CN107709825B - 上下隔震装置以及上下隔震装置单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够使放置了隔震对象的可动框架顺利地上下移动，并且小型、轻量且容易运用的上下隔震装置，其包括：固定框架(2)；可动框架(3)，其配置在上述固定框架上；支承导引机构(4)，其仅允许上述可动框架的上下移动；以及复原构件(5)，其使上述可动框架(3)与固定框架(2)之间的间隔保持为固定；上述支承导引机构(4)包括：导轨(40)，其铺设在上述固定框架(2)上；移动块(41)，其通过多个滚动体组装于上述导轨；支承脚(42)，其一端连接于上述移动块，且另一端连接于上述可动框架(3)，并将上述可动框架的上下移动转换为上述移动块(41)的运动；以及辅助脚(43)，其设定为上述支承脚(42)一半的长度，一端连接于上述支承脚(42)的长度方向的中间位置，且另一端连接于上述固定框架(2)。

Description

上下隔震装置以及上下隔震装置单元

技术领域

本发明涉及一种上下隔震装置，该上下隔震装置保护精密设备、电子设备、艺术品等隔震对象免于地震等外部振动、尤其是上下振动。

背景技术

以往，在运送精密设备、电子设备、艺术品等隔震对象时，或者在地震对于设置在建筑物内的该隔震对象进行作用时，作为该隔震对象的抗外部振动的措施，以使这些隔震对象阻绝于地面的振动为目的而使用隔震装置。另外，作为该隔震装置，已知有吸收水平方向的振动的水平隔震装置、吸收上下方向的振动的上下隔震装置、以及兼具这些水平隔震装置和上下隔震装置的功能的三维隔震装置。

作为其中上下隔震装置的结构，如专利文献1所公开那样，已知如下结构，即：在作为可动框架的建筑物基础与作为固定框架的基础之间，配置有被称为缩放仪(pantograph)机构的由四节连杆(link)所构成的隔震单元。如专利文献1的图1所示的上述隔震单元是使四根连杆构成为菱形而成的，并且在一对连杆支点部之间配置有拉伸螺旋弹簧，并在连接于上述固定框架的固定端与连接于上述可动框架的自由端之间，施加使这些固定端和自由端互相远离的方向的推力。由此，当上下方向的振动在上述可动框架与上述固定框架之间进行作用时，位于上述固定端的对面处的上述自由端平行移动，使上述可动框架能够在阻绝于上述固定框架的振动状态下自由地上下移动。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本公报、特开平10-213177号

(发明要解决的课题)

如专利文献1的图1所示的隔震单元是四节连杆，且仅将上述固定端连接于上述固定框架而无法自立(self-support)。因此，仅依上述隔震单元无法支撑可动框架的上下移动，而在该可动框架中产生朝水平方向倾斜的所谓摇摆(rocking)。

因此，在专利文献1中，为了防止上述可动框架的摇摆，在上述固定框架上使侧壁竖起，利用该侧壁包围上述可动框架上下移动的范围，并且由设置于该侧壁上的叠层橡胶限制上述可动框架的水平方向的移动。

然而，就该结构而言，相对于上述可动框架的大小，上述固定框架的大小将大型化，而有难以实现小型、轻量且容易运用的隔震台的问题。另外，当上述可动框架一边产生摇摆一边上下移动时，由于设置于上述侧壁上的叠层橡胶会抵接于上述可动框架，因而有上述叠层橡胶会容易阻碍该可动框架顺利地上下移动的问题。

(用于解决课题的手段)

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够使放置了隔震对象的可动框架顺利地上下移动，并且小型、轻量且容易运用的上下隔震装置。

本发明的上下隔震装置包括：固定框架；可动框架，在该可动框架上放置隔震对象设备，并且该可动框架配置在上述固定框架上；支承导引机构，其仅允许上述可动框架对于上述固定框架的上下移动；以及复原构件，其以使上述可动框架与固定框架之间的间隔保持为固定的方式弹推该可动框架。上述支承导引机构包括：导轨，其铺设在上述固定框架上；移动块，其通过多个滚动体组装于上述导轨，并承受作用于该导轨的长度方向以外的其他方向的载荷；支承脚，其一端旋转自如地连接于上述移动块，且另一端旋转自如地连接于上述可动框架，并将上述可动框架的上下移动转换为上述移动块沿着上述导轨的长度方向的运动；以及辅助脚，其设定为上述支承脚一半的长度，一端旋转自如地连接于上述支承脚的长度方向的中间位置，且另一端旋转自如地连接于上述固定框架。

(发明效果)

上述支承导引机构的支承脚和辅助脚构成所谓斯科特拉塞尔机构 (Scott-Russell mechanism)，并且将上述可动框架的运动方向对于上述固定框架限制为上下方向。因此，上述可动框架不会产生摇摆而进行上下移动。

另外，上述支承导引机构的支承脚的固定框架侧的端部，旋转自如地连接于上述移动块；另外，该移动块通过多个滚动体而组装于铺设在上述固定框架的上述导轨上，且一边承受作用于该导轨的长度方向以外的其他方向的载荷一边沿着该导轨进行运动。因此，当较大载荷作用于上述可动框架时，能够顺利地导引该可动框架的上下移动。因此，根据本发明，能够提供一种能够使放置了隔震对象的可动框架顺利地上下移动，并且小型、轻量且容易运用的上下隔震装置。

附图说明

图1是表示应用了本发明的上下隔震装置的第一实施方式的正视图。

图2是表示能够应用于本发明的上下隔震装置中的导轨与移动块的组合的一例的立体图。

图3是表示复原构件的第二配置例的示意图。

图4是表示复原构件的第三配置例的示意图。

图5是表示应用了本发明的上下隔震装置的第二实施方式的正视图。

图6是表示第二实施方式的上下隔震装置的俯视图。

图7是表示应用了本发明的上下隔震装置的第三实施方式的立体图。

图8是表示第三实施方式的上下隔震装置的俯视图。

图9是表示组合第三实施方式的上下隔震装置而构成的上下隔震装置单元的俯视图。

具体实施方式

以下，一边使用附图一边详细说明本发明的上下隔震装置。

图1是表示应用了本发明的上下隔震装置1的第一实施方式的正视图，并表示本发明的上下隔震装置的基本构成。该上下隔震装置1(以下，称为“隔震装置”)包括：固定框架2，其放置于地面；可动框架3，其搭载必须隔震的精密设备、电子设备、艺术品等隔震对象；支承导引机构4，其导引上述可动框架3对于上述固定框架2的上下方向(图1中的箭头Z 方向)的运动；以及复原构件5，其将上述可动框架3对于上述固定框架 2弹性地支承。

上述支承导引机构4包括铺设在上述固定框架2上的导轨40、沿着该导轨40自如进行直线运动的移动块41、连接上述可动框架3与上述移动块41的支承脚42、以及连接上述支承脚42的长度方向的中间位置与上述固定框架2的辅助脚43。

图2是表示上述导轨40与上述移动块41的组合的一例的立体图，且为了能够掌握内部结构而将局部透视描绘。在上述导轨40上沿着长度方向形成有滚珠或滚轮等滚动体44的滚动面45，另一方面，在上述移动块 41上形成有上述滚动体44的无限循环道，且在该无限循环道内配置有多个滚动体44。上述移动块41通过滚动体44组装于上述导轨40，且能够通过上述滚动体44在上述导轨40的滚动面45上进行滚动，从而该移动块41沿着上述导轨40移动自如。即使从上述支承脚42对于上述移动块 41施加按压力或拉伸力时，有必要以上述移动块41不会与上述导轨40 分离而沿着该导轨40移动自如的方式，能够使上述移动块41在组装于导轨40的状态下承受作用于与该导轨40的长度方向垂直的面内的各种载荷。作为这些导轨40和移动块41的组合，能够运用市售的直线导引装置 (例如，LM导轨/THK株式会社制)。另外，上述导轨40和移动块41的承受载荷，能够根据设置在上述可动框架3上的隔震对象的重量适当选定。

上述支承脚42是用于将上述可动框架3的上下移动传达至上述移动块41的连杆，一端旋转自如地连接于上述可动框架3，另一端旋转自如地连接于上述移动块41，并上述支承脚42倾斜配置在上述可动框架3与上述移动块41之间。上述支承脚42分别旋转自如地连接于上述可动框架 3和上述移动块41，由此允许上述移动块41沿着上述导轨40运动。另外，上述辅助脚43是用于限制上述支承脚42的运动的连杆，一端旋转自如地连接于上述支承脚42，另一端旋转自如地连接于上述固定框架2。

上述辅助脚43的长度是上述支承脚42的长度的一半，上述辅助脚 43与上述支承脚42的连接点是该支承脚42的长度方向的中间位置。即、当将上述支承脚42与可动框架3的连接点设为A，将上述支承脚42与移动块41的连接点设为B，将上述辅助脚43与上述固定框架2的连接点设为C，将上述支承脚42与上述辅助脚43的连接点设为D时，以AD＝BD＝CD 的方式进行设定。即，上述支承导引机构4构成所谓斯科特拉塞尔机构。

在上述支承导引机构4中，当上述可动框架3与上述支承脚42的连接点A上下移动时，上述移动块41与上述支承脚42的连接点B在上述固定框架2上沿着上述导轨40移动。此时，由于如上所述AD＝BD＝CD，因而上述辅助脚43与上述固定框架2的连接点C，位于连接了连接点A和连接点B的线段为直径的假想圆上，∠ACB恒为直角。由此，连接点A在图 1的纸面左右方向上不会移动，而在连接点C的正上方笔直地上下移动。因此，能够一边防止上述连接点A的摇摆，一边使上述可动框架3自由地上下移动。

另一方面，上述复原构件5由所谓扭簧(torsion spring)所构成，一个臂部50旋转自如地连接于上述可动框架3，另一个臂部51旋转自如地连接于上述固定框架2。因此，即使上述可动框架3产生从所静止的稳定位置上升或下降的任一变化，上述复原构件5也对于该可动框架3施加推力，而将该可动框架3拉回稳定位置。

上述复原构件5并不限定于扭簧，也可以使用螺旋弹簧或板簧等各种弹性构件。另外，上述复原构件5的安装位置并不限定于图示位置，只要是能够以使上述可动框架3与固定框架2之间的间隔保持为固定的方式弹推该可动框架3的位置，为图示的位置以外的其他位置也不妨。

例如，如图3所示，也可以在上述移动块41与固定框架2之间设置作为复原构件5的螺旋弹簧，从而对于上述导轨40上的上述移动块41 的移动施加复原构件5的推力。另外，如图4所示，也可以在上述辅助脚 43设置延长部43a并使该辅助脚43与上述支承脚42以X字形交叉，并在上述延长部43a的前端与位于其正下方的上述移动块41之间设置作为复原构件5的螺旋弹簧。

并且，在使用如以上所述那样构成的第一实施方式的隔震装置1时，将上述固定框架2设置在建筑物或运送车辆的地面上，并在上述可动框架 3上放置精密设备、艺术品等隔震对象。

例如，当运送或地震等导致振动对于上述地面进行作用时，该地面的振动通过固定框架2和可动框架3而传播至隔震对象，使隔震对象也进行振动。然而，如上述所述那样，上述可动框架3能够对于上述固定框架2 自由地上下移动，该可动框架3能够以与固定框架2的上下移动的振幅及周期无关地进行振动。因此，搭载有隔震对象的可动框架3处于阻绝于固定框架2的上下移动的状态，而不受地面的上下移动约束，能够以比起该上下移动更长的振动周期进行上下摇晃。由此，能够有效地防止地面的振动所造成的上述隔震对象的损坏。

此时，在本发明的隔震装置中，以上述可动框架3对于上述固定框架 2上下移动的方式支承的支承导引机构4，构成所谓斯科特拉塞尔机构，上述可动框架3通过上述支承导引机构4的运作而能够不会产生摇摆地进行上下移动。另外，上述支承导引机构4的支承脚42的固定框架2侧的端部，连接于组装在导轨40的移动块41，即使当对于该支承脚42施加较大的按压力或拉伸力时，也能够在固定框架2上顺利地移动。

因此，根据本发明，只要上述固定框架2与上述可动框架3之间设置有上述支承导引机构4和复原构件5，则能够一面防止上述可动框架3的摇摆，一面使该可动框架3对于上述固定框架2顺利地上下移动，且上述支承导引机构4和复原构件5能够配置于上述固定框架2与上述可动框架 3之间，因此能够提供小型、轻量且容易运用的上下隔震装置。

图5是表示应用了本发明的隔震装置的第二实施方式的正视图。

在该第二实施方式的隔震装置10中，上述支承导引机构4在上述固定框架2与上述可动框架3之间配置有多个。另外，一对支承导引机构 4a、4b通过连接杆(connecting rod)6连接而构成一组导引单元7，在上述固定框架2与上述可动框架3之间配置有多个上述导引单元7。另外，针对与上述第一实施方式相同的结构，在图中赋予与第一实施方式相同的符号，并在此省略详细说明。

上述导引单元7包含：一对支承导引机构4a、4b、以及使这些一对支承导引机构4a、4b的动作同步的连接杆6。关于通过上述连接杆6连接的一对支承导引机构4a、4b，各支承导引机构所包含的上述支承脚42 在上述固定框架2上朝相同方向倾斜，并且上述导轨40呈一直线状地配置在上述固定框架2。即，上述支承导引机构4a的支承脚42的运动平面，与上述支承导引机构4b的支承脚42的运动平面重叠。

上述连接杆6将上述导引单元7所包含的一对支承导引机构4a、4b 的连接点D彼此连接。即，上述连接杆6的一端旋转自如地连接于一个支承导引机构4a的连接点D，另一方面，另一端旋转自如地连接于另一个支承导引机构4b的连接点D。因此，上述连接杆6将一个支承导引机构 4a的连接点D与另一个支承导引机构4b的连接点D之间的间隔保持为固定。另外，若上述连接杆6旋转自如地连接于一对支承导引机构4a、4b 的支承脚42的相对应的部位，则并不需要连接于连接点D。

因此，当在位于图5中的纸面右侧的支承导引机构4a中将连接点A 朝下方压下时，上述连接杆6将位于图5中的纸面左侧的支承导引机构 4b的连接点D朝向图5中的纸面右方向拉引，在左侧的支承导引机构4b 中连接点A也下降与右侧的支承导引机构4a相同的距离。即，上述连接杆6带动上述导引单元7所包含的一对支承导引机构4a、4b的动作同步。

由此，在由上述连接杆6连接的一对支承导引机构4a、4b中，上述可动框架3与上述支承脚42的连接点A的高度恒为相同，能够一面防止固定框架2上的可动框架3的摇摆，一面使该可动框架3自由地上下移动。

图6是表示上述固定框架2与上述可动框架3之间的上述导引单元7 的配置的俯视图，并表示除去了上述可动框架3的状态。在该图6的例中，配置有四台导引单元7A、7B、7C、7D，两台导引单元7A、7C沿着X方向彼此逆向配置，两台导引单元7B、7D沿着Y方向彼此逆向配置。即，在每个导引单元7A，7B，7C，7D中，各该导引单元所包含的上述支承脚42 的倾斜方互相不同。另外，在上述导引单元7A、7C中，上述支承导引机构4a、4b所包含的导轨40以长度方向配合X方向的方式进行铺设，在上述导引单元7B、7D中，上述支承导引机构4a、4b所包含的导轨40以长度方向配合Y方向的方式进行铺设。

根据该第二实施方式的隔震装置，能够在上述固定框架2与上述可动框架3之间配置多个支承导引机构4，并且使各支承导引机构4的动作同步，即使在上述可动框架3的面积较大时，也能够一面防止摇摆，一面使该可动框架3自由地上下移动。

另外，配置于上述固定框架2与上述可动框架3之间的导引单元7 的台数及其配置并不限定于图6所示的例，例如也可以将三台以上的导引单元7以上述可动框架3的中心为基准，以等间隔呈放射状地配置。

图7是表示应用了本发明的隔震装置的第三实施方式的立体图。

在该第三实施方式的隔震装置11中，在上述固定框架2与上述可动框架3之间配置有四台上述支承导引机构4A、4B、4C、4D。设想将该上述隔震装置11连接多个而使用的状况，上述固定框架2和上述可动框架 3形成为正方形。各支承案内机构4A、4B、4C、4D呈放射状配置在上述固定框架2的中心的周围，上述导轨40的长度方向与上述固定框架2的外缘各边呈90度的角度。另外，针对与上述第一实施方式相同的结构，在图中赋予与第一实施方式相同的符号，并在此省略详细说明。

上述复原构件5与第一实施方式同样地由所谓的扭簧所构成，上述复原构件5为了避免与各支承导引机构4A、4B、4C、4D干扰，对应于上述固定框架2的四隅而配置，一个臂部50旋转自如地连接于上述可动框架 3，另一个臂部51旋转自如地连接于上述固定框架2。

另外，在各支承导引机构4A、4B、4C、4D中设置有减震器(damper)。该减震器对于上述可动框架3的上下移动施加反作用力，使上述可动框架 3所产生的上下振动尽快收敛。在该第三实施方式中，使用旋转型的摩擦减震器8作为上述减震器，上述摩擦减震器8对于各支承导引机构4A、 4B、4C、4D的移动块41固定。在上述摩擦减震器8的旋转轴上设置有小齿轮(pinion gear)，该小齿轮与齿条80啮合，该齿条80与各支承导引机构4A、4B、4C、4D的导轨40平行设置。

因此，当上述可动框架3上下移动，且连接于上述支承脚42的上述移动块41在上述导轨40上移动时，上述摩擦减震器8进行旋转，从而对于上述移动块41的运动施加反作用力。由此，对于上述可动框架3的上下移动不断施加抑制该上下移动的方向的反作用力，而能够使该可动框架 3所产生的上下振动尽快收敛。

图8是表示上述固定框架2上的四台支承导引机构4A、4B、4C、4D 的配置的俯视图，并表示除去了上述可动框架3和上述复原构件5的状态。四台支承导引机构4A、4B、4C、4D在形成为正方形的固定框架2的中心的周围均等地配置。其中，隔着上述固定框架2的中心相对的一对支承导引机构并非配置于一直线上，各支承案内机构4A、4B、4C、4D设置在对于上述固定框架2的中心位移的位置。即，如图8中所示，各支承导引机构4A、4B、4C、4D的支承脚42作为连杆而动作的运动平面，存在于对于上述固定框架2的中心位移距离d的位置。

能够将多个该第三实施方式的隔震装置11连接而使用，并能够对应于放置在上述可动框架3上的隔震对象的大小而连接任意数量的隔震装置11，而构成上述隔震装置11的集合体、即隔震装置单元。当连接两台相邻的隔震装置11时使用第二实施方式所示的连接杆6，并通过上述连接杆6对在各隔震装置11上配置的四台支承导引机构4A、4B、4C、4D 中的相对应的一对支承导引机构进行连接。

图9表示连接了六台隔震装置11而构成隔震装置单元12的例。图中以斜线表示的构件是上述连接杆6。上述连接杆6对多个支承导引机构中的具有朝相同方向倾斜的支承脚42的一对支承导引机构进行连接，例如连接支承导引机构4A彼此、支承导引机构4B彼此、支承导引机构4C彼此、以及支承导引机构4D彼此。连接支承导引机构4A彼此或者支承导引机构4C彼此的连接杆沿着Y方向设置，连接支承导引机构4B彼此或者支承导引机构4D彼此的连接杆6沿着X方向设置。

如此这样将隔震装置11连接而使用时，如已说明那样，由于各隔震装置11的支承导引机构4A、4B、4C、4D对于上述固定框架2的中心位移而设置，因而例如能够使连接上述支承导引机构4A彼此的连接杆6不至于干扰连接上述支承导引机构4C彼此的连接杆6，将沿Y方向延伸的两根连接杆6平行地配置。另外，能够使连接上述支承导引机构4B彼此的连接杆6不至于干扰连接上述支承导引机构4D彼此的连接杆6，将沿X 方向延伸的两根连接杆6平行地配置。

由此，能够连续地连接多个隔震装置11，而组装配合隔震对象的大小的隔震装置单元12。另外，因为使由连接杆6所连接的一对支承导引机构的动作同步，所以当任一台隔震装置11的可动框架3被压下时，响应于此，剩下所有的隔震装置11的可动框架3也被压下。因此，即使在隔震装置的连接台数较多的情况下，也能够一面防止摇摆，一面使所有的可动框架3自由地上下移动。

另外，在上述第三实施方式中，虽然使用摩擦减震器作为令上述可动框架3的上下振动收敛的减震器，但是可以使用于本发明的隔震装置中的减震器并不限定于此，可以使用粘性减震器或质量减震器等的各种减震器。尤其是，质量减震器具有使上述可动框架3产生的振动的固有周期长周期化的优点，也可以同时使用该质量减震器与粘性减震器或摩擦减震器。

另外，上述减震器的安装位置只要能够对于上述可动框架的上下振动施加反作用力，则能够适当变更；例如，也可以将上述减震器直接连接于上述可动框架3上，也可以如图4所示的复原构件5那样，在上述支承导引机构4的支承脚42与辅助脚43之间配置上述减震器。

Claims (6)

1.一种上下隔震装置，其特征在于，包括：

固定框架(2)；

可动框架(3)，在该可动框架(3)上放置隔震对象设备，并且该可动框架(3)配置在所述固定框架上；

支承导引机构(4)，其仅允许所述可动框架对于所述固定框架的上下移动；以及

复原构件(5)，其以使所述可动框架(3)与所述固定框架(2)之间的间隔保持为固定的方式弹推该可动框架；

所述支承导引机构(4)包括：

导轨(40)，其铺设在所述固定框架(2)上；

移动块(41)，其通过多个滚动体组装于所述导轨(40)，并承受作用于该导轨(40)的长度方向以外的其他方向的载荷；

支承脚(42)，其一端旋转自如地连接于所述移动块(41)，且另一端旋转自如地连接于所述可动框架(3)，并将所述可动框架(3)的上下移动转换为所述移动块(41)沿着所述导轨(40)的长度方向的运动；以及

辅助脚(43)，其设定为所述支承脚(42)一半的长度，一端旋转自如地连接于所述支承脚(42)的长度方向的中间位置，且另一端旋转自如地连接于所述固定框架(2)。

2.如权利要求1所述的上下隔震装置，其特征在于，

在所述固定框架(2)上，所述支承脚(42)朝相同方向倾斜的一对支承导引机构(4a，4b)配置于一直线上，

这些一对支承导引机构通过利用连接杆(6)连接一个支承导引机构(4a)的支承脚(42)与另一个支承导引机构(4b)的支承脚(42)，从而构成导引单元(7)。

3.如权利要求2所述的上下隔震装置，其特征在于，

所述导引单元(7)在所述固定框架(2)上配置有多个，一个导引单元的所述支承脚(42)的倾斜方向与其他的导引单元不同。

4.如权利要求1所述的上下隔震装置，其特征在于，

在所述固定框架(2)上，四台支承导引机构(4A、4B、4C、4D)均等地配置在该固定框架的中心的周围，

各支承导引机构的支承脚(42)的运动平面对于所述固定框架(2)的中心位移。

5.如权利要求1所述的上下隔震装置，其特征在于，包括：

减震器(8)，其对于所述支承脚(42)的运动施加反作用力。

6.一种上下隔震装置单元，其特征在于：

将如权利要求4所述的上下隔震装置排列多个，

针对彼此相邻的所述上下隔震装置，将相对应的所述支承导引机构的支承脚(42)彼此通过连接杆(6)进行连接。

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