(57)【要約】      （修正有）【課題】弱地震に対してはアクティブ免震、強地震に対してはパッシブ免震に切り替える免震装置を提供する。【解決手段】基台２と、被免震物３０を搭載する架台３と、基台２上に設けた第１のレール機構６と、架台３下部に設けた前記第１のレール機構６と直交配置の第２のレール機構１６と、第１のレール機構６の移動ブロックの変位を架台に伝達する伝達機構１１と、前記第１のレール機構６と平行配置のリニアモータ７、減衰要素８及びばね９を含む第１の免震機構１０と、前記第２のレール機構１６と平行配置のリニアモータ１７、減衰要素１８及びばねを含むを含む第２の免震機構２０と、前記基台２から被免震物３０の揺れ検出手段３１と、検出する揺れの程度に応じて前記リニアモータの駆動、駆動解除を行い前記リニアモータを使用するアクティブ免震、前記リニアモータを使用しないパッシブ免震の切り換えを行う制御手段４０とを有する。【選択図】図１
2004332763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
基台上方に配置した被免震物を搭載する架台と、
基台上に設けた平行配置の一対のレール及び移動ブロックからなる第１のレール機構と、
架台下部に設けた前記第１のレール機構と直交配置の一対のレール及び移動ブロックからなる第２のレール機構と、
第１のレール機構の移動ブロックの変位を第２のレール機構の一対のレール及び移動ブロックを介して架台に伝達する伝達機構と、
基台に設けた前記第１のレール機構と平行配置のリニアモータ、減衰要素及びばねを含む第１の免震機構と、
架台に設けた前記第２のレール機構と平行配置のリニアモータ、減衰要素及びばねを含むを含む第２の免震機構と、
前記基台から伝達機構、架台を経て被免震物に作用する揺れを検出する揺れ検出手段と、
揺れ検出手段が検出する揺れの程度に応じて前記リニアモータの駆動、駆動解除を行い前記リニアモータを使用するアクティブ免震、前記リニアモータを使用しないパッシブ免震の切り換えを行う制御手段と、
を有することを特徴とするアクティブ・パッシブ切換式免震装置。
【請求項２】
前記揺れ検出手段は、変位センサ又は加速度センサを単独或いは組み合わせて用いることを特徴とする請求項１記載のアクティブ・パッシブ切換式免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弱地震から強地震まで広範に対応して被免震物の免震を行うことができるアクティブ・パッシブ切換式免震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建物や各種設備機器等を地震から保護するために、各種の免震装置が提案されている。
【０００３】
しかし、従来の免震装置は殆ど動力を使用しない弾性体を使用したパッシブ式の免震装置であり、このようなパッシブ式の免震装置では機構要素の摩擦等の影響や変位を抑えた構成としているので、震度２乃至４程度の比較的小さい地震に対しては免震効果を余り期待できない。また、摩擦等の影響を極力少なくしても免震効果に限界がある。従って、比較的小さい地震により被害を受け易い精密機器等に対しては有効な免震装置が殆ど存在はしないのが実情である。
【０００４】
また、除振装置を搭載している機械等では、除振装置の固有振動数が地震帯域の振動数に近い場合が多く、実際の地震によって機械の振動が増幅されてしまい小さい地震でも大きな被害を被ることもある。
【０００５】
更に、除振装置の固有振動数が低い場合、従来のパッシブ式の免震装置の固有振動数と近似してしまい、この結果、実際上パッシブ式の免震装置に機械等を搭載できないという問題もある。
【０００６】
特許文献１には、基礎コンクリート上に設置する単結晶引き上げ装置の免震を変位検出手段やアクチュエータを使用したアクティブ式の免震装置で行うようにした構成が開示されている。
【０００７】
しかし、この特許文献１のアクティブ式の免震装置の構成では、変位検出手段の検出信号を基にアクチュエータを制御し、単結晶引き上げ装置自体に加わる振動を抑制するだけであり、アクチュエータの性能限界を超える強地震には対応できないという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−４０７９９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の実情に鑑み開発されたものであり、震度２乃至４程度の弱地震に対してはアクティブ免震にてハイレベルな免震性能を発揮し、強地震に対しては、アクティブ免震を停止しパッシブ免震に切り替えて被免震物を保護するという切り換え免震を行うことが可能で、広範な震度範囲に有効に対応できるアクティブ・パッシブ切換式免震装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のアクティブ・パッシブ切換式免震装置は、基台と、基台上方に配置した被免震物を搭載する架台と、基台上に設けた平行配置の一対のレール及び移動ブロックからなる第１のレール機構と、架台下部に設けた前記第１のレール機構と直交配置の一対のレール及び移動ブロックからなる第２のレール機構と、第１のレール機構の移動ブロックの変位を第２のレール機構の一対のレール及び移動ブロックを介して架台に伝達する伝達機構と、基台に設けた前記第１のレール機構と平行配置のリニアモータ、減衰要素及びばねを含む第１の免震機構と、架台に設けた前記第２のレール機構と平行配置のリニアモータ、減衰要素及びばねを含むを含む第２の免震機構と、前記基台から伝達機構、架台を経て被免震物に作用する揺れを検出する揺れ検出手段と、揺れ検出手段が検出する揺れの程度に応じて前記リニアモータの駆動、駆動解除を行い前記リニアモータを使用するアクティブ免震、前記リニアモータを使用しないパッシブ免震の切り換えを行う制御手段とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明によれば、例えば震度２乃至４程度の弱地震発生に伴う前記揺れ検出手段の検出結果に応じて前記制御手段は前記リニアモータを駆動し、リニヤモーターの推力を利用したアクティブ免震にて被免震物の免震を行う。また、例えば震度４を超えるような強地震発生に伴う前記揺れ検出手段の検出結果に応じて制御手段は前記リニアモータの駆動を停止し、リニアモータを使用しない前記減衰要素及びばねによるパッシブ免震に切り換えて被免震物の免震を行う。
これにより、弱地震に対してはアクティブ免震にてハイレベルな免震性能を発揮し、強地震に対しては、パッシブ免震に切り替えて被免震物を免震保護するという切り換え免震を行うことが可能となり、広範な震度範囲に有効に対応できるアクティブ・パッシブ切換式免震装置を提供できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のアクティブ・パッシブ切換式免震装置において、前記揺れ検出手段は、変位センサ又は加速度センサを単独或いは組み合わせて用いることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、揺れ検出手段として、変位センサ又は加速度センサを単独又は組み合わせて用いる構成により、請求項１記載の発明の場合と同様の作用を発揮させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
最初に免震の概念について概説する。免震とは、地震による揺れを遮断して建物や機械電子設備等への伝わりを防ぐことである。すなわち、地震の揺れを受け流すことで、地震から免れようとするものである。これに対して、建物や設備が地震による揺れを受けても壊れないように補強して、地震に耐えるようにすることを耐震という。このような免震の種類としては、パッシブ免震と、アクティブ免震とがある。
【００１５】
パッシブ免震とは、動力を必要とせずに、地震による揺れを受け流す方法であり、ノーメンテナンス、エネルギーレス等の利点がある。
パッシブ免震は、動力を必要とせず取り扱いも比較的簡単という利点がある反面、摩擦や製作精度に基づく機械的誤差等による性能低下や、装置の性質上波動を遮断できないだけでなく逆に増幅させてしまう周波数帯（共振周波数）が生じてしまうという不都合がある。
また、設備機器等にはそれぞれ不得手、苦手とする周波数帯（共振周波数）が存在し、地震成分のなかでも特にその共振周波数成分によって被害が拡大してしまうという問題がある。これらのことから、パッシブ免震の共振周波数帯付近を不得手、苦手とする特定の設備機器に関しては、パッシブ式の免震装置を適用することが難しいという限界がある。
【００１６】
他方、アクティブ免震とは、油圧や電気モータ等の動力を用いて、地震による揺れを受け流す際に、装置の特性や特に遮断したい波動成分を考慮した上で、最適の力を加えることにより、ハイレベルな免震性能を引き出す方法である。
アクティブ免震は、前記したパッシブ免震の弱点である共振周波数を排除することにより、パッシブ免震では実現できなかった特定の設備機器の免震を可能とし、更に搭載する設備機器が不得手、苦手とする周波数帯に狙いを定めて積極的にこれを遮断することにより、一層ハイレベルの免震性能を実現することができる。
【００１７】
次に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１、図２は、本実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置１を示すものであり、床上等に設置される基台２と、基台２の上方に配置した被免震物３０を搭載する架台３と、基台２上に設けた平行配置の一対のレール４、４及び４個の移動ブロック５からなる第１のレール機構６と、架台３の下部に設けた前記第１のレール機構６と直交配置の一対のレール１４、１４及び４個の移動ブロック１５からなる第２のレール機構１６（図３参照）と、第１のレール機構６の移動ブロック５の変位を第２のレール機構１６の移動ブロック１５及び一対のレール１４、１４を介して架台３に伝達する伝達機構１１と、前記基台２に設けた前記第１のレール機構６と平行配置のリニアモータ７、２個構成の減衰要素８及び４個構成のばね９を含む第１の免震機構１０と、前記架台３に設けた前記第２のレール機構１６と平行配置のリニアモータ１７、２個構成の減衰要素１８及び４個構成のばね１９を含む第２の免震機構２０と、前記基台２から伝達機構１１、架台３を経て被免震物３０に作用する揺れを検出する揺れ検出手段３１とを有している。
【００１８】
前記伝達機構１１は、前記第１のレール機構６の一対のレール４、４間で相対向する移動ブロック５、５、移動ブロック５、５を各々連結する一対の第１の連結部材２１、２１と、前記第２のレール機構１６の移動ブロック１５の下面に添設され第１の連結部材２１、２１と同方向に接合した第２の連結部材２２、２２とを具備している。
【００１９】
前記第１の免震機構１０は、基台２に前記第１のレール機構６と平行配置に鉄心、コイルを有する駆動筒部を固定し、表面をアルミニウム等からなる非磁性体としたカラム（シャフト）の両端を前記第１の連結部材２１、２１に連結したリニアモータ７と、このリニアモータ７の両側に配置した２個の減衰要素（例えば油圧ダンパー）８と、２個の減衰要素８の外側に各々２個ずつ配置した合計４個のばね９とを具備している。
【００２０】
上記各ばね９の一端は前記基台２から立設した固定片２ａに各々固着され、また当該各ばね９の他端は前記一対の第１の連結部材２１、２１に各々連結されていて、２個の減衰要素８、各ばね９によりパッシブ免震を行うようになっている。
【００２１】
前記架台３に設けた第２の免震機構２０は、図３に概略示すように、前記第２のレール機構１６と平行配置で駆動筒部を架台３に固定し、カラム（シャフト）の両端を第２の連結部材２２、２２間を連結する端部連結部材２３、２３に連結したリニアモータ１７と、このリニアモータ１７の両側に配置した２個の減衰要素（例えば油圧ダンパー）１８と、２個の減衰要素１８の外側に各々２個ずつ配置した合計４個のばね１９とを具備している。
【００２２】
上記各ばね１９の一端は前記架台３から立設した固定片３ａに各々固着されていて、また当該各ばね１９の他端は前記一対の端部連結部材２３、２３に各々連結されていて、２個の減衰要素１８、各ばね１９によりパッシブ免震を行うようになっている。
【００２３】
前記揺れ検出手段３１は、例えば被免震物３０自体に取り付けている。
揺れ検出手段３１としては、変位センサ、加速度センサ等を単独又は組み合わせて用いることができる。揺れ検出手段３１を、架台３又は基台２に取り付ける構成としてもよい。
【００２４】
図４は本実施の形態に係る制御系を示すものである。
前記揺れ検出手段３１が検出する揺れの程度（変位の大小の程度、加速度の大小の程度）を示す信号を制御手段４０に送り、この制御手段４０による揺れの程度に応じた制御の基に前記リニアモータ７、１７の駆動、駆動解除を行い、例えば震度２乃至４程度の弱地震発生時における前記リニアモータ７、１７を使用するアクティブ免震、例えば震度４を超えるような強地震発生時における前記リニアモータ７、１７を使用しないパッシブ免震の切り換えを行うように構成している。
【００２５】
以下、本実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置１の作用について説明する。
例えば、震度２乃至４程度の弱地震が発生し、揺れ検出手段３１がこの弱地震に伴う揺れを検出したものとする。
この揺れ検出手段３１の検出信号は制御手段４０に送られ、制御手段４０は揺れの程度に応じた制御の基に前記リニアモータ７、１７を駆動する。これにより、リニアモータ７のカラムから前記第１の連結部材２１、２１に推力が作用し、また、リニアモータ１７のカラムから前記端部連結部材２３、２３に推力が作用して被免震物３０に対するアクティブ免震動作が実行される。
【００２６】
一方、例えば震度４を超えるような強地震発生時には、前記揺れ検出手段３１の検出信号に応じて、制御手段４０は前記リニアモータ７、１７の駆動を停止し、リニアモータ７、１７を使用しない前記減衰要素８、１８及びばね９、１９によるパッシブ免震に切り換えて被免震物３０の免震を行う。
【００２７】
このようにして、本実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置１では、弱地震に対してはアクティブ免震にてハイレベルな免震性能を発揮させることができ、強地震に対してはパッシブ免震に切り替えて被免震物３０を免震保護するという切り換え免震を行うことが可能となり、広範な震度範囲に亙って被免震物３０の免震動作を有効に行うことができる。
【００２８】
また、本実施の形態のアクティブ・パッシブ切換式免震装置１においては、制御手段４０に組み込む制御プログラムだけを変更することによって、揺れ検出手段３１、リニアモータ７、１７の動作を調整することが可能であり、免震対象機器への対応の幅が広がる。
【００２９】
本発明の適用対象としては、例えば、病院等の施設や各種製造装置というような設備機器、彫刻や壺などの美術品等の免震を挙げることができる。
【発明の効果】
本発明によれば、弱地震に対してはリニアモータを使用したアクティブ免震にてハイレベルな免震性能を発揮し、強地震に対してはパッシブ免震に切り替えて被免震物を免震保護するという切り換え免震を行うことが可能となり、広範な震度範囲に有効に対応できるアクティブ・パッシブ切換式免震装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置の一部を示す概略平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置の一部を透視状態で示す概略平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るアクティブ・パッシブ切換式免震装置の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    アクティブ・パッシブ切換式免震装置
２    基台
２ａ  固定片
３    架台
３ａ  固定片
４    レール
５    移動ブロック
６    第１のレール機構
７    リニアモータ
８    減衰要素
９    ばね
１０    第１の免震機構
１１    伝達機構
１４    レール
１５    移動ブロック
１６    第２のレール機構
１７    リニアモータ
１８    減衰要素
１９    ばね
２０    第２の免震機構
２１    第１の連結部材
２２    第２の連結部材
２３    端部連結部材
３０    被免震物
３１    揺れ検出手段
４０    制御手段
【図１】
2004332763.tif 000003
【図２】
2004332763.tif 000004
【図３】
2004332763.tif 000005
【図４】
2004332763.tif 000006