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免震装置
説明

免震装置

【課題】全体の小形化、軽量化を図る。
【解決手段】ベース板11と、ベース板11に対して直線的に相対移動可能な中板12と、中板12に対し、中板12の移動方向と直交する方向に直線的に相対移動可能な天板13と、ばね26、26…を介して保持する支持板14とを設け、ベース板11、中板12の間、中板12、天板13の間にそれぞれ第1、第2の制振機構30、40を介装する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、たとえば美術工芸品や精密機械器具などの任意の物品を地震による過大な振動から有効に保護することができる免震装置に関する。
【背景技術】
【0002】
美術工芸品や、精密機械器具などの物品を保護するために、免震装置が提案されている(特許文献1)。
【0003】
従来の免震装置は、固定ベースに対し、前後左右に相対移動可能な移動フレームを組み合わせ、円錐形の凹部を下面に形成する規制板を移動フレームの上部に組み込むとともに、固定ベース上に立設する支持材の先端を規制板の凹部に弾発的に滑り接触させている。ただし、支持材は、圧縮ばねを介して上向きに付勢され、先端の球面を介して凹部に接触している。そこで、地震時の横揺れにより移動フレームが水平方向に相対移動すると、凹部に接触する支持材は、移動フレームを定位置に復帰させる復元力を生じるとともに、移動フレームの相対移動を妨げる摩擦力を生じ、移動フレーム上の免震対象物に生じる相対変位、応答加速度の双方を有効に低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−96270号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
かかる従来技術によるときは、下面に凹部を有する規制板は、その製作が煩雑である上に大重量であり、上向きの支持材の先端を凹部に接触させるので、全体を小形化することが難しく、安定性がよくないという問題があった。
【0006】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ガイド板とプッシャとを組み合わせる第1、第2の制振機構を採用することによって、製作が簡単であり、容易に軽量化、小形化、安定化を図ることができる免震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、ベース板と、ベース板に対して直線的に相対移動可能な中板と、中板に対し、ベース板に対する中板の移動方向と直交する方向に直線的に相対移動可能な天板と、複数のばねを介して天板上に保持する支持板と、ベース板、中板の間、中板、天板の間にそれぞれ介装する第1、第2の制振機構とを備えてなり、第1、第2の制振機構は、それぞれ中板、天板の移動方向の一辺を凹曲面に形成するガイド板と、凹曲面に向けて付勢し、凹曲面に滑り接触するプッシャとを組み合わせることをその要旨とする。
【0008】
なお、天板、支持板の間には、マグネットダンパを介装することができる。
【0009】
また、第1、第2の制振機構は、それぞれ凹曲面の形状が異なる複数組を併設してもよく、それぞれ凹曲面の形状が同一の複数組を併設してもよい。
【発明の効果】
【0010】
かかる発明の構成によるときは、中板、天板は、固定のベース板に対して互いに直交する2方向に直線的に相対移動し、地震による横揺れを直交する2方向の成分に分解することができる。したがって、ベース板、中板の間に介装する第1の制振機構、中板、天板の間に介装する第2の制振機構は、地震による横揺れの各方向の相対変位、応答加速度を互いに個別に低減させることができる。第1、第2の制振機構は、それぞれのガイド板の凹曲面に沿ってプッシャが滑り接触しながら移動することにより、中板または天板を定位置に復帰させる復元力を生じるとともに、中板または天板の相対移動を妨げる方向の摩擦力を生じるからである。ただし、ベース板、中板、天板は、この順に下から上にそれぞれ水平に配置するものとする。
【0011】
なお、第1の制振機構は、ガイド板をベース板、中板の一方に連結し、プッシャを他方に連結し、第2の制振機構は、ガイド板を中板、天板の一方に連結し、プッシャを他方に連結する。そこで、第1の制振機構は、平板状のガイド板をベース板、中板の間に水平に設け、水平方向のプッシャを凹曲面に対向させるようにしてベース板、中板の間にコンパクトに介装し、第2の制振機構は、同様のガイド板を中板、天板の間に水平に設け、同様のプッシャを組み合わせて中板、天板の間にコンパクトに介装することにより、全体の小形化、軽量化、安定化を実現することができる。また、平板状のガイド板は、凹曲面の加工が二次元加工で済み、製作も極めて簡単である。
【0012】
一方、地震による縦揺れは、支持板を保持する複数のばねによって吸収する。すなわち、支持板上に設置する免震対象物は、第1、第2の制振機構により横揺れから保護し、支持板用のばねにより縦揺れから保護することができる。そこで、天板、支持板の間に介装するマグネットダンパは、ばねによる有害な共振の機会を低減し、縦揺れに対する応答加速度を小さくすることができる。
【0013】
第1、第2の制振機構は、ガイド板の凹曲面の形状を変えて横揺れに対する相対変位、応答加速度の低減特性を変えることができ、凹曲面の形状が異なる複数組を併設することにより、最適な低減特性を実現することができる。また、第1、第2の制振機構は、ガイド板の凹曲面の形状が同一の複数組を併設することにより、大重量の免震対象物にも容易に対応させることができる。免震対象物が大重量になると、ガイド板に組み合わせるプッシャの押圧力を大きくして大きな復元力を発生させる必要があるが、ガイド板を複数にして複数のプッシャを同時に作動させれば、大形の押しばねを使用することなく、容易に所要の押圧力を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】全体構成模式斜視図
【図2】図1のX−X線矢視相当断面図
【図3】図2のY−Y線矢視相当断面図
【図4】図3のZ−Z線矢視相当断面図
【図5】動作説明線図(1)
【図6】動作説明線図(2)
【図7】他の実施の形態を示す図2相当図
【図8】他の実施の形態を示す図3相当図
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0016】
免震装置は、ベース板11、中板12、天板13と、支持板14とを備えてなる(図1、図2)。なお、ベース板11、中板12、天板13、支持板14は、外形が同形同大の長方形の板体であり、下から上に互いに平行にこの順に配置されている。ただし、ベース板11、中板12、天板13は、それぞれの間隔が狭く、支持板14は、天板13の上方に高く水平に保持されている。
【0017】
ベース板11の上面中央には、前後方向のガイドレール21が固定されている。また、中板12の下面中央部には、スライダ21aが固定されており(図2、図3)、スライダ21aは、ガイドレール21に沿って往復摺動可能である。なお、スライダ21aは、ガイドレール21の上方に分離不能に組み合わされている。中板12の下面には、スライダ21aを両側から挟むようにして、左右各一対のローラ22、22…が下向きに装着されている(図1、図2)。各ローラ22は、中板12の下面に垂設するブラケット22aを介し、ベース板11上のガイドレール21と平行にベース板11上を転動可能である。そこで、中板12は、ベース板11に対し、ガイドレール21上のスライダ21a、ローラ22、22…を介し、ガイドレール21に沿う前後方向に直線的に相対移動可能である。
【0018】
中板12の上面中央には、左右方向のガイドレール23が固定されている(図2、図3)。また、天板13の下面中央部には、スライダ23aが固定されており、スライダ23aは、ガイドレール23に沿って往復摺動可能である。なお、スライダ23aは、ガイドレール23の上方に分離不能に組み合わされている。天板13の下面には、スライダ23aを両側から挟むようにして、前後各一対のローラ24、24…が下向きに装着されている。各ローラ24は、天板13の下面に垂設するブラケット24aを介し、中板12上のガイドレール23と平行に中板12上を転動可能である。そこで、天板13は、中板12に対し、ガイドレール23上のスライダ23a、ローラ24、24…を介し、ガイドレール23に沿う左右方向、すなわちベース板11に対する中板12の移動方向と直交する方向に直線的に相対移動可能である。
【0019】
支持板14は、複数のばね26、26…を介して天板13の上方に水平に保持されている(図1、図2)。支持板14の四隅部には、それぞればね26を装着するガイド脚26aが垂設されており、ガイド脚26aの下部は、天板13上に立設するガイドブッシュ26bに摺動自在に挿入されている。なお、ばね26は、ガイド脚26aを介し、ガイドブッシュ26bの上端と支持板14の下面との間に介装され、ばね26の両端は、それぞれガイドブッシュ26bの上端、支持板14の下面に連結されている。
【0020】
ベース板11、中板12の間には、第1の制振機構30が介装されている(図2、図3)。
【0021】
第1の制振機構30は、ガイド板31にプッシャ32を組み合わせて構成されている。ベース板11上のガイドレール21と平行に配置する平板状のガイド板31は、ブラケット31aを介して中板12の下面に固定されており、押しばね32aを伴うプッシャ32は、ベース板11の上面に固定するスライドブラケット32bを介し、ベース板11上に水平に配置されている。ガイド板31は、ガイドレール21に沿う中板12の移動方向の一辺が凹曲面31bに形成されており、プッシャ32は、先端のドーム状のアダプタ32cを介し、凹曲面31bに対して弾発的に対向して滑り接触している。ただし、プッシャ32は、中板12がベース板11に対して相対移動していない中板12の定位置において、凹曲面31bの最深位置(凹曲面31bを介して滑らかに変化するガイド板31の幅w3 が最小となる位置)に対向するものとする。
【0022】
中板12、天板13の間には、第2の制振機構40が介装されている(図3、図4)。
【0023】
第2の制振機構40は、ブラケット41aを介して天板13の下面に固定する平板状のガイド板41と、中板12の上面に固定するスライドブラケット42bを介し、中板12上に水平に配置する押しばね42a付きのプッシャ42とを組み合わせて構成されている。ガイド板41は、中板12上のガイドレール23と平行に配置され、ガイドレール23に沿う天板13の移動方向の一辺が凹曲面41bに形成されている。プッシャ42は、先端のドーム状のアダプタ42cを介し、凹曲面41bに対して弾発的に対向して滑り接触しており、天板13が中板12に対して相対移動していない天板13の定位置において、凹曲面41bの最深位置(凹曲面41bを介して滑らかに変化するガイド板41の幅w4 が最小となる位置)に対向するものとする。
【0024】
なお、第1、第2の制振機構30、40において、ガイド板31、41は、それぞれベース板11、中板12の上面に連結してもよく、プッシャ32、42は、それぞれスライドブラケット32b、42bを介して中板12、天板13の下面に連結してもよい。
【0025】
天板13、支持板14の間には、マグネットダンパ50、50…が介装されている(図1、図2)。各マグネットダンパ50は、天板13の上面に立設するブラケット51の先端部に磁石52を固定し、支持板14の下面に垂設するブラケット53の先端部に磁石52を対向させている。ただし、ブラケット51、53は、非磁性体の金属製であり、マグネットダンパ50、50…は、天板13、支持板14の各辺の中間部に配置されている。
【0026】
免震装置は、ベース板11を図示しない床上に固定し、支持板14上に保護すべき免震対象物を設置して使用する。地震が発生していない静的な状態では、中板12、天板13は、それぞれ第1、第2の制振機構30、40を介し、ベース板11、中板12に対して相対移動していない定位置に復帰し、支持板14は、免震対象物の重量を加算した合計重量に対応するだけばね26、26…を縮小させて待機している。
【0027】
地震が発生してベース板11が水平方向に横揺れすると、中板12は、ベース板11に対し、ガイドレール21の方向に相対移動し、天板13は、中板12に対し、ガイドレール23の方向に相対移動する。ただし、このとき、中板12、天板13は、それぞれ地震による横揺れ加速度のガイドレール21、23方向の成分によって駆動される。
【0028】
そこで、中板12の相対移動に対し、第1の制振機構30のプッシャ32は、対応するガイド板31の凹曲面31bに滑り接触しながら凹曲面31bの最深位置から相対移動し、凹曲面31bの形状に従って押しばね32aを圧縮することにより、中板12を定位置に復帰させる復元力を生じ、中板12の相対移動を妨げる方向に摩擦力を生じる。また、天板13の相対移動に対し、第2の制振機構40のプッシャ42は、ガイド板41の凹曲面41bとともに同様に作用することにより、天板13を定位置に復帰させる復元力を生じ、天板13の相対移動を妨げる方向に摩擦力を生じる。したがって、第1、第2の制振機構30、40は、地震の横揺れに対し、支持板14上の免震対象物に生じる応答加速度、相対変位の双方を低減させることができる。
【0029】
なお、地震の縦揺れは、支持板14を保持するばね26、26…によって遮断される。ばね26、26…は、上下に伸縮し、支持板14を地震がないときの静的な待機位置に保持するように働くからである。また、このとき、ばね26、26…に併設するマグネットダンパ50、50…は、それぞれ磁石52、ブラケット53が吸着しながら相対移動することにより、支持板14に対するダンピング効果を生じる。
【0030】
マグネットダンパ50、50…の動作特性を例示すると、たとえば図5、図6のとおりである。ただし、図5、図6は、それぞれ2004年新潟県中越地震、2008年岩手・宮城内陸地震の際の小千谷市、一関市における縦揺れの入力加速度波形に対し、マグネットダンパ50、50…の有無による免震対象物の応答加速度波形を対比して図示している。図5によれば、マグネットダンパ50、50…を設けることにより、応答加速度の最大値は、約77%に低減され、図6によれば、約51%に低減されている。
【他の実施の形態】
【0031】
ベース板11、中板12の間には、2組の第1の制振機構30、30を併設してもよい(図7、図8)。また、中板12、天板13の間には、2組の第2の制振機構40、40を併設してもよい。
【0032】
図7、図8において、第1の制振機構30、30のガイド板31、31は、それぞれの凹曲面31bの形状が異なっている。すなわち、図8において、ガイドレール21の左側のガイド板31の凹曲面31bは、滑らかな曲線状であるのに対し、右側のガイド板31の凹曲面31bは、2直線を対称的に組み合わせて形成されている。第2の制振機構40、40についても、全く同様である。ただし、第1の制振機構30、30のプッシャ32、32は、それぞれ中板12の定位置において、対応するガイド板31の凹曲面31bの最深位置に対向しており、第2の制振機構40、40のプッシャ42、42は、それぞれ天板13の定位置において、対応するガイド板41の凹曲面41bの最深位置に対向している。なお、図8において、2本のガイド板31、31は、凹曲面31b、31bを有する一体に形成してもよい。2本のガイド板41、41についても同様である。
【0033】
一方、各2組の第1、第2の制振機構30、30、40、40は、それぞれ凹曲面31b、31b、41b、41bの形状を同一に揃えてもよい。また、第1、第2の制振機構30、40は、それぞれ2組以上の複数組を併設してもよい。
【0034】
なお、プッシャ32、42の先端のアダプタ32c、42cは、それぞれドーム状に代えて、対応する凹曲面31b、41bを上下に横切って線接触するかまぼこ状に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
この発明は、地震時の他、たとえば輸送時などの過大な振動から任意の物品を有効に保護するために、広く好適に適用することができる。
【符号の説明】
【0036】
11…ベース板
12…中板
13…天板
14…支持板
26…ばね
30…第1の制振機構
40…第2の制振機構
31、41…ガイド板
31b、41b…凹曲面
32、42…プッシャ
50…マグネットダンパ

特許出願人 国立大学法人 福井大学
株式会社 江沼チヱン製作所

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベース板と、該ベース板に対して直線的に相対移動可能な中板と、該中板に対し、前記ベース板に対する前記中板の移動方向と直交する方向に直線的に相対移動可能な天板と、複数のばねを介して前記天板上に保持する支持板と、前記ベース板、中板の間、前記中板、天板の間にそれぞれ介装する第1、第2の制振機構とを備えてなり、前記第1、第2の制振機構は、それぞれ前記中板、天板の移動方向の一辺を凹曲面に形成するガイド板と、前記凹曲面に向けて付勢し、前記凹曲面に滑り接触するプッシャとを組み合わせることを特徴とする免震装置。
【請求項2】
前記天板、支持板の間には、マグネットダンパを介装することを特徴とする請求項1記載の免震装置。
【請求項3】
前記第1、第2の制振機構は、それぞれ前記凹曲面の形状が異なる複数組を併設することを特徴とする請求項1または請求項2記載の免震装置。
【請求項4】
前記第1、第2の制振機構は、それぞれ前記凹曲面の形状が同一の複数組を併設することを特徴とする請求項1または請求項2記載の免震装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2013−72538(P2013−72538A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−214187(P2011−214187)
【出願日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【出願人】(504145320)国立大学法人福井大学 (287)
【出願人】(000143260)株式会社江沼チヱン製作所 (14)
【Fターム(参考)】