JP6288579B2

JP6288579B2 - 免震構造

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Publication number: JP6288579B2
Application number: JP2013254475A
Authority: JP
Inventors: 貴光平田; 真知沼尻
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: JP2015113867A

Description

この発明は、免震構造に関するものである。

従来、地震によって構造物、器物等の損壊を防止するために様々な免震構造が提案されている。特許文献１には、支持体又は被支持体の一方に湾曲面をもった軌道を取り付け、他方に転動体を取り付けた構造を有する免震装置がある。このようないわゆる転がり型と呼ばれる免震装置の一例を図１６に示す。

この免震装置９０２は、構造物等の設置面に剛性を持って固定された支持体（固定架台）９０３に、中間体（免震支承）９０４、被支持体（免震架台）９０５が、鉛直方向に積み重なり構成されている。中間体９０４は二対の転動体９１０を備えており、この二対の転動体９１０の内一方が支持体９０３に備えられた軌道９２０に沿って、他方が被支持体９０５に備えられた軌道９２０に沿って、転動することで支持体に加わった地震による振動を受け流す。支持体９０３に備えられた軌道９２０と被支持体９０５に備えられた軌道９２０は互いに直交しており、地震等により被支持体９０５に加わる水平面上の各方向への振動を、この免震装置９０２の免震効果により抑制し被支持体９０５に取り付けられた免震対象物を破損から守ることができる。

支持体９０３に備えられる軌道９２０の形状は、転動方向の中央部を最低点とした凹状面を形成し、又被支持体９０５に備えられる軌道９２０の形状は転動方向の中央部を最高点とした凹面形状を形成している。中央部は転がりが円滑に行なえるように例えば円弧状等のなだらかの曲面とされ、軌道方向終端部に近づくにつれその傾きが大きくなっていく曲線で描かれる。

以上の構成を有することによって、振動のない定常状態においては、転動体９１０と軌道９２０は被支持体９０５が支持体９０３に対して最も低い位置にあるように維持し、地震発生の際には、転動体９１０が軌道９２０上を転動し、被支持体９０５が中間体９０４を介して支持体９０３に対して水平方向に相対移動するとともに、支持体９０３と被支持体９０５の鉛直方向距離が徐々に大きくなる。これにより、振動により発生した運動エネルギーを位置エネルギーに変換し、この位置エネルギーを再び反対方向への運動へと変換されることで、ばね等の復元装置を用いることなく、復元力を発生させることができる。従って、建築物、機械、器物等の地震動に対するコンパクトな免震機構としてこのような免震装置が多用されている。

これらの免震構造においては、想定以上の振動入力が加わったり、地震以外の水平方向の外力が免震装置に働いた場合等に、免震装置９０２の転動体９１０が軌道９２０の転動方向の終端を超えて、脱輪することを防ぐために、ストッパー機構を設ける必要がある。

図１７に上記の免震構造に採用されるストッパー機構の一例を示す。
ストッパー機構９３０は図１７（ｂ）、図１７（ｃ）に示すように、免震装置が備えられる支持体９０３と被支持体９０５の間に備えられる。ストッパー機構９３０は、支持体９０３と被支持体９０５にそれぞれ備えられる、係止体（ストッパー受けプレート）９３５、９３６と、これらを貫通して設置されるストッパー９３１からなる。

係止体９３５、９３６は鉄鋼材料等からなり、板材に曲げ加工により断面をハット形状に形成し、短手方向の中心に幅Ｑｋ、長手方向に長さＬの長孔９３６ａが設けられており、支持体９０３と、被支持体９０５にそれぞれ係止体固定ボルト９３７によって固定されている。この時、上記免震装置に備えられる、軌道が延びる方向と、長孔９３６ａの長手方向を平行に、しかも支持体９０３に備えられる係止体９３５と被支持体９０５に備えられる係止体９３６を互いに直交させて配置する。

係止体９３５、９３６の長孔９３５ａ、９３６ａを貫通するストッパー９３１はフランジボルトであるストッパーボルト９３１ａと、フランジナットであるストッパーナット９３１ｂと、ストッパーボルト９３１ａの軸に取り付けられた樹脂カラー９３１ｃからなり、前記免震装置の支持体と被支持体が相対運動を行う時の想定される鉛直方向の相対移動量よりガタＱＧを大きく設けて設置されている。

樹脂カラー９３１ｃの外径Ｑａは、係止体９３５、９３６の長孔幅Ｑｋより小さく（Ｑａ＜Ｑｋ）、また、係止体９３５、９３６との摺動抵抗の少ない樹脂材質で形成されており、地震が発生し、支持体９０３と被支持体９０５が相対運動を行う際、ストッパー９３１が、係止体９３５、９３６に設けられた長孔９３５ａ、９３６ａを滑動する。

係止体９３５、９３６に設けられた長孔９３５ａ、９３６ａの長さＱＬは、前記免震装置の軌道の転動方向の長さより短く設定されており、これよって、水平方向のストロークを制限する。即ち、前記の免震装置の転動体が軌道の転動方向の終端を超えて、脱輪することを防ぐために、長孔９３５ａ、９３６ａの長さＱＬは適当に設定されており、転動体が軌道の終端に到達する前に、ストッパー９３１が係止体の長孔９３５ａ又は９３６ａの終端に到達することで、免震装置の水平方向のストロークを制限し、脱輪を防ぐことができる。

図１８に免震装置９０２とストッパー機構が備えられた免震構造体９０１を示す。ストッパー機構９３０は、支持体（固定架台）９０３と被支持体（免震架台）９０５の間において、免震装置９０２の周辺に複数備えて配置する必要がある。このような構成を取ることによって、支持体９０３と被支持体９０５の相対運動を行う時の、ストッパー機構９３０の樹脂カラー９３１ｃと係止体９３５、９３６の間にかかる摺動抵抗による、支持体と被支持体間の水平面内のモーメントが打ち消し合うため、支持体９０３と被支持体９０５間の安定した相対運動が可能となる。また、ストッパー機構が働く場合においても、支持体９０３と被支持体９０５の水平方向の相対運動を安定的に抑制することができる。

特公平６−７４６０９号公報

図１８に示すように、上記のストッパー機構９３０は免震装置９０２の周辺に複数個設置する必要があるが、免震架台と固定架台の間には、より安定した免震性能を得るために複数個の免震構造を備えた、減衰機構を備える必要があり、また別途減衰装置を備える場合もあるため、スペースに余裕がなく、場合によっては免震構造が巨大化してしまう。

また、この免震構造は、支持体９０３と被支持体９０５が水平面内を相対的に回転してしまう動作も防ぐことできないため、回転を抑制する機構が別途必要となる場合がある。

加えて、地震発生時の免震架台と固定架台の相対運動の際にストッパー機構は、前記ストッパーボルトに備えられた樹脂カラーが摩擦抵抗を伴いながら摺動する構造であるために、埃や錆等によって、摺動抵抗が大きくなり、摺動時に振動が発生し、免震効果を損なう恐れがあった。
本発明は、以上の現状を鑑みなされた物であって、少ないスペースで免震構造を実現し、かつ、スムーズに動作することができるストッパーを備えた免震構造を提供するものである。

本発明の免震構造は、支持体と被支持体のいずれか一方に所定の軸線まわりに転動可能に支持される転動体を備え、前記支持体と前記被支持体の他方に、転動体と接触して転動方向に延在し、転動方向中央部が最低点又は最高点をなす凹状に形成された軌道と、を備え、転動方向中央部を基準位置とし、前記支持体と前記被支持体とが前記軌道に沿って基準位置より相対運動するに従って、前記支持体と前記被支持体とが鉛直方向に離間する免震構造において、前記支持体と前記被支持体のいずれか一方に、前記支持体と前記被支持体の他方側に鉛直に突出したストッパーを備え、前記ストッパーは、ストッパー軸とその先端に水平方向に突出部を形成した係止片とを有し、前記支持体と前記被支持体の他方にスリット上の開口部と該開口部よりうち幅の大きな中空部を有する長孔又は長溝を軌道と平行に形成し、前記ストッパー軸は、長孔又は長溝の開口部を通過させてその先端側の突出部を前記中空部に抜け止め自在に挿入し、前記支持体と前記被支持体のいずれか一方に、ストッパーを少なくとも二つ備え、前記ストッパーは、前記ストッパー軸に沿って係止片より先端側にコロを備えたことを特徴とするストッパー機構を備えている。

転がり型の免震構造において、支持体と被支持体の内いずれか一方に、長孔又は長溝を備え、他方側から突出し、その先端に突出部を有するストッパーをその中空部に収め、前記長孔又は長溝の開口部を狭めた構造を有することにより、転がり型の免震構造の働きによって、支持体と被支持体の水平方向の相対運動と伴に支持体と被支持体は鉛直方向に離間した際、係止部と突出部は鉛直距離に近接し、所定の位置で接触することとなり、前記支持体と前記被支持体の水平方向のストロークの制限を省スペースで実現した免震構造の提供が可能となる。

ストッパー軸の先端にコロを備え、このコロが、前記溝又は長孔内に収まっていることにより、前記支持体と、前記被支持体の軌道方向と垂直かつ水平方向の力が加わった場合においても、前記コロが、前記溝又は長孔の内面に接触することで、軌道方向と垂直かつ水平方向に脱輪することを防ぎ、しかも、前記支持体と前記被支持体のスムーズな相対運動を実現することができる。加えて、ストッパー二つ以上備えられていることで前記支持体と、前記被支持体の、水平面上における相対的な回転運動も、同様の働きによって、抑制し、しかもスムーズな相対運動を実現することができる。

設置面に固定された固定架台と、免震対象物が取り付けられる免震架台と、それらの間に介在する免震支承とを有し、前記固定架台を支持体とし、前記免震支承を被支持体として、請求項１又は２に記載の免震構造を構成し、第一免震構造部とし、前記免震支承を支持体とし、前記免震架台を被支持体として、請求項１又は２に記載の免震構造を構成し、第二免震構造部とし、前記第一免震構造部に備えられる転動体の軸線と、前記第二免震構造部に備えられる転動体の軸線とが交差して配置されることを特徴とする。

前記免震構造を、鉛直方向に積層した構成をとることにより、一方向のみの免震効果だけではなく、水平面上の各方向への振動に対して、免震効果を発揮することができる。

本発明の免震構造を備えた免震構造体を表す斜視図である。本発明の第一実施形態である免震構造を備えた免震構造体を表す斜視図である。図３は本発明の第一実施形態である免震構造を示す斜視図である。図４（ａ）は、本発明の第一実施形態である免震構造を示す正面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の免震構造体のＡ−Ａ線における断面図である。図５（ａ）は図４（ｂ）に示すストッパー機構の断面の拡大図である。図５（ｂ）は、第一実施形態において転動体の転動方向と垂直で水平方向の力が免震構造に加わった際の、ストッパー機構の動作を示す断面拡大図である。図６（ａ）は本発明の第一実施形態である免震構造の水平方向のストロークが制限されている状態を示す正面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）で示したストローク制限がされている状態において、Ａ’−Ａ’線における断面図である。本発明の第二実施形態である免震構造を備えた免震構造体を表す斜視図である。本発明の第二実施形態である免震構造を示す斜視図である。図９（ａ）は、本発明の第二実施形態である免震構造を示す正面図である。図９（ｂ）は本発明の第二実施形態である免震構造を示す側面図である。図１０（ａ）は、図９（ａ）の免震構造体のＣ−Ｃ線での断面図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すストッパー機構の断面の拡大図である。図１１（ａ）は図９（ｂ）の免震凹像体のＤ−Ｄ線での断面図である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示すストッパー機構の断面の拡大図である。図１２（ａ）は本発明の第二実施形態である免震構造の第二免震構造部のストッパー機構が働いた状態における、第一免震構造部のストッパー軸を中心に断面を取った断面図である。図１２（ｂ）は、第二免震構造部のストッパー機構が働いた状態における、第二免震構造部のストッパー軸を中心に断面をとった断面図である。図１３（ａ）は本発明の第二実施形態である免震構造の第一免震構造部のストッパー機構が働いた状態における、第二免震構造部のストッパー軸を中心に断面を取った断面図である。図１３（ｂ）は、第一免震構造部のストッパー機構が働いた状態における、第一免震構造部のストッパー軸を中心に断面をとった断面図である。本発明の第二実施形態である免震構造において抑制可能なモーメントを示した斜視図である。本発明の免震構造の変化例を示す断面図である。図１６（ａ）は従来構造の免震装置を示す正面図である。図１６（ｂ）は従来構造の免震装置を示す平面図である。図１７（ａ）は従来構造のストッパー機構を示す平面図である。図１７（ｂ）は従来構造のストッパー機構を示す正面図である。図１７（ｃ）は従来構造のストッパー機構を示す側面図である。従来構造の免震装置とストッパー機構を備えた免震構造体を示す平面図である。

以下に本発明の実施形態について説明を行う。
図１は、本実施形態の免震構造１を備えた免震構造体１００の全体を表す斜視図であり、これに示すように免震構造体１００は、所定の厚さを有する略板状に形成された装置であり、免震対象物７を設置面６に設置する際に、免震対象物７と設置面６との間に配置される。
免震構造体１００は、設置面６に載置される固定架台３と、固定架台３の上方に重ねて配置され、免震対象物７が設置される免震架台５と、それらの間に介在する免震構造１が備えられている。本実施形態の免震対象物７は、例えば半導体製造装置等である。

固定架台３は、設置面６に固定架台固定具３ａによって剛性を持って固定されており、地震発生時においては、設置面６とともに振動する。図１において、固定架台３は略長方形であり、しかも免震架台５と同形状であるが、必ずしもその必要はなく、設置面６の形状等に合わせて適当な形状となっておればよい。一例として井桁状に組み合わせたＨ鋼であっても良い。

免震架台５は、平面視で略長方形状に形成された、所定の厚さを有する略板状の部材であり、例えば金属等により形成されている。免震架台５の外形は、免震対象物７に合わせた形状であることが望ましく、その上面は免震対象物７を取り付けることができるように平坦に形成されている。
免震構造１は、固定架台３と免震架台５の間に複数個介在しており、固定架台３又は免震架台５とを相対運動させることにより、免震構造体１００に免震効果を与えている。

（第一実施形態）
図２は本発明の第一実施形態である免震構造１を備えた免震構造体１００の一例を示す。第一実施形態の免震構造１は本発明の原理を説明するものである。
ここで説明する免震構造１は図２中Ｘ方向の免震のみを果たしている。水平面状の各方向への振動に対応させるためには、この免震構造１をその転動方向を交差させて、鉛直方向に積み重ねることで対応することが可能である。免震構造１を鉛直方向に複数個積み重ねた構造については、第二実施形態において説明を行う。

図２に示すように、第一実施形態に係る免震構造１は、固定架台３と免震架台５の間に複数備えられることで、免震構造体１００を構成し、固定架台３と免震架台５のお互いの平行を保つ。また、第一実施形態おいて、免震構造体１００に備えられるすべての免震構造１の転動体１０の軸線１０ａは平行である。
また、図には示されていないが、この免震構造体１００は、流体ダンパ等の減衰装置を備えていてもよい。その場合、減衰装置の働きによって、免震構造体１００はより早く振動を停止させることができる。

図３は図２に示した免震構造１のうちの１つを示す図であり、図６は図３に示す免震構造１に、図３中Ｘ方向の振動が加わった場合の動作を示す。これらの図を用いて免震構造１の詳細を説明する。
図３に示すように、免震構造１は支持体として固定架台３が、被支持体として免震支承４が備えられており、免震支承４は免震対象物が取り付けられる免震架台５と剛性を持って固定されている。免震支承４は水平方向に延びた軸線１０ａを中心として自由に回転可能に支持される一対の転動体１０を有している。
免震支承４の転動体１０の支持構造は、免震支承４に固定されたロッド状の軸に、ベアリング機構で、円柱形状の転動体１０を回転自在に支持した構造である。

一対の転動体１０は、固定架台３に平行に備えられた一対の軌道２０に載置されている。軌道２０は前記転動体１０の軸線１０ａと垂直方向に延びており、転動体１０は図３中のＸ方向に転動可能である。それにより免震支承４は固定架台３に対して低抵抗な相対運動が可能となる。

転動体１０はその円形外面にその外径を大きくしたフランジ１０ｂを備えており、そのフランジ１０ｂ同士の距離は、一対の平行に配置された軌道２０同士の水平距離よりわずかに狭く設定されており、これによって、転動方向と垂直な力である、図３中Ｙ方向の力が、免震構造１に加わった際に転動体１０の軌道２０に対する脱輪を防ぐことができる。

軌道２０の案内面２０ａは、図４（ａ）に示すように、長さ方向中央が最低点となる凹状の形状を有している。即ち、案内面２０ａは中央部を最低点として、その両側に向かってそれぞれ上昇するように傾斜した形状を有する。転動体１０が軌道２０を転動すると徐々に被支持体である免震支承４を上昇させるようになっている。

地震等による振動のない定常状態においては、被支持部材である免震支承４に設けられた転動体１０は、最低点に位置している（図４（ａ））。この状態を基準位置と呼ぶこととする。
図６（ａ）に示すように、地震発生などにより、設置面から図３〜６中のＸ方向の振動が入力され、固定架台３がＸ方向に振動したとき、免震支承４は基準位置から水平方向に移動するとともに、鉛直方向にも移動し、図４（ａ）と図６（ａ）を比較してわかるように、軸線１０ａと固定架台３の上面との鉛直距離Ｈは大きくなっていき、その重量に従った復元力を発生することになる。免震支承４の基準位置からの水平方向の変位に対する復元力の関係は、転動体１０が転動する案内面２０ａの曲面に依存し、例えば案内面２０ａが直線的な傾斜を有する平面である場合はその復元力は、水平方向の変位に依存せずに一定であって、２次曲線からなる傾斜を有する場合などは、その復元力は水平方向の変位に比例して大きくなる。

また、図４（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である図４（ｂ）及び、その部分拡大図である図５（ａ）に示すように、この免震構造１にはストッパー機構３０が備えられている。ストッパー機構３０は、固定架台３の長孔３ｂとその開口部を狭めている係止体３５と、免震支承４に備えられるストッパー３１からなり、免震構造１に二つ備えられる。

固定架台３には、前記一対で平行に配置された軌道２０の中間に、軌道２０と平行に係止体３５が備えられている。係止体３５はプレート状でその短手方向中央に、前記軌道２０と平行で幅がＫの長孔（開口部）３５ａが設けられている。また、固定架台３の係止体３５が備えられる部分には、前記長孔３５ａと平行でその幅Ｌが、係止体３５の長孔３５ａの幅Ｋより大きく形成された長孔３ｂが設けられており（Ｋ＜Ｌ）、長孔３ｂは係止体３５に覆われた構成を有しその内部に中空部３ｄを形成する。これらの構造を有することにより、図４（ｂ）及び、そのストッパー機構３０の部分拡大図である図５（ａ）で示すように、固定架台３の長孔３ｂの開口部が、係止体３５によって狭められ、係止体３５の下面に係止部３５ｂが形成されている。

免震支承４に備えられる少なくとも２つのストッパー３１に関して、図５（ａ）を基に説明する。ストッパー３１は、ストッパー軸３１ａの先端に、コロ３１ｃ、円板状の係止片３１ｂを組み合わせており、ストッパー軸３１ａが前記係止体３５の長孔（開口部）３５ａを貫通し、その先端の係止片３１ｂとコロ３１ｃが、前記固定架台３の長孔３ｂの中空部３ｄに収まった構成を有する。

コロ３１ｃはベアリングでなっており、その内輪３１ｄをストッパー軸３１ａに圧入によって固定され、内輪３１ｄの外側を転動可能なボール３１ｅを介して外輪３１ｆが備えられている。即ち、ストッパー軸３１ａに対して、外輪３１ｆが回転運動可能に構成されている。コロ３１ｃの外径ｄは、前記固定架台３の長孔３ｂの幅Ｌより小さく形成されており（ｄ＜Ｌ）、コロ３１ｃの外輪３１ｆと長孔３ｂの孔内面の内、長手方向に延びる２平面のいずれか一方には隙間が生じる。

図５（ｂ）に示すように、コロ３１ｃの外輪３１ｆが長孔３ｂの孔内面の内、一方に接触し、免震支承４と固定架台３が相対運動する場合は、コロ３１ｃの外輪３１ｆがストッパー軸３１ａを中心に転動するため、その低抵抗でスムーズな相対運動を実現することができる。
一方ストッパー軸３１ａの外径ａは、係止体３５の長孔（開口部）３５ａの幅Ｋより小さく、しかも、その隙間Ｋ−ａは、前記コロ３１ｃの外径ｄと固定架台３の長孔３ｂの幅Ｌとの隙間Ｌ−ｄより大きく形成されており（Ｋ−ａ＞Ｌ−ｄ）、コロ３１ｃの外輪３１ｆが、長孔３ｂの孔内面に接触する場合にも、ストッパー軸３１ａと係止体３５とは隙間が確保されており、ストッパー軸３１ａは係止体３５に接触しない。

従って、地震等による振動が入力され、固定架台３と免震支承４が図３〜６中Ｘ方向に相対運動を行っていると同時に、免震支承４に図３〜６中＋Ｙ方向又は−Ｙ方向の外力が加わり、免震支承４が、免震架台５に対して、図３〜６中＋Ｙ方向に変位したとしても、その外力はストッパー３１に備えられたコロ３１ｃの外輪３１ｆで受けることとなり、免震支承４に備えられる転動体１０の＋Ｙ方向又は−Ｙ方向の脱輪を防ぐことができる。更にコロ３１ｃの外輪３１ｆはストッパー軸３１ａに対して回転可能であるため、コロ３１ｃの外輪３１ｆは固定架台３の長孔３ｂの内面上を転動し、この場合においても、固定架台３と免震支承４のスムーズな相対運動を実現することができる。

同様に、地震等による振動が入力され、固定架台３と免震支承４が図３〜６中Ｘ方向に相対運動を行っていると同時に、免震支承４にＺ軸周りのモーメントが働いた場合であっても、免震支承４には少なくとも２つのストッパー３１が備えられているために、それぞれのストッパー３１に備えられたコロ３１ｃが、固定架台３の長孔３ｂの長手方向に延びた内面のうち、別々の面に接することで、免震支承４の、固定架台３に対する回転を抑制しつつ、固定架台３と免震支承４のスムーズな相対運動を実現することができる。

ストッパー３１に備えられた係止片３１ｂは、略円形の外形を有し、その中心にストッパー軸３１ａの外径ａと略同形状の孔を有するドーナツ板状のプレートである。その外径ｂは前記係止体３５の長孔（開口部）３５ａの幅Ｋよりも大きく、前記コロ３１ｃの外径ｄよりも小さく形成されている（Ｋ＜ｂ＜ｄ）。また係止片３１ｂはストッパー軸３１ａに圧入等による固定がなされており、組み付け時には、前記コロ３１ｃの圧入後に係止片３１ｂを圧入する。

係止片３１ｂには水平方向に突出部３１ｂａが形成され、前記基準位置（免震支承４に備わる転動体１０が、固定架台３に備わる軌道２０の最低点に配置されている定常状態）において、この係止片３１ｂの突出部３１ｂａの上面と、係止体３５の下面に形成された係止部３５ｂと間に鉛直距離Ｊは、図４（ａ）に示す前記軌道２０の案内面２０ａの形状における最低点と最高点の鉛直距離Ｉより小さく設定されている（Ｊ＜Ｉ）。

即ち、固定架台３と免震支承４との図３〜６中Ｘ方向の相対運動によって、転動体１０が軌道２０の長さ方向端部を超えて、脱輪しようとするとき、ストッパー機構３０において、係止体３５の係止部３５ｂと係止片３１ｂの突出部３１ｂａの上面が近接し、鉛直距離Ｊが小さくなりやがて接触することで固定架台３と免震支承４の鉛直方向の相対運動が阻害され、これに伴い水平方向の相対運動も抑制され、転動体１０が軌道２０を超えて脱輪することを抑止することができる。

ストッパー軸３１ａは、免震支承４の下面で、その軸線方向の中央に、軌道２０の長さ方向と平行に並べて配置された、ストッパー取り付け穴４ａに固定されている。その固定方法は、ストッパー取り付け穴４ａにストッパー軸３１ａを圧入する方法、ストッパー軸３１ａにおねじ加工を施し、ストッパー取り付け穴４ａにめねじ加工を施し、ねじ止めする方法などあるが、いずれの方法においても、前記の係止片３１ｂの突出部３１ｂａの上面と係止体３５の係止部３５ｂとの鉛直距離Ｊを適当に設定するために、ストッパー軸３１ａの突出長さが適切となるように固定される必要があり、図には示されていないが例えば、ストッパー軸３１ａの軸部に段差を設けて当たり面とするなどの工夫が必要である。
また、ストッパー軸３１ａは、その一端にコロ３１ｃと係止片３１ｂを圧入するため、コロ３１ｃと係止片３１ｂを取り付ける端部は、圧入時の当たり面となる、鍔部３１ｇが形成されている。

第一実施形態における免震構造１に地震などによってＸ方向の振動が入力された場合の、免震構造１の挙動に関して、図６を基に具体的に説明を行う。
図６（ａ）に示すように、Ｘ方向の振動を受け流すために免震支承４及び免震支承４に固定された免震架台５は固定架台３に対して相対運動を行う。即ち、固定架台３に備えられた軌道２０上を免震支承４に備えられた転動体１０が転動し、免震支承４が図６において固定架台３に対して−Ｘ方向に相対運動する。

軌道２０の案内面２０ａは、基準位置を最低点として、傾斜を有しており、転動体１０が軌道２０を転動するに従って、免震支承４は徐々に鉛直方向に持ち上げられる。これによって、軸線１０ａと固定架台３の鉛直距離Ｈは徐々に大きくなり、それに従って、係止片３１ｂの突出部３１ｂａの上面と係止体３５の係止部３５ｂの鉛直距離Ｊは徐々に小さくなってやがて接触する。図６（ｂ）は図６（ａ）に示すストッパー３１の軸線上でＹ−Ｚ平面と平行なＡ’−Ａ’平面で断面をとった断面図である。図６（ｂ）に示すように、係止片３１ｂが係止体３５に接触することで、免震支承４の鉛直方向の動作は制限され、また、免震支承４は、転動体１０が軌道２０を転動することで動作するため、軌道２０が鉛直方向に傾斜面を有する以上、鉛直方向の動作を制限されると同時に、水平方向の動作も制限され、これによって、転動体１０が軌道２０の長さ方向の端部に達することがなく、即ち脱線を防ぐことができる。

（第二実施形態）
第一実施形態では、本発明の作用効果を明瞭に説明する目的で一方向の免震効果のみを実現した構造に関して説明を行った。しかし、地震の振動方向をあらかじめ予測することは困難であるため、一般的に水平面であるＸＹ平面上において、全方向の振動に対応する免震構造が求められている。
ここでは第二実施形態として、第一実施形態で示した免震構造と、原理を同じくし、水平面であるＸＹ平面上のいかなる方向の振動に対しても、免震効果を発揮することができる構造を提案する。

図７に示すように、第二実施形態の免震構造１Ａは、第一実施形態の免震構造１と同様に、固定架台３と免震架台５の間に複数備えられることで、免震効果を発揮することができる。免震構造体１００に免震構造１を複数備えることで、固定架台３と免震架台５のお互いの平行を保つ。

図８は図７に示した免震構造１Ａのうちの１つを示す図であり、これを基に免震構造１Ａの詳細を説明する。
図８に示すように、免震構造１Ａは、第一実施形態で示した免震構造を、鉛直方向に積層した構造を有している。第一免震構造部として、固定架台３を支持体として免震支承４を被支持体として構成され図８中Ｘ方向の免震を行い、第二免震構造部として、免震支承４を支持体として固定架台３を被支持体として構成され図８中Ｙ方向の免震を行う。

免震支承４には、二対の転動体１０、１１が備えられており、転動体１０は軸線１０ａを中心に、転動体１１は軸線１１ａを中心に回転可能に保持されている。尚、軸線１０ａと軸線１１ａはそれぞれ直交している。転動体１０、１１の保持構造は、免震支承４に固定されたロッド状の軸に、ベアリング機構で、円柱形状の転動体１０、１１を回転自在に支持した構造である。

図９（ａ）に示すように、図８〜１３中Ｘ方向の免震を果たす第一免震構造部は第一実施形態に示した構造と同様であり、免震架台５に固定され、Ｘ方向に延びる一対の軌道２０上を、免震支承４に備えられた一対の転動体１０が転動し、固定架台３と免震支承４がＸ方向に相対運動を行うことで免震効果を得ることができる。転動体１０は、Ｙ方向に延びた軸線１０ａを中心に、免震支承４に回転可能に保持されている。また、軌道２０の案内面２０ａは長さ方向の中央が最低点となる凹状の曲面形状を有している。即ち、中央部を最低点として、その両側に向かって上昇するように傾斜した形状を有し、転動体１０が軌道２０を転動すると徐々に免震支承４を上昇させる。

地震等による振動がない定常状態においては、転動体１０は最低点に位置しており、この状態を第一免震構造部の基準位置と呼ぶこととする。地震などにより振動が、固定架台３に加わると、転動体１０は第一免震構造部の基準位置より、軌道２０上を転動し、固定架台３と免震支承４は、図８〜１３中Ｘ方向の相対運動をすると同時に、免震支承４は鉛直方向（図８〜１３中Ｚ方向）にも移動し、転動体１０の軸線１０ａと固定架台３の鉛直距離Ｈ１が大きくなっていき、重量に従った復元力を発生する。このようにして、免震構造１Ａは図８〜１３中のＸ方向の免震効果を得ている。

また、図９（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面を取った、図１０（ａ）及びその部分拡大図である図１０（ｂ）に示すように、第一免震構造部は、Ｘ方向のストロークを制限するストッパー機構３０の構造においても第一実施形態に示した構造と同様である。ストッパー機構３０は、固定架台３の長孔３ｂとその開口部を狭めている係止体３５と、免震支承４に備えられるストッパー３１からなり、長孔３ｂの中空部３ｄにストッパー３１の係止片３１ｂとコロ３１ｃを抜け止め自在に挿入した構造を有し、免震構造１Ａの第一免震構造部に二つ備えられる。

転動体１０の軸線１０ａと固定架台３の鉛直距離Ｈ１が大きくなるに従い、係止体３５の係止部３５ｂと、ストッパー３１に備えられる係止片３１ｂの突出部３１ｂａの鉛直距離Ｊ１が小さくなり、やがて接触することで、固定架台３と免震支承４の鉛直方向のストロークを制限し、それによって図８〜１３中Ｘ方向のストロークも制限することができる。

図９（ｂ）に示すように、図８〜１３中Ｙ方向の免震を果たす第二免震構造部は第一実施形態に示した構造を、上下反転させたものであり、固定架台３に固定され、Ｙ方向に延びる一対の軌道２１上を、免震支承４に備えられた一対の転動体１１が転動し、免震架台５と免震支承４がＹ方向に相対運動を行うことで免震効果を得ることができる。転動体１１は、Ｘ方向に延びた軸線１１ａを中心に、免震支承４に回転可能に保持されており、前記の軸線１１ａと直角に交差している。また、軌道２０は前記軌道２１を上下に逆転して免震架台５に備えられており、その案内面２１ａは長さ方向の中央が頂点となる凹状の曲面形状を有している。即ち、中央部を最高点として、その両側に向かって下降するように傾斜した形状を有し、転動体１０が軌道２０を転動すると徐々に免震架台５を上昇させる。

地震等による振動がない定常状態においては、転動体１１は軌道２１の中央部、即ち凹形状の頂点（凹形状の最高点）に位置しており、即ち、転動体１１の軸線１１ａと免震架台５の鉛直距離Ｈ２は、最も小さくなっている。この状態を第二免震構造部の基準位置と呼ぶこととする。地震などにより振動が、固定架台３に加わると、転動体１１は第二免震構造部の基準位置より、軌道２１上を転動し、免震支承４と免震架台５は、図８〜１３中Ｙ方向の相対運動をすると同時に、免震支承４は鉛直方向（図８〜１３中Ｚ方向）にも移動し、軸線１１ａと免震架台５の鉛直距離Ｈ２が大きくなっていき、重量に従った復元力を発生する。このようにして、免震構造１Ａは図８〜１３中のＹ方向の免震効果を得ている。

また、図９（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面を取った、図１１（ａ）及びその部分拡大図である図１１（ｂ）に示すように、第二免震構造部は、Ｙ方向のストロークを制限するストッパー機構３０の構造においても第一実施形態に示した構造を上下反転したものである。ストッパー機構３０は、免震架台５の長孔５ｂとその開口部を狭めている係止体３６と、免震支承４に備えられるストッパー３２からなり、長孔５ｂの中空部５ｄにストッパー３２の係止片３２ｂとコロ３２ｃを抜け止め自在に挿入した構造を有し、免震構造１Ａの第二免震構造部に二つ備えられている。

転動体１１の軸線１１ａと固定架台３の鉛直距離Ｈ２が大きくなるに従い、係止体３６の係止部３６ｂと、ストッパー３２に備えられる係止片３２ｂの突出部３２ｂａの鉛直距離Ｊ２が小さくなり、やがて接触することで、免震架台５と免震支承４の鉛直方向のストロークを制限し、それによって図８〜１３中Ｙ方向のストロークも制限することができる。

以上の構成を有する第二実施形態の免震構造について、地震発生時の動作を図１２及び図１３を基に説明する。
図１２（ａ）は図８に示した免震構造１Ａに地震等による振動入力が加わり、免震架台５に備えられた軌道２１が延びる方向（図８〜１３中のＹ方向）への免震効果を発揮し、免震架台５が固定架台３に対して、＋Ｙ方向に相対的に変位した時の、図１０（ａ）と同じ断面をとった断面図である。また、図１２（ｂ）は、この時の、図１１（ａ）と同じ断面を取った断面図である。

図１２（ａ）に示すように、免震構造１Ａの免震架台５は、免震支承４に備えられた転動体１１が軌道２１上を転動し、Ｙ方向の振動を受け流している。この時、免震架台５に備えられた軌道２１は、長さ方向の中央部が頂点となるような、凹状の形状を有しているため、転動体１１が軌道２１を転動するに従って、免震架台５は鉛直方向（図８〜１３中Ｚ方向）に移動する。

図１２（ｂ）に示すように、免震支承４の上方に備えられたストッパー３２の係止片３２ｂの突出部３２ｂａと免震架台５に備えられた係止体３６の係止部３６ｂが免震支承４と免震架台５の鉛直方向の相対運動を抑止すように接触する。これによって、免震支承４と免震架台５の水平方向（図１２中Ｙ方向）の動作も抑止され、Ｙ方向のストロークが制限されることによって、転動体１１が軌道２１の終端を超えて脱輪することを防ぐことができる。

更にこの時、免震支承４は、免震構造１Ａに加えられたＹ方向の振動によって、図１２中Ｙ方向に、転動体１０が軌道２０上を、その転動方向とは垂直方向にずれるように移動する（図１２（ａ））。この時、免震支承４の下方に備えられたストッパー３１は、固定架台３に設けられた長孔３ｂの内側面の内、図８〜１３中Ｘ−Ｚ平面と平行で＋Ｙ方向に位置する面に、そのコロ３１ｃを接触させて、免震支承４に備えられる転動体１０が固定架台３に備えられる軌道２０から、水平面上で転動方向と垂直方向に脱輪することを防いでいる。

加えて、転動体１０はその円形外面にその外径を大きくしたフランジ１０ｂを備えており、そのフランジ１０ｂ同士の距離は、一対の平行に配置された軌道２０同士の水平距離よりわずかに狭く設定されており、これらによって、軌道２０の転動方向と垂直な力である、図８〜１３中Ｙ方向の力が、免震構造１に加わった際に転動体１０の軌道２０に対する転動方向と垂直方向の脱輪を予備的に防いでいる。

図１３（ａ）は図８に示した免震構造１Ａに地震等による振動入力が加わり、免震架台５に備えられた軌道２０が延びる方向（図８〜１３中のＸ方向）への免震効果を発揮し、免震支承４が固定架台３に対して、−Ｘ方向に相対的に変位した時の、図１１（ａ）と同じ断面をとった断面図である。また、図１２（ｂ）は、この時の、図１０（ａ）と同じ断面を取った断面図である。

図１３（ａ）に示すように、免震構造１Ａの免震架台５は、免震支承４に備えられた転動体１０が軌道２０上を転動し、Ｘ方向の振動を受け流している。この時、免震架台５に備えられた軌道２１は、長さ方向の中央部が最低点となるような、凹状の形状を有しているため、転動体１０が軌道２０を転動するに従って、免震架台５は鉛直方向（図８〜１３中Ｚ方向）に移動する。

図１３（ｂ）に示すように、免震支承４の下方に備えられたストッパー３１の係止片３１ｂの突出部３１ｂａと固定架台３に備えられた係止体３５の係止部３５ｂが免震支承４と固定架台３の鉛直方向の相対運動を抑止すように接触する。これによって、免震支承４と固定架台３の水平方向（図１２中Ｘ方向）の動作も抑止され、Ｘ方向のストロークが制限されることによって、転動体１０が軌道２０の終端を超えて脱輪することを防ぐことができる。

更にこの時、免震支承４は、免震構造１Ａに加えられたＸ方向の振動によって、図１２中Ｘ方向に、転動体１１が軌道２１上を、その転動方向とは垂直方向にずれるように移動する（図１３（ａ））。この時、免震支承４の上方に備えられたストッパー３２は、免震架台５に設けられた長孔５ｂの内側面の内、図１２中Ｙ−Ｚ平面と平行で＋Ｘ方向に位置する面に、そのコロ３２ｃを接触させて、免震支承４に備えられる転動体１１が免震架台５に備えられる軌道２１から、水平面上で転動方向と垂直方向に脱輪することを防いでいる。

加えて、転動体１０はその円形外面にその外径を大きくしたフランジ１１ｂを備えており、そのフランジ１１ｂ同士の距離は、一対の平行に配置された軌道２１同士の水平距離よりわずかに狭く設定されており、これらによって、転動方向と垂直な力である、図８〜１３中Ｘ方向の力が、免震構造１に加わった際に転動体１１の軌道２１に対する転動方向と垂直方向の脱輪を予備的に防いでいる。

ところで、免震構造１Ａに加わる地震等による水平方向の振動は、水平面をＸ−Ｙ平面とするとき、Ｘ方向の成分と、Ｙ方向の成分に分解することが可能である。免震構造１Ａは、Ｘ方向及びＹ方向の振動を、それぞれ免震可能であるため、水平方向のいかなる方向の振動に対しても免震効果を得ることができる。

更に、免震構造１Ａに何らかの外力が加わり、図１４に示すようなＺ軸周りのモーメントＴが加わった場合、免震支承４の下方には少なくとも２つのストッパー３１が備えられているために、それぞれのストッパー３１に備えられたコロ３１ｃが、固定架台３の長孔３ｂの長手方向に延びた内面のうち、別々の面に接することで、免震支承４の、固定架台３に対する回転を抑制しつつ、固定架台３と免震支承４のスムーズな相対運動を実現することができる。

同時に免震支承４の上方に備えられた少なくとも２つのストッパー３２のそれぞれのコロ３１ｃが、免震架台５の長孔５ｂの長手方向に延びた内面の内、別々の面に接することで、免震架台５の、免震支承４に対する回転を抑制しつつ、免震架台５と免震支承４のスムーズな相対運動を実現することができる。

尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、係止体３５、３６は固定架台３又は免震架台５と別部材として構成されている場合について説明した。しかしながらこれに限られたものではなく、固定架台３又は免震架台５の長孔３ｂ、５ｂの開口部を狭める構成を有していればよく、例えば固定架台３又は免震架台５の長孔３ｂ、５ｂの開口部を加工によって狭めた構造であっても良い。
また、上述の実施形態では、固定架台３及び免震架台５に設けられた長孔３ｂ、５ｂは固定架台３又は貫通した孔であったが、底部を有する溝であっても良い。具体的に以下に説明する。

（変形例）
図１５は、第一実施形態及び第二実施形態の変形例における、ストッパー機構の断面図であって、第一実施形態のストッパー機構を示す図５（ａ）及び第二実施形態のストッパー機構を示す図１０（ｂ）、図１１（ｂ）の構造に対応している。尚、上述の実施形態と同一態様については、同一符号を付して説明する。
第一実施形態及び第二実施形態において、図５（ａ）及び図１０（ｂ）の固定架台３に備えられる長孔３ｂは、図１５に示すように底部３ｇを有する長溝３ｃであっても良い。同様に図１１（ｂ）の免震架台５に備えられる長孔５ｂにおいても、底部を有する長溝であっても良い。

１、１Ａ・・・免震構造（支持体）
３・・・固定架台
３ａ・・・固定架台固定具
３ｂ、５ｂ・・・長孔（中空部）
３ｃ・・・長溝
３ｄ、５ｄ・・・中空部
３ｇ・・・長溝底部
４・・・免震支承（被支持体）
４ａ・・・ストッパー取り付け穴
５・・・免震架台
６・・・設置面
７・・・免震対象物
１０、１１、９１０・・・転動体
１０ａ、１１ａ・・・軸線
１０ｂ、１１ｂ・・・フランジ
２０、２１、９２０・・・軌道
２０ａ、２１ａ・・・案内面
３０、９３０・・・ストッパー機構
３１、３２、９３１・・・ストッパー
３１ａ、３２ａ・・・ストッパー軸
３１ｂ、３２ｂ・・・係止片
３１ｂａ、３２ｂａ・・・突出部
３１ｃ、３２ｃ・・・コロ
３１ｄ、３２ｄ・・・内輪
３１ｅ、３２ｅ・・・ボール
３１ｆ、３２ｆ・・・外輪
３１ｇ・・・ストッパー軸鍔部
３５、３６、９３５、９３６・・・係止体（浮き上がり防止プレート）
３５ａ、３６ａ、９３５ａ、９３６ａ・・・係止体長孔（開口部）
３５ｂ、３６ｂ・・・係止部
１００、９０１・・・免震構造体
９０２・・・免震装置
９０３・・・支持体（従来構造、固定架台）
９０４・・・中間体（従来構造、免震支承）
９０５・・・被支持体（従来構造、免震架台）
９３１ａ・・・ストッパーボルト
９３１ｂ・・・ストッパーナット
９３１ｃ・・・樹脂カラー
９３７・・・係止体固定ボルト
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２・・・支持体被支持体間鉛直距離
Ｉ・・・軌道最低点最高点間距離
Ｊ、Ｊ１、Ｊ２・・・係止体係止片間鉛直距離
Ｋ・・・係止体長孔幅
Ｌ・・・固定架台孔幅、免震架台溝幅
ＱＧ・・・ガタ
ＱＨ・・・水平面間距離
ＱＬ・・・係止体長孔長さ
Ｑａ・・・樹脂カラー外径
Ｑｋ・・・係止体長孔幅
ａ・・・ストッパー軸径
ｂ・・・係止片外径
ｄ・・・コロ外径

Claims

支持体と被支持体のいずれか一方に所定の軸線まわりに転動可能に支持される転動体を備え、
前記支持体と前記被支持体の他方に、転動体と接触して転動方向に延在し、転動方向中央部が最低点又は最高点をなす凹状に形成された軌道と、を備え、
転動方向中央部を基準位置とし、前記支持体と前記被支持体とが前記軌道に沿って基準位置より相対運動するに従って、前記支持体と前記被支持体とが鉛直方向に離間する免震構造において、
前記支持体と前記被支持体のいずれか一方に、前記支持体と前記被支持体の他方側に鉛直に突出したストッパーを備え、
前記ストッパーは、ストッパー軸とその先端に水平方向に突出部を形成した係止片とを有し、
前記支持体と前記被支持体の他方にスリット上の開口部と該開口部よりうち幅の大きな中空部を有する長孔又は長溝を軌道と平行に形成し、
前記ストッパー軸は、長孔又は長溝の開口部を通過させてその先端側の突出部を前記中空部に抜け止め自在に挿入し、
前記支持体と前記被支持体のいずれか一方に、ストッパーを少なくとも二つ備え、前記ストッパーは、前記ストッパー軸に沿って係止片より先端側にコロを備えたことを特徴とするストッパー機構を備えた免震構造。
設置面に固定された固定架台と、免震対象物が取り付けられる免震架台と、それらの間に介在する免震支承とを有し、
前記固定架台を支持体とし、前記免震支承を被支持体として、請求項１に記載の免震構造を構成し、第一免震構造部とし、
前記免震支承を支持体とし、前記免震架台を被支持体として、請求項１に記載の免震構造を構成し、第二免震構造部とし、
前記第一免震構造部に備えられる転動体の軸線と、
前記第二免震構造部に備えられる転動体の軸線とが交差して配置されることを特徴とする免震構造。