JP3879277B2

JP3879277B2 - 除振装置

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Publication number: JP3879277B2
Application number: JP31438098A
Authority: JP
Inventors: 彰寺村; 治吉田; 進悟浦; 修平森田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP2000145886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は除振装置に関し、とりわけ、通常は弾性支持部分によって除振対象物を除振する一方、必要に応じて除振対象物を固定して静止状態を維持するようにした除振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、精密機器の製造設備においては、床スラブや基礎等の基部と、装置類や該装置類を載置する上床等の除振対象物との間に除振装置を介在させることにより、外部からの振動が除振対象物に伝播しないようになされている。
【０００３】
例えば集積回路の製造設備においては、引上げ法（ＣＺ法）によりシリコンの単結晶を円柱状に成長形成し、これを円板状にスライスすることで基板となるウエハが得られる。こうしたシリコンウエハは表面の平坦度及び比抵抗の均一性が重要であるが、シリコン単結晶の成長過程で振動が加わった場合、その成長形成に不均一性が生じてしまう。こうした振動の原因としては例えば周辺地域からの交通振動や、装置周辺での人間等の移動により生じるいわゆる生活振動等があげられる。こうした交通振動や生活振動は微少な振動ではあるが、このような微少振動であってもシリコン単結晶の均一成長にとっては重大な妨げとなる。そのため、こうした製造設備においては、上述のように基部と除振対象物との間に除振装置を介在させて振動を抑制するようになされている。
【０００４】
除振装置は、除振対象物を載置する上床と基部との間に弾性体を設けて上床を除振台とした構成でなり、該弾性体によって除振台を上下方向に除振支持して振動エネルギーを吸収することにより、外部から伝播する振動を抑制する。精密機器の製造設備における除振装置では、微少振動の吸収抑制という観点から例えば弾性体として空気バネ等が用いられている。また通常、こうした弾性体を複数配設して各弾性体で振動エネルギーを分散吸収することで、振動の抑制効果をより向上するようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の除振装置にあっては、除振対象物としてシリコン単結晶の製造設備を用いた場合は、上述したように該単結晶の成長過程では振動を遮断することが望ましいが、シリコン単結晶の生成完了後、これを炉から引き上げて製造設備外方に取り出すことになるが、このとき除振装置によって弾性支持された状態では製造設備が不安定状態にある。このため、シリコン単結晶の取り出し時に製造設備が揺れた場合には、シリコン単結晶が該製造設備に干渉する恐れがあり、このように干渉した場合にはシリコン単結晶が破損されるなどして商品価値が低下されてしまうという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、必要に応じて除振装置の弾性支持機能を無くして除振対象物を固定することにより、該除振対象物の静止状態を維持できるようにした除振装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の請求項１に示す除振装置では、基部上に除振対象物を弾性支持する平面形状が全体として矩形状を成す除振装置であって、その矩形状各辺には、上記除振対象物と基部との間に設けられて該除振対象物を基部に固定自在な固定手段と、上記除振対象物と上記基部との間に複数配設されるとともに、上記除振対象物及び上記基部にそれぞれ両端が固結されて設けられ、該固結部から伝達される上記除振対象物及び上記基部の上下方向相対変位を水平方向変位に変換する変位変換手段と、上記各変位変換手段にそれぞれ固結して上記変位変換手段を相互に連結し、上記水平方向変位を各変位変換手段間で相互に伝達する変位伝達手段と、
上記除振対象物と前記基部との間に上記変位変換手段と並列に配設されてなる上下方向弾性支持手段と、上記除振対象物と前記基部との間に上記変位変換手段と直列に配設され、それぞれの自由端部を相互に連結してなる水平方向除振手段としての積層ゴムと、上記除振対象物と上記基部との間に設けられ、上記水平方向除振手段が水平方向に変形した際に該基部上に設けられた滑り板に摺動自在に着座可能な着座手段と、を備え、上記各変位変換手段は、一対の板ばね部材でなり、該板ばね部材はその長手方向の両端部が所定の角度で平行に折り曲げられて、その一方の折り曲げ端部同士が重ね合わされた形状をなし、前記変位伝達手段は、前記変位変換手段における一対の板ばね部材の重ね合わされる端部間に挟み込まれて固結された連結部材でなり、上記連結部材とこれを挟み込む板ばね部材の折り曲げ端部との固結部には、その長手方向の両側面に、その固結部と連結部材との剛性を高めるプレート部材が設けられ、上記着座手段は前記除振対象物より固定垂下されてその垂下された先端部に滑動材が取り付けられ、該滑動材と上記滑り板との間には所定の間隙が設けられている、ことを特徴とする。
【０００８】
従って、上記固定手段を非固定状態にしておくことにより、除振対象物は除振装置の本来の弾性支持機能によって、基部から除振対象物に伝播される振動が遮断される一方、該固定手段を固定状態にすることにより除振対象物は基部に固定されて、該除振対象物の静止状態を維持することができる。
【００１０】
また、上記固定手段を非固定状態にした状態では除振装置に本来の除振機能が発揮される。すなわち、入力振動によって基部と除振対象物との間に振動負荷が加わったとき、基部及び除振対象物とそれぞれ固結した各変位変換手段は、基部及び除振対象物間に上下方向相対変位を生じせしめる上下方向振動負荷を、これに応じた水平方向振動負荷に変換して変位伝達手段に伝達する。変位伝達手段は各変位変換手段を相互に連結しているため、こうした水平方向振動負荷を変位変換手段の相互間で伝達する。各変位変換手段では、相互に伝達された水平方向振動負荷が上下方向振動負荷に変換される。すなわち、ロッキング振動を生じせしめるばらつきのある上下方向振動負荷を水平方向振動負荷に変換し、この変位伝達手段を介して各変位変換手段相互間で伝達することで一様に均すことができ、全ての変位変換手段の基部及び除振対象物との固結位置において、平均化した同等量の上下方向振動負荷とし得る。殊に、変位変換手段を基部及び除振対象物と固結し、且つ、この変位変換手段と変位伝達手段とを固結したことにより、構造上の遊びが無く、入力振動に対してガタ無く瞬時に応動することができる。
【００１１】
また、上下方向弾性支持手段は、基部から除振対象物に伝播される上下方向振動エネルギーを吸収して、除振対象物への上下方向振動の伝播を抑制するとともに、水平方向除振手段は、基部から除振対象物に伝播される水平方向振動エネルギーを吸収して、除振対象物への水平方向振動の伝播を抑制することができる。更に、該水平方向除振手段の自由端部は相互に連結されることにより、個々の自由端部の挙動を規制できるため、各水平方向除振手段が独自に傾いて局部的な沈み込みを防止できるようになり、延いては、除振対象物に偏心荷重が作用した場合にもその傾斜を確実に防止することができる。
【００１２】
さらに、前記除振対象物と前記基部との間に設けられ、前記水平方向除振手段が水平方向に変形した際に該基部に摺動自在に着座可能な着座手段を備えていて、この着座手段は、大振幅の振動入力により水平方向除振手段が大きく水平変形した場合に、これが基部に着座して水平方向除振手段のそれ以上の沈み込みを阻止するとともに、着座手段が着座した状態で更に水平変位が入力されることにより基部に対して摺動し、このときの摩擦により減衰力を発生して振動減衰する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の除振装置を図面に基づいて詳述する。図１〜図１０は本実施形態の除振装置を示し、図１は除振装置全体を示す正面図、図２は図１中Ａ−Ａ線断面図、図３は除振装置の要部を概略的に示す側面図、図４は除振装置に用いられる変位変換手段の平面図、図５は図１中Ｂ−Ｂ線断面図、図６は図１中Ｃ−Ｃ線断面図、図７は除振装置に対する変位変換手段の配置構成を示す平面図、図８は一方の変位変換手段に偏荷重が作用した場合の作動状態を示す概略構成図、図９は他方の変位変換手段に偏荷重が作用した場合の作動状態を示す概略構成図、図１０は両方の変位変換手段に偏荷重が相対する方向に作用した場合の作動状態を示す概略構成図である。
【００１４】
本発明の基本構成は、基部２１上に除振対象物２０を弾性支持する除振装置１において、除振対象物２０と基部２１との間に、該除振対象物２０を基部２１に固定自在な固定手段３０を設けてある。
【００１５】
上記除振装置１は、上記除振対象物２０と上記基部２１との間に複数配設され、上記除振対象物２０及び上記基部２１にそれぞれ固結して、該固結部から伝達される上記除振対象物２０及び上記基部２１の上下方向相対変位を水平方向変位に変換する変位変換手段２，３と、各変位変換手段２，３にそれぞれ固結して上記変位変換手段２，３を相互に連結し、上記水平方向変位を各変位変換手段２，３間で相互に伝達する変位伝達手段４と、前記除振対象物２０と前記基部２１との間に前記変位変換手段２，３と並列に配設されてなる上下方向弾性支持手段１３，１４と、前記除振対象物２０と前記基部２１との間に前記変位変換手段２，３と直列に配設され、それぞれの自由端部を相互に連結してなる水平方向除振手段１７，１８と、該水平方向除振手段１７，１８の自由端部の連結部分に、該水平方向除振手段１７，１８が所定量の水平変形した際に基部２１に摺動自在に着座する柔軟着座手段３２とを備える。
【００１６】
即ち、本実施形態の除振装置１は、図１に示すように基部としての基礎２１上に設置され、該除振装置１は図２に示すようにその平面形状が全体として矩形状を成す。その矩形状各辺には図３にも示すように固定手段３０と、変位変換手段としての弾性支持部２，３と、変位伝達手段としての連結部材４と、上下方向弾性支持手段としての空気ばね１３，１４と、水平方向除振手段としての積層ゴム１７，１８と、柔軟着座手段３２とが配置される。上記基礎２１はレベル調整用のノンシュリンクモルタルを所定厚さに打設し、その上面は高精度の水平度を保って形成される。
【００１７】
上記弾性支持部２，３は、連結部材４を用いて連結した形状でなる。弾性支持部２は鋼材を用いて形成した上下に対向する一対の板ばね部材５，６でなり、各板ばね部材５，６の長手方向の両端部を所定の角度で平行に折曲げて、一方の折曲げ端部５ａ，６ａを重ね合わせて固結した形状をなしている。同様に弾性支持部３は鋼材を用いて形成した板ばね部材７，８の長手方向の両端部を所定の角度で平行に折曲げて、一方の折曲げ端部７ａ，８ａを重ね合わせて固結した形状をなしている。また連結部材４は鋼材を用いて形成した中空でなる角柱部材であり、長手方向の両端にプレート片９，１０がそれぞれ突出した形状でなる。ここで連結部材４には後述する要因から、圧縮力に対して座屈を生じることのない十分な剛性を有する部材を用いている。
【００１８】
プレート片９は、板ばね部材５，６の一方の端部５ａ，６ａの間に挟み込み、またプレート片１０は、板ばね部材７，８の一方の端部７ａ，８ａの間に挟み込み、折曲げ端部５ａ，６ａ及びプレート片９、折曲げ端部７ａ，８ａ及びプレート片１０をボルト等を用いて固結することで、弾性支持部２，３を連結部材４で連結した形状に形成している。また折曲げ端部５ａ，６ａ、連結部材４、折曲げ端部７ａ，８ａには、これらの間に亘る長手方向の両側面にプレート部材１１，１２を溶接等によって固結しており、固結部及び連結部材４の剛性を高めるようになされている。
【００１９】
弾性支持部２，３の他方の折曲げ端部５ｂ，７ｂは、台座支持部１５の底部にボルト等によつて固結すると共に、弾性支持部２，３の他方の折曲げ端部６ｂ，８ｂを、除振装置１の四隅に配置されるエアタンク１６に同じくボルト等によつて固結しており、台座支持部１５上に除振台１９を載置して、該除振台１９上に除振対象物２０を載置するようになされている。
【００２０】
また、上記台座支持部１５と上記エアタンク１６との間に、上記空気ばね１３，１４が配設され、該空気ばね１３，１４によって台座支持部１５を含む上方の除振台１９および除振対象物２０の荷重を支持し、該空気ばね１３，１４は専ら上下方向のばね作用を発揮する。
【００２１】
エアタンク１６は全体として上下端が閉止された筒状に形成され、上記空気ばね１３，１４に供給する圧縮空気を十分に蓄溜する容量を備えるとともに、図外のバルブ回路を介してエアタンク１６からそれぞれに対応する空気ばね１３，１４に圧縮空気を供給し、かつ、空気ばね１３，１４から空気を排出できるようになっている。
【００２２】
エアタンク１６，１６の下端と上記基礎２１との間に上記積層ゴム１７，１８が配設され、これら積層ゴム１７，１８は１つのエアタンク１６または１６に対して複数個が安定良く配置される。該積層ゴム１７，１８は、自由端部となる上端部が該エアタンク１６，１６の下面に取り付けられるとともに、固定端部となる下端部が基礎２１が支持され、該積層ゴム１７，１８によって除振装置１のエアタンク１６，１６上方の荷重が支持される。
【００２３】
積層ゴム１７，１８は専ら水平方向のばね作用を発揮し、基礎２１側から除振対象物２０へと入力される振動を吸収する。このとき、隣設するエアタンク１６，１６どうしは梁部材３４を介して互いに連結され、延いては、該梁部材３４によって積層ゴム１７，１８の自由端部が互いに連結される。上記梁部材３４は、矩形状となる除振装置１の外側に沿って上記台座支持部１５と上下平行に配置され、その両端部が対向するエアタンク１６，１６にボルト結合される。そして、上記柔軟着座手段３２は梁部材３４の中央部に設けられるとともに、上記固定手段３０は該柔軟着座手段３２の両側に位置して上記台座支持部１５に設けられる。また、上記固定手段３０及び上記柔軟着座手段３２が配置される基礎２１の上面には、ステンレスなどで形成される滑り板３６が予め敷設されている。
【００２４】
上記固定手段３０は、上記台座支持部１５の下側に溶接などにより固定されるとともに、上記梁部材３４を相対移動自在に貫通して垂下され、その垂下された先端部にソマライトなどの摩擦材３８が取り付けられ、この摩擦材３８と上記滑り板３６との間に所定の間隙δ１が設けられるようになっている。固定手段３０の下端部にはアジャスタハンドル３０ａを備えた間隙調整部３０ｂが設けられ、該アジャスタハンドル３０ａを回転することにより、上記間隙δ１が微調整できるようになっている。
【００２５】
上記柔軟着座手段３２は梁部材３４にボルト結合などにより固定されて垂下され、その垂下された先端部にテフロンなどの滑動材４０が取り付けられ、この滑動材４０と上記滑り板３６との間に所定の間隙δ２が設けられる。また、該柔軟着座手段３２にあっても、下端部にアジャスタハンドル３２ａを備えた間隙調節部３２ｂが設けられ、上記間隙δ２を微調整できる。更に、柔軟着座手段３２の上方に位置して梁部材３４と台座支持部１５との間に、上下振動吸収用の粘性ダンパー４２が設けられるとともに、図示省略したが上記エアタンク１６と基礎２１との間に水平振動吸収用の粘性ダンパーが設けられる。
【００２６】
以上の構成になる除振装置１は、除振対象物２０を載置する除振台１９は、弾性支持部２，３と、空気ばね１３，１４と、積層ゴム１７，１８とによって弾性支持され、▲１▼微振動の水平振動に対しては積層ゴム１７，１８によって除振し、▲２▼微振動の上下振動に対しては空気ばね１３，１４によって除振し、▲３▼微振動のロッキングに対しては弾性支持部２，３によって抑制する。また、▲４▼地震時の水平動に対しては積層ゴム１７，１８で除振し、このときの水平変位が更に進むと積層ゴム１７，１８の傾倒により沈み込みが発生し、柔軟着座手段３２が基礎２１に着座してそれ以上の沈み込みを阻止する。▲５▼地震時の上下動に対しては空気ばね１３，１４と弾性支持部２，３との合成ばねで除振し、かつ、粘性ダンパー４２によって減衰させる。
【００２７】
このように上記除振装置１は弾性支持されることにより除振機能を備え、除振対象物２０に交通振動や生活振動が伝播されるのを遮断して、該除振対象物２０として集積回路の製造設備を適用した場合には、商品価値の高い均一なシリコン単結晶を生成させることができる。このように、上記除振対象物２０としては振動を嫌う上記集積回路の製造設備や精密機器に適用してその効果を著しく向上できるが、これに限ることなく研究室，実験室及び手術室などの床の水平及び上下の除振、かつ、塔状比の大きい家具，什器及び美術展示品などの転倒防止、更には、住宅や塔状比の大きな板状建築物の除振に提供できる。
【００２８】
ところで、このように除振対象物２０の適用範囲を各種対象に広げることができるが、該除振対象物２０を固定する必要がある場合、例えば、上記集積回路の製造設備でシリコン単結晶を炉から取り出す場合には、空気ばね１３，１４から徐々に空気を排除して収縮させ、該空気ばね１３，１４で支持される台座支持部１５，除振台１９及び除振対象物２０を全体的に下降させる。すると、固定手段３０の摩擦材３８が基礎２１の滑り板３６に着座し、該固定手段３０によって除振装置１全体を基礎２１に支持することができる。
【００２９】
このように除振装置１が着座した状態では、弾性支持部分つまり弾性支持部２，３、空気ばね１３，１４、積層ゴム１７，１８による弾性支持機能を無くして、除振対象物２０を確実に固定でき、上記シリコン単結晶を周縁の構造物に干渉されることなく取り出し、また、これを所定の収納位置に衝撃無く載置できる。また、除振対象物２０を手術室や展示品などに適用した場合にも、除振装置１からベッドや展示品を移動する際に上記固定手段３０を用いることにより、安全かつスムーズに移動させることができる。勿論、上記空気ばね１３，１４には、エアタンク１６，１６から再度圧縮空気を供給することにより、空気ばね１３，１４は膨張して固定手段３０を基礎２１から持ち上げるため、弾性支持部２，３と、空気ばね１３，１４と、積層ゴム１７，１８との本来の弾性支持機能を備えた除振装置１として動作する。
【００３０】
また、本実施形態では柔軟着座手段３２を設けたことにより、上述したように積層ゴム１７，１８が大きく沈み込んだ際に該柔軟着座手段３２が基礎２１に着座してそれ以上の沈み込みを阻止できるが、この場合、柔軟着座手段３２が着座した状態で更に水平変位が入力されることにより、滑り板３６と滑動材４０との間が摺動し、このときの摩擦により減衰力を発生して振動減衰することができる。
【００３１】
更に、本実施形態では積層ゴム１７，１８の上端部、つまり積層ゴム１７，１８の自由端部に取り付けられる上記エアタンク１６，１６が梁部材３４を介して連結されるため、積層ゴム１７，１８の自由端部側はエアタンク１６，１６及び梁部材３４を介して連結されることになる。従って、積層ゴム１７，１８の自由端部の挙動を規制して各積層ゴム１７，１８が独自に傾いて局部的な沈み込みを防止することができる。このため、除振台１９に偏心荷重が作用した場合にも、この除振台１９が傾斜されるのを防止することができる。
【００３２】
ところで、上記弾性支持部２，３は除振台１９に生ずるロッキング回転振動を効果的に防止できる。即ち、除振台１９と基礎２１との間に、上下方向相対変位を生じせしめる入力振動があり、弾性支持部２，３に各々異なる上下振動負荷が生じた場合、これに応じて除振支持をしようとすることで各弾性支持部で上下方向相対変位が異なって生じることになり、除振台１９にロッキング回転振動が生じようとするが、弾性支持部２，３にそれぞれ加わる上下方向振動負荷をそれに応じた水平方向振動負荷に変換することで、このロッキング回転振動を防止でき、以下その作動を詳述する。
【００３３】
弾性支持部２，３は板ばね部材５〜８によってそれぞれ形成されており、各々一方の端部５ｂ〜８ｂが台座支持部１５及びエアタンク１６とそれぞれ固結しているため、上下方向での弾性変形により板ばね部材５〜８の傾斜角が変化して水平方向に変位を生じ、これにより上下方向振動負荷を水平方向振動負荷に変換することができる。こうした変換により得られる水平方向振動負荷は、弾性支持部２，３とそれぞれ固結している連結部材４により、弾性支持部２，３の相互間で伝達される。ここで連結部材４に弾性支持部２，３からそれぞれ付勢される各水平方向振動負荷は、各々異なる振動負荷によるものであるためにばらつきがあるが、連結部材４による相互伝達により相殺し合って力の均衡をとることになり、結果として、一様に均されたものとなる。こうして均された水平方向振動負荷は、弾性支持部２，３にそれぞれ加わる上下方向振動負荷を平均化したものとして伝達される。
【００３４】
弾性支持部２，３は図８に示すように、除振台１９上でロッキング回転振動を生じせしめる振動負荷により、図中に実線の下向きの矢印で示す偏荷重Ｗ１が、弾性支持部３の台座支持部１５（図示せず）と固結した折曲げ端部７ｂに加わつた場合、折曲げ端部８ｂがエアタンク１６と固結した固定点となつているため、折曲げ端部７ｂは偏荷重Ｗ１によつて下方向に沈み込もうとする。この際、折曲げ端部７ｂの沈み込みに応じて弾性支持部３が変形しようとし、弾性支持部３の連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとするため、図中に左右方向への矢印で示す水平方向への引張力Ｔ１が連結部材４に付勢される。連結部材４は弾性支持部２とも固結しているため、連結部材４に付勢される水平方向への引張力Ｔ１は弾性支持部２との固結部分に伝達される。
【００３５】
こうして伝達される引張力Ｔ１によつて、弾性支持部２では連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとする。ここで折曲げ端部６ｂが折曲げ端部８ｂと同様にエアタンク１６と固結した固定点であるため、弾性支持部２の連結部材４との固結部分が移動しようとすることで弾性支持部２が変形しようとし、台座支持部１５（図示せず）と固結した折曲げ端部５ｂが沈み込もうとすることになる。かくして、折曲げ端部７ｂに上下方向相対変位を生じせしめようとする偏荷重Ｗ１は、連結部材４での相互伝達によって平均化され弾性支持部２，３の相互に半分ずつ伝達されることになり、折曲げ端部５ｂ及び７ｂを連動して同じ変位量で沈み込ませる。
【００３６】
また図９に示すように、除振台１９上でロッキング回転振動を生じせしめる振動負荷により、図中に実線の下向きの矢印で示す偏荷重Ｗ２が、弾性支持部２の台座支持部１５（図示せず）と固結した折曲げ端部５ｂに加わつた場合、弾性支持部２が折曲げ端部６ｂがエアタンク１６と固結した固定点となつているため、折曲げ端部５ｂは偏荷重Ｗ２によつて下方向に沈み込もうとする。ここで、折曲げ端部５ｂの沈み込みに応じて弾性支持部２が変形しようとし、弾性支持部２の連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとすることになり、図中に左右方向への矢印で示す水平方向への圧縮力Ｃ１が連結部材４に付勢される。連結部材４は弾性支持部３とも固結しているため、連結部材４に付勢される水平方向への圧縮力Ｃ１は弾性支持部３との固結部分に伝達される。
【００３７】
こうして伝達される圧縮力Ｃ１によつて、弾性支持部３では連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとする。ここで折曲げ端部８ｂが折曲げ端部６ｂと同様にエアタンク１６と固結した固定点であるため、弾性支持部３の連結部材４との固結部分が移動しようとすることにより弾性支持部３が変形しようとし、台座支持部１５（図示せず）と固結した折曲げ端部７ｂが沈み込もうとすることになる。かくして、折曲げ端部５ｂに上下方向相対変位を生じせしめようとする偏荷重Ｗ２は、連結部材４での相互伝達によって平均化され弾性支持部２，３の相互に半分ずつ伝達されることになり、折曲げ端部５ｂ，７ｂを連動して同じ変位量で沈み込ませる。
【００３８】
さらに図１０に示すように、除振台１９上にロッキング回転振動を生じせしめる振動負荷により、図中に実線矢印で示す上向きの偏荷重Ｗ３が弾性支持部２の折り曲げ端部５ｂに、また図中に実線矢印で示す下向きの偏荷重Ｗ４が弾性支持部３の折曲げ端部７ｂにそれぞれ加わつた場合、折曲げ端部５ｂは上方向に浮き上がろうとし又折曲げ端部７ｂは下方向に沈み込もうとする。ここで、折曲げ端部５ｂが浮き上がろうとすることに応じて弾性支持部２が変形しようとし、弾性支持部２の連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとすることになり、図中に左右方向への実線矢印で示す水平方向への引張力Ｔ２を連結部材４に付勢する。
【００３９】
一方、折曲げ端部７ｂが沈み込もうとすることに応じて弾性支持部３が変形しようとし、弾性支持部３の連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとすることになり、図中に左右方向への実線矢印で示す水平方向への引張力Ｔ２を連結部材４に付勢する。ここで相対する水平方向への引張力Ｔ２が等しい場合、すなわち弾性支持部２に加わる偏荷重Ｗ３と弾性支持部３に加わる偏荷重Ｗ４とが等しい場合、連結部材４では相対する向きでなる引張力Ｔ２が互いに相殺し合うことになり、どちらの方向にも移動を起こさず、従って折曲げ端部５ｂ，７ｂは上下方向のどちらにも動かないことになる。
【００４０】
また弾性支持部２の方向への引張力が大である場合、すなわち偏荷重Ｗ３が偏荷重Ｗ４に比して大である場合、連結部材４は弾性支持部３の方向への引張力によつて相殺された分を除く引張力により水平方向に移動し、これによつて連結部材４に見かけ上、弾性支持部２側への引張力のみが付勢された状態となつて、折曲げ端部５ｂ，７ｂはともに上向きに浮き上がることになる。
【００４１】
さらに弾性支持部３の方向への引張力が大である場合、すなわち偏荷重Ｗ４が偏荷重Ｗ３に比して大である場合、連結部材４は弾性支持部２の方向への引張力によつて相殺された分を除く引張力により水平方向に移動し、これによつて連結部材４に見かけ上、弾性支持部３側への引張力のみが付勢された状態となつて、折曲げ端部５ｂ，７ｂはともに下向きに沈み込むことになる。
【００４２】
また、除振台１９上にロッキング回転振動を生じせしめる振動負荷によって、図中に破線矢印で示す下向きの偏荷重Ｗ３が弾性支持部２の折り曲げ端部５ｂに、また図中に破線矢印で示す上向きの偏荷重Ｗ４が弾性支持部３の折曲げ端部７ｂにそれぞれ加わつた場合、折曲げ端部５ｂは下方向に沈み込もうとし又折曲げ端部７ｂは上方向に浮き上がろうとする。この際、折曲げ端部５ｂが沈み込もうとすることに応じて弾性支持部２が変形しようとし、弾性支持部２の連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとすることになり、図中に左右方向への破線矢印で示す水平方向への圧縮力Ｃ２を連結部材４に付勢する。
【００４３】
一方、折曲げ端部７ｂが浮き上がろうとすることに応じて弾性支持部３が変形しようとし、弾性支持部３の連結部材４との固結部分が水平方向に移動しようとすることになり、図中に左右方向への破線矢印で示す水平方向への圧縮力Ｃ２を連結部材４に付勢する。ここで相対する水平方向への圧縮力Ｃ２が等しい場合、すなわち弾性支持部２に加わる偏荷重Ｗ３と弾性支持部３に加わる偏荷重Ｗ４とが等しい場合、連結部材４では相対する向きでなる圧縮力Ｃ２が互いに相殺し合うことになり、どちらの方向にも移動を起こさず、従って折曲げ端部５ｂ，７ｂは上下方向のどちらにも動かないことになる。
【００４４】
また弾性支持部３の方向への圧縮力が大である場合、すなわち偏荷重Ｗ３が偏荷重Ｗ４に比して大である場合、連結部材４は弾性支持部２の方向への圧縮力によつて相殺された分を除く圧縮力により水平方向に移動し、これによつて連結部材４に見かけ上、弾性支持部３側への圧縮力のみが付勢された状態となつて、折曲げ端部５ｂ，７ｂはともに下向きに沈み込むことになる。さらに弾性支持部２の方向への圧縮力が大である場合、すなわち偏荷重Ｗ４が偏荷重Ｗ３に比して大である場合、連結部材４は弾性支持部３の方向への圧縮力によつて相殺された分を除く圧縮力により水平方向に移動し、これによつて連結部材４に見かけ上、弾性支持部２側への引張力のみが付勢された状態となつて、折曲げ端部５ｂ，７ｂはともに上向きに浮き上がることになる。
【００４５】
このように、除振装置１は上下振動に対する除振時に、入力振動による振動負荷が弾性支持部２，３で異なることによって上下方向相対変位にばらつきが生じ、除振台１９上にロッキング振動を生じせしめる偏荷重が生じた場合、弾性支持部２は板ばね部材５，６によって、また弾性支持部３は板ばね部材７，８によって、偏荷重により台座支持部１５と基部１６との間に上下方向相対変位を生じせしめる上下方向振動負荷を水平方向振動負荷に容易に変換することができ、また当該水平方向振動負荷を引張力又は圧縮力として連結部材４に付勢して弾性支持部の相互間で伝達することにより、各弾性支持部から伝達される水平方向振動負荷を均して、上下方向振動負荷を平均化して各変位変換手段に伝達することができる。
【００４６】
また除振装置１は、弾性支持部２，３の一方の端部５ｂ〜８ｂを台座支持部１５及びエアタンク１６と各々固結し、且つ、他方の端部５ａ〜８ａと連結部材４とを固結しているため、構造上の遊びが無く、弾性支持部２，３、並びに連結部材４が入力振動に対してガタ無く瞬時に応動することができる。
【００４７】
また連結部材４には偏荷重によつて弾性支持部２，３の両者から圧縮力が付勢される場合があるため（図９）、上述の構成で述べたように、こうした圧縮力に対して十分な強度を有する部材を用いて形成するようになされており、圧縮によつて座屈を生じさせないようにしている。また弾性支持部２，３に相異なる方向に偏荷重が加わった場合（図１０）、連結部材４に付勢される引張力Ｔ２又は圧縮力Ｃ２が等しければ互いに相殺され、折曲げ端部５ｂ，７ｂは動かないが、実際上は各部材が有する弾性歪み分だけ若干量上下動が生じ得る。こうした問題を回避するために、除振装置１では、各部材に断面性能の高い部材を用いるようになされている。
【００４８】
従って、除振装置１は、ばね１３，１４によって上下方向の除振を又積層ゴム１７，１８によって水平方向の除振を行い得ると共に、弾性支持部２，３に連結部材４を固結して相互に連結した状態で除振台１９の各側辺に沿つて配して、各弾性支持部に加わる振動負荷を連結部材４を介して相互に伝達するようにしたことにより、上下振動に対する除振時に入力振動による振動負荷が各弾性支持部で異なることによって上下方向相対変位にばらつきが生じて、除振台１９上にロッキング振動を生じせしめようとする。
【００４９】
この場合、台座支持部１５と基部１６との間に上下方向相対変位を生じせしめようとする上下方向振動負荷を、弾性支持部２，３の板ばね部材５〜８によって、水平方向振動負荷に容易に変換することができ、また当該水平方向振動負荷を引張力又は圧縮力として連結部材４に付勢して弾性支持部の相互間で伝達することで、各弾性支持部から伝達される水平方向振動負荷を均して、上下方向振動負荷を平均化することができ、全ての弾性支持部を連動して平均化した変位量で上下方向での伸縮を生じせしめることができる。これにより上下方向及び水平方向での除振を行い得ると共に、簡易な構成で、予測困難なロッキング振動の阻止を実現し得る。
【００５０】
ところで、本実施形態では固定手段３０を空気ばね１３，１４の収縮により基礎２１に着座させる構造とすることにより、固定手段３０の全体構成を簡略化できるが、これに限ることなく他に設けた油圧シリンダなどのジャッキを設けて固定手段を着座させる構成とすることもできる。また、上述の実施例においては、積層ゴム１７，１８の自由端部はエアタンク１６，１６及び梁部材３４を介して連結した場合を開示したが、これらを介すことなく積層ゴム１７，１８の上端部を鋼板などを介して直接連結することもできる。更に、弾性支持部２，３を連結部材４によつて連結した除振装置１の場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３つ以上の弾性支持手段を相互に連結する場合に適用してもよく、この場合も実施例の場合と同様の効果を得ることができる。更にまた、上述の実施例においては、プレート片９を折曲げ端部５ａ，６ａの間に、またプレート片１０を折曲げ端部７ａ，８ａの間に挟み込んで接合することにより、弾性支持部２，３を連結部材４によつて相互に連結した除振装置１の場合について述べたが、本発明はこれに限らず、プレート形状の突出部を有さない角柱形状の連結部材を用いてもよい。すなわち角柱形状の連結部材の長手方向の両側端を直接、折曲げ端部５ａ，６ａの間と、折曲げ端部７ａ，８ａの間とにそれぞれ挟み込んで接合するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上の構成により本発明の請求項１に示す除振装置にあっては、基部上に除振対象物が弾性支持されており、これら除振対象物と基部との間に固定手段を設けて、該振対象物を基部に固定自在としたので、該固定手段を固定状態にすることにより除振対象物は基部に固定されて、該除振対象物の静止状態を維持することができる。また、上記固定手段を非固定状態にしておくことにより、除振対象物は除振装置の本来の弾性支持機能によって、基部から除振対象物に伝播される振動を効果的に遮断することができる。
【００５２】
また、除振対象物と基部との間に複数配設され、除振対象物及び基部にそれぞれ固結して該固結部から伝達される上記除振対象物及び上記基部の上下方向相対変位を水平方向変位に変換する変位変換手段と、各変位変換手段にそれぞれ固結する変位伝達手段とを設けたので、各変位変換手段では、相互に伝達された水平方向振動負荷が上下方向振動負荷に変換でき、この変位伝達手段を介して各変位変換手段相互間で伝達することで一様に均すことができるため、全ての変位変換手段の基部及び除振対象物との固結位置において、平均化した同等量の上下方向振動負荷としてロッキング振動を防止できる。
【００５３】
また、上記除振対象物と前記基部との間に前記変位変換手段と並列に配設されてなる上下方向弾性支持手段を設けたので、基部から除振対象物に伝播される上下方向振動エネルギーを吸収して、除振対象物への上下方向振動の伝播を抑制する一方、前記除振対象物と前記基部との間に前記変位変換手段と直列に配設され、それぞれの自由端部を相互に連結してなる水平方向除振手段を設けたので、基部から除振対象物に伝播される水平方向振動エネルギーを吸収して、除振対象物への水平方向振動の伝播を抑制することができる。
【００５４】
更にまた、上記水平方向除振手段の自由端部を相互に連結したので、個々の水平方向除振手段の自由端部の挙動を規制できるため、各水平方向除振手段が独自に傾いて局部的に沈み込むことを防止できるようになり、延いては、除振対象物に偏心荷重が作用した場合にもその傾斜を確実に防止することができる。
【００５５】
更に加えて、前記除振対象物と前記基部との間に設けられ、前記水平方向除振手段が水平方向に変形した際に該基部に摺動自在に着座可能な着座手段を備えたので、大振幅の振動入力により水平方向除振手段が大きく水平変形した場合に、これが基部に着座して水平方向除振手段のそれ以上の沈み込みを阻止できるとともに、着座手段が着座した状態で更に水平変位が入力されることにより基部に対して摺動し、このときの摩擦により減衰力を発生して振動減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す除振装置の全体の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す図１中Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す除振装置の要部の概略的側面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す除振装置に用いられる変位変換手段の平面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す図３中Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す図３中Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す除振装置に対する変位変換手段の配置構成の平面図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す一方の変位変換手段に偏荷重が作用した場合の作動状態の概略構成図である。
【図９】本発明の一実施形態を示す他方の変位変換手段に偏荷重が作用した場合の作動状態の概略構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示す両方の変位変換手段に偏荷重が相対する方向に作用した場合の作動状態の概略構成図である。
【符号の説明】
１除振装置
２、３弾性支持部
４連結部材
５、６、７、８板ばね部材
９、１０プレート片
１１、１２プレート部材
１３、１４空気ばね（上下方向弾性支持手段）
１５台座支持部
１６エアタンク
１７、１８積層ゴム（水平方向除振手段）
１９除振台
２０除振対象物
２１基礎（基部）
３０固定手段
３２柔軟着座手段
３４梁部材

Claims

基部上に除振対象物を弾性支持する平面形状が全体として矩形状を成す除振装置であって、その矩形状各辺には、
上記除振対象物と基部との間に設けられて該除振対象物を基部に固定自在な固定手段と、
上記除振対象物と上記基部との間に複数配設されるとともに、上記除振対象物及び上記基部にそれぞれ両端が固結されて設けられ、該固結部から伝達される上記除振対象物及び上記基部の上下方向相対変位を水平方向変位に変換する変位変換手段と、
上記各変位変換手段にそれぞれ固結して上記変位変換手段を相互に連結し、上記水平方向変位を各変位変換手段間で相互に伝達する変位伝達手段と、
上記除振対象物と前記基部との間に上記変位変換手段と並列に配設されてなる上下方向弾性支持手段と、
上記除振対象物と上記基部との間に、上記変位変換手段と直列に配設され、それぞれの自由端部を相互に連結してなる水平方向除振手段としての積層ゴムと、
上記除振対象物と上記基部との間に設けられ、上記水平方向除振手段が水平方向に変形した際に該基部上に設けられた滑り板に摺動自在に着座可能な着座手段と、
を備え、
上記各変位変換手段は、一対の板ばね部材でなり、該板ばね部材はその長手方向の両端部が所定の角度で平行に折り曲げられて、その一方の折り曲げ端部同士が重ね合わされた形状をなし、
上記変位伝達手段は、上記変位変換手段における一対の板ばね部材の重ね合わされる端部間に挟み込まれて固結された連結部材でなり、
上記連結部材とこれを挟み込む板ばね部材の折り曲げ端部との固結部には、その長手方向の両側面に、その固結部と連結部材との剛性を高めるプレート部材が設けられ、
上記着座手段は前記除振対象物より固定垂下されてその垂下された先端部に滑動材が取り付けられ、該滑動材と上記滑り板との間には所定の間隙が設けられている、
ことを特徴とする除振装置。