JP6274172B2 - 免震テーブル装置 - Google Patents

Description

本発明は、免震テーブル装置に係わり、あらゆる水平方向から到来する地震動によって、搭載機器が転倒・破損するのを回避するための免震テーブル装置に関する。

あらゆる水平方向から到来する地震動を受けて、精密機器、コンピューター、仏具、美術工芸品などが転倒あるいは破損することを防ぐために、いろいろなタイプの免震テーブル装置が提案され、そして実用化されている。

水平方向からの地震波に対応する水平免震テーブル装置（以下では、単に免震テーブル装置と呼ぶ）は、一般的には、床面上に水平に配置された基礎板と、機器を搭載するための水平なテーブル板（搭載テーブル板）と、搭載テーブル板及び搭載物を支持し、基礎板上を水平面内の何れの方向にも自在に移動可能なテーブル板支持機構と、基礎板とテーブル板支持機構の間に配置された複数個の元位置復帰用ばね機構及び振動抑制用減衰機構（ダンパー）、とを備えている。

（免震テーブル装置の原理図）
一般的な免震テーブル装置の原理図を図１に示す。図１では、テーブル板支持機構にころがり支承が用いられている。
図１の免震テーブル装置の固有周期Ｔｎは、減衰力の影響を無視すると
Ｔｎ＝２π（ｍ／ｋ）^１／２ （秒）
で与えられる。ここで、ｍは免震テーブル装置可動部と搭載機器の合計質量を表し、ｋは元位置復帰用ばねの合計ばね定数を表す。

（免震テーブル装置の免震効果）
１９９５年１月に発生した阪神大震災、２００４年１０月に発生した新潟県中越地震、あるいは２０１１年３月に発生した東日本大震災における地震波は、周期が０．２〜１秒程度の短周期成分が卓越した地震波であった。このような短周期卓越成分を持つ通常の地震波に対しては、搭載機器を含む免震テーブル装置の固有周期を２〜４秒程度に設計することで、搭載テーブル板及び搭載物の加速度を１／５〜１／１０程度に低減できる（後掲の特許文献２を参照）。一般の免震テーブル装置では、短周期成分が卓越した通常の地震波を対象としたものが多い。
「卓越成分」とは：地震波は種々の周期を持つ波が合成された不規則波であるが、その内の特に強い周期成分のことを「卓越成分」と言う。又、卓越成分の周期が２秒以上の地震波を長周期地震波と呼んでいる。

ところが、固有周期が２〜４秒となるように設計された免震テーブル装置に、通常の地震波とは異なり、周期が２〜４秒程度の長周期卓越成分を含む地震波（例えば、１９６４年６月に発生した新潟地震波）が到来すると、この卓越した地震波の周期と免震テーブル装置の固有周期がほぼ一致して、免震テーブル装置が共振を起こし、搭載テーブル板が許容変位範囲を超えて大きく振動してしまう恐れがある。

（抵抗力を変化させて共振を抑制する方法）
この共振を抑制する対策としては、摩擦ダンパー等のダンパーの抵抗力を、通常の地震波に対する抵抗力の何倍かに大きくすることが考えられる。しかしながら、ダンパーの抵抗力をこのように大きくすると、通常の地震波に対する免震効果（加速度低減効果）は低下してしまう。
従って、通常の地震波に対する免震効果を低下させることなく、長周期地震波による免震テーブル装置の共振を抑制することが必要となる。

通常の地震波に対しては高い免震効果を持ち、且つ長周期地震波による免震テーブル装置の共振を抑制するためには、一定相対変位までは抵抗力（減衰力）が小さく、一定相対変位を超えると抵抗力が増大するような、非線形減衰力特性を持つダンパーが有効である。長周期地震波は非常にゆっくりとした振動であるので、特に摩擦ダンパーが適している。

（振動系の固有周期を変化させて共振を回避する方法）
通常の地震波に対する免震効果を低下させることなく、長周期地震波による免震テーブル装置の共振を回避するための他の方法は、一定相対変位まではばねの強さ（ばね定数）が小さく、一定相対変位を超えるとばねの強さが増して、固有周期が変化するような、非線形復元力特性を持つばね機構を用いることである。

通常の地震波に対する免震効果と、長周期地震波による共振の抑制の両方を考慮した免震テーブル装置としては、下記特許文献１、２のものが知られている。

特開２０１１−４７５１４号公報 特開２０１２−６７８４０号公報

上記文献１に記載の免震テーブル装置では、テーブル板支持機構として、２組のリニアガイドを上下に重ね、且つ直交するように配置した、Ｘ−Ｙレール機構が用いられている。また、長周期地震波による免震テーブル装置の共振抑制対策として、一定相対変位までは摩擦力が一定で、一定相対変位を超えると摩擦力が直線的に増大する、非線形摩擦ダンパーが用いられている（図２（Ａ）参照）。
摩擦ダンパーは、例え摩擦力が一定のものであっても非線形ダンパーの部類に属するが、ここでは、相対変位に応じて摩擦力が変化する摩擦ダンパーを非線形摩擦ダンパーと呼び、このような特性を非線形摩擦力特性と呼ぶことにする。

一方、上記文献２に記載の免震テーブル装置では、テーブル板支持機構として、あらゆる水平方向に移動可能な複数個のフリーベア（脱落不能に嵌合された自由回転球体）が用いられており、搭載テーブル板と基礎板の間に張られた複数のコイルばねによって、非線形摩擦力特性と、非線形復元力特性とを与えている。

上記文献１に記載の免震テーブル装置では、搭載テーブル板と搭載物は、任意方向から到来する地震波のＸ方向成分とＹ方向成分の大きさに応じて、上下のリニアガイド上を±Ｘ方向及び±Ｙ方向に独立して運動し、搭載物に偏心があっても回転運動は発生しないという長所を持っている。
しかしながら、Ｘ方向及びＹ方向に用いられるリニアガイドは、精密に加工された２本のガイド軸を厳密に平行に配置して、その上を可動部（リニアベアリング）が滑らかに移動するように製作しなければならないので、製作が難しく、製作費が高価になるという短所を持っている。
又、上記文献１のＸ方向及びＹ方向用非線形摩擦ダンパーは、中央の水平部と両側のテーパー部を有する精密加工されたシャフトを用いるので、製作が容易でないという短所を持っている。

一方、上記文献２に記載の免震テーブル装置は、構造が簡単で、安価に製作できるという長所を持っている反面、テーブル板支持機構に複数個のフリーベアを用いているので、搭載テーブル板に偏心がある機器を搭載すると水平面内の回転運動が発生し、運動安定性及び免震効果が低下するという短所を持っている。更に、上下方向に傾けて張られたコイルばねによって発生する非線形復元力特性、及び非線形摩擦力特性は、共に非線形性が小さいので、長周期地震波による免震テーブル装置の共振を抑制する効果は小さいと考えられる。

［発明の目的］
本発明は、耐荷重性能に優れた製作容易なＸ−Ｙレール機構を提供し、且つ通常の地震波に対しては高い免震効果与えると共に、簡単な構造で、長周期地震波による免震テーブル装置の共振を抑制できるような、非線形摩擦力機構及び非線形復元力機構を持つ水平免震テーブル装置を提供することを、その目的とする。

製作容易なＸ−Ｙレール機構を実現するために、本免震テーブル装置のＸ方向及びＹ方向レール機構では、それぞれ１本の丸棒製ガイド軸を用いている。そして、耐荷重性を高め、ガイド軸長手方向回りの回転安定性（搭載物の偏心による、テーブル板のＸ・Ｙ軸回りの回転を抑える効果）を高めるために、子供用自転車の補助輪に相当する、複数個のフリーベアを用いている。

即ち、Ｘ方向レール機構においては、１本のＸ方向ガイド軸上を走行するＸ方向移動テーブル板下面の左右両側に複数個のフリーベアを取り付けて、このテーブル板が基礎板上を±Ｘ方向に移動する際の補助輪の働きをさせている。又、Ｘ方向移動テーブル板上に設置された１本のＹ方向ガイド軸上を走行する、Ｙ方向移動テーブル板下面の左右両側に複数個のフリーベアを取り付けて、Ｙ方向移動テーブル板がＸ方向移動テーブル板上を±Ｙ方向に移動する際の補助輪の働きをさせている。

上記のように構成されたＸ方向レール機構及びＹ方向レール機構を用いると、搭載テーブル板並びに搭載物の±Ｘ方向及び±Ｙ方向への移動は、それぞれ１本のガイド軸によってガイドされ、搭載テーブル板と搭載物の重量は、Ｘ、Ｙ方向とも、１本のガイド軸と移動テーブル板の左右両側に取り付けられたフリーベアによって支持されるので、従来の２本のガイド軸を用いたリニアガイド装置と殆ど変わらない走行性能、及びガイド軸回りの回転安定性が得られる。

通常の地震波に対しては高い免震効果を持ち、且つ長周期地震波による免震テーブル装置の共振を回避するために、本発明では、変位が大きくなるに従ってばね定数が増大してゆく漸硬型非線形復元力特性、及び一定相対変位λまではばね定数が小さく、λを超えると急激にばね定数が増大する、折れ線型非線形復元力特性を用いている。漸硬型非線形復元力特性は、不等ピッチコイルばね又は円錐コイルばねを用いることによって実現でき、折れ線型非線形復元力特性は、常に作用するＵ字形ばねと、λを超えると作用するコイルばねを併用することによって実現できる。

通常の地震波に対しては高い免震効果を持ち、且つ長周期地震波による免震テーブル装置の共振を抑制するために、本発明では、一定相対変位λまでは摩擦力が小さく、λを超えると摩擦力が階段状に増大する非線形摩擦力特性を用いている。この二段硬化型摩擦力特性は、常に作用する摩擦ダンパーと、λを超えると作用する摩擦ダンパーを併用することによって実現できる。
本発明で用いる摩擦ダンパーは、構造が簡単で、製作が容易である。

製作の容易さを考えると、２本のガイド軸を厳密に平行に設置することは高度な技術を必要とするので、従来のＸ−Ｙレール機構は製作が容易ではない。これに対して、本発明の、１本のガイド軸と複数個のフリーベアから成るＸ−Ｙレール機構は、製作が容易である。従って、本発明のＸ−Ｙレール機構を用いた免震テーブル装置は、従来のＸ−Ｙレール機構を用いた免震テーブル装置に比べて、容易に製作できる（その結果、安価に製作できる）。更に、本発明のＸ−Ｙレール機構を用いると、折れ線型復元力特性及び二段硬化型摩擦力特性を実現し易いので、通常の地震波に対する高い免震効果のみならず、長周期地震波による免震テーブル装置の共振を十分に抑制する効果も期待できる。

一般的な免震テーブル装置の原理図を示す。 免震テーブル装置の非線形復元力特性及び非線形摩擦力特性を表す。 本発明の第１実施形態を示す組立斜視図である（ただし、搭載テーブル板は切り離して上に示してある）。 図３に示す組立斜視図を、基礎部、Ｘ方向移動ステージ、Ｙ方向移動ステージ及び搭載テーブル板に分けて示した斜視図である。 図３に示す第１実施形態の正面図と側面図であり、図５（Ａ）はＡ−Ａ線に沿った正面図、図５（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った側面図である（搭載テーブル板が取り付けられた状態の図である）。 図３に示す第１実施形態のＣ−Ｃ線に沿った平面断面図である。 図７（Ａ）は第１及び第２実施形態で用いられるフリーベアの概略断面図であり、図７（Ｂ）は第１及び第２実施形態で用いられる摩擦ダンパーの概略断面図である。 本発明の第２実施形態を示す斜視図である（基礎部、Ｘ−Ｙ方向移動ステージ及び搭載テーブル板に分けて示してある）。 本発明の第２実施形態を示し、図９（Ａ）は正面図であり、図９（Ｂ）は側面図である（Ｕ字形ばねを省略し、搭載テーブル板を取り付けた状態の図である）。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係わる免震テーブル装置１００を、図３乃至図７を参照して説明する。

図３及び図４は、本第１実施形態における免震テーブル装置の斜視図を示したものである。図３は搭載テーブル板のみを切り離して示した組立図であり、図４は基礎部と、Ｘ方向移動ステージと、Ｙ方向移動ステージと、搭載テーブル板、とに分けて示した図である。又、図５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図３のＡ−Ａ線に沿って示した正面図及びＢ−Ｂ線に沿って示した側面図であり、図６は図３のＣ−Ｃ線に沿って示した平面断面図である。

（基礎部）
図４に示すように、基礎部は、基礎板１と、Ｘ方向ガイド軸保持部材１ａ、１ｂと、１本のＸ方向ガイド軸５と、複数個のＸ方向リニアベアリングケース７（７ａ、７ｂ、７ｃ）と、Ｘ方向コイルばね６ａ、６ｂ、とによって構成されている。

ここで、基礎板１には、ステンレス鋼板のような硬い金属板を用いてもよいし、アルミニウム等の軽量金属板の上に薄いステンレス鋼板を貼り付けた積層板（図示せず）を用いてもよい。上面にステンレス鋼板を用いる理由は、基礎板上を後述のＸ方向移動ステージが移動するとき、基礎板１に傷が付くのを防ぐためである。

Ｘ方向ガイド軸保持部材１ａ、１ｂは、基礎板１の向かい合う二辺（Ｘ方向と直交する二辺）の中央部付近に立設されている。

Ｘ方向ガイド軸５は、その両端がＸ方向ガイド軸保持部材１ａ、１ｂに固着装備されており、Ｘ方向ガイド軸５には、リニアベアリングを組み込んだＸ方向リニアベアリングケース（可動部）７ａ等が複数個装備されている。Ｘ方向リニアベアリングケース７がＸ方向ガイド軸５に沿って滑らかに移動できるように、Ｘ方向リニアベアリングケース７とＸ方向ガイド軸５の間の摩擦力は小さいことが望ましい。

Ｘ方向コイルばね６ａは、Ｘ方向ガイド軸保持部材１ａとＸ方向リニアベアリングケース７ａとの間で、Ｘ方向ガイド軸５がＸ方向コイルばね６ａを挿通するような状態で取り付けられている。又、Ｘ方向コイルばね６ｂは、Ｘ方向ガイド軸保持部材１ｂとＸ方向リニアベアリングケース７ｃとの間で、Ｘ方向ガイド軸５がＸ方向コイルばね６ｂを挿通するような状態で取り付けられている。

Ｘ方向コイルばね６ａ、６ｂに不等ピッチコイルばね又は円錐コイルばねを用い、圧縮状態でのみ使用する（Ｘ方向リニアベアリングケース７との接続を自由にする）ことにより、図２（Ｂ）に示すような漸硬型非線形復元力特性が得られる。
図３乃至図６は、Ｘ方向コイルばねに不等ピッチコイルばねを用いた場合、を示している。

（Ｘ方向移動ステージ）
Ｘ方向移動ステージの本体は、Ｘ方向移動テーブル板２である。このＸ方向移動テーブル板２の上面には、Ｙ方向移動ステージのための１本のＹ方向ガイド軸８と、このＹ方向ガイド軸８の両端を支持するＹ方向ガイド軸保持部材２ａ、２ｂと、複数個のＹ方向リニアベアリングケース１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と、Ｙ方向コイルばね９ａ、９ｂ、とが装備されている。

又、Ｘ方向移動テーブル板２の下面の左右端部には、図３乃至図６に示す如く、スペーサー１１ａ、１１ｂ及び粘弾性板１２ａ、１２ｂを介して複数個のフリーベア１３乃至１６が取り付けられている。スペーサー１１ａ、１１ｂは、フリーベア１３乃至１６が基礎板１に接するように、その高さが調整されている。
又、粘弾性板１２ａ、１２ｂは、搭載物（図示せず）の重量をＸ方向ガイド軸５とフリーベア１３乃至１６とで分担して支えるために必要である。

更に、Ｘ方向移動テーブル板２の下面の左右端部には、図３乃至６に示す如く、Ｘ方向移動テーブル板２のＸ方向の振動を抑制するために、スペーサー１１ａ、１１ｂと粘弾性板１２ａ、１２ｂとを介して複数個の摩擦ダンパー１７、１８が取り付けられている。

ここで、Ｘ方向移動テーブル板２には、ステンレス鋼板のような硬い金属板を用いてもよいし、アルミニウム等の軽量金属板の上に薄いステンレス鋼板を貼り付けた積層板（図示せず）を用いてもよい。上面にステンレス鋼板を用いる理由は、Ｙ方向移動ステージがＸ方向移動テーブル板２の上を±Ｙ方向に移動するとき、Ｘ方向移動テーブル板２に傷が付くのを防ぐためである。

Ｙ方向ガイド軸保持部材２ａ、２ｂは、Ｘ方向移動テーブル板２の向かい合う二辺（Ｙ方向と直交する二辺）の中央部付近に立設されている。このＹ方向ガイド軸保持部材間に取り付けられたＹ方向ガイド軸８の上を、Ｙ方向リニアベアリングケース１０（可動部）が滑らかに移動できるように、Ｙ方向リニアベアリングケース１０とＹ方向ガイド軸８の間の摩擦力は小さいことが望ましい。

Ｙ方向コイルばね９ａは、Ｙ方向ガイド軸保持部材２ａとＹ方向リニアベアリングケース１０ａとの間に、又、Ｙ方向コイルばね９ｂは、Ｙ方向ガイド軸保持部材２ｂとＹ方向リニアベアリングケース１０ｃとの間に、Ｙ方向ガイド軸８がＹ方向コイルばね９ａ、９ｂを挿通するような状態で取り付けられている。

Ｙ方向コイルばね９ａ、９ｂに不等ピッチコイルばね又は円錐コイルばねを用い、圧縮状態でのみ使用する（Ｙ方向リニアベアリングケース１０との接続を自由にする）ことにより、図２（Ｂ）に示すような漸硬型非線形復元力特性が得られる。
図３乃至図６は、Ｙ方向コイルばねに不等ピッチコイルばねを用いた場合、を示している。

補助輪の役目をするフリーベア１３は、図７（Ａ）に示すように、取付け用フランジ１３ａと、球体受け１３ｂと、自由回転球体１３ｃ、とによって構成されている。
球体受け１３ｂと自由回転球体１３ｃの間のすき間には、自由回転球体１３ｃの回転を滑らかにするためにグリースが挿入されているが、多数の小球が挿入されることもある。
１３以外のフリーベアも、図７（Ａ）と全く同様に構成されている。

振動抑制用の摩擦ダンパー１７は、図７（Ｂ）に示すように、取付け用フランジ１７ａと、圧縮ばね１７ｂと、外筒１７ｃと、取付板１７ｄと、ブレーキシュー１７ｅ、とによって構成されている。ブレーキシュー１７ｅは取付板１７ｄに固着されているが、圧縮ばね１７ｂと取付け用フランジ１７ａ及び取付板１７ｄとの間は、固着であってもよいし、自由であってもよい。
圧縮ばね１７ｂは、ブレーキシュー１７ｅと基礎板１の間で適当な一定摩擦力を発生するように、その長さとばね定数が設定されている。
１７以外の摩擦ダンパーも、図７（Ｂ）と全く同様に構成されている。

前述のように構成されたＸ方向移動ステージは、図３及び図５に示す如く、Ｘ方向ガイド軸５に組み込まれたリニアベアリングケース７に、ボルト又は接着剤によって固着される。

（Ｙ方向移動ステージ）
図３乃至図６に示すように、Ｙ方向移動ステージは、前述したＸ方向移動ステージの下半分に似た構造を有し、
Ｙ方向移動テーブル板３と、スペーサー１９ａ、１９ｂと、粘弾性板２０ａ、２０ｂと、複数個のフリーベア２１乃至２４と、複数個の摩擦ダンパー２５、２６、とから構成されている。

Ｙ方向移動テーブル３の下面の左右端部には、図３乃至図６に示す如く、スペーサー１９ａ、１９ｂ及び粘弾性板２０ａ、２０ｂを介して複数個のフリーベア２１乃至２４が取り付けられている。スペーサー１９ａ、１９ｂは、フリーベア２１乃至２４がＸ方向移動テーブル板２に接するように、その高さが調整されている。
又、粘弾性板２０ａ、２０ｂは、搭載物（図示せず）の重量をＹ方向ガイド軸８とフリーベア２１乃至２４とで分担して支えることができるように、その厚さが調整されている。各フリーベアの構造は、図７（Ａ）に示したものと同様である。

更に、Ｙ方向移動テーブル板３の下面の左右端部には、図３乃至６に示す如く、スペーサー１９ａ、１９ｂ及び粘弾性板２０ａ、２０ｂを介して、複数個の摩擦ダンパー２５、２６が取り付けられている。各摩擦ダンパーの構造は、図７（Ｂ）に示したものと同様である。
摩擦ダンパー２５、２６の摩擦力は、Ｙ方向移動テーブル板３のＹ方向の振動を抑制するように、圧縮ばね１７ｂによって適正に調整されている。

前述のように構成されたＹ方向移動ステージの下面中央部は、図３及び図５に示す如く、Ｙ方向ガイド軸８に組み込まれたＹ方向リニアベアリングケース１０の上面に、ボルト又は接着剤によって固着される。

（搭載テーブル板）
搭載テーブル板４は機器を搭載するためのテーブル板で、その下面中央部は、図５に示す如く、ボルト又は接着剤によってＹ方向移動テーブル板３に固着される。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を、図８及び図９を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態の場合と同一の構成部材については、同一の符号を用いることにする。

この第２実施形態における免震テーブル装置２００では、前述した第１実施形態における免震テーブル装置１００のコイルばね４本は、Ｕ字形ばね８本に置き換えられている。

即ち、図８に示す如く、Ｘ方向Ｕ字形ばね２８ａ、２８ｂはＵ字形ばね取付部材２７ａ乃至２７ｄを介して、Ｘ方向ガイド軸保持部材１ａとＸ方向リニアベアリングケース７ａとの間に取り付けられており、同じくＸ方向Ｕ字形ばね３０ａ、３０ｂはＵ字形ばね取付部材２９ａ乃至２９ｄを介して、Ｘ方向ガイド軸保持部材１ｂとＸ方向リニアベアリングケース７ｃとの間に取り付けられている。同様に、Ｙ方向Ｕ字形ばね３２ａ、３２ｂ及び３４ａ、３４ｂは、Ｕ字形ばね取付部材３１ａ乃至３１ｄ及び３３ａ乃至３３ｄを介して、Ｙ方向ガイド軸保持部材２ａ、２ｂとＹ方向リニアベアリングケース１０との間に取り付けられている。

免震テーブル装置２００では、図８及び図９に示す如く、８本のＵ字形ばねに加えて、Ｘ方向ガイド軸５にＸ方向短コイルばね３７ａ、３７ｂが挿通して取り付けられており、Ｙ方向ガイド軸８にはＹ方向短コイルばね３８ａ、３８ｂが挿通して取り付けられている。
Ｘ方向短コイルばね３７ａの一端はＸ方向ガイド軸保持部材１ａに固着され、他端はガイド軸に挿通しているＸ方向スライダー３５ａに固着されている。更に、Ｘ方向スライダー３５ａの下面には、Ｘ方向硬化用摩擦ダンパー３９ａ、３９ｂが２本装着されている。摩擦ダンパーを２本にした理由は、Ｘ方向スライダーのＸ方向ガイド軸回りの回転を防ぐためである。
他のＸ方向短コイルばね３７ｂ及びＹ方向短コイルばね３８ａ，３８ｂも、短コイルばね３７ａと同様に、ガイド軸保持部材とスライダーの間に取り付けられている。それぞれのスライダー３５ｂ、３６ａ，３６ｂの下面には、硬化用摩擦ダンパー（４０ａ，４０ｂ）、（４１ａ，４１ｂ）、（４２ａ，４２ｂ）が２本ずつ装着されている。
短コイルばねは、線形ばねであってもよく、不等ピッチコイルばねや円錐コイルばねのような非線形ばねであってもよい。又、硬化用摩擦ダンパーのブレーキシューの横幅を広くすれば、各スライダーに取り付ける硬化用摩擦ダンパーは、１本であってもよい。

免震テーブル装置可動部（Ｘ方向移動ステージ、Ｙ方向移動ステージ、搭載テーブル板及び搭載機器）のＸ方向の運動について考えると、図８及び図９（Ａ）からわかるように、Ｘ方向移動テーブル板２の相対変位がλより小さいときは、Ｘ方向のばね定数はＵ字形ばね２８ａ、２８ｂ及び３０ａ、３０ｂによって与えられ。Ｘ方向移動テーブル板２の相対変位がλより大きくなり、Ｘ方向短コイルばね３７ａ又は３７ｂに接触した後は、Ｘ方向のばね定数は、Ｕ字形ばね２８ａ、２８ｂ及び３０ａ、３０ｂに加えて、Ｘ方向短コイルばね３７ａ又は３７ｂによって与えられる。
Ｙ方向についても、Ｘ方向と同様である。これによって、Ｘ方向、Ｙ方向共に、図２（Ｂ）に示すような折れ線状の復元力特性が得られる。

又、Ｘ方向及びＹ方向の各スライダーに硬化用摩擦ダンパーを取り付けることにより、図２（Ａ）に示すような二段硬化型非線形摩擦力特性を実現できる。

なお、図８及び図９では、丸棒をＵ字状に曲げて製作したＵ字形ばねが用いられているが、板ばねをＵ字状に曲げて製作したＵ字形板ばね（図示せず）であってもよい。又、Ｕ字形ばねの代わりに半円弧ばね（図示せず）を用いてもよい。

（任意方向からの地震波に対する免震テーブル装置の応答解析）
図１の振動系はＸ方向に対する振動系であるが、Ｙ方向についても全く同様である。従って、免震テーブル装置１００及び２００のＸ方向及びＹ方向の運動は、図１に示すような振動系の運動方程式に、地震波のＸ方向成分及びＹ方向成分を代入して求めることができる。又、任意方向から到来する地震波を受けたときの免震テーブル装置１００及び２００の任意方向の運動は、地震波のＸ方向成分及びＹ方向成分を、それぞれＸ方向の運動方程式及びＹ方向の運動方程式に代入して解を求め、それらの解をベクトル的に合成して求めることができる。

従って、Ｘ方向及びＹ方向の摩擦力特性が図２（Ａ）に示すような二段硬化型非線形特性を有するならば、Ｘ方向とＹ方向のみならず、任意方向からの長周期地震波に対しても、共振を抑制する効果を持つことになる。
又、Ｘ方向及びＹ方向の復元力特性が図２（Ｂ）に示すような折れ線型非線形特性を有するならば、Ｘ方向とＹ方向のみならず、任意方向からの長周期地震波に対しても、共振を回避する効果を持つことになる。

本発明は、精密機器、コンピューター、仏具、美術工芸品などを地震による転倒や破損から守るための免震テーブル装置であって、製作が容易であるにもかかわらず、従来の免震テーブル装置と同等の運動性能と免震効果を期待でき、且つ長周期地震動による免震テーブル装置の共振を抑制できるので、利用範囲が大幅に拡大する可能性を有する。

１００、２００‥‥免震テーブル装置
１‥‥基礎板
１ａ，１ｂ‥‥Ｘ方向ガイド軸保持部材
２‥‥Ｘ方向移動テーブル板
２ａ，２ｂ‥‥Ｙ方向ガイド軸保持部材
３‥‥Ｙ方向移動テーブル板
４‥‥搭載テーブル板
５‥‥Ｘ方向ガイド軸
６ａ，６ｂ‥‥Ｘ方向コイルばね
７（７ａ，７ｂ，７ｃ）‥‥Ｘ方向リニアベアリングケース（Ｘ方向可動部）
８‥‥Ｙ方向ガイド軸
９ａ，９ｂ‥‥Ｙ方向コイルばね
１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）‥‥Ｙ方向リニアベアリングケース（Ｙ方向可動部）
１１ａ，１１ｂ，１９ａ，１９ｂ‥‥スペーサー
１２ａ，１２ｂ，２０ａ，２０ｂ‥‥粘弾性板
１３，１４，１５，１６，２１，２２，２３，２４‥‥フリーベア
１７，１８，２５，２６‥‥摩擦ダンパー
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ‥‥Ｕ字形ばね取付部材
２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ‥‥Ｘ方向Ｕ字形ばね
３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ‥‥Ｙ方向Ｕ字形ばね
３５ａ，３５ｂ‥‥Ｘ方向スライダー
３６ａ，３６ｂ‥‥Ｙ方向スライダー
３７ａ，３７ｂ‥‥Ｘ方向短コイルばね
３８ａ，３８ｂ‥‥Ｙ方向短コイルばね
３９ａ，３９ｂ，４０ａ，４０ｂ‥‥Ｘ方向硬化用摩擦ダンパー
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ‥‥Ｙ方向硬化用摩擦ダンパー

Claims (5)

1. 平坦な基礎板上に、保持部材によって両端を水平に保持された１本のＸ方向ガイド軸と、前記Ｘ方向ガイド軸上を走行するＸ方向可動部と、このＸ方向可動部に固着されて可動部と一体となって基礎板上をＸ方向に走行する幅広いＸ方向移動テーブル板と、前記Ｘ方向移動テーブル板の下面でＸ方向ガイド軸を挟んだ左右端部に取り付けられて基礎板に接する複数個のフリーベア、とによって構成されるＸ方向移動機構と、
   Ｘ方向移動テーブル板上のＹ方向に、保持部材によって両端を水平に保持された１本のＹ方向ガイド軸と、前記Ｙ方向ガイド軸上を走行するＹ方向可動部と、このＹ方向可動部に固着されて可動部と一体となってＸ方向移動テーブル板上をＹ方向に走行する、幅のあるＹ方向移動テーブル板と、前記Ｙ方向移動テーブル板の下面でＹ方向ガイド軸を挟んだ左右端部に取り付けられてＸ方向移動テーブル板に接する複数個のフリーベア、とによって構成されるＹ方向移動機構とを備え、
   前記Ｙ方向移動テーブル板上に機器を搭載するための搭載テーブル板を固着装備したことを特徴とする免震テーブル装置。
2. 請求項１に記載の免震テーブル装置において、
   前記Ｘ方向移動テーブル板の下面に、複数個の摩擦ダンパーを、前記基礎板に接触するように固着装備し、更に、前記Ｙ方向移動テーブル板の下面に、複数個の摩擦ダンパーを、前記Ｘ方向移動テーブル板に接触するように固着装備したことを特徴とする免震テーブル装置。
3. 請求項１又は２に記載の免震テーブル装置において、
   前記Ｘ方向ガイド軸保持部材と前記Ｘ方向可動部の間、及び前記Ｙ方向ガイド軸保持部材と前記Ｙ方向可動部の間に、圧縮変位が大きくなるに従ってばね定数が増大するような、漸硬型非線形復元力特性を有する、元位置復帰用のコイルばねを配設したことを特徴とする免震テーブル装置。
4. 請求項１又は２に記載の免震テーブル装置において、
   前記Ｘ方向ガイド軸保持部材と前記Ｘ方向可動部の間、及び前記Ｙ方向ガイド軸保持部材と前記Ｙ方向可動部の間に、元位置復帰用のＵ字形ばねを取り付け、加えて、各ガイド軸に沿ってＵ字形ばねの圧縮ストロークよりも短い短コイルばねを装備することにより、Ｘ方向又はＹ方向可動部の相対変位が一定値を超えて短コイルばねに接触すると、短コイルばねの分だけばね定数が増大するような、折れ線状復元力特性を持たせたこと、を特徴とする免震テーブル装置。
5. 請求項４に記載の免震テーブル装置において、
   前記Ｘ方向短コイルばねの自由端に、１個又は２個の摩擦ダンパーを、前記基礎板に接触するように固着装備し、更に、前記Ｙ方向短コイルばねの自由端に、１個又は２個の摩擦ダンパーを、前記Ｘ方向移動テーブル板に接触するように固着装備することにより、Ｘ方向又はＹ方向可動部の相対変位が一定値を超えて短コイルばねに接触た後は、摩擦力が階段状に増大するような、二段硬化型摩擦力特性を持たせたこと、を特徴とする免震テーブル装置。

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