JP2810198B2 - 制振床構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、地震などに起因する大きな震動、ならび
に、歩行等に起因する微振動などが床に載置される装置
載置台に伝播することを防止する制振床構造に関する。

＜従来の技術＞ 従来の制振床構造では、コンピュータ室とか、LSI製
造工場やレーザー応用製品工場などでは、微振動によっ
てもコンピュータの動作不良を招いたり、製品の不良発
生を招いたりするため、それらの振動を抑制することが
必要であり、従来では、コンピュータや製造装置を載置
する装置載置台等と構造体の床等の支持体との間に、積
層ゴムと空気バネといったバネ要素を介在し、それらの
バネ要素によって装置載置台をやわらかく弾性支持し、
装置載置台に上下方向の振動が伝達することを緩和する
ように構成していた。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、微小振動であっても、床と装置載置台
との間で共振を生じ、その共振に伴い、装置載置台の振
動が増幅されて大きなものになってしまう欠点があっ
た。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、床と装置載置台との共振を抑えて、装置載置台に
上下方向の振動が伝達されることを、小さなエネルギー
で安価にして、より良好に防止できるようにすることを
目的とし、また、別の目的は、水平方向の振動伝播をも
抑えることに有り、更にまた別の目的は、振動防止構成
に起因して装置載置台を設けた室内での発塵発生を回避
することに有る。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、上述のような目的を達成するために、請求
項第（１）項の発明として、支持台に緩衝用空気バネと
制振用空気バネとを介して装置載置台を設けるととも
に、前記支持台および装置載置台それぞれに上下方向の
振動を検出する振動センサを付設し、前記両振動センサ
による検出結果に基づき、前記装置載置台が前記支持台
と共振状態にあるときに前記緩衝用空気バネのばね定数
を低減するとともに減衰量を増加する共振減少制御機構
を設け、更に、前記装置載置台に付設された振動センサ
による検出結果に基づき、振動を打ち消すように前記制
振用空気バネに付与するエアー圧を調節するエアー圧制
御機構を設けて構成する。

また、請求項第（２）項の発明として、請求項第
（１）項の支持台を、水平方向に変位可能に固定部に設
けるとともに、前記固定部と前記支持台との間に、前記
固定部から入力される水平方向の振動を緩和する免震機
構を介装して構成する。

また、請求項第（３）項の発明として、請求項第
（２）項の免震機構を、水平ベアリング支持機構と機械
式バネと粘性ダンパーとから構成する。

また、請求項第（４）項の発明として、請求項第
（１）項ないし第（３）項のいずれかの制振床構造にお
いて、エアー圧制御機構に対する給気源と排気口とを装
置載置台を設置した室内の外部に設けて構成する。

また、請求項第（５）項の発明として、請求項第
（１）項ないし第（４）項のいずれかの制振床構造にお
いて、エアー圧制御機構を、予め高圧状態で空気を封入
した高圧タンクと制振用空気バネとをサーボ弁を介して
連通接続して構成する。

また、請求項第（６）項の発明として、請求項第
（１）項なしい第（５）項のいずれかの制振床構造にお
いて、装置載置台と支持台との上下方向の相対的な変位
を検出する変位センサとを付設するとともに、その変位
センサによる検出結果に基づき、緩衝用空気バネに付与
する内圧を調節するレベル調節機構を設けて構成する。

また、請求項第（７）項の発明として、請求項第
（６）項のレベル調節機構に対する給気源を装置載置台
を設置した室内の外部に設けて構成する。

＜作用＞ 請求項第（１）項の発明に係る制振床構造の構成によ
れば、地震に伴う震動や歩行等に伴う微振動といった各
種の振動に起因して支持台が上下方向に振動すると、そ
の振動を緩衝用空気バネと制振用空気バネとにより緩和
吸収して支持台に伝播し、かつ、共振減少制御機構によ
って装置載置台と支持台との共振を減少しながら、制振
用空気バネに対するエアー圧を調節し、装置載置台に振
動が伝播することを抑制できる。

また、請求項第（２）項の発明に係る制振床構造の構
成によれば、地震や微振動等に起因して固定部が振動す
ると、固定部からの水平方向での振動を免震機構により
緩和して支持台に伝播させることができる。

また、請求項第（３）項の発明に係る制振床構造の構
成によれば、十分柔らかな機械式バネと水平ベアリング
支持機構による支承構成によって、水平方向での振動が
支持台に伝達することを抑えるとともに、それらの構成
に起因する固定部と支持台との水平方向での共振を粘性
ダンパーによって抑えることができる。

また、請求項第（４）項の発明に係る制振床構造の構
成によれば、コンプレッサーなどの給気源からの給気や
制振用空気バネからの排気を、装置載置台を設置した室
内の外部で行う。

また、請求項第（５）項の発明に係る制振床構造の構
成によれば、地震等の大きな振動が装置載置台に伝播し
たときに、高圧タンク内の空気を制振用空気バネに供給
してその振動を打ち消すことができる。

また、請求項第（６）項の発明に係る制振床構造の構
成によれば、装置載置台上に搭載される機器重量が変化
した場合に、その重量が大きくなる程、緩衝用空気バネ
内の圧力を高くし、搭載重量の変化にかかわらず、所望
の緩衝効果を発揮できる。

また、請求項第（７）項の発明に係る制振床構造の構
成によれば、コンプレッサーなどの給気源からの給気や
緩衝用空気バネからの排気を、装置載置台を設置した室
内の外部で行う。

＜実施例＞ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図の制振床構造の全体正面図、および、第２図の
支持フレームの平面図に示すように、固定部としての床
Ｗ上に、４箇所の水平ベアリング支持機構１…を介して
水平方向に変位可能に支持台２が設けられ、その支持台
２の支持フレーム３と、床Ｗに立設したブラケット４…
との間に、免震機構を構成する機械式バネとしての引っ
張りスプリング5A…と中央箇所に設けた粘性ダンパー5B
とが介装され、床Ｗを介して支持台２に入力される水平
方向の振動を緩和するとともに、床Ｗと支持台２とが水
平方向に共振することを抑制するように構成されてい
る。

水平ベアリング支持機構１…それぞれは、第３図の要
部の一部切欠正面図、および、第４図の要部の一部切欠
平面図に示すように、床Ｗに取り付けられる固定側部材
６と支持フレーム３に取り付けられる可動側部材７との
間にボールベアリング８…を介装して構成されている。

粘性ダンパー5Bは、第５図の一部切欠正面図に示すよ
うに、床Ｗ側に固定される筒状体を突設した底板5a内に
ダンパーオイル5bが充填され、そのダンパーオイル5b内
に支持フレーム３側に付設された平面視で円盤状の抵抗
板5cが浸漬され、抵抗板5cの水平方向の移動に対して、
ダンパーオイル5bにより流動抵抗を付与するように構成
されている。

前記支持台２の中央部に凹部10が形成され、その凹部
10内に嵌入される状態で、第６図の平面図、第７図の正
面図、および、第８図の側面図に示すように、緩衝用空
気バネ11…と制振用空気バネ12…とを介して、エアータ
ンク９…を備えた装置載置台13が設けられている。

緩衝用空気バネ11…は、第９図の平面図に示すよう
に、支持台２の凹部10の四隅それぞれに設けられ、一
方、制振用空気バネ12…は、支持台２の凹部10を形成す
る四辺それぞれの中央に設けられている。

支持台の凹部10の四隅に近いそれぞれの箇所に、第10
図の一部切欠側面図に示すように、水平方向の軸芯周り
で回転自在に一対のガイドローラ14,14が設けられ、一
方、装置載置台13の下面に、前記ガイドローラ14,14に
摺接する円筒状のガイド15が設けられ、装置載置台13を
円滑に上下方向に変位できるように構成されている。

前記緩衝用空気バネ11…および制振用空気バネ12…そ
れぞれは、第11図の概略構成図に示すように、その下部
に設けた補助タンク11a,12aにオリフィス孔11b,12bを介
して連通接続されている。

緩衝用空気バネ11…の補助タンク11a…それぞれにコ
ンプレッサー16が電磁開閉弁17を介して連通接続され、
一方、制振用空気バネ12…の補助タンク12a…それぞれ
に、エアータンク９とサーボ弁18とを介してコンプレッ
サー16が連通接続されている。

エアータンク９…それぞれ内には、高圧空気（例え
ば、10kg/cm²など）が封入されており、コンプレッサー
16を常時駆動せずに制振できるようにするとともに、損
傷事故や故障などによってコンプレッサー16が起動でき
ないときでも、制振用空気バネ12…それぞれに確実に空
気を供給できるように構成されている。

緩衝用空気バネ11…それぞれと補助タンク11a…それ
ぞれとは、緩衝力を変化するように、二段の開度に変更
可能な流量調節弁19を介装した配管20を介して連通接続
されている。

装置載置台13と支持台２の凹部10との間の所定の三箇
所に、両者の上下方向の相対変位を検出する変位センサ
21が付設され、この変位センサ21による検出結果に基づ
き、レベル制御アンプ21aを介して電磁開閉弁17に電気
信号を出力し、電磁開閉弁17を開閉して緩衝用空気バネ
11…それぞれ内の圧力を調整し、装置載置台13上に搭載
される機器重量のいかんにかかわらず、緩衝用空気バネ
11…によって付与する緩衝力を調節する初期のレベルを
所定レベルに設定するようにレベル調節機構が構成され
ている。このレベル調節機構としては、制振用空気バネ
12…それぞれ内の初期の圧力を調整するように構成する
ものでも良い。

装置載置台13の中央の点検蓋13aの裏面に、装置載置
台13の上下方向の振動を測定する第１の振動センサ22が
付設され、一方、床Ｗの所定箇所に、床Ｗの上下方向の
振動（支持台２の上下方向の振動も同じである）を測定
する第２の振動センサ23が付設されている。

前記第１および第２の振動センサ22,23にはコントロ
ーラ24が接続されるとともに、そのコントローラ24に流
量調節弁19が接続され、コントローラ24において、第１
および第２の振動センサ22,23による検出結果に基づ
き、支持台２と装置載置台13とが共振状態にあるかどう
かを判断し、共振状態にあるときに、流量調節弁19に駆
動信号を出力し、その開閉ならびに開度調整によって緩
衝用空気バネ11…のばね定数を低減するとともに減衰量
を増加し、装置載置台13が支持台２と共振することを減
少するように共振減少制御機構が構成されている。

すなわち、床Ｗ側からの振動が無いような平常時にあ
っては、流量調節弁19を全閉にして緩衝用空気バネ11…
それぞれと補助タンク11a…それぞれとをオリフィス孔1
1bのみを介して連通接続し、緩衝用空気バネ11…を固く
て減衰の小さな状態にし、装置載置台13に直接的に作用
する外力に対して変形が小さな状態にする。そして、床
Ｗ側からの振動が小さいような小地震時にあっては、流
量調節弁19を開き、緩衝用空気バネ11…それぞれと補助
タンク11a…それぞれとをオリフィス孔11bおよび配管20
を介して連通接続し、緩衝用空気バネ11…を柔らかくて
減衰の大きな状態にし、装置載置台13と支持台２との共
振を減少しながら床Ｗ側から装置載置台13への振動の伝
播を抑える。更に、床Ｗ側からの振動が大きいような大
地震時にあっては、流量調節弁19を更に開き、緩衝用空
気バネ11…それぞれと補助タンク11a…それぞれとをオ
リフィス孔11bおよび配管20を介して連通接続し、緩衝
用空気バネ11…を柔らかくてより一層減衰の大きな状態
にし、装置載置台13と支持台２との共振を減少しながら
床Ｗ側から装置載置台13への振動の伝播を抑える。

このような共振減少制御機構としては、例えば、上述
のようなオリフィス孔11bを設けずに、緩衝用空気バネ1
1…それぞれと補助タンク11a…それぞれとを、それぞれ
に開閉弁を設けた二本の配管を介して連通接続し、その
両者を閉じた状態、一個の開閉弁を開いた状態、およ
び、二個の開閉弁を開いた状態のいずれかに切換えて装
置載置台13と支持台２との共振を減少するように構成す
るようにしても良い。

また、コントローラ24にサーボ弁18が接続され、第１
の振動センサ22による検出結果に基づき、振動を打ち消
すように制振用空気バネ12に付与するエアー圧を調節す
るようにエアー圧制御機構が構成されている。

以上の構成により、装置載置台13に振動が伝播するこ
とを緩衝用空気バネ11…および制振用空気バネ12…によ
って防止するとともに、共振減少制御機構による流量調
節弁19の開度調整によって装置載置台13と支持台２（床
Ｗ）との共振を減少しながら、制振用空気バネ12…に付
与するエアー圧を調整することによって、全体として、
装置載置台13に伝播する振動を打ち消し、装置載置台13
が振動することを良好に防止できるようになっている。

上記制振床構造による振動の伝達状態（Ａで示す）、
無制御の場合の振動の伝達状態（Ｃで示す）、および、
共振減少制御機構のみによる振動の伝達状態（Ｂで示
す）それぞれにつき、横軸に無次元振動数（加振振動数
／共振振動数）を、縦軸に伝達率（装置載置台13の振動
／床Ｗの振動）をそれぞれとって考察したところ第12図
のグラフに示す結果を得た。

この結果から、床Ｗから加えられる振動を緩衝用空気
バネ11…によって抑えることができ、かつ、共振に伴う
振動の増幅を、緩衝用空気バネ11…のばね定数を低減す
るとともに減衰量を増加する共振減少制御機構によって
抑えることができ、更に、残余の振動を、制振用空気バ
ネ12…に付与するエアー圧を調整することによって打ち
消すことができ、本発明に係る実施例の制振床構造によ
る場合に、極めて良好に制振できていることが明らかで
ある。また、このように、制振用空気バネ12…に付与す
るエアー圧の調整によって打ち消す振動としては、小さ
な量で済むようになるために、制振のためのエネルギー
が小さく、すなわち、制振用空気バネ12…に対して給排
するエアー量が少なくて済みながら高い制振効果を得ら
れることが明らかである。

前記コンプレッサー16が、装置載置台13を設置した室
内とは別に室外に設けられ、また、サーボ弁18の排気管
18bに連通接続された排気ホース（図示せず）も室外ま
で延出され、給排気空気によって、装置載置台13を設置
した室内で発塵することを防止するようになっている。

上記実施例では、高圧空気を封入したエアータンク９
…それぞれから制振用空気バネ12…それぞれに、コンプ
レッサー16を常時駆動しなくても空気を供給できるよう
に構成しているが、例えば、制振用空気バネ12…それぞ
れとコンプレッサー16との間にアキュムレータを介装す
るようにしても良い。

＜発明の効果＞ 請求項第（１）項の発明に係る制振床構造によれば、
緩衝用空気バネと制振用空気バネそれぞれによって振動
を緩和できながら、制振用空気バネに付与するエアー圧
の調節により装置載置台に上下方向の振動が伝播するこ
とを抑制でき、また、共振減少制御機構によって、装置
載置台と支持台とが上下方向で共振することを減少で
き、地震等の震動および微振動のいずれによる装置載置
台の振動をも良好に抑制できるようになった。

しかも、緩衝用空気バネと制振用空気バネそれぞれの
弾性による振動緩和効果と、緩衝用空気バネのばね定数
を低減するとともに減衰量を増加する共振減少制御機構
による共振減少とによって、大きな振動変位を防止し、
その状態で制振用空気バネに対するエアー圧を調整して
振動を打ち消すから、制振のためのエネルギーが小さく
て済み、たとえ制振用空気バネにエアーを常時供給して
制振する場合でも、制振用空気バネに給排するエアー量
が少なく、給気手段としてのコンプレッサーなどとして
能力の小さいものを使用でき、また、アキュムレータな
どにエアーを蓄え、そのエアーを供給して制振する場合
であれば、コンプレッサーなどとして能力の小さいもの
を使用できるのみならず、蓄えるエアー量も少なく、ア
キュムレータなどとして容量の小さいものを使用でき、
いずれの構成であってもイニシャルコストおよびランニ
ングコストのいずれをも低減できるようになった。

また、請求項第（２）項の発明に係る制振床構造によ
れば、支持台が地震等によって水平方向に振動すること
をも良好に抑制することができ、上下方向および水平方
向のいずれにおいても、装置載置台が振動することを良
好に抑制することができる。

また、請求項第（３）項の発明に係る制振床構造によ
れば、固定部と支持台との水平方向の共振を抑えるか
ら、支持台の水平方向の振動をより一層良好に抑制する
ことができる。

また、請求項第（４）項の発明に係る制振床構造によ
れば、振動抑制のための空気の給排気に起因する、装置
載置台を設置した室内での気流による塵埃飛散といった
空気汚染を回避でき、OA機器を設置したOAルームや半導
体製造装置を設置するクリーンルームに対して好適に適
用することができる。

また、請求項第（５）項の発明に係る制振床構造によ
れば、地震等に起因して、損傷事故や故障が発生し、コ
ンプレッサーが起動できないような場合でも、制振用空
気バネに空気を確実良好に供給し、大きな振動が装置載
置台に伝播することを良好に防止できる。

また、請求項第（６）項の発明に係る制振床構造によ
れば、装置載置台上に搭載する機器を増設するといった
場合に容易に対応でき、実用上極めて有用である。

また、請求項第（７）項の発明に係る制振床構造によ
れば、装置載置台のレベル調節のための空気の給排気に
起因する、装置載置台を設置した室内での気流による塵
埃飛散といった空気汚染を回避でき、OA機器を設置した
OAルームや半導体製造装置を設置するクリーンルームに
対して好適に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る制振床構造の実施例を示し、第１
図は、制振床構造の全体正面図、第２図は、支持フレー
ムの平面図、第３図は要部の一部切欠正面図、第４図は
要部の一部切欠平面図、第５図は、粘性ダンパーの一部
切欠正面図、第６図は全体概略平面図、第７図は全体概
略正面図、第８図は全体概略側面図、第９図は全体平面
図、第10図は一部切欠側面図、第11図は概略構成図、第
12図は、振動伝達状態を示すグラフである。 １……免震機構を構成する水平ベアリング支持機構 ２……支持台 5A……免震機構を構成する引っ張りスプリング 5B……免震機構を構成する粘性ダンパー ９……高圧タンクを構成するエアータンクに兼用の支柱 11……緩衝用空気バネ 11b……オリフィス孔 12……制振用空気バネ 13……装置載置台 17……レベル調節機構を構成する電磁開閉弁 18……サーボ弁 19……流量調節弁 20……配管 21……変位センサ 22……装置載置台の上下方向の振動を測定する第１の振
動センサ 23……支持台の上下方向の振動を測定する第２の振動セ
ンサ Ｗ……固定部としての床

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 和喜 大阪府南河内郡美原町木材通３丁目１番 ８号 株式会社竹中工務店技術研究所大 阪支所内 (72)発明者 速水 浩 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 東野 雅彦 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 松井 英治 広島県広島市中区中町８番12号 株式会 社竹中工務店広島支店内 (72)発明者 清水 斉 広島県広島市中区中町８番12号 株式会 社竹中工務店広島支店内 (72)発明者 安田 正志 兵庫県尼崎市南塚口町５丁目17番43号 特許機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−31043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04F 15/18 601 F16F 15/04 F16F 15/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持台に緩衝用空気バネと制振用空気バネ
   とを介して装置載置台を設けるとともに、前記支持台お
   よび装置載置台それぞれに上下方向の振動を検出する振
   動センサを付設し、前記両振動センサによる検出結果に
   基づき、前記装置載置台が前記支持台と共振状態にある
   ときに前記緩衝用空気バネのばね定数を低減するととも
   に減衰量を増加する共振減少制御機構を設け、更に、前
   記装置載置台に付設された振動センサによる検出結果に
   基づき、振動を打ち消すように前記制振用空気バネに付
   与するエアー圧を調節するエアー圧制御機構を設けたこ
   とを特徴とする制振床構造。
2. 【請求項２】請求項第（１）項に記載の支持台を、水平
   方向に変位可能に固定部に設けるとともに、前記固定部
   と前記支持台との間に、前記固定部から入力される水平
   方向の振動を緩和する免震機構を介装した制振床構造。
3. 【請求項３】請求項第（２）項に記載の免震機構を、水
   平ベアリング支持機構と機械式バネと粘性ダンパーとか
   ら構成した制振床構造。
4. 【請求項４】請求項第（１）項ないし第（３）項のいず
   れかに記載の制振床構造において、エアー圧制御機構に
   対する給気源と排気口とを装置載置台を設置した室内の
   外部に設けてある制振床構造。
5. 【請求項５】請求項第（１）項ないし第（４）項のいず
   れかに記載の制振床構造において、エアー圧制御機構
   を、予め高圧状態で空気を封入した高圧タンクと制振用
   空気バネとをサーボ弁を介して連通接続して構成した制
   振床構造。
6. 【請求項６】請求項第（１）項ないし第（５）項のいず
   れかに記載の制振床構造において、装置載置台と支持台
   との上下方向の相対的な変位を検出する変位センサとを
   付設するとともに、その変位センサによる検出結果に基
   づき、緩衝用空気バネに付与する内圧を調節するレベル
   調節機構を設けてある制振床構造。
7. 【請求項７】請求項第（６）項に記載のレベル調節機構
   に対する給気源を装置載置台を設置した室内の外部に設
   けてある制振床構造。