TW201718166A - 上下免震裝置 - Google Patents

Abstract

一種能夠使載置了免震對象物之可動框架順利地上下移動，且小型而輕量並容易運用的上下免震裝置，其係具備：固定框架(2)；可動框架(3)，係配置於前述固定框架上；支承導引機構(4)，係僅容許前述可動框架之上下移動；以及復元構件(5)，係使前述可動框架(3)與固定框架(2)保持固定間隔。前述支承導引機構(4)，係具備：導軌(40)，係鋪設於前述固定框架(2)上；移動塊件(41)，係透過多數個滾動體組裝於前述導軌；支承腳(42)，係一端連結於前述移動塊件且另一端連結於前述可動框架(3)，並將前述可動框架之上下移動轉換為前述移動塊件(41)的運動；以及輔助腳(43)，係設定為前述支承腳(42)一半的長度，一端連結於前述支承腳(42)的長度方向之中間位置，且另一端連結於前述固定框架(2)。

Description

上下免震裝置

本發明係有關於保護精密機器、電子機器、藝術品等之免震對象物免於地震等外部振動、特別是上下振動的上下免震裝置。

以往，在運送精密機器、電子機器、藝術品等免震對象物時，或是地震對於設置在建築物內的該免震對象物進行作用時，作為該免震對象物的外部振動之對策，係以使免震對象物阻絕於地面的振動為目的而使用免震裝置。另外，作為該免震裝置，係習知有吸收水平方向的振動之水平免震裝置、吸收上下方向的振動之上下免震裝置、及兼具水平免震裝置與上下免震裝置的功能之三維免震裝置。

其中，作為上下免震裝置的構造，係如專利文獻1所揭示，已知在作為可動框架的建築物基礎與作為固定框架的基礎之間，配置有被稱之為縮放儀(pantograph)機構之由四節連桿所構成的免震單元者。於專利文獻1之第1圖所示之前述免震單元，係使四根的 連桿構成為菱形者，且在一對的連桿支點部之間配置有拉伸線圈彈簧，並在對於前述固定框架連結的固定端與對於前述可動框架連結的自由端之間，推彈力在使該等互相遠離的方向進行作用。藉此，當上下方向的振動在前述可動框架與前述固定框架之間進行作用，則位於前述固定端的對面之前述自由端係平行移動，使前述可動框架能夠在阻絕於前述固定框架的振動狀態下自由地上下移動。

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-213177號公報

於專利文獻1之第1圖所示之免震單元係四節連桿，且係將前述固定端對於前述固定框架進行連結而無法自立(self-support)。因此，僅依前述免震單元無法支撐可動框架之上下移動，而於該可動框架產生朝水平方向傾斜之所謂搖擺(rocking)。

於專利文獻1中為了防止前述可動框架的搖擺，係使前述固定框架自側壁豎起，以該側壁包圍前述可動框架上下移動的範圍，並且以設置於該側壁的層合橡膠限制前述可動框架之水平方向的移動。

然而，就該構造而言，相對於前述可動框架 的大小，前述固定框架的大小將大型化，而有難以實現小型且輕量而容易運用的免震台之問題。另外，當前述可動框架一邊產生搖擺一邊上下移動時，因設置在前述側壁的層合橡膠會抵接於前述可動框架，故有前述層合橡膠會容易阻礙該可動框架順利地上下移動之問題。

本發明係有鑑於如此問題而完成者，目的在於提供一種上下免震裝置，其係能夠使載置了免震對象物的可動框架順利地上下移動，並且係小型且輕量而容易運用。

本發明之上下免震裝置，係具備：固定框架；可動框架，係載置有免震對象機器，並且配置於前述固定框架上；支承導引機構，係僅容許前述可動框架對於前述固定框架之上下移動；以及復元構件，係以使前述可動框架與固定框架保持固定間隔的方式推彈該可動框架。前述支承導引機構，係具備：導軌，係鋪設於前述固定框架上；移動塊件，係透過多數個滾動體組裝於前述導軌，並負荷作用於該導軌的長度方向以外的荷重；支承腳，係一端旋轉自如地連結於前述移動塊件，且另一端旋轉自如地連結於前述可動框架，並將前述可動框架之上下移動轉換為前述移動塊件沿著前述導軌的長度方向之運動；以及輔助腳，係設定為前述支承腳一半的長度，一端旋轉自如地連結於前述支承腳的長度方向之中間位置，且另一端旋 轉自如地連結於前述固定框架。

前述支承導引機構的支承腳及輔助腳係構成所謂史格羅素機構(Scott-Russell mechanism)，限制了前述可動框架對於前述固定框架之運動方向為上下方向。因此，前述可動框架係不致產生搖擺而進行上下移動。

另外，前述支承導引機構的支承腳之固定框架側的端部，係對於前述移動塊件旋轉自如地連結；另外，該移動塊件係透過多數個滾動體對於鋪設在前述固定框架地前述導軌進行組裝，且一邊負荷作用於該導軌的長度方向以外的荷重一邊沿著該導軌進行運動。因此，當對於前述可動框架作用有較大荷重時，能夠順利地導引該可動框架之上下移動。因此，依據本發明，係能夠提供一種上下免震裝置，其係能夠使載置了免震對象物的可動框架順利地上下移動，並且係小型且輕量而容易運用。

1‧‧‧上下免震裝置

2‧‧‧固定框架

3‧‧‧可動框架

4‧‧‧支承導引機構

5‧‧‧復元構件

40‧‧‧導軌

41‧‧‧移動塊件

42‧‧‧支承腳

43‧‧‧輔助腳

44‧‧‧滾動體

45‧‧‧滾動面

[第1圖]係表示運用了本發明之上下免震裝置的第一實施方式的正視圖。

[第2圖]係表示能夠運用於本發明之上下免震裝置的導軌與移動塊件的組合之一例的立體圖。

[第3圖]係表示復元構件的第二配置例的示意圖。

[第4圖]係表示復元構件的第三配置例的示意圖。

[第5圖]係表示運用了本發明之上下免震裝置的第二實施方式的正視圖。

[第6圖]係表示第二實施方式之上下免震裝置的俯視圖。

[第7圖]係表示運用了本發明之上下免震裝置的第三實施方式的立體圖。

[第8圖]係表示第三實施方式之上下免震裝置的俯視圖。

[第9圖]係表示組合第三實施方式之上下免震裝置所構成之上下免震裝置單元的俯視圖。

以下，一邊使用所附圖式一邊詳細說明本發明之上下免震裝置。

第1圖係表示運用了本發明之上下免震裝置1的第一實施方式的正視圖，並表示了本發明之上下免震裝置的基本構成。該上下免震裝置1(以下，稱之為「免震裝置」)，係具備：固定框架2，係載置於地面；可動框架3，係承載有精密機器、電子機器、藝術品等必須免震之免震對象物；支承導引機構4，係導引前述可動框架3對於前述固定框架2之上下方向(第1圖中之箭頭Z方向)的運動；以及復元構件5，係將前述可動框架3對於前述固定框架2彈性地支承。

前述支承導引機構4，係由鋪設在前述固定框架2上的導軌40、沿著該導軌40自如進行直線運動的移動塊件41、連結前述可動框架3與前述移動塊件41的支承腳42、以及連結前述支承腳42的長度方向之中間位置與前述固定框架2的輔助腳43所構成。

第2圖係表示前述導軌40及前述移動塊件41的組合之一例的立體圖，且以能夠掌握內部構成的方式將局部透視描繪。於前述導軌40係沿著長度方向形成有滾珠或滾輪等滾動體44的滾動面45，另一方面，於前述移動塊件41係形成有前述滾動體44的無限循環道，且於該無限循環道內係配置有多數個滾動體44。前述移動塊件41係透過滾動體44組裝於前述導軌40，且藉由前述滾動體44於前述導軌40的滾動面45進行滾動，該移動塊件41係能夠沿著前述導軌40移動自如。即使從前述支承腳42對於前述移動塊件41作用有按壓力或拉伸力時，有必要以前述移動塊件41不致與前述導軌40分離而沿著該導軌40移動自如的方式，使前述移動塊件41在組裝於導軌40的狀態下，能夠負荷作用於與該導軌40之長度方向正交之面內的各種荷重。作為該等導軌40及移動塊件41的組合，係能夠運用市售之直線導引裝置(例如，LM導軌/THK股份公司製)。另外，前述導軌40及移動塊件41之承受荷重，係能夠對應於設置在前述可動框架3上之免震對象物的重量適當選定。

前述支承腳42係用以將前述可動框架3之上 下移動傳達至前述移動塊件41的連桿，一端係對於前述可動框架3、另一端係對於前述移動塊件41各自旋轉自如地連結，並於前述可動框架3與前述移動塊件41之間傾斜配置。前述支承腳42係對於前述可動框架3及前述移動塊件41各自旋轉自如地連結，藉此容許沿著前述導軌40之前述移動塊件41的運動。另外，前述輔助腳43係用以限制前述支承腳42的運動之連桿，一端係對於前述支承腳42、另一端係對於前述固定框架2旋轉自如地連結。

前述輔助腳43的長度係前述支承腳42的長度之一半，前述輔助腳43與前述支承腳42的連結點係該支承腳42之長度方向的中間位置。亦即、若以前述支承腳42與可動框架3的連結點為A、以前述支承腳42與移動塊件41的連結點為B、以前述輔助腳43與前述固定框架2的連結點為C、以前述支承腳42與前述輔助腳43的連結點為D時，以AD=BD=CD的方式進行設定。亦即，前述支承導引機構4係構成所謂史格羅素機構。

於如此之支承導引機構4，係當前述可動框架3與前述支承腳42的連結點A上下移動，則前述移動塊件41與前述支承腳42的連結點B係沿著前述導軌40於前述固定框架2上移動。此時，因如前述般AD=BD=CD，故前述輔助腳43與前述固定框架2的連結點C，係位於連結了連結點A及連結點B的線段為直徑的假想圓上，∠ACB係恆為直角。藉此，連結點A在第1 圖之紙面左右方向係不致移動，而於連結點C的正上方筆直地上下移動。因此，能夠一邊防止前述連結點A的搖擺，一邊使前述可動框架3自由地上下移動。

另一方面，前述復元構件5係由所謂扭力彈簧(torsion spring)所構成，一方之腕部50係對於前述可動框架3、另一方之腕部51係對於前述固定框架2各自旋轉自如地連結。因此，即使前述可動框架3從所靜止之穩定位置產生上升或下降之任一者，前述復元構件5係對於該可動框架3使推彈力作用，而將該可動框架3拉回穩定位置。

前述復元構件5係不限於扭力彈簧，亦能夠使用線圈彈簧或板簧等各種彈性構件。另外，前述復元構件5的安裝位置係不限於圖示位置，只要是能夠使前述可動框架3與固定框架2的間隔保持為一定並推彈該可動框架3的位置，為圖示之位置以外亦不妨。

例如，如第3圖所示，亦可於前述移動塊件41與固定框架2之間設置作為復元構件5之線圈彈簧，對於前述導軌40上之前述移動塊件41的移動使復元構件5的推彈力作用。另外，如第4圖所示，亦可於前述輔助腳43設置延長部43a並使該輔助腳43與前述支承腳42以X字形交叉，並於前述延長部43a的前端與位於其正下方之前述移動塊件41之間設置作為復元構件5之線圈彈簧。

並且，如以上般構成之第一實施方式之免震 裝置1，係將前述固定框架2設置在建築物或運送車輛的地面，並於前述可動框架3上載置精密機器、藝術品等之免震對象物而使用。

例如，當運送或地震等導致振動對於前述地面進行作用，該地面之振動係透過固定框架2及可動框架3而傳播至免震對象物，使免震對象物亦進行振動。然而，如前述般，前述可動框架3係能夠對於前述固定框架2自由地上下移動，該可動框架3係能夠以與固定框架2之上下移動的振幅及週期無關地進行振動。因此，承載有免震對象物之可動框架3係處在絕緣於固定框架2之上下移動的狀態，而不受地面之上下移動拘束，能夠以比起該上下移動更長週期的振動進行上下搖晃。藉此，能夠有效地防止地面之振動所造成之前述免震對象物的損傷。

此時，於本發明之免震裝置，支承前述可動框架3對於前述固定框架2之上下移動的支承導引機構4係構成所謂史格羅素機構，前述可動框架3係藉由前述支承導引機構4的運作而能夠不致產生搖擺地進行上下移動。另外，前述支承導引機構4的支承腳42之固定框架2側的端部，係連結於組裝在導軌40之移動塊件41，當對於該支承腳42作用有較大的按壓力或拉伸力時，亦能夠於固定框架2上順利地移動。

因此，依據本發明，只要前述固定框架2與前述可動框架3之間設置有前述支承導引機構4及復元構件5，則能夠一面防止前述可動框架3之搖擺，一面使該 可動框架3對於前述固定框架2順利地上下移動，且前述支承導引機構4及復元構件5係能夠配置於前述固定框架2與前述可動框架3之間，故能夠提供小型且輕量而容易運用之上下免震裝置。

第5圖，係表示運用了本發明之免震裝置的第二實施方式的正視圖。

於該第二實施方式之免震裝置10，前述支承導引機構4係於前述固定框架2與前述可動框架3之間配置有複數個。另外，一對支承導引機構4a、4b係藉由連桿6連結而構成一組導引單元7，於前述固定框架2與前述可動框架3之間係配置有複數個前述導引單元7。又，針對與前述第一實施方式相同的構成，於圖中係賦予與第一實施方式相同的符號，並在此省略詳細說明。

前述導引單元7，係包含：一對支承導引機構4a、4b、以及使該等一對支承導引機構4a、4b的動作同步之連桿6。藉由前述連桿6連結之一對支承導引機構4a、4b，係各支承導引機構所包含之前述支承腳42在前述固定框架2上朝相同方向傾斜，另外前述導軌40係在前述固定框架2以一直線形配置。亦即，前述支承導引機構4a之支承腳42的運動平面，係與前述支承導引機構4b之支承腳42的運動平面重疊。

前述連桿6，係連接前述導引單元7所包含之一對支承導引機構4a、4b的連結點D之彼此。亦即，前述連桿6之一端係對於一方之支承導引機構4a的連結點 D旋轉自如地連結，另一方面，另一端係對於另一方之支承導引機構4b的連結點D旋轉自如地連結。因此，前述連桿6之一端係將一方之支承導引機構4a的連結點D與另一方之支承導引機構4b的連結點D之間隔保持為一定。又，若前述連桿6對於一對支承導引機構4a、4b之支承腳42的相對應之部位旋轉自如地連結，則無與連結點D連結之必要。

因此，在位於第5圖中之紙面右側的支承導引機構4a中將連結點A朝下方壓下，則前述連桿6將位於第3圖之紙面左側的支承導引機構4b的連結點D朝第3圖中之紙面右方向拉引，於左側之支承導引機構4b中連結點A亦僅下降與右側之支承導引機構4a相同的距離。亦即，前述連桿6之運作係使前述導引單元7所包含之一對支承導引機構4a、4b的動作同步。

藉此，於以前述連桿6連結之一對支承導引機構4a、4b，前述可動框架3與前述支承腳42的連結點A之高度係恆為相同，能夠一面固定框架2上之可動框架3之搖擺，一面使該可動框架3自由地上下移動。

第6圖係表示前述固定框架2與前述可動框架3之間的前述導引單元7之配置的俯視圖，並表示卸除了前述可動框架3的狀態。於該第6圖之例，係配置有四台導引單元7A、7B、7C、7D，兩台導引單元7A、7C係沿著X方向彼此逆向配置，兩台導引單元7B、7D係沿著Y方向彼此逆向配置。亦即，各導引單元7A，7B，7C， 7D所包含之前述支承腳42的傾斜方向，係於各該導引單元不同。另外，於前述導引單元7A、7C，係前述支承導引機構4a、4b所包含之導軌40以長度方向配合X方向的方式進行鋪設，於前述導引單元7B、7D，係前述支承導引機構4a、4b所包含之導軌40以長度方向配合Y方向的方式進行鋪設。

依據該第二實施方式之免震裝置，能夠於前述固定框架2與前述可動框架3之間配置複數個支承導引機構4，並且使各支承導引機構4的動作同步，即使前述可動框架3的面積較大時，亦能夠一面防止搖擺，一面使該可動框架3自由地上下移動。

又，配置於前述固定框架2與前述可動框架3之間的支承導引機構4的台數及該等之配置係不限於第6圖所示之例，例如亦可將三台以上之導引單元4以前述可動框架3的中心為基準，放射狀地以等間隔配置。

第7圖，係表示運用了本發明之免震裝置的第三實施方式的立體圖。

於該第三實施方式之免震裝置11，係於前述固定框架2與前述可動框架3之間配置有四台前述支承導引機構4A、4B、4C、4D。設想將該前述免震裝置11連結複數台而使用的狀況，前述固定框架2與前述可動框架3係形成為正方形。各支持案內機構4A、4B、4C、4D係於前述固定框架2的中心之周圍以放射狀配置，前述導軌40的長度方向係與前述固定框架2的外緣各邊呈90度之 角度。又，針對與前述第一實施方式相同的構成，於圖中係賦予與第一實施方式相同的符號，並在此省略詳細說明。

前述復元構件5係與第一實施方式同樣地由所謂的扭力彈簧所構成，為了避免與各支承導引機構4A、4B、4C、4D之干涉，係對應於前述固定框架2之四隅而配置，一方之腕部50係對於前述可動框架3、另一方之腕部51係對於前述固定框架2各自旋轉自如地連結。

另外，於各支承導引機構4A、4B、4C、4D係設置有阻尼器。該阻尼器係對於前述可動框架3之上下移動使反作用力作用，使前述可動框架3所產生之上下振動盡快收斂。於該第三實施方式，作為前述阻尼器係使用旋轉型之摩擦阻尼器8，對於各支承導引機構4A、4B、4C、4D之移動塊件41將前述摩擦阻尼器8固定。於前述摩擦阻尼器8之旋轉軸係設置有小齒輪(pinion gear)，該小齒輪係與和各支承導引機構4A、4B、4C、4D之導軌40平行設置之齒條80嚙合。

因此，若前述可動框架3上下移動，且連結於前述支承腳42之前述移動塊件41於前述導軌40上移動，則前述摩擦阻尼器8進行旋轉，對於前述移動塊件41的運動使反作用力作用。藉此，對於前述可動框架3之上下移動係恆有抑制該上下移動之方向的反作用力作用，而能夠使該可動框架3所產生之上下振動盡快收斂。

第8圖係表示前述固定框架2上之四台支承導引機構4A、4B、4C、4D之配置的俯視圖，並表示卸除前述可動框架3及前述復元構件5的狀態。四台支承導引機構4A、4B、4C、4D係於形成為正方形之固定框架2的中心之周圍均等地配置。但是，夾著前述固定框架2的中心相對向的一對支承導引機構並非配置於一直線上，各支持案內機構4A、4B、4C、4D係設置在對於前述固定框架2的中心位移的位置。亦即，如第8圖中所示，各支承導引機構4A、4B、4C、4D之支承腳42作為連桿而動作之運動平面，係存在於對於前述固定框架2的中心僅位移距離d的位置。

將該第三實施方式之免震裝置11係能夠連結複數台而使用，並能夠對應於載置在前述可動框架3上之免震對象物的大小而連結任意台數之免震裝置11，而構成前述免震裝置11的集合體之免震裝置單元。於連結相鄰之兩台免震裝置11時，係使用第二實施方式所示之連桿6，並在配置於各免震裝置11之四台支承導引機構4A、4B、4C、4D當中，以前述連桿6連結對應之一對支承導引機構。

第9圖係表示連結了六台免震裝置11而構成免震裝置單元12之例者。圖中以斜線表示的構件，係前述連桿6。前述連桿6係在複數個支承導引機構當中，係將具有朝相同方向傾斜之支承腳42的一對支承導引機構進行連結，例如連結支承導引機構4A彼此、支承導引機 構4B彼此、支承導引機構4C彼此、及支承導引機構4D彼此。連結支承導引機構4A彼此或是支承導引機構4C彼此之連桿係沿著Y方向設置，連結支承導引機構4B彼此或是支承導引機構4D彼此之連桿6係沿著X方向設置。

將如此之免震裝置11連結而使用時，係如已說明般，各免震裝置11之支承導引機構4A、4B、4C、4D係對於前述固定框架2的中心位移而設置，例如，能夠使連結前述支承導引機構4A彼此之連桿6不至於干涉連結前述支承導引機構4C彼此之連桿6，將於Y方向延伸之兩根連桿6平行地配置。另外，能夠使連結前述支承導引機構4B彼此之連桿6不至於干涉連結前述支承導引機構4D彼此之連桿6，將於X方向延伸之兩根連桿6平行地配置。

藉此，能夠連續地連結複數台之免震裝置11，而組裝配合免震對象物的大小之免震裝置單元12。另外，因以連桿6連結之一對支承導引機構的動作為同步，故當任一台免震裝置11之可動框架3被壓下，則響應於此，剩下所有的免震裝置11之可動框架3亦被壓下。因此，即使免震裝置之連結台數較多時，亦能夠一面防止搖擺，一面使所有的可動框架3自由地上下移動。

又，於前述第三實施方式，雖使用摩擦阻尼器作為令前述可動框架3之上下振動收斂的阻尼器，然能夠使用於本發明之免震裝置的阻尼器係不限於此，能夠使 用黏性阻尼器或質量阻尼器等之各種阻尼器。特別是，質量阻尼器係具有使前述可動框架3產生之振動的固有週期長週期化之優點，將該質量阻尼器與黏性阻尼器或摩擦阻尼器並用亦可。

另外，前述阻尼器的安裝位置只要能夠對於前述可動框架之上下振動使反作用力作用，則能夠適當變更；例如，亦可對於前述可動框架3將前述阻尼器直接連結，亦可如第4圖所示之復元構件5般，在前述支承導引機構4之支承腳42與輔助腳43之間配置前述阻尼器。

1‧‧‧上下免震裝置

2‧‧‧固定框架

3‧‧‧可動框架

5‧‧‧復元構件

40‧‧‧導軌

41‧‧‧移動塊件

42‧‧‧支承腳

43‧‧‧輔助腳

50‧‧‧腕部

51‧‧‧腕部

Claims (6)

1. 一種上下免震裝置，其特徵為：具備：固定框架(2)；可動框架(3)，係載置有免震對象機器，並且配置於前述固定框架上；支承導引機構(4)，係僅容許前述可動框架對於前述固定框架之上下移動；以及復元構件(5)，係以使前述可動框架(3)與固定框架(2)保持固定間隔的方式推彈該可動框架；前述支承導引機構(4)，係具備：導軌(40)，係鋪設於前述固定框架(2)上；移動塊件(41)，係透過多數個滾動體組裝於前述導軌(40)，並負荷作用於該導軌(40)的長度方向以外的荷重；支承腳(42)，係一端旋轉自如地連結於前述移動塊件(41)，且另一端旋轉自如地連結於前述可動框架(3)，並將前述可動框架(3)之上下移動轉換為前述移動塊件(41)沿著前述導軌(40)的長度方向之運動；以及輔助腳(43)，係設定為前述支承腳(42)一半的長度，一端旋轉自如地連結於前述支承腳(42)的長度方向之中間位置，且另一端旋轉自如地連結於前述固定框架(2)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之上下免震裝置，其中，於前述固定框架(2)上，前述支承腳(42)朝相同 方向傾斜之一對支承導引機構(4a,4b)係配置於一直線上，該等一對支承導引機構，係一方之支承導引機構(4a)之支承腳(42)與另一方之支承導引機構(4b)之支承腳(42)藉由連桿(6)連結，而構成導引單元(7)。
3. 如申請專利範圍第2項所述之上下免震裝置，其中，前述導引單元(7)於前述固定框架(2)上複數配置，一個導引單元之前述支承腳(42)之傾斜方向係與其他的導引單元不同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之上下免震裝置，其中，於前述固定框架(2)上，該固定框架之中心的周圍係均等地配置有4台支承導引機構(4A、4B、4C、4D)，各支承導引機構之支承腳(42)的運動平面係對於前述固定框架(2)的中心位移。
5. 如申請專利範圍第1項所述之上下免震裝置，其中，係具備：阻尼器(8)，係使反作用力作用於前述支承腳(42)之運動。
6. 一種上下免震裝置單元，其特徵為：將申請專利範圍第4項所述之上下免震裝置複數配列，對於彼此相鄰之前述上下免震裝置，將對應之前述支承導引機構之支承腳(42)彼此以連桿(6)進行連結。