JP5295054B2 - ヘリカルアイソレータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電子機器や光学器械等の防護対象を振動エネルギから隔離するために用いられるヘリカルアイソレータ及びその製造方法に関する。

従来、例えば電子機器や光学器械等の防護対象を振動エネルギから隔離するために、ヘリカルアイソレータと呼ばれるものが用いられる。

このヘリカルアイソレータは、対向する壁部間を貫通する支持穴が複数連設された複数の固定部材と、前記各支持穴を貫通しながら螺旋状に巻き回されたワイヤロープと、を備えて構成される。ワイヤロープの螺旋状ループの形状を維持するために、前記支持穴の部分で前記ワイヤロープを固定する。この固定は、前記複数の固定部材のうち個々の固定部材を一対の挟持部材に分割し、これら一対の挟持部材のうち前記支持穴の部分に前記ワイヤロープを挟み込んだ状態で締結手段により締め付けることによって行われる（特許文献１参照）。

特許文献１に記載のヘリカルアイソレータによれば、動的な変位が入力されると屈曲又は伸展を繰り返すワイヤロープが有する螺旋状ループの弾性作用によって振動エネルギを緩衝し、防護対象を振動エネルギから隔離することができる。

しかしながら、一対の挟持部材のうち支持穴の部分にワイヤロープを挟み込んだ状態で締結手段により締め付ける従来のワイヤロープ固定技術では、その製造工程が煩雑であるという問題があった。

米国特許第５，５２２，５８５号公報（図１参照）

発明が解決しようとする課題は、従来のワイヤロープ固定技術では、その製造工程が煩雑であった点である。

本発明は、簡素な工程をもって製造可能なヘリカルアイソレータを得ることを目的として、対向する壁部間を貫通する支持穴が複数連設され少なくとも塑性変形前は中空断面の複数の固定部材と、前記各支持穴を貫通しながら螺旋状に巻き回されたワイヤロープと、を備えたヘリカルアイソレータであって、前記ワイヤロープは、前記固定部材の中空断面の塑性変形により該固定部材に挟圧結合されている、ことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、一対の挟持部材のうち支持穴の部分の間にワイヤロープを挟み込んだ状態で締結手段によって締め付ける従来のワイヤロープ固定技術と比較して、簡素な製造工程をもってワイヤロープを支持穴の部分で確実に固定可能なヘリカルアイソレータを得ることができる。

実施例１に係るヘリカルアイソレータの全体構成を示す斜視図である（実施例１）。 実施例１に係るヘリカルアイソレータの説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は固定部材を上下方向に配置したときの図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図である（実施例１）。 実施例１に係るヘリカルアイソレータのうち支持穴周辺に注目した説明図であり、（Ａ）は塑性変形前の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、（Ｂ）は塑性変形後の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図である（実施例１）。 実施例１に係るヘリカルアイソレータの製造方法を示す工程図である。 実施例２に係るヘリカルアイソレータのうち支持穴周辺に注目した説明図であり、（Ａ）は塑性変形前の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、（Ｂ）は塑性変形後の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図である（実施例２）。 図５（Ｂ）の断面のうち符合６０で示す点線で囲った部分を拡大して示す説明図である。

簡素な製造工程をもってワイヤロープを支持穴の部分で確実に固定可能なヘリカルアイソレータを得るといった目的を、固定部材の中空断面の塑性変形により該固定部材にワイヤロープを挟圧結合することによって実現した。

本発明の実施例１に係るヘリカルアイソレータについて、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、実施例１に係るヘリカルアイソレータの全体構成を示す斜視図、図２は、実施例１に係るヘリカルアイソレータの説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は固定部材を上下方向に配置したときの図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、図３は、実施例１に係るヘリカルアイソレータのうち支持穴周辺に注目した説明図であり、（Ａ）は塑性変形前の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、（Ｂ）は塑性変形後の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、図４は、実施例１に係るヘリカルアイソレータの製造方法を示す工程図である。

一対の各固定部材に設けられる“対応する支持穴”は、実際には、固定部材の軸線方向にずれて配置されている。すなわち、一対の各固定部材間を螺旋形状に巻き回されるワイヤロープは、一の支持穴を通って次の支持穴に至る。このとき、前記一の支持穴と前記次の支持穴のように、前記ワイヤロープによって直接接続された支持穴同士が、前記の“対応する支持穴”に相当する。そこで、図２（Ａ）、図３、及び後述の図４では、対応する支持穴の断面を両者共に表すために、切断線（II−II線）の切断位置を前記軸線方向にずらしてある。

図１及び図２に示すように、実施例１に係るヘリカルアイソレータ１１は、例えば電子機器や光学器械等の防護対象を振動エネルギから隔離するために用いられる。このアイソレータ１１は、第１及び第２固定部材１３，１５と、前記第１及び第２固定部材１３，１５の間を渡って螺旋形状に巻き回されたワイヤロープ１７と、を備える。

前記第１及び第２固定部材１３，１５は、ワイヤロープ１７が有する螺旋状のループ形状を維持すると共に、床等の基準側又は防護対象側に対する取付部としての機能を有する。

前記第１及び第２固定部材１３，１５は、例えばアルミ合金等の可塑性を有する金属材料からなる。具体的には、この第１及び第２固定部材１３，１５は、例えばアルミ合金製の中空パイプを素材として形成される。塑性変形前の前記第１及び第２固定部材１３，１５は、断面楕円形状に形成されている。

前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち、一方の第１固定部材１３には、対向する壁部間、つまり、長径方向の両壁部間を貫通する円筒形状の支持穴１９が複数整列して空けられている。他方の第２固定部材１５にも、前記と同様の支持穴１９が複数整列して空けられている。ただし、前記複数の支持穴１９は、必ずしも整列していることを要しない。

前記第１及び第２固定部材１３，１５の構成はほぼ共通である。そこで、以下では、一方の第１固定部材１３の構成を説明することによって、他方の第２固定部材１５の構成の説明に代えるものとする。

前記第１固定部材１３の軸線方向両端には、基準側又は防護対象側に対する取り付けの際にボルト等の締結具が挿通される挿通孔２１，２３が開設されている。この挿通孔２１，２３にボルト等の締結具を挿通すると共に、基準側又は防護対象側の被取付部（不図示）に前記締結具を締結することによって、前記第１固定部材１３を基準側又は防護対象側に取り付けることができる。

前記と同様に、前記第２固定部材１５の軸線方向両端には、基準側又は防護対象側に対する取り付けの際にボルト等の締結具が挿通される挿通孔２５，２７が開設されている。これら挿通孔２５，２７の使用方法は、前記挿通孔２１，２３と同様である。

前記ワイヤロープ１７は、防護対象に入力された三次元方向の振動エネルギを緩衝し、防護対象を振動エネルギから隔離するといった重要な役割を担う。前記ワイヤロープ１７に動的な負荷が入力されると、前記第１及び第２固定部材１３，１５の間に巻き回された螺旋状ループの湾曲部１７ａが屈曲又は伸展を繰り返すことによって、防護対象を振動エネルギから隔離する。

この役割を十全に果たすために、前記ワイヤロープ１７は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）等の金属製線材を相互に螺旋状に縒り合わせてなる。

前記ワイヤロープ１７は、前記第１及び第２固定部材１３，１５のそれぞれに開設された前記複数の支持穴１９の間を縫うように貫通しながら螺旋状に巻き回されている。

前記支持穴１９は、前記第１及び第２固定部材１３，１５に前記ワイヤロープ１７を確実に固定するための重要な役割を担う。この役割を果たすために、前記支持穴１９は、図２（Ｂ）等に示すように、断面楕円形状の前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち、長径方向の両壁部間を貫通するように、塑性変形部２９の内方に設けられている。

前記支持穴１９は、塑性変形前の時点では、前記ワイヤロープ１７を未だ支持していない。そこで、塑性変形前の支持穴に符号“１９ａ”を付する一方、塑性変形後の支持穴に符号“１９”を付する。これにより、以下の説明では、塑性変形前後の各時点における支持穴を区別して表すこととした。

前記塑性変形部２９とは、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち、塑性変形前の支持穴１９ａに前記ワイヤロープ１７を貫通させた状態で少なくともこの支持穴１９ａの部分を押し潰すことで塑性変形した部分をいう。この塑性変形によって、前記ワイヤロープ１７は、塑性変形後の支持穴１９の内壁部分に密着して挟圧結合される。

詳しく述べると、塑性変形前の時点では、前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち前記塑性変形部２９の内方には、図３（Ａ）に示すように、軸線方向（図３（Ａ）の紙面に直交する方向）に沿って連続する断面楕円形状の中空室部３０が形成されている。このように、塑性変形前の支持穴１９ａは、図３（Ａ）に示すように、前記長径方向の中央付近に大きい前記中空室部３０を有している。

これに対し、塑性変形後の時点では、前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち前記塑性変形部２９の内方に注目すると、図３（Ｂ）に示すように、そのほとんどが押し潰されてごく小さい中空室部３０ａしか残っていない。これにより、塑性変形後の支持穴１９は、図３（Ｂ）に示すように、前記長径方向の中央付近にごく小さい前記中空室部３０ａしか有していない。

このように、塑性変形後では、支持穴１９の内壁部分と前記ワイヤロープ１７との接触面積が増大し、これに伴って同両者間の摩擦力も増大する。その結果、前記支持穴１９の内壁部分で前記ワイヤロープ１７を確実に挟圧結合することができる。

次に、実施例１に係るヘリカルアイソレータ１１の製造方法について説明する。

まず、図３（Ａ）及び図４に示すように、前記ワイヤロープ１７を、前記第１固定部材１３の空いている支持穴１９ａに貫通させた後、対向する第２固定部材１５の空いている支持穴１９ａに貫通させる巻回し工程を繰り返し行う。この巻回し工程は、ワイヤロープ１７の螺旋状ループが所定の数だけ形成されるまで継続される。

前記巻回し工程後に、図３（Ｂ）及び図４に示すように、前記第１及び第２固定部材１３，１５の前記中空室部（本発明の”中空断面”に相当する。）３０を押し潰すことで塑性変形させる塑性変形工程を実行する。この塑性変形工程は、例えば、前記第１及び第２固定部材１３，１５のそれぞれをプレス加工機（不図示）のパンチとダイの間にセットしてプレス加工処理を施すことで行われる。

要するに、前記塑性変形部２９は、その塑性変形後では、前記支持穴１９の内壁部分が前記ワイヤロープ１７と密着することによって、当該ワイヤロープ１７を確実に挟圧結合する役割を果たす。

前記支持穴１９の内壁部分が前記ワイヤロープ１７に密着すると、これら両者間の接触面積が増大し、これに伴って同両者間の摩擦力も増大する。特に、塑性変形前の支持穴１９ａの入口及び出口付近では、この支持穴１９ａの内壁部分と前記ワイヤロープ１７との間隔が狭い。

このため、前記第１及び第２固定部材１３，１５の全面にわたり均等な圧力を加えた塑性変形後の支持穴１９の入口及び出口付近では、この支持穴１９の入口から出口に至る中間部分（中空室部３０が存在する部分）と比較して、かなり強い挟圧結合力が作用する。その結果、塑性変形後の支持穴１９の入口及び出口付近では、かなり強い摩擦力が生じる。これにより、前記ワイヤロープ１７の軸線方向のずれを確実に抑止することができる。

上述のように構成された実施例１に係るヘリカルアイソレータ１１によれば、前記支持穴１９の内壁部分が前記ワイヤロープ１７と密着することによって当該ワイヤロープ１７を確実に挟圧結合することができる。

従って、簡素な製造工程をもってワイヤロープ１７を支持穴１９の部分で確実に固定可能なヘリカルアイソレータを得ることができる。

また、前記塑性変形工程において、前記第１及び第２固定部材１３，１５を、軸線方向に沿って全体的にカシメることで塑性変形させる構成を採用した場合、前記カシメ荷重が、前記第１及び第２固定部材１３，１５の円筒形状を潰す曲げモーメントとして作用する。このため、前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち前記ワイヤロープ１７の対応部分にのみ荷重を加えて局所的にカシメる場合と比べて、前記全体的なカシメを比較的小さい荷重で行うことができる。

さらに、前記局所的なカシメでは、前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち前記ワイヤロープ１７の対応部分以外の部分にはカシメ荷重が働かない。このため、仮に、前記第１及び第２固定部材１３，１５のうち前記ワイヤロープ１７の挟圧結合部分が、繰り返しの微振動等によって摩耗した場合、その挟圧結合力が失われてしまう。

これに対し、前記全体的なカシメでは、前記第１及び第２固定部材１３，１５の軸線方向に沿ってカシメ荷重が全体的に働き、同カシメ荷重が働かない部分は存在しない。このため、前記ワイヤロープ１７の挟圧結合部分が仮に摩耗したとしても、前記第１及び第２固定部材１３，１５が全体として発揮する弾性効果によって、その挟圧結合力の低下を可及的に抑制することができる。

従って、前記全体的なカシメ荷重を施した塑性変形工程を採用した場合、前記ワイヤロープ１７の挟圧結合部分が仮に摩耗したとしても、前記ワイヤロープ１７の挟圧固定状態を可及的に維持することができる。

次に、実施例２に係るヘリカルアイソレータについて、図面を参照して詳細に説明する。

図５は、実施例２に係るヘリカルアイソレータのうち支持穴周辺に注目した説明図であり、（Ａ）は塑性変形前の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、（Ｂ）は塑性変形後の支持穴周辺の図２（Ａ）のII−II線に沿う断面図、図６は、図５（Ｂ）の断面のうち符合６０で示す点線で囲った部分を拡大して示す説明図である。

実施例１に係るヘリカルアイソレータ１１と、実施例２に係るヘリカルアイソレータ５１との主な相違点は、後者では、第１及び第２固定部材５７，５９は、前記ワイヤロープ１７の側を指向して突出する突出部５５を中空室部５０の内壁に有する点である。

従って、実施例１に係るヘリカルアイソレータ１１と、実施例２に係るヘリカルアイソレータ５１との間で共通の部材には共通の符合を付し、その重複した説明を省略する。これと同時に、比較対象となる実施例１，２間の相違点に着目し、同相違点を中心に説明する。

実施例１に係るヘリカルアイソレータ１１では、塑性変形前の中空室部３０は、図３（Ａ）に示すように、特段の突起等を有していない。これに対し、実施例２に係るヘリカルアイソレータ５１では、塑性変形前の中空室部５０は、図５（Ａ）に示すように、前記ワイヤロープ１７の側を指向して突出する突出部５５を、その内壁に有している。

塑性変形前の時点では、前記第１及び第２固定部材５７，５９のうち前記塑性変形部２９の内方には、図５（Ａ）に示すように、軸線方向（図３（Ａ）の紙面に直交する方向）に沿って連続する断面楕円形状の中空室部５０が形成されている。また、この中空室部５０の内壁には、前記第１又は第２固定部材５７，５９の軸線方向に沿って、縦断面が略Ｕ次形状の連続する突条部よりなる突出部５５が一体に設けられている。これにより、塑性変形前の支持穴５３ａは、図５（Ａ）に示すように、前記長径方向の中央付近に大きい前記中空室部５０を有している。

これに対し、塑性変形後の時点では、前記第１及び第２固定部材５７，５９のうち前記塑性変形部２９の内方に注目すると、図５（Ｂ）に示すように、塑性変形前に存在していた前記中空室部５０（図５（Ａ）参照）が、前記突出部５５の存在によって全て押し潰されて消滅している。これと同時に、前記突出部５５には、図６（Ｂ）に示すように、対面する前記ワイヤロープ１７の外周壁に形成された螺旋条部分１７ｂがしっかりと食い込み、当該突出部５５が当該螺旋条部分１７ｂと一体化することで一体化部６１が形成されている。

ここで、前記ワイヤロープ１７はステンレス鋼製であるのに対し、前記第１及び第２固定部材５７，５９はアルミ合金製である。前者のステンレス鋼は後者のアルミ合金よりも硬い。このため、前記ワイヤロープ１７と前記突出部５５とが相互に合体した前記一体化部６１の形成は、前記した素材の硬度の差に従ってなされる。

要するに、図６に示すように、前記ワイヤロープ１７の螺旋条部分１７ｂの狭間１７ｃに、前記突出部５５が潰れてしっかりと食い込むことによって、前記一体化が実現される。この一体化は、程度の大小の差はあるものの、前記ワイヤロープ１７の螺旋条部分１７ｂと、前記支持穴１９，５３の内壁との接合部分の全てにおいて具現化される。これにより、前記ワイヤロープ１７の軸線方向のずれを確実に抑止することができる。

次に、実施例２に係るヘリカルアイソレータ５１の製造方法について説明する。

まず、図４及び図５（Ａ）に示すように、前記ワイヤロープ１７を、前記第１固定部材５７の空いている支持穴５３ａに貫通させた後、対向する第２固定部材５９の空いている支持穴５３ａに貫通させる巻回し工程を繰り返し行う。この巻回し工程は、ワイヤロープ１７の螺旋状ループが所定の数だけ形成されるまで継続される。

前記巻回し工程後に、図４及び図５（Ｂ）に示すように、前記第１及び第２固定部材５７，５９の前記中空室部５０を押し潰すことで塑性変形させる塑性変形工程を実行する。この塑性変形工程は、例えば、前記第１及び第２固定部材５７，５９のそれぞれをプレス加工機（不図示）のパンチとダイの間にセットしてプレス加工処理を施すことで行われる。

上述の手順で製造された実施例２に係るヘリカルアイソレータ５１によれば、前記塑性変形工程において、前記ワイヤロープ１７を上方及び下方から挟圧する前記突出部５５が潰れて、当該ワイヤロープ１７の螺旋条部分１７ｂの狭間１７ｃにしっかりと食い込む。その結果、前記突出部５５が前記螺旋条部分１７ｂと相互に一体化することによって、前記第１及び第２固定部材５７，５９に前記ワイヤロープ１７を確実に挟圧結合する。

前記一体化部６１によって、前記ワイヤロープ１７と塑性変形後の支持穴５３の内壁部分との接触面積が飛躍的に増大し、これに伴って前記両者間の摩擦力も飛躍的に増大する。その結果、前記支持穴５３の内壁部分で前記ワイヤロープ１７を確実に挟圧結合することができる。

従って、簡素な製造工程をもってワイヤロープ１７を支持穴の部分で確実に固定可能なヘリカルアイソレータを得ることができる。
［その他］
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは技術思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うヘリカルアイソレータもまた、本発明における技術的範囲の射程に包含される。

例えば、本発明の実施例中、塑性変形前の前記第１及び第２固定部材１３，１５の断面形状は、楕円形状である例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。塑性変形前の前記第１及び第２固定部材１３，１５の断面形状として、例えば、円形形状、矩形形状、または楕円の長軸方向中央部分で相対する円弧が直線に置き換わった扁平楕円形状など、いかなるものを採用してもよい。

１１ 実施例１に係るヘリカルアイソレータ
１３ 実施例１に係る第１固定部材（固定部材）
１５ 実施例１に係る第２固定部材（固定部材）
１７ ワイヤロープ
１９ａ 実施例１に係る塑性変形前の支持穴
１９ 実施例１に係る塑性変形後の支持穴
２９ 塑性変形部
３０ 実施例１に係る中空室部（中空断面）
５０ 実施例２に係る中空室部（中空断面）
５１ 実施例２に係るヘリカルアイソレータ
５３ａ 実施例２に係る塑性変形前の支持穴
５３ 実施例２に係る塑性変形後の支持穴
５５ 突出部
５７ 実施例２に係る第１固定部材（固定部材）
５９ 実施例２に係る第２固定部材（固定部材）

Claims (4)

1. 対向する壁部間を貫通する支持穴が複数連設され少なくとも塑性変形前は中空断面の複数の固定部材と、
   前記各支持穴を貫通しながら螺旋状に巻き回されたワイヤロープと、
   を備えたヘリカルアイソレータであって、
   前記ワイヤロープは、前記固定部材の中空断面の塑性変形により該固定部材に挟圧結合されている、
   ことを特徴とするヘリカルアイソレータ。
2. 対向する壁部間を貫通する支持穴が複数連設され少なくとも塑性変形前は中空断面の複数の固定部材と、
   前記各支持穴を貫通しながら螺旋状に巻き回されたワイヤロープと、
   を備えたヘリカルアイソレータの製造方法であって、
   前記固定部材の前記支持穴に前記ワイヤロープを貫通させて螺旋状に巻き回す巻回し工程と、
   前記巻回し工程後に前記固定部材の前記中空断面を押し潰すことで塑性変形させる塑性変形工程とを備え、
   前記ワイヤロープは、前記塑性変形工程によって前記固定部材に挟圧結合されている、
   ことを特徴とするヘリカルアイソレータの製造方法。
3. 請求項２記載のヘリカルアイソレータの製造方法であって、
   前記塑性変形前の前記固定部材は、前記ワイヤロープの側を指向して突出する突出部を前記中空断面の内壁に有する、
   ことを特徴とするヘリカルアイソレータの製造方法。
4. 請求項３記載のヘリカルアイソレータであって、
   前記塑性変形前の前記固定部材は、断面楕円形状であり、
   前記支持穴は、前記固定部材の長径方向両壁部間を貫通するように形成されている、
   ことを特徴とするヘリカルアイソレータの製造方法。