cは、フレーム本体410の断面の4隅に1個ずつ計4個設けられている。フレーム本体410の側面413、414には、長手方向に延びる計10本のスリット415が設けられている。
【0050】
制振部材20は、
図2に示すように、質量部材21と緩衝材22とを備え、質量部材21は、フレーム本体410と同じ長さに設けられ、緩衝材22は、
図2に示すように、複数が等間隔に設けられている。制振部材20は、隅部貫通孔412の1つに挿入される。
【0051】
次に、第4実施形態に係る実施例、及び比較例について詳述する。
(実施例18a〜実施例18h)
実施例18a〜実施例18hでは、フレーム本体410として、エヌアイシ・オートテック株式会社製のアルミフレーム(型式AFS−45180B−8)、高さ45mm×幅180mm×長さ1500mmを用い、質量部材20の長さを1500mmとし、幅方向を水平にして吊設した他は、実施例17a〜実施例17hと同様に試験をして弱軸方向の曲げ1次モードの減衰比を算出し、比較例4(フレーム本体410のみ)の減衰比に対する減衰比倍率を求めた。
【0052】
(比較例4)
制振部材20を省略した他は、実施例18aと同様にして試験を行って固有振動数及び減衰比を求めた。
【0053】
(第5
参考形態)
図8は、本発明の第
5参考形態に係る高減衰組立フレーム用長尺部材500を示している。長尺部材500は、フレーム本体510と、制振部材20とを備えている。
【0054】
フレーム本体510は、アルミニウム合金の押出し成形材からなり、断面形状が略長方形の長板状をなしている。フレーム本体510は、幅方向の中心に位置する中心部貫通孔511と、当該幅方向に偏移した2種類の偏心貫通孔512a,512bが設けられている。偏心貫通孔512aは、中心部貫通孔511を挟んで2個、偏心貫通孔512bは、フレーム本体510の断面の4隅に1個ずつ計4個設けられている。フレーム本体510の側面513、514には、長手方向に延びる計6本のスリット415が設けられている。
【0055】
制振部材20は、
図2に示すように、質量部材21と緩衝材22とを備え、質量部材21は、フレーム本体510と同じ長さに設けられ、緩衝材22は、
図2に示すように、複数が等間隔に設けられている。制振部材20は、中心部貫通孔511に挿入される。
【0056】
次に、第5
参考形態に係る実施例、及び比較例について詳述する。
(
参考例21a〜
参考例21h)
参考例21a〜
参考例21hでは、フレーム本体510として、SUS株式会社製のアルミフレーム(型式SFF−334)、高さ30mm×幅60mm×長さ465mmを用いた。
制振部材20は、質量部材21の長さを465mm、緩衝材の長さを95mmとした他は、実施例17aと同じとしたもの用い、フレーム本体510の中心貫通孔511に挿入した。
その他、フレーム本体510の弱軸方向の曲げモードを測定する際は幅方向を水平にし、強軸方向の曲げモードを測定する際は幅方向を垂直にして吊設した以外は、実施例17a〜実施例17hと同様に試験をして、弱軸方向の曲げ1次モード、及び強軸方向の曲げ1次モードの減衰比及び減衰倍率を求めた。
【0057】
(
参考例22a〜
参考例22f)
参考例22a〜参考例22fでは、フレーム本体510の長さを220mm、質量部材の長さを220mmとし、緩衝材の個数を3、4、5、6、7、9個とした他は、実施例21a〜実施例22hと同様に試験をして弱軸方向の曲げ1次モード、及び強軸方向の曲げ1次モードの減衰比及び減衰倍率を求めた。
【0058】
(比較例7、8)
制振部材20を省略した他は、実施例21a、実施例22aと同様にして試験を行って、弱軸方向の曲げ1次モード、及び強軸方向の曲げ1次モードの固有振動数及び減衰比を求めた。
【0059】
第3〜第
4実施形態に係る実施例17a〜
20h、及び参考例21a〜参考例22fの試験条件と、比較例3〜比較例8(フレーム本体のみ)の固有振動数を表3に、各実施例
、参考例における減衰比倍率と、フレーム本体のみの固有振動数との関係を
図10に示す。
【表3】
【0060】
図10から、フレーム本体の固有振動数が
778.9Hzを超えると、減衰比倍率がいずれも10倍未満と低く、制振部材を設けることによる効果が十分に得られないことが分かった。
尚、上記の実施例及び比較例で求めた固有振動数及び減衰比は、全てフレーム本体の変形を伴う振動モードについて求めたものである。
【0061】
(その他の実施形態)
本発明のフレーム組立用長尺部材は、上記の実施形態に限らず、例え
ば、フレーム本体の貫通孔は、
4つの隅部貫通孔を備えれば、上述した実施形態の個数に限ら
ず、複数の任意の個数だけ設けることができ、制振部材は、1つの
隅部貫通孔のみに設けてもよいし
2乃至4個の
隅部貫通孔に設けてもよ
い。フレーム本体の材質は、アルミニウム合金に限らず、鉄やステンレス等の金属の他、木材、コンクリート、樹脂、各種の複合材等公知の材料を適宜に用いることができる。
同様に、質量部材は金属に限らず、樹脂や各種の複合材料の他、公知の材料を適宜に用いることができる。
また、緩衝材を間欠的に複数設ける場合に、緩衝材を質量部材の長手方向について非等間隔に設けることもできる。緩衝材は、質量部材の1周未満の長さだけ巻回するようにしてもよいし、1周以上の長さを巻回するようにしてもよい。
更に、貫通孔は、フレーム本体を2つ以上の部品により形成し、当該2つ以上の部品のうち一の部品に溝を設け、他の部品で当該溝を塞ぐようにして設けてもよい。