(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部支持体（１１，２１）と、
この下部支持体（１１，２１）の上に配置された上部支持体（１２，２２）と、
この上部支持体（１２，２２）の両側に設けられてこの上部支持体（１２，２２）を前記下部支持体（１１，２１）の上に略水平方向における一定方向へ往復移動可能に支持する転動体（１３，２３）と、
前記下部支持体（１１，２１）及び上部支持体（１２，２２）のうちの一方に固着されたエラストマからなるブッシュ（１４，２４）と、
基端部（１５ａ，２５ａ）が前記ブッシュ（１４，２４）にその軸心の周りに略水平旋回可能に固着され前記旋回により前記ブッシュ（１４，２４）に捩り変形を与える第一のアーム（１５，２５）と、
基端部（１６ａ，２６ａ）が前記下部支持体（１１，２１）及び上部支持体（１２，２２）のうちの他方に略水平旋回可能に取り付けられると共に先端部（１６ｂ，２６ｂ）が前記第一のアーム（１５，２５）の先端部（１５ｂ，２５ｂ）に互いに略水平方向屈伸動作可能に連結された第二のアーム（１６，２６）と、
からなる可動支持構造体（１０，２０）を備え、
前記第一のアーム（１５，２５）及び第二のアーム（１６，２６）の互いの連結部を関節とする屈伸動作が前記転動体（１３，２３）により移動が略水平方向における一定方向へ案内された前記下部支持体（１１，２１）及び上部支持体（１２，２２）の相対移動方向になされることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、
上下二組の可動支持構造体（１０，２０）を備え、
上側の可動支持構造体（１０）の下部支持体（１１）が下側の可動支持構造体（２０）の上部支持体（２２）上に固定され、
上側の可動支持構造体（１０）の下部支持体（１１）と上部支持体（１２）の相対移動方向（Ｘ）と、下側の可動支持構造体（２０）の下部支持体（２１）と上部支持体（２２）の相対移動方向（Ｙ）が、互いに略直交してなることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばオフィスオートメーション機器、通信及び電力設備、医療機器等の機械設備や、あるいは美術工芸品等の各種構造物を基礎又は床等の他の構造物上に免震支持し、地震等による前記構造物の転倒や破損を防止するための免震技術の分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地震等が発生した場合に、建物等の構造物に対する震動エネルギの伝達を減少させるには、図５に示すように、建物等の免震支持対象構造物ｂと基礎ｃとの間に免震装置ａを介在させることが有効である。免震装置ａの典型的な従来技術としては、図６に示すように、免震支持対象構造物ｂ側に取り付けられる上側ベースプレート１０１と、基礎ｃ側に取り付けられる下側ベースプレート１０２との間に、ゴム層及び金属板を交互に積層して一体化した積層ゴム１０３を設けたものが公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような免震装置ａは、基礎ｃから免震支持対象構造物ｂへの伝達震動を水平方向への積層ゴム１０３の剪断変形によって吸収・絶縁するものであることから、震動の振幅分以上の大きさの積層ゴム１０３を必要とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に対して装置が必然的に大型化する。このため、例えばオフィスオートメーション機器、通信及び電力設備、医療機器等の機械設備や、あるいは美術工芸品等の各種構造物を基礎又は床等の他の構造物上に免震支持するための手段としては不向きであった。
【０００４】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、機械設備や美術工芸品等の各種構造物を基礎又は床等の他の構造物上に免震支持するための手段として適した免震装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る免震装置は、下部支持体と、この下部支持体の上に配置された上部支持体と、この上部支持体の両側に設けられてこの上部支持体を前記下部支持体の上に略水平方向における一定方向へ往復移動可能に支持する転動体と備える可動支持構造体によって、免震支持対象構造物を基礎又は床等の上に支持するものである。前記可動支持構造体は、前記下部支持体及び上部支持体のうちの一方に固着されたエラストマからなるブッシュと、基端部が前記ブッシュにその軸心の周りに略水平旋回可能に固着され前記旋回により前記ブッシュに捩り変形を与える第一のアームと、基端部が前記下部支持体及び上部支持体のうちの他方に略水平旋回可能に取り付けられると共に先端部が前記第一のアームの先端部に互いに略水平方向屈伸動作可能に連結された第二のアームとを備えている。
【０００６】
この免震装置は、基礎又は床等から地震等による略水平方向の震動が入力される下部支持体が、免震支持対象構造物の慣性が作用する上部支持体に対して転動体の転動により略水平方向へ往復移動することによって、エラストマからなるブッシュの捩り変形を伴いながら、第一及び第二のアームが、その互いに角変位可能に連結された先端部を関節として屈伸するように動作され、このような動作によって前記基礎又は床等から免震支持対象構造物への震動の伝達を吸収し、かつ減衰するものである。ブッシュの捩り方向の弾性は、第一のアーム及び第二のアームを介して、下部支持体と上部支持体との間に転動体により略水平方向における一定方向へ案内された相対移動方向に対する弾性を与えるものであるため、ブッシュの捩り方向の弾性による前記相対移動方向のバネ定数と免震支持対象構造物の質量とによって決まる固有振動数を、地震入力の最大加速度が発生する２〜５Ｈｚの周波数帯より十分に小さい値に設定しておけば、前記免震支持対象構造物に対する震動伝達を有効に絶縁することができる。
【０００７】
また、本発明において一層好ましくは、可動支持構造体が上下二組設けられ、上側の可動支持構造体の下部支持体が下側の可動支持構造体の上部支持体上に固定され、上側の可動支持構造体の下部支持体と上部支持体の相対移動方向と、下側の可動支持構造体の下部支持体と上部支持体の相対移動方向が、互いに略直交してなるものである。そしてこのような構成とすることによって、水平方向のいずれの方位の震動も有効に絶縁することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明に係る免震装置の最良と思われる一実施形態を一部破断して示すもので、すなわちこの免震装置は、上下に重ねられた二組の可動支持構造体１０，２０を備えている。
【０００９】
上側の可動支持構造体１０は、底板１１ａ及びその両側から上方へ突出した一対の側板１１ｂからなる下部支持体１１と、この下部支持体１１の底板１１ａ上に配置されて天板１２ａ及びその両側から下方へ突出した一対の側板１２ｂからなる上部支持体１２と、この上部支持体１２の両側板１２ｂを略水平方向に貫通した車軸１３ａの周りに回転自在に設けられ下部支持体１１の底板１１ａ上を転動する転動体としての複数対の車輪１３と、下部支持体１１に固着されたエラストマからなる環状のブッシュ１４と、基端部１５ａが前記ブッシュ１４に固着された第一のアーム１５と、基端部１６ａが上部支持体１２に連結されると共に先端部１６ｂが前記第一のアーム１５の先端部１５ｂに連結された第二のアーム１６とからなる。上部支持体１２は下部支持体１１の底板１１ａ上を車輪１３を介して略水平方向相対移動可能に支持されており、その移動は前記車輪１３及び側板１１ｂ，１２ｂによって、Ｘ方向に案内されている。
【００１０】
ブッシュ１４は、その内周面が、下部支持体１１の底板１１ａの上面に突設された固定軸１１ｃの外周面に一体的に固着されている。また、第一のアーム１５の基端部１５ａは環状に形成されており、この基端部１５ａの内周面がブッシュ１４の外周面に一体的に固着されている。すなわち第一のアーム１５は、ブッシュ１４の捩り方向の弾性によって、ブッシュ１４の軸心の周り（固定軸１１ｃの周り）に略水平揺動することができ、この揺動に伴う環状の基端部１５ａの水平旋回動作によって、固定軸１１ｃとの間でブッシュ１４に捩り変形が与えられるようになっている。
【００１１】
第二のアーム１６は、その基端部１６ａが上部支持体１２の天板１２ａに連結軸１７を介して連結され、この連結軸１７の周りに略水平方向旋回可能となっている。この第二のアーム１６の先端部１６ｂと、第一のアーム１５の先端部１５ｂは、連結軸１８を介して連結されており、この連結軸１８を関節として互いに屈伸動作可能となっている。また、連結軸１７を中心とする第二のアーム１６の揺動半径は固定軸１１ｃを中心とする第一のアーム１５の揺動半径よりも短く、前記固定軸１１ｃと連結軸１７は、車輪１３による下部支持体１１と上部支持体１２の相対移動方向Ｘに対してほぼ直交する方向に並んでいる。なお、車軸１３ａによる車輪１３の装着部及び連結軸１７，１８による連結部には、それぞれベアリング（図示省略）が介装されており、これによって摩擦抵抗の減少が図られている。
【００１２】
また、上側の可動支持構造体１０におけるブッシュ１４の捩り方向の弾性は、第一及び第二のアーム１５，１６を介して、下部支持体１１と上部支持体１２との間にその相対移動方向Ｘに対する弾性を与えるものであるため、ブッシュ１４の捩り方向の弾性によるＸ方向のバネ定数と、免震支持対象構造物の質量とによって決まるＸ方向固有振動数は、先に説明したように、地震入力の最大加速度が発生する２〜５Ｈｚの周波数帯より十分に小さい値（例えば０．５Ｈｚ程度）に設定する。
【００１３】
一方、下側の可動支持構造体２０も、上述した上側の可動支持構造体１０と同様の構造であって、すなわち図２に示すように、下部支持体２１と、この下部支持体２１の底板２１ａ上に配置された上部支持体２２と、この上部支持体２２の両側板２２ｂを略水平方向に貫通した車軸２３ａの周りに回転自在に設けられ下部支持体２１の底板２１ａ上を転動する転動体としての複数対の車輪２３と、下部支持体２１の底板２１ａに突設された固定軸２１ｃに固着されたエラストマからなる環状のブッシュ２４と、環状の基端部２５ａが前記ブッシュ１４の外周面に固着された第一のアーム２５と、基端部２６ａが連結軸２７を介して上部支持体２２に取り付けられると共に先端部２６ｂが連結軸２８を介して前記第一のアーム２５の先端部２５ｂに連結された第二のアーム２６とからなる。すなわち上部支持体２２は下部支持体２１の底板２１ａ上を車輪２３を介して略水平方向相対移動可能に支持されており、その移動は前記車輪２３及び側板２１ｂ，２２ｂによってＹ方向に案内されている。
【００１４】
第一のアーム２５は、ブッシュ２４の捩り方向の弾性によって、ブッシュ２４の軸心の周り（固定軸２１ｃの周り）に略水平揺動することができ、この揺動に伴う環状の基端部２５ａの旋回動作によって、固定軸２１ｃとの間でブッシュ２４に捩り変形が与えられるようになっている。また、第一のアーム２５と第二のアーム２６は、連結軸２８を関節として互いに屈伸動作可能となっており、連結軸２７を中心とする第二のアーム２６の揺動半径は固定軸２１ｃを中心とする第一のアーム２５の揺動半径よりも短く、前記固定軸２１ｃと連結軸２７は、車輪２３による下部支持体２１と上部支持体２２の相対移動方向Ｙに対してほぼ直交する方向に並んでいる。なお、車軸２３ａによる車輪２３の装着部及び連結軸２７，２８による連結部には、それぞれベアリング（図示省略）が介装され、これによって摩擦抵抗の減少が図られている。
【００１５】
上側の可動支持構造体１０における下部支持体１１の底板１１ａは、下側の可動支持構造体２０における上部支持体２２の天板２２ａ上に、側板１１ｂ，２２ｂの方向が互いに９０°ずれた状態で、図示されていないネジ部材等の結合手段によって固定されている。このため、上側の可動支持構造体１０における下部支持体１１の側板１１ｂに取り付けられた車輪１３の転動方向、すなわち下部支持体１１と上部支持体１２の相対移動方向Ｘに対して、下側の可動支持構造体２０における下部支持体２１の側板２１ｂに取り付けられた車輪２３の転動方向、すなわち下部支持体２１と上部支持体２２の相対移動方向Ｙが互いに略直交している。
【００１６】
また、この下側の可動支持構造体２０においても上側の可動支持構造体１０と同様に、ブッシュ１４の捩り方向の弾性によるＹ方向のバネ定数と、免震支持対象構造物の質量とによって決まるＹ方向固有振動数を、地震入力の最大加速度が発生する２〜５Ｈｚの周波数帯より十分に小さい０．５Ｈｚ程度に設定する。
【００１７】
上述の構成を有する免震装置は、基礎又は床等と、その上に設置されるオフィスオートメーション機器等の免震支持対象構造物の間に介在され、この免震支持対象構造物を免震支持するものである。すなわち、下側の可動支持構造体２０における下部支持体２１の底板１１ａは前記基礎又は床等の上面に設置され、上側の可動支持構造体１０における上部支持体１２の天板１２ａ上に、前記免震支持対象構造物が固定される。
【００１８】
基礎又は床等から地震等によって例えばＸ方向の震動が入力された場合、下側の下側の可動支持構造体２０における下部支持体２１と上部支持体２２はＸ方向には相対移動しないから、前記震動はこの可動支持構造体２０を介して上側の可動支持構造体１０における下部支持体１１に伝達され、この下部支持体１１は、免震支持対象構造物の慣性が作用する上部支持体１２に対して、車輪１３の転動によりＸ方向へ往復移動する。このため、図３に一点鎖線で示すように、下部支持体１１に突設された固定軸１１ｃと、上部支持体１２に取り付けられた連結軸１７がＸ方向に相対移動し、固定軸１１ｃと、これを中心に揺動される第一のアーム１５の環状基端部１５ａとの間でブッシュ１４が捩り変形されながら、第一のアーム１５と第二のアーム１６が、連結軸１８を関節として屈伸するように動作される。そしてこのような動作によって、上部支持体２２へのＸ方向の震動伝達が吸収され、かつブッシュ１４の捩り変形による内部減衰作用によって前記震動が減衰される。
【００１９】
また、基礎又は床等から例えばＹ方向の震動が入力された場合、この震動によって下側の可動支持構造体２０における下部支持体２１は、Ｙ方向には下部支持体１１と上部支持体１２が相対移動しない上側の可動支持構造体１０を介して免震支持対象構造物の慣性が作用する上部支持体２２に対して、車輪２３の転動によりＹ方向へ往復移動する。このため、上述と同様に、下部支持体２１に突設された固定軸２１ｃと、上部支持体２２に取り付けられた連結軸２７がＹ方向に相対移動し、固定軸２１ｃと、これを中心に揺動される第一のアーム２５の環状の基端部２５ａとの間でブッシュ２４が捩り変形されながら、第一のアーム２５と第二のアーム２６が、連結軸２８を関節として屈伸するように動作される。そしてこのような動作によって、上部支持体２２より上側へのＹ方向の震動伝達が吸収され、かつブッシュ１４の捩り変形による内部減衰作用によって前記震動が減衰される。
【００２０】
また、基礎又は床等から例えばＸとＹの中間方向の震動が入力された場合、下側の可動支持構造体２０における下部支持体２１と上部支持体２２は、前記震動のＹ方向の成分によって、第一のアーム２５と第二のアーム２６の屈伸動作及びブッシュ２４の捩り変形を伴いながらＹ方向へ相対移動し、上側の可動支持構造体１０における下部支持体１１と上部支持体１２は、前記震動のＸ方向の成分によって、第一のアーム１５と第二のアーム１６の屈伸動作及びブッシュ１４の捩り変形を伴いながらＸ方向へ相対移動し、すなわち下側の可動支持構造体２０及び上側の可動支持構造体１０の双方の動作によって震動伝達が吸収され、免震支持対象構造物の震動が有効に抑制される。
【００２１】
上側及び下側の可動支持構造体１０，２０において、第一のアーム１５，２５の先端部１５ｂ，２５ｂを上部支持体１２，２２に連結している第二のアーム１６，２６は、震動入力によって下部支持体１１，２１と上部支持体１２，２２が相対移動された際の第一のアーム１５，２５の揺動角度を小さくして、ブッシュ１４，２４の捩り変形量を小さくする作用を有する。すなわち、例えば図４に比較例として示すように、第一のアーム２０１の先端側を、上部支持体に設けた連結軸２０２に長孔２０１ａ等により連結した場合は、震動入力によって、下部支持体に対して連結軸２０２が距離Ｌだけ相対移動すると、第一のアーム２０１の揺動角度がβとなって、ブッシュ２０３が大きく捩り変形されるのに対し、本発明の場合は、図３に示すように、下部支持体に対して連結軸１７，２７が上記と同じ距離Ｌだけ相対移動しても、第二のアーム１６，２６の揺動を含む動作によって、第一のアーム１５，２５の揺動角度はαとなり（α＜β）、このため、大きな震動入力をブッシュ１４，２４の小さな捩り変形で吸収することができるのである。
【００２２】
また、図４に示す比較例によれば、連結軸２０２の相対移動距離によって、固定軸２０４を支点とする第一のアーム２０１の作用点（長孔２０１ａ内の連結軸２０２）までの距離が変化するので、連結軸２０２の相対移動方向に対するバネ定数（固有振動数）は、入力震動の振幅によって異なることとなり、したがって震動吸収機能が一定しない。これに対し、本発明によれば、連結軸１７，２７の相対移動距離に関係なく、固定軸１１ｃ，２１ｃを支点とする第一のアーム１５，２５の作用点（連結軸１８，２８）までの距離が不変であり、このため連結軸１７，２７の相対移動方向に対するバネ定数（固有振動数）が一定であり、安定した震動吸収機能を奏することができる。
【００２３】
なお、本発明は、図示の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。例えば、第二のアーム１６の長さは、必ずしも第一のアーム１５より短くする必要はなく、車輪１３，２３の代わりに、他の転動体（例えばコロやベアリング等）を用いることもできる。
【００２４】
また、図示の実施形態においては、第一のアーム１５，２５の基端部１５ａ，２５ａをブッシュ１４，２４を介して下部支持体１１，２１の底板１１ａ，２１ａに取り付け、第二のアーム１６，２６の基端部１６ａ，２６ａを連結軸１７，２７を介して上部支持体１２，２２の天板１２ａ，２２ａに連結してなる構成を有するが、これとは逆に、第一のアーム１５，２５の基端部１５ａ，２５ａをブッシュ１４，２４を介して上部支持体１２，２２の天板１２ａ，２２ａに取り付け、第二のアーム１６，２６の基端部１６ａ，２６ａを連結軸１７，２７を介して下部支持体１１，２１の底板１１ａ，２１ａに連結した構成としても、上述と同様の作用・効果が得られる。
【００２５】
また、図示の実施形態においては、ブッシュ１４，２４の内周面を非回転である固定軸１１ｃ，２１ｃに固着し、このブッシュ１４，２４の外周面に第一のアーム１５，２５の環状の基端部１５ａ，２５ａを固着してなる構成を有するが、これとは逆に、ブッシュ１４，２４の外周面を固着する環状体を下部支持体１１，２１の底板１１ａ，２１ａあるいは上部支持体１２，２２の天板１２ａ，２２ａに一体に形成し、ブッシュ１４，２４の内周面に固着する軸を第一のアーム１５，２５の基端部に形成しても、上述と同様、ブッシュ１４，２４に第一のアーム１５，２５の揺動動作に伴う捩り方向の変形を与えることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る免震装置は、地震等による震動入力を、エラストマからなるブッシュの捩り変形で吸収・減衰するものであるため、機械設備や美術工芸品等の各種構造物を免震支持するのに適した小型の免震装置とすることができ、しかも、互いに連結された第一及び第二のアームの屈伸動作を介して、前記ブッシュの小さな捩り変形で大振幅の震動を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る免震装置の好適な一実施形態を一部破断して示す斜視図である。
【図２】上記実施形態における上側の可動支持構造体と下側の可動支持構造体とを分離し、かつ一部破断して示す斜視図である。
【図３】上記実施形態における震動入力時の動作を示す説明図である。
【図４】比較例における震動入力時の動作を示す説明図である。
【図５】建築構造物を従来の免震装置を介して免震支持した状態を示す概略的な説明図である。
【図６】上記従来の免震装置の概略構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  上側の可動支持構造体
１１，２１  下部支持体
１１ａ，２１ａ  底板
１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ  側板
１１ｃ，２１ｃ  固定軸
１２，２２  上部支持体
１２ａ，２２ａ  天板
１３，２３  車輪（転動体）
１３ａ，２３ａ  車軸
１４，２４  ブッシュ
１５，２５  第一のアーム
１５ａ，１６ａ，２５ａ，２６ａ  基端部
１５ｂ，１６ｂ，２５ｂ，２６ｂ  先端部
１６，２６  第二のアーム
１７，１８，２７，２８  連結軸
【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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