JP7141340B2 - 物体の支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１と第２の物体の間に配置され、一方の物体を他方の物体に沿って相対移動自在に支持する物体の支持装置に関する。

一方の物体に対し他方の物体を、可動特性を持たせながら支持する装置には、ボールや車輪を用いたものが多く存在する。加工において、被加工物や治具が搭載される移動部材をボールや車輪を介してガイド部材に支持するものや、地震被害低減のために、精密機械や美術工芸品等の物体をボールや車輪を介して床面等に免震支持したりするものがある。

特許文献１には、移動ブロックを軌道レールに往復動自在に支持するようにした運動案内装置が記載されている。移動ブロックに形成された転送路には、移動体としてのボールが多数組み込まれており、ボールは軌道レールに形成された転送面に接触する。軌道レールと移動ブロックとの間に多数のボールを組み込むようにした運動案内装置においては、移動ブロックを摩擦力が加わらない状態のもとで移動させることができる。

精密機器等の免震対象物を建物の床面に支持するための免震テーブルとしては、特許文献２に記載されるものがある。この免震テーブルは、床面に取り付けられる物体の下部テーブルと、免震対象物が搭載される物体の上部テーブルとを有している。下部テーブルに敷設された下側軌道レールには下側スライドブロックが設けられ、下側軌道レールに対して直角方向となって上部テーブルに敷設された上側軌道レールには上側スライドブロックが設けられている。両方のスライドブロックは連結されており、それぞれのスライドブロックには軌道レールに接触する球体等からなる転動体が組み込まれ、球体からなる転動体は軌道レールに回転移動する。

特開２０１７－１２０１０７号公報 特開２０１７－１９４１１６号公報

特許文献１、２に記載されるように、一方の物体を他方の物体に沿って移動自在に支持するために、２つの物体の間にボールを組み込むようにした支持装置にあっては、ボールは点接触に近い状態で両方の物体に接触する。このため、ボールを受ける部材の強度が耐えられなくなりボールの数を増やして荷重分散しなければならない。ボールを利用して移動部材を支持するには、装置の精密化、複雑化が求められることになる。
特許文献１に記載された運動案内装置は、移動ブロックに搭載される部材を軌道レールに沿って一軸方向に移動させることができるが、二軸方向に移動自在に支持するには、運動案内装置を二段設ける必要があり、精密化、複雑化による製造コストが高くつくことになる。

さらに、特許文献２に記載されるように、軌道レールに接触する球体等からなる転動体をスライドブロックに組み込んだ免震テーブルにおいては、地震発生時に、上部テーブルに減衰要素を加える必要がある。そのため、上部テーブルと下部テーブルとの間に摩擦抵抗を与えるための減衰力付与部材を設ける必要があり、これも精密化、複雑化による製造コスト増大の要因になる。

本発明の目的は、円筒コロのような線接触を採用することによりボールのような点接触による荷重集中を防ぐこと、かつ、円筒コロのような1軸方向のみの転がり自由度ではなくボールのような四方自在の転がり自由度は確保する、という相対する要求を単純な構造で達成することにある。

本発明の他の目的は、ボールや車輪の非常に小さな転がり抵抗を必然的に受け入れるしかない状況を、滑り摩擦抵抗を持たせた構造により、一方の物体の振動等による力学的物理量が大きくなったときに、一方の物体から他方の物体への運動の伝達を制御できるようにすることにある。

本発明の物体の支持装置は、第１の物体と第２の物体の間に配置され、一方の物体を他方の物体に沿って相対移動自在に支持する物体の支持装置であって、前記第１の物体に第１の回転中心軸を中心に回転移動自在に配置される第１のスプールと、前記第２の物体に前記第１の回転中心軸に対して直角方向の第２の回転中心軸を中心に回転移動自在に配置される第２のスプールと、前記第１のスプールに設けられ、第１の直角双曲線の回転双曲面からなる第１の凹部と、前記第２のスプールに設けられ、前記第１の凹部の直角双曲線の回転双曲面に直交線で線接触する第２の直角双曲線の回転双曲面からなる第２の凹部と、を有する。

２つの物体の間に配置される第１と第２の２つのスプールは、第１のスプールに設けられた凹部と、第２のスプールに設けられた凹部とを接触さることにより、組み合わせられる。それぞれの凹部は双曲面であり、両方の凹部は２本の交差線で線接触する。両方のスプールはそれぞれの回転中心軸が直角方向となっているので、スプールが回転すると、滑り摩擦を発生させながら転がり接触することになる。これにより、スプールは摩擦抵抗により制動力を発揮しながら転がり移動し、ブレーキング機能を備えた物体の支持装置が得られる。

一方の物体から伝達される力が摩擦抵抗の限界値を超えたときに転がり出し、一方の物体から他方の物体への力の伝達が抑制される。したがって、この支持装置を免震支持装置として適用した場合には、震度が小さいうちは免震挙動が行われず免震対象物には地震動が伝達されるが、震度が大きくなり危険な揺れになった場合には免震状態となり、地震動が免震対象物に伝達されることが防止される。

一方、この支持装置が移動テーブルを移動自在に支持する装置として適用されたときには、意図しない小さな力では移動を防ぎ、移動テーブルを移動させるときにのみ摩擦抵抗以上の僅かな力で四方自在に移動させることができる。

（Ａ）は一実施の形態である物体の支持装置を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１Ｂ－１Ｂ線方向の平面図である。 （Ａ）は図１に示された２つのスプールを上側から見た斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）を正面から見た斜視図である。 （Ａ）は直角双曲線を示す線図であり、（Ｂ）は直角双曲線の回転双曲面を示す線図である。 他の実施の形態である物体の支持装置を示す斜視図である。 （Ａ）は図４の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 （Ａ）は他の実施の形態である物体の支持装置を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 さらに他の実施の形態である物体の支持装置を示す斜視図である。 さらに他の実施の形態である物体の支持装置を示す斜視図である。 図８に示された支持装置が２つの物体の間に配置された状態を示す正面図である。 （Ａ）はさらに他の実施の形態である物体の支持装置を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１０Ｂ－１０Ｂ線断面図である。 さらに他の実施の形態である物体の支持装置を示す斜視図である。 物体の支持装置の適用例を示す斜視図である。 図１２に示された支持テーブルと移動テーブルとを分離した状態を示す斜視図である。 さらに他の実施の形態である物体の支持装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は一実施の形態である物体の支持装置１ａを示し、図２は物体の支持装置を構成する２つのスプール１０、２０を示す。

物体の支持装置１ａは、第１のスプール１０と第２のスプール２０とを有し、第１のスプール１０は第１の回転中心軸Ｏ1を中心に矢印Ａで示すように回転し、第２のスプール２０は第２の回転中心軸Ｏ2を中心に矢印Ｂで示すように回転する。これらのスプール１０、２０は第１の物体３１と第２の物体３２との間に配置される。第１のスプール１０は回転中心軸Ｏ1を中心に回転移動自在に第１の物体３１に接触して配置され、第２のスプール２０は第１のスプール１０の回転中心軸Ｏ1に対して直角方向の回転中心軸Ｏ2を中心に回転移動自在に第２の物体３２に接触して配置される。

第１の物体３１と第２の物体３２は、相互に沿う方向に相対移動自在である。つまり、第１の物体３１が固定部材の場合には、第２の物体３２は第１の物体３１に沿って移動し、第２の物体３２が固定部材の場合には、第１の物体３１は第２の物体３２に沿って移動する。さらに、第１の物体３１が第２の物体３２に対して移動自在であるとともに、第２の物体３２が第１の物体３１に対して移動自在となっている場合にも、支持装置１ａを両方の物体の間に配置することができる。

例えば、図１および図２に示される物体の支持装置１ａが建物の内部の免震対象物を支持するために使用される場合には、第１の物体３１は建物の床部材または床部材に固定される支持板等、つまり固定部に設置される下側部材であり、第２の物体３２は精密機器等の免震対象部が搭載される上側部材つまり支持台である。床部材側としての物体３１の表面３３は平坦に形成され、支持台としての物体３２の下面には平坦な対向面３４が形成され、第２の物体３２は第１の物体に沿って水平方向に任意の方向に移動自在である。

第１のスプール１０の軸方向の中央部には第１の凹部１１が設けられ、凹部１１の軸方向両側には転動部１２、１３が設けられ、転動部１２、１３の外周面は物体３１の表面３３に転がり接触する。第２のスプール２０の長手方向の中央部には第２の凹部２１が設けられ、凹部２１の軸方向両側には転動部２２、２３が設けられ、転動部２２、２３の外周面は物体３２の対向面３４に転がり接触する。

第１の凹部１１と第２の凹部２１は直角双曲線の回転双曲面により形成される。図３（Ａ）は直角双曲線Ｈを示しており、直角双曲線Ｈは２本の漸近線Ｅが直交する双曲線である。二次平面での双曲線の一般式は、（ｘ²／ａ²）－（ｙ²／ｂ²）＝１で表され、このときの漸近線はｙ＝±（ｂ／ａ）ｘとなる。漸近線の傾きが±１、すなわちａ＝ｂのときには、双曲線は直角双曲線Ｈとなり、直角双曲線の式はｘ²－ｙ²＝ａ²で示される。

図３（Ａ）の直角双曲線Ｈをｙ軸を中心に回転させた場合の立体の数式を、ｚ軸を加えた三次元空間で示すと、図３（Ｂ）で示す直角双曲線の回転双曲面Ｓが得られる。三次元空間での双曲面の一般式は、（ｘ²／ａ²）－（ｙ²／ｂ²）＋（ｚ²／ｃ²）＝１と表される。直角双曲線の回転双曲面Ｓは、直角双曲線（ａ＝ｂ）を回転した双曲面（ａ＝ｃ）という条件になるので、ａ＝ｂ＝ｃの条件を代入すると、ｘ²－ｙ²＋ｚ²＝ａ²が直角双曲線の回転双曲面Ｓの式となる。

それぞれの凹部１１、２１を直角双曲線の回転双曲面Ｓとし、第１の凹部１１は第１の直角双曲線の回転双曲面からなり、第２の凹部２１は第２の直角双曲線の回転双曲面からなり、それぞれの凹部１１、２１は最小径部１４、２４から軸方向両側の転動部に向かうにしたがって径が漸次大きくなった括れた形状となる。両方の凹部１１、２１を接触させると、２つのスプール１０、２０は、図１および図２に示されるように、噛み合った状態になる。このように、凹部１１、２１を接触させると、両方のスプール１０、２０の回転中心軸Ｏ1、Ｏ2は交わらずに食い違って直角の状態になり、両方の凹部１１、２１は最小径部１４、２４の外面を交点とする２本の直交線Ｒで線接触する。図１において、第２の物体３２を第１の物体３１に対して水平方向に移動させても、常に凹部１１、２１は直交線Ｒの部分で線接触する。

凹部の最小径部１４、２４の径は、スプール１０、２０の用途に応じた強度を考慮して決定される。スプール１０は、転動部１２、１３の外径を持った円柱形状の金属材料等の硬度のある素材を用いて、凹部１１を切削加工あるいは型取り製造することにより製造される。この製造においては、最小径部１４の部分を交点とする直交線Ｒが形成されるように、円柱の素材が形成される。スプール２０につても同様である。

スプール１０は第１の物体３１に対して転動部１２、１３の部分が線接触しており、スプール１０の回転時には物体３１に対して転がり移動する。同様に、スプール２０は第２の物体３２に対して転動部２２、２３の部分が線接触しており、スプール２０の回転時には物体３２に対して転がり移動する。これに対し、２つのスプール１０、２０を凹部１１、２１で組み合わせると、両方の凹部は直交線Ｒの部分で線接触しているので、一方のスプールが他方のスプールに対して回転するときには、凹部は相互に滑り摩擦を起こしながら、転がり移動する。したがって、地震により物体３１が震動するとき、地震加速度が限界値を超えるまでは、免震対象物には地震動が伝達されるが、その限界値を超えたときには、両方のスプール１０、２０が回転することになり、上側部材には下側部材への力の伝達が抑制される。

このように、凹部１１と凹部２１は直交線Ｒで線接触しており、スプール１０、２０が回転すると、Ｒ上で異なる回転方向、異なる回転速度で接するため、線接触部分では滑り接触の要素を有している。球体を点接触させた場合には、免震対象物が無抵抗運動状態になり、強振動発生時に免震対象物が暴走する恐れがあるが、直交線Ｒで両方のスプールを接触させると、滑り摩擦抵抗を持つので、暴走を抑制することができる。

さらに、球体を物体に点接触させた免震装置にあっては球体が床面に食い込むおそれがあるが、支持装置１ａを免震装置とした場合には線接触となるので、スプール１０、２０が物体３１，３２に食い込むことがない。これにより、支持装置１ａは大きな荷重を支持することが可能となる。さらに、任意の数の支持装置１ａを両方の物体３１、３２の間に配置することができる。

支持装置１ａは大きな荷重を支持することができるので、特許文献２に記載されるように、精密機器や電子機器を免震対象物とした支持装置のみならず、建築物を支持するための支承装置、橋脚を支持するための支承装置としても、この支持装置１ａを適用することができる。

図４は他の実施の形態である物体の支持装置１ｂを示す斜視図であり、図５（Ａ）は図４の平面図であり、図５（Ｂ）は図４の側面図である。

この支持装置１ｂは、第１のスプール１０と第２のスプール２０とが円形の支持枠３５に取り付けられている。第１のスプール１０には第１の支持ピン３６が取り付けられ、スプール１０は支持ピン３６により回転自在に支持されている。第２のスプール２０には第２の支持ピン３７が取り付けられ、スプール２０は支持ピン３７により回転自在に支持されている。それぞれの支持ピン３６、３７は支持枠３５に取り付けられており、両方のスプール１０、２０は、凹部１１、２１が線接触した状態となって組み合わせられている。

図６（Ａ）は他の実施の形態である物体の支持装置１ｃを示す平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の側面図である。図６に示す支持装置１ｃは、図４および図５に示した支持装置１ｂの支持枠３５が円形であるのに対して、支持枠３５が四角形である。また、図４および図５に示した支持装置１ｂにおけるスプール１０、２０はそれぞれ支持ピン３６、３７に回転自在に装着されているのに対し、支持装置１ｃにおいては、支持ピン３６、３７の径よりも幅が広い板材により支持枠３５が形成されているので、支持ピン３６、３７をそれぞれのスプール１０、２０に固定し、支持ピン３６、３７を軸受により支持枠３５に回転自在に支持することができる。

図４～図６に示されるように、２つのスプール１０、２０を支持枠３５により組み合わせるようにすると、２つの物体３１、３２の間に、任意の台数の支持装置１ｂ、１ｃを簡単に配置することができる。

図７は他の実施の形態である物体の支持装置１ｄを示す斜視図である。この支持装置１ｄは、２本の第１のスプール１０と、２本の第２のスプール２０とを有している。それぞれのスプール１０には２つの第１の凹部１１が設けられ、それぞれのスプール２０には２つの第２の凹部２１が設けられている。それぞれの凹部１１は、スプール１０の両端部の転動部１２、１３の軸方向内側に設けられており、２つの凹部１１の間は転動部１５となっている。第１のスプール１０が第１の物体に配置されると、転動部１２、１３、１５が物体の平坦面に接触する。同様に、スプール２０のそれぞれの凹部２１は、スプール２０の両端部の転動部２２、２３の軸方向内側に設けられており、２つの凹部２１の間は転動部２５となっている。第２のスプール２０が第２の物体に配置されると、転動部２２、２３、２５が物体の平坦面に接触する。

それぞれの凹部１１、２１は、上述した場合と同様に、直角双曲線の回転双曲面により形成されており、凹部１１と凹部２１は直交線Ｒの部分で線接触する。

図７に示す形態においては、それぞれのスプール１０、２０に設けられる凹部の数は２つに限定されることなく、スプールの本数も２本ずつに限られることはない。図７に示されように、凹部１１が複数設けられた複数本のスプール１０と、凹部２１が複数設けられた複数本のスプール２０とを、凹部１１、２１の部分で組み合わせるようにした形態の支持装置１ｄにおいては、物体３１、３２の大きさに対応させて、それぞれのスプール１０、２０の本数を任意の本数とすることができる。それぞれの本数を増加させると、スプール１０、２０は格子状に配置される。

図８は他の実施の形態である物体の支持装置１ｅを示す斜視図であり、図９は図８に示された支持装置１ｅが２つの物体の間に配置された状態を示す正面図である。

第１のスプール１０と第２のスプール２０は、図１および図２に示したものと同一の形状であり、それぞれ凹部１１、２１が設けられている。凹部１１には第１のガイドレール４１が接触しており、第１のガイドレール４１は第１の物体３１の表面３３に取り付けられる。同様に、凹部２１には第２のガイドレール４２が接触しており、第２のガイドレール４２は第２の物体３２の対向面３４に取り付けられる。

ガイドレール４１は、スプール１０の回転中心軸Ｏ1に対して直角方向に延びており、ガイドレール４２は、スプール２０の回転中心軸Ｏ2に対して直角方向に延びている。したがって、両方のガイドレール４１、４２は直角となっている。

ガイドレール４１は、図９においてハッチングで示されるように、凹部１１を形成する直角双曲線の回転双曲面の軸方向断面形状に対応した凸形状の断面形状を有している。ガイドレール４１の表面は第１のガイド面４３となっており、ガイド面４３は凹部１１の直角双曲線の回転双曲面の軸方向と直角に交差し、凹部に線接触する直角双曲線の回転双曲面の凸型押出形状となっている。同様に、ガイドレール４２の表面は第２のガイド面４４となっており、ガイド面４４は凹部２１の直角双曲線の回転双曲面に軸方向と直角に交差し、凹部に線接触する直角双曲線の凸型押出形状となっている。

図８および図９に示されるように、スプール１０の凹部１１に接触するガイドレール４１を物体３１に設け、スプール２０の凹部２１に接触するガイドレール４２を物体３２に設けると、一方の物体が他方の物体に対して沿う方向に移動するときに、スプール１０、２０の移動がガイドレール４１、４２により案内される。しかも、スプール１０、２０は凹部１１、２１の直交線での線接触と、ガイドレール４１とスプール１０との直交線での線接触と、ガイドレール４２とスプール２０との直交線での線接触とを有している。つまり、支持装置１ｅは、合計３箇所の線接触を有しており、一方の物体が他方の物体に対して沿う方向に移動するときに、支持物体の荷重が全て、常にそれぞれの部材に接触しながら支持されるため、装置部材内部に働く応力分布に偏りが少なくなる。これは重量物を支持する際、非常に優れた機構と考えられる。

図８および図９に示される下側の物体３１を建物の床部材とし、上側の物体３２を精密機器が搭載される支持台として、物体の支持装置１ｅが免震支持装置として使用される場合には、床部材が地震によって水平方向に振動すると、スプール１０はガイドレール４１に沿って転がり移動し、スプール２０はガイドレール４２に沿って転がり移動する。したがって、地震発生時にそれぞれのスプール１０、２０が回転中心軸の方向にずれ移動することが抑制される。

図１０は他の実施の形態である物体の支持装置１ｆを示す斜視図である。この支持装置１ｆは、上記支持装置１ｅと同様に、物体３１に設けられたガイドレール４１がスプール１０の凹部１１に接触し、物体３２に設けられたガイドレール４２がスプール２０の凹部２１に接触し、一方の物体が他方の物体に対して沿う方向に移動するときに、スプール１０、２０の移動がガイドレール４１、４２により案内される。

ガイドレール４１は凹部１１に接触するガイド面４３と、転動部１２、１３の外周面に接触する転動支持面４５とを有している。同様に、ガイドレール４２は凹部２１に接触するガイド面４４と、転動部２２、２３の外周面に接触する転動支持面４６とを有している。下側部材である物体３１に設けられるガイドレール４１は、上側部材である物体３２に向けて湾曲した湾曲部４７を有している。同様に、物体３２に設けられるガイドレール４２は、下側部材である物体３１に向けて湾曲した湾曲部４８を有している。

スプール１０はこれに加わる荷重からなる復帰力により、ガイドレール４１の湾曲部４７の底部に位置決めされ、スプール２０はこれに加わる荷重からなる復帰力により、ガイドレール４２の湾曲部４８の底部に位置決めされる。図１０はそれぞれのスプール１０、２０が湾曲部４７の底部に位置している状態を示す。

この物体の支持装置１ｆが免震支持装置として使用される場合には、床部材が地震によって水平方向に振動すると、スプール１０はガイドレール４１に沿って転がり移動し、スプール２０はガイドレール４２に沿って転がり移動する。地震が収まると、スプール１０はこれに加わる荷重によりガイドレール４１の底部に自走され、スプール２０はこれに加わる荷重によりガイドレール４２の底部に自走される。これにより、湾曲部４７、４８が設けられたガイドレール４１、４２に支持装置１ｆを支持するようにした免震支持装置とすると、地震が収まると、上側部材の上に搭載された精密機器等の免震対象物を下の位置に戻すことができる。

図１０においては、両方のガイドレール４１、４２に湾曲部４７，４８が設けられているが、下側部材に設けられるガイドレール４１と上側部材に設けられるガイドレール４２との少なくともいずれか一方に湾曲部を設ければ、２つのスプールの一方に湾曲部の底部に向かう方向の復帰力を加えることができる。

図１１は他の実施の形態である物体の支持装置１ｇを示す斜視図である。この支持装置１ｇの基本構造は図２に示した支持装置１ａと同様であり、２つのスプール１０、２０を有し、これらは凹部１１、２１の部分で接触している。スプール１０の転動部１２，１３の外周面には、ゴム等からなる弾性部材３８が設けられ、弾性部材３８は物体３１に転がり接触する。スプール２０の転動部２２，２３の外周面には、同様にゴム等からなる弾性部材３９が設けられ、弾性部材３９は物体３２に転がり接触する。弾性部材３８、３９を物体３１、３２に接触させると、スプール１０、２０の転がり移動時に音の発生を抑制することができる。

それぞれの弾性部材３８、３９は、ゴムにより形成された環状部材を転動部に嵌め合わせることにより、スプール１０、２０に設けられている。ただし、それぞれの弾性部材３８、３９を成形する金型に、スプール１０、２０を配置して、弾性部材３８、３９をインサート成形するようにしても良い。また、２つのスプール１０、２０のうち、少なくともいずれか一方の外周面に弾性部材を設けるようにしても良い。

図１２は物体の支持装置の適用例としてのテーブル支持装置５０を示す斜視図であり、図１３は図１２に示された支持テーブルと移動テーブルとを分離した状態を示す斜視図である。

テーブル支持装置５０は、支持テーブル５１とこれに沿って移動自在の移動テーブル５２とを有し、図４および図５に示された支持装置１ｂが支持テーブル５１と移動テーブル５２との間に配置されている。支持テーブル５１の表面５３には２本のガイドレール４１が相互に平行となって取り付けられており、移動テーブル５２の対向面５４には２本のガイドレール４２が取り付けられている。２本のガイドレール４１には、支持装置１ｂが２つずつ配置されており、支持装置１ｂのスプール１０の凹部１１にガイドレール４１が接触している。２本のガイドレール４２には、支持装置１ｂのスプール２０の凹部が接触している。

それぞれのガイドレール４１、４２は、図８および図９に示されたものと同様であり、ガイドレール４１のガイド面４３は凹部１１の直角双曲線の凸型押し出し形状であり、ガイドレール４２のガイド面４４は凹部２１の直角双曲線の凸型押し出し形状である。なお、支持装置１ｂおよびそれが移動するガイドレールは数量に制約はない。

テーブル支持装置５０は、免震支持装置としても使用することができ、その場合には移動テーブル５２の上に精密機器や電子部品が搭載され、支持テーブル５１が建物の床面に配置される。さらに、テーブル支持装置５０は、免震支持装置のみならず、移動テーブル５２を支持テーブル５１に沿って移動させる場合に適用することができる。例えば、被加工物が配置された移動テーブル５２を移動させることにより、被加工物を加工具に向けて移動させることができる。また、プリンタのヘッドを移動させるために、テーブル支持装置を適用することができる。このように、移動テーブル５２を移動させる場合には、凹部１１、２１を直交線で線接触させたので、移動テーブル５２を移動させるための駆動力が所定の限界値を超えたときに初めて移動テーブル５２を駆動させることができる。つまり、僅かな駆動力では移動しないようなストッパの機能を有する移動テーブルとなる。これのより、不用意に移動テーブル５２が移動しないようにすることができる。

図１４は他の実施の形態である物体の支持装置１ｈを示す斜視図である。この支持装置１ｈのスプール１０、２０の内部には電動モータ５５が組み込まれている。電動モータ５５は、スプール１０、２０の内部に取り付けられるロータ５６と、ロータ５６の内部に配置されて支持ピン３６に取り付けられるステータ５７とを有している。それぞれの電動モータ５５は、アウターロータ型のブラシレスモータであり、ロータ５６は円筒形状の磁性材料からなり、磁極が着磁されている。ロータ磁石の極数としては、２極、４極または８極等とすることかできる。一方、ステータ５７は６個、９個または１２個等のコイルにより形成されており、コイルはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相構成する。各相のコイルには図示しない開部のインバータ回路から電力が供給される。各コイルに対する転流動作を制御するために、スイッチング素子がステータ側に設けられており、スイッチング素子からの信号により、各相のコイルに対する電力を供給のタイミングが制御される。

この支持装置１ｈを、図１２に示したテーブル支持装置５０に適用すると、支持装置１ｈを駆動源として、移動テーブル５２を移動させることができる。

図１４においては、電動モータ５５がスプール１０、２０の一端部に組み込まれているが、両端部に電動モータ５５を組み込むようにしても良い。図１１に示されるようにスプール１０、２０の外周面に弾性部材３８、３９を設けるようにしても良く、それぞれのスプール１０、２０を図７に示されるように、１つのスプール１０、２０の複数の凹部を設けるようにしても良い。

上述したそれぞれの実施の形態においては、凹部１１とそれに組み合わせられる凹部２１は、直角双曲線の回転双曲面であり、スプール１０、２０を直角方向として凹部１１、２１を接触させると、凹部１１、２１は直交線で線接触する。したがって、支持装置を免震支持装置として適用すると、凹部１１、２１が直交線で線接触し、スプールの回転時には線接触の部分が滑りを発生させることになる。このように滑り摩擦の要素が加わると、球体を用いた場合に比して、地震加速度による力が限界値を超えたときにスプール１０、２０が回転し始めることになる。これにより、地震の震度が限界値を超えると免震状態になり、地震動が免震対象物に伝達されるのを防止することができる。しかも、震度が限界値を超えるまでは免震対象物には地震動が伝達されて、建築物と一体となって免震対象物が振動することになり、免震対象物が暴走するのを抑制することができる。地震の限界値は線接触の長さや材料の種類、双曲線の頂点の距離等を変化させることにより、調整することができる。

また、凹部１１、２１が線接触するので、点接触の場合に比して、大きな荷重を支持することができ、橋脚や建築物を免震支持するためも、この発明を適用することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した種々の形態を組み合わせることにより、種々の支持装置を組み立てることができる。

１ａ～１ｈ 支持装置
１０ 第１のスプール
１１ 第１の凹部
１２、１３ 転動部
１４ 最小径部
２０ 第２のスプール
２１ 第２の凹部
２２、２３ 転動部
３１ 第１の物体
３２ 第２の物体
３５ 支持枠
３６ 第１の支持ピン
３７ 第２の支持ピン
３８、３９ 弾性部材
４１ 第１のガイドレール
４２ 第２のガイドレール
４７、４８ 湾曲部
５０ テーブル支持装置
５１ 支持テーブル
５２ 移動テーブル
５５ 電動モータ
５６ ロータ
５７ ステータ

Claims (8)

1. 第１の物体と第２の物体の間に配置され、一方の物体を他方の物体に沿って相対移動自在に支持する物体の支持装置であって、
   前記第１の物体に第１の回転中心軸を中心に回転移動自在に配置される第１のスプールと、
   前記第２の物体に前記第１の回転中心軸に対して直角方向の第２の回転中心軸を中心に回転移動自在に配置される第２のスプールと、
   前記第１のスプールに設けられ、第１の直角双曲線の回転双曲面からなる第１の凹部と、
   前記第２のスプールに設けられ、前記第１の凹部の直角双曲線の回転双曲面に直交線で線接触する第２の直角双曲線の回転双曲面からなる第２の凹部と、
   を有する物体の支持装置。
2. 請求項１記載の物体の支持装置において、
   前記第１の直角双曲線の回転双曲面の軸方向断面形状に対応した断面形状を有し、前記第１の凹部の直角双曲線の回転双曲面に直交線で線接触する第１のガイド面が設けられ、前記第１の物体に設けられる第1のガイドレールと、
   前記第２の直角双曲線の回転双曲面の軸方向断面形状に対応した断面形状を有し、前記第２の凹部の直角双曲線の回転双曲面に直交線で線接触する第２のガイド面が設けられ、前記第２の物体に設けられる第２のガイドレールと、
   を有する物体の支持装置。
3. 請求項１または２記載の物体の支持装置において、
   それぞれ前記第１の凹部が複数設けられ、相互に平行に配置される複数の第１のスプールと、
   それぞれ前記第２の凹部が複数設けられ、相互に平行に配置される複数の第２のスプールと、
   を有する物体の支持装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の物体の支持装置において、
   前記第１のスプールを回転自在に支持する第１の支持ピンと、
   前記第２のスプールを回転自在に支持する第２の支持ピンと、
   前記第１の支持ピンと前記第２の支持ピンとが取り付けられる支持枠と、
   を有する物体の支持装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の物体の支持装置において、
   前記第１のスプールと前記第２のスプールの少なくともいずれか一方の外周面に設けられ、物体に接触する弾性部材を有する物体の支持装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の物体の支持装置において、
   前記第１の物体は固定部に設置される下側部材であり、前記第２の物体は免震対象物が搭載される上側部材であり、地震発生時における下側部材の移動が前記上側部材に伝達されるのを、線接触してそれぞれ回転する第１のスプールと第２のスプールの回転移動により免震する、物体の支持装置。
7. 請求項６記載の物体の支持装置において、
   前記下側部材に設けられるガイドレールと前記上側部材に設けられるガイドレールとの少なくともいずれか一方を、他方の部材に対して湾曲した湾曲部を設け、前記第１のスプールと前記第２のスプールとの少なくともいずれか一方に前記湾曲部の底部に向かう復帰力を加える、物体の支持装置。
8. 請求項４または５記載の物体の支持装置において、
   前記第１の物体は支持テーブルであり、前記第２の物体は前記支持テーブルに沿って移動する移動テーブルであり、
   前記第１のスプールを回転自在に支持する第１の支持ピンと前記第２のスプールを回転自在に支持する第２の支持ピンとの少なくともいずれか一方にステータを設け、前記第１のスプールと前記第２のスプールの少なくともいずれか他方に前記ステータとにより電動モータを形成するロータを設け、
   前記電動モータにより前記移動テーブルを駆動する、物体の支持装置。

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