JP5956315B2 - 免震台 - Google Patents

Description

この発明は、精密機器や重要品などを地震の揺れから保護するための免震台に関するものである。

特許文献１には、皿状凹部に球体を配置した構造の免震台が開示されている。この免震台は、四角形の基盤および移動盤のそれぞれの４カ所に皿状凹部を備え、各皿状凹部に配置された球体を介して基盤上に移動盤が可動に支持されており、移動盤上に保護すべき精密機器等が置かれる。上記皿状凹部に配置された４個の球体は球体保持板により保持されて一体的に移動する。上記基盤はその中央部に配置された支持板上で水平移動可能に支持されており、支持板の中央部に設けられたカラーおよびボルトを介して支持板に移動盤が連結される。上記ボルトには圧縮バネが外嵌されており、この圧縮バネの力により移動盤は基盤側へ付勢される。

上記免震台において、移動盤はボルトによって支持板に連結されているので、移動盤が垂直方向に動いても基盤から外れることはなく、また移動盤が水平方向に動くときには、球体が上下の皿状凹部の最も深い位置から浅い位置へと移動することにより抵抗が生じるので、水平方向の揺れが減衰される。そして、球体が皿状凹部の縁に至ると、上記カラーの外周に設けられたクッション体が基盤の孔の周囲（ガード）に当接し、それ以上の水平移動が規制される。その際の移動盤の上下方向の変位は圧縮バネが伸縮することで軽減される。揺れが沈静化すれば、移動盤およびその上に置かれた精密機器の自重により球体が皿状凹部の中心位置に戻り、初期の状態に復帰する。

また、免震台における移動台のθ軸回転を防止するために、移動台をガイドレールに沿って動かすようにしたものもある（特許文献２）。

特開平１０−２６２７５９号公報 特開２０００−２４０７２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された免震台では、球体の数を増やして大型機器用にする場合、球体保持板で全ての球体を一体的に保持しようとすると、球体保持板に高い剛性が必要になり、移動盤の動きが鈍くなるとともに、免震台が重量化することになる。また、上記免震台は、ボルトやカラーを用いて移動盤を基盤に連結しているので、構造や組み立てが複雑になるという欠点がある。

また、上記免震台は、圧縮バネによって移動盤の浮き上がりを押さえてがたつきの抑制を行っているため、移動盤に対して圧縮バネの力が生じていると、移動盤の移動を妨げるおそれがある。特に、上記移動盤が最大移動して球体が皿状凹部の縁にきた時に圧縮バネの力が最大となり、移動盤の戻り動作が妨げられる。

また、皿状凹部に球体を配置した構造の免震台を連結して使用する場合、各免震台毎に生じる球体の転がりトルクにばらつきによって移動盤にθ軸方向の回転力が発生し、移動盤がθ軸方向に回転することがある。

移動盤がθ軸方向に回転すると、免震台の免震効果が減少し、免震台の積載物が左右方向にランダムな回転運動を起こして積載物同士がぶつかるおそれが生じる。

特許文献２の免震台は、移動台をガイドレールに沿って動くようにして、θ軸回転を防止しているが、４個の鋼球の配置およびガイドレールを積載物それぞれに合わせる必要があり、免震台をモジュール化し難いという問題がある。

また、特許文献２の免震台の場合、θ軸回転を防止するガイドレールを設置するためのスペースも必要となり、コンパクトな免震台構造にならないという問題もある。

また、特許文献２の免震台の場合、移動台のＺ軸方向への浮き上がりも防止できないという問題もある。

そこで、この発明は、複数台を連結して大型機器用の免震装置とすることが容易で、しかも構造の簡素化や組み立ての容易化が図れ、移動台のθ軸方向の回転も防止できる免震台を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、皿状凹部が２個設けられた基盤と、皿状凹部が２個設けられた移動盤と、この基盤の２個の皿状凹部と移動盤の２個の皿状凹部との間にそれぞれ配置された球体と、このそれぞれの球体を上下から挟み込んで連結する２枚の保持板からなる保持器と、上記基盤に固定されており、上記それぞれの球体間であって上記２枚の保持板のうちの下側の保持板の上側を通る基盤側のブリッジと、上記移動盤に固定されており、上記それぞれの球体間であって２枚の保持板のうちの上側の保持板の下側を通る移動盤側のブリッジを備え、上記下側の保持板と基盤側のブリッジの間、又は上側の保持板と移動盤側のブリッジの間の少なくとも一方に、移動盤の動きに応じて保持板とブリッジが摺動して保持板とブリッジの交叉角度を一定に保持するθ軸回転防止部材を挟み入れたことをものである。

上記θ軸回転防止部材は、一方の面に、保持板を摺動可能にガイドする保持板ガイド溝を備え、他方の面に、ブリッジを摺動可能にガイドするブリッジガイド溝を有する平面部材によって構成することができる。

上記保持器に保持された球体の移動を規制するブレーキ機構を設けることができる。

上記ブレーキ機構としては、保持器と球体間に設けられた、球体を押圧して摩擦力を付与する摺動部材によって構成することができる。

また、上記基盤と移動盤の間に配置される球体を、それぞれ２または３個で一組とし、この各組の球体間にブレーキ部材（摩擦部材）を配置し、搭載物の荷重により各組の球体が皿状凹部の中心に向かう力で各組の球体間に配置したブレーキ部材（摩擦部材）を押圧して摩擦力を付与するようにして、２または３個一組の球体の移動速度を減速させる制動を行ってもよい。

この発明の免震台を複数、連結部材によって連結することにより、大型の免震装置にすることができる。

複数の免震台を連結部材によって連結して大型の免震装置にする場合、下側の保持板と基盤側のブリッジの間にθ軸回転防止部材を挟み入れた免震台と、上側の保持板と移動盤側のブリッジの間にθ軸回転防止部材を挟み入れた免震台とを交互に組合せることができる。

この発明は、複数台を連結して大型機器用の免震装置とすることが容易で、しかも構造の簡素化や組み立ての容易化が図れ、移動盤のθ軸方向の回転も防止できるという効果を奏する。

この発明の一実施形態に係る免震台を示した図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、同図（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。 図１の免震台の保持器における下側の保持板を示した図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。 図１の免震台の保持器における上側の保持板を示した図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。 図１の免震台の保持器におけるスペーサを示した図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は側面図である。 図１の免震台のブリッジを示した図であって、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は側面図である。 図１の免震台におけるθ軸回転防止部材を示す部分斜視図である。 図１の免震台のＸ方向動作を示した図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。 図１の免震台のＹ方向動作を示した図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 複数の免震台を連結した免震装置を示した平面図である。 （Ａ）は図９のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図９のＢ−Ｂ断面図である。 この発明の他の実施形態に係る制動部付きの免震台を示した断面図である。 この発明の他の実施形態に係る制動部付きの免震台を示した断面図である。 この発明の他の実施形態に係る制動部付きの免震台を示した断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示しているように、この実施形態の免震台１は、円形の皿状凹部２１が２個設けられた長方形の基盤２と、同じく円形の皿状凹部３１が２個設けられた長方形の移動盤３とを備えている。上記皿状凹部２１および皿状凹部３１の背面中央部には支持突起２１ａ、３１ａがそれぞれ形成されており、上記支持突起２１ａは上記基盤２に形成された支持穴２２に嵌合固定され、上記支持突起３１ａは上記移動盤３に形成された支持穴３２に嵌合固定されている。

上記基盤２の皿状凹部２１と上記移動盤３の皿状凹部３１との間に鋼製の球体４が配置されている。この免震台１における原点位置では、上記球体４は上記皿状凹部２１、３１の底に位置する。なお、便宜上、上記免震台１における上記２個の球４体の並びの方向（免震台１の長手方向）をＹ方向とし、このＹ方向に直交する水平方向をＸ方向とし、垂直方向をＺ方向とする。

上記皿状凹部２１、３１間に配置された２個の球体４は、保持器５によって保持されて一体的に移動することができる。上記保持器５における下側（基盤側）の保持板５１と上側（移動盤側）の保持板５２は、上記２個の球体４を上下から挟み込んだ状態で連結されている。また、上記下側の保持板５１と上側の保持板５２との間にはスペーサ５３が設けられている。

上記下側の保持板５１は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示しているように、その両端に上記球体４を受けるすり鉢状の受け穴部５１ａを有している。また、上記受け穴部５１ａの周囲４カ所に螺子穴５１ｂが形成されている。

上記上側の保持板５２は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示しているように、その両端に上記球体４を受けるすり鉢状の受け穴部５２ａを有している。上記傾斜盛り上がり部５２ｂは、Ｘ方向には一定の高さとなっている。また、上記受け穴部５２ａの周囲４カ所に螺子挿通穴５２ｂが形成されている。

上記スペーサ５３は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示しているように、上記鋼球４を収容する貫通穴５３ａを中央部に有している。また、上記貫通穴５３ａの周囲４カ所に螺子挿通穴５３ｂが形成されている。

図１に示したように、上記基盤２には基盤側のブリッジ２３が固定されている。この基盤側のブリッジ２３はその横架部分が上記２個の球体４の間であって上記下側の保持板５１の上側を通るように設けられている。また、移動盤側のブリッジ３３はその横架部分が上記２個の球体４の間であって上記上側の保持板５２の下側を通るように設けられている。上記両ブリッジ２３、３３は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示しているように、両端に脚部２３ａ、３３ａを有しており、上記脚部２３ａ、３３ａには、当該ブリッジ２３、３３を上記基盤２または移動盤３に固定するための螺子が挿通される螺子挿通穴が２個ずつ形成されている。

図１及び図６に示したように、上記下側の保持板５１と基盤側のブリッジ２３の間、上側の保持板５２と移動盤側のブリッジ３３の間に、移動盤３の動きに応じて保持板５１、５２とブリッジ２３、３３が摺動して保持板５１、５２とブリッジ２３、３３の交叉角度を一定に保持するθ軸回転防止部材８を挟み入れている。

上記θ軸回転防止部材８は、一方の面に、保持板５１、５２を摺動可能にガイドする保持板ガイド溝８１を備え、他方の面に、ブリッジ２３、３３を摺動可能にガイドするブリッジガイド溝８２を有する平面部材からなる。保持板ガイド溝８１とブリッジガイド溝８２は、保持板５１、５２とブリッジ２３、３３の交叉角度（９０°）に合わせて、直交している。

保持板５１、５２とブリッジ２３、３３が摺動するθ軸回転防止部材８の保持板ガイド溝８１、ブリッジガイド溝８２の摺動部には、潤滑剤、樹脂等の摺動材料、めっき等の表面改質処理やこれらの組み合わせ処理を行うことが好ましい。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示したように、上記免震台１がＸ方向の揺れを受けて上記基盤２と上記移動盤３のＸ方向の相対移動が生じた時、上記球体４は上記皿状凹部２１、３１のＸ方向上の縁に移動する。このとき、保持板５１、５２とブリッジ２３、３３は、θ軸回転防止部材８の保持板ガイド溝８１、ブリッジガイド溝８２にガイドされて交叉角度が一定に保持されるため、基盤２と移動盤３の間でθ軸方向への回転が生じない。

また、図８（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、上記免震台１がＹ方向の揺れを受けて上記基盤２と上記移動盤３のＹ方向の相対移動が生じた時、上記鋼球４は上記皿状凹部２１、３１のＹ方向上の縁に移動する。このとき、保持板５１、５２とブリッジ２３、３３は、θ軸回転防止部材８の保持板ガイド溝８１、ブリッジガイド溝８２にガイドされて交叉角度が一定に保持されるため、基盤２と移動盤３の間でθ軸方向への回転が生じない。

図９、図１０に示すように、２台の免震台１を連結材１１により連結してほぼ正方形状の大型の免震装置を作製することができる。このように免震台１を連結して大型機器用の免震装置を作製する場合、上記球体４は２個単位で増えていく。そして、上記２個の球体４は各免震台１で上記保持器５により一体化されているので、保持器５同士の連結を行わない場合でも或いは連結を行う場合でも、球体４の増加に対して上記保持器５の剛性を高めていく必要は特になく、重量増加や上記移動盤の動きの鈍化といった欠点は生じない。また、上記免震台１は、上記ブリッジ２３、３３と保持器５の保持板５１、５２を利用して上記移動盤３を上記基盤２に連結しているので、構造や組み立てが簡単である。また、上記免震台１は、保持板５１、５２とブリッジ２３、３３が、θ軸回転防止部材８の保持板ガイド溝８１、ブリッジガイド溝８２にガイドされて交叉角度が一定に保持されるため、基盤２と移動盤３の間でθ軸方向への回転が阻止され、がたつきの程度も小さくできる。

また、上記基盤２と上記移動盤３の相対位置変化の最大設定位置で上記基盤側ブリッジ２３および上記移動盤側ブリッジ３３に上記保持板５が当たるように構成しているので、上記移動盤３の移動範囲を上記最大設定位置の範囲内に制限できる。上記最大設定位置として上記皿状凹部２１、３１の縁位置を例示したが、縁の少し手前の位置とすることもできる。

図９、図１０の免震装置では、下側の保持板５１と基盤側のブリッジ２３の間にθ軸回転防止部材８を挟み入れた免震台１（図９の右側）と、上側の保持板５２と移動盤側のブリッジ３３の間にθ軸回転防止部材８を挟み入れた免震台（図９の左側）とを組合せている。

図１１〜図１３は、この発明の他の実施形態に係るブレーキ機構６を備える免震台１を示した断面図である。

図１１に示す免震台１のブレーキ機構６は、下側の保持板５１と上側の保持板５２との間のスペーサ５３に、球体４の方向に向かう有底穴６１を形成し、この有底穴６１にはバネ（付勢部材）６２が設けられている。そして、上記有底穴６１には円柱状のブレーキ部材（摩擦部材）６３が挿入されており、このブレーキ部材６３の先端側は上記バネ６１の付勢によって球体４に接触することで球体４の移動速度を減速させる制動が行われる。

図１２は、この発明の他の実施形態に係るブレーキ機構６を有する免震台１を示した断面図である。

図１２に示す免震台１のブレーキ機構６は、下側の保持板５１の球体４を受けるすり鉢状の受け穴部５１ａと、上側の保持板５２の球体４を受けるすり鉢状の受け穴部５２ａに、球体４に摩擦力を付与するブレーキ部材（摩擦部材）６４を設け、球体４の移動速度を減速させる制動を行うものである。

図１３は、この発明の他の実施形態に係るブレーキ機構６を有する免震台１を示した断面図である。

図１３の実施形態は、皿状凹部２１、３１間に配置する球体４を２または３個一組とし、この各組の球体４間にブレーキ部材（摩擦部材）６５を配置し、搭載物の荷重により各組の球体４が皿状凹部２１、３１の中心に向かう力で各組の球体４間に配置したブレーキ部材（摩擦部材）６５を押圧して摩擦力を付与するようにして、２または３個一組の球体４の移動速度を減速させる制動を行ってもよい。

図示はしていないが、水平方向に所定値以上の力が生じたときに破断するシェアピンが設けられているのがよい。このようなシェアピンを設ける構造であれば、揺れが小さなときに不必要に上記移動盤３が動くのを防止することができる。上記シェアピンは基盤２と移動盤３の例えば端面同士の１カ所または複数箇所を繋ぐように設けられる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１ 免震台
２ 基盤
２１ 皿状凹部
２３ 基盤側のブリッジ
２３ａ 脚部
３ 移動盤
３１ 皿状凹部
３３ 移動盤側のブリッジ
３３ａ 脚部
４ 鋼球
５ 保持器
５１ 下側の保持板
５１ｂ 螺子穴
５２ 上側の保持板
５２ｂ 螺子挿通穴
５３ スペーサ
６ ブレーキ機構
６１ 有底穴
６２ バネ（付勢部材）
６３ ブレーキ部材（摩擦部材）
６４ ブレーキ部材（摩擦部材）
６５ ブレーキ部材（摩擦部材）
８ θ軸回転防止部材
８１ 保持板ガイド溝
８２ ブリッジガイド溝

Claims (7)

1. 皿状凹部が２個設けられた基盤と、皿状凹部が２個設けられた移動盤と、この基盤の２個の皿状凹部と移動盤の２個の皿状凹部との間にそれぞれ配置された球体と、このそれぞれの球体を上下から挟み込んで連結する２枚の保持板からなる保持器と、上記基盤に固定されており、上記それぞれの球体間であって上記２枚の保持板のうちの下側の保持板の上側を通る基盤側のブリッジと、上記移動盤に固定されており、上記それぞれの球体間であって２枚の保持板のうちの上側の保持板の下側を通る移動盤側のブリッジとを備え、上記下側の保持板と基盤側のブリッジの間、又は上側の保持板と移動盤側のブリッジの間の少なくとも一方に、移動盤の動きに応じて保持板とブリッジが摺動して保持板とブリッジの交叉角度を一定に保持するθ軸回転防止部材を挟み入れたことを特徴とする免震台。
2. 上記θ軸回転防止部材は、一方の面に、保持板を摺動可能にガイドする保持板ガイド溝を備え、他方の面に、ブリッジを摺動可能にガイドするブリッジガイド溝を備える平面部材からなる請求項１に記載の免震台。
3. 上記保持器に保持された球体の移動を規制するブレーキ機構を設けた請求項１又は２記載の免震台。
4. 上記ブレーキ機構が、保持器と球体間に設けられた、球体を押圧して摩擦力を付与する摩擦部材からなる請求項３に記載の免震台。
5. 上記基盤と移動盤の間に配置される球体を、それぞれ２または３個で１組とし、この各組の球体間に摺動部材を配置し、搭載物の荷重により各組の球体が皿状凹部の中心に向かう力で各組の球体間に配置した摩擦部材を押圧して摩擦力を付与する請求項３に記載の免震台。
6. 上記請求項１〜５の免震台を複数、連結部材によって連結した免震装置。
7. 下側の保持板と基盤側のブリッジの間にθ軸回転防止部材を挟み入れた請求項１〜５の免震台と、上側の保持板と移動盤側のブリッジの間にθ軸回転防止部材を挟み入れた請求項１〜５の免震台とを交互に組合せて連結した請求項６に記載の免震装置。

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