(57)【要約】【課題】平常時にロック機構により免震台が人の接触で移動することを防止し、地震時にはロック機構を速やかに解除する。【解決手段】永久磁石入りのラッチングソレノイドによる電気制御で、平常時は免震台を固定し、地震時には速やかにロック機構を解除して免震状態とし、さらにラッチングソレノイドに内蔵された永久磁石により地震後の停電時も正常に動作させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定台上をボールベアリングを用いて平面的に自由に移動できる可動床と、前記可動床を固定台との平面上の位置関係をバネやダンパー緩衝機構等により所定の初期位置に復帰させる原点復帰構造と、固定台にアングル等で固定されたアクチュエータに対する電気制御とバネ力によりその可動部分を移動させ、可動床の原点位置に設けられた所定の固定位置に入り込ませることにより可動床と固定台の平面上の位置関係を外部力に抗して保持するアクチュエータ機構と、装置全体に加わる振動を検知する感震センサーの出力、または配信される地震速報の信号により上記アクチュエータの可動部分を固定台方向に作動させ、前記可動床と固定台の平面方向の拘束を解除する制御回路から構成し、前記アクチュエータ内部に永久磁石を保有することにより前記制御回路への通電が地震等の影響で遮断した場合にも可動床が緩衝機構の制御下で平面上を自由移動可能に構成した免震台の電気制御装置。
【請求項２】
前記制御回路で、感震センサーの出力により上記アクチュエータの可動部分を固定台方向に吸引し、前記可動床と固定台の平面方向の拘束を解除した後、一定の時間後に自動的に可動部分を上昇させ、可動床と固定台の平面上の位置関係を拘束させる免震台の電気制御回路。
【請求項３】
前記制御回路で、感震センサーの出力により上記アクチュエータの可動部分を固定台方向に吸引し、前記可動床と固定台の平面方向の拘束を解除した後は警報用の照明を点灯、または点滅させ、操作盤に設けたリセットボタンの操作により可動部分を上昇させ、可動床と固定台の平面上の位置関係を復帰保持させ、同時に前記警報用の照明を消灯し、正常動作を表示する照明を点灯させる免震台の電気制御回路。
【請求項４】
前記制御回路で、コイルへの通電を遮断したときも可動部分の位置を保持する永久磁石を内部に保有することにより吸引動作中に前記制御回路への通電が遮断した場合にも可動鉄芯の位置を保持可能とすると共に、可動鉄芯の突き出しと吸引をそれぞれ個別に制御するコイルを内蔵したアクチュエータを用いた免震台の電気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
地震の衝撃から重要な物品を守る免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バネ力などの緩衝機構を持ち、平面上を移動して振動を緩和する免震台は開発されていたが、電気制御や地震速報と連動する免震台は開発されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の免震台では通常時にも人が接触することにより緩衝機構が働き、その上に乗せた重要な物品が移動し、かえって危険となる欠陥があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は固定台に設置されたソレノイドに代表されるアクチュエータの可動鉄芯を可動床に突き上げることにより平時は可動床を固定台に対して固定することにより人の接触などで可動床が移動することを防止し、地震時には感震センサーの検出信号によりソレノイドを下方向に吸引することにより可動床の固定台に対する拘束関係を解除し、バネ等の緩衝機構の元で可動床を自由移動させることにより可動床上に設置された重要物品の破損を防ぐ免震装置を安価に提供するものである。
更にソレノイドに永久磁石を包含させた自己保持型のソレノイドを用いて地震後の電源遮断時にも免震状態を保持することによりその機能を発揮させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による電気制御を追加した免震台では平時に人が接触しただけで揺れる危険を防止し、地震発生時には極めて短時間に感震センサーにより免震状態に切り替え、さらに地震速報信号を入力すると地震の大きな衝撃が来る前に免震状態とできるので免震機能を最大限に発揮できる。更に地震直後の停電でも免震状態を保持できるので周囲の人間、および物品の被害を最小限に防げる利点がある。またアクチュエータへの通電制御は吸引時と復帰時のごく短時間のみであり、通常は動作状態を示す発光ダイオード電流と制御回路のアイドリング電流のみであり、電力消費と発熱は非常に小さく信頼性の高い装置が構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は本発明の基本構成であり、1はその底部にボールベアリング２を配置することにより平面上を移動可能な可動床である。３は箱状に構成した固定台であり、その1箇所または複数箇所にソレノイド４を固定しており、そのソレノイドの可動鉄芯５は通電により上下方向に移動し、上方向に移動した場合には前記可動床1の特定の場所に設けた穴７に入り込むことにより、前記可動床1の平面上の移動を規制するように機能し、また通電制御により可動鉄芯４が下方向に引き込まれた場合には前記可動床１は自由に平面上を移動できる構成としている。前記固定台３と可動床１は平面上で複数のバネ６で結合されており、これらのバネのバランスにより通常は可動床１が固定台３に対して中心に位置するように機能させている。
【０００７】
８は振動検知のセンサーであり、固定台３の一部に固定されており、地震等の振動を検知すると前記ソレノイド４に通電して可動鉄芯５を下方向に吸引して可動床１がバネ６の引っ張り力の制約を受けながら固定台上をボールベアリング２により移動できるように構成されている。
【０００８】
図２は前記構成により感震センサー８の振動検出によりソレノイドの固定鉄芯５を下方向に引き込み、可動床１に設けた穴７から離脱することにより可動床がバネ６の引っ張り力の制御されて固定台の上を平面方向に移動する状態を示す。
【０００９】
図３は本発明に供するソレノイドの構造を示す。  従来の吸引型ソレノイドでは無通電時にはバネ力により可動鉄芯は上方向に引き出され、通電時にのみ可動鉄芯は固定鉄芯に吸着する位置に引き込まれる。  図３に示す本発明に用いた単安定ラッチングソレノイド４では内部に永久磁石１０を配置しており、また吸引用コイル１２と復帰用のコイル１１の二つのコイルを持っている。
【００１０】
先ず初期状態では可動鉄芯５に取り付けたバネ９により可動鉄芯５が上方向に突き出している。感震センサー８が振動を検出すると吸引用のコイル１２に短時間通電し、可動鉄芯はバネ９に抗して下方向に引き込まれ、固定鉄芯１３に吸着した状態では永久磁石による閉じられた磁気回路構成により通電が無くなっても可動鉄芯５はその位置を保持する。復帰用コイル１１に短時間通電すると吸引コイル１２と逆方向にコイルが巻かれているために、前記磁気回路の保持力に反発する力が発生し、可動鉄芯５は固定鉄芯１３から瞬間的に離脱し、その後はバネ９の力により可動鉄芯５は上方向に引き出される。
【００１１】
この構成により、可動鉄芯５が上方向に引き出された位置でも、下方向に引き込まれ、固定鉄芯１３に吸着した位置でも電源無しにその位置を保持することが可能となり、特に地震直後の停電に対しても免震台の機能を発揮することが可能になる。また可動鉄芯５が上方向に突き出した状態で電源が抜かれても可動床１が水平方向に移動することがないので、一時的な輸送時でも問題は発生しない。
尚、同じく内部に永久磁石を組み込み、外付のバネが無くても可動鉄芯を突き出しと引き込みの両方の位置で電源供給無しに保持できる双安定型ソレノイドも本発明に使用できる。
【００１２】
図４は本発明を機能させる制御回路のブロック図を、図５は制御回路のタイミング図を示す。
感震センサー８は二つの電極と金属球から構成されるシンプルな検出器が使用できる。地震等の振動で金属球が転がり、二つの電極間を短絡されると、フリップフロップ１４のセット入力端子Ｓバーが接地電位（以下Ｌと略する）となり、フリップフロップ１４の出力Ｑが電源電位（以下Ｈと略する）に反転し、インバータ１６を通してＬがタイマーＩＣ１に入力される。
【００１３】
この時に免震状態を示すため赤色の発光ダイオード１７を点灯させる。または簡単なマルチバイブレータの回路を追加して赤色の発光ダイオード１７を点滅も可能である。
【００１４】
タイマーＩＣは入力にＬが入ると外付のコンデンサと抵抗で決まる一定時間出力をＨに反転させ、トランジスタ１がONとなり、吸引用コイル１２に通電する。この通電時間はソレノイドの特性に拠るが100msから1000msぐらいが妥当である。この通電により可動鉄芯５はバネ9の力に抗して吸引され、その先端が固定鉄芯１３に接すると通電が終了しても永久磁石１０により可動鉄芯５はその位置を保持し、装置の免震状態を保つ。地震では本震に続いて通常は小規模の余震が発生するため、装置が免震状態を保持することが免震台に乗せた重要物品の保護に必要である。また激しい地震の後で停電がしばしば発生するので、本構成のソレノイドでは電源が遮断されても免震状態を維持できる。
【００１５】
余震が終わった後、免震台の操作盤に設けたリセットスイッチ１５を操作すると、フリップフロップ１４の入力ＲバーがＬとなるため出力Ｑバーは反転し、第2のタイマーＩＣ２が外付のコンデンサと抵抗で決まる一定時間出力をＨに反転させ、トランジスタ２がONとなり、復帰用コイル１２に通電する。これにより可動鉄芯５は固定鉄芯１３から離脱し、バネ９の反発力と合わせて可動鉄芯５を上方向に引き出し、可動床１が固定台３に対して拘束される状態に戻る。この復帰時にはフリップフロップ14のQバー出力により緑色の発光ダイオード１８を点灯させる。
【００１６】
前記実施例では感震センサーによる機械的接点により地震を検出したが、気象庁が契約者に配信する地震速報器の出力もリレーによる機械接点方式であり、同様に接続できる。
【００１７】
図５は前記の制御回路の動作を時間軸で示す。地震の振動が感震センサー８で検出されるとフリップフロップ１４のセット入力端子Ｓバーが接地電位となり、吸引用コイル１２にタイマーIC1に設定された時間通電する。前記のように可動鉄芯５が吸引され、固定鉄芯１３に接触するとソレノイド内の永久磁石により吸引用コイル１２への通電が終了しても可動鉄芯は固定鉄芯に吸着したまま保持される。この構造により、地震直後に電源が遮断されても免震台は免震状態を保持可能となり、その上に設置された重要物品を保護できる。
【００１８】
余震が終了した後は管理者によりリセットスイッチ１５を操作することによりフリップフロップ１４は反転し、Qバー出力により復帰用コイルにタイマーIC2により一定時間通電がされ、可動鉄芯５が固定鉄芯１３から離脱すると可動鉄芯５付近に設けたバネ９の反発力により可動鉄芯５は上方向に移動し、可動床１に設けた保持用穴７に入り込み、可動床１は固定台３に対して拘束される。
【００１９】
図６は地震による振動後に自動的に可動床１を固定台３に再度拘束させるタイマー回路を設けた構成を示す。この回路では前記応用例のフリップフロップの代わりにタイマー回路を３個使用して全体を構成している。感震センサー８が振動を検出すると第1のタイマーIC1は外付けのコンデンサと抵抗で決まる概略100msから1000msの時間、吸引コイルに通電し、免震状態にする。同時に第1のタイマーIC1の出力反転で第２のタイマーIC２を起動させ、この時間設定は数分から数十分と設定し、この設定時間経過後に第３のタイマーIC３を起動させ、概略100msから1000msの時間、復帰用コイルに通電する。
【００２０】
この方式を用いれば地震の混乱終了後に自動的に元の免震状態に復帰できる。この場合にも再度強い地震が到来すれば感震センサー８により毎回免震状態を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明を用いた免震台は美術品、博物品のみならず高精度の計測器や工作機械、コンピュータ、更にバイオ研究や医療現場、熱帯魚槽、ワイン貯蔵庫など地震により甚大な被害が想定されるほとんどの分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係わる免震装置の全体構成図であり可動床がロックされている状態。
【図２】本発明に係わる免震装置の全体構成図であり可動床がフリーなっている状態。
【図３】本発明に使用する永久磁石を内蔵したソレノイドの例
【図４】本発明に用いる制御回路のブロック図
【図５】本発明で地震検知時にソレノイドを駆動するタイミング図
【図６】本発明の請求項２による自動復帰を実現するブロック図
【符号の説明】
【００２３】
１. 可動床
２. ボールベアリング
３．固定台
４．ソレノイド
５．ソレノイドの可動鉄芯
６．バランスバネ
７．可動床に設けて保持用穴
８．感震センサー
９．ソレノイドに設けたバネ
１０．ソレノイドに内蔵した永久磁石
１１．復帰用コイル
１２．復帰用コイル
１３．固定鉄芯
１４．フリップフロップ
１５．リセットスイッチ
１６．インバータ
１７．赤色発光ダイオード
１８．緑色発光ダイオード
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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