JP2000283221A - 免震・制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２自由度を有しながらコンパクトに構成する
ことができるとともに支持負担荷重を大きくできる免震
・制振装置を提供する。 【解決手段】 上向きの凹曲面を有する下部高硬度部材
と、下向きの凹曲面を有する上部高硬度部材と、これら
下部高硬度部材と上部高硬度部材との各凹曲面間に介装
され、これら凹曲面の対向間隔に略一致する外径を有す
る複数個の転子と、これら転子を回転自在に保持する保
持手段とを有する上下２組の可動装置を備え、これら可
動装置の上部高硬度部材の可動方向がＸ、Ｙ方向に交差
するように重装したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は免震・制振装置に係
り、特に振動に弱いコンピュータや銅像、彫刻物等の美
術品、危険な化学薬品、危険な微生物保管ケース等の振
動を嫌う対象物を地震から保護する台状、床状の免震構
造として使用するほか、高層建造物の風対策用制振構造
として使用することができる免震・制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような対象物を地震の振動から保
護するための装置として、従来特公平１−２５９３０号
公報に示されるものがある。

【０００３】この種の装置は、複数本のＸ方向のレール
がベース上に固設され、このＸ方向レールにスライド自
在に嵌挿支持されるブロック上にＹ方向のレールが固設
され、このＹ方向レールにＹ方向にスライドするブロッ
クが嵌挿支持されていて、このＹ方向ブロック上に架台
等を設置して対象物を載置するようになされたものであ
り、前記Ｘ方向ブロックにＸ方向、Ｙ方向に牽引する引
張りばねを張装したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして上記従来の装
置では、Ｘ方向、Ｙ方向とも引張ばねの張力に依存して
免震を図るので、積載荷重の如何によって固有振動数、
すなわち免震・制振性能が変化してしまうという問題は
避けられず、またＸ、Ｙ方向の移動台のすべてに引張ば
ねを取付けるため装置全体が大型化するなど、引張ばね
を用いることによる種々の問題点を有している。

【０００５】本発明は、ばねに依存することなく免震・
制振を図ることができ、特に負担荷重を大きくできなが
ら装置の小型化を達成することができ、しかも積載荷重
の如何によらず固有振動数に変化をきたすことなく免震
・制振性能を発揮することのできる免震・制振装置を提
供することを課題としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として本発明は、上向きの凹曲面を有する下部高硬度部
材と、下向きの凹曲面を有する上部高硬度部材と、これ
ら下部高硬度部材と上部高硬度部材との各凹曲面間に介
装され、これら凹曲面の対向間隔に略一致する外径を有
する複数個の転子と、これら転子を回転自在に保持する
保持手段とを有する上下２組の可動装置を備え、これら
可動装置の上部高硬度部材の可動方向がＸ、Ｙ方向に交
差するように重装したことを特徴とする。

【０００７】上記装置において、上位の可動装置の下部
高硬度部材と下位の可動装置の上部高硬度部材とを共通
の部材で構成するようにし、この部材の上面に上向きの
凹曲面を、同下面に前記上面の凹曲面に対し直交する方
向に下向きの凹曲面が形成するようにすることができ、
これにより装置の高さを著しく低く形成することができ
る。

【０００８】前記転子はローラまたはボールからなり、
前記下部および上部高硬度部材の対向する凹曲面間中央
部に最大径の転子を、この中央部から離間するにつれて
順次小径の転子を保持手段としてのリテーナに回転自在
に保持するようにすることが好ましい。

【０００９】前記下部高硬度部材に対し上部高硬度部材
の浮き上がりを防ぐ浮き上がり防止機構を付設すれば、
浮き上がりやロッキングを防ぐうえで好ましい。

【００１０】さらに前記下部高硬度部材と上部高硬度部
材との間に振動減衰部材を介装すれば、振動を早期に減
衰させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明による免震・制振装置１の基
本的な一実施形態の外観を示すもので、上下２組の可動
装置２，３を備えている。

【００１３】上記可動装置２，３のうち下位の可動装置
２は、建物の床等の固定部側に設置される下部高硬度部
材４と、その上に重なる上部高硬度部材５とを有し、下
部高硬度部材４の上面は図１のＸ方向から見て上向きに
凹曲する円弧状の凹曲面６とされ、上部高硬度部材５の
下面は同じ方向で下向きに凹曲する円弧状の凹曲面７と
されている。

【００１４】そして前記下部高硬度部材４と上部高硬度
部材５との各凹曲面６，７は向き合わされ、その対向面
間には複数個の転子としてのローラ８₁ ，８₂ ，８₃ …
が介装され、これらローラ８₁ ，８₂ …は保持手段とし
てのリテーナ９に一定の間隔を保って回転自在に保持さ
れている。

【００１５】図１に示す実施形態では、中央に位置する
ローラ８₁ が最大径とされ、このローラ８₁ から離間す
るにつれて順次小径のローラ８₂ ，８₃ とされていて、
静止状態においてすべてのローラ８₁ ，８₂ ，８₃ によ
り上部高硬度部材５が下部高硬度部材４から若干浮上し
た位置を保って支持されるようになっている。なおロー
ラを２本で構成する場合には同径のローラとすることが
できる。

【００１６】上位の可動装置３は、前記下位の可動装置
２の上部高硬度部材５を下部高硬度部材に兼用して共用
とされ、この上部高硬度部材５の上面にその下面の凹曲
面７とは直交する方向のＹ方向から見て上向きに凹曲す
る円弧状の凹曲面１０が形成されており、その上に重な
る上部高硬度部材１１の下面に同じ方向の下向きに凹曲
する円弧状の凹曲面１２が形成されていて、これら凹曲
面１０，１２間には前記下位の可動装置２と同様に複数
個の転子としてのローラ８₁ ，８₂ ，８₃ がリテーナ９
に保持されて介装されている。

【００１７】これによりＸ方向には図３（Ａ）（便宜上
ローラは３本で図示）のように上位の可動装置３の上部
高硬度部材１１が水平方向に移動し、Ｙ方向に対しては
図３（Ｂ）のように上位の可動装置３の全体が水平方向
に移動してＸ、Ｙの２方向の振動を吸収する。

【００１８】上記下部高硬度部材４および上部高硬度部
材５の各凹曲面６，７の曲率半径をＲとするとき、固有
振動数ｆｎは、Ｒ>>ローラの半径とするとおおよそ

【数１】 となる。

【００１９】振動が減衰すれば、下位および上位の各可
動装置２，３の最大径のローラ８₁，８₁ が凹曲面６，
１０の中央位置に自動的に戻ることにより図１の状態に
復元する。

【００２０】図４、図５は大面積の免震架台とする場合
の一形態を示し、固定部１３上に４基の免震・制振装置
１，１…を配設し、その上位の可動装置３，３…の上部
高硬度部材１１上に架台１４が載置固定されている。ま
た上記架台１４を床とする場合には免震・制振装置１を
増設すればよい。

【００２１】こうした場合も、前述の作用により架台１
４がＸ方向、Ｙ方向に移動して免震作用を奏し、減衰後
は初期の状態に自動復元する。

【００２２】図２は下位の可動装置２および上位の可動
装置３の各高硬度部材をそれぞれ複数に分割した形態と
した場合を示すもので、これによれば各高硬度部材４，
５，１１の面積を減少し得て製造が容易となるとともに
各ローラが短いものでよく、これらにより免震・制振装
置１を安価に得ることができる。

【００２３】図２の場合は、下位の可動装置２の下部高
硬度部材４ａ，４ａ…の下面に平板１５が固着され、上
部高硬度部材５ａ，５ａ…の上面に平板１６が固着され
ており、この平板１６上に上位の可動装置３の下部高硬
度部材５ｂ，５ｂ…が固着され、上部高硬度部材１１
ａ，１１ａ…の上面に平板１７が固着されて構成されて
いる。

【００２４】図６は本発明による免震・制振装置１を高
層建造物１８の上部に設置し、風対策として使用する形
態を例示している。この場合には上位の可動装置３の上
に所要重量のウエイト１９が設置され、風による高層建
造物１８の揺れに対しウエイト１９が移動することによ
って制振作用を奏する。

【００２５】図７〜図１０はローラの保持手段の各例を
示しており、図７は図１の免震・制振装置１に用いられ
ているもので、上位および下位の可動装置２，３と略同
大の板材に前記各ローラ８₁ ，８₂ ，８₃ を嵌合し得る
長孔９ａ，９ａ…が形成されたリテーナ９を有し、その
長孔内にローラ８₁ ，８₂ …の直径方向中央部が回転自
在に嵌合保持されたものである。

【００２６】上記ローラの保持は、図８（Ａ）にその一
つの拡大断面図を例示するように、前記長孔９ａの長手
方向内側縁の上下部に縁部９ｂ，９ｂを突設しておき、
これら縁部９ｂ，９ｂ間にローラ（ローラを総称して符
号８で示す）を圧入させることにより上記長孔９ａ内に
ローラ８が納めて回転自在に保持させるか、あるいは図
８（Ｂ）に示すように縁部９ｂ，９ｂはリテーナ９の一
面側にのみ形成し、その間にローラ８を嵌合させたのち
地面側にリング状の押え板２０を固着してローラ８が脱
出しないようにされる。このほかローラ８の保持に関し
ては適宜な手段を採用することができる。

【００２７】図９は前記図７におけるローラ８₁ ，８₂
…を２分割して短いローラ８₁ ′，８₂ ′，８₃ ′と
し、リテーナの長孔もそのローラの長さに適合する長さ
の長孔９ａ′，９ａ′…としたリテーナ９とされてい
る。

【００２８】図１０（Ａ）はローラ８₁ ，８₂ …の両端
部をリテーナ２１，２１の対向面に形成された凹部に軸
端を嵌合して回転自在とし、リテーナ２１，２１の両端
間を間隔保持部材２２，２２とボルト２３，２３とで固
定したものである。

【００２９】図１１（Ａ）〜（Ｆ）はローラ（符号８で
代表する）が上下の高硬度部材（総括して符号４ａ，５
ａで示す）間から脱出しないようにするための手段を例
示するもので、図１１（Ａ）は両端がリテーナ２４，２
４に軸支されるローラ８の両端にテーパー２５ａ付きの
フランジ２５，２５が形成され、このフランジ２５，２
５のテーパー状周面が上下の高硬度部材４ａ，５ａの凹
曲面６，７の両側縁に形成されたテーパー部に係合する
ことによりローラ８の軸方向の位置が規制されて上下の
高硬度部材４ａ，５ａ間から脱出しないようになされも
のである。２４はリテーナである。

【００３０】図１１（Ｂ）はローラ８の両端に前記とは
逆方向のテーパー面２５ｂ，２５ｂを形成し、このテー
パー面を上下の高硬度部材４ａ，５ａの凹曲面６，７の
両側縁に形成されたテーパー部に係合することによりロ
ーラ８の軸方向の位置が規制されるようになされてい
る。

【００３１】図１１（Ｃ）はローラ８の軸方向中央部に
小径部２６を形成し、上下の高硬度部材４ａ，５ａの凹
曲面６，７の幅方向中央に前記小径部２６部分に嵌合す
る断面台形状の突堤２７，２７を形成し、この突堤２
７，２７に前記小径部２６部分が嵌合してローラ８の軸
方向移動がないようになされたものである。

【００３２】図１１（Ｄ）はリテーナをローラ８の前記
小径部２６を上下から挟んで保持する構成とし、かつこ
のリテーナ２８の部分に上下の高硬度部材４ａ，５ａの
突堤２９，２９を入り込ませてローラ８の軸方向移動を
規制するようになされている。

【００３３】図１１（Ｅ）はローラ８の両端を軸支する
リテーナ２４，２４の上下方向幅をローラ８の外径より
大きくし、このリテーナ２４，２４の上下端が上下の高
硬度部材４ａ，５ａの各凹曲面６，７の両側部外面にそ
っておかれることによりローラ８の軸方向移動がないよ
うにしたものである。

【００３４】図１１（Ｆ）は前記図１１（Ｄ）とは逆に
ローラ８の中央部に大径部３０を形成し、この大径部３
０の部位をリテーナ２８，２８により保持し、かつこの
リテーナを含む大径部３０を上下の高硬度部材４ａ，５
ａの凹部３１，３１内に収容するようにしたものであ
る。

【００３５】図１２〜図１４は下部高硬度部材４ａに対
し上部高硬度部材５ａの浮き上がりを防ぐための浮き上
がり防止機構３２を付加したものである。

【００３６】図１２の浮き上がり防止機構３２は、同図
（Ａ）、（Ｂ）に示すように上下の高硬度部材４ａ，５
ａの側面にこれら部材４ａ，５ａの凹曲面（代表して符
号６，７で示す）と平行な同曲率のガイド溝３３，３４
が形成されており、ローラ８の端部を回転自在に支持す
るリテーナ３５の内側面に設けられたボール保持体３
６，３７にリテーナ３８ａ，３９ａにより回転自在に保
持されるボール３８，３９が前記ガイド溝３４，３５に
嵌合されていて、これらボールにより上下の高硬度部材
４ａ，５ａが上下方向に離反しないよう拘束されるよう
にしたものである。

【００３７】図１３の浮き上がり防止機構３２は、下部
および上部高硬度部材４ａ，５ａの側面にその凹曲面７
と平行な同曲率の上向きの溝を有するガイドレール４
０，４１が突設されており、側面視コ字状を有するリテ
ーナ４２の上下辺４２ａ，４２ａの各内面側と前記ガイ
ドレール４０，４１の対向面とに形成された溝間にリテ
ーナ４３ａ，４３ａにより回転自在に保持されたボール
４３，４３…が嵌合されていてこのリテーナ４２により
上部高硬度部材５ａが上方へ離反しないよう拘束される
ようにしたものである。このリテーナ４２は中央に位置
するローラ８₁ の軸端から延びる軸４４に回転可能に支
持され、前記ガイドレール４０，４１の湾曲にならって
回転して追従されるようになっている。

【００３８】図１４の浮き上がり防止機構３２は、下部
高硬度部材４ａの側面から上方に向けて立ち上がる支持
部４５が設けられ、上部高硬度部材５ａの側面には棚状
のガイドレール４６が突設され、このガイドレール４６
の上面に前記支持部４５の上部に軸着されたローラ４７
が転動自在に当接されて上部高硬度部材５ａの浮き上が
りを防止するようにしたものである。

【００３９】図１５、図１６は図１、図２に示した免震
・制振装置１に振動減衰部材を付加することが可能であ
ることを示している。

【００４０】図１５は、振動減衰部材としてオイルダン
パ５０を用いた場合を示しており、図１における下部高
硬度部材４、上部高硬度部材５の各ローラの端部側の側
面にシリンダ部５０ａを水平方向に取付け、クランク状
をなすピストンロッド５０ｂの端部を上部高硬度部材５
および１１側に取付けたものである。

【００４１】図１５（Ａ）は、上下の可動装置２，３が
分割型であるため、オイルダンパ５０を外部に露出せず
に上記の場合と同様な関係に取付けたものである。

【００４２】上記振動減衰部材としては、オイルダンパ
５０によるほか、同図（Ｂ）に示すようにベース側に摩
擦台５を、可動側に摩擦部材５２を弾性的に支持してこ
れらを圧接状態におき、振動を摩擦エネルギー（熱エネ
ルギー）に変換して吸収するもの、あるいはゴム等の弾
性体を介在させたり、鉛等の材料の塑性変形を利用する
ものなど、適宜な部材を用いて振動の減衰を図るように
することができる。さらに同図（Ｃ）に示すようにピス
トン５３と粘性オイル５４を用いたものであってもよ
い。

【００４３】なお図１５、図１６において図１、図２と
主たる共通の部分にはこれと同一符号を付してその説明
は省略する。

【００４４】この構成とすれば、単体として非常に小さ
い免震装置を実現することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
下に対向する円弧状の凹曲面間に転子を介在させて一方
向自由度を有する可動装置をその可動方向をＸ、Ｙ方向
に交差させて重装することにより１基の免震・制振装置
としたので、当該装置を従来の引張ばねを用いたものに
較べ著しくコンパクトに構成することができるとともに
転子のころがりにより荷重を支えるので従来のスライド
方式に較べ支持負担荷重を大きくすることができ、大重
量の機器類に対しても十分な耐用を可能とすることがで
きる。

【００４６】また請求項２によれば、下位の可動装置の
上部高硬度部材と上位の可動装置の下部高硬度部材とを
共通の部材で構成しているので、免震・制振装置の高さ
を著しく低く構成することができ、使用上の利便性を高
めることができる。

【００４７】請求項４のように浮き上がり防止機構を付
設すれば、大地震時であっても下部高硬度部材に対し上
部高硬度部材か離脱することを防ぎ、免震・制振機能を
失うことを防止することができる。

【００４８】さらに請求項５によれば、振動を早期に減
衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による免震・制振装置の一実施形態を示
す斜視図。

【図２】同、他の実施形態を示す斜視図。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は図１のＸ方向、Ｙ方向への振
動時の状態を示す説明図。

【図４】本発明を大面積の免震架台に適用した場合の正
面図。

【図５】同、平面図。

【図６】本発明を高層建造物の風対策に適用する場合の
説明図。

【図７】図１の実施形態に用いられる転子およびリテー
ナの一例を示す斜視図。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）はリテーナのローラ保持手段の
一例を示す拡大断面図。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）は図７のリテーナの変形例を示
す平面図。

【図１０】（Ａ）、（Ｂ）はさらに他の変形例を示す平
面図。

【図１１】（Ａ）〜（Ｆ）はローラと上下の高硬度部材
との関係の例示断面図。

【図１２】上部高硬度部材の浮き上がり防止機構を付設
した場合を示し、（Ａ）は半部の正面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ断面図。

【図１３】同、他の例を示し、（Ａ）は半部の正面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図。

【図１４】同、さらに他の例を示し、（Ａ）は半部の正
面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線断面図。

【図１５】図１の免震・制振装置に振動減衰装置を付設
した場合の一例を示す斜視図。

【図１６】図２の免震・制振装置に振動減衰装置を付設
した場合の一例を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 免震・制振装置 ２，３ 可動装置 ４ 下部高硬度部材 ５，１１ 上部高硬度部材 ６，７，１０，１２ 凹曲面 ８（８₁ 〜８₃ ） ローラ ９，２１，２８ リテーナ １４ 架台 １８ 高層建造物 ３２ 浮き上がり防止機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 田 政 信 東京都世田谷区成城３−21−15 グリーン ヒル成城Ａ−102 (72)発明者 野 村 朋 江 千葉県松戸市小根本79−３ ぱるまつど 201 (72)発明者 新 田 晴 基 兵庫県川西市久代６−２−１−611 (72)発明者 土 屋 佳 香 大阪府吹田市青山台４−１−Ｃ74−206 (72)発明者 加 藤 要 大阪府高槻市真上町５丁目６番32号 Ｆターム(参考） 3J048 AA05 AA07 AC01 AC04 AC05 AC06 BC09 BE03 BE12 BG02 DA01 EA13 EA38

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上向きの凹曲面を有する下部高硬度部材
   と、下向きの凹曲面を有する上部高硬度部材と、これら
   下部高硬度部材と上部高硬度部材との各凹曲面間に介装
   され、これら凹曲面の対向間隔に略一致する外径を有す
   る複数個の転子と、これら転子を回転自在に保持する保
   持手段とを有する上下２組の可動装置を備え、これら可
   動装置の上部高硬度部材の可動方向がＸ、Ｙ方向に交差
   するように重装したことを特徴とする免震・制振装置。
2. 【請求項２】上位の可動装置の下部高硬度部材と下位の
   可動装置の上部高硬度部材とが共通の部材で構成され、
   この部材の上面に上向きの凹曲面が、同下面に前記上面
   の凹曲面に対し直交する方向に下向きの凹曲面が形成さ
   れている請求項１記載の免震・制振装置。
3. 【請求項３】前記転子はローラまたはボールからなり、
   前記下部および上部高硬度部材の対向する凹曲面間中央
   部に最大径の転子が、この中央部から離間するにつれて
   順次小径の転子が保持手段としてのリテーナに回転自在
   に保持されている請求項１または２記載の免震・制振装
   置。
4. 【請求項４】前記下部高硬度部材に対し上部高硬度部材
   の浮き上がりを防ぐ浮き上がり防止機構が付設されてい
   る請求項１〜３記載の免震・制振装置。
5. 【請求項５】前記下部高硬度部材と上部高硬度部材との
   間に振動減衰部材が介装されている請求項１〜４いずれ
   かに１項記載の免震・制振装置。