JP3870263B2 - 直線運動型復元機能付き免震装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は土木・建築構造物全般において、免震装置で支持される橋梁の橋桁、免震建物、あるいは構造物内の一部の床に使用される免震床等のように橋脚、基礎、躯体床等の下部構造の振動遮断のために使用される免震装置であり、特に直線運動型の復元機能付き免震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば建物自体、または建物内の精密機器等を地震時に保全するための免震建物や免震床は基礎やスラブ等の下部構造の上に設置される免震装置上に上部構造の基礎や床パネル等の上部構造を支持させることにより構成され、免震装置によって上部構造が下部構造から絶縁させられることにより下部構造の振動が遮断される。
【０００３】
特にコロ（円柱状の回転体）を用いた転がり支承型の免震装置ではフレームを３段重ねにし、隣接する上下各２段のフレーム間に、複数個のコロを間隔保持材によって１方向に移動自在に保持したまま、フレームに直線状に形成される凹部等にコロの軸方向の移動を拘束した状態でコロを水平１方向に向けて配置し、３段重ねのフレーム全体でコロを水平の２方向に向けて配置することが行われる（特許文献１参照）。
【０００４】
転がり支承型免震装置は単独では上下に隣接するフレーム間の水平方向の相対移動後の復元機能を持たないことから、上下に隣接するフレーム間に相対移動が生じたときにフレームに復元の機能を持たせるために、特許文献１のようにコロが入り込む凹部等を下に凸の曲線状に湾曲させる等の工夫を必要とする。
【０００５】
上下に重なる２枚のフレームが相対移動した後に原位置に復元させる方法としてはコイルスプリングを用いる方法が一般的であるが（特許文献２〜５参照）、これらのように軸方向の伸縮のみが生ずるようにコイルスプリングを配置し、その復元力を利用する方法ではコイルスプリングの変形量と復元力の関係が線形になることから、コイルスプリングに変形が生じている間は常に変形と逆向きの復元力が発生するため、原位置に復帰させるまでの終息に長時間を要する難点がある。
【０００６】
またコイルスプリングを軸方向に伸縮させる形でのみ使用する場合、コイルスプリングは固有振動数を有することから、コイルスプリングの固有振動数がフレームの振動数と一致した場合にフレームを原位置に復帰させるどころか、共振によりフレームの振動を増幅させる可能性がある。
【０００７】
軸方向に伸縮させながら、その一端の回りに回転できるような形でコイルスプリングを使用すれば（特許文献６参照）、コイルスプリングの変形量と復元力の関係がサインカーブ的になり、固有振動数を持たない使用状態になるため、フレームとの共振を回避し、上下のフレームの相対移動を早期に終息させることができる利点がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平11-173376号公報（図１、図２）
【特許文献２】
特開平6-136923号公報（図１）
【特許文献３】
特開平6-288073号公報（図２）
【特許文献４】
特開平７-71109号公報（図２）
【特許文献５】
特開平９-112011号公報（図３〜図５）
【特許文献６】
特開2000-337437号公報（図２、図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献６のように軸方向に伸縮させながら、その一端の回りに回転できるようにコイルスプリングを使用する場合には、コイルスプリングの固定端の反対側の端部が直線軌道上を移動できるようにガイド棒と、それに沿って走行できるスライダを設置することが必要である。
【００１０】
その上、上下のフレーム間に平面上の任意の方向に相対移動が生じてもコイルスプリングの他端が直線軌道上を移動できるようにするためにスライダとフレームとの間に滑車を経由させてワイヤを張架することが必要になり、復元機能を持たせるための免震装置の構成要素が多くなる。
【００１１】
この発明は上記背景より、特許文献６のコイルスプリングの特性を生かしながら、その特性を発揮させるための周辺部材を不要にする形態の直線運動型免震装置を提案するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では３段重ねに配置される３枚のフレームにおいて、各隣接する上下２枚のフレームの内、相対的に上に位置するフレームを下に位置するフレームに、水平の１方向に相対移動自在に支持させ、各隣接する上下のフレームの相対移動の方向を水平のいずれか１方向に規制した上で、上下に隣接するフレーム間にばねを架設することにより、ガイド棒とスライダ及び滑車とワイヤを用いることなく、特許文献６のコイルスプリングの特性を発揮させ、固有振動数を持たない機能を引き出しながら、免震装置全体としての構成を単純化させ、合理的な復元機能付き免震装置を完成させる。
【００１３】
免震装置は上記３段重ねに配置される３枚のフレームの内、最も下に位置するフレームであるベースと、ベース上に、ベースに対して水平の１方向に相対移動自在に支持される下部テーブルと、下部テーブル上に、下部テーブルに対し、前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持される上部テーブルを基本の要素とし、地震等の振動の発生時には下部テーブルはベースに対して水平の１方向に直線運動し、上部テーブルは下部テーブルに対して前記１方向に交差する水平の１方向に直線運動する。上部テーブルはベースに対しては任意の水平方向に相対移動する。
【００１４】
ベースと下部テーブル間、及び下部テーブルと上部テーブル間には両者間に相対移動が生じたときに独立して伸長し、復元力を発揮するばねがそれぞれの相対移動方向に直交する方向に架設され、各ばねの両端がベースと下部テーブル、下部テーブルと上部テーブルに接続される。ベースと下部テーブル及び上部テーブルは３段重ねに配置される。
ベースと下部テーブル間には下部テーブルを前記した水平の１方向に相対移動自在に支持する下部支承体が介在し、下部テーブルと上部テーブル間には上部テーブルを前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する上部支承体が介在する。
ベースは前記水平の１方向に下部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠を有し、下部テーブルは前記水平の１方向に下部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠と、前記１方向に交差する水平方向に上部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠を有し、上部テーブルは前記１方向に交差する水平方向に上部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠を有する。
前記したベースと下部テーブル間のばねはベースの軌道枠とそれに対向する下部テーブルの軌道枠との間に、平面上、前記ベースと下部テーブルの相対移動方向に直交する方向に、且つ水平面に対し、傾斜して架設され、下部テーブルと上部テーブル間のばねは下部テーブルの軌道枠とそれに対向する上部テーブルの軌道枠との間に、平面上、前記下部テーブルと上部テーブルの相対移動方向に直交する方向に、且つ水平面に対し、傾斜して架設される。
【００１５】
下部テーブルはベースに対しては水平１方向にのみ相対移動自在であるため、両者間に架設されたばねの下部テーブル側の端部は下部テーブルの相対移動時にその移動方向である直線軌道上を移動する。同様に上部テーブルは下部テーブルに対し、前記水平１方向に交差する水平方向にのみ相対移動自在であるため、ばねの上部テーブル側の端部も上部テーブルの相対移動時にその移動方向である直線軌道上を移動する。
【００１６】
上部テーブルがベースに対して任意の水平方向に相対移動自在でありながら、下部テーブルとベース間に架設されるばねの下部テーブル側の端部の移動が直線運動に規制され、上部テーブルと下部テーブル間に架設されるばねの上部テーブル側の端部の移動も直線運動に規制されているため、それぞれのばねの一端を直線運動させる目的で、ガイド棒とスライダ及び滑車とワイヤを設置することは必要でない。
【００１７】
ばねの一端が直線軌道上を移動することで、ばねの変形量と復元力の関係がサインカーブ的になるため、上下のフレームの相対移動を早期に終息させることが可能になり、併せてばねが固有振動数を持たない使用状態にあるため、下部テーブルや上部テーブルの振動を増幅させることもない。
【００１８】
下 部テーブルと上部テーブルがベースに対して相対移動を生じていない平常状態では下側のばねは下部テーブルのベースに対する相対移動方向のいずれの向きの移動にも追従できるよう、軸が下部テーブルの相対移動方向に直交する方向を向き、上側のばねも同様に上部テーブルの下部テーブルに対する相対移動方向のいずれの向きの移動にも追従できるよう、軸が上部テーブルの相対移動方向に直交する方向を向く。
【００１９】
ベースと下部テーブル間のばねと、下部テーブルと上部テーブル間のばねは共に伸長量に応じた復元力を発揮し、それぞれ相対移動した下部テーブルと上部テーブルを原位置に復帰させようとするが、軸の方向を一定にしたまま伸長するのではなく、軸が一端の回りに回転しながら伸長することで、後述のように下部テーブルと上部テーブルの原位置への復帰時に下部テーブルと上部テーブルが原位置に近づく程、ばねの復元力はサインカーブに従って小さくなる。
【００２０】
この結果、原位置に復帰しようとする下部テーブルと上部テーブルがばねの復元力によって原位置を超え、更に相対移動時と反対の向きに移動しようとするときの下部テーブルと上部テーブルの加速度は低減されるため、下部テーブルと上部テーブルは原位置付近でベースに対して小さい振幅で振動を繰り返した後、静止する。
【００２１】
ここで、図28に基づいてベース２と下部テーブル３間に架設されたばね５の挙動と機能を説明する。下部テーブル３と上部テーブル４間に架設されるばね６の挙動と機能はばね５と同じである。
【００２２】
下部テーブル３（上部テーブル４）のベース２（下部テーブル３）に対する相対移動方向は例えば請求項２に記載の下部回転体７（上部回転体８）が納まる溝2a（3b）等の直線軌道によって１方向に規制されており、下部テーブル３（上部テーブル４）がベース２（下部テーブル３）に対して相対移動するとき、ばね５（ばね６）はベース２（下部テーブル３）に対する下部テーブル３（上部テーブル４）の移動量に応じて伸長する。図１以下に示す例では円柱状の回転体７（８）が入り込む溝2a，3a、3b，4bが上記直線軌道に相当する。
【００２３】
図28に実線で示すように下部テーブル３がベース２に対して相対移動せず、ばね５の軸が下部テーブル３の相対移動方向に直交している状態から、二点鎖線で示すようにばね５が回転しながら伸長したときの、ばね５の原位置とのなす回転角度をθ（０≦θ≦π／２）、ばね５の自然長をＬ、ばね５の伸び量をｘとしたとき、下部テーブル３の移動量ＸはＸ＝（Ｌ＋ｘ）・sinθ（▲１▼）となる。下部テーブル３が相対移動を生じていない状態ではばね５は必ずしも自然長である必要はない。
【００２４】
ばね５はその伸び量ｘに応じた復元力Ｆ（＝ｋ・ｘ（ｋ：ばね定数））を発揮し、ばね５の復元力Ｆの、下部テーブル３の移動方向に平行な成分が下部テーブル３を原位置に復帰させるための復元力F1（＝Ｆsinθ（＝ｋ・ｘsinθ））（▲２▼）として下部テーブル３に作用する。
【００２５】
図28より（Ｌ＋ｘ）cosθ＝Ｌであるから、ｘ＝（１−cosθ）／cosθ・Ｌ（▲３▼）となり、ｘはθの関数で表され、結局、▲２▼、▲３▼より、F1＝ｋＬ（tanθ−sinθ）（▲４▼）となる。▲４▼においてθ＝π／２のとき、F1＝∞、θ＝π／４のとき、F1＝0.29ｋＬ、θ＝０のとき、F1＝０となり、θが90°に近いときにF1が極端に大きく、θが０に近づく程、F1は急激に減少し、０に近づくことから、下部テーブル３の相対移動量が大きいとき程、下部テーブル３は原位置に復帰しようとする復元力F1を大きく受け、早期に原位置に復帰しようとすることが分かる。図29に下部テーブル３の復元力F1と下部テーブル３の移動量Ｘとの関係を示す。
【００２６】
また原位置に接近する程、下部テーブル３が受ける復元力F1が小さくなるため、原位置付近においては下部テーブル３が復元力F1によって更に相対移動と反対の向きに移動しようとする力を受けることがない。θが小さいとき程、復元力F1が小さくなることで、F1＝ｍ・ａ（ｍ：下部テーブル３の質量）より、下部テーブル３の加速度ａもF1と同様の曲線を描いて小さくなる。図30に下部テーブル３の加速度ａと下部テーブル３の移動量Ｘとの関係を示す。
【００２７】
ここで、下部テーブル３をばねと見なしたときの下部テーブル３の見かけ上のばね定数をk1とすると（F1＝k1・Ｘ）、▲１▼と▲２▼より、k1＝（１−cosθ）ｋとなり、下部テーブル３のばね定数k1はcosθの関数になる。理論上はθ＝π／２であるとき、k1は最大値（ｋ）を取り、θ＝０のときに最小（０）となる。図31に下部テーブル７のばね定数k1と下部テーブル７の移動量Ｘとの関係を示す。
【００２８】
また下部テーブル３の振動数ｆはｆ＝１/２π（k1／ｍ）^1/2 で表され、下部テーブル３のばね定数k1はθが小さいとき、すなわち原位置付近で０に近づき、振動周期（１／ｆ）が長くなるため、下部テーブル３は原位置付近では長周期で振動する。図32に下部テーブル３の振動数ｆと下部テーブル３の移動量Ｘとの関係を示す。
【００２９】
このようにばね５の回転角度θが大きいとき（π／２に近いとき）に下部テーブル３と上部テーブル４に働く復元力F1が極端に大きく、θが０に近づく程、復元力F1が急激に小さくなることで、下部テーブル３と上部テーブル４は原位置から離れる程、急速に原位置に復帰しようとし、原位置付近に近づく程、減速させられ、ゆっくりとした動きになるため、下部テーブル３と上部テーブル４は振動を繰り返すことなく、早期に原位置に収束しようとする。
【００３０】
また復元力F1は下部テーブル３と上部テーブル４に直接作用することから、特許文献６のようにガイド棒にスライダを外接させる場合や、スライダに接続されるワイヤを、滑車を経由させて張架する場合のような摩擦力による力の損失が少ないため、復元力F1を有効に発揮させ、損失させることなく下部テーブル３と上部テーブル４に伝達させることが可能になっている。
【００３１】
ばね５の回転角度θが大きいとき（π／２に近いとき）に下部テーブル３と上部テーブル４に働く復元力Ｆ１が極端に大きく、θが０に近づく程、復元力Ｆ１が急激に小さくなることは、ばね５が回転しながら伸長したときの、ばね５の原位置とのなす回転角度をθによって決まる。
【００３２】
以上のように相対移動した下部テーブル３と上部テーブル４を原位置に復帰させるように下部テーブル３と上部テーブル４に作用する復元力F1が原位置付近で急激に０に近づき、下部テーブル３と上部テーブル４を制動させるように働くことから、免震装置１に下部テーブル３と上部テーブル４の振動抑制のための格別なダンパを併用する必要性がない。
【００３３】
ベースと下部テーブル間で下部テーブルを水平の１方向に相対移動自在に支持する支承体、及び下部テーブルと上部テーブル間で上部テーブルを水平の１方向に相対移動自在に支持する支承体は滑り支承であるか、転がり支承であるかを問わないが、一定規模以上の振動の発生時に摩擦による抵抗を受けることなく、即座に相対移動を生じさせる上では、転がり支承がよく、また１個当たりの支承体が負担する荷重を低減し、必要な支承体の数を節減する上では、支承体として点接触の球体より線接触の円柱状の回転体（コロ）を使用することが合理的である。
【００３４】
このことから、請求項２ではベースと下部テーブル間に、下部テーブルを水平の１方向に相対移動自在に支持する円柱状の下部回転体を、軸を水平に向けて介在させると共に、下部テーブルと上部テーブル間に、上部テーブルを前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する円柱状の上部回転体を、軸を水平に向けて介在させることにより、合理的な数の支承体を用いて振動の発生時に下部テーブルと上部テーブルをそれぞれベースと下部テーブルに対して円滑な相対移動を生じさせる。上部回転体の軸は下部回転体の軸に交差する方向を向く。
【００３５】
免震装置に作用する鉛直方向の振動に対しては請求項３に記載のようにベースと下部テーブルの対向する面間に、両者間の鉛直方向の相対移動を許容し、ベースに生ずる鉛直振動を遮断する鉛直振動遮断装置を介在させることにより、または請求項７に記載のように下部テーブルと上部テーブル間に、上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの相対移動を許容しながら、相対移動時の衝撃を緩和する緩衝装置を設置することにより遮断することが可能である。
【００３６】
鉛直振動遮断装置は具体的には請求項４に記載のようにベースと下部テーブルのいずれか一方に接続され、下部テーブルの鉛直荷重を負担しながら、鉛直方向に復元力を発揮する鉛直ばねと、ベースと下部テーブルの双方に水平軸回りに回転自在に連結され、ベースと下部テーブルを常に平行に保つ保持部材から構成される。
【００３７】
または請求項５に記載のようにベースに接続され、下部テーブルの鉛直荷重を負担しながら、水平方向に復元力を発揮する水平ばねと、ベースに水平軸回りに回転自在に支持されながら、下部テーブルと水平ばねに水平軸回りに回転自在に連結され、ベースと下部テーブルを常に平行に保つ保持部材から構成される。水平ばねの復元力の水平成分が鉛直成分より卓越すればよいため、水平ばねは必ずしも軸が水平方向を向いて配置される必要はない。
【００３８】
請求項４と請求項５のいずれの場合も、保持部材がベースと下部テーブル間の距離に関係なく、ベースと下部テーブルを常に平行に保ちながら、鉛直ばね、または水平ばねがベースと下部テーブル間距離の変化に追従することによりベースに生ずる鉛直方向の振動の下部テーブルへの伝達を遮断する。保持部材は少なくとも２個で対になることで、ベースと下部テーブルと共にパンタグラフを構成し、下部テーブルとベースを常に平行に保つ。
【００３９】
請求項７に記載の緩衝装置は具体的には請求項８に記載のように鉛直方向に復元力を発揮する鉛直ばねと、下部テーブルと上部テーブルに固定され、鉛直ばねを保持する保持材から構成され、鉛直ばねが伸長、もしくは収縮することにより上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの相対移動を許容しながら、相対移動時（浮き上がり時）の衝撃を緩和する。
【００４０】
上部テーブルの鉛直上向きの相対移動（浮き上がり）後、復帰するときの下部テーブル（上部回転体）との接触による衝撃を緩和する場合には、請求項９に記載のように上部テーブルに浮き上がりが生じていない平常状態で、鉛直ばねの復元力が上部テーブルに鉛直上向きに作用した状態に保たれる。
【００４１】
平常状態で鉛直ばねの復元力が上部テーブルに鉛直上向きに作用することで、上部テーブルが浮き上がりを生じた後、降下するときの速度と加速度を上向きの復元力が低減するため、上部テーブルの下部テーブルとの接触（衝突）による衝撃が緩和される。この場合、上部テーブルの浮き上がり時と浮き上がり後の衝撃が緩和されることで、請求項４、請求項５の鉛直振動遮断装置と同様に鉛直方向の振動を遮断することが可能になる。
【００４２】
請求項８、請求項９の場合、鉛直ばねを保持する保持材が存在することで、緩衝装置は下部テーブルと上部テーブル間の鉛直上向きの一定量の相対移動を許容しながら、その一定量を超える相対移動量を制限する機能も有する。
【００４３】
請求項１乃至請求項５において、上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの一定量を超える相対移動量を制限する場合は請求項６に記載のように下部テーブルと上部テーブル間に、その鉛直上向きの相対移動量を制限する制限装置が設置される。この場合、上部テーブルの一定量を超える相対移動量が制限されることで、上部テーブルの下部テーブルからの離脱が防止される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明の免震装置１は図１、図２に示すように構造物等における水平面上に固定されるベース２と、ベース２上に、ベース２に対して水平の１方向に相対移動自在に支持される下部テーブル３と、下部テーブル３上に、下部テーブル３に対し、前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持される上部テーブル４と、ベース２と下部テーブル３間、及び下部テーブル３と上部テーブル４間に、それぞれの相対移動方向に直交する方向に架設され、両者間に相対移動が生じたときに伸長して復元力を発揮するばね５、６から構成される。
【００４５】
図面では水平面が構造物のスラブ等の躯体床で、免震装置１が免震床を構成している場合を想定しているが、免震装置１は免震建物の上部構造と基礎との間、橋梁の橋桁と橋脚との間、免震床と躯体床との間等、構造物全般において上下に区分される上部構造と下部構造との間に設置される。水平面は基礎、橋脚、躯体床その他の下部構造の上面を含む。
【００４６】
ベース２と下部テーブル３間で下部テーブル３を水平の１方向に相対移動自在に支持する支承体、及び下部テーブル３と上部テーブル４間で上部テーブル４を水平の１方向に相対移動自在に支持する支承体には四フッ化エチレンシート等の低摩擦材を用いた滑り支承、または球体や円柱体等の回転体を用いた転がり支承が使用されるが、図面ではより少ない数の支承体で下部テーブル３と上部テーブル４の円滑な相対移動を生じさせるために、支承体として円柱状の複数個の回転体（コロ）を使用している（請求項２）。
【００４７】
この場合、図３に示すようにベース２と下部テーブル３間に、下部テーブル３を水平の１方向に相対移動自在に支持する円柱状の複数個の下部回転体７が軸を水平に向けて介在し、図４に示すように下部テーブル３と上部テーブル４間に、上部テーブル４を前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する円柱状の複数個の上部回転体８が軸を水平に向けて介在する。図３は図２のｘ−ｘ線矢視図、図４はｙ−ｙ線矢視図である。下部回転体７と上部回転体８は複数個毎に１単位として設置される。
【００４８】
下部回転体７は図３に示すように軸が水平を向いて配置されることにより下部テーブル３を軸に直交する水平の１方向に相対移動自在に支持し、上部回転体８は図４に示すように軸が下部回転体７の軸と交差する方向の水平方向を向いて配置されることにより上部テーブル４を前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する。下部回転体７の軸は下部テーブル３のベース２に対する相対移動方向に直交する方向を向き、上部回転体８の軸は上部テーブル４の下部テーブル３に対する相対移動方向に直交する方向を向く。
【００４９】
複数個の下部回転体７は図５−(a)、(b)に示すようにその数分の開口9aを有するプレート９の開口9aに入り込むことで、鉛直軸回りの揺動を拘束されると同時に、隣接する下部回転体７，７間の間隔が保持された状態で、ベース２の上面と下部テーブル３の下面に形成された、もしくは取り付けられた直線状のレールとなる溝2a、3aに嵌合する形で配置され、振動の発生時にはプレート９と共に複数個の下部回転体７が同時に転動する。
【００５０】
下部回転体７の両端面は溝2a、3aの内周面に密着しない程度に接触することにより鉛直軸回りの揺動に対して拘束される。溝2aはベース２の上面に、溝3aは下部テーブル３の下面にそれぞれ形成されるか、取り付けられる。溝2a、3aは少なくとも想定される、ベース２に対する下部テーブル３の相対移動量に応じた長さを持つ。
【００５１】
プレート９は図５−(b)に示すように溝2a、3aを除いたベース２の上面と下部テーブル３の下面との間に挟まれ、ベース２上に下部テーブル３が載置され、下部テーブル３が下部回転体７に支持されたときにできる空隙に位置することにより上下動に対して拘束され、振動の発生時にはベース２の上面に、またはベース２の上面と下部テーブル３の下面に接触しながら平行移動する。プレート９が平行移動することで、複数個の下部回転体７は一定間隔を保ったまま転動する。
【００５２】
プレート９によって複数個で一組となった下部回転体７は下部テーブル３を支持したときに、下部テーブル３に部分的な沈み込みが生じないよう、図１、図２に示すように平面上、均等に配置される。図面では下部テーブル３のベース２に対する相対移動方向に直交する方向の両側と中央部に３列配置している。
【００５３】
複数個の上部回転体８も図５−(a)、(b)に示すようにその数分の開口10ａを有するプレート10の開口10ａに入り込むことで、鉛直軸回りの揺動を拘束されると同時に、隣接する上部回転体８，８間の間隔が保持された状態で、下部テーブル３の上面と上部テーブル４の下面に形成された、もしくは取り付けられた直線状のレールとなる溝3b、4bに嵌合する形で配置され、振動の発生時にはプレート10と共に複数個の上部回転体８が同時に転動する。
【００５４】
上部回転体８の両端面も溝3b、4bの内周面に密着しない程度に接触することにより鉛直軸回りの揺動に対して拘束される。溝3bは下部テーブル３の上面に、溝4bは上部テーブル４の下面にそれぞれ形成されるか、取り付けられる。溝3b、4bは想定される、下部テーブル３に対する上部テーブル４の相対移動量に応じた長さを持つ。
【００５５】
プレート10も溝3b、4bを除いた下部テーブル３の上面と上部テーブル４の下面との間に、下部テーブル３上に上部テーブル４が載置され、上部テーブル４が上部回転体８に支持されたときにできる空隙に位置することにより上下動が拘束され、振動の発生時には下部テーブル３の上面に、または下部テーブル３の上面と上部テーブル４の下面に接触しながら平行移動する。プレート10が平行移動することで、複数個の上部回転体８は一定間隔を保ったまま転動する。
【００５６】
複数個の上部回転体８も上部テーブル４を支持したときに、上部テーブル４に部分的な沈み込みが生じないよう、平面上、均等に配置される。図面では上部テーブル４の下部テーブル３に対する相対移動方向に直交する方向の両側と中央部に３列配置している。
【００５７】
ベース２と下部テーブル３間に架設されるばね５の軸は振動が生じていない平常状態では下部テーブル３がベース２に対していずれの向きに相対移動しても下部テーブル３に同じ復元力を与えるために、平面上、ベース２と下部テーブル３の相対移動方向に直交する方向を向き、ばね５はベース２と下部テーブル３間に相対移動が生じたときにベース２への接続点回りに回転しながら伸長して復元力を発揮する。
【００５８】
下部テーブル３と上部テーブル４間に架設されるばね６の軸も平常状態で平面上、下部テーブル３と上部テーブル４の相対移動方向に直交する方向を向き、下部テーブル３と上部テーブル４間に相対移動が生じたときに下部テーブル３への接続点回りに回転しながら伸長して復元力を発揮する。
【００５９】
ばね５、６には主に変形能力の高いコイルスプリングが使用されるが、ばね５、６の一部に皿ばねや輪ばね等、収縮時に摩擦力による減衰力を発生する形態のばねを直列に、もしくは並列に組み合わせることで、皿ばねや輪ばね等が有する減衰力をばね５、６に付与し、ダンパの機能を付加することもできる。
【００６０】
ベース２は図６、図７に示すように上面側に複数個の下部回転体７を複数列配置するための溝2aを形成等できる軌道枠201を有すると同時に、下部テーブル３との間にばね５を架設でき、下部テーブル３の相対移動に伴ってばね５がベース２への接続点回りに回転する上で障害とならない形状をし、１方向に３本の軌道枠201が配列し、その３本の軌道枠201の端部を連結する直交枠202から例えば平面上、日の字形をする。図７中の矢印はベース２に対する下部テーブル３の相対移動方向を示す。
【００６１】
下部テーブル３は図７、図８に示すように下面側に複数個の下部回転体７を複数列配置するための溝3aを形成等できる軌道枠31と、上面側に複数個の上部回転体８を複数列配置するための溝3bを形成できる軌道枠32を有すると同時に、ベース２との間にばね５を架設でき、ベース２に対する相対移動に伴ってばね５がベース２への接続点回りに回転する上で障害とならない形状をし、例えば平面上、２方向の軌道枠31、32が交差した田の字形をする。図８中の矢印は下部テーブル３に対する上部テーブル４の相対移動方向を示す。
【００６２】
上部テーブル４も図８に示すように下面側に複数個の上部回転体８を複数列配置するための溝4bを形成等できる軌道枠41を有する形をし、ベース２と同様に１方向に３本の軌道枠41が配列し、その３本の軌道枠41の端部を連結する直交枠42から例えば日の字形をする。軌道枠41はベース２の軌道枠201とは直交する。
【００６３】
下部テーブル３とベース２との間には図４、図７に示すように振動が生じていない平常状態で平面上、ベース２と下部テーブル３の相対移動方向に直交する方向を向いてばね５が架設されることから、下部テーブル３の中央の軌道枠31にばね５の端部を接続できるよう、例えば中央の軌道枠32の底面と軌道枠31の底面との間には段差が付き、ベース２側（下側）に位置する中央の軌道枠31の側面にばね５の一方側の端部が接続される。ばね５の他方側の端部はベース２の両側に位置する軌道枠201の内周面に接続される。
【００６４】
図４、図７ではばね５の復元力が下部テーブル３の中心の両側に均等に作用するよう、中央の軌道枠31の両側に、その中心で会するようにばね５，５を配置しているが、必ずしも２個のばね５，５を中央の軌道枠31の両側に配置する必要はなく、片側にのみ１個のばね５を配置すれば足りる場合もある。２本のばね５，５を配置した場合は中央の軌道枠31の中心を外した位置でばね５，５の端部が会するように架設する場合もある。
【００６５】
また下部テーブル３と上部テーブル４との間には図３、図８に示すように平常状態で平面上、下部テーブル３と上部テーブル４の相対移動方向に直交する方向を向いてばね６が架設されることから、下部テーブル３の両側に位置する軌道枠32の内周面と上部テーブル４の中央の軌道枠41にばね６の端部を接続できるよう、図７に示すように例えば下部テーブル３の軌道枠31の上面と軌道枠32の上面との間にも段差が付けられる。ばね６の一方の端部は両側の軌道枠32の内周面に、他方側の端部は中央の軌道枠41の側面に接続される。
【００６６】
図３、図８でもばね６の復元力が上部テーブル４の中心の両側に均等に作用するよう、中央の軌道枠41の両側に、その中心で会するようにばね６，６を配置しているが、必ずしも２個のばね６，６を中央の軌道枠41の両側に配置する必要はなく、片側にのみ１個のばね６を配置すれば足りる場合もある。２本のばね６，６を配置した場合は中央の軌道枠41の中心を外した位置でばね６，６の端部が会するように架設する場合もある。
【００６７】
図９、図10はベース２が２本の軌道枠201と２本の直交枠202からなり、下部テーブル３が２本の軌道枠31と２本の軌道枠32からなり、上部テーブル４が２本の軌道枠41と２本の直交枠42からなる場合において、ばね５をベース２の一方の軌道枠201とそれに対向する下部テーブル３の一方の軌道枠31との間に架設し、ばね６を下部テーブル３の一方の軌道枠32とそれに対向する上部テーブル４の一方の軌道枠41との間に架設した場合に、下部テーブル３がベース２に対して相対移動すると同時に、上部テーブル４が下部テーブル３に対して相対移動したときの様子を示す。図11、図12はそれぞれ図９、図10の上部テーブル４を省略した状態を示す。図13、図14はそれぞれ図11、図12を拡大して示す。
【００６８】
この場合は、ばね５が回転しながら伸長したときにベース２の直交枠202や下部テーブル３の軌道枠32と干渉せず、ばね６が回転しながら伸長したときに下部テーブル３の軌道枠31や上部テーブル４の直交枠42と干渉しないよう、例えば図10に示すように直交枠202の上面側の一部と軌道枠32の下面側の一部、及び軌道枠31の上面側の一部と直交枠42の下面側の一部が切り欠かれる。
【００６９】
図９〜図14ではまた、下部テーブル３と上部テーブル４間に、上部テーブル４の下部テーブル３に対する鉛直上向きの一定量を超える鉛直方向の相対移動を制限する制限装置11を設置した場合（請求項６）を示している。
【００７０】
制限装置11は図15−(a)に示すように例えば下部テーブル３の軌道枠32の外側の側面から立ち上がる包囲部11ａと、包囲部11ａに連続し、上部テーブル４の軌道枠41の上面側に回り込む押さえ部11ｂからなり、押さえ部11ｂが上部テーブル４の軌道枠41に下向きに係止することにより、上部テーブル４の下部テーブル３に対する浮き上がりを拘束する。包囲部11ａは図３に示すように上部テーブル４の軌道枠41の外側の側面から垂下し、押さえ部11ｂは下部テーブル３の軌道枠32の下面側に回り込む場合もある。図15−(a)は図９のｚ−ｚ線の断面を示す。
【００７１】
図面ではまた、下部テーブル３と上部テーブル４間の周囲（外側）に制限装置11を配置しているが、ばね５、６との干渉が生じない範囲で下部テーブル３と上部テーブル４間の周囲以外の内側に配置する場合もある。
【００７２】
軌道枠41、もしくは軌道枠32と押さえ部11ｂの互いに対向する面間には下部テーブル３に対する上部テーブル４の相対移動を阻害しないための、複数個の円柱状の回転体12が軸を水平に向けて配置される。軌道枠41や軌道枠32と押さえ部11ｂの互いに対向する面には複数個の回転体12が配置されるための溝41ａ、11ｃが形成されるか、取り付けられる。
【００７３】
複数個の回転体12は下部回転体７や上部回転体８と同様に複数個の開口13ａを有するプレート13の開口13ａに入り込み、鉛直軸回りの揺動を拘束されると同時に、隣接する回転体12，12間の間隔が保持された状態で、溝41ａ、11ｃに嵌合する形で配置され、振動の発生時にはプレート13と共に複数個の回転体12が同時に転動する。
【００７４】
図14、図15では溝41ａ、11ｃ内の、回転体12の上下が接触する部分に回転体12との間の摩擦力を低減し、回転体12の円滑な回転を可能にするために硬度の高い金属板14，14を配置し、下部テーブル３の軌道枠32の溝3bと、上部テーブル４の軌道枠41の溝4bにも同様に回転体８の上下が接触する板ばね15，15を配置している。
【００７５】
制限装置11と複数個の回転体12は図１、図３に示すようにベース２の軌道枠201と下部テーブル３の軌道枠31との間に設置される場合もある。
【００７６】
図16〜図23はベース２と下部テーブル３の対向する面間に、両者間の鉛直方向の相対移動を許容し、ベース２に生ずる鉛直振動を遮断する鉛直振動遮断装置16を介在させた場合（請求項３）の様子を示す。
【００７７】
図16、図17は特に鉛直振動遮断装置16がベース２と下部テーブル３のいずれか一方に接続され、下部テーブル３の鉛直荷重を負担しながら、鉛直方向に復元力を発揮する鉛直ばね17と、ベース２と下部テーブル３の双方に水平軸回りに回転自在に連結され、両者を常に平行に保つ保持部材18，18から構成される場合（請求項４）の例を示す。この場合は、ベース２と下部テーブル３間には制限装置11は設置されない。
【００７８】
保持部材18は例えば捩じり剛性の高い棒材18ａと、その両端に一体化し、常に棒材18ａと共に回転するブラケット18ｂからなり、棒材18ａの両端とブラケット18ｂの一端がベース２と下部テーブル３のいずれか一方に固定されたプレート19，19に軸支され、ブラケット18ｂの他端が他方に固定されたプレート20，20に軸支される。
【００７９】
保持部材18，18は少なくとも２個で対になることにより両保持部材18，18のブラケット18ｂ，18ｂが平行な状態を維持したまま回転し、ブラケット18ｂ，18ｂに連結される下部テーブル３がパンタグラフ式にブラケット18ａの一方の軸支位置の回りに回転しながら、ベース２に対して平行移動し、両者間の距離に形状なく、両者を平行に維持する。
【００８０】
鉛直ばね17はベース２と下部テーブル３のいずれか一方の平面上の中心に１箇所、または平面上、均等に複数箇所配置され、一端がベース２と下部テーブル３のいずれか一方に接続され、他端は単に接触する。図16に示すように鉛直ばね17の下端がベース２に固定された場合、鉛直ばね17は上端において下部テーブル３の下面に沿って摺動することにより下部テーブル３を昇降自在に支持する。鉛直ばね17にはコイルスプリングの他、皿ばねや輪ばね、板ばねが使用される。
【００８１】
図18〜図23は鉛直振動遮断装置16がベース２に接続され、下部テーブル３の鉛直荷重を負担しながら、水平方向に復元力を発揮する水平ばね171と、ベース２に水平軸回りに回転自在に支持されながら、下部テーブル３と水平ばね171に水平軸回りに回転自在に連結され、ベース２と下部テーブル３を常に平行に保つ保持部材181からなる場合（請求項５）の例を示す。図18〜図21は水平ばね171としてコイルスプリングを使用した場合、図22、図23は輪ばねを使用した場合である。
【００８２】
請求項５の場合、図19に示すように保持部材181はベース２の上面に、水平に間隔を隔てて固定された支持材181a，181aに軸支される複数個の保持材181bと、複数個の保持材181bを連結し、下部テーブル３のベース２に対する相対移動時に複数個の保持材181bを同時に回転させる連結部材181cからなり、保持材181bは支持材181a，181a間に架設された支持軸181dに軸支されると共に、下部テーブル３の下面に固定されたプレート181eにピン181g等によって軸支される一方、水平ばね171に連結された連結材181fにピン181h等によって軸支される。
【００８３】
図20に示すように保持材181bの、支持材181aへの軸支位置である支持軸181dと、プレート181eへの軸支位置であるピン181gは同一鉛直線上にはなく、水平方向にｅだけ偏心しており、保持材181bは一保持部材181が分担する下部テーブル３の鉛直荷重Ｗによって常にモーメントM1（＝Ｗ・ｅ）を受けた状態にあり、そのモーメントM1に対して図21に示すように保持材181bに連結された水平ばね171が抵抗し、下部テーブル３の鉛直荷重Ｗを負担している。
【００８４】
支持軸181d回りのモーメントM1はピン181hを通じて連結材181fにモーメントM2として伝達されるが、支持軸181dとピン181hとの間の距離をＬ、連結材181f に作用する軸方向力、すなわち水平ばね171に作用する軸方向力をＨとすると、M2＝Ｈ・Ｌであり、M2＝M1であるから、軸方向力ＨはＨ＝Ｗ・ｅ／Ｌとなり、水平ばね171は鉛直荷重Ｗのｅ／Ｌ倍の荷重を負担すればよい。図示するように連結材181fの両側に水平ばね171，171が接続された場合には各水平ばね171の負担はＨ／２の荷重で済む。
【００８５】
ここで、水平ばね171のばね定数をｋとし、水平ばね171の伸び、または縮みをｘとすると、Ｈ＝ｋ・ｘであるから、水平ばね171は平常時、鉛直荷重Ｗによって引張力、または圧縮力Ｈを負担し、ｘ＝ｅ／ｋＬ・Ｗだけ伸長、もしくは収縮した状態で平衡し、下部テーブル３の上下動に伴って更なる引張力、または圧縮力を負担する。図示する場合は連結材181fを挟んだ一方の水平ばね171が引張力を負担すると同時に、他方の水平ばね171が圧縮力を負担する。
【００８６】
図22、図23に示すように水平ばね171に輪ばねを使用した場合には、輪ばね自身の特性により、下部テーブル３のベース２に対する上下動時にその振動を早期に減衰させる効果を得ることができる。
【００８７】
輪バネは図24に示すように径の異なる内輪Ａと外輪Ｂを軸方向に交互に重ね合わせた形をし、隣接する内輪Ａ，Ａ間と外輪Ｂ，Ｂ間にクリアランスが確保されながら、互いに隣接する内輪Ａと外輪Ｂが鉛直面、もしくは水平面に対して傾斜した接触面で互いに接触する。
【００８８】
輪ばねは図22、図23に示すように軸を水平にした状態で使用され、平常時には内輪Ａと外輪Ｂの双方の接触面間に生ずる摩擦力によって下部テーブル３の鉛直荷重Ｗを圧縮力として負担し、内輪Ａが周方向に収縮し、外輪Ｂが周方向に伸長し、内輪Ａと外輪Ｂがそれぞれ一定の縮み変形と伸び変形を生じた状態で平衡状態となる。
【００８９】
平衡状態からは、輪バネ全体では隣接する内輪Ａ，Ａ間のクリアランスと外輪Ｂ，Ｂ間のクリアランスがなくなるまで更に圧縮力を負担し、軸方向に収縮することが可能である一方、内輪Ａと外輪Ｂの双方の接触面が離脱するまで引張力を負担し、軸方向に伸長することが可能であるため、収縮しきる状態から伸長しきる状態までの範囲で下部テーブル３の鉛直方向の振動を遮断する。
【００９０】
輪バネの履歴特性図である図25に示すように輪バネは全体が収縮しきるまで圧縮力を負担した状態から、荷重が除去されたときに内輪Ａと外輪Ｂに一定の歪みを残したまま荷重のみが低下し、その後に内輪Ａと外輪Ｂが原形に復帰する性質を持ち、履歴曲線がループを描くため、上記の振動遮断の機能に加え、下部テーブル３の鉛直方向の振動時に振動エネルギを吸収し、ベース２に対する下部テーブル３の鉛直方向の揺れを抑制する機能を併せ持つ。
【００９１】
図22、図23では連結材181fに１個の水平ばね171を接続しているが、この場合、水平ばね171は平常時にＨ＝Ｗ・ｅ／Ｌの軸方向力を負担した状態で平衡し、下部テーブル３の上下動に伴って更なる引張力、または圧縮力を負担しながら、振動を抑制する。
【００９２】
輪ばねの各内輪と外輪は互いに分離していることから、水平ばね171に輪ばねを用いる場合には輪ばねはその全体を包囲し、一端が開放したシリンダ171a内に挿入され、輪ばねの一端がシリンダ171aの閉塞した端面に接続される。
【００９３】
シリンダ171aの開放面側にはシリンダ171aを包囲し、一端が開放したケーシング171bが軸方向に相対移動自在に装着され、ケーシング171bの内部に固定された軸171cが輪ばねの他端に接続される。ケーシング171bの他端には連結材181fが水平軸回りに回転自在に連結され、ケーシング171bは図23に示すように連結材181fから圧縮力を受けたときに輪ばねを収縮させる。
【００９４】
図22、図23ではまた、下部テーブル３がベース２に対して大きく沈み込んだ場合の下部テーブル３と保持部材181との衝突を回避するために、プレート181eの下にプレート181eの下端部が接触し得る支柱181jをベース２に固定している。支柱181jの上端にはプレート181eの接触時の衝撃を緩和するための緩衝材181kが取り付けられる。
【００９５】
輪ばねは平衡状態から内輪と外輪の双方の接触面が離脱するまでの引張力しか負担できず、引張力の負担に限界があることから、図22では下部テーブル３が降下するときに水平ばね171が圧縮力を負担するように、保持材181bのピン181hが水平ばね171に接近する側に水平ばね171を配置している。
【００９６】
また図23に示すようにプレート181eが支柱181j上の緩衝材181kに接触し、水平ばね171が最も収縮したときに、その復元力が保持材181bに図22の状態に復帰する向きのモーメントとして作用するよう、支持軸181dとピン181h、及び水平ばね171と連結材181fを連結するピン181iが実質的に同一線上に配列する直前の状態となるように水平ばね171を設置している。
【００９７】
図22の場合、水平ばね171は下部テーブル３の鉛直荷重による圧縮力を負担して平衡するが、この状態から下部テーブル３が沈み込んだときには更なる圧縮力を負担しながら減衰力を発生し、下部テーブル３の降下時の加速度を低減し、衝撃を緩和する。
【００９８】
図26、図27は下部テーブル３と上部テーブル４との間に、上部テーブル４の下部テーブル３に対する鉛直上向きの相対移動を許容しながら、相対移動時の衝撃を緩和する緩衝装置21を設置した場合（請求項７）の様子を示す。緩衝装置21は上部テーブル４の上向きの移動を許容する働きをするため、請求項６における制限装置11は併用されない。
【００９９】
緩衝装置21は鉛直方向に復元力を発揮する鉛直ばね22と、下部テーブル３と上部テーブル４に固定され、鉛直ばね22の両端を保持する保持材23，23からなり（請求項８）、鉛直ばね22にはいずれか一方の保持材23に固定された心棒24が挿通する。
【０１００】
心棒24は鉛直ばね22がコイルスプリングの場合に、上部テーブル４の下部テーブル３に対する浮き上がりによる圧縮変形時の座屈を防止する働きをし、図示するように輪ばねを使用した場合には上部テーブル４の浮き上がり時にも輪ばねに圧縮力を加えるための後述の係止材24ａを配置するために用いられる。
【０１０１】
平常状態では上部テーブル４は下部テーブル３上に上部回転体８を挟んで載置されているため、緩衝装置21は上部テーブル４が下部テーブル３に対して浮き上がりを生じたときの浮き上がりの抑制と、浮き上がり時の、または浮き上がり時と浮き上がり後の衝撃緩和のために機能する。鉛直ばね22にもコイルスプリングの他、皿ばねや図示するような輪ばねが使用される。輪ばねを使用する場合、輪ばねはシリンダ22ａ内に配置される。
【０１０２】
図26は下部テーブル３と上部テーブル４に保持材23，23を固定し、両保持材23，23間に鉛直ばね22としての輪ばねを配置した場合、図27は上部テーブル４に固定された保持材23の上に鉛直ばね22としての輪ばねを配置した場合である。
【０１０３】
図26の場合、心棒24は上部テーブル４に固定された上側の保持材23を貫通し、上端において上側の保持材23に下向きに係止し、上側の保持材23は心棒24と共に下側の保持材23、及び下側の保持材23に固定されたシリンダ22ａに対して自由に上昇できる状態にある。
【０１０４】
図27の場合は、上側の保持材23から上方へ突出した心棒24の上端に、上部テーブル４の浮き上がり時に鉛直ばね22の上端が係止する係止材24ａが接続される。シリンダ22ａは上側の保持材23に固定される。
【０１０５】
鉛直ばね22として輪ばねを使用した場合、輪ばねは平衡状態から内輪と外輪の双方の接触面が離脱するまでの引張力しか負担できず、引張力の負担に限界があることから、図26では上部テーブル４が鉛直上向きの相対移動（浮き上がり）を生じたときにも鉛直ばね22に圧縮力が作用するよう、心棒24の下端には上部テーブル４の浮き上がり時に鉛直ばね22の下端に上向きに係止する係止材24ａが接続される。この係止材24ａは下側の保持材23から分離している。
【０１０６】
心棒24の回りの、鉛直ばね22の上端位置には上部テーブル４の浮き上がり時に鉛直ばね22の上端に下向きに係止する係止材24ａが配置され、下側の保持材23に固定されたシリンダ22ａの上端の下面に接続される。
【０１０７】
図26の場合、上部テーブル４が浮き上がりを生じたとき、下側の係止材24ａが鉛直ばね22の下端に上向きに係止することで、鉛直ばね22が圧縮力を負担しながら減衰力を発生する。上部テーブル４の浮き上がりと共に、上部テーブル４には収縮した鉛直ばね22の復元力が下側の係止材24ａを通じて下向きに作用し、下部テーブル３には上側の係止材24ａを通じて上向きに作用するため、上部テーブル４の浮き上がりは抑制され、併せて鉛直ばね22の発生する減衰力によって浮き上がり時の衝撃も緩和される。
【０１０８】
図示しないが、鉛直ばね22にコイルスプリングを使用した場合において、上部テーブル４の浮き上がり後、復帰するときの下部テーブル３（上部回転体８）との接触による衝撃を緩和する上では（請求項９）、鉛直ばね22は平常時に軸方向に収縮し、圧縮による復元力が上部テーブル４に鉛直上向きに作用した状態に置かれる。
【０１０９】
輪ばねを用いた場合には平常時に上端と下端において係止材24ａに係止することで、既に収縮した状態にあるため、鉛直ばね22として輪ばねを使用することのみで上部テーブル４の浮き上がり後、降下するときの衝撃を緩和することができる。
【０１１０】
請求項９において、鉛直ばね22にコイルスプリングを使用した場合、上部テーブル４の浮き上がり後、鉛直ばね22は収縮しようとするが、上部テーブル４の下面（溝4b）が上部回転体８に接触する前に鉛直ばね22が上向きの復元力を発揮するため、上部テーブル４の上部回転体８への接触時の上部回転体８との衝突による衝撃が緩和される。上部テーブル４の浮き上がり時と浮き上がり後の衝撃が緩和されることで、下部テーブル３に生ずる鉛直方向の振動が遮断される。
【０１１１】
図27の場合も上部テーブル４に固定された上部の保持材23を心棒24が貫通し、この上部の保持材23は心棒24に対して自由に昇降できる状態にあり、上部テーブル４が浮き上がりを生じたとき、鉛直ばね22は収縮し、収縮後、伸長しようとするときの復元力が上部の保持材23を通じて上部テーブル４に下向きに作用することにより、上部テーブル４の浮き上がりを抑制しながら、浮き上がり時の衝撃を緩和する。
【０１１２】
図示しないが、図27のように上部の保持材23の上に鉛直ばね22としてのコイルスプリングを配置した場合において、上部テーブル４の鉛直上向きの相対移動（浮き上がり）後、復帰するときの下部テーブル３（上部回転体８）との接触による衝撃を緩和する上では（請求項９）、鉛直ばね22は平常時に軸方向に伸長し、引張による復元力が上部の保持材23を通じて上部テーブル４に鉛直上向きに作用した状態に置かれる。
【０１１３】
輪ばねを用いた場合には平常時に上端おいて係止材24ａに係止し、下端において下部の保持材23に係止することで、既に収縮した状態にあるため、鉛直ばね22として輪ばねを使用することのみで上部テーブル４の浮き上がり後、降下するときの衝撃を緩和することができる。
【０１１４】
図27において上部テーブル４の浮き上がり後、復帰するときの下部テーブル３上部回転体８との接触による衝撃を緩和する場合（請求項９）、上部テーブル４の浮き上がり後、鉛直ばね22は伸長しようとするが、上部テーブル４の下面（溝4b）が上部回転体８に接触する前に鉛直ばね22が上向きの復元力を発揮するため、上部テーブル４の上部回転体８への接触時の上部回転体８との衝突による衝撃が緩和される。上部テーブル４の浮き上がり時と浮き上がり後の衝撃が緩和されることで、下部テーブル３に生ずる鉛直方向の振動が遮断される。
【０１１５】
図26、図27でも下部テーブル３と上部テーブル４間の周囲（外側）に緩衝装置21を配置しているが、ばね５、６との干渉が生じない範囲で下部テーブル３と上部テーブル４間の周囲以外の内側に配置する場合もある。
【０１１６】
ベース２と下部テーブル３のいずれか一方と、下部テーブル３と上部テーブル４のいずれか一方には図33に示すように微小振動等、設定された水平力（加速度）がベース２に作用しないときに下部テーブル３がベース２に対して、上部テーブル４が下部テーブル３に対してそれぞれ無秩序に相対移動せず、設定された水平力が作用したときに下部テーブル３と上部テーブル４が自由に相対移動できるよう、他方に係合するストッパ25が突設される。
【０１１７】
ストッパ25は例えばベース２（下部テーブル３）と下部テーブル３（上部テーブル４）のいずれか一方から、ばね26で他方側へ付勢され、他方に形成された溝28に嵌合した状態で突設される。
【０１１８】
図33ではストッパ25とばね26を部品化するために、筒状のケース27内にばね26とストッパ25を内蔵させ、ケース27をベース２（下部テーブル３）に埋め込む形で設置している。図33ではまた、下部テーブル３（上部テーブル４）の相対移動時にストッパ25が抵抗なく溝28から離脱できるよう、ストッパ25に球体を使用し、溝28を円錐形状に形成している。
【０１１９】
構造物に作用する水平力によってストッパ25が溝28から離脱したとき、下部テーブル３と上部テーブル４は免震装置１によって原位置に留まろうとし、それぞれ構造物の変形と共に移動するベース２と下部テーブル３に対して相対移動する。下部テーブル３と上部テーブル４の、ベース２と下部テーブル３に対する相対移動量に応じてばね５、６が回転しながら、伸長する。
【０１２０】
振動が繰り返される間、下部テーブル３と上部テーブル４はベース２と下部テーブル３に対する原位置に関して正負の向きに往復動し、ばね５、６が伸長と収縮を繰り返す。
【０１２１】
ベース２と下部テーブル３の静止後、下部テーブル３と上部テーブル４はばね５、６の復元力によってベース２と下部テーブル３に対する相対的な変位がなくなる向きに復帰しようとし、ばね５、６自体の減衰効果によって振幅は早期に減少し、停止する。
【０１２２】
【発明の効果】
ベースと、ベース上に、ベースに対して水平の１方向に相対移動自在に支持される下部テーブルと、下部テーブル上に、下部テーブルに対し、前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持される上部テーブルを基本要素とし、地震等の振動の発生時に下部テーブルをベースに対して水平の１方向に直線運動させ、上部テーブルを下部テーブルに対して前記１方向に交差する水平方向に直線運動させた上で、ベースと下部テーブル間、及び下部テーブルと上部テーブル間に両者間に相対移動が生じたときに伸長して復元力を発揮するばねを架設するため、ガイド棒とスライダ及び滑車とワイヤを用いることなく、変形量と復元力の関係がサインカーブ的になるコイルスプリングの特性を発揮させ、ばねの固有振動数を持たない機能を引き出しながら、免震装置全体としての構成を単純化させることができる。
【０１２３】
上部テーブルがベースに対して任意の方向に相対移動自在でありながら、上部テーブルと下部テーブルとの間に架設されるばねの上部テーブル側の端部の移動が直線運動に規制され、下部テーブルとベースとの間に架設されるばねの下部テーブル側の端部の移動も直線運動に規制されているため、ばねの変形量と復元力の関係がサインカーブ的になり、下部テーブルとベース、及び上部テーブルと下部テーブルの相対移動を早期に終息させることが可能になる。
【０１２４】
併せてばねの一端の移動が直線運動に規制されることで、ばねが固有振動数を持たない使用状態にあるため、下部テーブルや上部テーブルの振動を増幅させることもない。
【０１２５】
ばねは伸長量に応じた復元力を発揮し、相対移動した下部テーブルと上部テーブルを原位置に復帰させようとするが、軸の方向を一定にしたまま伸長するのではなく、軸が一端の回りに回転しながら伸長することで、下部テーブルと上部テーブルの復帰時に下部テーブルと上部テーブルが原位置に近づく程、ばねの復元力がサインカーブに従って小さくなる。
【０１２６】
この結果、原位置に復帰しようとする下部テーブルと上部テーブルがばねの復元力によって原位置を超え、更に相対移動時と反対の向きに移動しようとするときの下部テーブルと上部テーブルの加速度は低減されるため、下部テーブルと上部テーブルは原位置付近でベースに対して小さい振幅で振動を繰り返した後、静止することができる。
【０１２７】
またばねの復元力は下部テーブルと上部テーブルに直接作用することから、ガイド棒にスライダを外接させる場合や、スライダに接続されるワイヤを滑車を経由させて張架する場合のような摩擦力による力の損失が少ないため、ばねの復元力を有効に発揮させ、損失させることなく下部テーブルと上部テーブルに伝達させることが可能である。
【０１２８】
以上のように相対移動した下部テーブルと上部テーブルを原位置に復帰させるように下部テーブルと上部テーブルに作用する復元力が原位置付近で急激に０に近づき、下部テーブルと上部テーブルを制動させるように働くことから、免震装置に振動抑制のための格別なダンパを併用する必要性がない。
【０１２９】
請求項２ではベースと下部テーブル間に、下部テーブルを水平の１方向に相対移動自在に支持する円柱状の下部回転体を軸を水平に向けて介在させ、下部テーブルと上部テーブル間に、上部テーブルを前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する円柱状の上部回転体を軸を水平に向けて介在させるため、振動の発生時に摩擦による抵抗なく相対移動を生じさせることができ、１個当たりの支承体が負担する荷重を低減し、支承体の数を節減することができる。
【０１３０】
請求項３〜請求項５ではベースと下部テーブルの対向する面間に、両者間の鉛直方向の相対移動を許容し、ベースに生ずる鉛直振動を遮断する鉛直振動遮断装置を介在させるため、免震装置に作用する鉛直方向の振動を遮断することができる。
【０１３１】
請求項６では下部テーブルと上部テーブル間の周囲に、上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの相対移動量を制限する制限装置を設置するため、下部テーブルと上部テーブル間の鉛直方向の一定量を超える相対移動量を制限し、上部テーブルの下部テーブルからの離脱を防止することができる。
【０１３２】
請求項７、請求項８では下部テーブルと上部テーブル間に、上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの相対移動を許容しながら、相対移動時の衝撃を緩和する緩衝装置を設置するため、鉛直上向きの相対移動が生じたときの衝撃を緩和することができる。
【０１３３】
請求項９では上部テーブルに浮き上がりが生じていない平常状態で、鉛直ばねの復元力が上部テーブルに鉛直上向きに作用した状態に保つことで、上部テーブルの浮き上がり時と浮き上がり後の衝撃が緩和されるため、鉛直方向の振動を遮断することができる。
【０１３４】
請求項８、請求項９ではまた、鉛直ばねを保持する保持材が存在することで、下部テーブルと上部テーブル間の鉛直上向きの一定量の相対移動を許容しながら、その一定量を超える相対移動量を制限することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】免震装置の構成例を示した斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２のｘ−ｘ線の立面図である。
【図４】図２のｙ−ｙ線の立面図である。
【図５】 (a)は下部回転体（上部回転体）とプレートの関係を示した縦断面図、(b)は(a)に直交する方向の縦断面図である。
【図６】ベースの形状例を示した斜視図である。
【図７】図６のベースに対応した下部テーブルの形状例を示した斜視図である。
【図８】図７の下部テーブルに対応した上部テーブルの形状例を示した斜視図である。
【図９】下部テーブルと上部テーブルがそれぞれベースと下部テーブルに対して相対移動したときの様子を示した平面図である。
【図１０】図９の斜視図である。
【図１１】図９の上部テーブルを省略した様子を示した平面図である。
【図１２】図11の平面図である。
【図１３】図11の拡大図である。
【図１４】図12の拡大図である。
【図１５】 (a)は図９のｚ−ｚ線断面図、(b)は(a)の破線円部分の拡大図である。
【図１６】ベースと下部テーブル間に鉛直ばねを用いた鉛直振動遮断装置を設置した様子を示した斜視図である。
【図１７】図16のベースと下部テーブルを組み合わせた様子を示した立面図である。
【図１８】ベースと下部テーブル間に水平ばねを用いた鉛直振動遮断装置を設置した様子を示した斜視図である。
【図１９】図18の一部拡大図である。
【図２０】図19の立面図である。
【図２１】図18の鉛直振動遮断装置が下部テーブルの鉛直荷重を負担したときの様子を示した立面図である。
【図２２】ベースと下部テーブル間に他の水平ばねを用いた鉛直振動遮断装置を設置した様子を示した立面図である。
【図２３】図22の鉛直振動遮断装置の水平ばねが収縮した状態を示した立面図である。
【図２４】輪ばねを示した縦断面図である。
【図２５】輪ばねの圧縮力−縮み関係を示した復元力特性図である。
【図２６】緩衝装置の構成例と取付例を示した立面図である。
【図２７】緩衝装置の他の構成例と取付例を示した立面図である。
【図２８】ばねの回転を伴う伸長と下部テーブルとの関係を示した平面図である。
【図２９】下部テーブルをばねと見なしたときの下部テーブルの復元力と水平変位との関係を示したグラフである。
【図３０】下部テーブルの加速度と水平変位との関係を示したグラフである。
【図３１】下部テーブルのばね定数と水平変位との関係を示したグラフである。
【図３２】下部テーブルの固有振動数と水平変位との関係を示したグラフである。
【図３３】ストッパの具体例とストッパのベースや下部テーブルへの取付状態を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１……免震装置、２……ベース、2a……溝、201……軌道枠、202……直交枠、３……下部テーブル、3a……溝、31……軌道枠、3b……溝、32……軌道枠、４……上部テーブル、4b……溝、41……軌道枠、41ａ……溝、42……直交枠、５，６……ばね、７……下部回転体、８……上部回転体、９……プレート、9a……開口、10……プレート、10ａ……開口、11……制限装置、11ａ……包囲部、11ｂ……押さえ部、11ｃ……溝、12……回転体、13……プレート、13ａ……開口、14……金属板、15……板ばね、16……鉛直振動遮断装置、17……鉛直ばね、171……水平ばね、171a……シリンダ、171b……ケーシング、171c……軸、18……保持部材、18ａ……棒材、18ｂ……ブラケット、181……保持部材、181a……支持材、181b……保持材、181c……連結部材、181d……支持軸、181e……プレート、181f……連結材、181g……ピン、181h……ピン、181i……ピン、181j……支柱、181k……緩衝材、19……プレート、20……プレート、21……緩衝装置、22……鉛直ばね、22ａ……シリンダ、23……保持材、24……心棒、25……ストッパ、26……ばね、27……ケース、28……溝。

Claims (9)

1. ベースと、ベース上に、ベースに対して水平の１方向に相対移動自在に支持される下部テーブルと、下部テーブル上に、下部テーブルに対し、前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持される上部テーブルと、ベースと下部テーブル間、及び下部テーブルと上部テーブル間に、それぞれの相対移動方向に交差する方向に架設され、両者間に相対移動が生じたときに伸長して復元力を発揮するばねから構成され、
   前記ベースと下部テーブル及び上部テーブルは３段重ねに配置され、
   前記ベースと前記下部テーブル間に下部テーブルを前記水平の１方向に相対移動自在に支持する下部支承体が介在し、
   前記下部テーブルと前記上部テーブル間に上部テーブルを前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する上部支承体が介在し、
   前記ベースは前記水平の１方向に前記下部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠を有し、
   前記下部テーブルは前記水平の１方向に前記下部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠と、前記１方向に交差する水平方向に前記上部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠を有し、
   前記上部テーブルは前記１方向に交差する水平方向に前記上部支承体を配置するための少なくとも２本の平行な軌道枠を有し、
   前記ベースと下部テーブル間のばねはベースの前記軌道枠とそれに対向する下部テーブルの前記軌道枠との間に、平面上、前記ベースと下部テーブルの相対移動方向に直交する方向に、且つ水平面に対し、傾斜して架設され、
   前記下部テーブルと上部テーブル間のばねは下部テーブルの前記軌道枠とそれに対向する上部テーブルの前記軌道枠との間に、平面上、前記下部テーブルと上部テーブルの相対移動方向に直交する方向に、且つ水平面に対し、傾斜して架設されていることを特徴とする直線運動型復元機能付き免震装置。
2. ベースと下部テーブル間に前記下部支承体として、下部テーブルを水平の１方向に相対移動自在に支持する円柱状の下部回転体が軸を水平に向けて介在し、下部テーブルと上部テーブル間に前記上部支承体として、上部テーブルを前記１方向に交差する水平方向に相対移動自在に支持する円柱状の上部回転体が軸を水平に向けて介在している請求項１記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
3. ベースと下部テーブルの対向する面間に、両者間の鉛直方向の相対移動を許容し、ベースに生ずる鉛直振動を遮断する鉛直振動遮断装置が介在している請求項１、もしくは請求項２記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
4. 鉛直振動遮断装置はベースと下部テーブルのいずれか一方に接続され、下部テーブルの鉛直荷重を負担しながら、鉛直方向に復元力を発揮する鉛直ばねと、ベースと下部テーブルの双方に水平軸回りに回転自在に連結され、ベースと下部テーブルを常に平行に保つ保持部材からなる請求項３記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
5. 鉛直振動遮断装置はベースに接続され、下部テーブルの鉛直荷重を負担しながら、水平方向に復元力を発揮する水平ばねと、ベースに水平軸回りに回転自在に支持されながら、下部テーブルと水平ばねに水平軸回りに回転自在に連結され、ベースと下部テーブルを常に平行に保つ保持部材からなる請求項３記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
6. 下部テーブルと上部テーブル間に、上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの相対移動量を制限する制限装置が設置されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
7. 下部テーブルと上部テーブル間に、上部テーブルの下部テーブルに対する鉛直上向きの相対移動を許容しながら、相対移動時の衝撃を緩和する緩衝装置が設置されている請求項１、もしくは請求項２記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
8. 緩衝装置は鉛直方向に復元力を発揮する鉛直ばねと、下部テーブルと上部テーブルに固定され、鉛直ばねを保持する保持材からなる請求項７記載の直線運動型復元機能付き免震装置。
9. 上部テーブルに鉛直上向きの相対移動が生じていない平常状態で、鉛直ばねの復元力が上部テーブルに鉛直上向きに作用した状態にある請求項８記載の直線運動型復元機能付き免震装置。

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