JPS6114357A - 免震床装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、免震床装置に係り、特に、基礎やスラブを介
してさまざまなレベルの振動外力が床本体に伝わろうと
しても、この床本体の揺れを十分小さな値に抑制できる
ようにした免震床装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

たとえば、電子計算機、集積回路製造装置、プラント・
プロセス制御装置などにおいては、地震勅に限らず、通
常の機械的微小振動等にも敏感に感応して誤動作等を起
こすものがある。したがって、このような機器あるいは
装置を安定に作動させるには、なんらかの手段で、これ
らの揺れを抑制する必要がある。

ところで、このように振動外力到来時に、構造物や機器
の揺れを抑制する手段としては、剛構造方式を採用した
もの、防振方式を採用したもの、および免震方式を採用
したものとがある。

剛構造方式を採用したものは、振動外力到来時に構造物
等の揺れをできるだけ小さくする々めに、構造物等自体
を剛体に構成し、その固有振動数を高くして振動外力と
の共振を避けるようにしたものであり、また、防振方式
を採用したものは、主に構造物等にダンパなどの振動減
衰要素を取付け、これによって振動外力到来時の揺れを
抑制するようにしたものである。しかし、これらの方式
では、一般的に、構造物等の揺れを、せいぜい応答倍率
１、つまり構造物等にかかる力を振動グカ以下に下げる
ことができなｌ／１゜また、コストがかさむ問題もある
。

一方、免震方式を採用したものは、構造物等とその支持
台との間に免震要素、つまり弾性体あるいは減衰体を介
在させ、これらによって構造物等を柔に支持するように
している。この方式を採用したものは、一般に、免震要
素と支持する構造物等とからなる振動系の固有振動数を
十分俄クシておき、振動外力到来時に共振を避けるよう
にしている。この方式を採用したものは、剛構造方式あ
るいは防振方式を採用したものとは異なり、構造物等の
揺れを応答倍率１以下、つまり構造物等に加わる力を振
動外力より小さくすることができるので、構造物等の揺
れを大幅に減少させることができる。

しかして、このような免震方式を採用した従来の免震床
装置は、一般に、第７図あるいは第９図に示すように構
成されている。第７図に示すものは、基礎上あるいはス
ラブ１の上面に、上面が平　　　　　へ坦な定盤２を取
付２け、この定盤２の上面に所定の摩擦係数を有した摺
動板３を配置し、この摺動板３を上下方向の制振機能を
有し、た支持機構４を介して床本体５の下面に固定して
いる。そして、スラブ１の上面で定盤２の周囲に位置す
る部分に第８図に示すように、等間隔に４本の支持柱６
ａ〜６ｄを突設し、これら支持柱６ａ〜６ｄと摺動板３
との間に４本のばね７ａ〜７ｄを張設したものとなって
いる。すなわち、この装置は、床本体５および床本体５
上に積載された構造物や機器の荷重を摺動板３に加えて
おき、摺動板３と定盤２との間の摩擦力以上の振動外力
が加わったとき摺動板３をすべらせるようにし、この相
対運動時のすべり摩擦によるエネルギー消費で構造物等
の振動を抑制するようにしている。したがって、この装
置の荷重たわみ特性は、摩擦要素とばねとを組合わせて
いるのでヒステリシスループを描く。

しかしながら、このように構成された免震床装置にあっ
ては、摺動板３の摩擦係数が経年変化すると、それに応
じて免震特性も変化するので、信頼性に欠ける問題があ
った。また、一般に、摺動板３ど定１８２との間の摩擦
力は比較的大きい。そして、この摩擦力が相対運動に対
するトリガとなっているので、摩擦力以下の振動外力は
全て床本体５に伝達されることになる。このため、床本
体５上に振動に敏感に感応する機器等を設置できない問
題がある。

一方、第９図に示す装置は、基礎上あるいはスラブ１１
の上面上に、上面が平坦に形成された定盤１２を固定し
、この定盤１２上にコロあるいはベアリング等の移動支
持機構１３を介して床本体１４を水平方向に移動自在に
配置している。そして、床本体１４の４隅に、第１０図
に示すように、アングル状に形成された当て部材１５ａ
〜１５ｄをそれぞれ当てがい、これら当て部材１５８〜
１５ｄに取付けられた固定材１６ａ〜１６６間に各１本
のばね１７ａ〜１７ｄを一定の予張力をかけたうえで張
設し、また各固定部材１６ａ〜１６ｄをスラブ面に固定
された固定架台１８ａ〜１８ｄに支持ばねあるいはダン
パ１９ａ〜１９ｄを介して結合したものとなっている。

すなわち、この装置は、ばね１７ａ〜１７ｄの予引力以
上の振動外力が加わったとき床本体１４を水平方向に移
動させ、この相対運動で床本体１４上に積載された機器
等に加わる振動力を抑制するようにしている。

しかしながら、このように構成された装置にあっても、
ばね１７ａ〜１７ｄの予引力以下の振動外力は、全て床
本体１４に伝わるので、第７図に示した装置はどではな
いにしても、振動に対して敏感な機器を床本体１４上に
設置するには好ましくなく、また、万一、ばね１７ａ〜
１７ｄが１本でも断線したときには免震機能を発揮でき
ないばかりか床本体１４を定位置に保持できない問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、基礎やスラブを介して微小振動
外力が到来したときでも、また、大地震のように大きな
振動外力が到来したときでも床本体に伝わる振動力を十
分に小さくすることができ、これによって床本体の揺れ
を十分小さな値に抑制でき、しかも長期に亙って安定に
機能し得る免震床装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る免震床装置は、基礎上またはスラブ面上に
設けられ上面が平坦面に形成された定盤と、この定盤上
に配置された床本体と、この床本体と前記定盤との間に
配置された支持台と、この支持台を前記定盤の上面上に
水平方向に移動自在に支持する支持機構と、前記支持台
の外周部で水平方向回りに９０度ずつ離れた４箇所位置
からそれぞれ２本ずつ互いに前記定盤の上面と平行で、
かつ互いに異なる方向に延びる関係にそれぞれの一端側
が上記支持台に連結されるとともに全体で４角枠状の張
設形態を形成するようにそれぞれの他端側か前記基礎上
またはスラブ面上に突設された支持柱に連結されて前記
支持台を常に定位置に自動復帰させる合計８本の水平ば
ねと、前記支持台と前記床本体との間に介挿された複数
個の上下方向弾性機構と、前記支持台と前記床本体との
間　　　　　　）に設けられ上下方向の振動に対して制
振機能を発揮するとともに水平方向には剛構造の少なく
とも１つの上下方向振動減衰曙橋とを具備してなること
を特徴としている。

〔発明の効果〕

このような構成であると、８本の水平ばねのばね剛性を
十分小さく設定し、これによって支持台を含めた要素全
体の水平方向の固有振動数を水平方向振動外力の最も卓
越した振動数成分より十分に低い値に設定することによ
って、水平方向の振動外力が加わったとき、水平ばねの
伸縮で床本体に伝わる振動外力を十分に小さな値に抑え
ることができ、床本体の水平方向の揺れを小さな値に抑
えることができる。このとき、水平ばねの変形による復
元力は、水平ばねの並ぶ方向に床本体が振動するときに
は、主とし・て振動方向に平行な４本の水平ばねによっ
て与えられる。なお、振動方向に直角な水平ばねの復元
力は小さいが、変位が大きくなると幾何学的なばね作用
方向が振動方向に向くようになり、復元力が増して振動
を抑制する方向に働く。さらに、水平ばねの並ぶ方向に
対して、平行でない、つまり、斜め方向に振動する場合
には、支持台の周囲に配置されている８本の水平ばねが
振動方向に伸縮したときに作用する力の振動方向の分力
が復元力として加わり、力学的にはほぼ同等の復元力が
得られる。したがって、この装置によると、８本の水平
ばねの存在により、水平面内のあらゆる方向から振動外
力が加わった場合でも、振動外力が床本体に伝わるのを
抑制することができ、しかも、水平ばねの復元力によっ
て振動振幅を抑える事ができる。そして、この場合には
、水平方向の支持を上述した関係に配置された８本の水
平ばねで行なうようにしているので、たとえば、そのう
ちの１本が断線したような場合であっても、それによる
影響が起り難く、したがって、信頼性を向上させること
ができる。

一方、上下方向に関しても、水平方向と同様に、上下方
向弾性機構のばね剛性を選択することによって、上下方
向振動外力の最も卓越する振動数成分に対して上下方向
弾性機構を含む床本体の上下方向の固有振動数を低い方
へ遠ざけることによって、床全体の共振を避けることが
でき、その揺れを大幅に減少させることができる。この
とき、上下方向振動減衰機構の存在によって、上下方向
振動エネルギーを吸収でき、上下方向の振動振幅をさら
に抑えることができる。

このように、本発明によれば、水平方向および上下方向
の振動外力から床本体を効果的に絶縁できるとともに信
頼性に富んだ免震床装置を提供できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る免震床装置の側面図を
示し、第２図は同装置を一部切欠して示す平面図を示し
ている。

この装置は、基礎上あるいはスラブ３１の上面と床本体
３２との間に免震ユニット３３を複数介在させて構成さ
れている。この例においては、第２図に示すように、床
本体３２の重心点を通り、互いに直交するように描かれ
る２本の線上で、かつ重心点に対して点対称な４箇所の
位置に免震ユニット３３が配置されている。そして、各
免震ユニット３３は、具体的には第３図および第４図に
示すように構成されている。

すなわち、スラブ３１の上面に、上面が平坦に形成され
た４角板状の定盤４１が固定され、この定盤４１上にコ
ロあるいはベアリング等を主体にして構成された４個の
支持機構４２を介して、たとえば上記定盤４１より狭い
面積の４角板状に形成された支持台４３が水平方向に移
動自在に配置されている。

支持台４３の４つの端面中央部には、第４図にも示すよ
うに、外方に向かう突起４４８〜４４ｄが突設されてい
る。すなわち、これら突起４４ａ〜４４ｄは支持台４３
の外周に水平方向回りに９０度の開き角で突設されてい
る。これら突起４４ａ〜４４ｄの先端部は、それぞれ下
方に折曲され、その下端部を定Ｉ！４１の上面から所定
の高さに位□ｔ、−ｃいう。工、工、８□４４８〜４４
１　　′下端部で、自身が突設されている支持台４３の
端面と直交する両面には、それぞれ連結用の凸部４５が
設けられている。前記定盤４１の４隅で支持台４３の４
隅より外側に位置する部分には、支持台４３の下面位置
より高さの低い支持柱４６ａ〜４６ｄが立設されている
。これら支持柱４６ａ〜４６ｄの前記連結用の凸部４５
に対向する位置には、同じく連結用の凸部４７が突設さ
れている。

そして、突起４４ａ〜４４ｄに設けられた凸部４５と、
これに対向する支持柱４６ａ〜４６ｄに設けられた凸部
４７との間には、それぞれ同一構成に形成された水平は
ね、たとえばコイルばね４８ａ〜４８ｈが張設されてい
る。これらコイルばね４８ａ〜４８ｈは、低いぼね剛性
に設定されており、その両端部が対応する凸部に対して
ピン４９を用いたピン連結によって水平方向に回動自在
に連結されている。したがって、これら８本のコイルば
ね４８ａ〜４８ｈは、各突起４４ａ〜４４ｄから２本ず
つ互いに異なる方向に延び、定常状態において全体で４
角枠状の形態が形成されるように張設されている。

前記支持台４３の下面中央部には、第５図に示すように
柱状のストッパ一部材５１が下方に向けて突設されてい
る。また、定盤４１の上面で前記ストッパ一部材５１の
軸心線を囲む位置には、第５図に示すように常時は、上
記ストッパ一部材５１と非接触に嵌合するとともに支持
台４３が所定量以上に水平方向に移動しようとしたとき
に接触して移゛動量を規制する環状のストッパ一部材５
２−が固定されている。なお、ストッパ一部材５２の内
面にはリング状のＩ筒部材５３が固定されている。

前記支持台４３の上面中央部と前記床本体３２との間に
は上下方向振動減衰機構５５が設けてあり、また、その
回りには上下方向弾性機構６１ａ〜６１ｄが設けられて
いる。上記上下方向振動減衰機構５５は、第５図に示す
ように、支持台４３の上面に筒体５６を上下方向に向け
て固定するとともに上記筒体５６内にオイルダンパや摩
擦ダンパなどの減衰要素５７を収容し、この減衰要素５
７の側面にその側面部が接続あるいは接触するように前
記床本体３２の下面に連結体５８を突設したものとなっ
ている。一方、前記上下方向弾性機１６１ａ〜６１ｄは
、支持台４３の上面に柱体６２を突設するとともに床本
体３２の下面に上記柱体６２に対して僅かの隙間を設け
て摺動自在に嵌合する筒体６３を突設し、さらに、これ
ら柱体６２と筒体６３とを取囲む関係に支持台４３と床
本体３２との間にコイルばね６４を介在させたものとな
っている。なお、第１図中および第２図中７１は、スラ
ブ３１と床本体３２との間に設けられ、床本体３２の水
平方向の振動エネルギーを吸収するためのダンパー機構
を示している。

次に、上記のように構成された装置の作用を説明する。

今、８本のコイルばね４８ａ〜４８ｈは全て同一構成に
形成されているものとし、さらに、これらコイルばね４
８ａ〜４８ｈのばね定数の選択によって可動部分全体の
水平方向の固有振動数が水平方向振動外力の最も申越し
た振動数成分より十分に低い値に設定されているものと
する。また、各コイルばね６４のばね定数の選択によっ
て床本体３２の上下方向の固有振動数が上下方向振動外
力の最も卓越した振動数成分から低い方に十分遠い値に
設定されているものとする。

しかして、定常状態においては、各コイルばね４８８〜
４８１１の延び量がそれぞれ等しくなる条件位置に支持
台４３が静止した状態となる。このような状態において
、スラブ３１が第６図（ａ）中太矢印Ｐで示すように水
平方向に振動すると、これに伴って支持台４３も同方向
に振動しようとする。しかし、支持台４３は、定盤４１
上に水平方向に移動自在で、かつスラブ３１との間にコ
イルばね４８ａ〜４８ｈを介在させた状態に設置されて
いるので、スラブ３１から伝わろうとする振動力は直接
支持台４３に伝わるようなことはなく、コイルばね４８
ａ〜４８ｈを伸縮させる変形エネルギーとしてコイルば
ね４８ａ〜４８ｈに一時的に蓄えられる。このように、
コイルばね４８ａ〜４８ｈ［Ｉネ″ギーが蓄えら０る８
・０の１ネ′し　　　　　　さギーによって支持台４３
が水平方向に振動しようとするが、前述のように、コイ
ルばね４８ａ〜４８ｈのばね定数の選択によって、コイ
ルばね４８ａ〜４８ｈを含む支持台４３側の水平方向の
固有振動数が水平方向振動外力の卓越する振動数成分に
対して十分に低い値に設定されているので、床全体が共
振するようなことはなく、コイルばね４８ａ〜４８ｈに
蓄えられるエネルギーも少なく、その振動の伝達力は小
さい。このため支持台４３、つまり床本体３２の水平方
向の揺れはスラブ３１の水平方向の揺れより十分小さな
値に抑えられる。

そして、スラブ３１の振動が収まると、コイルばね４８
ａ〜４８ｈの復元力によって定常の位置に自動的にもど
される。このように、振動外力が加わったとき床本体３
２の水平方向の揺れを抑制する機能は、第６図（ａ）に
示した形態に限らず、同図（ｂ）中に太い矢印Ｐで示す
方向の振動外力が加わった場合でも同様である。つまり
、水平面内のあらゆる方向の振動外力が加わっても、床
本体３２の揺れを十分に小さな値に抑えることができる
。なお、この実施例においては、床本体３２とスラブ３
１との間に水平方向の振動を減衰させるダンパー機構７
１が設けられているので、床本体３２の振動振幅はさら
に小さい値に抑えられる。

また、万一、非常に大きな振動外力が到来して床本体３
２が大きく振動しようとすると、ストッパ一部材５１が
緩衝部材５３を介してストッパ一部材５２に衝突し、こ
れによって最大振幅を規制し、床が壁に衝突、するのを
防ぐ、バックアップ機構として作用する。

一方、スラブ３１を介して上下方向の振動外力が到来し
たときには次のように作用する。すなわち、この場合も
、コイルばね６４のばね定数が前述した関係に設定され
ているので、このコイルばね６４が前記コイルばね４８
ａ〜４８ｈと同様に作用し、振動外力が直接床本体３２
に伝わるのを防止する。したがって、床本体３２の上下
方向の揺れは、スラブ３１の揺れより小さな値に抑えら
れる。また、上下方向振動減衰機構５５の作用によって
、さらに小さな揺れに抑えられる。したがって、水平方
向はもとより上下方向の振動外力が到来したときでも床
本体３２の揺れを十分小さな値に抑えることができる。

そして、この場合には、特に、支持台４３の周囲に８本
のコイルばね４８ａ〜４８ｈを配置し、これによって水
平方向の振動外力到来時に床本体３２の揺れを抑制して
いるので、これらコイルばねのうちの１本が、たとえば
断線した場合であっても、それほどの影響は現われない
。したがって、長期に亙って水平方向および上下方向の
地震動に対して安定した機能を発揮させることができ、
結局、前述した効果が得られることになる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく種々変形することができる。たとえば、支持台は４
角板状のものに限らず、枠状のものでもよい。また、上
下方向弾性機構に組込まれるばねは、］イルばねに限ら
ず、皿はね、竹の子ばね等の剛性の高いものを使用して
もよい。また、実施例では複数の免震ユニットを組込ん
でいるが、免震対象によっては１つだけを組込むように
してもよい。また、免震対象となる構造物や機器の一部
と床本体とを兼用させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る免震床装置の側面図、
第２図は同装置を第１図のｘ−Ｘ線に沿って矢印方向に
見た一部切欠平面図、第３図は同装置に組込まれた免震
ユニットの側面図、第４図は同免震ユニットを第３図に
おいてＹ−Ｙ線に沿って切断し矢印方向に見た図、第５
図は同免震ユニットを第４図においてＺ−Ｚ線に沿って
切断し矢印方向に見た図、第６図は同免震ユニットの作
用を説明するための図、第７図は従来の免震床装置の側
面図、第８図は同装置を第７図においてＡ−Ａ線に沿っ
て切断し矢印方向に見た図、第９図は従来の異なる免震
床装置の一部切欠側面図、第１０図は同装置を第９図に
おいてＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た図である
。 ３１・・・スラブ、３２・・・床本体、３３・・・免震
ユニット、４１・・・定盤、４２・・・支持機構、４３
・・・支持台、４５　ａ　〜４６　ｄ−支持柱、４８　
ａ　〜４８　ｈ　−・・　　　　　　ヘコイルばね、５
５・・・上下方向振動減衰機構、６１ａ〜６１ｄ・・・
上下方向弾性機構。 第５図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基礎上またはスラブ面上に設けられ上面が平坦面
   に形成された定盤と、この定盤上に配置された床本体と
   、この床本体と前記定盤との間に配置された支持台と、
   この支持台を前記定盤の上面上に水平方向に移動自在に
   支持する支持機構と、前記支持台の外周部で水平方向回
   りに９０度ずつ離れた４箇所位置からそれぞれ２本ずつ
   互いに前記定盤の上面と平行で、かつ互いに異なる方向
   に延びる関係にそれぞれの一端側が上記支持台に連結さ
   れるとともに全体で４角枠状の張設形態を形成するよう
   にそれぞれの他端側が前記基礎上またはスラブ面上に突
   設された支持柱に連結されて前記支持台を常に定位置に
   自動復帰させる合計８本の水平ばねと、前記支持台と前
   記床本体との間に介挿された複数個の上下方向弾性機構
   と、前記支持台と前記床本体との間に設けられ上下方向
   の振動に対して制振機能を発揮するとともに水平方向に
   は剛構造の少なくとも１つの上下方向振動減衰機構とを
   具備してなることを特徴とする免震床装置。
2. （２）前記水平ばねの前記支持台および前記支持柱への
   連結部は、それぞれ水平方向に回動自在なピン連結で連
   結されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の免震床装置。
3. （３）前記床本体は、免震対象となる機器あるいは構造
   物の一部分と兼用されたものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の免震床装置。