(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源となる振動発生機器を支持し、前記振動発生機器からの振動の伝播を抑制する受動防振機構部と、前記受動防振機構部を載置するための中間架台と、装置全体を支持する支持体と、前記支持体と前記中間架台との間に配設され、前記支持体に対して前記中間架台を水平面内で元の位置に復元可能にて相対移動させる事の出来るＸ−Ｙスライド機構部を有する免震機構部とで構成されており、
前記Ｘ−Ｙスライド機構部は、対向面が円弧状に凹んでいる上下一対の円弧状レールと、前記一対の円弧状レール間に配設されたローラと、前記ローラを回転可能に挟持する一対のリテーナハウジングと、前記一対のリテーナハウジングにそれぞれ取り付けられ、前記一対の円弧状レールを両側から転動可能に挟持する一対の側面ガイドローラとを有しており１方向にのみスライド可能な一対のスライド機構部を、直交する２方向に上下交差して組み合わせることによって構成されている事を特徴とする免震機能付き防振装置。
【請求項２】
前記受動防振機構部が前記中間架台上にて位置変更可能である事を特徴とする請求項１に記載の免震機能付き防振装置。
【請求項３】
前記中間架台に比べて前記振動発生機器の質量の方が大であり、
前記中間架台と前記振動発生機器との質量比、並びに前記振動発生機器、前記受動防振機構部及び前記中間架台で構成される防振系の固有周波数に依存して発生する前記免震機構部の水平方向振動特性に関する第2ピーク周波数が、前記振動発生機器の1次振動周波数と不一致になるようにした事を特徴とする請求項１又は２に記載の免震機能付き防振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動発生源となる設備機器を搭載する受動防振機構部と、その受動防振機構部を支持する中間架台と装置全体を支持する支持体の間に免震機構部を挿入し、振動発生機器により生じる振動の支持体への伝達を軽減すると共に、地震発生時の揺れによって振動発生機器が大きく揺れるのを防止する免震機能付きの防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
阪神淡路大震災では、工場の建屋のみならず工場設備機器も大打撃を受けた。
そこで、阪神淡路大震災以来、工場の建屋のみならず工場設備機器に対しても免震と防振とを施す場合が増えてきている。このような免震機能付き防振装置として水平面内と上下方向の運動が可能な３次元免震装置がある。３次元免震装置は、上下方向の免震と水平方向の免震を組み合わせることによりその機能を実現している。この３次元免震装置の上下方向の免震機構部には各種の弾性体が使用されているが、この弾性体を防振の機構として転用することには色々な課題がある。
【０００３】
上下方向に免震によく使用される空気ばねの場合（特開平１１−２６４４６号参照）、据付後に設備機器の重心位置のずれにより生じる傾きに対する微調整が困難である事や、圧縮空気の漏れを補うためや水平レベルを常時保つために位置制御を行う場合、圧縮空気を常時供給するためのコンプレッサーが必要であること、そのコンプレッサーを稼働するための電力が必要なためランニングコストがかかる事或いは地震時に免震の機能を確保する為にはそれらの付帯設備まで免震する必要があるなどの問題がある。
【０００４】
またスプリングやゴムによる支持の場合、これらの取り付け位置が固定されており、据付後に搭載機器の重心位置のずれにより生じる傾きを調整する為の配置調整が不可能であるという課題があった。また、上下の動きは水平を保って動く必要があるため、上下動に対するガイド機構が必要でこのガイド機構の存在は振動発生機器により発生した振動を支持体に伝播し、防振の機能を著しく損ねるものである。
【０００５】
そのような例として、ピニオンラックとギヤ（特開平１１−４４０８６号他）・ベアリング（特開平２−１７１４６３号他）・ガイドレール・リンク機構（特開平２−９１３５４号他）がある。これら鉛直（上下）方向の免震は、免震対象が上下方向に運動する時、前述のように水平度が確保されている必要がある。そのためには、前記機構が金属的な接触を必要とするので、これらが支持体と被支持物の間の力伝達に対するショート回路となり、弾性体支持の振動伝達遮断効果を損ねるという欠点があった。
【０００６】
その他、水平方向の免震によく用いられる積層ゴムなどに代表される、水平面内を自由に動く事が出来る水平移動機構による支持の場合、水平面内の自由度があるため、稼働時に振動発生機器を免震兼防振装置に搭載する場合、前記振動発生機器は配管やケーブルなどの固定点を有しておりこの固定点を回転中心とした振動発生機器自身の稼働時の振動により水平面内の回転運動が発生し、例えば積層ゴムを用いた水平移動機構の場合、積層ゴムにねじりが生じ、積層ゴムの破断や振動発生機器に接続され、回転運動の固定点となり、過大な負荷が加わる配管などに損傷を招くなどの不都合が生じるという課題があった。
【０００７】
さらに積層ゴムの場合、ゴム材の弾性の経年変化により水平免震機構部より上側の水平レベルを保持するのが困難になる事や、積層ゴムの鉛直方向に対する弾性のため受動防振機構部が充分にその機能を発現し難い（換言すれば積層ゴムは圧縮方向の弾性が大きく圧縮されにくいので、免震機能は高いとしても防振機能が低い）という課題があった。
【０００８】
なお、本明細書でいう「防振」とは、支持体に生じる振動を機器本体に伝播することを防止する機構でなく、振動源（振動発生機器）で発生した振動が支持体（例えば床面）に伝播するのを低減させる方法を指すものである。また、「免震」とは、地震の揺れを遮断して設備機器が揺れるのを防止する方法を指すものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、振動源となる振動発生機器に柔軟に対応し、振動の短絡回路を構成する事なく振動発生機器からの振動を有効に遮断する事が出来、しかも有効な免震作用を得る事の出来る新規な免震機能付き防振装置を開発する事にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」は本発明の免震機能付き防振装置(1)に関し「振動源となる振動発生機器(50)を支持し、振動発生機器(50)からの振動の伝播を抑制する受動防振機構部(2)と、受動防振機構部(2)を設置するための中間架台(3)と、装置全体を支持する支持体(9)と、支持体(9)と中間架台(3)との間に配設され、支持体(9)に対して中間架台(3)を水平面内で元の位置に復元可能にて相対移動させる事の出来るＸ−Ｙスライド機構部(4)を有する免震機構部(8)とで構成されており、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)は、対向面(44X)(45X)、(44Y)(45Y)が円弧状に凹んでいる上下一対の円弧状レール(41X)(42X)、(41Y)(42Y)と一対の円弧状レール(41X)(42X)、(41Y)(42Y)間に配設されたローラ(43X)(43Y)と、ローラ(43X)(43Y)を回転可能に挟持する一対のリテーナハウジング(46X)(46Y)と、一対のリテーナハウジング(46X)(46Y)にそれぞれ取り付けられ、一対の円弧状レール(41X)(42X)を両側から転動可能に挟持する一対の側面ガイドローラ(47X)(47Y)とを有しており１方向にのみスライド可能な一対のスライド機構部(4X)(4Y)を、直交する２方向に上下交差して組み合わせることによって構成されている」事を特徴とする。
【００１１】
振動発生機器(50)からの稼働時の振動は受動防振機構部(2)でその伝播が抑制され、中間架台(3)側への振動伝達が抑制される。この時、防振機構部(2)としては受動型のもの、例えば、スプリング或いはゴム等圧縮空気や電気駆動源が不必要なものを使用しているので、維持コストを必要とするものでもなければ振動短絡回路が形成される事もなく前記振動を有効に抑制出来る。この場合、振動発生機器(50)の重心位置が予め分かっており、受動防振機構部(2)は前記重心位置に対応して固定的に設置される。
【００１２】
なお、免震機構では、床面に設置されている支持体(9)が揺れ、中間架台(3)以上の部分がある程度静止しているので、前述の「支持体(9)に対して中間架台(3)を水平面内で元の位置に復元可能にて相対移動させる事の出来るＸ−Ｙスライド機構部(4)」は、見方を変えれば「中間架台(3)に対して支持体(9)を水平面内で元の位置に復元可能にて相対移動させる事の出来るＸ−Ｙスライド機構部(4)」とする事も可能であり、いずれにせよ中間架台(3)と支持体(9)とは水平面内で相対移動し、地震がおさまった後には元の位置に自動的に復元するようになっている。
【００１３】
また、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)を有する免震機構部(8)により、支持体(9)側に入力した水平振動に合わせてＸ−Ｙスライド機構部(4)をＸ又は／及びＹ方向(この場合、Ｘ又はＹ方向に一致している場合は、Ｘ又はＹ方向に移動し、Ｘ又はＹ方向に不一致の場合は、Ｘ、Ｙ方向に対して斜め方向に移動する事を表現している。)に往復作動させる事により、前記支持体(9)側に入力した水平振動が中間架台(3)より上の部分に伝達されるのを遮断する事が出来、振動発生機器(50)が大きく揺れるような事がない。支持体(9)側の揺れが収まるとＸ−Ｙスライド機構部(4)は元の位置に復元する事になる。
【００１４】
この時、前記Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の配置を、振動発生機器(50)と中間架台(3)等を含んだ総合重心位置を中心にして対称に配置する事で各Ｘ−Ｙスライド機構部(4)に均等に振動発生機器(50)と中間架台(3)等を含んだ総質量を負担させるようにする。Ｘ−Ｙスライド機構部(4)は、一軸方向の前後方向にのみスライド可能な機構(Ｘ方向スライド機構部(4X)とＹ方向スライド機構部(4Y))を直交する２方向(X,Y)に組み合わせる事により、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)に水平面内でのねじれを生じることなく、受動防振機構部(2)で支持された振動発生機器(50)を水平面内の２次元方向(X,Y)で往復運動させる事になる。
【００１５】
従って、地震による揺れが入力した場合、振動発生機器(50)に接続された配管（図示せず）のような固定点があったとしても固定点を回転中心とした振動発生機器(50)の回転運動が発生せず、固定点が破断したり損傷したりするようなことが回避出来る。
【００１６】
前記Ｘ−Ｙスライド機構部(4)を構成するＸ方向スライド機構部(4X)及びＹ方向スライド機構部(4Y)の１例としては、単一径で高硬度なローラ(43X)(43Y)を少なくとも１個又は２個或いは２個の同径ローラとその間に配設した異径の１個のローラの少なくとも３本以上組み合わせた運動部をＸ及びＹ方向スライド機構部(4X)(4Y)の転動要素とし、これらローラ(43X)(43Y)をガイドするものとして、対向面(44X)(45X),(44Y)(45Y)が曲率半径の大なる円弧状を呈するレール(41X)(42X)、(41Y)(42Y)が使用され、この円弧状対向面(44X)(45X),(44Y)(45Y)の作用により揺れが収まった時にＸ−Ｙスライド機構部(4)自身に元の位置に戻る復元作用が発生し、復元のための付属機構或いは復元のための特別な機構を必要としない。
【００１７】
また、前記Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の円弧状レール(41X)(42X)、(41Y)(42Y)を上下それぞれに配置して使用するようにしても良いし、いずれか一方だけでも良いが、上下両方に使用した場合、上下のいずれか一方だけに使用の時より免震機構部(8)の固有周波数が小さくできる。この場合、中間架台(3)を固有周波数が(1/6)Hz程度で水平面(X,Y)内を往復運動可能にするのが好ましく、受動防振機構部(2)の防振性能を損なうことなく地震により支持体(9)側に伝達されてきた振動或いは揺れの振動発生機器(50)へ伝播を抑制する。
【００１８】
なお、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)はローラ(43X)(43Y)と、前記ローラ(43X)(43Y)が転動するその対向面(44X)(45X),(44Y)(45Y)が曲率半径の大なる円弧状レール(41X)(42X)、(41Y)(42Y)とで構成されているので、上側のレール(41X)(41Y)に対して下側のレール(42X)(42Y)が水平移動した時、上側のレール(41X)(41Y)は若干持ち上げられる事になるが、スライド機構部(4X)(4Y)の水平移動の意味は、本明細書全体を通じてこの上下方向の若干の移動を含む水平方向移動をいう。
【００１９】
「請求項２」は、請求項１に記載の免震機能付き防振装置(1)の改良に関し、「受動防振機構部(2)が中間架台(3)上にて位置変更可能である」事を特徴とするもので、この場合、振動発生機器(50)の重心位置に合わせて受動防振機構部(2)を現場で最適位置に移動させる事になる。
【００２０】
「請求項３」は、請求項１又は２に記載の免震機能付き防振装置(1)の性能に関し「中間架台(3)に比べて振動発生機器(50)の質量の方が大であり、
中間架台(3)と振動発生機器(50)との質量比、並びに振動発生機器(50)、受動防振機構部(2)及び中間架台(3)で構成される防振系の固有周波数に依存して発生する免震機構部(8)の水平方向振動特性に関する第2ピーク周波数が、振動発生機器(50)の1次振動周波数に不一致になるようにした」事を特徴とする。
【００２１】
通常、本発明装置(1)のように防振系が免震系の上に設置されている２自由度系の振動モデル(バネ−質量が２段であるモデル)では、図10の振動伝達グラフから分かるように、２つのピーク周波数が現れる。中間架台(3)に比べて振動発生機器(50)の質量の方が大なる場合、第２ピーク周波数は第１ピーク周波数から離れ、高い周波数側に現れる。この第２ピーク周波数は、振動発生機器(50)の１次主振動周波数に近くなり防振系の防振機能を損なう。しかしながら、前記第２ピーク周波数が、振動発生機器(50)の1次振動周波数に一致しないようにしておけば (1次振動周波数より小或いは大)になるようにしておけば、共振を免れ防振系の防振機能を損なわない。ここでモデルを２自由度系と述べたが、より実際には６自由度の剛体で近似できる振動発生機器(50)と水平面内に運動自由度を有する中間架台(3)の２自由度の８自由度で構成されていると考えられる。この中の水平方向の動きを取り出して２自由度系で説明したものである。設置床と振動発生機器(50)との間の水平方向の振動伝達特性を計測することで前記第２ピークを特定することができる。
【００２２】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の概略図を図１に示す。工場の設備機器等振動発生機器(50)のベース架台(51)を受動防振機構部(2)で支持し、受動防振機構部(2)を剛性の高い中間架台(3)で一括支持し、中間架台(3)と支持体(9)との間にＸ−Ｙスライド機構(4)、減衰機構(5X)(5Y)、変位ストッパー(6X)(6Y)、転倒ストッパー(7)で構成される免震機構部(8)を配設して免震機構部付き防振装置(1)を実現している。
【００２３】
前記振動発生機器(50)は稼働時に振動を発生するため防振を必要とする工場設備機器であり、一般的にはＨ型鋼などの鋼材を組み合わせた高い剛性を持つベース架台(51)上に配設されている。しかしながら、受動防振機構部(2)で振動発生機器(50)を直接担持する場合もあり、その場合、ベース架台(51)は振動発生機器(50)の一部に含まれているものとする。
【００２４】
免震機構部付き防振装置(1)の受動防振機構部(2)は、固有周波数が振動絶縁に有効な振動発生機器(50)の一次主振動周波数の（１/２）1/2倍以下に設定可能で、搭載機器(50)の据付後に搭載機器(50)の重心位置に対して調整が可能であり、しかも付帯設備が不要で振動発生機器(50)の上下方向の動きが拘束されず、設置個数に制限がないもの、例えば、主要部材としてスプリング(22)或いはゴム(図示せず)等の弾性体を用いたものが用いられる。受動防振機構部(2)の設置個数は、ベース架台(51)を含めた振動発生機器(50)の質量、受動防振機構部(2)のばね定数、防振対象(50)の振動周波数により最適のものが選定される。
【００２５】
受動防振機構部(2)の具体的例を示すと次の通りである(図４)。中間架台(3)上に取り付けられる防振ベース(20)と、ベース架台(51)の下面に当接するマウントカバー(21)と、防振ベース(20)とマウントカバー(21)との間に配設される弾性部(22)とで構成され、弾性部(22)がベース架台(51)と振動発生機器(50)の荷重を担持し且つ振動発生機器(50)の稼動時の振動の中間架台(3)への伝播を減少させる。この場合、弾性部(22)は単なるスプリングを１乃至複数配設した例である。図５の弾性部(22)は円筒状軟質ゴム内にスプリングを埋入したようなものを使用した例であり、前者に比べて後者の方が円筒状軟質ゴムによる減衰作用が得られ好ましい。また、図６は受動防振機構部(2)全体を凹凸を有するゴムシート(23)で形成した例である。受動防振機構部(2)の設置方法としては、振動発生機器(50)の重心位置が予め分かっており、受動防振機構部(2)を前記重心位置に対応して固定的に設置しておく場合と、振動発生機器(50)の重心位置に合わせて受動防振機構部(2)を現場で最適位置に移動させる場合とがある。
【００２６】
受動防振機構部(2)は通常中間架台(3)上に複数個並設され、弾性部(22)の個数を変える事でばね定数を最適値に合せるようになっている。又、受動防振機構部(2)の防振ベース(20)は中間架台(3)に対して固定されず、上部のベース架台(51)と振動発生機器(50)の荷重や重心位置、振動発生位置(50)の稼働時の振動発生状況その他の諸条件により適宜調整移動ができるようになっている。
【００２７】
なお、上記受動防振機構部(2)において、防振系の固有周波数は振動発生機器(50)の一次主振動周波数の（１/２）1/2倍以下になるように、弾性部(22)のばね定数が決められる。
Ｆ：一次主振動周波数
Ｆｎ：防振系の固有周波数
Ｍ：弾性部(22)の支持する質量
Ｋ：弾性部(22)のばね定数
Ｆｎ＝(１／２π)（Ｋ／Ｍ）1/2
Ｆ／(２1/2)＞Ｆｎ
これにより、振動発生機器(50)の一次主振動周波数に対して必要な防振系の固有周波数が決定される。
【００２８】
中間架台(3)は、Ｈ型鋼など鋼材を井桁に組み合わせた高い剛性を持つもので、その上面の適所に前記受動防振機構部(2)が配設され、その下面に免震機構部(8)が配設される。ここで中間架台(3)は上面側に受動防振機構部(2)が、下面側に免震機構部(8)が配設されるので、その曲げ方向の剛性が非常に重要になる。何故ならば、中間架台(3)の剛性が不足し、振動発生機器(50)の稼働中に振動発生機器(50)の振動に共振して曲げ方向の振動が発生すると、十分な防振効果及び免震効果を発揮し得ないからである。
【００２９】
中間架台(3)の水平面外（換言すれば曲げ方向）の剛性について説明すると、理論計算では中間架台(3)の剛性が無限に剛であることを前提としているが、実用的には、中間架台(3)の曲げ方向の剛性が防振系の振動に対して共振しない程度に高ければ、防振系は無限に剛な場所『即ち、中間架台(3)』に設置されているとみなせる。中間架台(3)の曲げ方向の剛性の目安としては、剛性により決まる固有周波数の１次周波数が防振系固有周波数（固有周期の逆数）の５倍程度或いはそれ以上が望ましく、或いは、中間架台(3)の剛性が受動防振機構部(2)に対して無限に剛とみなせる剛性とするため受動防振機構部(2)の剛性の約７倍以上の剛性とする事が好ましい。
【００３０】
なお、振動発生機器(50)の重心位置を考慮して受動防振機構部(2)は配置される必要があるが、更にスライド機構(4)の直上に相当する部分の中間架台(3)に配設されるのが望ましい。
【００３１】
免震機構部(8)のＸ−Ｙスライド機構部(4)は、上下に交差して積み重ねられたＸ方向スライド機構部(4X)と、Ｙ方向スライド機構部(4Y)とで構成されており、図1の紙面に対してＸ方向スライド機構部(4X)は左右方向に直進運動し、Ｙ方向スライド機構部(4Y)は紙面に対して前後方向に直進運動する。Ｘ方向スライド機構部(4X)とＹ方向スライド機構部(4Y)において、Ｘ方向スライド機構部(4X)の下側レール(42X)とＹ方向スライド機構部(4Y)の上側円弧状レール(41Y)とが直接或いは間接的に互いに固定されている。
【００３２】
そして、Ｙ方向スライド機構部(4Y)の下側円弧状レール(42Y)が支持体(9)に固定され、Ｘ方向スライド機構部(4X)の上側円弧状レール(41X)が中間架台(3)に固定されている。中間架台(3)より上部は、Ｘ方向にはＸ方向スライド機構部(4X)により直進し、Ｙ方向にはＹ方向スライド機構部(4Y)により直進する事でＸ−Ｙ平面内を自由に移動できる。この時、支持体(9)と中間架台(3)の間にあるスライド機構(4)はねじれることはない。
【００３３】
本実施例では、この複合したスライド機構(4)が複数個用いられる。Ｘ方向スライド機構部(4X)とＹ方向スライド機構部(4Y)とは、機構的には同一で、対向面(44X)(45X),(44Y)(45Y)が大きな曲率半径をもって円弧状に凹んでいる上下一対の円弧状レール(41X)(42X),(41Y)(42Y)間にローラ(43X)(43Y)が配設されている。ローラ(43X)(43Y)は1対の円弧状レール(41X)(42X),(41Y)(42Y)間に前述のように1個でもよいが2個以上配設される事もあり、その場合はローラ(43X)(43Y)を固定するためにリテーナハウジング(46X)(46Y)に回転可能に嵌め込まれる。本実施例ではローラ(43X)(43Y)は2個の場合が示されている。
【００３４】
また、前記リテーナハウジング(46X)(46Y)には、側面ガイドローラ(47X)(47Y)が取り付けられており、前記レール(41X)(42X),(41Y)(42Y)を両側から転動可能にて挟持している。前記ローラ(43X)(43Y)は、ヘルツの接触応力論にて円柱と凹円面の場合の接触面応力が、選定する材料の許容応力以下となるように寸法を決定される事になる。
【００３５】
前記Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の固有周波数は0.1〜0.5Hzに設定する事が好ましい。固有周波数が0.1Hz以下の場合、復元性に乏しく、0.5Hz以上の場合は免震性が損なわれる。なお、本実施例では円弧状レール(41X)(42X),(41Y)(42Y)の対向面(44X)(45X),(44Y)(45Y)の両面を円弧状としたが、勿論いずれか一方のみを円弧状にしても良い。
【００３６】
Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の固有周波数は以下のようにして求められる。
Ｒ：対向面の円弧の曲率半径
ｒ：ローラの半径
ｇ：重力加速度
Ｆｎ：スライド機構の固有周波数
円弧を下面にのみ用いた場合
Ｆｎ＝(１／２π)｛ｇ／（Ｒ−ｒ）｝1/2
円弧を上下両面に用いた場合
Ｆｎ＝(１／２π)｛ｇ／２（Ｒ−ｒ）｝1/2
円弧によるスライド機構による固有周波数の特徴は、
(1)  バネ−質量系のように搭載重量や支持ばね定数の影響を受けない事である。
(2)  円弧を対向上下２面に使用すると、片面のみの(１／２) 1/2倍になる。
【００３７】
本発明の実施例ではローラと円弧状レールを用いて復元機構を実現している。球ベアリングを用いて同様の機構を実現するには、円弧状レールでなく球面を使用する必要がある。しかし、球ベアリングと球面の組み合わせでは水平面内の自由度をもつため、スライド機構にねじれが生じるという問題があり、本実施例のように設置方向が決まっている工場機械設備(50)用には好ましくない。
【００３８】
また本実施例では、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の共振時の過大変位を低減させる減衰機構(5X)(5Y)としてショックアブソーバーを用いている。Ｘ方向減衰機構(5X)は図１の紙面に対して左右方向の直進運動に対して作用して、Ｙ方向減衰機構(5Y)は紙面に対して前後方向の直進運動に対して作用する。なお、ショックアブソーバーは、減衰機構(5X)(5Y)として使用されるシリンダ(51X)(51Y)とピストン(52X)(52Y)とで構成され、一方が中間架台(3)に取着され、他方が支持体(9)に取着されている。
【００３９】
更に本実施例は、Ｘ方向及びＹ方向変位ストッパー(6X)(6Y)により中間架台(3)の水平方向の許容以上の変位を防止する。Ｘ方向変位ストッパー(6X)は図１の紙面に対して左右方向の直進運動に対して衝突停止作用し、Ｙ方向変位ストッパー(6Y)は紙面に対して前後方向の直進運動に対して衝突停止作用する。即ち、Ｘ方向及びＹ方向変位ストッパー(6X)(6Y)は中間架台(3)の下面に垂設された衝突ブロック(61X)(61Y)と、支持体(9)の上面に取着された緩衝ブロック(60X)(60Y)に衝突するようになっている。緩衝ブラケット(62X)(62Y)に取り付けられた前記緩衝ブロック(60X)(60Y)は、例えば、低反発係数のゴムブロック或いは粘弾性体ブロックで形成され衝突時のエネルギーを吸収するようになっている。
【００４０】
又、転倒防止ストッパー(7)は、中間架台(3)の端部に固着され、支持体(9)に向けて垂設されており、転倒防止ストッパー(7)の下端の、例えばゴムブロックで形成された緩衝体(70)が支持体(9)の上面にスライド可能或いは僅かな間隔を設けて臨んでいる。これにより前述のＸ方向及びＹ方向変位ストッパー(6X)(6Y)が地震のような大きな揺れによって破損し、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)が予定以上の変位を生じて脱輪した場合でも中間架台(3)より上の部分が転倒しないようになっている。
【００４１】
次に、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)と受動防振機構部(2)の配置関係について言えば、振動発生機器(50)と支持体(9)の間に振動発生機器(50)側に受動防振機構部(2)を配置し、支持体(8)側にＸ−Ｙスライド機構部(4)を配置する。これは、受動防振機構部(2)の上にＸ−Ｙスライド機構部(4)を配置すると、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)により重心位置が変わるため、受動防振機構部(2)の弾性部(22)の重心位置に応じた配置が意味をなさなくなるためである。従って、受動防振機構部(2)はＸ−Ｙスライド機構部(4)より上の位置に必ず設置される。ここでの上下は荷重負担の順序に関して上下を言ったものであり、実際の位置を直接示すものではない。
【００４２】
図８に本発明のモデル図を示す。受動防振機構部(2)を振動発生機器(50)と中間架台(3)の間に挿入し、更に中間架台(3)と支持体(9)間に免震機構部(8)は水平面(X-Y)内の運動が可能である。
【００４３】
次に本発明装置(1)の作用に付いて説明する。地震による低周波の振動或いは揺れが支持体(9)に入力すると、その揺れに対応して２軸直交組み合わせたＸ−Ｙスライド機構部(4)の下部レール(42X)及び/又は(42Y)が揺れの大きさと方向に対応し且つ減衰機構(5X)(5Y)によって振動或いは揺れのエネルギを吸収しつつ水平面内で直進往復スライド運動する。この時、円弧状レール(41X)(42X)、(41Y)(42Y)の作用で装置全体(円弧状レールより上の部分)を若干持ち上げる。揺れが続いている間は、前記下部円弧状レール(42X)及び/又は(42Y)の往復移動は継続するが、揺れが収まると装置全体(レールより上の部分)の質量でローラ(43X)(43Y)は、最も安定状態なる下部円弧状レール(42X)(42Y)の中央部分に戻り整定(復元)する。
【００４４】
Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の許容変位以上の変位は、変位ストッパー(6X)(6Y)で防止する。即ち、地震の大きな揺れが入力し、Ｘ−Ｙスライド機構部(4)が許容変位以上にスライドしようとすると、緩衝ブロック(60X)又は/及び(60Y)が衝突ブロック(61X)又は/及び(61Y)に衝突し、それ以上の変位を阻止し、ローラ(47X)(47Y)の脱輪を防止する。この時、緩衝ブロック(60X)(60Y)は前述のように低反発ゴムブロック又は粘弾性体ブロックで構成されているので、衝突の衝撃を吸収し、衝突時の衝撃から振動発生機器(50)を守るようになっている。
【００４５】
前述のように入力した揺れが予想以上に大きく、衝突ブロック(61X)又は/及び(61Y)或いは緩衝ブロック(60X)又は/及び(60Y)を破損し、上部円弧状レール以上の部分が支持体(9)に対して大きく飛び出した時、中間架台(3)以上の部分の重心が支持体(9)から外れ、振動発生機器(50)を搭載した中間架台(3)以上の部分が転倒する可能性があるが、中間架台(3)の端部に取着された転倒防止ストッパー(7)がこれを支えるため振動発生機器(50)を搭載した中間架台(3)の転倒が防止される。
【００４６】
次に、受動防振機構部(2)の作用について説明する。受動防振機構部(2)は中間架台(3)を介して免震機構部(8)上に配設されているので、水平方向については、免震機構部(8)の固有周波数と防振系の固有周波数が連成する事が考えられる。図９〜11に微振動時の免震機構部付き防振装置(1)の振動伝達レベルの実測値を示す。図９は、免震機構部付き防振装置(1)において、支持体(9)から振動発生機器(50)までの鉛直方向の振動伝達レベルをグラフ化したものである。図10は、免震機構部付き防振装置において、支持体(9)から振動発生機器(50)までの水平方向の振動伝達レベルのグラフ化したものある。図11は、免震機構部(8)だけの場合で、支持体(9)から振動発生機器(50)までの水平方向の振動伝達レベルのグラフ化したものである。
【００４７】
Ｘ−Ｙスライド機構部(4)の固有周波数は微振動時の場合、円弧状レール(41X)(42X),(41Y)(42Y)の曲率でなく、円弧状レール(41X)(42X),(41Y)(42Y)とローラの摩擦力によって決まるので、図11(免震機構だけの場合で、支持体から振動発生機器までの水平方向の振動伝達レベルをグラフ化したもの)に示すようにＸ−Ｙスライド機構部(4)の固有周波数(ただし、固有振動と呼べる明確な挙動ではなく、非線形な増幅特性を示すようになる。)が高くなる。
【００４８】
図９(免震機構付き防振装置において、支持体から振動発生機器までの鉛直方向の振動伝達レベルをグラフ化したもの)の第１のピークは、防振系の固有周波数で、免震機構付き防振装置でも鉛直方向に付いては免震機構部(8)の影響を受けていない。
【００４９】
一方、本発明装置(1)は、前述のように防振系が免震系の上に設置されている２自由度系の振動モデル(バネ−質量が２段であるモデル)であるから、図10(免震機構付き防振装置において、支持体から振動発生機器までの水平方向の振動伝達レベルをグラフ化したもの)に示すように２つのピーク周波数が現れ、且つ第２ピーク周波数は第１ピーク周波数から離れ、高い周波数側に現れる。「これに対して本発明装置(1)とは逆に中間架台(3)に比べて振動発生機器(50)の質量の方が小である場合、この第２ピーク周波数は第１ピーク周波数に近くなり、振動発生機器(50)の１次主振動周波数から離れ、防振系の防振機能はそのまま発揮される事になる。」そこで、前記第２ピーク周波数が、振動発生機器(50)の1次振動周波数と不一致(或いは1次振動周波数より小又は大)になるようにしておけば、共振を免れ防振系の防振機能を損なわないという事になる。
【００５０】
これに対して、この第２ピーク周波数が高い周波数側に移動すると、振動発生機器(50)の加振周波数に近づき防振性能の悪い状態で使用する事になるので、この状態を避けるには質量比と防振系の固有周波数を互いに考慮して決める必要があり、前述のように前記第２ピーク周波数が、振動発生機器(50)の1次振動周波数より小になるように設計する事になる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば振動発生機器を防振装置に搭載後でも、防振機器部の配置を本振動発生機器の重心に合わせて微調整する事が出来る。また、免震機構部のＸ−Ｙスライド機構はＸ−Ｙ方向の直進運動の組み合わせを基本とするのでねじれが発生することはないし、Ｘ−Ｙスライド機構部自体に復元機能を付与しているので構造が簡易である。また、免震装置により搭載機器、防振装置に入力される地震力が低減し、搭載機器、防振装置の耐震部材が省略化・簡略化が可能となり、コストダウンを図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明全体の正面図
【図２】本発明の中間架台以下の平面図
【図３】本発明の中間架台以下の側面図
【図４】本発明に使用する第１の受動防振機構部の正面方向から見た断面図
【図５】本発明に使用する第２の受動防振機構部の正面方向から見た断面図
【図６】本発明に使用する第３の受動防振機構部の正面方向から見た断面図
【図７】本発明に使用するスライド機構部の斜視図
【図８】本発明装置のモデル図
【図９】本発明の免震機構部付き防振装置において、支持体から振動発生機器までの鉛直方向の振動伝達レベルのグラフ化した図
【図１０】本発明の免震機構部付き防振装置において、支持体から振動発生機器までの水平方向の振動伝達レベルのグラフ化した図
【図１１】免震機構部だけの場合で、支持体から振動発生機器までの水平方向の振動伝達レベルのグラフ化した図
【記号の説明】
(1)  防振装置
(2)  受動防振機構部
(3)  中間架台
(4)  Ｘ−Ｙスライド機構部
(6)  Ｘ−Ｙ変位ストッパ
(8)  免震機構部
(9)  支持体
(50)  振動発生機器
【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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【図１０】
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【図１１】
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