JP4164482B2 - Vibration analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の部材を弱結合した構造体の振動解析方法に関する。 The present invention relates to a vibration analysis method for a structure in which a plurality of members are weakly coupled.
事務機器の設計過程に於いて、機器外に発せられる騒音を予測する為に、有限要素法、境界要素法が使われている。有限要素法、境界要素法を用いた振動解析、音響解析では音響空間を含む対象物、事務機器の外装、機器の内部などを有限要素化する必要があり、このモデル化は対象物の構造を有限個の直方体、或いは平面の四角形等の集合で表す事によって行われる。 In the design process of office equipment, the finite element method and the boundary element method are used to predict the noise generated outside the equipment. In vibration analysis and acoustic analysis using the finite element method and boundary element method, it is necessary to make the object including the acoustic space, the exterior of the office equipment, the inside of the equipment, etc. into finite elements. This is done by representing a finite number of rectangular parallelepipeds or a set of planar squares.
そして、このモデル化を行った後、モータ等の振動源がある機器の箇所から騒音の観測点までの音響伝達関数を有限要素法、境界要素法により計算を行う。 After this modeling, the acoustic transfer function from the location of the equipment with the vibration source such as the motor to the noise observation point is calculated by the finite element method and the boundary element method.
統計的エネルギ解析法(SEA)では、解析対象をいくつかの要素に分割し、その要素内では一様に振動モードが励起されているとし、要素間のパワーフローをエネルギの差に比例するものとして定式化する(例えば、特許文献1参照)。 In statistical energy analysis (SEA), the analysis target is divided into several elements, and the vibration mode is uniformly excited in the elements, and the power flow between the elements is proportional to the energy difference. (For example, refer to Patent Document 1).
二つの一自由度系が連結ばねでつながっている系を考えると、二つの振動系のエネルギ差に比例した伝達パワーが振動系に発生すると考える。一般の構造物では、この考えを拡張して、多数のモードが存在する独立した振動系(要素)の各モードのエネルギが、その振動系と隣接する振動系の各モードのエネルギとの差に比例した伝達パワーのやりとりを行っていると考える。 Considering a system in which two one-degree-of-freedom systems are connected by a connecting spring, it is considered that transmission power proportional to the energy difference between the two vibration systems is generated in the vibration system. In general structures, this idea is expanded so that the energy of each mode of an independent vibration system (element) in which a large number of modes exist differs from the energy of each mode of the adjacent vibration system. We think that we are exchanging proportional transmission power.
SEAの主要な変数は物理系に共通なエネルギであり、上述の扱いを行う為にオクターブバンドなどの様に周波数平均、要素全体にわたって空間平均を施す。
しかしながら、事務機器の様に、ネジ又はカシメ等によって複数の部材を結合した構造(弱結合)を有する機器に於いては、その構造を正確に有限要素法(FEM)モデルとして表す事が困難である。特に弱結合部の要素の拘束条件により、解析結果は大きく変化する。 However, it is difficult to accurately represent the structure as a finite element method (FEM) model in a device having a structure (weak coupling) in which a plurality of members are coupled by screws or caulking, such as office equipment. is there. In particular, the analysis result varies greatly depending on the constraint conditions of the elements of the weakly coupled portion.
上の要因により、有限要素によって表された事務機器の振動系の正確さは、弱結合部のモデル化の精度によって大きく依存する事となり、結果的に正確な振動系を表現するのは非常に困難となってしまう。 Due to the above factors, the accuracy of the vibration system of office equipment represented by finite elements greatly depends on the accuracy of modeling weakly coupled parts, and as a result, it is very difficult to express an accurate vibration system. It becomes difficult.
上記問題を解決するため、本発明は、弱結合した構造体に適した振動解析方法を提供することを目的とする。 In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide a vibration analysis method suitable for a weakly coupled structure.
上記目的を達成するため、本発明は、
複数の部材を弱結合した構造体の振動解析方法であって、
前記構造体を複数のサブシステムに分割し、各サブシステムの振動解析を行う統計的エネルギ解析法と、
前記統計的エネルギ解析法によって導出した前記サブシステムの内部損失係数、及び前記サブシステム間の結合損失係数の感度を求める感度解析法と、
前記結合損失係数を汎用理論を用いて表現し、前記汎用理論によって得られた前記結合損失係数の構成パラメータを導出するパラメータ導出方法と、
前記構成パラメータに基づき作成した前記サブシステムに、有限要素法を適用して振動評価する為の振動評価方法と、
を用いて前記構造体の振動を解析することを特徴とする振動解析方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A vibration analysis method for a structure in which a plurality of members are weakly coupled,
A statistical energy analysis method for dividing the structure into a plurality of subsystems and performing vibration analysis of each subsystem;
A sensitivity analysis method for determining the sensitivity of the internal loss factor of the subsystem derived by the statistical energy analysis method and the coupling loss factor between the subsystems;
A parameter derivation method for expressing the coupling loss coefficient using a general theory, and deriving a configuration parameter of the coupling loss coefficient obtained by the general theory;
A vibration evaluation method for evaluating vibration by applying a finite element method to the subsystem created based on the configuration parameters;
A vibration analysis method characterized by analyzing vibrations of the structure using the above.
本発明によれば、各サブシステムに分布する振動エネルギと、各サブシステム間で振動パワーが流れる方向と、その大きさを詳細に解析する事が出来る。 According to the present invention, it is possible to analyze in detail the vibration energy distributed in each subsystem, the direction in which vibration power flows between the subsystems, and the magnitude thereof.
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
図1は原稿自動搬送装置を装着した画像形成装置の一例である複写機の内部構成説明図であり、この複写機は画像形成装置本体Aの上部に原稿自動搬送装置Bを結合して構成されている。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the internal configuration of a copying machine as an example of an image forming apparatus equipped with an automatic document feeder. This copying machine is configured by connecting an automatic document feeder B to the upper part of an image forming apparatus main body A. ing.
ここでは、まず画像形成装置の全体構成について概略説明し、次に原稿自動搬送装置について詳細に説明する。 Here, the overall configuration of the image forming apparatus will be briefly described first, and then the automatic document feeder will be described in detail.
[画像形成装置の全体構成]
画像形成装置本体Aは、読取装置A1と記録装置A2とを一体的に有するものであり、原稿自動搬送装置Bにセットした複数枚の原稿を順次給送して読取装置A1で読み取るとともに、その読み取り情報に応じて記録装置A2で普通紙やOHPシート等の記録媒体に記録するものである。
[Entire configuration of image forming apparatus]
The image forming apparatus main body A integrally includes a reading device A1 and a recording device A2, and sequentially feeds a plurality of originals set on the automatic document feeder B and reads them by the reading device A1. Recording is performed on a recording medium such as plain paper or an OHP sheet by the recording apparatus A2 in accordance with the read information.
読取装置A1は後で詳細に説明する原稿自動搬送装置Bでプラテンガラス1上の所定位置に搬送された原稿Gに対し、光源2で光照射してその反射光をミラー3、レンズ4を介して感光体ドラムに画像露光するものである。
The reading device A1 irradiates the original G, which is conveyed to a predetermined position on the
記録装置A2は前記読取装置A1からの画像露光に応じて電子写真方式の画像形成手段によって記録媒体Sに画像記録するものである。画像形成手段の具体的な構成は、駆動回転する感光体ドラム5の表面を一次帯電器6で一様に帯電するとともに、前記画像露光によって感光体ドラム5に静電潜像を形成し、この潜像を現像手段7でトナー現像してトナー像を形成する。
The recording device A2 records an image on the recording medium S by an electrophotographic image forming means in accordance with the image exposure from the reading device A1. The specific structure of the image forming means is that the surface of the
前記トナー像の形成と同期するように、着脱可能なシートカセット8又はシートデッキ9に収納された記録媒体Sが選択的に給送ベルト10で一枚ずつ分離給送され、レジストローラ11で斜行が補正されつつ画像形成タイミングに合わせて画像形成手段へ搬送される。そして、感光体ドラム5と転写帯電器12の間に搬送された記録媒体Sに対し、転写帯電器12へのバイアス印加によって感光体ドラム5上に形成したトナー像を転写して画像記録する。尚、トナー像転写後に感光体ドラム5に残留したトナーはクリーニング手段13によって除去される。
To synchronize with the formation of the toner image, the recording medium S accommodated in the
前記の如くしてトナー像が転写された記録媒体Sは、搬送ベルト14によって定着手段15へ搬送され、ここで熱及び圧力が印加されてトナー像が定着され、排出ローラ16によってシート排出トレイ17へと排出される。
The recording medium S onto which the toner image has been transferred as described above is conveyed to the fixing means 15 by the
尚、本実施例に係る記録装置A2は両面記録機能を有しており、記録媒体Sの表裏両面に記録する場合には、前記の如くして一方面側に記録した記録媒体Sを排出フラッパ18を切り替えることによって再送パス19へ搬送し、該再送パス19でスイッチバックさせることで表裏反転した後、再送ローラ20によって再度画像形成手段へ搬送して他方面側
に記録してシート排出トレイ17へ排出する。
The recording apparatus A2 according to the present embodiment has a double-sided recording function. When recording on both the front and back sides of the recording medium S, the recording medium S recorded on one side as described above is discharged as a flapper. The sheet is transported to the
[原稿自動搬送装置]
次に原稿Gを読取装置A1による読取位置へ搬送し、読取後に排出部へ排出する原稿自動搬送装置Bの構成について説明する。
[Automatic document feeder]
Next, the configuration of the automatic document feeder B that transports the document G to a reading position by the reading device A1 and discharges the document G to a discharge unit after reading will be described.
図2は原稿自動搬送装置の主断面説明図である。この原稿自動搬送装置Bは、原稿載置部B1と原稿給送部B2、原稿搬送部B3及び原稿排出部B4を有する。 FIG. 2 is an explanatory view of a main section of the automatic document feeder. The automatic document feeder B includes a document placement unit B1, a document feeding unit B2, a document transport unit B3, and a document discharge unit B4.
{原稿自動搬送装置の全体構成}
(原稿給送部)
原稿載置部B1は原稿載置トレイ21の積載面21aに原稿面を上にして原稿Gの束をセットするものであり、セットした原稿Gの両サイドをサイドガイド21bに突き当ててガイドする。
{Overall configuration of automatic document feeder}
(Original Feeding Section)
The document placing portion B1 is for setting a bundle of documents G with the document surface facing up on the
原稿給送部B2は、図2に示すように、原稿載置トレイ21にセットした複数枚の原稿Gを摩擦分離方式によって最上原稿から1枚ずつ分離し、レジストローラ対によって給送していくものである。
As shown in FIG. 2, the document feeding unit B2 separates a plurality of documents G set on the
ピックアップローラ22は図示しない上下機構によって上下に揺動可能に取り付けられており、原稿給送に際しては前記ピックアップローラ22が原稿束の上に下降し、中板23が上昇して原稿束を給送ローラ24に押圧して給送予備動作に入る。
The
その後、駆動源としてのモータM1により給送ローラ24とピックアップローラ22が回転して原稿Gを給送する。このとき、最上紙につれて送られようとする2枚目以降の原稿は、摩擦片25により制止されて原稿載置トレイ21に留まる。その後、原稿はガイド部材26でガイドされ、給送パス27を構成する給送ガイド部材28及び給送中ガイド部材29間を通り、レジストローラ対30a,30bに導かれる。このレジストローラ対30a,30bは原稿先端が到達した時点では停止しており、給送ローラ24による搬送でループを形成して斜行補正した後、原稿を原稿搬送部B3へ給送する。
Thereafter, the
(原稿搬送部)
原稿搬送部B3は搬送ベルト31が駆動ローラ32a及び従動ローラ32bで張架され、ベルト押圧コロ32c,32d,32e,32fによってプラテンガラス1に押圧されるように構成されている。そして、駆動源としてのモータM2で駆動ローラ32aが回転駆動を受けることにより搬送ベルト31が回転駆動される。この回転によって給送された原稿Gが搬送ベルト31とプラテンガラス1の間に進入し、搬送ベルト31の摩擦力によってプラテンガラス1上を搬送される。搬送ベルト31によりプラテンガラス1上の所定位置まで搬送された原稿Gは、モータM2の停止に伴って停止し、前述した読取装置A1によって画像が読み取られる。
(Original transport section)
The document conveying section B3 is configured such that the conveying
画像読み取り後の原稿はモータM2の再駆動によって更に図2の右側へ搬送され、ジャンプ台33でガイドされて原稿排出部B4へ搬送される。 The document after image reading is further conveyed to the right side of FIG. 2 by re-driving the motor M2, guided by the jump table 33, and conveyed to the document discharge portion B4.
スモールサイズの原稿を搬送した場合には、ここで後続原稿がある場合に、後続原稿が搬送ベルト31の回転によって先行原稿と同様にして所定位置まで搬送された後、読取装置A1によって読み取られる。この読み取り動作中に先行原稿は後述するように原稿排出部B4で表裏反転され、原稿排出台34へ排出される。
When a small-size document is conveyed, if there is a subsequent document, the subsequent document is conveyed to a predetermined position by the rotation of the conveying
(原稿排出部)
原稿排出部B4は読み取り後の原稿Gを反転排出するものであり、図2に示すように、反転ローラ35に従動ローラ36及び従動コロ37が圧接されており、また反転パスP2には搬送ローラ対38a,38bが設けられている。
(Original output)
The document discharge section B4 reversely discharges the document G after reading. As shown in FIG. 2, the driven
更に、排出時に原稿を導入パスP1又は排出パスP3へ送り込むための揺動フラッパ39、係合フラッパ40、追従フラッパ41の各フラッパ及び揺動ガイド42が設けられている。
Further, a
前記原稿自動搬送装置Bは画像形成装置本体Aの頂部に設けられたプラテンガラス1の上面を覆うように取り付けられており、図3(原稿自動搬送装置の側断面説明図)に示すように、奥側(図9の左側)がヒンジユニット43で画像形成装置本体Aに枢着され、手前側(図9の右側)は例えばマグネットキャッチ44で画像形成装置本体Aに着脱可能に取り付けられている。次に原稿自動搬送装置Bの各部の特徴的構成について順次説明する。
The automatic document feeder B is attached so as to cover the upper surface of the
{各ユニットの支持構成}
本実施例に係る原稿自動搬送装置Bは前述したように原稿載置部B1、原稿給送部B2、原稿搬送部B3、原稿排出部B4等が各ユニットになって構成されている。そして、図4に示すように、前記各ユニットを結合してヒンジユニット43を介して画像形成装置本体Aに組み付けるように構成されている。
{Support structure of each unit}
As described above, the automatic document feeder B according to this embodiment includes the document placement unit B1, the document feeding unit B2, the document transport unit B3, the document discharge unit B4, and the like as units. As shown in FIG. 4, the units are combined and assembled to the image forming apparatus main body A via a
図4及び図5に示すように、板金で構成した支持プレート45を用い、この支持プレート45にユニットとしての原稿給送部B2、原稿排出部B4、ヒンジユニット43をネジ46等によって結合し、この支持プレート45を原稿載置部B1と一体化した合成樹脂製のモノコックフレーム47に取り付けている。
As shown in FIGS. 4 and 5, a
次に、本発明に係る具体的な振動解析方法の具体的な解析フローについて説明する。 Next, a specific analysis flow of a specific vibration analysis method according to the present invention will be described.
図6(a)及び(b)(図6(a)のA矢視図)は、複写機用自動紙送り装置(原稿自動搬送装置B)のサブシステム分割図を示している。本実施例において原稿自動搬送装置Bを、サブシステム(1)(原稿排出部ユニット)、サブシステム(2)(原稿排出部支持ユニット)、サブシステム(3)(原稿載置部ユニット)、サブシステム(4)(原稿給紙部支持ユニット)、サブシステム(5)(原稿給紙部ユニット)、サブシステム(6)(原稿排出台ユニット)、サブシステム(7)(原稿搬送部ユニット)のユニット単位にてサブシステム分割した。 6 (a) and 6 (b) (viewed in the direction of arrow A in FIG. 6 (a)) are sub-system division diagrams of the automatic paper feeder for copying machines (automatic document feeder B). In this embodiment, the automatic document feeder B includes a subsystem (1) (document ejection unit), a subsystem (2) (document ejection unit support unit), a subsystem (3) (document placement unit), a sub System (4) (document feeder support unit), subsystem (5) (document feeder unit), subsystem (6) (document output unit), subsystem (7) (document transport unit) Subsystem was divided into units.
また、図7はSEA解析のある周波数帯域の結果である。サブシステム間を結ぶ矢印は、それぞれのサブシステム間の振動パワーの伝達方向を示しており、矢印の太さは相対的な振動パワーの大きさを示している。また、外部からサブシステムを指している矢印は、相対的な外部からの振動入力パワーを示しており、その矢印の太さは、振動入力パワーの大きさを示している。そして、各サブシステムの四角の中の黒丸の大きさは、各サブシステムの相対的な振動エネルギ分布を示している。 FIG. 7 shows the result of a certain frequency band of SEA analysis. The arrows connecting the subsystems indicate the transmission direction of the vibration power between the subsystems, and the thickness of the arrow indicates the relative vibration power. An arrow pointing to the subsystem from outside indicates relative vibration input power from the outside, and the thickness of the arrow indicates the magnitude of vibration input power. The size of the black circle in the square of each subsystem indicates the relative vibration energy distribution of each subsystem.
これらのサブシステムが発する騒音を低減する為には、具体的に各サブシステム内部の振動エネルギが振動パワーに変換されるときの損失割合を表す内部損失係数と、各サブシステム間を伝達するエネルギの損失割合を表す結合損失係数を変化させる事が必要となる。 In order to reduce the noise generated by these subsystems, specifically, an internal loss coefficient indicating a loss ratio when vibration energy in each subsystem is converted into vibration power, and energy transmitted between the subsystems. It is necessary to change the coupling loss coefficient representing the loss ratio.
同図の7つのサブシステムの振動エネルギの総計を、低減する為の、目的関数の設定法として、ここでは摂動法を用いる。 The perturbation method is used here as a method for setting the objective function for reducing the total vibration energy of the seven subsystems in FIG.
SEAの基礎式は、
P:振動パワー、ω:角周波数、L:損失係数、E:振動エネルギ
であるが、摂動法ではこのPの変動は無視して、それぞれのL(SEAの損失係数)の微少な変動による、Eの総和の変化に対する感度を計算する。
The basic formula of SEA is
P: Vibration power, ω: Angular frequency, L: Loss coefficient, E: Vibration energy. In the perturbation method, this variation in P is ignored, and due to a slight variation in each L (loss factor of SEA), Calculate the sensitivity to changes in the sum of E.
図8は、上記感度解析結果の一例を示している。同図は、内部損失係数(ILF)、及び
結合損失係数(CLF)と各サブシステムのエネルギ変動との関係を表す図である。尚、左
のグラフは横軸がILF、右のグラフは横軸がCLFで、縦軸は各損失係数の増加に伴う各サブシステムのエネルギ変動(ΔE1〜ΔE7)をとっている。例えば同図に示す破線部に関して説明すると、サブシステム(7)のILFを大きくすると、サブシステム(7)のエネルギ
ΔE7が減少することを示している。
FIG. 8 shows an example of the sensitivity analysis result. The figure shows the relationship between the internal loss factor (ILF) and coupling loss factor (CLF) and the energy fluctuation of each subsystem. In the left graph, the horizontal axis is ILF, and in the right graph, the horizontal axis is CLF, and the vertical axis represents the energy fluctuations (ΔE1 to ΔE7) of each subsystem as each loss coefficient increases. For example, with respect to the broken line portion shown in the figure, it is shown that when the ILF of the subsystem (7) is increased, the energy ΔE7 of the subsystem (7) decreases.
また、サブシステム(1)、及びサブシステム(7)間の結合損失係数CLF[1][7]
(サブシステム(1)からサブシステム(7)に伝達する際の結合損失係数)を増加させると、サブシステム(7)のエネルギΔE7が増加することを示す。これは、反対にCLF[1][7]が減少するとサブシステム(7)のエネルギΔE7が減少することを表している
。
Further, the coupling loss coefficient CLF [1] [7] between the subsystem (1) and the subsystem (7).
When (the coupling loss coefficient when transmitting from the subsystem (1) to the subsystem (7)) is increased, the energy ΔE7 of the subsystem (7) is increased. This indicates that the energy ΔE7 of the subsystem (7) decreases when CLF [1] [7] decreases.
上記の感度解析の結果、内部損失係数ILF[7]を大きくなるように変化させ、また結合損失係数CLF[1][7]を小さくなるように変化させる(サブシステム(1)からサブシ
ステム(7)に伝達する振動エネルギを小さく抑える)事により、これら7つのサブシステムの振動エネルギの総和を制約条件下で最も効率よく低減出来ることが判明した。
As a result of the above sensitivity analysis, the internal loss coefficient ILF [7] is changed to be increased, and the coupling loss coefficient CLF [1] [7] is changed to be decreased (from the subsystem (1) to the subsystem ( 7), it was found that the sum of vibration energy of these seven subsystems can be reduced most efficiently under the constraint conditions.
結合損失係数CLF[1][7]を小さく変化させる、機械的な形状を予測する手段の一つ
に、有限要素法による強制振動応答から結合損失係数を求める方法がある。
One of the means for predicting the mechanical shape by changing the coupling loss coefficient CLF [1] [7] small is a method of obtaining the coupling loss coefficient from the forced vibration response by the finite element method.
図9は、サブシステム(1)とサブシステム(7)が機械的に結合している状態を示す図である。サブシステム(1)を加振する事によるサブシステム(7)とサブシステム(1)の応答を有限要素法により予測し、サブシステム(1)を加振する振動パワー、サブシステム(7)に発生する振動エネルギを算出する事により、結合損失係数CLF[1][7
]とCLF[7][1]を求める。そして、図10に示すように、結合損失係数CLF[1][7]が製品としての制約の中で最小となる様な形状を、最適化アルゴリズムによる目的関数を解く事により求める事が出来る。
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the subsystem (1) and the subsystem (7) are mechanically coupled. The response of the subsystem (7) and the subsystem (1) due to the vibration of the subsystem (1) is predicted by the finite element method, the vibration power for exciting the subsystem (1), and the subsystem (7) By calculating the vibration energy generated, the coupling loss coefficient CLF [1] [7
] And CLF [7] [1]. Then, as shown in FIG. 10, a shape in which the coupling loss coefficient CLF [1] [7] is minimized within the product restrictions can be obtained by solving the objective function by the optimization algorithm.
図11は、改善前後のモデルに関し、本実施例を適用した場合の騒音低減効果を、1/3オクターブバンド毎に示したグラフである。また、同図の横軸は騒音の周波数を、縦軸は、各周波数帯域の騒音レベルを示している。この結果より、広範囲の周波数帯域において、騒音レベルが低減されることが確認できる。 FIG. 11 is a graph showing the noise reduction effect for each 1/3 octave band when the present embodiment is applied to the models before and after improvement. In addition, the horizontal axis of the figure represents the noise frequency, and the vertical axis represents the noise level of each frequency band. From this result, it can be confirmed that the noise level is reduced in a wide frequency band.
以上に記した様に、
(1)サブシステム結合の定義を行う(SEA)、
(2)そのサブシステム構成に対するSEA解析を行い、各サブシステムの内部損失係数、結合を定義したサブシステム間の結合損失係数を求める(SEA)、
(3)サブシステムの結合、SEA解析によって求めた内部損失係数、結合損失係数より、各サブシステムの振動エネルギを最小化する為に、より効率的な損失係数を選別する(
損失係数の感度解析法)、
(4)選別された損失係数が最適化される様な形状を、有限要素法による強制振動応答解析のパラメータの最適化により求める(パラメータ最適化)、
というフローを辿る事により、製品の静音化を図る事が可能となる。
As noted above,
(1) Define subsystem coupling (SEA),
(2) SEA analysis is performed on the subsystem configuration, and the internal loss coefficient of each subsystem and the coupling loss coefficient between subsystems defining the coupling are determined (SEA).
(3) In order to minimize vibration energy of each subsystem, a more efficient loss factor is selected based on the coupling of subsystems, the internal loss factor obtained by SEA analysis, and the coupling loss factor (
Loss factor sensitivity analysis method),
(4) Obtain a shape that optimizes the selected loss factor by optimizing the parameters of the forced vibration response analysis by the finite element method (parameter optimization),
By following this flow, it is possible to reduce the noise of the product.
実施例1においては、上記(4)の有限要素法を用いたパラメータ最適化方法により求める改善フローについて説明した。本実施例2では、上記(3)の感度解析法によって決定した着目すべき損失係数について、より簡易な方法で改善案を導き出し、騒音対策の為の具体的なサブシステム形状の作成が行える改善方法について説明する(図12は、実施例2に係る改善フローを示す)。 In the first embodiment, the improvement flow obtained by the parameter optimization method using the finite element method (4) has been described. In the second embodiment, an improvement plan can be derived by a simpler method for the loss factor to be noticed determined by the sensitivity analysis method of (3) above, and a specific subsystem shape for noise countermeasures can be created. A method will be described (FIG. 12 shows an improvement flow according to the second embodiment).
まず初めに、本実施例にて適用した結合損失係数の表現方法について述べる。波動理論に基づき、結合損失係数は、次式で表す事が出来る。 First, a method for expressing the coupling loss coefficient applied in this embodiment will be described. Based on wave theory, the coupling loss coefficient can be expressed by the following equation.
ここで、ηij:要素iから要素jへの結合損失係数、cgi:要素iの曲げ波群速度
、L:結合長さ、τij:エネルギ透過率、ω:角周波数、Si:要素iの表面積、ni:要素iのモード密度である。
Here, η ij : Coupling loss coefficient from element i to element j, c gi : Bending wave group velocity of element i, L: Coupling length, τ ij : Energy transmittance, ω: Angular frequency, S i : Element i surface area, n i : mode density of element i.
結合損失系数に関しては、cgiは材料によって一意的に決定される。Lはサブシステム同士の結合をすべて線結合とみなした場合の結合長さ、τijは要素同士の結合角度で変化するが、一様に90度と見なして差し支えなく、他の要素としては、板厚比がある。 Regarding the coupling loss coefficient , c gi is uniquely determined by the material. L is the coupling length when all the couplings between the subsystems are regarded as line couplings, and τ ij varies depending on the coupling angle between the elements, but can be regarded as uniformly 90 degrees. As other elements, There is a plate thickness ratio.
尚、本実施例における各サブシステムの内部損失系数は、数式より計算する事も可能であるが、より良い計算精度を得る為に、実験データベースより、同条件の場合の一定の数値を使用した。 The internal loss factor of each subsystem in the present embodiment can be calculated from a mathematical formula, but in order to obtain better calculation accuracy, a constant numerical value under the same conditions was used from the experimental database. .
図13は、この波動理論により、結合損失係数CLF[1][7]を予測した結果を示して
いる。同図の横軸はサブシステム間の振動周波数を、縦軸は、各振動周波数の結合損失係数CLF[1][7]を示している。実測により求めた結合損失系数と、予測値とが良く一致
している。
FIG. 13 shows the result of predicting the coupling loss coefficient CLF [1] [7] by this wave theory. In the figure, the horizontal axis indicates the vibration frequency between subsystems, and the vertical axis indicates the coupling loss coefficient CLF [1] [7] of each vibration frequency. The coupling loss number obtained by actual measurement agrees well with the predicted value.
また、図14は、上記の波動理論を用いて結合損失係数CLF[1][7]が小さくなるよ
うな結合パラメータを導出し、この導出された結合パラメータに基づいて作成したサブシステムに関して振動パワーの伝達状態(実測値)を表したものである。同図によると、結合損失係数CLF[1][7]が減少したため、伝達する振動パワーの伝達方向の正負が逆転
していることが確認できる。この結果から、波動理論による結合パラメータの導出方法が実測値の傾向を良く表すことを示している。
FIG. 14 shows a coupling parameter that reduces the coupling loss coefficient CLF [1] [7] using the wave theory described above, and the vibration power for the subsystem created based on the derived coupling parameter. The transmission state (actually measured value) is expressed. According to the figure, since the coupling loss coefficient CLF [1] [7] has decreased, it can be confirmed that the positive and negative directions of the transmitted vibration power are reversed. From this result, it is shown that the method of deriving the coupling parameter by the wave theory well represents the tendency of the actual measurement value.
このように、本発明の実施例1に記した感度解析による効率的な損失系数の選別に加えて、結合損失係数を汎用理論である波動理論を用いて表現し、該波動理論によって得られた結合パラメータを導出することで、容易にサブシステムの対策形状を決定することができる。また、この対策形状の効果を有限要素法を援用して評価することで、システム全体
として振動パワーの伝達状態の把握、そして騒音対策の効果予測が可能となり、製品の静音化を図る事が出来る。
As described above, in addition to the efficient selection of the loss factor by the sensitivity analysis described in the first embodiment of the present invention, the coupling loss coefficient is expressed using the wave theory that is a general-purpose theory, and obtained by the wave theory. By deriving the coupling parameters, it is possible to easily determine the countermeasure shape of the subsystem. In addition, by evaluating the effect of this countermeasure shape with the aid of the finite element method, it is possible to grasp the transmission state of vibration power and predict the effect of noise countermeasures as a whole system, and the product can be made quieter. .
以上のように、各サブシステムの振動エネルギ分布が最小となる様な各サブシステム間の結合損失、内部損失の各パラメータに関し、全体エネルギの変化に対する感度を求め、振動・騒音対策として着目すべき各サブシステム間の結合損失係数、内部損失係数を決定した。また、上記パラメータの感度結果と、波動理論による結合パラメータ評価方法により導出した結合パラメータ等に基づき各サブシステムの対策形状を作成した。更に、有限要素法を用いて各サブシステムの対策形状の効果予測を行うといった一連の解析プロセスを適用することにより、振動・騒音の要因予測、及び改善が効率的、且つ効果的に行えるようになった。 As described above, for each parameter of coupling loss and internal loss between subsystems so that the vibration energy distribution of each subsystem is minimized, the sensitivity to changes in overall energy should be obtained, and attention should be paid to measures for vibration and noise. The coupling loss coefficient between each subsystem and the internal loss coefficient were determined. In addition, the countermeasure shape of each subsystem was created based on the sensitivity results of the above parameters and the coupling parameters derived by the coupling parameter evaluation method based on the wave theory. In addition, by applying a series of analysis processes such as predicting the effect of countermeasure shapes of each subsystem using the finite element method, the factor prediction and improvement of vibration and noise can be performed efficiently and effectively. became.
A 画像形成装置本体
A1 読取装置
A2 記録装置
B 原稿自動搬送装置
B1 原稿載置部
B2 原稿給送部
B3 原稿搬送部
B4 原稿排出部
G 原稿
M1、M2、M3 モータ
P1 導入パス
P2 反転パス
P3 排出パス
S 記録媒体
21 原稿載置トレイ
21a 積載面
21b サイドガイド
22 ピックアップローラ
23 中板
24 給送ローラ
25 摩擦片
26 ガイド部材
27 給送パス
28 給送ガイド部材
29 給送中ガイド部材
30a、30b レジストローラ
31 搬送ベルト
32a 駆動ローラ
32b 従動ローラ
32c、32d、32e、32f ベルト押圧コロ
33 ジャンプ台
34 原稿排出台
35 反転ローラ
36 従動ローラ
37 従動コロ
38a、38b 搬送ローラ対
39 揺動フラッパ
40 係合フラッパ
A Image forming apparatus main body A1 Reading apparatus A2 Recording apparatus B Automatic document conveying apparatus B1 Original placing section B2 Original feeding section B3 Original conveying section B4 Original discharge section G Original M1, M2, M3 Motor P1 Introduction path P2 Reverse path P3 Ejection Pass S Recording medium 21
Claims (5)
前記構造体を複数のサブシステムに分割し、各サブシステムの振動解析を行う統計的エネルギ解析法と、
前記統計的エネルギ解析法によって導出した前記サブシステムの内部損失係数、及び前記サブシステム間の結合損失係数の感度を求める感度解析法と、
前記結合損失係数を汎用理論を用いて表現し、前記汎用理論によって得られた前記結合損失係数の構成パラメータを導出するパラメータ導出方法と、
前記構成パラメータに基づき作成した前記サブシステムに、有限要素法を適用して振動評価する為の振動評価方法と、
を用いて前記構造体の振動を解析することを特徴とする振動解析方法。 A vibration analysis method for a structure in which a plurality of members are weakly coupled,
A statistical energy analysis method for dividing the structure into a plurality of subsystems and performing vibration analysis of each subsystem;
A sensitivity analysis method for determining the sensitivity of the internal loss factor of the subsystem derived by the statistical energy analysis method and the coupling loss factor between the subsystems;
A parameter derivation method for expressing the coupling loss coefficient using a general theory, and deriving a configuration parameter of the coupling loss coefficient obtained by the general theory;
A vibration evaluation method for evaluating vibration by applying a finite element method to the subsystem created based on the configuration parameters;
The vibration analysis method characterized by analyzing the vibration of the said structure using.
前記シート給送装置は、樹脂製のモノコックフレームと、これにビス結合された薄い金属板からなる補強材により構成される構造体を有し、これらの構造体に、駆動源を有する第1の主ユニットと、同じく駆動源を有する第2の主ユニットと、搬送ベルト体を有する第3の主ユニットと、を保持する構成であることを特徴とする振動解析方法。 The vibration analysis method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the vibration analysis method is adapted to a sheet feeding device having the structure.
The sheet feeding device has a structure composed of a resin monocoque frame and a reinforcing member made of a thin metal plate bis-coupled to the resin monocoque frame, and the structure includes a first driving source. A vibration analysis method characterized by holding a main unit, a second main unit having a driving source, and a third main unit having a conveyor belt body.
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