JP2000065141A - 除振装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースプレートが傾いても積載物が元の位置
から直線方向に大きくずれることを防止できると共に、
積載物が傾いたベースプレートと共に傾いたままの状態
となることを防止できる除振装置及びその使用方法を提
供する。 【解決手段】 基礎部材１０の上に水平に設けられるベ
ースプレート１２と、ベースプレート１２の上面の一円
周上にほぼ等間隔を置いて３ヵ所の位置に配置され、複
数の弾性層とこの弾性層と交互に積層される複数の剛性
層とを有する積層構造２４と、積層構造２４の上に配置
され、その上に積載物１８を載置して支持する支持プレ
ート１６とを備え、積層構造２４の積層面に垂直な積層
構造２４の中心軸線ＡＬの各々が、積載物１８と支持プ
レート１６とが一体で振り子運動と同様の揺動運動をす
るときの揺動中心Ｐで交叉するように、積層面を傾けて
積層構造２４を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば大型コンピ
ューターや超ＬＳＩ製造装置のような重量精密装置等の
積載物に有害な振動が伝わりにくくする除振装置及びそ
の使用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年においては、例えば大型コンピュー
ターや超ＬＳＩ製造装置等の重量精密装置、或いはその
他の装置を、有害な振動から保護する除振装置の実用化
のための研究が盛んに行なわれており、そのような状況
下において、従来の除振装置としては、例えば図７ない
し図１０に示すようなものがある。

【０００３】図７に示すように、コンクリート床や地盤
等の基礎部材１０の上にはベースプレート１２が載置さ
れて固定されており、このベースプレート１２の上面に
は、図８に示すように、例えば四隅（４ヵ所）の各々に
積層ゴム構造１４が配置されて設けられている。そして
図７に示すように、そのような積層ゴム構造１４の上に
は支持プレート１６が設けられ、この支持プレート１６
の上には、例えば大型コンピューター等の重量精密装置
１８が載置されて支持されるようになっている。

【０００４】図７に示すように、積層ゴム構造１４は、
その積層部１４ａが、薄い金属板等の芯材にゴム等の弾
性材をコーティングしたものを複数枚互いに積層した構
造となっており、それらの積層面がベースプレート１２
や支持プレート１６と平行となるように構成されてい
る。

【０００５】このような積層ゴム構造１４は、その積層
面と平行な剪断方向（図中横方向）においては弾性変形
可能な弾性を発揮する機能を有するが、上記ゴム等の弾
性材のコーティングの厚さは極く薄いため、その積層面
と垂直な圧縮方向（図中縦方向）においてはほとんど弾
性変形をしない、剛性を発揮する機能を有している。

【０００６】このような従来の除振装置によれば、ベー
スプレート１２を介して基礎部材１０から振動が加えら
れたときに、その振動の水平方向成分は、積層ゴム構造
１４の積層部１４ａが、図９に示すように、各積層部分
で水平方向に少しずつずれて、全体として傾くように弾
性変形することにより、重量精密装置１８に直接水平方
向の振動が伝わりにくくして（除振）、そのような振動
により重量精密装置１８の性能や機能に悪影響を及ぼす
ことを防止することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の除振装置においては、ベースプレート１２が
厳しい精度で水平に配置されているときは問題ないが、
図１０に示すように、基礎部材１０が傾くこと等によ
り、ベースプレート１２が水平方向に対して少しでも傾
いてしまうと、重量精密装置１８及び支持プレート１６
の重力加速度により、傾いたベースプレート１２と平行
な方向にそれらの重力加速度の分力が発生する。

【０００８】このため、それらの分力により積層ゴム構
造１４の積層部１４ａが、ベースプレート１２と平行な
方向に少しずつずれて、全体として傾くように弾性変形
して、同方向の弾性係数に応じて弾性力と重力加速度の
分力がつり合ったところで弾性変形が停止する。このた
め、積層ゴム構造１４がそのような弾性変形をする前に
比べて、重量精密装置１８と支持プレート１６の位置が
積層ゴム構造１４の弾性変形分（ｄ）だけ直線方向にず
れてしまう。

【０００９】このため、例えば重量精密装置１８が隣の
他の製品にぶつかったり、或いは重量精密装置１８の電
源コードが引張られて電源から抜けたり等の不都合が生
じかねない。また、重量精密装置１８は傾いたベースプ
レート１２と平行に傾いたままの状態となってしまうた
め、重量精密装置１８の動作や機能に悪影響を及ぼすお
それがあるというような問題があった。

【００１０】またこの場合、積層ゴム構造１４の積層部
１４ａには常時ベースプレート１２と平行の方向に剪断
力が働いている状態となるため、長期的にはコーティン
グした弾性材に永久歪が生じ、その状態での弾性係数が
減少するため、同じ剪断力により変位が過大に増えて、
重量精密装置１８の位置が上記移動した位置よりさらに
大きく移動してしまうという問題があった。

【００１１】また変位が規定値よりも大きくなってくる
とゴム自体の変形が大きくなり、当初の柔軟性が劣化し
て硬くもろくなってくることにより、弾性がなくなり、
除振性能が低下して重量精密装置１８に振動が伝わり易
くなる等の問題があった。

【００１２】さらに、重量精密装置１８のような重量物
をベースプレート１２上に設置する場所の下に階下があ
り、基礎部材１０が建物の基礎となる地盤ではなく空間
の上側に配置された梁であるような場合、長期的に基礎
部材１０の撓みが増して、当初、ベースプレート１２を
水平に調整していても、ベースプレート１２が徐々に傾
いてしまうことがあり、上記の理由から、重量物の位置
が大きく移動してしまったり、重量物が傾いたままとな
ったり、或いは除振性能が低下する等の問題があった。

【００１３】そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、ベ
ースプレートが傾いても積載物が元の位置から直線方向
に大きくずれることを防止できると共に、積載物が傾い
たベースプレートと共に傾いたままの状態となることを
防止できる除振装置及びその使用方法を提供することを
課題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による除振装置は、コンクリート床や地盤等
の基礎部材の上に水平に設けられるベースプレートと、
前記ベースプレートの上面の一円周上にほぼ等間隔を置
いて少なくとも３ヵ所の各々の位置に配置され、複数の
弾性層とこの弾性層と交互に積層される複数の剛性層と
を有する積層構造と、前記積層構造の上に配置され、そ
の上に積載物を載置して支持する支持プレートとを備
え、前記弾性層と前記剛性層との積層面に垂直な前記積
層構造の中心軸線の各々が、前記積載物と前記支持プレ
ートとが一体で振り子運動と同様の揺動運動をするとき
の揺動中心で交叉するように、積層面を傾けて積層構造
を配置した構成としたものである。

【００１５】このような構成の除振装置によれば、ベー
スプレートが水平方向に対して傾いたときは、積載物と
支持プレートとが一体で振り子運動と同様の揺動運動を
した後、積載物と支持プレートとが一体でベースプレー
トが傾かないときと同様の姿勢に復帰した位置で積載物
と支持プレートの揺動が停止することができる。このた
め、ベースプレートが傾いても積載物が元の位置から直
線方向に大きくずれることを防止できると共に、積載物
が傾いたベースプレートと共に傾いたままの状態となる
ことを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１ないし図５
は、本発明による除振装置及びその使用方法の第１の実
施の形態について説明するために参照する図である。

【００１７】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
除振装置を示す図である。同図に示すように、コンクリ
ート床や地盤等の基礎部材１０の上にはベースプレート
１２が載置されて固定されており、このベースプレート
１２の上面には、図２に示すように、一円周上にほぼ等
間隔を置いて少なくとも３ヵ所の各々の位置に、積層ゴ
ム構造２４（積層構造）が配置されて設けられている。

【００１８】そして図１に示すように、上記少なくとも
３ヵ所に設けられた積層ゴム構造２４の上には支持プレ
ート１６が設けられ、この支持プレート１６の上には、
例えば大型コンピューター等の重量精密装置１８（載置
物）が載置されて、支持されるようになっている。

【００１９】図１に示すように、積層ゴム構造２４は、
その積層部２４ａが、薄い金属板等の芯材（剛性層）に
ゴム等の弾性材をコーティングしたもの（弾性層）を複
数枚互いに積層した構造となっている。

【００２０】このような積層ゴム構造２４は、その中心
軸線ＡＬと垂直な積層面と平行な剪断方向においては弾
性変形可能な弾性を発揮する機能を有するが、上記ゴム
等の弾性材のコーティングの厚さは極く薄いため、その
積層面と垂直な圧縮方向（中心軸線ＡＬ方向）において
はほとんど弾性変形をしない、剛性を発揮する機能を有
している。

【００２１】そして、この除振装置は、積層部２４ａの
積層面に垂直な、積層ゴム構造２４の中心軸線ＡＬの各
々が、重量精密装置１８と支持プレート１６が一体で振
り子運動と同様の揺動運動をするときの揺動中心Ｐで交
叉するように、積層部２４ａの積層面が傾けられて積層
ゴム構造２４が構成され、配置されている。

【００２２】このような重量精密装置１８及び支持プレ
ート１６と同様の振り子運動の概念を模式的に示すと、
図５に示すようになる。同図において、質量ｍからなる
振り子２０は、重さのない長さＬの剛体の棒２１を介し
て吊り下げられ、揺動中心Ｐを中心にして揺動運動する
ようになっている。

【００２３】また、振り子２０の図中下側近傍で揺動中
心Ｐから距離ａの位置には、ばね定数ｋの２つのばね２
２が両側の固定壁との間に設けられている。このような
振り子２０の固有振動数ω₀は、以下の式（１）の値の
平方根により求められる。 ω₀ ²＝（ｇ／Ｌ）＋（２ｋａ²／ｍＬ²） ………（１）

【００２４】図５中の長さＬは、図１における積層ゴム
構造２４の軸線ＡＬ上における、揺動中心Ｐから支持プ
レート１６の底面までの長さに相当し、この長さは積層
部２４ａの傾きにより決まるので、重量精密装置１８と
支持プレート１６の揺動時の往復周期、すなわち上記式
（１）の値の平方根の逆数を、十分に低く設定するよう
に積層部２４ａの傾きを決めることにより、積層ゴム構
造２４の除振性能を低下させずに済む。

【００２５】このような実施の形態に係る除振装置よれ
ば、ベースプレート１２を介して基礎部材１０から振動
が加えられたときに、その振動の水平方向成分は、図３
に示すように、積層ゴム構造２４の積層部２４ａの各積
層部分が、その積層面と平行な方向に少しずつずれて、
積層部２４ａが全体としてその傾き角度を変化させるよ
うに弾性変形することにより、重量精密装置１８に直接
水平方向の振動が伝わりにくくして（除振）、そのよう
な振動により重量精密装置１８の性能や機能に悪影響を
及ぼすことを防止することができる。

【００２６】このとき、振動によるベースプレート１２
の水平方向の往復動により、積層ゴム構造２４の積層部
２４ａの積層方向に剪断力が働いてその傾き角度を変化
させるように弾性変形することにより、重量精密装置１
８と支持プレート１６は揺動中心Ｐを中心にして振り子
運動と同様の揺動運動をする。

【００２７】このような実施の形態に係る除振装置にお
いて、図４に示すように、基礎部材１０が傾くこと等に
より、ベースプレート１２が水平方向に対して角度θだ
け傾いて静止したときは、重量精密装置１８と支持プレ
ート１６が一体で振り子運動と同様の揺動運動をする。
すなわち、積層ゴム構造２４の中心軸線の交点を揺動中
心Ｐとして重量精密装置１８と支持プレート１６は角度
θだけ回動する。

【００２８】このようにベースプレート１２が傾斜する
ことにより、重量精密装置１８と支持プレート１６の重
力加速度の分力が生じて、傾斜の低い方に重量精密装置
１８と支持プレート１６が変位しようとするが、それら
は揺動中心Ｐを中心に円弧軌跡を描いて移動するため、
重心の水平方向の位置がその揺動中心Ｐを中心とする円
弧の最下部を超えると反対方向に分力を生じて、最終的
に上記円弧の最下部と重心の水平方向の位置が一致して
安定して停止する。実際には積層ゴム構造２４の積層ゴ
ムの剪断反力が働くため、上記円弧の最下部よりは若干
傾斜の高い方の位置で重心の水平方向の位置が吊り合っ
て停止することになる。

【００２９】このため、ベースプレート１２が傾かない
ときと同様の、自らが傾かない姿勢にほぼ復帰した位置
で重量精密装置１８と支持プレート１６の揺動が停止す
るようにすることができる。従って、ベースプレート１
２が傾いても重量精密装置１８が元の位置から直線方向
に大きくずれることを防止できると共に、重量精密装置
１８が傾いたベースプレート１２と共に傾いたままの状
態となることを防止することができる。

【００３０】このように、ベースプレート１２が水平方
向からある程度傾いても、重量精密装置１８の変位の軌
跡が揺動中心Ｐの回りにわずかな円弧運動をするだけ
で、重心の水平方向の位置が揺動中心Ｐの回りの円弧の
最下部とほぼ一致して安定するので、重量精密装置１８
は長期的に過大な変位を生じることがないため、積層ゴ
ム構造２４の積層部２４ａの積層ゴムが劣化したり、長
期的に過大な変形、変位をすることを防止することがで
きる。したがって、高い除振性能を有する除振機構を長
期にわたって性能が劣化することなく安定して使用する
ことが可能となる。

【００３１】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る
除振装置を示す図である。この第２の実施の形態は、積
層ゴム構造２４の上に中間プレート２６を設け、この中
間プレート２６と支持プレート１６との間に、内部に高
圧空気室を有する弾性膜部材により、横に寝かせたタイ
ヤ状（自動車の）に形成された、空気バネ２８を設けた
ものである。

【００３２】このような第２の実施の形態によれば、基
礎部材１０から振動が加えられたときに、空気バネ２８
が重量精密装置１８の上下方向の振動を吸収することが
できる。このため、図３に示すように、ベースプレート
１２が基礎部材１０からの振動により往復移動するとき
に、重量精密装置１８が振り子運動と同様の揺動運動を
してその両端部が交互に上下動するのを吸収、防止する
ことができる。

【００３３】なお、上記実施の形態においては積層ゴム
構造２４を一円周上にほぼ等間隔をおいて３ヵ所に３つ
配置した場合について説明したが、重量精密装置１８が
大型化するに従って、一円周上にほぼ等間隔をおいて積
層ゴム構造２４を４つ以上配置するようにしてもよい。

【００３４】また、上記実施の形態においては本発明を
大型コンピューターや超ＬＳＩ製造装置等の重量精密装
置に適用した場合について説明したが、本発明の効果を
得ることができるものであれば、重量精密装置以外のも
のにも適用することができる。

【００３５】また、積層ゴム構造２４の積層部２４ａに
剛性層として金属板を用いたが、剛性を有する板材であ
れば金属板以外の板材でもよい。また弾性層として金属
板にゴムをコーティングしたが、弾性を有する材料であ
ればゴム以外の材料をコーティングしてもよい。

【００３６】また、金属板にゴムをコーティングしたも
のを積層させて積層ゴム構造２４の積層部２４ａを構成
したが、金属板とゴムを交互に積層させることができれ
ば、ゴムの内部に金属板を間隔をおいて積層させる等の
一体成形のような、他の構成方法により積層部２４ａを
構成してもよい。

【００３７】また、前記第２の実施の形態においては空
気バネ２８を用いたが、その空気バネ２８の代りに、比
較的弾性係数の小さい、ゴム材料の中実の塊を用いるよ
うにしてもよい。

【００３８】以上、本発明の実施の形態について具体的
に述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その
他にも各種の変更が可能なものである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の除振装置
によれば、ベースプレートが水平方向に対して傾いたと
きは、積載物と支持プレートとが一体で振り子運動と同
様の揺動運動をした後、積載物と支持プレートとが一体
でベースプレートが傾かないときと同様の姿勢に復帰し
た位置で積載物と支持プレートの揺動が停止することが
できる。このため、ベースプレートが傾いても積載物が
元の位置から直線方向に大きくずれることを防止できる
と共に、積載物が傾いたベースプレートと共に傾いたま
まの状態となることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る除振装置を示
す正面図である。

【図２】図１に示す除振装置のベースプレート１２上の
積層ゴム構造２４の配置状態を示す上面図である。

【図３】図１に示す除振装置の動作を示す正面図であ
る。

【図４】図１に示す除振装置の図３とは異なる動作を示
す正面図である。

【図５】重量精密装置１８の揺動運動と同様の振り子運
動を概念的に示す模式図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る除振装置を示
す正面図である。

【図７】従来の除振装置を示す正面図である。

【図８】図７に示すベースプレート１２上の積層ゴム構
造１４の配置状態を示す上面図である。

【図９】図７に示す除振装置の動作を示す正面図であ
る。

【図１０】図７に示す除振装置の図９とは異なる動作を
示す正面図である。

【符号の説明】

１０…基礎部材、１２…ベースプレート、１４…積層ゴ
ム構造、１４ａ…積層部、１６…支持プレート、１８…
重量精密装置、２０…振り子、２１…棒、２２…ばね、
２４…積層ゴム構造、２４ａ…積層部、２６…中間プレ
ート、２８…空気バネ、Ｐ…揺動中心、ｍ…質量、ｋ…
ばね定数、ａ，Ｌ…距離、ω₀…固有振動数

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート床や地盤等の基礎部材の上
   に水平に設けられるベースプレートと、 前記ベースプレートの上面の一円周上にほぼ等間隔を置
   いて少なくとも３ヵ所の各々の位置に配置され、複数の
   弾性層とこの弾性層と交互に積層される複数の剛性層と
   を有する積層構造と、 前記積層構造の上に配置され、その上に積載物を載置し
   て支持する支持プレートとを備え、 前記弾性層と前記剛性層との積層面に垂直な前記積層構
   造の中心軸線の各々が、前記積載物と前記支持プレート
   とが一体で振り子運動と同様の揺動運動をするときの揺
   動中心で交叉するように、積層面を傾けて積層構造を配
   置したことを特徴とする除振装置。
2. 【請求項２】 コンクリート床や地盤等の基礎部材の上
   に水平に設けられるベースプレートと、 前記ベースプレートの上面の一円周上にほぼ等間隔を置
   いて少なくとも３ヵ所の各々の位置に配置され、複数の
   弾性層とこの弾性層と交互に積層される複数の剛性層と
   を有する積層構造と、 前記積層構造の上に配置され、その上に積載物を載置し
   て支持する支持プレートとを備え、 前記弾性層と前記剛性層との積層面に垂直な前記積層構
   造の中心軸線の各々が、前記積載物と前記支持プレート
   とが一体で振り子運動と同様の揺動運動をするときの揺
   動中心で交叉するように、積層面を傾けて積層構造を配
   置した除振装置を用いて、 前記ベースプレートが水平方向に対して傾いたときは、
   前記積載物と前記支持プレートとが一体で振り子運動と
   同様の揺動運動をした後、積載物と支持プレートとが一
   体でベースプレートが傾かないときと同様の姿勢に復帰
   した位置で積載物と支持プレートの揺動が停止すること
   ができるようにしたことを特徴とする除振装置の使用方
   法。