JP2017040349A - 上下免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】免震対象物を載せた可動フレームが円滑に上下動することが可能であると共に、小型且つ軽量で、取り扱いの容易な上下免震装置を提供する。【解決手段】固定フレームに対する可動フレームの上下動のみを許容する案内ユニットは互いに連動する第一リンク機構及び第二リンク機構を含んでおり、前記第一リンク機構は前記可動フレーム及び前記固定フレームのそれぞれと平行クランク機構を構成する第一規制ロッドを含む一方、前記第二リンク機構は前記可動フレーム及び前記固定フレームのそれぞれと平行クランク機構を構成する第二規制ロッドを含んでいる。また、前記第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは長手方向にスライド自在に結合されている。また、前記第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは、前記可動フレームの前記固定フレームに対する上下動に伴って互いに逆向きに移動する。【選択図】 図１

Description

本発明は、精密機器、電子機器、美術品等の免震対象物を地震等の外部振動、特に上下振動から保護する上下免震装置に関する。

従来、精密機器、電子機器、美術品等の免震対象物の運搬時、あるいは建物内に設置した当該免震対象物に対する地震の作用時等、当該免震対象物の外部振動対策としては、これら免震対象物を床面の振動から断絶する目的で免震装置が用いられている。また、かかる免震装置としては、水平方向の振動を吸収する水平免震装置、上下方向の振動を吸収する上下免震装置、これら水平免震装置及び上下免震装置の機能を搭載併せ持った三次元免震装置が公知である。

このうち、上下免震装置の構造としては、特許文献１に開示されるように、可動フレームとしての建物基礎と固定フレームとしての基礎との間に所謂パンタグラフ機構と呼ばれる四節リンクからなる免震ユニットを配置したものが知られている。特許文献１の図１に示された前記免震ユニットは、四本のリンクをひし形に構成したであり、一対のリンク支点部の間には引っ張りコイルバネが配置され、前記固定フレームに対して連結された固定端と前記可動フレームに対して連結された自由端との間には、これらが離反する方向の付勢力が作用している。これにより、前記可動フレームと前記固定フレームとの間に上下方向の振動が作用すると、前記固定端の対面にある前記自由端が平行移動して、前記可動フレームが前記固定フレームの振動から絶縁された状態で自由に上下動できるようになっている。

特開平１０−２１３１７７号公報

特許文献１の図１に示された免震ユニットは四節リンクであり、前記固定端を前記固定フレームに対して連結したのみでは自立することができない。従って、前記免震ユニットのみでは可動フレームの上下動を支えることはできず、当該可動フレームには水平方向への傾斜である所謂ロッキングが発生してしまう。

このため、特許文献１では前記可動フレームのロッキングを防止するために、前記固定フレームから側壁を立ち上げて、前記可動フレームが上下動する範囲を当該側壁で囲むと共に、当該側壁に設けた積層ゴムで前記可動フレームの水平方向の移動を規制している。

しかし、この構造では前記可動フレームの大きさに対して、前記固定フレームの大きさが大型化することになり、小型且つ軽量で取り扱いの容易な免震装置を実現することが難しいといった課題があった。また、前記可動フレームがロッキングを生じながら上下動する際には、前記側壁に設けた積層ゴムが前記可動フレームに当接していることになるので、前記積層ゴムが当該可動フレームの円滑な上下動を阻害し易いといった課題もあった。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、免震対象物を載せた可動フレームが円滑に上下動することが可能であると共に、小型且つ軽量で、取り扱いの容易な上下免震装置を提供することにある。

すなわち、本発明の上下免震装置は、固定フレームと、免震対象機器が載置されると共に前記固定フレーム上に配置された可動フレームと、前記固定フレームに対する前記可動フレームの上下動のみを許容する案内ユニットと、前記可動フレームと固定フレームとの間隔を拡げる方向へ当該可動フレームを付勢する復元部材とを備えており、前記案内ユニットは互いに連動する第一リンク機構及び第二リンク機構を含んでいる。前記第一リンク機構は前記可動フレーム及び前記固定フレームのそれぞれと平行クランク機構を構成する第一規制ロッドを含む一方、前記第二リンク機構は前記可動フレーム及び前記固定フレームのそれぞれと平行クランク機構を構成する第二規制ロッドを含んでおり、前記第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは互いに平行に設けられると共に長手方向にスライド自在に結合されている。また、前記第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは、前記可動フレームの前記固定フレームに対する上下動に伴って互いに逆向きに移動する。

本発明の上下免震装置によれば、第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは前記可動フレーム及び前記固定フレームの夫々に対して平行リンク機構を構成しており、前記第一リンク機構及び第二リンク機構の夫々は前記固定フレームに対して前記可動フレームを常に平行に案内する。また、前記第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは互いに平行に設けられると共に長手方向にスライド自在に結合され、加えて、前記可動フレームの前記固定フレームに対する上下動に伴って互いに逆向きに移動するので、前記第一リンク機構及び第二リンク機構は水平方向に関する前記可動フレームの動きを規制し、前記可動フレームに上下動のみを許容する。

従って、本発明の上下免震装置では、免震対象物を載せた可動フレームを固定フレームに対して円滑に上下動させることが可能であると共に、当該装置を小型且つ軽量に製作することができ、当該装置の取り扱いを容易なものとすることが可能である。

本発明が適用された上下免震装置の正面図である。 図1に示した上下免震装置に適用可能な軌道レールと移動ブロックとの組み合わせの一例を示す斜視図である。 図1に示した上下免震装置に適用可能な復元部材の例を示す要部拡大図である。 図１に示した上下免震装置の平面図である。

以下、添付図面を用いながら本発明の上下免震装置を詳細に説明する。

図１は本発明を適用した上下免震装置１の一例を示す正面図である。この上下免震装置１（以下、「免震装置」という）は、床面に載置される固定フレーム２と、精密機器、電子機器、美術品等の免震が必要とされる免震対象物を搭載する可動フレーム３と、前記固定フレーム２に対する前記可動フレーム３の上下方向（図１中の矢線Ｚ方向）への運動を案内する案内ユニット４と、前記可動フレームを前記固定フレーム上で弾性的に支承する復元部材７（図３に示し後述する）と、を備えている。

前記案内ユニット４は互いに連動する第一リンク機構５及び第二リンク機構６を含んでおり、前記可動フレーム３の水平方向への運動を規制しつつ、当該可動フレーム３の上下動のみを許容している。

前記第一リンク機構５は、前記固定フレーム２及び前記可動フレーム３と平行に設けられた第一規制ロッド５０を備えている。この第一規制ロッド５０の両端は前記固定フレーム２に対して一対の下部支持脚５１で連結されており、これら一対の下部支持脚５１は同じ長さで且つ平行に設けられている。すなわち、前記第一規制ロッド５０は前記固定フレーム２及び一対の下部支持脚５１と共働して平行クランク機構を構成しており、前記固定フレーム２に対して常に平行に移動する。また、前記第一規制ロッド５０の両端は前記可動フレーム３に対して一対の上部支持脚５２で連結されており、これら一対の上部支持脚５２は同じ長さで且つ平行に設けられている。すなわち、前記第一規制ロッド５０は前記可動フレーム及び一対の上部支持脚５２と共働して平行クランク機構を構成しており、前記可動フレーム３は前記第一規制ロッド５０に対して常に平行に移動する。

一方、前記第二リンク機構６は、前記固定フレーム２及び前記可動フレーム３と平行に設けられた第二規制ロッド６０を備えている。この第二規制ロッド６０の両端は前記固定フレーム２に対して一対の下部支持脚６１で連結されており、これら一対の下部支持脚６１は同じ長さで且つ平行に設けられている。すなわち、前記第二規制ロッド６０は前記固定フレーム２及び一対の下部支持脚６１と共働して平行クランク機構を構成しており、前記固定フレーム２に対して常に平行に移動する。また、前記第二規制ロッド６０の両端は前記可動フレーム３に対して一対の上部支持脚６２で連結されており、これら一対の上部支持脚６２は同じ長さで且つ平行に設けられている。すなわち、前記第二規制ロッド６０は前記可動フレーム３及び一対の上部支持脚６２と共働して平行クランク機構を構成しており、前記可動フレーム３は前記第二規制ロッド６０に対して常に平行に移動する。

また、前記第一リンク機構５の下部支持脚５１及び上部支持脚５２、前記第二リンク機構６の下部支持脚６１及び上部支持脚６２は、同じ長さに設けられている。

前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０は夫々が前記固定フレーム２及び軌道フレーム３に対して平行に設けられているので、これら第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０は常に互いに平行である。これら第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０は長手方向にスライド自在に結合されており、両者の間隔は常に一定に保たれて、分離することがない。具体的には、前記第二規制ロッド６０に対してはその長手方向に沿って軌道レール６３が固定される一方、前記第一規制ロッド５０に対しては前記軌道レール６３に対してスライド自在に組み付けられた移動ブロック５３が固定されている。

図２は前記軌道レール６３及び前記移動ブロック５３の組み合わせの一例を示す斜視図であり、内部の構成が把握できるように一部を破断して描いてある。前記軌道レール６３には長手方向に沿ってボールやローラ等の転動体６４の転走面６５が形成される一方、前記移動ブロック５３には前記転動体６４の無限循環路が形成されており、かかる無限循環路内には多数の転動体６４が配列されている。前記移動ブロック５３は転動体６４を介して前記軌道レール６３に組み付けられており、前記転動体６４が前記軌道レール６３の転走面６５を転がることにより、当該移動ブロック５３は前記軌道レール６３に沿って自在に移動することが可能となっている。前記第一規制ロッド５０と前記第二規制ロッド６０の間に押圧力や引っ張り力が作用した場合であっても、前記移動ブロック５３が前記軌道レール６３から分離することなく当該軌道レール６３に沿って自在に移動することが可能となるよう、前記移動ブロック５３は軌道レール６３に組付けられた状態で、かかる軌道レール６３の長手方向と直交する面内に作用するあらゆる荷重を負荷できることが必要である。これら軌道レール６３及び移動ブロック５３の組み合わせとしては、市販の直線案内装置（例えば、ＬＭガイド／ＴＨＫ株式会社製）を利用することが可能である。また、前記軌道レール６３及び移動ブロック５３の耐荷重は適宜選定することが可能である。

一方、前記固定フレーム２に対して前記可動フレーム３が上下動すると、前記第一リンク機構５及び第二リンク機構６では前記下部支持脚５１，６１及び前記上部支持脚５２，６２の交わる角度が変化し、それによって前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０が長手方向（図１の紙面左右方向）へ移動することになる。この際の、前記第一規制ロッド５０と前記第二規制ロッド６０の移動方向は逆向きとなるように設定されている。

尚、図１に示した実施形態では、前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０を長手方向にスライド自在に結合するために、前記軌道レール６３及びこれに組み付けられる前記移動ブロック５３を用いたが、前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０をスライド自在に結合する構成はこれに限定されるものではない。要は、前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０があたかも伸縮自在な棒状部材として機能するように両者を結合するものであればよい。

また、図１には示されていないが、前記第一規制ロッド５０と前記第二規制ロッド６０との間にダンパーを設けて、前記第一規制ロッドに対する第二規制ロッドの長手方向への相対的な移動に対して減衰力が作用するように構成してもよい。

前述のように、前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０はあたかも伸縮自在な棒状部材として機能する。このため、前記第一リンク機構５と第二リンク機構６は前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０によって相互に連結されており、前記可動フレーム３の上下動によって前記第一リンク機構５の高さが変化すると、前記第二リンク機構６も第一リンク機構５と同じ高さ変化を生じることになる。この際、前記第一リンク機構５と第二リンク機構６では前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０の水平方向の動きが逆向き、すなわち前記下部支持脚５１，６１及び前記上部支持脚５２，６２の屈曲方向が互いに逆向きなので、前記可動フレーム３の水平方向の動きは前記第一リンク機構５及び前記第二リンク機構６によって相殺され、当該可動フレーム３は上下方向への運動のみが許容される。従って、固定フレーム２上における可動フレーム３のロッキングを防止しながら、当該可動フレーム３を自由に上下動させることが可能となっている。

また、前記第一規制ロッド５０と前記器第二規制ロッド６０との間にダンパーが設けられていると、前記可動フレーム３の上下動に対して減衰力を作用させることができ、前記固定フレーム２に対する前記可動フレーム３の上下振動を早期に収束させることが可能となる。

一方、図３に示すように、前記復元部材７は所謂ねじりばねから構成されており、一方の腕部７０は前記可動フレーム３に、他方の腕部７１は前記固定フレーム２に対して夫々回転自在に連結されている。このため、前記可動フレーム３が静止していた定常位置から下降又は上昇のいずれが生じても、前記復元部材７は当該可動フレーム３に対して付勢力を及ぼし、当該可動フレーム３を定常位置へ引き戻すことになる。

尚、前記復元部材７はねじりばねに限定されるものではなく、コイルばねや板ばね等の各種弾性部材を使用することが可能である。また、前記復元部材７の取付け位置は図示の位置に限定されるものではなく、前記可動フレーム３と固定フレーム２との間隔を一定に保つべく当該可動フレーム３を付勢することができる位置であれば、図示の位置以外であっても差し支えない。

図４は前記固定フレーム２と前記可動フレーム３の間における前記案内ユニット４の配置を示す平面図であり、前記可動フレーム３を取り除いた状態を示している。この図３の例では四基の案内ユニット４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄが配置されており、二基の案内ユニット４Ａ，４ＣはＸ方向に沿って、二基の案内ユニット４Ｂ，４ＤはＹ方向に沿って配置されている。

尚、前記固定フレーム２と前記可動フレーム３との間に配置される案内ユニット４の基数及びそれらの配置は図４に示す例に限定されるものではなく、例えば三基以上の案内ユニット４を前記可動フレーム３の中心を基準として放射状に等間隔で配置する等、任意に設計変更することが可能である。

そして、以上のように構成された本実施形態の免震装置１は、前記固定フレーム２を建物や運搬車輛の床面に設置する一方、前記可動フレーム３上には精密機器、美術品等の免震対象物を載置して使用される。

例えば運搬や地震等に起因して前記床面に対して振動が作用すると、かかる床面の振動が固定フレーム２及び可動フレーム３を介して免震対象物に伝播し、免震対象物も振動することになる。しかし、前述の如く、前記可動フレーム３は前記固定フレーム２に対して自由に上下動することが可能であり、当該可動フレーム３は固定フレーム２の上下動の振幅及び周期とは無関係に振動することが可能である。このため、免震対象物を搭載した可動フレーム３は固定フレーム２の上下動からは絶縁された状態にあり、床面の上下動に拘束されることなく、当該上下動に比べて長周期の振動で上下に揺れることが可能となっている。これにより、床面の振動による前記免震対象物の損傷を効果的に防止することが可能となる。

この際、本発明の免震装置では、前記固定フレーム２に対する前記可動フレーム３の上下動を支える第一リンク機構５及び第二リンク機構６が前記固定フレーム２及び前記可動フレーム３と平行クランク機構を構成する第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０を含んでおり、これら前記第一規制ロッド５０及び第二規制ロッド６０は長手方向にスライド自在に結合され、前記可動フレーム３の上下動に伴って互いに逆向きに移動するので、当該可動フレーム３はこれら第一リンク機構５及び第二リンク機構６を含んだ前記案内ユニット４の働きによってロッキングを生じることなく上下動することが可能である。

従って、本発明によれば、前記固定フレーム２と前記可動フレーム３との間に前記案内ユニット４及び復元部材７さえ設ければ、前記可動フレーム３のロッキングを防止しつつ、当該可動フレーム３を前記固定フレーム２に対して円滑に上下動させることができ、しかも前記案内ユニット４及び復元部材７は前記固定フレーム２と前記可動フレーム３の間に配置できるため、小型且つ軽量で、取り扱いの容易な上下免震装置を提供することが可能となる。

１…上下免震装置、２…固定フレーム、３…可動フレーム、４…案内ユニット、５…第一リンク機構、６…第二リンク機構、７…復元部材、５０…第一規制ロッド、６０…第二規制ロッド、５３…移動ブロック、６３…軌道レール

Claims (2)

1. 固定フレームと、
   免震対象機器が載置されると共に前記固定フレーム上に配置された可動フレームと、
   前記固定フレームに対する前記可動フレームの上下動のみを許容する案内ユニットと、
   前記可動フレームと固定フレームとの間隔を拡げる方向へ当該可動フレームを付勢する復元部材と、
   を備え、
   前記案内ユニットは互いに連動する第一リンク機構及び第二リンク機構を含み、
   前記第一リンク機構は前記可動フレーム及び前記固定フレームのそれぞれと平行クランク機構を構成する第一規制ロッドを含む一方、前記第二リンク機構は前記可動フレーム及び前記固定フレームのそれぞれと平行クランク機構を構成する第二規制ロッドを含み、
   前記第一規制ロッド及び前記第二規制ロッドは長手方向にスライド自在に結合され、前記可動フレームの前記固定フレームに対する上下動に伴って互いに逆向きに移動することを特徴とする上下免震装置。
2. 前記第一規制ロッド又は前記第二規制ロッドのいずれか一方には長手方向に沿って軌道レールが固定され、他方には前記軌道レールに対して多数のボールを介して組み付けられた移動ブロックが固定されていることを特徴とする請求項１記載の上下免震装置。
   
   

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