(57)【要約】【課題】可変免振システムとして、部品積載の条件あるいは輸送条件が変更になってもその積載条件に応じて適切な制振を行うことができるようにすることである。【解決手段】可変免振システム１０は、部品１２を積載できる部品容器体１４と床８との間に配置され、異なるバネ定数を有する複数のバネ体を有するバネ集合体を含む免振機構２０と、床８の振動加速度を測定する測定部１６と、制御部３０を備え、制御部３０は、測定された振動加速度を周波数解析して制振周波数を特定し、部品容器体１４の質量ｍ1と部品１２の質量ｍ2とに基いて、制振周波数に対応する制振バネ定数を算出し、部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数が制振バネ定数となるための複数のバネ体の間の接続関係を求め、各バネ体の間の接続関係を変更して部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数を制振バネ定数に変更する。【選択図】図１
2010116960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を積載できる部品容器体と床との間に配置され、異なるバネ定数を有する複数のバネ体を有するバネ集合体を含む免振機構と、
部品容器体に任意の積載条件で部品が積載されている状態で、床の振動加速度を測定する測定部と、
測定された振動加速度を周波数解析し、制振すべき制振周波数を特定する解析手段と、
部品容器体の質量と部品の質量とを取得し、取得された質量データに基いて、制振周波数に対応する制振バネ定数を算出する算出手段と、
バネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係について、部品容器体と床との間の総合バネ定数が制振バネ定数となるための複数のバネ体の間の接続関係を求めて取得する取得手段と、
求められた接続関係に基いてバネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係を変更し、部品容器体と床との間の総合バネ定数を任意の積載条件に適合する制振バネ定数に変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする可変免振システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変免振システムに係り、特に、内部に部品を収納できる部品容器と床との間に配置される免振機構を含む可変免振システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔地等の間に部品等を輸送するために容器、パレット積載梱包、コンテナ等が用いられる。これらを一般的に、部品を内部に収容または積載できる部品容器と呼ぶことができる。このように部品容器を用いて部品を輸送する場合、毎回異なった種類、質量の部品を積載し、トラック、鉄道、船等の異なった輸送環境で輸送が行われ、現地で部品が荷下ろしされた後は、適当に折畳まれる等されて返却される。部品輸送では輸送中の振動によって部品に不具合を発生させないようにしなければならないので、適当な防振対策が取られる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、固有振動数可変型制振方法として、被制振体に磁性流体を収納した容器が取り付けられ、容器に電磁石を取り付け、変位計によって求められた被制振体の振動周波数に応じて電磁石に流れる電流を制御し、磁性流体に印加する磁場の強さを制御することが開示されている。これによって、容器内の磁性流体は磁場強度に応じて引きつけられて固定され磁性流体と容器等から構成される付加振動系の共振周波数が変わるので、この共振周波数を被制振体の振動周波数に合わせることで被制振体の振動を消去あるいは低減できると述べられている。
【０００４】
また、特許文献２には、防振パレットとして、上部プレートと下部プレートとに分割して構成し、上部プレートと下部プレートとの間に常時バネ作用をなすゴム材を備える第１防振装置と、ダイヤルプレートと上部プレートとの間にゴム材を当接させてダイヤルプレートをボルトで適宜回転させてゴム材の初期圧縮量を変えることができる第２防振装置を設けることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３にはリング状ワイヤークッション防振装置として、固定金具にそれぞれ独立した別々のワイヤーリングを取付金具によって着脱可能かつ交換可能に取付け、ワイヤーリングの数を増減して装置のばね定数を増減することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、原子炉用核燃料体の健全性検査装置として、輸送中に輸送容器に発生する加速度とその波形を連続的に検出するとともにその加速度データを出力し、この出力信号に基いて輸送容器に加わる加速度のピーク値と波形データを連続的に収録し、その収録データを解析して輸送時の核燃料体の健全性を判定することが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４９０５３号公報
【特許文献２】特開平７−２９１２８９号公報
【特許文献３】特開２０００−２２７１４２号公報
【特許文献４】特開平７−２８０９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法によれば、磁性流体の特性を利用して付加振動系の共振周波数を変化させることができるが、例えば、自動車用部品等は、鉄を主体とした重量品が多く、この共振周波数を付加振動系で大きく変化させるには、多量の磁性流体を要することになり、部品容器体自体が大型化し、部品容器体の費用は自動車の原価にかかってくるので、全体としてコスト高となることが考えられる。また、部品の積載条件として磁気特性等が変化する度に電磁石の動作条件を変更する必要が出てくる。
【０００９】
また、特許文献２等のように、振動を抑制する技術として様々な工夫が行われるが、部品輸送のように、積載される部品の形状、数量、質量が輸送の度ごとに変わるため、固定した防振特性では毎回の輸送ごとに十分な防振を行うことが困難である。例えば、特許文献２の技術では、第２防振装置のゴムの初期圧縮力の変更範囲に防振特性の範囲が制限され、特許文献３では、場合によっては輸送の度ごとに、ワイヤーリングの数の大幅な増減が必要になる。
【００１０】
本発明の目的は、部品積載の条件が変更になってもその積載条件に応じて適切な制振を行うことができる可変免振システムを提供することである。また、他の目的は、輸送条件が変動しても、適切な制振を行うことができる可変免振システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る可変免振システムは、部品を積載できる部品容器体と床との間に配置され、異なるバネ定数を有する複数のバネ体を有するバネ集合体を含む免振機構と、部品容器体に任意の積載条件で部品が積載されている状態で、免振機構の総合バネ定数が初期条件値の下で、床の振動加速度を測定する測定部と、測定された振動加速度を周波数解析し、制振すべき制振周波数を特定する解析手段と、部品容器体の質量と部品の質量とを取得し、取得された質量データに基いて、制振周波数に対応する制振バネ定数を算出する算出手段と、バネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係について、部品容器体と床との間の総合バネ定数が制振バネ定数となるための複数のバネ体の間の接続関係を求めて取得する取得手段と、求められた接続関係に基いてバネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係を変更し、部品容器体と床との間の総合バネ定数を任意の積載条件に適合する制振バネ定数に変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、可変免振システムは、部品容器体と床との間に、異なるバネ定数を有する複数のバネ体を有するバネ集合体を含む免振機構が配置される。そして、部品容器体に任意の積載条件で部品が積載されている状態で、床の振動加速度が測定され、その振動加速度の周波数解析によって、制振すべき制振周波数が特定され、部品容器体の質量と部品の質量の質量データに基いて、制振周波数に対応する制振バネ定数を算出し、部品容器体と床との間の総合バネ定数が制振バネ定数となるための複数のバネ体の間の接続関係を求め、バネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係を変更し、部品容器体と床との間の総合バネ定数を任意の積載条件に適合する制振バネ定数に変更する。
【００１３】
したがって、任意の積載条件の下で、制振すべき制振周波数の振動がバネ集合体の総合バネ定数によって適切に抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。なお、以下において、部品が積載される部品容器体としては、上方が開口となっていて折畳み可能な部品容器体を説明するが、これ以外の形態の部品容器体であってもよい。また、部品容器体は、広義の意味で用いることができ、開閉部を有する直方体の空間であるコンテナであってもよく、また、パレットに部品を積載し、これを梱包した形態であってもよい。この場合は、パレットと梱包材で囲まれた空間が部品容器体となる。
【００１５】
以下では、輸送中において、可変免振システムが部品容器体と一体となっていて、輸送中の振動の変化に適宜、例えばリアルタイムに対応できるものとして説明するが、短距離の輸送等で、輸送条件が余り変動しないときには、部品を積載した部品容器体を輸送手段に積み込む段階で、積載部品質量に応じた総合バネ定数に設定するものとしてもよい。
【００１６】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１７】
図１は、可変免振システム１０の構成を説明する図である。可変免振システム１０は、部品を輸送する際に、輸送過程において受ける振動を抑制して、部品に損傷を与えることを防ぐ機能を有する。ここで、可変とは、輸送の都度変更される部品の積載条件に応じて振動抑制機構を可変するという側面と、輸送の過程で変動する振動環境に応じて振動抑制機構を可変するという側面の２つを有している。図１では、可変免振システム１０の構成要素ではないが、輸送手段の床８が図示されている。この輸送手段の床８が、部品に振動を与える振動源である。
【００１８】
可変免振システム１０は、部品容器体１４と、部品容器体１４の中に積載される部品１２と、部品容器体１４と床８との間に配置される測定部１６と、同じく部品容器体１４と床８との間に配置される免振機構２０と、測定部１６と免振機構２０とに接続される制御部３０を含んで構成される。
【００１９】
部品１２は、輸送の対象となるもので、１つの部品でもよく、同一種類で複数個の部品であってもよく、複数種類の部品が混載されるものであってもよい。例えば、自動車用の部品であれば、エンジン、車体等の大型で鉄を主成分とするものであってもよく、各種電子機器、プラスチック成形品等であってもよく、その他、タイヤ、パイプ、ネジ等の各種部品であってもよい。
【００２０】
部品容器体１４は、部品を収納して保護しながら輸送するための容器体であって、部品を目的地に輸送した後は空箱の状態で返却され、再び次の輸送に用いられるように、適当な強度と耐久性を有し、折畳み可能な組立容器体である。図１では、上部に開口部を有する直方形の箱形状の容器体として示され、この開口部から箱形状の内部空間に部品を順次積載することが行われる。必要に応じ、箱形状の内部において各部品の荷崩れ防止の係止等を行うことができ、また、開口部を適当な遮蔽材で覆うこともできる。
【００２１】
部品容器体１４の質量と、部品容器体１４に積載される部品１２の総質量ｍ2は、輸送の積載条件として、輸送の都度計測が行われる。質量の計測は、適当な荷重計を用いることができる。計測された質量（ｍ1＋ｍ2）は、制御部３０に積載質量データとして入力される。
【００２２】
測定部１６は、部品容器体１４に任意の積載条件で部品１２が積載されている状態で、床８の振動加速度を測定する機能を有する測定装置である。床８の振動野原因としては、輸送中のトラック、鉄道、船等からの振動、輸送機関の駆動源からの振動、あるいは路面、レール、水路、海面等からの振動等があり、輸送環境によって変動する。測定部１６は、これら変動する振動を、負荷条件を、部品容器体１４に任意の積載条件で部品１２が積載されている状態として、床８の振動によって検出するものである。かかる測定部１６としては、適当な電子式加速度計を用いることができる。加速度計は、床８に垂直方向の加速度を検出するのみならず、３次元方向の加速度を検出する方式が望ましい。
【００２３】
免振機構２０は、上記のように部品容器体１４と床８との間に配置される装置で、床８の上面に置かれる下部体と、部品容器体１４の底面に接触し部品１２を積載する部品容器体１４の質量を受け止める上部体と、その間に配置されるバネ集合体を含んで構成される。バネ集合体は、異なるバネ定数を有する複数のバネ体で構成され、各バネ体は、その両端に接続部を有し、相互の接続部の間の接続関係を変更することで、各バネ体が相互に直列接続、あるいは並列接続される。
【００２４】
相互の接続部の間の接続関係の変更は、制御部３０の制御の下の電気的手段あるいは機械的手段によって行われる。例えば、機械的な締結手段の開閉制御を行い、あるいは電磁力を用いて接続部の間の接続および開放を行う等によって実行することができる。
【００２５】
免振機構２０の構造の模式図を図２に示す。この例では、バネ定数がｋ1，ｋ2，ｋ3，ｋ4，ｋ5とそれぞれ異なる値を有するバネ体が１つずつ、合計５つのバネ体でバネ集合体が構成され、これらが並列接続された状態で、上部体、下部体の間に配置されている。
【００２６】
勿論、同じバネ定数のバネ体を複数用いるものとしてもよい。また、バネ定数を２倍ずつ変化するようにしてもよい。例えば、ｋを基本バネ定数として、ｋ，２ｋ，４ｋ，８ｋ，１６ｋ・・のバネ定数を有する複数のバネ体でバネ集合体を構成し、これらのバネ体を適当に選択して接続することで、ｋ，２ｋ，３ｋ，４ｋ，５ｋ，６ｋ・・・と基本バネ定数のｎ倍のバネ定数を有する複合バネを作り出すものとしてもよい。
【００２７】
制御部３０は、測定部１６によって測定された振動加速度に応じて、免振機構２０のバネ集合体を構成するバネ体の接続関係を変更して、床８の振動を部品容器体１４に伝わることを抑制する機能を有する。かかる制御部３０は、コンピュータで構成することができる。
【００２８】
制御部３０は、測定部１６によって測定された振動加速度を周波数解析し、制振すべき制振周波数を特定する周波数解析モジュール３２と、部品容器体１４の質量ｍ1と部品１２の質量ｍ2とを取得し、取得された質量（ｍ1＋ｍ2）のデータに基いて、制振周波数に対応する制振バネ定数を算出する制振バネ定数算出モジュール３４と、バネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係について、部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数が制振バネ定数となるための複数のバネ体の間の接続関係を求めて取得するバネ体接続関係取得モジュール３６と、求められた接続関係に基いてバネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係を変更し、部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数を任意の積載条件に適合する制振バネ定数に変更するバネ体接続関係変更モジュール３８を含んで構成される。
【００２９】
これらの機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、対応する可変免振プログラムを実行することで実現できる。その場合、上記各モジュールは、可変免振プログラムの各処理手順を実行する機能に相当する。なお、これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３０】
上記構成の作用、特に制御部３０の各機能について、図３から図５を用いて詳細に説明する。部品１２を積載する部品容器体１４に床８からの振動が伝達されることを抑制する可変免振の手順は、まず、部品容器体１４の底面と床８との間に測定部１６と免振機構２０が設置された状態で、部品１２を部品容器体１４に積載することから始まる（部品積載工程）。この工程は制御部３０の機能に関係がない。この状態で、部品容器体１４の質量ｍ1と積載された部品１２の質量ｍ2の合計である合計質量（ｍ1＋ｍ2）が適当な荷重計によって計測され、その結果は適当な信号線で制御部３０に伝送され、あるいは操作者が入力等でコンピュータである制御部３０に入力し、制御部３０は合計質量データを取得する（質量データ取得工程）。
【００３１】
ついで、測定部１６が床８の振動加速度を測定し、その結果を適当な信号線を介して制御部３０に伝送する（振動加速度測定工程）。測定は、部品容器体１４に輸送の積載条件で部品１２が積載されている状態で行われる。これは、部品容器体１４に積載される部品１２の形状、数量、質量は輸送の都度変化し、したがって、軽い負荷状態で輸送される場合もあり、重い負荷状態で輸送されることもあるが、その部品積載条件によって、床８に対する部品１２と部品容器体１４とバネ集合体を含む免振機構２０で構成される振動系の構成が異なるためである。
【００３２】
図３に、測定部１６を構成する振動加速度計が検出した振動加速度の時間変化の様子を示す。この図は、部品積載部品容器体１４が、免振機構２０を介して輸送機関の床８に置かれた状態で、輸送機関の振動等によって振動する床８の振動加速度を、床８と部品容器体１４との間に配置された振動加速度計によって検出した結果を示すものである。図３に示されるように、振動は一定ではないが、複雑な周期性を有して変動していることが分かる。なお、このときの免振機構２０のバネ集合体の接続状態は、適当に設定された標準接続状態である。標準接続状態は、部品容器体１４に対する部品１２の積載条件が標準条件としたときに、経験等で予め定めたバネ集合体の接続状態とすることができる。
【００３３】
次に、測定された振動加速度を周波数解析し、制振すべき制振周波数を特定する（周波数解析工程）。この工程は、制御部３０の周波数解析モジュール３２の機能によって実行される。具体的には、測定された振動加速度データを時系列的に取得し、これを周波数成分解析装置に入力し、周波数に対する加速度データの頻度分布を求める。加速度データの頻度は、振動エネルギの大きさを反映するので、周波数に対する振動エネルギの分布を求める解析を行うことになる。かかる周波数成分解析装置としては、公知の高速フーリエ解析装置を用いることができる。
【００３４】
図４は、フーリエ解析によって得られた振動エネルギの周波数特性を示す図である。この周波数解析に基いて、振動を抑制すべき周波数として、制振周波数を特定する。制振周波数としては、まず１つを特定するので、図４の例では、振動エネルギが最大ピークを示す周波数、つまり、他の周波数に対し振動エネルギが卓越している卓越周波数を、制振周波数とすることができる。図４では、卓越周波数がｆMAXで示されているので、このｆMAXが制振周波数として特定される。
【００３５】
次に、先ほど取得された合計質量（ｍ1＋ｍ2）を用いて、制振周波数に対応するバネ定数としての制振バネ定数を算出する（制振バネ定数算出工程）。この工程は、制御部３０の制振バネ定数算出モジュール３４の機能によって実行される。具体的には、制振バネ定数をＫとして、制振周波数２πｆMAX＝｛Ｋ／（ｍ1＋ｍ2）｝1/2の関係から、Ｋ＝（２πｆMAX）2×（ｍ1＋ｍ2）として求めることができる。
【００３６】
そして、免振機構２０のバネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係について、部品搭載された部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数が制振バネ定数Ｋとなるための複数のバネ体の間の接続関係を求めて取得する（バネ体接続関係取得工程）。この工程は、制御部３０のバネ体接続関係取得モジュール３６の機能によって実行される。例えば、図２の構成のバネ集合体の場合、制振バネ定数Ｋ＝ｋ3となった場合には、免振機構２０の上部プレートと下部プレートとがバネ定数ｋ3を有するバネ体のみで接続されるように、各バネ体の接続部の接続状態が求められる。別の例として、制振バネ定数Ｋ＝ｋ3＋ｋ5となる場合には、免振機構２０の上部プレートと下部プレートとがバネ定数ｋ3を有するバネ体とバネ定数ｋ5を有するバネ体の２つで並列に接続されるように、各バネ体の接続部の接続状態が求められる。
【００３７】
このようにして、部品搭載された部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数が制振バネ定数Ｋとなる接続状態が求められ取得される。接続状態を求めるのは、例えば、総合バネ定数を段階的に設定し、その設定された総合バネ定数となる各バネの接続関係を予め求めて、マップ、あるいはルックアップテーブル等として記憶し、その記憶データを利用するものとできる。例えば、総合バネ定数を検索キーとして、各バネの接続関係を読み出すものとできる。
【００３８】
勿論、計算式を用いて、総合バネ定数＝制振バネ定数となる各バネの接続関係を求めることもできる。例えば、バネ集合体を構成するバネ体の数が余り多くないときは、総合バネ定数と各バネの接続関係を関数形として記憶し、各バネの接続関係を入力データとし、総合バネ定数を出力データとし、各バネの接続関係を初期条件から順次変更して出力がちょうど総合バネ定数となったときの各バネの接続関係を求める接続関係とすることができる。なお、制振バネ定数Ｋに一致する総合バネ定数が求められない場合には、複数の接続関係の組合せの中で、制振バネ定数Ｋに最も近い総合バネ定数となる接続関係を求めるバネ体接続関係として取得するものとできる。
【００３９】
次に、求められた接続関係に基いて、免振機構２０のバネ集合体を構成する複数のバネ体の間の接続関係を変更し、部品搭載された部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数を輸送の積載条件と、輸送中の振動周波数に適合する制振バネ定数に変更する（バネ体接続関係変更工程）。この工程は、制御部３０のバネ体接続関係変更モジュール３８の機能によって実行される。具体的には、免振機構２０を構成する各バネ体の接続部の接続開放手段に指令がそれぞれ出され、各接続部がその指令に応じて、相互に直列接続、並列接続、相互開放等の状態変更を行う。
【００４０】
図５は、上記の例で、制振周波数Ｋ＝ｋ3となったときのバネ体接続関係変更の状態を示す図である。この場合は、上記のように、免振機構２０の上部プレートと下部プレートとがバネ定数ｋ3を有するバネ体のみで接続されるように、各バネ体の一端部が全て上部プレートに接続され、下部プレートには、バネ定数ｋ3を有するバネ体の他方端のみが接続され、他のバネ定数を有するバネ体の他方端は、下部プレートから分離されて相互に接続された状態とされる。
【００４１】
このようにして、部品搭載された部品容器体１４と床８との間の総合バネ定数が制振バネ定数Ｋとすることができるので、床８からの卓越周波数ｆMAXによる部品搭載された部品容器体１４への振動を相殺することができる。上記各工程を、部品搭載された部品容器体１４を積み込む際に実行することで、輸送の度ごとに変化する部品１２の積載条件に応じて、バネ集合体を構成する各バネ体の接続関係を変更することができ、適切な制振効果を得ることができる。また、上記各工程を適当なサンプリングタイムごとに繰り返し行うものとすることで、輸送中の床８の振動状態が変化し、制振すべき周波数である制振周波数が変化しても、この変化に応じて、バネ集合体を構成する各バネ体の接続関係を変更することができ、輸送条件あるいは輸送環境の変化にリアルタイム的に対応して、適切な制振効果を得ることができる。
【００４２】
図６は、様々な部品搭載条件、様々な輸送条件が部品輸送において生じる様子を示す図である。この図では、日本、Ａ国、Ｂ国、Ｃ国、Ｄ国との間で行われる様々な部品輸送と、これらの部品輸送における合計質量の様子、部品容器体１４の輸送時と返却時の形態の様子が示されている。合計質量は、各輸送において、ｍAD，ｍJA，ｍJD，ｍJB，ｍJC，ｍBCというように、それぞれ異なる値となっている。また、部品容器体１４は返却時には折畳まれ、戻された後、再び組み立てられて次の輸送に利用される。
【００４３】
このように、各輸送において様々な合計質量となるが、図１で説明した可変免振システム１０を用いることで、これらの合計質量の変動に応じて、最適な総合バネ定数となるように、バネ集合体の接続関係を変更することができ、いずれの輸送においても適切な制振効果を得ることができる。また、輸送中の振動状態の変動についてもリアルタイム的に対応して、バネ集合体の接続関係を変更することができ、輸送の全工程に渡って、適切な制振効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る実施の形態における可変免振システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における免振機構の構造の模式図である
【図３】本発明に係る実施の形態において、測定部が検出した振動加速度の時間変化の様子を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、フーリエ解析によって得られた振動エネルギの周波数特性を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、バネ体接続関係変更の様子を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態が適用される様々な部品搭載条件、様々な輸送条件が部品輸送において生じる様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
８  床、１０  可変免振システム、１２  部品、１４  部品容器体、１６  測定部、２０  免振機構、３０  制御部、３２  周波数解析モジュール、３４  制振バネ定数算出モジュール、３６  バネ体接続関係取得モジュール、３８  バネ体接続関係変更モジュール。
【図１】
2010116960.tif 000003
【図２】
2010116960.tif 000004
【図３】
2010116960.tif 000005
【図４】
2010116960.tif 000006
【図５】
2010116960.tif 000007
【図６】
2010116960.tif 000008