特開 2024-77228 振動抑制装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024077228

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】振動抑制装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/04 20060101AFI20240531BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20240531BHJP

   F16F 1/12 20060101ALI20240531BHJP

   F16F 3/12 20060101ALI20240531BHJP

   F16F 15/08 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

F16F15/04 B

F16F15/02 L

F16F1/12 A

F16F3/12 A

F16F15/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189184

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】000224994

【氏名又は名称】特許機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原口 良太

【テーマコード（参考）】

3J048

3J059

【Ｆターム（参考）】

3J048AA02

3J048AD12

3J048BA24

3J048BC02

3J048BD08

3J048CB22

3J048EA13

3J059AA08

3J059BA01

3J059BA43

3J059BA54

3J059BB04

3J059BB09

3J059BD01

3J059CA01

3J059CB02

3J059DA26

(57)【要約】

【課題】装置全体の固有振動数の上昇を抑制しつつ、減衰効果を得ることが可能な構成を備える、振動抑制装置を提供する。
【解決手段】この振動抑制装置１は、接地面１００に設置される設置部１１と、支持対象物２００を支持する支持部１２と、支持部１２と設置部１１とに接続し、支持部１２からの荷重を支持するコイルばね１３と、コイルばね１３の内側に収容され、設置部１１と支持部１２との間で伝達される振動を減衰する粘弾性体１４と、を備え、粘弾性体１４は、所定の厚さの粘弾性要素１４ｓが特定の方向に重なる累積構造を形成している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接地面に設置される設置部と、
支持対象物を支持する支持部と、
前記支持部と前記設置部とに接続し、前記支持部からの荷重を支持するコイルばねと、
前記コイルばねの内側に収容され、前記設置部と前記支持部との間で伝達される振動を減衰する粘弾性体と、
を備え、
前記粘弾性体は、所定の厚さの粘弾性要素が特定の方向に重なる累積構造を形成している、
振動抑制装置。

【請求項2】

前記支持部には、前記支持部に前記支持対象物を支持したときに前記粘弾性体と当接し、前記支持対象物の支持が解除されたときに前記コイルばねから離間する当接部が設けられた、
請求項１に記載の振動抑制装置。

【請求項3】

前記粘弾性体は、弾性復元力により前記コイルばねの径方向外側へと移動するように前記コイルばねの内側と接触するように設けられた、
請求項１に記載の振動抑制装置。

【請求項4】

前記粘弾性体は、長尺方向を有するシート体の前記粘弾性要素を、長尺方向に巻回したロール状であり、
前記コイルばねの軸線の延びる方向と、前記粘弾性体の軸線の延びる方向とは、いずれも、前記設置部と前記支持部とを結ぶ方向である、
請求項１に記載の振動抑制装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、たとえば、測定装置等への振動を抑制し、または、機械装置からの振動を抑制する、振動抑制装置に関する。

【背景技術】

【0002】

振動抑制装置として、たとえば、実用新案登録第３１５１９８１号（特許文献１）に開示されるばね部材が挙げられる。この特許文献１に開示されるばね部材によれば、圧縮コイルばね上取付け部と、この圧縮コイルばね上取付け部と離間して配置された圧縮コイルばね下取付け部と、圧縮コイルばね上取付け部と圧縮コイルばね下取付け部とに両端部が接触して配置されている圧縮コイルばねと、圧縮コイルばね上取付け部と圧縮コイルばね下取付け部との間で圧縮コイルばねの内周（内径側周）に密着するように配された、圧縮コイルばね材料より減衰の大きい減衰を有する柱状体とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第３１５１９８１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された技術によれば、圧縮コイルばねの内径よりやや大きい外形寸法の減衰を有する柱状体を、圧縮コイルばねの内周に密着するようにばね部材に配することで、圧縮コイルばねのサージングを防止することができる。しかしながら、減衰を有する柱状体が圧縮コイルばねの内周に密着するように、粘弾性体としての柱状体を圧縮コイルばねの内径よりやや大きい外形寸法とした場合には、柱状体自体が大きくなる。また、この圧縮コイルばねを振動抑制装置として架台・定盤の下に配置し、さらに架台・定盤の上に精密機器が配置されるなど、圧縮コイルバネを用いた振動抑制装置に大きな荷重がかかる場合には、コイルばねの内側に配される粘弾性体の寸法を荷重支持のために大きくすることによって、粘弾性体に減衰性を付加させる。そのため、粘弾性体をブロック状として単体の寸法を大きくした場合には、粘弾性体が形状として剛性を有することとなり、減衰効果が得れても固有振動数が大きく上昇することとなる。また、粘弾性体の寸法を小さくした場合には、所望の減衰効果を得ることが難しくなる。

【0005】

本技術の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、装置全体の固有振動数の上昇を抑制しつつ、減衰効果を得ることが可能な構成を備える、振動抑制装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］ 本技術に係る振動抑制装置は、接地面に設置される設置部と、支持対象物を支持する支持部と、上記支持部と上記設置部とに接続し、上記支持部からの荷重を支持するコイルばねと、上記コイルばねの内側に収容され、上記設置部と上記支持部との間で伝達される振動を減衰する粘弾性体と、を備え、上記粘弾性体は、所定の厚さの粘弾性要素が特定の方向に重なる累積構造を形成している。

【0007】

［２］ 上記支持部には、上記支持部に上記支持対象物を支持したときに上記粘弾性体と当接し、上記支持対象物の支持が解除されたときに上記コイルばねから離間する当接部が設けられた、［１］に記載の振動抑制装置。

【0008】

［３］ 上記粘弾性体は、弾性復元力により上記コイルばねの径方向外側へと移動するように上記コイルばねの内側と接触するように設けられた、［１］または［２］に記載の振動抑制装置。

【0009】

［４］ 上記粘弾性体は、長尺方向を有するシート体の上記粘弾性要素を、長尺方向に巻回したロール状であり、上記コイルばねの軸線の延びる方向と、上記粘弾性体の軸線の延びる方向とは、いずれも上記設置部と上記支持部とを結ぶ方向である、［１］から［３］のいずれかに記載の振動抑制装置。

【発明の効果】

【0010】

本技術によれば、装置全体の固有振動数の上昇を抑制しつつ、減衰効果を得ることが可能な構成を備える、振動抑制装置の提供を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態の振動抑制装置の縦断面構造を示す図である。

【図2】実施の形態の粘弾性体の構造を示す斜視図である。

【図3】図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図4】他の実施の形態の粘弾性体の構造を示す斜視図である。

【図5】他の実施の形態の粘弾性体の構造を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本技術の実施の形態について説明する。同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0013】

以下に説明する各実施の形態において、個数、量、寸法などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量、寸法などに限定されない。以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。

【0014】

本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0015】

以下に用いる図面中、Ｘで示す矢印およびＹで示す矢印は同一の水平上での９０度異なる方向を示し、Ｚで示す矢印は鉛直方向を示すものとする。以下に示すコイルばねは、丸線を用いたコイルばね（円筒形コイルばね）である。コイルばねの軸線方向はすべて鉛直方向（図中のＺ方向）に沿って配置される。

【0016】

（振動抑制装置１）
図１から図３を参照して、本実施の形態の振動抑制装置１の構成について説明する。図１は、振動抑制装置１の縦断面構造を示す図であり、コイルばね１３の軸線ａ１を含む平面で見た縦断面図である。図２は、粘弾性体１４の構造を示す斜視図、図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【0017】

振動抑制装置１は、接地面１００に設置される設置部１１と、支持対象物２００を支持する支持部１２と、支持部１２と設置部１１とに接続し、支持部１２からの荷重を支持するコイルばね１３と、コイルばね１３の内側に収容され、設置部１１と支持部１２との間で伝達される振動を減衰する粘弾性体１４と、を備える。

【0018】

設置部１１の上面には、コイルばね１３の下端を支持する設置側ばね座１１ａが設けられている。設置部１１の平面形状は、矩形、円形等どのような形状であってもよい。設置側ばね座１１ａは、全体としては円筒形状であり、コイルばね１３の下端側の内周面に嵌合する。設置側ばね座１１ａの表面１１ｂは、粘弾性体１４の下端が当接することから、粘弾性体１４の移動（粘弾性体１４の弾性復元力による拡径）を阻害しないように平滑面であるとよい。

【0019】

支持部１２は、支持対象物２００が載置される天面部１２ｂと、天面部１２ｂの縁部から下方に向けて延びる側壁部１２ｃとを有する。本実施の形態では、支持部１２は、円筒形状を有しているが、円筒形状に限定されるものではない。支持部１２は、箱型の形状でであってもよい。支持部１２において、側壁部１２ｃは必須の構成ではなく、天面部１２ｂのみから構成されていてもよい。

【0020】

天面部１２ｂの下面に、支持側ばね座１２ａが設けられている。支持側ばね座１２ａは、上述した設置側ばね座１１ａと同じ形態を有し、コイルばね１３の上端側の内周面に嵌合する。

【0021】

本実施の形態では、さらに、支持側ばね座１２ａの下面に、支持部１２に支持対象物を支持したときに粘弾性体１４と当接し、支持対象物２００の支持が解除されたときにコイルばね１３から離間する当接部１５が設けられている。当接部１５の形態は、本実施の形態では、円盤状に設けられているが、この形態に限定されず、コイルばね１３の内周側に収容可能な形態であれば、どのような形態であってもよい。当接部１５の粘弾性体１４と接触する表面１２ｄは、粘弾性体１４の上端が当接することから、粘弾性体１４の移動（粘弾性体１４の弾性復元力による拡径）を阻害しないように平滑面であるとよい。

【0022】

コイルばね１３は、金属等の弾性体を螺旋状に形成したばねである。コイルばね１３に圧縮荷重を加えて使用する圧縮ばねである。コイルばね１３は、支持対象物２００の質量や、使用される支持対象物２００の数量、支持対象物２００の設置場所に発生している振動の周波数特性や振幅の大きさによって、適宜必要な特性のコイルばねを選ぶことができる。上述したように、広い周波数特性で優れた振動抑制効果を発揮させるためには、ばね定数の小さいコイルばねを選択することが好ましい。

【0023】

本実施の形態では、コイルばね１３は、コイルの径よりも軸方向の高さ（図中ｈ１）の方が長いコイルばねを用いているが、要求される仕様に応じてコイルの径よりも軸方向の高さ（図中ｈ１）の方が低いコイルばねを用いてもよい。

【0024】

図２を参照して、本実施の形態の粘弾性体１４の構成について説明する。粘弾性体１４は、設置部１１と支持部１２との間で伝達される振動を減衰することを主目的として配置される。本実施の形態の粘弾性体１４は、長尺方向を有するシート体の粘弾性要素１４ｓを、長尺方向に巻回したロール状である。コイルばね１３の軸線ａ１の延びる方向と、ロール状の粘弾性体１４の軸線ａ２の延びる方向とは、いずれも、設置部１１と支持部１２とを結ぶ方向（本実施の形態では鉛直方向）となるように、コイルばね１３の内側に、粘弾性体１４が配置されている。

【0025】

粘弾性体１４には、粘弾性を有する任意の粘弾性物質から構成することができる。粘弾性物質は一般的にポリマーを含み、使用できるポリマーとして、天然または合成ゴム、熱可塑性エラストマー、ゲル等の減衰機能を有する材料が挙げられる。

【0026】

図３を参照して、粘弾性体１４は、ロール状に巻回された状態でコイルばね１３の内側に配置される。その結果、コイルばね１３の内側では、粘弾性体１４の弾性復元力によりコイルばね１３の径方向外側（図中の矢印Ｗ方向）へと移動するようにコイルばね１３の内側と接触する。さらに、粘弾性体１４はコイルばね１３の内側において自立できる形態（座屈しない形態）であるとよい。ロール状に巻回された粘弾性体１４が、コイルばね１３の径方向外側（図中の矢印Ｗ方向）へと移動して径拡大することにより、コイルばね１３の内側に接触することで、サージングの抑制効果も得ることができる。

【0027】

このように、粘弾性体１４は、所定の厚さの粘弾性要素１４ｓが特定の方向に重なる累積構造を形成している。本実施の形態では、特定の方向は、粘弾性要素１４ｓとしてのシート体が、厚さ方向に重なって累積している。そのため、粘弾性体１４は、巻回された径方向の中心部は空間が形成され、巻回された径方向の外側に累積構造が設けられている。この累積構造においては、累積構造を構成する各粘弾性要素１４ｓが一体として構成されてシート体をなし、粘弾性要素１４ｓであるシート体をロール状に巻くことで、シート体の長尺方向での各構成領域が厚さ方向に近接することとなって、粘弾性要素１４ｓが重なり合う。累積構造は、粘弾性要素１４ｓの重なり状態については、粘弾性要素１４ｓが接触する領域、および、接触しない領域（非接触領域）のいずれも含んでいる状態であってもよく、このような接触領域および非接触領域のいずれか一方であっても、両方を含んだ状態であっても、積重ねられた状態があればよい。この累積構造としては、所望の固有振動数となる厚さの粘弾性要素が、累積した結果として、累積構造全体として所望の減衰性を発揮できるように累積すればよく、粘弾性要素１４ｓが累積する累積数が限定されるものではなく、数層程度の累積であってもよい。

【0028】

このように、本実施の形態の振動抑制装置１の構成によれば、ロール状の粘弾性体１４を内側に含むコイルばね１３を用いることで、支持対象物２００を支持することにより、固有振動数の上昇を抑制した上で減衰性が付加され、振動絶縁性能と減衰付与による揺動対策を向上させることを可能とする。

【0029】

本実施の形態の粘弾性体１４は、シート体の粘弾性要素１４ｓをロール状とし、また、コイルばね１３の全長（図１中のｈ１）よりも、粘弾性体１４の全長（図１中のｈ２）を短くしている。その結果、薄い粘弾性体１４を巻いてコイルばね１３の内側に挿入することで自己反力により、コイルばね１３の内側へ自ら接触するため安定した効果を付与でき、かつ、減衰は付与するものの、粘弾性体１４自体の剛性は低いため、コイルばね１３への影響が抑えられ固有振動数の上昇を抑制する。

【0030】

さらに、粘弾性要素１４ｓの切出しサイズを適宜変更することで、高減衰となる変曲点を変えたり、粘弾性要素１４ｓの巻長さを変えることで、押し付け圧力が変化するため、容易に減衰量の調整を可能とする。

【0031】

本実施の形態の振動抑制装置１を用いた場合には、コイルばね１３の内側に柱状の粘弾性体を挿入した振動抑制装置を用いた場合と比較して、減衰付加時の固有振動数上昇を抑えることができた。

【0032】

（他の実施の形態）
図４および図５を参照して、粘弾性体の他の形態について説明する。図４および図５は、いずれも、他の実施の形態の粘弾性体の構造を示す斜視図である。図４および図５の実施形態の粘弾性体は、コイルばねの径方向に粘弾性要素が累積した累積構造を備えている。

【0033】

上述の実施の形態では、粘弾性体１４として、シート体の粘弾性要素１４ｓをロール状とした。たとえば、図４に示す粘弾性体１４Ａに示すように、内径寸法の異なる円筒形状の第１粘弾性要素１４ａ１、第２粘弾性要素１４ａ２、および、第２粘弾性要素１４ａ２を、半径方向に重なるように累積させる構造を採用してもよい。最外周に位置する第１粘弾性要素１４ａ１が、コイルばね１３の内面に接するとよい。この構成であっても、上記実施の形態の粘弾性体１４を用いた振動抑制装置１と同様の作用効果を得ることが期待できる。

【0034】

さらに、図５に示す粘弾性体１４Ｂに示すように、板形状の粘弾性要素１４ｂを複数枚Ｙ方向に累積させた構造を採用してもよい。粘弾性体１４Ｂの全体構成としては、四角柱の構成となり、四隅がコイルばね１３の内面に接するとよい。この構成であっても、上記実施の形態の粘弾性体１４を用いた振動抑制装置１と同様の作用効果を得ることが期待できる。

【0035】

さらに、粘弾性体の他の形態として、所定厚さの粘弾性要素の横蛇腹累積構造（図５でのＸ方向に蛇腹構造）、所定厚さの粘弾性要素の横蛇腹累積構造（図５でのＺ方向に蛇腹構造）、および、矩形形状の所定厚さの粘弾性要素の縦方向への累積構造（図５でのＺ方向に積重ねた構造）も採用することができると考えられる。粘弾性体については、コイルばねの内側に接触し、コイルばねの内側空間で自立することが好ましい。

【0036】

上述した振動抑制装置１は、精密測定機が設置される架台に用いられる除振装置としての使用が効果的であるが、除振用に限らず、発電機などの防振用途にも使用可能であり、装置類を支持するコイルばねが用いられる用途への応用が広く可能と考えられる。

【0037】

上記振動抑制装置１は、コイルばね、および、粘弾性体で振動を抑制し、その振動エネルギーを消耗させることで防振するいわゆるパッシブ型であるが、電気制御による、いわゆるアクティブ型の防振装置または除振装置と組み合わせて用いることも可能である。

【0038】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0039】

１ 振動抑制装置、１１ 設置部、１１ａ 設置側ばね座、１１ｂ，１２ｄ 表面、１２ 支持部、１２ａ 支持側ばね座、１２ｂ 天面部、１２ｃ 側壁部、１３ コイルばね、１４，１４Ａ，１４Ｂ 粘弾性体、１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ，１４ｓ 粘弾性要素、１５ 当接部、１００ 接地面、２００ 支持対象物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】