JP5956315B2 - Base isolation table - Google Patents
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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。 The present invention relates to a base isolation table for protecting precision instruments and important products from earthquake shaking.
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基盤上に移動盤が可動に支持されており、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、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支持板に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移動盤は基盤側へ付勢される。
上記免震台において、移動盤はボルトによって支持板に連結されているので、移動盤が垂直方向に動いても基盤から外れることはなく、また移動盤が水平方向に動くときには、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、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。その際の移動盤の上下方向の変位は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、移動盤およびその上に置かれた精密機器の自重により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。 In the base isolation table, the moving plate is connected to the support plate by bolts, so that the moving plate does not come off the base even if the moving plate moves in the vertical direction. Since resistance is generated by moving from the deepest position of the dish-shaped concave portion to the shallow position, horizontal shaking is attenuated. When the sphere reaches the edge of the dish-like recess, the cushion provided on the outer periphery of the collar comes into contact with the periphery (guard) of the hole in the base, and further horizontal movement is restricted. The vertical displacement of the moving board at that time is reduced by the expansion and contraction of the compression spring. When the shaking subsides, the spherical body returns to the center position of the dish-shaped recess by the dead weight of the moving board and the precision instrument placed thereon, and returns to the initial state.
また、免震台における移動台のθ軸回転を防止するために、移動台をガイドレールに沿って動かすようにしたものもある(特許文献2)。 In addition, in order to prevent the θ-axis rotation of the moving table in the base-isolated table, there is one in which the moving table is moved along the guide rail (Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1に開示された免震台では、球体の数を増やして大型機器用にする場合、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、球体保持板に高い剛性が必要になり、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、ボルトやカラーを用いて移動盤を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。
However, in the base isolation table disclosed in
また、上記免震台は、圧縮バネによって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ため、移動盤に対して圧縮バネの力が生じていると、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圧縮バネの力が最大となり、移動盤の戻り動作が妨げられる。 In addition, since the above-mentioned seismic isolation table suppresses the backlash of the moving board by a compression spring and suppresses rattling, there is a risk that the movement of the moving board may be hindered if the force of the compression spring is generated against the moving board. There is. In particular, when the moving plate moves maximum and the sphere comes to the edge of the dish-shaped recess, the force of the compression spring becomes maximum, and the return operation of the moving plate is hindered.
また、皿状凹部に球体を配置した構造の免震台を連結して使用する場合、各免震台毎に生じる球体の転がりトルクにばらつきによって移動盤にθ軸方向の回転力が発生し、移動盤がθ軸方向に回転することがある。 In addition, when connecting and using a base-isolated table having a structure in which a sphere is arranged in a dish-shaped recess, a rotational force in the θ-axis direction is generated on the moving plate due to variations in the rolling torque of the sphere generated for each base-isolated table, The moving board may rotate in the θ-axis direction.
移動盤がθ軸方向に回転すると、免震台の免震効果が減少し、免震台の積載物が左右方向にランダムな回転運動を起こして積載物同士がぶつかるおそれが生じる。 When the moving board rotates in the θ-axis direction, the seismic isolation effect of the base isolation table is reduced, and the load on the base isolation table may randomly rotate in the left-right direction and the loads may collide with each other.
特許文献2の免震台は、移動台をガイドレールに沿って動くようにして、θ軸回転を防止しているが、4個の鋼球の配置およびガイドレールを積載物それぞれに合わせる必要があり、免震台をモジュール化し難いという問題がある。
The seismic isolation table of
また、特許文献2の免震台の場合、θ軸回転を防止するガイドレールを設置するためのスペースも必要となり、コンパクトな免震台構造にならないという問題もある。
Moreover, in the case of the base isolation table of
また、特許文献2の免震台の場合、移動台のZ軸方向への浮き上がりも防止できないという問題もある。
Moreover, in the case of the base isolation table of
そこで、この発明は、複数台を連結して大型機器用の免震装置とすることが容易で、しかも構造の簡素化や組み立ての容易化が図れ、移動台のθ軸方向の回転も防止できる免震台を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can easily connect a plurality of units to form a seismic isolation device for large equipment, simplify the structure and facilitate the assembly, and prevent the movable table from rotating in the θ-axis direction. The issue is to provide a base isolation table.
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、この基盤の2個の皿状凹部と移動盤の2個の皿状凹部との間にそれぞれ配置された球体と、このそれぞれの球体を上下から挟み込んで連結する2枚の保持板からなる保持器と、上記基盤に固定されており、上記それぞれの球体間であって上記2枚の保持板のうちの下側の保持板の上側を通る基盤側のブリッジと、上記移動盤に固定されており、上記それぞれの球体間であって2枚の保持板のうちの上側の保持板の下側を通る移動盤側のブリッジを備え、上記下側の保持板と基盤側のブリッジの間、又は上側の保持板と移動盤側のブリッジの間の少なくとも一方に、移動盤の動きに応じて保持板とブリッジが摺動して保持板とブリッジの交叉角度を一定に保持するθ軸回転防止部材を挟み入れたことをものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a base provided with two dish-like recesses, a moving board provided with two dish-like recesses, and two dish-like recesses and a moving board provided on the base. Each of the spheres disposed between the two dish-shaped recesses, a cage composed of two holding plates that sandwich and connect the spheres from above and below, and fixed to the base. Between the spheres and fixed to the base-side bridge passing through the upper side of the lower holding plate of the two holding plates, and between the spheres. It is provided with a bridge on the moving board passing through the lower side of the upper holding plate among the holding plates, and between the lower holding plate and the bridge on the base side, or between the upper holding plate and the bridge on the moving board side. At least one of the holding plate and the bridge slides according to the movement of the moving plate and the holding plate It is intended to be placed sandwiching the θ-axis rotation preventing member for holding the crossing angle at a constant ridge.
上記θ軸回転防止部材は、一方の面に、保持板を摺動可能にガイドする保持板ガイド溝を備え、他方の面に、ブリッジを摺動可能にガイドするブリッジガイド溝を有する平面部材によって構成することができる。 The θ-axis rotation preventing member has a holding plate guide groove for slidably guiding the holding plate on one surface, and a planar member having a bridge guide groove for slidably guiding the bridge on the other surface. Can be configured.
上記保持器に保持された球体の移動を規制するブレーキ機構を設けることができる。 A brake mechanism for restricting the movement of the sphere held by the cage can be provided.
上記ブレーキ機構としては、保持器と球体間に設けられた、球体を押圧して摩擦力を付与する摺動部材によって構成することができる。 The brake mechanism can be constituted by a sliding member provided between the cage and the sphere, which presses the sphere and applies a frictional force.
また、上記基盤と移動盤の間に配置される球体を、それぞれ2または3個で一組とし、この各組の球体間にブレーキ部材(摩擦部材)を配置し、搭載物の荷重により各組の球体が皿状凹部の中心に向かう力で各組の球体間に配置したブレーキ部材(摩擦部材)を押圧して摩擦力を付与するようにして、2または3個一組の球体の移動速度を減速させる制動を行ってもよい。 In addition, two or three spheres are arranged between the base and the moving board, and a brake member (friction member) is arranged between each set of spheres. The speed of movement of a set of two or three spheres by applying a frictional force by pressing a brake member (friction member) arranged between each set of spheres with a force of the spheres toward the center of the dish-shaped recess. You may perform the braking which decelerates.
この発明の免震台を複数、連結部材によって連結することにより、大型の免震装置にすることができる。 A large seismic isolation device can be obtained by connecting a plurality of seismic isolation tables of the present invention by connecting members.
複数の免震台を連結部材によって連結して大型の免震装置にする場合、下側の保持板と基盤側のブリッジの間にθ軸回転防止部材を挟み入れた免震台と、上側の保持板と移動盤側のブリッジの間にθ軸回転防止部材を挟み入れた免震台とを交互に組合せることができる。 When connecting a plurality of base isolation tables with connecting members to make a large base isolation device, a base isolation base with a θ-axis rotation prevention member sandwiched between the lower holding plate and the bridge on the base side, and the upper base isolation device It is possible to alternately combine a base plate with a θ-axis rotation prevention member sandwiched between the holding plate and the bridge on the moving board side.
この発明は、複数台を連結して大型機器用の免震装置とすることが容易で、しかも構造の簡素化や組み立ての容易化が図れ、移動盤のθ軸方向の回転も防止できるという効果を奏する。 The present invention is advantageous in that it is easy to connect a plurality of units to form a seismic isolation device for a large-sized device, simplify the structure and facilitate assembly, and prevent the rotation of the moving board in the θ-axis direction. Play.
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1 (A), FIG. 1 (B) and FIG. 1 (C), the base isolation table 1 of this embodiment is a
上記基盤2の皿状凹部21と上記移動盤3の皿状凹部31との間に鋼製の球体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、上記球体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個の球4体の並びの方向(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。
A
上記皿状凹部21、31間に配置された2個の球体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個の球体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。
The two
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、その両端に上記球体4を受けるすり鉢状の受け穴部51aを有している。また、上記受け穴部51aの周囲4カ所に螺子穴51bが形成されている。
As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the
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、その両端に上記球体4を受けるすり鉢状の受け穴部52aを有している。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52bが形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
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53bが形成されている。
As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the
図1に示したように、上記基盤2には基盤側のブリッジ23が固定されている。この基盤側のブリッジ23はその横架部分が上記2個の球体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、移動盤側のブリッジ33はその横架部分が上記2個の球体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。
As shown in FIG. 1, a base-
図1及び図6に示したように、上記下側の保持板51と基盤側のブリッジ23の間、上側の保持板52と移動盤側のブリッジ33の間に、移動盤3の動きに応じて保持板51、52とブリッジ23、33が摺動して保持板51、52とブリッジ23、33の交叉角度を一定に保持するθ軸回転防止部材8を挟み入れている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 6, according to the movement of the moving
上記θ軸回転防止部材8は、一方の面に、保持板51、52を摺動可能にガイドする保持板ガイド溝81を備え、他方の面に、ブリッジ23、33を摺動可能にガイドするブリッジガイド溝82を有する平面部材からなる。保持板ガイド溝81とブリッジガイド溝82は、保持板51、52とブリッジ23、33の交叉角度(90°)に合わせて、直交している。
The θ-axis
保持板51、52とブリッジ23、33が摺動するθ軸回転防止部材8の保持板ガイド溝81、ブリッジガイド溝82の摺動部には、潤滑剤、樹脂等の摺動材料、めっき等の表面改質処理やこれらの組み合わせ処理を行うことが好ましい。
The sliding portions of the holding
図7(A)および図7(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、上記球体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、保持板51、52とブリッジ23、33は、θ軸回転防止部材8の保持板ガイド溝81、ブリッジガイド溝82にガイドされて交叉角度が一定に保持されるため、基盤2と移動盤3の間でθ軸方向への回転が生じない。
As shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), when the base-isolated table 1 receives a shake in the X direction and the
また、図8(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、保持板51、52とブリッジ23、33は、θ軸回転防止部材8の保持板ガイド溝81、ブリッジガイド溝82にガイドされて交叉角度が一定に保持されるため、基盤2と移動盤3の間でθ軸方向への回転が生じない。
Further, as shown in FIGS. 8A and 7B, when the base isolation table 1 receives a shake in the Y direction and the relative movement in the Y direction of the
図9、図10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装置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装置を作製する場合、上記球体4は2個単位で増えていく。そして、上記2個の球体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、球体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、保持板51、52とブリッジ23、33が、θ軸回転防止部材8の保持板ガイド溝81、ブリッジガイド溝82にガイドされて交叉角度が一定に保持されるため、基盤2と移動盤3の間でθ軸方向への回転が阻止され、がたつきの程度も小さくできる。
As shown in FIGS. 9 and 10, two large base isolation devices can be manufactured by connecting two base isolation tables 1 with a connecting
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。
Further, since the holding
図9、図10の免震装置では、下側の保持板51と基盤側のブリッジ23の間にθ軸回転防止部材8を挟み入れた免震台1(図9の右側)と、上側の保持板52と移動盤側のブリッジ33の間にθ軸回転防止部材8を挟み入れた免震台(図9の左側)とを組合せている。
9 and 10, the base isolation table 1 (the right side in FIG. 9) in which the θ-axis
図11〜図13は、この発明の他の実施形態に係るブレーキ機構6を備える免震台1を示した断面図である。
FIGS. 11-13 is sectional drawing which showed the base isolation table 1 provided with the
図11に示す免震台1のブレーキ機構6は、下側の保持板51と上側の保持板52との間のスペーサ53に、球体4の方向に向かう有底穴61を形成し、この有底穴61にはバネ(付勢部材)62が設けられている。そして、上記有底穴61には円柱状のブレーキ部材(摩擦部材)63が挿入されており、このブレーキ部材63の先端側は上記バネ61の付勢によって球体4に接触することで球体4の移動速度を減速させる制動が行われる。
The
図12は、この発明の他の実施形態に係るブレーキ機構6を有する免震台1を示した断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a base isolation table 1 having a
図12に示す免震台1のブレーキ機構6は、下側の保持板51の球体4を受けるすり鉢状の受け穴部51aと、上側の保持板52の球体4を受けるすり鉢状の受け穴部52aに、球体4に摩擦力を付与するブレーキ部材(摩擦部材)64を設け、球体4の移動速度を減速させる制動を行うものである。
The
図13は、この発明の他の実施形態に係るブレーキ機構6を有する免震台1を示した断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a base isolation table 1 having a
図13の実施形態は、皿状凹部21、31間に配置する球体4を2または3個一組とし、この各組の球体4間にブレーキ部材(摩擦部材)65を配置し、搭載物の荷重により各組の球体4が皿状凹部21、31の中心に向かう力で各組の球体4間に配置したブレーキ部材(摩擦部材)65を押圧して摩擦力を付与するようにして、2または3個一組の球体4の移動速度を減速させる制動を行ってもよい。
In the embodiment of FIG. 13, two or three
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。
Although not shown, it is preferable to provide a shear pin that breaks when a force of a predetermined value or more is generated in the horizontal direction. With such a structure in which the shear pin is provided, it is possible to prevent the moving
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
1 免震台
2 基盤
21 皿状凹部
23 基盤側のブリッジ
23a 脚部
3 移動盤
31 皿状凹部
33 移動盤側のブリッジ
33a 脚部
4 鋼球
5 保持器
51 下側の保持板
51b 螺子穴
52 上側の保持板
52b 螺子挿通穴
53 スペーサ
6 ブレーキ機構
61 有底穴
62 バネ(付勢部材)
63 ブレーキ部材(摩擦部材)
64 ブレーキ部材(摩擦部材)
65 ブレーキ部材(摩擦部材)
8 θ軸回転防止部材
81 保持板ガイド溝
82 ブリッジガイド溝
DESCRIPTION OF
63 Brake member (friction member)
64 Brake member (friction member)
65 Brake member (friction member)
8 θ-axis
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