JP2013170655A - 免震台 - Google Patents

Abstract

【課題】大型機器用の免震台とすることが容易であり、構造の簡素化や組み立ての容易化等も図れる免震台を提供することを課題とする。
【解決手段】皿状凹部２１が２個設けられた基盤２と、皿状凹部３１が２個設けられた移動盤３と、上記基盤２の皿状凹部２１と上記移動盤３の皿状凹部３１との間に配置された２個の鋼球４と、上記鋼球４を上下から挟み込んで連結する２個の保持板５１、５２からなる保持器５と、上記基盤２に固定されており、上記２個の鋼球４の間であって下側の保持板５１の上側を通る基盤側ブリッジ２３と、上記移動盤３に固定されており、上記２個の鋼球４の間であって上側の保持板５２の下側を通る移動盤側ブリッジ３３と、を備えている。
【選択図】図１

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上記基盤上に上記移動盤が可動に支持されており、上記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、上記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上記支持板に上記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上記移動盤は上記基盤の側へ付勢される。

上記免震台において、上記移動盤は上記ボルトによって上記支持板に連結されているので、上記移動盤が垂直方向に動いても上記基盤から外れることはなく、また上記移動盤が水平方向に動くときには、上記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、上記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上記基盤の孔の周囲（ガード）に当接し、それ以上の水平移動が規制される。その際の上記移動盤の上下方向の変位は上記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、上記移動盤およびその上に置かれた精密機器の自重により上記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。

特開平１０−２６２７５９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、大型機器用とするために上記球体の数を増やす場合、上記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、上記球体保持板に高い剛性が必要になり、上記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、上記ボルトやカラーを用いて上記移動盤を上記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、上記圧縮バネによって上記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が、上記移動盤に対して上記圧縮バネの力が生じていると、上記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上記圧縮バネの力が最大となり、上記移動盤の戻り動作が妨げられる。

この発明は、大型機器用の免震台とすることが容易であり、構造の簡素化や組み立ての容易化等も図れ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、上記基盤の皿状凹部と上記移動盤の皿状凹部との間に配置された２個の球体と、上記２個の球体を上下から挟み込んで連結する２個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２個の球体の間であって上記２個の保持板のうちの下側の保持板の上側を通る基盤側ブリッジと、上記移動盤に固定されており、上記２個の球体の間であって上記２個の保持板のうちの上側の保持板の下側を通る移動盤側ブリッジと、を備えている。この免震台を連結して大型機器用の免震台を作製する場合、上記球体は２個単位で増えていくが、上記２個の球体は各免震台で上記保持器により一体化されているので、保持器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、球体の増加に対して上記保持器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、上記免震台は、上記ブリッジと保持器の保持板を利用して上記移動盤を上記基盤に連結しているので、構造や組み立てが簡単である。また、上記免震台は、上記ブリッジと保持器の形状によって上記移動盤の浮き上がりの程度を小さくできるので、がたつきの程度も小さくできる。

上記下側の保持板の上面と上記基盤側ブリッジの下面との間および上記上側の保持板の下面と上記移動盤側ブリッジの上面との間にそれぞれ隙間が形成されているのが望ましく、これによれば上記移動盤の円滑な移動を実現することができる。また、上記隙間は、上記基盤と上記移動盤の相対位置の変動にかかわらず上記皿状凹部の窪み量よりも少なく設定しておくことが望ましく、これによれば、大きな揺れが生じた際に上記球体が上記皿状凹部の縁を乗り越えてしまうのを防止することができる。

上記下側の保持板の上面の中央側、上記上側の保持板の下面の中央側、上記基盤側ブリッジの下面の中央側および上記移動盤側ブリッジの上面の中央側が、それぞれの端側よりも盛り上げられることで、上記皿状凹部の窪み量よりも少ない上記隙間を形成することができる。

上記盛り上げは、上記保持板、上記基盤側ブリッジおよび上記移動盤側ブリッジの各々の板の厚みを厚くすることで形成できる。

上記基盤と上記移動盤の相対位置変化の最大設定位置で上記基盤側ブリッジおよび上記移動盤側ブリッジに上記保持板が当たるように構成すると、上記移動盤の移動範囲を上記最大設定位置の範囲内に制限できる。上記最大設定位置は例えば上記球体が上記皿状凹部の縁の少し手前或いは縁を少し越えたところの位置とすることができる。

上記基盤に対する上記移動盤の移動速度を減速させる制動手段を備えてもよい。この制動手段は上記球体が上記皿状凹部の底を通過するときに大きな制動力を発生するのが望ましい。

このような制動手段は、上記下側の保持板の上面の中央側と上記基盤側ブリッジの下面の中央側との間および上記上側の保持板の下面の中央側と上記移動盤側ブリッジの上面の中央側との間にそれぞれ設けられた摩擦部材と、当該摩擦部材を上記保持板側に付勢または上記ブリッジ側に付勢する付勢部材と、によって構成することができる。

或いは、このような制動手段は、上記球体の周囲を包囲し上記球体の上部と下部を開放する開口を有する包囲部材を上記保持器と上記球体との間に設けることによって構成することができる。このように構成すると、上記球体が回転する時に上記包囲部材の開口の縁が上記球体と上記皿状凹部との間に入り込むことができ、この入り込もうとする力は上記球体の回転が速いほど大きくなるので、上記球体が上記皿状凹部の底を通るときの制動力が大きくなる。

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と、揺れが小さなときに不必要に上記移動盤が動くのを防止することができる。

この発明は、上記のように大型機器用の免震台とすることが容易であり、構造の簡素化や組み立ての容易化等も図れ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。 図１の免震台のＸ方向動作およびＹ方向動作を示した平面図である。 この発明の他の実施形態に係る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って、同図（Ａ）は非制動状態を示しており、同図（Ｂ）は制動状態を示している。

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との間に鋼球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、上記鋼球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個の鋼球４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個の鋼球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個の鋼球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、その両端に上記鋼球４を受けるすり鉢状の受け穴部５１ａを有しており、中央側にはＹ方向の中央ほど凸となる傾斜盛り上がり部５１ｂが形成されている。上記傾斜盛り上がり部５１ｂ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５１ａの周囲４カ所に螺子穴が形成されている。

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、その両端に上記鋼球４を受けるすり鉢状の受け穴部５２ａを有しており、中央側にはＹ方向の中央ほど凸となる傾斜盛り上がり部５２ｂが形成されている。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には基盤側ブリッジ２３が固定されている。この基盤側ブリッジ２３はその横架部分が上記２個の鋼球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、上記移動盤３には移動盤側ブリッジ３３が固定されている。この移動盤側ブリッジ３３はその横架部分が上記２個の鋼球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。また、上記基盤側ブリッジ２３および上記移動盤側ブリッジ３３の中央側にはＸ方向の中央ほど凸となる傾斜盛り上がり部２３ｂ、３３ｂが形成されている。この傾斜盛り上がり部２３ｂ、３３ｂは、Ｙ方向の全体ではなくＹ方向の中央部に形成されている。

図１に示したように、上記免震台１の原点位置において、上記傾斜盛り上がり部５１ｂの最も盛り上がった中央箇所と上記傾斜盛り上がり部２３ｂの最も盛り上がった中央箇所との間には隙間Ｇが形成される。また、上記傾斜盛り上がり部５２ｂの最も盛り上がった中央箇所と上記傾斜盛り上がり部３３ｂの最も盛り上がった中央箇所との間にも隙間Ｇが形成される。上記隙間Ｇは、上記皿状凹部２１、３１の窪み量よりも少なくしてある。なお、上記傾斜盛り上がり部２３ｂ、３３ｂ、５１ｂ、５２ｂを板の厚みを厚くすることにより形成したが、曲げ加工により形成してもよい。

図６（Ａ）および図６（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、上記鋼球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、上記鋼球４は上記皿状凹部２１、３１の底に位置していたときよりも上方に移動するが、上記保持器５の保持板５１は、上記傾斜盛り上がり部２３ｂの最も盛り上がった中央箇所から外れるように移動し、このときの上記隙間Ｇも上記皿状凹部２１の窪み量よりも少なくされる。同様に、上記保持器５の保持板５２は、上記傾斜盛り上がり部３３ｂの最も盛り上がった中央箇所から外れるように移動し、このときの上記隙間Ｇも上記皿状凹部３１の窪み量よりも少なくされる。さらに、上記のように移動したとき、上記保持板５１、５２の側面が上記基盤側ブリッジ２３または移動盤側ブリッジ３３の上記脚部２３ａ（３３ａ）の側面に当たるので、それ以上に上記移動盤３が上記基盤２に対して移動するのが阻止される。

また、図７（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、上記鋼球４は上記皿状凹部２１、３１の底に位置していたときよりも上方に移動するが、上記基盤側ブリッジ２３は、上記傾斜盛り上がり部５１ｂの最も盛り上がった中央箇所から外れるように移動し、このときの上記隙間Ｇも上記皿状凹部２１の窪み量よりも少なくされる。同様に、上記移動盤側ブリッジ３３は、上記傾斜盛り上がり部５２ｂの最も盛り上がった中央箇所から外れるように移動し、このときの上記隙間Ｇも上記皿状凹部３１の窪み量よりも少なくされる。さらに、上記のように移動したとき、上記保持器５のスペーサ５３が上記基盤側ブリッジ２３の脚部２３ａと移動盤側ブリッジ３３の脚部３３ａの側面にそれぞれ当たるので、それ以上に上記移動盤３が上記基盤２に対して移動するのが阻止される。

図８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台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台を作製する場合、上記鋼球４は２個単位で増えていく。そして、上記２個の鋼球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、鋼球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、上記ブリッジ２３、３３と保持器５の形状によって上記移動盤３の浮き上がりの程度を小さくできるので、がたつきの程度も小さくできる。

また、上記隙間Ｇは上記基盤２と上記移動盤３の相対位置の変動にかかわらず上記皿状凹部２１、３１の窪み量よりも少なくされるので、上記移動盤３の円滑な移動を実現でき、また、大きな揺れが生じた際に上記鋼球４が上記皿状凹部２１、３１の縁を乗り越えてしまうのを防止できる。

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はこの発明の他の実施形態に係る免震台１Ａを示した断面図である。この免震台１Ａの保持器５における下側の保持板５１の傾斜盛り上がり部５１ｂおよび上側の保持板５２の傾斜盛り上がり部５２ｂは、Ｘ方向に同じ高さではなく、Ｘ方向中央ほど凸となるように形成されている。このような凸形状により形成される隙間Ｇについても、上記基盤２と上記移動盤３の相対位置の変動にかかわらず上記皿状凹部２１、３１の窪み量よりも少なくすることができる。また、免震台１Ａにおける原点位置において上記隙間Ｇを最も少なくすることが可能であり、さらには原点位置において隙間を無くすことも可能である。

図１０はこの発明の他の実施形態に係る制動部６を有する免震台１Ｂを示した断面図である。この免震台１Ｂの上記基盤側ブリッジ２３の傾斜盛り上がり部２３ｂにおける最も凸となる箇所および上記移動盤側ブリッジ３３傾斜盛り上がり部３３ｂにおける最も凸となる箇所に、それぞれ有底穴が形成されており、各有底穴にはバネ（付勢部材）６１が設けられている。そして、上記有底穴には円柱状のブレーキ部材（摩擦部材）６２が挿入されており、このブレーキ部材６２の先端側は上記バネ６１の付勢によって保持板５１、５２に接触することで上記基盤２に対する上記移動盤３の移動速度を減速させる制動が行われる。また、この制動において、上記鋼球４が上記皿状凹部２１、３１の底を通過して移動速度が最大になろうとするときに最大の制動力を発生させることができる。なお、上記ブレーキ部材を保持板５１、５２の側に設けてもよいものである。また、図９に示した免震台１Ａに上記バネ６１と上記ブレーキ部材６２からなる上記制動部６を設けることができる。

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）はこの発明の他の実施形態に係る制動部７を有する免震台１Ｃを示した断面図である。上記制動部７は、上記鋼球４の周囲を包囲し上記鋼球４の上部と下部を開放する開口を有する包囲部材７１を上記保持器５と上記鋼球４との間に設けることによって構成されている。上記包囲部材７１は水平に分割された２個の椀状部材７１ａ、７１ｂからなり、これら椀状部材７１ａ、７１ｂによって上記鋼球４を上下から挟み込むようになっている。なお、スペーサを図示していないが、このスペーサは上記包囲部材７１を収容する大きさの穴を有することになる。

上記制動部７において、上記包囲部材７１は、図１１（Ｂ）に示したように、上記鋼球４が回転する時に上記開口の縁が上記鋼球４と上記皿状凹部２１、３１の底との間に入り込むことになり、この入り込もうとする力は上記鋼球４の回転が速いほど大きくなる。これにより、上記鋼球４が上記皿状凹部２１、３１の底を通過して上記鋼球４の回転が速くなろうとするほど最大の制動力を発生させることができる。一方、揺れが小さいときには、上記包囲部材７１の上記開口の縁は、上記鋼球４と上記皿状凹部２１、３１の底との間に入り込まない。

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、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 免震台
２ 基盤
２１ 皿状凹部
２３ 基盤側ブリッジ
２３ａ 脚部
２３ｂ 傾斜盛り上がり部
３ 移動盤
３１ 皿状凹部
３３ 移動盤側ブリッジ
３３ａ 脚部
３３ｂ 傾斜盛り上がり部
４ 鋼球
５ 保持器
５１ 下側の保持板
５１ｂ 傾斜盛り上がり部
５２ 上側の保持板
５２ｂ 傾斜盛り上がり部
５３ スペーサ
６ 制動部
６１ バネ（付勢部材）
６２ ブレーキ部材（摩擦部材）
７ 制動部
７１ 包囲部材

Claims (10)

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、
   上記基盤の皿状凹部と上記移動盤の皿状凹部との間に配置された２個の球体と、
   上記２個の球体を上下から挟み込んで連結する２個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２個の球体の間であって上記２個の保持板のうちの下側の保持板の上側を通る基盤側ブリッジと、
   上記移動盤に固定されており、上記２個の球体の間であって上記２個の保持板のうちの上側の保持板の下側を通る移動盤側ブリッジと、を備えたことを特徴とする免震台。
2. 上記下側の保持板の上面と上記基盤側ブリッジの下面との間および上記上側の保持板の下面と上記移動盤側ブリッジの上面との間にはそれぞれ隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の免震台。
3. 上記隙間は、上記基盤と上記移動盤の相対位置の変動にかかわらず上記皿状凹部の窪み量よりも少なく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の免震台。
4. 上記下側の保持板の上面の中央側、上記上側の保持板の下面の中央側、上記基盤側ブリッジの下面の中央側および上記移動盤側ブリッジの上面の中央側が、それぞれの端側よりも盛り上げられていることを特徴とする請求項３に記載の免震台。
5. 上記基盤と上記移動盤の相対位置変化の最大設定位置で上記基盤側ブリッジおよび上記移動盤側ブリッジに上記保持板が当たることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の免震台。
6. 上記基盤に対する上記移動盤の移動速度を減速させる制動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の免震台。
7. 上記制動手段は上記球体が上記皿状凹部の底を通過するときに大きな制動力を発生することを特徴とする請求項６に記載の免震台。
8. 上記制動手段は、上記下側の保持板の上面の中央側と上記基盤側ブリッジの下面の中央側との間および上記上側の保持板の下面の中央側と上記移動盤側ブリッジの上面の中央側との間にそれぞれ設けられた摩擦部材と、当該摩擦部材を上記保持板側に付勢または上記ブリッジ側に付勢する付勢部材と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の免震台。
9. 上記制動手段は、上記球体の周囲を包囲し上記球体の上部と下部を開放する開口を有する包囲部材を上記保持器と上記球体との間に設けていることを特徴とする請求項７に記載の免震台。
10. 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ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の免震台。

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