(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震対象物が取り付けられる第１架台と、
前記第１架台に重ねて配置され、前記第１架台を所定方向にスライド可能に支持する第２架台と、
前記第２架台に対して前記第１架台を前記所定方向に弾性支持する複数の弾性部材と、
を備え、
前記複数の弾性部材は、並列接続された１次弾性部材および２次弾性部材を少なくとも備え、
前記第１架台と前記第２架台との前記所定方向の相対変位が所定値未満の場合には、前記１次弾性部材のみが弾性変形し、前記相対変位が前記所定値以上の場合には、前記１次弾性部材および前記２次弾性部材が弾性変形することを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免震装置であって、
前記１次弾性部材は、１次弾性機構を構成し、
前記２次弾性部材は、２次弾性機構を構成し、
前記１次弾性機構と前記２次弾性機構とは、所定方向に沿って並んで配置されていることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の免震装置であって、
前記２次弾性部材は、前記１次弾性部材よりも大きな弾性定数を有することを特徴とする免震装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の免震装置であって、
前記第１架台および前記第２架台のいずれか一方から前記所定方向と交差する方向に立設された規制軸と、
前記規制軸の前記所定方向に前記所定値のクリアランスを確保した状態で配置された可動部材と、
を備え、
前記２次弾性部材は、一端が前記可動部材に接続され、他端が前記第１架台および前記第２架台のいずれか他方に接続されていることを特徴とする免震装置。
【請求項５】
請求項４に記載の免震装置であって、
前記２次弾性部材は、コイルバネであることを特徴とする免震装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の免震装置であって、
前記可動部材は、前記規制軸を囲繞して配置されたリング部材であり、
前記２次弾性部材は、前記リング部材を中心として放射状に配置されていることを特徴とする免震装置。
【請求項７】
請求項６に記載の免震装置であって、
前記規制軸の外面と前記リング部材の内周面との間に、緩衝部材を設けたことを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、精密機器の製造装置等（請求項の「免震対象物」に相当）を地震等の振動から保護するための免震装置が知られている。
例えば、特許文献１には、下床スラブ（請求項の「第２架台」に相当。）と上床との間に、スベリ板とベースプレート（請求項の「第１架台」に相当。）とを備え、ベースプレートをバネ式水平動緩衝手段（請求項の「弾性部材」に相当。）により下床スラブに引張係止した免震装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１の免震装置によれば、振動荷重は、先ずスベリ板とベースプレートとの間におけるスベリで吸収され上床の振動は微少となり、次いで上床の振幅は水平動用コイルバネによって減衰が促進されるから、上床に設置した機械装置（免震対象物）への被害を最小となし得る利点を有するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−１０４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、精密機器の製造装置等には、例えば製造装置内部から製造装置外部へ排液を行ったり、製造装置外部から製造装置内部へガスを導入したりするための配管等が接続されることがある。
【０００６】
ここで、地震動が規則的な正弦波振動から不規則に変化したときには、免震装置上に設置された免震対象物と、免震装置の設置面との間に相対変位が発生する。このとき、ある程度の相対変位の範囲（以下、「許容範囲」という。）では、配管等が弾性変形するので配管等の破損が防止される。しかし、免震対象物と設置面との相対変位が許容範囲を超えた場合には、配管等の弾性変形により相対変位を吸収できず、配管等が破損することとなる。
【０００７】
したがって、免震装置には、地震動が規則的な正弦波振動であるときに振動振幅を抑制する免震機能とともに、地震動が規則的な正弦波振動から不規則に変化したときの免震対象物と設置面との相対変位を抑制する機能（以下、「大変位抑制機能」という。）が要求される。
【０００８】
しかしながら、従来技術にあっては、免震を目的としてコイルバネのバネ定数（請求項の「弾性定数」に相当。）を極めて小さく設定している。このため、地震動の振動振幅が不規則に変位したときには、コイルバネが大きく伸長して免震対象物と設置面との相対変位を抑制できず、大変位抑制機能が損なわれるおそれがある。
【０００９】
なお、コイルバネのバネ定数を高く設定することで、振動振幅が不規則に変位したときでもコイルバネが大きく伸長することなく、大変位抑制機能を確保できると考えられる。しかし、バネ定数を高く設定すると免震装置の固有周波数も高くため、免震機能が損なわれるおそれがある。
【００１０】
そこで本発明は、免震機能と大変位抑制機能とのバランスを所望の状態に設定できる免震装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の免震装置は、免震対象物が取り付けられる第１架台と、前記第１架台に重ねて配置され、前記第１架台を所定方向にスライド可能に支持する第２架台と、前記第２架台に対して前記第１架台を前記所定方向に弾性支持する複数の弾性部材と、を備え、前記複数の弾性部材は、並列接続された１次弾性部材および２次弾性部材を少なくとも備え、前記第１架台と前記第２架台との前記所定方向の相対変位が所定値未満の場合には、前記１次弾性部材のみが弾性変形し、前記相対変位が前記所定値以上の場合には、前記１次弾性部材および前記２次弾性部材が弾性変形することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、所望の免震機能が得られるように１次弾性部材の弾性定数を設定すれば、規則的な正弦波振動であって第１架台と第２架台との相対変位が所定値未満となる振動を免震できる。
また、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台と第２架台との相対変位が所定値以上となる場合には、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形する。ここで、１次弾性部材と２次弾性部材とは並列接続されているので、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形したとき、１次弾性部材が弾性変形したときよりも弾性定数を大きく確保できる。したがって、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台と第２架台との間に所定値以上の相対変位が発生したときには、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形して大変位抑制機能を発揮できる。しかも、所望の大変位抑制機能が得られるように２次弾性部材の弾性定数を設定すれば、免震対象物の相対変位を許容範囲内に抑制できる。
このように、弾性定数が段階的に変化するように複数の弾性部材を設けることで、免震機能と大変位抑制機能とのバランスを所望の状態に設定できる免震装置を提供できる。
また、前記１次弾性部材は、１次弾性機構を構成し、前記２次弾性部材は、２次弾性機構を構成し、前記１次弾性機構と前記２次弾性機構とは、所定方向に沿って並んで配置されていることを特徴としている。
【００１３】
また、前記２次弾性部材は、前記１次弾性部材よりも大きな弾性定数を有することを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形したとき、１次弾性部材よりも弾性定数をさらに大きく確保できる。したがって、より良好に大変位抑制機能を発揮できる。
【００１５】
また、前記第１架台および前記第２架台のいずれか一方から前記所定方向と交差する方向に立設された規制軸と、前記規制軸の前記所定方向に前記所定値のクリアランスを確保した状態で配置された可動部材と、を備え、前記２次弾性部材は、一端が前記可動部材に接続され、他端が前記第１架台および前記第２架台のいずれか他方に接続されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、第１架台および第２架台のいずれか一方から規制軸が立設され、第１架台および第２架台のいずれか他方に２次弾性部材と可動部材とが接続されている。ここで、規制軸と可動部材とは前記所定方向に前記所定値のクリアランスが確保されているので、第１架台および第２架台が前記所定方向に所定値以上の距離を相対変位すると、可動部材と規制軸との相対変位が規制されて、複数の２次弾性部材が弾性変形する。このように、可動部材と規制軸とのクリアランスを所定値に設定するだけで、第１架台と第２架台との間に所定値以上の相対変位が発生したときに、１次弾性部材および２次弾性部材を弾性変形させて大変位抑制機能を発揮できる。したがって、可動部材と規制軸とのクリアランスを所定値に設定するだけで、免震機能と大変位抑制機能とのバランスを所望の状態に容易に設定できる。
【００１７】
また、前記２次弾性部材は、コイルバネであることを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、コイルバネを使用することで、所望の弾性定数を有する２次弾性部材を簡単且つ低コストに形成できる。これにより、簡単且つ低コストに大変位抑制機能を所望の状態に設定できる。
【００１９】
また、前記可動部材は、前記規制軸を囲繞して配置されたリング部材であり、前記２次弾性部材は、前記リング部材を中心として放射状に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、リング部材の周方向全域にわたって２次弾性部材を配置しているので、リング部材の周方向全域にわたってバランスよく２次弾性部材を弾性変形させることができる。したがって、第１架台がスライド移動する所定方向をリング部材の周方向全域とすることができ、リング部材の周方向全域にわたって大変位抑制機能を発揮できる。
【００２１】
また、前記規制軸の外面と前記リング部材の内周面との間に、緩衝部材を設けたことを特徴としている。
【００２２】
本発明によれば、規制軸とリング部材とが衝突してリング部材の移動が規制軸により規制されたときに、衝撃を吸収できる。したがって免震対象物に伝達する衝撃を軽減して免震対象物の転落や破損を防止できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、所望の免震機能が得られるように１次弾性部材の弾性定数を設定すれば、規則的な正弦波振動であって第１架台と第２架台との相対変位が所定値未満となる振動を免震できる。
また、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台と第２架台との相対変位が所定値以上となる場合には、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形する。ここで、１次弾性部材と２次弾性部材とは並列接続されているので、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形したとき、１次弾性部材が弾性変形したときよりも弾性定数を大きく確保できる。したがって、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台と第２架台との間に所定値以上の相対変位が発生したときには、１次弾性部材および２次弾性部材が弾性変形して大変位抑制機能を発揮できる。しかも、所望の大変位抑制機能が得られるように２次弾性部材の弾性定数を設定すれば、免震対象物の相対変位を許容範囲内に抑制できる。
このように、弾性定数が段階的に変化するように複数の弾性部材を設けることで、免震機能と大変位抑制機能とのバランスを所望の状態に設定できる免震装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の免震装置の斜視図である。
【図２】第１架台の説明図である。
【図３】第１レールおよび第２レールの説明図である。
【図４】第２架台の説明図である。
【図５】１次弾性部材および２次弾性部材の拡大図である。
【図６】免震装置の復元力を示すグラフである。
【図７】免震装置の周波数特性のグラフである。
【図８】第１架台が所定値以上移動したときの説明図である。
【図９】大変位抑制機能の検討結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（免震装置）
次に、本実施形態の免震装置について説明する。
図１は、本実施形態の免震装置１の斜視図である。なお、図１では、分かり易くするために、免震装置１に取り付けられる免震対象物Ｗを二点鎖線で図示している。また、以下の説明では、免震装置１の長手方向をＸ方向とし、図１の右側を＋Ｘ側とし、左側を−Ｘ側として説明する。また、免震装置１の短手方向をＹ方向とし、図１の紙面奥側を＋Ｙ側とし、紙面手前側を−Ｙ側として説明する。また、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向（すなわち免震装置１の厚み方向）をＺ方向とし、図１の上側を＋Ｚ側とし、下側を−Ｚ側として説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の免震装置１は、Ｚ方向から見て略矩形板状をした装置であり、免震対象物Ｗを設置面Ｇに設置する際に、免震対象物Ｗと設置面Ｇとの間に配置されるものである。
免震対象物Ｗは、例えば精密機器の製造装置等であり、免震対象物Ｗと設置面Ｇの間には、免震対象物Ｗの内部から免震対象物Ｗの外部へ排液を行ったり、免震対象物Ｗの外部から免震対象物Ｗの内部へガスを導入したりするための不図示の配管等が接続されている。
免震装置１は、免震対象物Ｗが取り付けられる第１架台１０と、第１架台１０に重ねて配置され、第１架台１０をＸ方向およびＹ方向（請求項の「所定方向」に相当。）にスライド可能に支持する第２架台２０（図４参照）と、を備えている。
【００２７】
（第１架台）
図２は、第１架台１０の説明図である。
図２に示すように、第１架台１０は、Ｚ方向から見て略長方形状の部材であり、第１架台フレーム１３と、第１架台フレーム１３の＋Ｚ側に配置されるプレート部材１１と、を備えている。なお、図２では、分かり易くするために、プレート部材１１を二点鎖線で図示している。
【００２８】
第１架台フレーム１３は、外枠構成部材１５（１５ａ，１５ｂ）と、内枠構成部材１６（１６ａ，１６ｂ）と、を備えている。
外枠構成部材１５は、例えば鉄等の角パイプ材等からなり、外枠長尺部材１５ａおよび外枠長尺部材１５ａよりも短い外枠短尺部材１５ｂを一対ずつ備えている。
一対の外枠長尺部材１５ａは、Ｙ方向に所定間隔を空けて、延在方向がＸ方向に沿うように略平行に配置されている。
一対の外枠短尺部材１５ｂは、外枠長尺部材１５ａのＸ方向両端部において、延在方向がＹ方向に沿うように略平行に配置されている。
【００２９】
内枠構成部材１６は、外枠構成部材１５と同様に例えば鉄等の角パイプ材等からなり、一対の内枠長尺部材１６ａおよび内枠長尺部材１６ａよりも短い複数本（本実施形態では４本）の内枠短尺部材１６ｂを備えている。
【００３０】
一対の内枠長尺部材１６ａは、一対の外枠長尺部材１５ａのＹ方向内側において、Ｙ方向に所定間隔を空けて、延在方向がＸ方向に沿うように略平行に配置されている。
また、４本の内枠短尺部材１６ｂは、外枠短尺部材１５ｂのＸ方向内側および一対の内枠長尺部材１６ａのＹ方向内側において、Ｘ方向に所定ピッチを空けて、延在方向がＹ方向に沿うように略平行に配置されている。
【００３１】
隣接する内枠短尺部材１６ｂの離間距離は、一対の内枠長尺部材１６ａの離間距離と略同一となるように形成される。これにより、内枠長尺部材１６ａと内枠短尺部材１６ｂとで囲まれたＺ方向から見て略正方形状の内枠１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）が、Ｘ方向に並んで３個形成される。３個の内枠１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち、Ｘ方向両側の内枠１８ａ，１８ｃには後述する１次弾性部材３０が配置され、中央の内枠１８ｂには後述する２次弾性部材４０が配置される。
【００３２】
第１架台フレーム１３の＋Ｚ側には、プレート部材１１が配置されている。プレート部材１１は、例えば鉄等からなる平板部材であり、外形が第１架台フレーム１３の外形と略同一に形成されている。なお、図１に示すように、プレート部材１１の内枠１８ａ，１８ｂ，１８ｃ（図２参照）に対応した位置に開口を形成し、この開口を覆う着脱可能なリッド１１ａを設けてもよい。これにより、リッド１１ａを外すだけで、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０（いずれも図２参照）を容易にメンテナンスできる。
【００３３】
図２に示すように、第１架台１０は、第１レール１９を備えている。第１レール１９は、プレート部材１１の−Ｚ側面に固定され、−Ｚ側に突出し、Ｘ方向に沿って延在して形成されている。第１レール１９は、プレート部材１１のＹ方向の両側に形成されており、外枠長尺部材１５ａと内枠長尺部材１６ａとの間においてＹ方向に沿って渡し掛けられた補強フレームの隙間１４に、それぞれ配置されている。本実施形態の第１レール１９は、隙間１４内に配置可能なように、第１レール１９ａ〜１９ｄにＸ方向に４分割されており、Ｘ方向に略等間隔に配置されている。
【００３４】
また、第１レール１９のＸ方向両端部には、第１ストッパ１７が形成されている。本実施形態の第１ストッパ１７は、第１レール１９ａ〜１９ｄのうち、第１架台１０のＸ方向中央を挟んで両側に配置された第１レール１９ｂ，１９ｃに形成されている。第１ストッパ１７は、後述する第１レール走行部材５２（図３参照）と衝突することで、第１レール１９および第１架台１０と、第２架台２０とのＸ方向における相対移動を規制している。
【００３５】
図３は、第１レール１９および後述する第２レール２９の説明図である。なお、図３では、分かり易くするためにプレート部材１１の図示を省略している。
図３に示すように、第１レール１９には第１レール走行部材５２が取り付けられている。第１レール走行部材５２は、Ｘ方向から見て略Ｕ字形状に形成されており、＋Ｚ側に開口を有しＸ方向に沿った第１溝部５２ａを有している。第１溝部５２ａのＹ方向の幅は、第１レール１９のＹ方向の幅よりも若干広く形成されている。また、第１溝部５２ａのＺ方向の深さは、第１レール１９のＺ方向の突出高さよりも若干浅く形成されている。第１溝部５２ａ内に第１レール１９を配置することで、第１架台１０と第１レール走行部材５２とは、Ｘ方向に相対移動可能となっている。
【００３６】
（第２架台）
図４は、第２架台２０の説明図である。なお、図４では、分かり易くするために、第１架台１０の図示を省略している。
図４に示すように、第２架台２０は、第１架台１０（図２参照）よりも外形が小さく形成されたＺ方向から見て略矩形枠状の部材であり、支持部材２１と、枠体構成部材２５と、枠体補強部材２６（２６ａ，２６ｂ）と、を備えている。
【００３７】
支持部材２１は、例えば鉄等からなる長尺の平板部材である。支持部材２１は４本設けられており、Ｘ方向に所定ピッチを空けて、延在方向がＹ方向に沿うように略平行に配置されている。本実施形態の支持部材２１は、第１架台１０の内枠短尺部材１６ｂと同一のピッチで配置されている。支持部材２１には、Ｚ方向に沿って不図示の貫通孔が形成されており、設置面Ｇ（図１参照）に不図示のボルト等で固定可能となっている。
【００３８】
枠体構成部材２５は、例えば鉄等の角パイプ材等からなり、隣接する支持部材２１間のＹ方向両端部において、延在方向がＸ方向に沿うように略平行に配置されている。本実施形態では、支持部材２１と枠体構成部材２５とにより、Ｚ方向から見て略長方形状の３個の枠体２８（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）がＸ方向に並んで形成される。
【００３９】
各枠体２８ａ，２８ｂ，２８ｃには、例えば鉄等の角パイプ材等からなる長尺枠体補強部材２６ａと短尺枠体補強部材２６ｂが配置されている。
長尺枠体補強部材２６ａは、枠体２８のＹ方向の中心を挟んで両側に、延在方向がＸ方向に沿うように２本配置されている。また、短尺枠体補強部材２６ｂは、Ｘ方向に所定ピッチを空けて、延在方向がＹ方向に沿うように略平行に配置されている。そして、長尺枠体補強部材２６ａおよび短尺枠体補強部材２６ｂは、略格子状に直交して配置されている。
【００４０】
第２架台２０は、第２レール２９を備えている。第２レール２９は、各支持部材２１の＋Ｚ側面に固定され、＋Ｚ側に突出し、Ｙ方向に沿って延在して形成されている。第２レール２９は、Ｚ方向から見て第１レール１９（図２参照）と交差するように形成されている。本実施形態の第２レール２９は、各支持部材２１の＋Ｚ側面においてＹ方向に２分割されており、分割された２本の第２レール２９ａ，２９ｂのうち、一方の第２レール２９ａが長尺枠体補強部材２６ａよりも＋Ｙ側に配置され、他方の第２レール２９ｂが長尺枠体補強部材２６ａよりも−Ｙ側に配置されている。
【００４１】
また、第２レール２９ａ，２９ｂのＹ方向端部には、第２ストッパ２７が形成されている。本実施形態では、第２ストッパ２７は、＋Ｙ側の第２レール２９ａの−Ｙ側端部および−Ｙ側の第２レール２９ｂの＋Ｙ側端部に形成されている。第２ストッパ２７は、後述する第２レール走行部材５３（図３参照）と衝突することで、第１架台１０と、第２レール２９および第２架台２０とのＹ方向における相対移動を規制している。
【００４２】
図３に示すように、第２レール２９には第２レール走行部材５３が取り付けられている。
第２レール走行部材５３は、Ｙ方向から見て略Ｕ字形状に形成されており、−Ｚ側に開口を有しＹ方向に沿った第２溝部５３ａを有している。第２レール２９と第２溝部５３ａとの関係は、第１レール１９と第１溝部５２ａとの関係と同様であるので、説明を省略する。第２溝部５３ａ内に第２レール２９を配置することで、第２架台２０と第２レール走行部材５３とは、Ｙ方向に相対移動可能となっている。
【００４３】
（スライダ）
図３に示すように、第１架台１０と第２架台２０とは、スライダ５０を介してＺ方向に重ねて配置されている。
スライダ５０は、例えば鉄等からなる部材であり、平板状のベース部５１を挟んで＋Ｚ側に前述の第１レール走行部材５２を、−Ｚ側に前述の第２レール走行部材５３を固定することにより形成されている。
スライダ５０は、第１レール１９と第２レール２９との間であって、Ｚ方向から見て第１レール１９と第２レール２９とが交差する箇所に配置されており、本実施形態では８箇所に配置されている。
本実施形態では、スライダ５０を介して＋Ｚ側に第１架台１０が配置され、−Ｚ側に第２架台２０が配置されている。そして、第１架台１０と第２架台２０とは、Ｘ方向およびＹ方向に沿って相対移動可能となっている。
【００４４】
（弾性機構）
図５は、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０の拡大図である。なお、図５では、分かり易くするために、プレート部材１１の図示を省略している。
本実施形態の免震装置１は、２組の１次弾性機構３と１組の２次弾性機構４とを備えている。１次弾性機構３および２次弾性機構４は、プレート部材１１の−Ｚ側且つ第２架台２０の＋Ｚ側であって、Ｘ方向に沿って並んだ３個の内枠１８ａ，１８ｂ，１８ｃに配置されている。具体的には、３個の内枠１８ａ，１８ｂ，１８ｃのうち、Ｘ方向両側の内枠１８ａ，１８ｃには１次弾性機構３が配置され、中央の内枠１８ｂには２次弾性機構４が配置される。すなわち、２組の１次弾性機構３と１組の２次弾性機構４とはＸ方向に沿って並んで配置されている。そして、１次弾性機構３を構成する２組の１次弾性部材３０と、２次弾性機構４を構成する１組の２次弾性部材４０とは、第１架台１０と第２架台２０との間で並列接続されている。
【００４５】
（１次弾性機構）
１次弾性機構３は、接続部材２４と、１次弾性部材３０とを備えている。なお、−Ｘ側の内枠１８ａに配置される１次弾性機構３と、＋Ｘ側の内枠１８ｃに配置される１次弾性機構３とは同一の構造である。したがって、−Ｘ側の内枠１８ａに配置される１次弾性機構３についてのみ説明をし、＋Ｘ側の内枠１８ｃに配置される１次弾性機構３については、説明を省略している。
【００４６】
接続部材２４は、枠体２８ａの内側に形成されている。図５に示すように、接続部材２４は、例えば鉄等からなる中空の略円筒形状をした部材であり、中心軸がＺ方向に沿うように配置されている。接続部材２４の−Ｚ側は、長尺枠体補強部材２６ａおよび短尺枠体補強部材２６ｂの＋Ｚ側面に板部材等を介して固定されている。
【００４７】
また、接続部材２４は、接続部材２４の中心軸と第１架台１０の内枠１８ａの中心軸とが略一致するように配置されており、内枠１８ａの４個の隅部から、接続部材２４の外周面２４ａまでの最短距離がそれぞれ略同一となっている。
接続部材２４には、円環金具２４ｂが接続部材２４の周方向に約９０°ピッチで、且つ内枠１８ａの隅部への最短地点に設けられている。円環金具２４ｂは、接続部材２４の径方向外側から螺合されて固定されており、円環金具２４ｂの円環部分が接続部材２４の径方向外側に配置されている。円環金具２４ｂには、後述する１次コイルバネ３１の一端３１ａが接続されている。
【００４８】
（１次弾性部材）
１次弾性部材３０は、免震装置１に入力される地震動等の振動が規則的な正弦波振動であるときに、免震対象物Ｗ（図１参照）の振動振幅を抑制する免震機能の発揮を目的として設けられている。
【００４９】
本実施形態の１次弾性部材３０は、４本の１次コイルバネ３１により形成されている。４本の１次コイルバネ３１の自由長は、内枠１８ａの隅部から、接続部材２４の円環金具２４ｂまでの最短距離よりも短く形成されている。４本の１次コイルバネ３１の一端３１ａは、内枠１８ａの中心に設けられた接続部材２４に、円環金具２４ｂを介してそれぞれ接続部材２４の周方向に約９０°ピッチで接続されている。また、４本の１次コイルバネ３１の他端３１ｂは、それぞれ第１架台１０の内枠１８ａの隅部に接続されている。そして、４本の１次コイルバネ３１は、所定の張力を有した状態で、内枠１８ａの対角線に沿って接続部材２４を中心として放射状に配置される。
【００５０】
１次弾性部材３０の弾性定数は、所望の免震機能が得られるように設定される。１次弾性部材３０の弾性定数は、免震対象物Ｗの重量や、第１架台１０の重量、入力される振動の加速度等に応じて、所望の免震機能が得られるように種々設定できる。
【００５１】
（２次弾性機構）
２次弾性機構４は、規制軸２２と、リング部材４８（可動部材）と、２次弾性部材４０とを備えている。
規制軸２２は、３個の枠体２８ａ，２８ｂ，２８ｃのうち、中央の枠体２８ｂの内側に形成されている。規制軸２２は、中心に配置された本体部２２ｂと、本体部２２ｂの周囲に配置された緩衝部材２２ａと、を備えている。
本体部２２ｂは、例えば鉄等により形成された棒状部材であり、Ｚ方向に沿って立設されている。規制軸２２の−Ｚ側端は、長尺枠体補強部材２６ａおよび短尺枠体補強部材２６ｂの＋Ｚ側面に、接続部材２４と同様に板部材等を介して固定されている。規制軸２２は、第１架台１０の内枠１８ｂの中心軸と略一致するように配置されており、内枠１８ｂの４個の隅部から、規制軸２２までの距離がそれぞれ略同一となっている。
【００５２】
緩衝部材２２ａは、例えばゴム等からなり、本体部２２ｂの外面を覆うように形成されている。これにより、緩衝部材２２ａは、本体部２２ｂと後述するリング部材４８の内周面４８ａとの間に設けられている。緩衝部材２２ａは、後述するようにリング部材４８の移動が規制軸２２により規制されたときに、それぞれ金属で形成された本体部２２ｂとリング部材４８とが直接衝突するのを防止し、衝撃を吸収している。これにより、免震装置１から免震対象物Ｗに伝達する衝撃を軽減して免震対象物Ｗの転落や破損を防止できる。
【００５３】
リング部材４８は、中央の枠体２８ｂの内側において、規制軸２２を囲繞して配置されている。リング部材４８は、鉄等からなる中空の略円筒形状をした部材であり、中心軸がＺ方向に沿うように配置されている。リング部材４８の外周面４８ｂには、周方向に約９０°ピッチで接続部４８ｃが形成されている。
【００５４】
各接続部４８ｃには、後述する４本の２次コイルバネ４１の一端４１ａがそれぞれ接続されている。そして、２次コイルバネ４１の他端４１ｂを内枠１８ｂの隅部に接続することにより、２次コイルバネ４１が内枠１８ｂの対角線に沿って、リング部材４８を中心として放射状に配置される。
【００５５】
また、リング部材４８は、２次コイルバネ４１により内枠１８ｂの対角線に沿って略均等に引っ張られている。このため、リング部材４８は、規制軸２２の周方向全周にわたって、規制軸２２の外面（本実施形態では緩衝部材２２ａの外面に相当）とリング部材４８の内周面４８ａとの間に所定値のクリアランスＣを確保した状態で、規制軸２２を囲繞して配置される。なお、規制軸２２の外面とリング部材４８の内周面４８ａとの間に所定値のクリアランスＣを設けたときの作用については後述する。
【００５６】
（２次弾性部材）
２次弾性部材４０は、免震装置１に入力される地震動等の振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化したときに、免震対象物Ｗと設置面Ｇとの相対変位を抑制する大変位抑制機能の発揮を目的として設けられている。
【００５７】
本実施形態の２次弾性部材４０は、４本の２次コイルバネ４１により形成されている。４本の２次コイルバネ４１の自由長は、内枠１８ｂの隅部から、リング部材４８までの最短距離よりも短く形成されている。４本の２次コイルバネ４１の一端４１ａは、内枠１８ａの中心に設けられたリング部材４８の接続部４８ｃに、リング部材４８の周方向に約９０°ピッチで接続されている。また、４本の２次コイルバネ４１の他端４１ｂは、それぞれ第１架台１０の内枠１８ｂの隅部に接続されている。そして、４本の２次コイルバネ４１は、所定の張力を有した状態で、内枠１８ｂの対角線に沿ってリング部材４８を中心として放射状に配置される。このように、リング部材４８の周方向全域にわたって２次コイルバネ４１が配置されるので、リング部材４８の周方向全域、すなわちＺ方向に垂直な平面内でバランスよく２次弾性部材４０を弾性変形させることができる。したがって、Ｘ方向およびＹ方向の全域にわたって大変位抑制機能を発揮できる。
【００５８】
また、４本の２次コイルバネ４１は、内枠１８ｂの対角線に沿ってリング部材４８を略均等に引っ張っているので、規制軸２２の外面とリング部材４８の内周面４８ａとの間には、前述のように所定値のクリアランスＣが形成される。
ここで、第１架台１０と第２架台２０とがＸ方向およびＹ方向に相対変位すると、これに対応して第２架台２０に形成された規制軸２２、および第１架台１０に２次コイルバネ４１を介して接続されたリング部材４８も相対変位する。そして、第１架台１０および第２架台２０が所定値以上の距離を相対変位すると、リング部材４８と規制軸２２との相対変位が規制され、２次コイルバネ４１が弾性変形する。このように、リング部材４８と規制軸２２とのクリアランスＣを所定値に設定するだけで、第１架台１０と第２架台２０との間に所定値以上の相対変位が発生したときに、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０を弾性変形させて、大変位抑制機能を発揮できる。
【００５９】
２次弾性部材４０の弾性定数は、所望の大変位抑制機能が得られるように設定される。２次弾性部材４０の弾性定数は、免震対象物Ｗの重量や、第１架台１０の重量、入力される振動の加速度等に応じて、所望の大変位抑制機能が得られるように種々設定できる。
ここで、２次弾性部材４０は、１次弾性部材３０よりも大きな弾性定数を有するように形成されるのが望ましい。これにより、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形したとき、１次弾性部材３０よりも弾性定数をさらに大きく確保できるので、より良好に大変位抑制機能を発揮できる。
【００６０】
（作用）
続いて、以下に本実施形態の免震装置１の作用について説明をする。なお、以下の説明では、分かり易くするために第１架台１０と第２架台２０とが、Ｘ方向に相対変位する場合について説明する。
図６は、免震装置１の復元力を示すグラフである。なお、図６のグラフでは、横軸はＸ方向における第１架台１０と第２架台２０との相対変位を表し、縦軸は免震装置１の復元力を表している。
図７は、免震装置１の周波数特性のグラフである。なお、図７のグラフでは、横軸は周波数ｆを表し、縦軸は入力された振動振幅αに対する免震対象物Ｗの振動振幅βの応答比率β／αを表している。また、１次弾性部材３０のみが弾性変形しているときの周波数特性を実線で表し、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形しているときの周波数特性を二点鎖線で表している。
【００６１】
まず、入力される地震動が規則的な正弦波振動であって、第１架台１０および第２架台２０にはクリアランスＣ未満の相対変位が発生する場合について説明する。
第１架台１０および第２架台２０がＸ方向に相対変位すると、これに対応して規制軸２２およびリング部材４８も相対変位する。しかしながら、第１架台１０および第２架台２０の相対変位はクリアランスＣ未満であるので、リング部材４８の内周面４８ａと規制軸２２とが衝突することがない（例えば図５参照）。このため、リング部材４８および規制軸２２の相対変位が規制されることがないので、２次弾性部材４０が弾性変形することなく１次弾性部材３０のみが弾性変形する。
【００６２】
図６に示すように、１次弾性部材３０のみが弾性変形しているとき、第１架台１０と第２架台２０との相対変位が−Ｃから＋Ｃの範囲（領域Ｓ１）において、免震装置１の復元力と相対変位とは比例関係となっている。
【００６３】
ここで、１次弾性部材３０のみが弾性変形しているときの免震装置１の周波数特性は、図７の実線で示される。入力される正弦波振動の周波数をｆｅとしたとき（以下「入力振動周波数ｆｅ」という。）、免震装置１の固有周波数ｆ１を入力振動周波数ｆｅよりも十分小さく設定することで、免震対象物Ｗの振動振幅βを小さくできる（図７におけるＰ１）。したがって、免震装置１の固有周波数ｆ１が入力振動周波数ｆｅよりも十分小さくなるように１次弾性部材３０の弾性定数を設定することで、所望の免震機能を有する免震装置１が得られる。これにより、規則的な正弦波振動であって、第１架台１０と第２架台２０との相対変位が所定値のクリアランスＣ未満となる振動を免震できる。
【００６４】
図８は、第１架台１０が−Ｘ側へクリアランスＣ以上移動したときの説明図である。
次に、入力される地震動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台１０および第２架台２０にはクリアランスＣ以上の相対変位が発生する場合について説明する。
図８に示すように、例えば第１架台１０が−Ｘ側に移動して第１架台１０および第２架台２０がＸ方向に相対変位すると、これに対応してリング部材４８が−Ｘ側に移動して規制軸２２およびリング部材４８も相対変位する。
第１架台１０および第２架台２０の相対変位はクリアランスＣ以上であるので、リング部材４８の内周面４８ａと規制軸２２とが衝突する。そして、リング部材４８と規制軸２２との相対変位が規制された状態で、第１架台１０がさらに−Ｘ側に変位する。これにより、１次弾性部材３０に加えて２次弾性部材４０が弾性変形するので、１次弾性部材３０が弾性変形したときよりも弾性定数が大きく確保される。
【００６５】
図６に示すように、１次弾性部材３０に加えて２次弾性部材４０も弾性変形しているときは、第１架台１０および第２架台２０の相対変位が−Ｃ以下および＋Ｃ以上（領域Ｓ２）において、領域Ｓ１よりも傾斜が大きな比例関係となっている。すなわち、第１架台１０および第２架台２０の相対変位がクリアランスＣ以上となった時には、弾性定数が段階的に変化し、より大きな弾性定数が確保されている。
【００６６】
ここで、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形しているときの免震装置１の周波数特性は、図７の二点鎖線で示される。上述のように弾性定数が大きく確保されるため、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形したときの免震装置１の固有周波数ｆ２は、１次弾性部材３０が弾性変形しているときの免震装置１の固有周波数ｆ１よりも大きくなる。このため、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形しているときの免震装置１の免震対象物Ｗの振動振幅βは、１次弾性部材３０のみ弾性変形しているときの免震対象物Ｗの振動振幅βよりも大きくなる（図７におけるＰ２）。
【００６７】
しかしながら、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形することにより、免震装置１には大きな弾性定数が確保されている。これにより、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化したときには、弾性部材の弾性変形が抑制されるので、免震対象物Ｗの振動振幅βが若干増加するものの第１架台１０および第２架台２０の相対変位は抑制される。したがって、第１架台１０および第２架台２０の相対変位がクリアランスＣ以上となった時には、免震対象物Ｗの相対変位を許容範囲内に抑制して良好な大変位抑制機能を発揮できる。
【００６８】
続いて、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形しているときの大変位抑制機能の検討を行った。具体的には、以下の設計条件で大変位抑制機能の検討を行った。
（設計条件）
免震装置１を設置面Ｇ（図１参照）に設置し、第１架台１０に免震対象物Ｗ（図１参照）を載置して、設置面ＧをＸ方向およびＹ方向に振動させたときの、免震対象物Ｗの最大加速度および最大変位の検討を行った。検討に用いた免震対象物Ｗの重量を、８０００ｋｇとした。検討に用いた入力振動の最大加速度を１５８．０ｃｍ／ｓ２とした。
【００６９】
（実施例および比較例の免震装置）
上述した設計条件のもと、以下の実施例および比較例の免震装置１を用いて大変位抑制機能の検討を行った。
【実施例】
【００７０】
第１架台１０の重量を、２６００ｋｇとした。
第１架台１０と第２架台２０とがスライド移動する際の摩擦係数を、０．００５とした。
規制軸２２とリング部材４８の内周面４８ａとの間のクリアランスＣを４０ｍｍとした。
弾性部材として、１次弾性部材３０と２次弾性部材４０とを設けた。
１次弾性部材３０の弾性定数を１．１２ｋｇｆ／ｍｍ（１１ｋＮ／ｍ）とし、１次弾性部材３０が弾性変形したときの免震装置１の固有周期を６秒とした。
１次弾性部材３０と２次弾性部材４０とが弾性変形したときの弾性定数を４．４８ｋｇｆ／ｍｍ（４５ｋＮ／ｍ）とし、１次弾性部材３０と２次弾性部材４０とが弾性変形したときの免震装置１の固有周期を３秒とした。
【比較例】
【００７１】
第１架台１０の重量を、２６００ｋｇとした。
第１架台１０と第２架台２０とがスライド移動する際の摩擦係数を、０．００５とした。
弾性部材として、１次弾性部材３０のみ設け、２次弾性部材４０は設けていない。
１次弾性部材３０の弾性定数を１．１２ｋｇｆ／ｍｍ（１１ｋＮ／ｍ）とし、１次弾性部材３０が弾性変形したときの免震装置１の固有周期を６秒とした。
【００７２】
（大変位抑制機能の検討結果）
図９は、大変位抑制機能の検討結果のグラフである。図９（ａ）は、免震装置１に振動が入力されたときの第１架台１０に載置された免震対象物Ｗの最大加速度の検討結果を表し、図９（ｂ）は、振動が入力されたときの第１架台１０に載置された免震対象物Ｗの最大変位の検討結果を表している。
【００７３】
図９（ａ）のデータから読み取れるように、最大加速度が１５８．０ｃｍ／ｓ２の振動が入力されたとき、実施例では、免震対象物Ｗの最大加速度が７８．１ｃｍ／ｓ２となった。これに対して、比較例では、免震対象物Ｗの最大加速度が５５．０ｃｍ／ｓ２となり、実施例のほうが免震対象物Ｗの最大加速度が大きくなった。
【００７４】
この検討結果を考察するに、実施例の免震装置１は、並列配置された１次弾性部材３０と２次弾性部材４０とが弾性変形しているので、１次弾性部材３０のみが弾性変形する比較例の免震装置１よりも、弾性定数が大きくなっている。これにより、実施例の免震装置１は、比較例の免震装置１よりも弾性部材の復元力が大きくなり、免震対象物Ｗの最大加速度が大きくなったと考えられる。
【００７５】
また、図９（ｂ）のデータから読み取れるように、最大加速度が１５８．０ｃｍ／ｓ２の振動が入力されたとき、実施例では、免震対象物Ｗの最大変位が１９．７ｃｍとなった。これに対して、比較例では免震対象物Ｗの最大変位が４５．６ｃｍとなり、実施例のほうが免震対象物Ｗの最大変位が小さくなった。
【００７６】
この検討結果を考察するに、実施例の免震装置１は、並列配置された１次弾性部材３０と２次弾性部材４０とが弾性変形しているので、１次弾性部材３０のみが弾性変形する比較例の免震装置１よりも、弾性定数が大きくなっている。これにより、実施例の免震装置１は、比較例の免震装置１よりも弾性部材の弾性変形が抑制され、免震対象物Ｗの最大変位が大幅に抑制されたと考えられる。
以上の検討結果から、実施例のように１次弾性部材３０に加えて２次弾性部材４０を弾性変形させることで、比較例のように１次弾性部材３０のみを弾性変形させる場合よりも、良好な大変位抑制機能が得られることが確認できた。
【００７７】
（効果）
本実施形態によれば、所望の免震機能が得られるように１次弾性部材３０の弾性定数を設定すれば、規則的な正弦波振動であって第１架台１０と第２架台２０との相対変位が所定値未満となる振動を免震できる。
また、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台１０と第２架台２０との相対変位が所定値以上の場合には、２セットの１次弾性部材３０および１セットの２次弾性部材４０が弾性変形する。ここで、２個の１次弾性部材３０と２次弾性部材４０とは並列接続されているので、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形したとき、２個の１次弾性部材３０が弾性変形したときよりも弾性定数を大きく確保できる。したがって、振動が規則的な正弦波振動から不規則に変化し、第１架台１０と第２架台２０との間に所定値以上の相対変位が発生したときには、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形して大変位抑制機能を発揮できる。しかも、所望の大変位抑制機能が得られるように２次弾性部材４０の弾性定数を設定すれば、免震対象物Ｗの相対変位を許容範囲内に抑制できる。
このように、弾性定数が段階的に変化するように１次弾性部材３０および２次弾性部材４０を設けることで、免震機能と大変位抑制機能とのバランスを所望の状態に設定できる免震装置１を提供できる。
【００７８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７９】
実施形態の免震装置１は、第２架台２０から規制軸２２が立設され、第１架台１０に２次弾性部材４０とリング部材４８とが接続されていたが、第１架台１０から規制軸２２が立設され、第２架台２０に２次弾性部材４０とリング部材４８とが接続されていてもよい。
【００８０】
実施形態の免震装置１は、可動部材として円環形状のリング部材４８を採用しているが、可動部材はリング部材４８に限られない。例えば、第１架台１０と第２架台２０との相対移動方向がＸ方向のみに限定される場合には、可動部材に平板部材を採用してもよい。
【００８１】
実施形態の免震装置１は、コイルバネ（１次コイルバネ３１および２次コイルバネ４１）で弾性部材（１次弾性部材３０および２次弾性部材４０）を形成していたが、これに限られることはなく、例えばゴム部材で弾性部材を形成してもよい。ただし、所望の弾性定数を有する１次弾性部材３０および２次弾性部材４０を簡単且つ低コストに形成できる点で、実施形態に優位性がある。
【００８２】
実施形態の免震装置１は、４本のコイルバネで１次弾性部材３０および２次弾性部材４０をそれぞれ形成していたが、コイルバネの本数は４本に限られることはない。
【００８３】
実施形態の免震装置１は、２個の１次弾性部材３０と、１個の２次弾性部材４０とを備えていたが、１次弾性部材３０の数は２個に限られない。また、−Ｘ側から＋Ｘ側にむかって１次弾性部材３０、２次弾性部材４０、１次弾性部材３０の順に並列配置されていたが、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０の配置の順番はこれに限られない。
【００８４】
実施形態の免震装置１は、第１架台１０と第２架台２０との間に１次弾性部材３０を配置して、第１架台１０をＸ方向およびＹ方向に弾性支持していた。しかし、例えば、第２架台２０を第１架台１０より大きく形成しつつ、第１架台１０よりも外側に１次弾性部材３０を配置して、第１架台１０をＸ方向およびＹ方向に弾性支持してもよい。
【００８５】
実施形態の免震装置１は、２次弾性部材４０を備え、第１架台１０と第２架台２０との相対変位が所定値以上の場合には、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０が弾性変形するように構成していた。しかし、例えば、２次弾性部材４０に加えて３次弾性部材を備え、１次弾性部材３０、２次弾性部材４０および３次弾性部材が弾性変形するように構成してもよい。これにより、１次弾性部材３０および２次弾性部材４０により第１架台１０と第２架台２０との相対変位を抑制できない場合であっても、１次弾性部材３０、２次弾性部材４０および３次弾性部材を弾性変形させて、大変位抑制機能を発揮できる。
【００８６】
実施形態の免震装置１は、規制軸２２に、本体部２２ｂの外面を覆う緩衝部材２２ａを設けていたが、例えばリング部材４８に、リング部材本体の内周面を覆う緩衝部材を設けてもよい。これにより、実施形態と同様に免震装置１から免震対象物Ｗに伝達する衝撃を軽減して免震対象物Ｗの転落や破損を防止できる。ただし、規制軸２２の本体部２２ｂの外面は、リング部材４８の内周面４８ａよりも面積が狭いので、緩衝部材２２ａの材料費を低減できる点で、実施形態に優位性がある。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・免震装置  １０・・・第１架台  ２０・・・第２架台  ２２・・・規制軸  ２２ａ・・・緩衝部材  ３０・・・１次弾性部材  ４０・・・２次弾性部材  ４１・・・２次コイルバネ（コイルバネ）  ４１ａ・・・一端  ４１ｂ・・・他端  ４８・・・可動部材、リング部材  ４８ａ・・・内周面  Ｃ・・・クリアランス  Ｗ・・・免震対象物
【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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【図９】
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