JP6309170B2 - 免震ユニットおよび免震装置 - Google Patents
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Description
<免震ユニットの構成>
図1を参照して、本発明の実施の形態1に係る免震ユニットを説明する。
次に、図1に示した免震ユニットの適用例を、図2を参照しながら説明する。図2には、図1に示した免震ユニットを水平方向の一方向に設置した場合の構成例を示している。なお、図2では水平方向の一方向すなわち第1方向に設置した免震ユニットを示しているが、この構成例では水平面内において第1方向と交差する方向すなわち第2方向にも、別の免震ユニット(図示しない)を設置する。第2方向は、水平面内において、好ましくは第1方向と直交する方向である。つまり、図2に示した構成例である免震装置は、水平面内の第1方向を免震方向にして、水平面内で移動可能に支持されている免震対象1に接続される図1に示した免震ユニットである第1方向免震ユニットと、水平面内で第1方向と異なる第2方向を免震方向にして、免震対象1に接続される図1に示した免震ユニットである第2方向免震ユニットとを備える。このような免震装置では、第1方向および第2方向のどちらか少なくとも一方で、2つ以上の免震ユニットを設置してもよい。この場合、免震対象を挟むように複数の免震ユニットを設置してもよい。免震ユニットの数を増やすことにより、より大きな免震効果を得ることができる。
次に、図3および図4を参照しながら本実施形態に係る免震ユニットの動作を説明する。図3(A)は、地震による振動が加えられる前の通常状態での免震ユニットを示す。図3(B)は、免震ユニットに対して免震方向に矢印54に示す引張り方向の外力が加えられた状態を示す。また、図3(C)は、免震ユニットに対して免震方向に矢印56で示す圧縮方向の外力が加えられた状態を示す。
免震ユニットは、地震により振動する構造物に接続される振動側接続部である第2接続部12と、振動を伝えない対象である免震対象に接続され、決められた方向である免震方向に振動側接続部から決められた間隔を隔てて位置する免震対象接続部である第1接続部41と、移動制約部である予圧バネユニット3とを備える。移動制約部は、振動側接続部と免震対象接続部の間にあって、予圧が加えられており、免震方向の外力が圧力として加えられる弾性体である予圧バネ8a、8bを有する。移動制約部は、外力が予圧以下である場合には間隔を変化させず、外力が予圧を超える場合に間隔が変化して振動側接続部が移動することを可能にする。
<免震装置の構成>
図5〜図7を参照して、本発明の実施の形態2に係る免震装置を説明する。本実施形態に係る免震装置は、例えば大型望遠鏡の架台上に設置される観測機器に対する免震に使用され得る。図5〜図7に示すように、免震装置は、地震により振動する構造物に接続される振動側接続部である第1接続部24と、振動を伝えない対象である免震対象に接続される天板23を含む第2接続部22と、第1接続部24と第2接続部22の間に配置されたZ方向予圧バネユニット20およびZ方向減衰装置部18と、X方向予圧バネユニット19aと、X方向減衰装置部17aと、Y方向予圧バネユニット19bと、Y方向減衰装置部17bとを主に備える。観測機器などの免震対象は、天板23の上方に存在する。免震対象は、天板23と直接に接触してもよいし、間に別の部材が存在してもよい。X方向予圧バネユニット19a、Y方向予圧バネユニット19b、X方向減衰装置部17a、Y方向減衰装置部17bは、それぞれ一端が第2接続部22に接続され、他端が水平第1接続部30(図示せず)に接続される。なお、図6は図5の矢印61で示す方向から見た免震装置の平面模式図であり、図7は図5の矢印62で示す方向から見た免震装置の側面模式図である。なお、X方向が水平面内の1方向であり、Y方向が水平面内でX方向と直交する方向であり、Z方向が鉛直方向である。
次に、図8を参照しながら本実施形態に係る免震装置の動作を説明する。図8(A)は、地震による振動が加えられる前の通常状態での免震装置を示す。図8(B)は、免震装置に対して鉛直方向である免震方向に矢印54に示す引張り応力が加えられた状態を示す。また、図8(C)は、免震装置に対して免震方向に矢印56に示す圧縮応力が加えられた状態を示す。
<免震ユニットの構成>
図9〜図12を参照して、本発明の実施の形態3に係る免震ユニットを説明する。本実施形態に係る免震ユニットは、例えば大型望遠鏡を搭載する架台と地盤との間に適用される。図9は本発明の実施の形態3に係る免震ユニットの模式図である。図9の中央に表示されているのは免震ユニットの正面模式図であり、正面模式図の両側に表示されているのは免震ユニットの側面図である。免震ユニットの両端には、それぞれ第1接続部または第2接続部に対応する継手38が接続されている。図10は図9に示した免震ユニットの平面模式図である。図11は図10のA−A線における断面模式図である。図12は図9に示した免震ユニットの動作および構造を説明するための模式図である。
次に、図12を参照しながら本実施形態に係る免震ユニットの動作を説明する。図12(A)は、地震による振動が加えられる前の通常状態での免震ユニットを示す。図12(B)は、免震ユニットに対して免震方向に矢印56に示す圧縮方向の外力が加えられた状態を示す。また、図12(C)は、免震ユニットに対して免震方向に矢印54に示す引張方向の外力が加えられた状態を示す。図12(A)に示すように、外力が与圧力以下の場合は、バネ加圧部25bは与圧バネ28aにより端部29aに押し付けられた状態であり、バネ加圧部25cは与圧バネ28bにより端部29cに押し付けられた状態である。そのため、免震ユニットの主軸方向の長さは通常時の長さになる。
免震ユニットでは、免震方向に、減衰装置部26と予圧バネユニット27a、27bとが直列に配置されている。この場合、減衰装置部26と予圧バネユニット27a、27bとを図1等に示すように免震方向に並列に配置する場合より、免震ユニットの免震方向に対する垂直方向の幅を小さくできる。そのため、免震方向に対して垂直方向の幅をあまり広くできないような環境でも本実施形態に係る免震ユニットを容易に適用できる。
<免震ユニットの構成及び動作>
図13を参照して、本発明の実施の形態4に係る免震ユニットを説明する。なお、図13は免震ユニットの模式図であり、実施の形態1での図1に対応する。図13に示す免震ユニットは、基本的には図1に示した免震ユニットと基本的には同様の構成を備え、同様の効果を得ることができる。免震ユニットは、予圧バネユニット3を構成する弾性体が皿バネではなくコイルバネ68である点が図1に示した免震ユニットと異なっている。このようなコイルバネ68を用いた場合であっても、図1に示した免震ユニットと同様の動作を行うことができる。
免震ユニットでは、基本的に図1に示した免震ユニットと同様の効果を得ることができる。また、予圧バネユニット3を構成する弾性体としては、コイルバネ68に代えて、例えば板バネ、線バネなどの他の任意の構成のバネを用いてもよい。この場合も、コイルバネ68を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
<免震ユニットの構成及び動作>
図14を参照して、本発明の実施の形態5に係る免震ユニットを説明する。なお、図14は免震ユニットの模式図であり、実施の形態1での図1に対応する。図14に示すように、免震ユニットは基本的には図1に示した免震ユニットと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができる。減衰装置部5を備えていない点が、図1に示した免震ユニットと異なっている。このような構成の免震ユニットによっても、図1に示した免震ユニットと同様の動作を行うことができる。
免震ユニットでは、基本的に図1に示した免震ユニットと同様の効果を得ることができる。なお、減衰装置部が存在しないため、図14に示した免震ユニットでは理想免震となって免震対象に加わる加速度を抑制できる。ただし、第1接続部41と第2接続部12との間の間隔、すなわち地盤とともに移動する構造物と免震対象との間隔の変動は大きくなる。図14に示した免震ユニットは、このような大きな変動が許容できる場合に採用し得る。なお、第1接続部41と第2接続部12との間の間隔が狭いと、構造物が免震対象にぶつかることになるため、第1接続部41と第2接続部12との間の間隔は想定される変動幅より十分大きく設定する。
Claims (14)
- 地震により振動する構造物に接続される振動側接続部と、
振動を伝えない対象である免震対象に接続され、決められた方向である免震方向に前記振動側接続部から決められた間隔を隔てて位置する免震対象接続部と、
前記振動側接続部と前記免震対象接続部の間にあって、予圧が加えられており、前記免震方向の外力が圧力として加えられる弾性体を有し、前記外力が前記予圧以下である場合には前記間隔を変化させず、前記外力が前記予圧を超える場合に前記間隔が変化して前記振動側接続部が移動することを可能にする移動制約部と、
を備えた免震ユニット。 - 前記移動制約部は、前記間隔が大きくなる向きの前記外力が圧力として加えられる前記弾性体である引張側弾性体と、前記間隔が小さくなる向きの前記外力が圧力として加えられる前記弾性体である圧縮側弾性体とを有する、請求項1に記載の免震ユニット。
- 前記弾性体に加える前記予圧を変更する予圧調整部を備える、請求項1に記載の免震ユニット。
- 前記引張側弾性体に加える前記予圧を変更する引張側予圧調整部と、
前記圧縮側弾性体に加える前記予圧を変更する圧縮側予圧調整部とを備える、請求項2に記載の免震ユニット。 - 前記移動制約部は、
前記引張側弾性体を収納し、前記免震方向の一端に、前記引張側弾性体が出ることがない大きさの開口を有する引張側筐体と、
前記引張側筐体の前記開口が存在しない側に存在し、前記圧縮側弾性体を収納し、前記引張側筐体が存在しない側の前記免震方向の一端に前記圧縮側弾性体が出ることがない大きさの開口を有する圧縮側筐体と、
前記引張側筐体の前記開口を通る引張側軸と、
前記引張側弾性体の前記免震方向での前記開口から遠い側で前記引張側弾性体と接触し、前記引張側軸と接続されて前記引張側軸からの力を圧力として前記引張側弾性体に伝える引張力印加部と、
前記圧縮側筐体の前記開口を通る圧縮側軸と、
前記圧縮側弾性体の前記免震方向での前記開口から近い側で前記圧縮側弾性体と接触し、前記圧縮側軸と接続されて前記圧縮側軸からの力を圧力として前記圧縮側弾性体に伝える圧縮力印加部とを有する、請求項2または4に記載の免震ユニット。 - 前記振動側接続部と前記免震対象接続部の間の前記間隔が大きくなる際に前記間隔を小さくする向きの力を発生させ、前記間隔が小さくなる際に前記間隔を大きくする向きの力を発生させる振動減衰部を備える、請求項1から5のいずれか1項に記載の免震ユニット。
- 前記免震方向に、前記振動減衰部と前記移動制約部とが並列に配置されている、請求項6に記載の免震ユニット。
- 前記免震方向に、前記振動減衰部と前記移動制約部とが直列に配置されている、請求項6に記載の免震ユニット。
- 前記移動制約部は、
前記引張側弾性体を収納する引張側筐体と、
前記引張側筐体に対して前記免震方向の一方の側に配置され、前記圧縮側弾性体を収納する圧縮側筐体と、
前記引張側筐体と前記圧縮側筐体との間に配置され、前記振動側接続部と前記免震対象接続部の間の前記間隔が大きくなる際に前記間隔を小さくする向きの力を発生させ、前記間隔が小さくなる際に前記間隔を大きくする向きの力を発生させる振動減衰部と、
前記引張側筐体の前記振動減衰部が存在しない側と前記引張側弾性体との間に存在し、前記引張側弾性体へ圧力を加える引張力印加部と、
前記圧縮側筐体の前記振動減衰部が存在する側と前記圧縮側弾性体との間に存在し、前記圧縮側弾性体へ圧力を加える圧縮力印加部と、
決められた長さを有して前記引張力印加部と前記圧縮力印加部とをつなぐアームと、を有する、請求項2または4に記載の免震ユニット。 - 前記振動側接続部および前記免震対象接続部の少なくともいずれか一方は、
接続する対象物に接触して接続されるための接続部材と、
前記移動制約部に対する前記接続部材の位置および角度を調整可能な接続位置調整部とを有する、請求項1から9のいずれか1項に記載の免震ユニット。 - 前記免震対象が上側に存在し、鉛直方向を前記免震方向にする請求項2、4、5、9のいずれか1項に記載の免震ユニットである鉛直方向免震ユニットと、
前記鉛直方向免震ユニットを介して前記免震対象に接続され、水平面内の第1方向を前記免震方向にする請求項1から9のいずれか1項に記載の免震ユニットである第1方向免震ユニットと、
前記鉛直方向免震ユニットを介して前記免震対象に接続され、水平面内で前記第1方向と異なる第2方向を前記免震方向にする請求項1から9のいずれか1項に記載の免震ユニットである第2方向免震ユニットとを備え、
前記鉛直方向免震ユニットは、前記引張側弾性体に加える前記予圧を変更する引張側予圧調整部と、前記圧縮側弾性体に加える前記予圧を変更する圧縮側予圧調整部とを有し、
前記鉛直方向免震ユニットの前記圧縮側弾性体の前記予圧は、前記免震対象に働く重力を支える垂直抗力よりも大きいことを特徴とする免震装置。 - 前記鉛直方向免震ユニット、前記第1方向免震ユニットおよび前記第2方向免震ユニットの前記振動側接続部は、前記振動側接続部を接続する対象物に接触して接続されるための接続部材と、前記移動制約部に対する前記接続部材の位置および角度を調整可能な接続位置調整部とを有する、請求項11に記載の免震装置。
- 前記鉛直方向免震ユニット、前記第1方向免震ユニットおよび前記第2方向免震ユニットは、前記振動側接続部と前記免震対象接続部の間の前記間隔が大きくなる際に前記間隔を小さくする向きの力を発生させ、前記間隔が小さくなる際に前記間隔を大きくする向きの力を発生させる振動減衰部を有する、請求項11または12に記載の免震装置。
- 水平面内の第1方向を前記免震方向にして、水平面内で移動可能に支持されている前記免震対象に接続される請求項1から9のいずれか1項に記載の免震ユニットである第1方向免震ユニットと、
水平面内で前記第1方向と異なる第2方向を前記免震方向にして、前記免震対象に接続される請求項1から9のいずれか1項に記載の免震ユニットである第2方向免震ユニットとを備えた免震装置。
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