JP2007032677A - 防音防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で十分に固体伝播音を遮断することができ、かつ、機械の振動の増幅を防止することができる防音防振装置を提供する。
【解決手段】 ゴム体２と金属板３とを交互に積層してなる積層体を有するようにする。金属板３は、該金属板の面に垂直な方向の圧縮力を受けた載荷状態で、隣接するゴム体２の外周面に当接し、隣り合う金属板３，３間の隙間ｈ_１より低い高さｈ_２を有する係合部を有するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、振動に伴って騒音を生じる機械、たとえば衝撃性の打ち抜き機械を支承し、機械から発生する騒音のうちの固体伝播音を遮断するとともに、機械自体の振動の増幅を防止することができる防音防振装置に関する。

振動に伴って騒音を生じる機械、特に衝撃性の打ち抜き機械（以下の説明では打ち抜き機械に限られることなく「打ち抜き機械」あるいは単に「機械」という）は、その騒音を如何に遮断するかが問題となる。

一般に打ち抜き機械の騒音は空気と固体を介して伝播する。したがって、打ち抜き機械の騒音の防止は、空気伝播と固体伝播の音の双方に対してそれぞれ防止手段を講じる必要がある。

空気伝播による騒音は、遮音壁で機械全体を囲むことによってかなり遮断することができる。

一方、固体伝播による騒音は、ゴム等の弾性体で機械を支承することによってかなり遮断することができる。

図７は、従来の機械の騒音防止装置の例を示している。

図７に示すように、従来の機械の騒音防止装置３０は、打ち抜き機械３１をゴム体３２によって支承し、そのゴム体３２に支承された打ち抜き機械３０の外側全体を遮音壁３３で囲むようにしていた。

上記従来の騒音防止装置３０によれば、遮音壁３３は空気を介して伝わる音を遮断し、空気伝播による騒音を防止することができる。

また、ゴム体３２によって機械３１を支承することにより、機械の強制振動に応じてゴム体３２が弾性変形し、機械３１の振動が固定基台３４等に伝達されるのを防止することができる。

しかし、上記従来の騒音防止装置３０のゴム体３２は後述する機械の振動を増幅させるという課題を有し、本発明は上記課題を解決するものであるが、本発明と似た構造のものとして免震用あるいは免振用の積層ゴム（以下「免振用積層ゴム」という）が知られている。

これらの免振用積層ゴムは、主に建築構造物を支承するために使用されるものである。

公知の免振用積層ゴムは、金属板と免振ゴムと交互に積層し、複数の層からなる積層体を有するものである。

免振用積層ゴムは、免振ゴムの上下方向の弾性伸縮によって上下方向の衝撃を緩衝する。また、免振用積層ゴムは、免振ゴムの上面と下面のずれ（複数の層がある場合には各層の免振ゴムの上下面のずれの合計）によって建築構造物と地面の相対的なずれを吸収し、地面の水平方向の強制振動を建築構造物に伝達しないようにする。

免振用積層ゴムに含まれる金属板は、免振ゴムの上面と下面のずれを許容する一方、積層体の圧縮強度を増大させる働きを有する。
特開平９−８８１８９号公報 特開２００３−１７６８４３号公報

上述したとおり、従来の騒音防止装置は、ゴム体によって機械を支承するようにしていた。

ゴム体は、上述したように、弾性変形して機械の振動を吸収し、機械の振動を固定基台等に伝達しないように作用する。ゴム体は、振動吸収の作用とともに防音の効果を有し、機械の振動による固体伝播音を遮断する。

しかし、ゴム体は上下方向に弾性変形するとともに、水平方向にも大きく弾性変形する。

特に、機械の垂直方向の振動を十分に遮断するために高いゴム体を使用すると、ゴム体の上面と下面のずれが大きくなり、水平方向の弾性変形が増大する。

機械自体の振動が増幅されると、機械の加工精度が低下する原因となる。

増大された水平方向のゴム体の弾性変形は、機械自体の振動を増幅させることが多い。ゴム体の水平方向の固有振動数が機械の強制振動と近く、共振しやすいためである。

上記問題に対して、ゴム体の水平方向のずれ（ゴム体上下面のずれ）に対する剛性を増大させ、水平方向のゴム体の固有振動数を大きくさせて機械と共振させ難くすることが考えられる。ゴム体の水平方向のずれに対する剛性を増大させるためには、ゴム体の高さに比して水平断面積を大きくすることが考えられる。

しかし、ゴム体の高さをそのままに水平断面積を大きくすれば、ゴム体の設置面積がむやみに増大して好ましくない。逆に、ゴム体の水平断面積をそのままに高さを低くすると、機械の固体伝播音を十分に遮断することができないという問題を有する。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、小型で十分に固体伝播音を遮断することができ、かつ、機械の振動の増幅を防止することができる防音防振装置を提供することにある。

本発明による防音防振装置は、
ゴム体と金属板とを交互に積層してなる積層体を有し、
前記金属板は、該金属板の面に垂直な方向の圧縮力を受けた載荷状態で、隣接する前記ゴム体の外周面に当接し、隣り合う金属板間の隙間より低い高さを有する係合部を有している、ことを特徴とする。

前記係合部は、前記載荷状態で、前記ゴム体の全外周面に当接している、ようにすることができる。

前記ゴム体は、前記載荷状態で、隣接する一方の金属板の係合部の頂面と隣接する他方の金属板の一部の間に挟持されている、ようにすることができる。

前記積層体は、前記金属板の面に垂直な方向の貫通孔を有し、
前記貫通孔を挿通し、前記積層体を挟んで固定基台と強制振動源の機械の基台とを締結し、前記金属板の面に平行な方向の前記強制振動源の機械の動きに対して摩擦抵抗を生じる締結金具を有している、ようにすることができる。

本発明による防音防振装置は、ゴム体と金属板とを交互に積層してなる積層体を有し、前記金属板は、該金属板の面に垂直な方向の圧縮力を受けた載荷状態で、隣接するゴム体の外周面に当接し、隣り合う金属板間の隙間より低い高さを有する係合部を有している。

本発明によれば、固体伝播音を金属板とゴム体の音響抵抗の差によって遮断することができる。

ここで、音響抵抗とは音響インピーダンスの実数部をいい、音響インピーダンスは下式によって表される。

上式において、Ｚ^Ａは音響インピーダンス、ｐは音場内の一点の音圧（Ｐａ）、ξは前記点の粒子速度（ｍ／ｓ）、Ｓは粒子速度に垂直な微小面積（ｍ^２）、Ｒ^Ａは音響抵抗、Ｘ^Ａは音響リアクタンスである。

音響抵抗に大きな相違を有する二つの物質の間を音が通過するときは、音響エネルギーは反射される性質を有する。

ゴム体から金属板に音響エネルギーが入ろうとする場合、両者に大きな音響抵抗の相違があり、そのため音響エネルギーの大部分が反射される。

本発明の防音防振装置は、金属板とゴム体が交互に複数層積層されているため、各層において音響エネルギーが反射され、固体伝播音をよく遮断することができる。

一方、本発明によれば、ゴム体の水平方向のずれに対する剛性は高い。

すなわち、本発明は載荷状態で金属板の係合部がゴム体の外周面に当接し、該係合部は隣り合う金属板間の隙間より低い高さを有している。

ゴム体のうち、金属板の係合部に当接される部分は、金属板の係合部に保持されて水平方向にずれることができない。

水平方向にずれることが可能な部分は、ゴム体の厚さのうち金属板の係合部に当接されていないわずかな高さ部分に限られる。この部分は高さが低いため上下面のずれる距離が小さい。また、水平方向のずれに対する剛性が高い。

このため、ゴム体の水平方向のずれが制限され、機械の振動がゴム体の水平方向のずれによって増幅されることを防止することができる。

本発明において、ゴム体は、載荷状態で隣接する一方の金属板の係合部の頂面と隣接する他方の金属板の一部の間に挟持されるようにすることができる。

本発明によれば、隣り合う金属板の間には載荷状態の当初からゴム体が常に介在し、強制振動を受けたときに金属板が触れ合って騒音を発することがない。

本発明は、積層体が金属板の面に垂直な方向の貫通孔を有し、締結金具が貫通孔を挿通し、積層体を挟んで固定基台と機械の基台とを締結し、金属板の面に平行な方向の機械の動きに対して摩擦抵抗を生じるようにすることができる。

本発明によれば、締結金具を締め付けることによって、摩擦抵抗によって固定基台に対する機械の基台の水平方向の揺動を制限することができる。これにより、機械の水平方向に動こうとする力が締結金具の摩擦抵抗より小さいときは、機械は固定されて水平方向に振動しない。この状態でも、機械の固体伝播音の音響エネルギーは、金属板とゴム体の境界で両者の音響抵抗の大きな相違によって反射され、効果的に遮断される。

機械の水平方向に動こうとする力が締結金具の摩擦抵抗より大きいときは、機械は締結金具の動的摩擦抵抗に抗して水平方向に揺動するが、締結金具の動的摩擦抵抗とゴム体の上下面のずれに対する剛性の合計の抵抗によって機械の振動が増幅されることはない。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態による防音防振装置を分解して示している。

図１に示すように、本実施形態の防音防振装置１は、複数枚のゴム体２（図１の例では３枚）と複数枚の金属板３（図１の例では３枚）とを交互に積層した積層体４を有している。

積層体４の上面には、必要に応じて最上層のゴム体２を保護する金属板５が設けられている。

金属板３は、主要部が板状の面をなし（図１の例では円形の面を有しているがこの形状に限られない）、その周縁部にゴム体２の外周面に当接する係合部３ａを有している。

ゴム体２は、天然ゴム、合成ゴムのいずれでもよい。

図２は、防音防振装置１を組み立てて据え付けた状態、すなわち載荷状態を示している。なお、載荷状態とは、防音防振装置１が機械を支持し、金属板３の面に垂直な方向に圧縮力を受けている状態をいう。通常は金属板３は水平に設置されるが、設置の条件により、金属板３が水平になるとは限らない。

図２に示すように、載荷状態において、金属板の係合部３ａは、ゴム体２の外周面に当接している。係合部３ａは、隣り合う金属板３間の隙間ｈ_１より低い高さｈ_２を有している。

金属板の係合部３ａは、ゴム体２の外周面の全部に当接していることが好ましいが、必要な方向の振動のみを制限するようにゴム体２の外周面の一部に当接するようにしてもよい。

本実施形態の防音防振装置１では、ゴム体２は、載荷状態で隣接する一方の金属板の係合部３ａの頂面と隣接する他方の金属板３の底面との間に挟持されている。すなわち、ゴム体２の一部が隣接する金属板３の間に介在している。

図３は、積層体４の組み立ての前後を示している。

図３に示すように、本発明のゴム体２は、組み立て前においては金属板の係合部３ａに外周面が接していなくてもよい。

載荷状態では、金属板３の面に垂直な圧縮力がかかるため、ゴム体２は横方向に膨張し、その外周面が金属板の係合部３ａに接する。本実施形態では、さらにゴム体２が横方向に膨張して金属板３または５の底面と金属板の係合部３ａの頂面の間に入り込み、両者の間に介在する。

次に、本発明の防音防振装置の作用を説明する。

図４は、本発明の防音防振装置の作用と、一見類似した構造を有する公知の免振用積層ゴムの作用とを比較して示している。図４（ａ）は、本発明の防音防振装置が機械の強制振動を受けて水平方向にずれを生じている様子を示している。一方、図４（ｂ）は公知の免振用積層ゴム（特開平９−８８１８９号公報）が地震等の外部の強制振動を受けて水平方向にずれを生じている様子を示している。

図４（ｂ）は、免振用積層ゴムの積層体の一層を抜き出して、その端部を拡大して示している。

図４（ｂ）において、符号６は積層用ゴムを示している。符号７は積層用ゴム６の上層の金属板の下部を示し、符号８は積層用ゴム６の下層の金属板の上部を示している。

上層の金属板７と下層の金属板８の周縁部にはそれぞれ突起部７ａ，８ａが形成されている。

突起部７ａ，８ａの頂面は互いに所定の隙間を有して対向している。

公知の免振用積層ゴムの積層体は、積層用ゴム６と金属板（７または８）が交互に積層され、これらの層構造を複数層有している。

公知の免振用積層ゴムの積層体は、載荷状態で、積層用ゴムの外周面６ａが上層の金属板７や下層の金属板８の突起部７ａ，８ａの内周面に接していない構造となっている。この点、載荷状態でゴム体の外周面が金属板の係合部に接している本発明と構造が異なる。

公知の免振用積層ゴムの積層体は、十分大きな荷重を支承できるともに、十分大きな水平方向のずれを許容するように設計される。

積層用のゴムは、高さ（厚さ）を大きくすると、十分大きな水平方向のずれを許容するようになるが、座屈の可能性が大きくなる。

図４（ｂ）の公知の免振用積層ゴム（特開平９−８８１８９号公報）は、積層用のゴムの高さを大きくする一方、ゴムの座屈を防止するために突起部７ａ，８ａを設けている。すなわち、突起部７ａ，８ａにより、大変形が生じた時に突起部７ａ，８ａの頂面が互いに当接して摺動し、積層用ゴムの座屈を防止し、金属板７，８の相対的な傾きを防止している。

なお、特開２００３−１７６８４３号公報の免振用積層ゴムは、積層用ゴムの厚さを小さくして支持荷重を大きくする一方、水平方向のずれに対する剛性が過大になることを防止するために、積層用ゴムの内部に空間を設けている。これも、十分大きな荷重を支承でき、かつ、十分大きな水平方向のずれを許容できるようにするためである。特開２００３−１７６８４３号公報の免振用積層ゴムは、金属板の周縁部に突起部が設けられておらず、ゴムが金属板の周縁部に当接する構造はない。

さて、図４（ｂ）の免振用積層ゴムにおいて、地震等により水平方向に強制振動が与えられると、積層用ゴム６は、上面と下面がずれて強制振動の動きを吸収する。

積層用ゴム６の上下面がずれるとき、その外周面６ａは図４（ｂ）の符号６ａ’，６ａ’’のように傾斜する。積層用ゴムの外周面６ａの頂点は、図４（ｂ）の符号ｏの点を中心に左右の点ｍと点ｎの間で水平に揺動する。

しかし、この公知の免振用積層ゴムにおいては、積層用ゴムの外周面６ａはいずれのときも金属板７，８の突起部７ａ，８ａに当接しない。これにより、積層用ゴム６の上下面の十分大きなずれを許容することができ、地震等の水平方向の大きな強制振動を吸収することができる。

これに対して、本発明の防音防振装置１は、載荷状態で、ゴム体２の外周面の高さ方向の一部が金属板の係合部３ａの内周面に当接している。

機械の水平方向の強制振動を受けたときは、防音防振装置１のゴム体２は、ｈ_１−ｈ_２の厚さ部分のみが水平方向にずれ、その頂部が符号ｏの点を中心に点ｍと点ｎの間で小さく水平方向に揺動する。

小さくしか水平方向に揺動できないことにより、機械自体の水平方向の振動を増幅させることはない。

また、小さく水平方向に揺動することにより、すなわち、機械の水平方向の振動を完全に拘束しないことにより、機械の水平方向の振動が基台等に伝達されるのを防止することができる。

また、本発明の防音防振装置１は、ゴム体２が載荷状態で隣接する一方の金属板の係合部３ａの頂面と隣接する他方の金属板３，５の一部の間に挟持されていることにより、金属板同士が触れ合って固体伝播音を伝達してしまうことがない。

本発明の防音防振装置１は、ゴム体２がｈ_１−ｈ_２の厚さ部分のみで上下面がずれることにより、ゴム体２の水平方向のずれに対する剛性が高く、水平断面積が小さくても水平断面積が大きなゴム体と同等の剛性を有し、水平断面積が小さいながら、機械の振動を防止する防音防振装置を実現することができる。

本発明の防音防振装置１は、固体伝播音を遮断することに関して、従来の防音装置と異なる方法を採用している。

従来の防音装置は、ゴム自体が有している緩衝、防音の作用により、固体伝播音を遮断していた。このように、ゴム自体の緩衝、防音の作用によって固体伝播音を遮断する場合、ゴムにある程度の厚さ（音の伝播経路の距離）が要求される。

本発明の防音防振装置１は、金属とゴムの間の音響抵抗の相違を利用する。

音響エネルギーがゴム体２から金属板３に進入しようとするときに、ゴム体２と金属板３の音響抵抗に大きな相違があるため、音響エネルギーが境界面で大部分反射される。

本発明の防音防振装置１は、金属板３とゴム体２が交互に複数層積層されているため、複数の音響エネルギー反射面を有し、固体伝播音をよく遮断することができる。

すなわち、本発明は、音の伝播距離が短くても、複数の金属板とゴム体の境界面によって音響エネルギーを反射することができる。

上述したように、本発明は水平断面積が小さくても機械の水平方向の振動を増幅せず、かつ、低い高さの中に複数の金属板とゴム体の境界面を有して固体伝播音を遮断することができる。

これにより、本発明によれば、小型で十分に固体伝播音を遮断することができ、かつ、機械の振動の増幅を防止することができる防音防振装置を実現することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。

図５は、本発明の他の実施形態による防音防振装置９を示している。

防音防振装置９は、複数枚のゴム体１０（図５の例では４枚）と複数枚の金属板１１（図５の例では４枚）とを交互に積層した積層体１２を有している。積層体１２の上面には、必要に応じて最上層のゴム体１０を保護する金属板１３が設けられている。

金属板１１は、板状をなし、その周縁部にゴム体１０の外周面に当接する係合部１１ａを有している。

防音防振装置９は、載荷状態で、ゴム体１０の外周面が金属板の係合部１１ａの内周面に接している。金属板の係合部１１ａは隣り合う金属板１１間の隙間より低い高さを有している。

ただし、本実施形態においては、ゴム体１０は、載荷状態でゴム体１０が隣接する一方の金属板の係合部１１ａの頂面と隣接する他方の金属板１１，１３の底面の間に挟持されていない。この実施形態のように本発明は、機械の振動の大きさに応じて、適宜ゴム体１０を金属板間に膨出させ介在させないようにすることができる。

本発明は、本実施形態のように、金属板の係合部１１ａの頂部と外周部にコーキング１４を施すことができる。

コーキング１４により、万一金属板同士が接することがあっても、固体伝播音の伝達を大幅に軽減することができる。

なお、図５に示すように、ゴム体１０の縁は適宜面取やアール（Ｒ）を設けることができる。この場合、ゴム体１０の外周面の下部は金属板の係合部１１ａの下隅部に密着していなくてもよい。ただし、係合部１１ａの上部の主たる部分には、ゴム体１０の外周面が接するようにする。

図６は、本発明のさらに他の実施形態を示している。

本実施形態は、ゴム体の上下面のずれに対する剛性に加えて、締結金具の摩擦抵抗によって機械の水平方向の振動を抑制するものである。

本実施形態の防音防振装置１５は、ゴム体１６と金属板１７，１８の積層体１９を有している。

ゴム体１６は、載荷状態で外周面が金属板１７の係合部１７ａに当接している。なお、図６の例では、載荷状態で金属板の係合部１７ａ頂面と他の金属板１７，１８の底面の間にゴム体１６の一部が膨出し介在している。

積層体１９は、金属板１７，１８の面に垂直な方向の貫通孔２０を有している。

符号２１は、強制振動源となる機械の基台の一部を示している。機械の基台２１上に図示しない機械の本体が据え付けられる。

符号２２は、機械を支承する固定的な基台を示している。固定的な基台（固定基台２２という）とは床、支承用の基台、基礎等である。

防音防振装置１５は、金属板１７，１８の面に平行な方向の機械の動きに対して摩擦抵抗を生じる締結金具を有している。

本実施形態において、締結金具は、機械の基台２１に対して摩擦抵抗を生じる板部材２３と、板部材２３を介して積層体１９を挟んで機械の基台２１と２２とを締結するボルト２４とからなる。

締結金具は、板部材２３とボルト２４に限られず、公知の任意の締結金具を使用することができる。また、締結金具は、固体伝播音を遮断するために、板部材２３とボルト２４の頂部の間に緩衝用のバネその他の弾性体を含むことができる。

本実施形態の防音防振装置１５を取り付けるには、積層体１９上に機械（機械の基台２１）を配置し、機械の基台２１の上に板部材２３を置いて積層体１９の貫通孔２０を挿通するようにボルト２４を挿入し、ボルト２４の先端を固定基台２２と係合させて締め付けるようにする。

ボルト２４を所定のトルクで締め付けることにより、板部材２３の下面と機械の基台２１の上面は密着し、水平方向の動きに対して所定の摩擦抵抗を生じるようになる。

貫通孔２０の内周面とボルト２４の間には、積層体１９がその上下面がずれて変形するときに、ボルト２４と接触しない程度の遊びを設けるようにする。

機械の基台２１の貫通孔は、貫通孔２０と同径である必要はないが、積層体１９の上下面がずれて変形するときに、ボルト２４と接触しない程度の内径を有するようにする。

本実施形態の防音防振装置１５は、締結金具の摩擦抵抗によって固定基台２２に対する機械の基台２１の水平方向の揺動を制限することができる。

機械の水平方向に動こうとする力が締結金具の摩擦抵抗より小さいときは、機械は固定されて水平方向にほとんど振動しない。この状態でも、金属板とゴム体の音響抵抗の大きな相違によって、機械の固体伝播音を効果的に遮断することができる。なお、ボルト２４と板部材２３の間にバネや弾性体が介在する場合はより効果的である。

機械の水平方向に動こうとする力が締結金具の摩擦抵抗より大きいときは、機械は締結金具の動的摩擦抵抗に抗して水平方向に揺動する。しかし、機械の水平の振動は、締結金具の動的摩擦抵抗と金属板１７の係合部１７ａに保持されたゴム体１６のずれに対する抵抗の合計の抵抗を受ける。これによって、機械の水平の振動は大幅に抑制される。なお、機械が水平方向に振動する状態においても機械の固体伝播音は効果的に遮断される。

以上の説明では、金属板の係合部は金属板の面から一方向に立ち上がるように説明したが、むろん金属板の面から上下方向に延出するようにしてもよい。

本発明の一実施形態による防音防振装置を分解して示した斜視図。 本発明の一実施形態による防音防振装置の載荷状態の縦断面図。 本発明の一実施形態による防音防振装置の積層体の組み立ての前後を示した説明図。 本発明の防音防振装置の作用を公知の免振用積層ゴムと比較して示した説明図。 本発明の一実施形態による防音防振装置の載荷状態の縦断面図。 本発明の一実施形態による防音防振装置の載荷状態の縦断面図。 従来の機械の防音装置を示す説明図。

符号の説明

１ 防音防振装置
２ ゴム体
３ 金属板
３ａ 金属板の係合部
４ 積層体
５ 金属板
６ 免振用積層ゴムの積層用ゴム
６ａ 積層用ゴムの外周面
７ 積層用ゴムの上層の金属板
７ａ 金属板の突起部
８ 積層用ゴムの下層の金属板
８ａ 金属板の突起部
９ 防音防振装置
１０ ゴム体
１１ 金属板
１１ａ 金属板の係合部
１２ 積層体
１３ 金属板
１４ コーキング
１５ 防音防振装置
１６ ゴム体
１７ 金属板
１７ａ 金属板の係合部
１８ 金属板
１９ 積層体
２０ 貫通孔
２１ 機械の基台
２２ 固定基台
２３ 板部材
２４ ボルト

Claims (4)

1. ゴム体と金属板とを交互に積層してなる積層体を有し、
   前記金属板は、該金属板の面に垂直な方向の圧縮力を受けた載荷状態で、隣接する前記ゴム体の外周面に当接し、隣り合う金属板間の隙間より低い高さを有する係合部を有している、ことを特徴とする防音防振装置。
2. 前記係合部は、前記載荷状態で、前記ゴム体の全外周面に当接している、ことを特徴とする請求項１に記載の防音防振装置。
3. 前記ゴム体は、前記載荷状態で、隣接する一方の金属板の係合部の頂面と隣接する他方の金属板の一部の間に挟持されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の防音防振装置。
4. 前記積層体は、前記金属板の面に垂直な方向の貫通孔を有し、
   前記貫通孔を挿通し、前記積層体を挟んで固定基台と強制振動源の機械の基台とを締結し、前記金属板の面に平行な方向の前記強制振動源の機械の動きに対して摩擦抵抗を生じる締結金具を有している、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防音防振装置。

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