JP2006158476A - 免震部品ユニット及び免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボール及びボール溝を用いて、摩擦係数一定で、組み合わせにより所望の摩擦係数が得られる減衰機能付きの免震部品ユニット及び免震装置を提供。
【解決手段】上下案内部２，３のボール溝４，５間を滑り又は転がるボール６を有し、ボール溝の交差角θが０度以上９０度以下の二以上の組み合わせとし、交差角の二等分線方向３２，３３を同一とし、上下案内部をそれぞれ上下側プレートに固定し、載荷荷重を各免震部品に均等にする免震部品ユニットとする。これを上下取付プレート２２，２３間に中間プレート２４を介して９０度ずらせて配置し免震装置６１とする。ボール溝の底部の深さは中央部２ｃ，３ｃの底部の深さを最大とする。ボール溝の断面とボールを二点接触させる。上下側プレートのいずれかを中間部材と一体とする。
【選択図】 図５

Description

コンピュータサーバ、美術工芸品等の物品、さらには大きなものでは建物等を地震の揺れから護るための免震部品及び免震装置に関し、特にボール及びボール溝を利用したボール溝タイプの免震部品及び免震装置の改良に関する。

ボール及びボール溝を利用した免震装置の例として、特許文献１においては、上下に対向して配置された直線状に延びるボール溝間にボールを移動自在に介在させた免震部品を中間板（部材）を共通として、ボール溝の向きが直角になるように中間板の上下に配置している。これにより、例えば、上側免震部品はＸ軸方向に転がり移動自在にされ、下側免震部品はＹ軸方向にころがり移動自在にされるので、トータルとして水平方向の揺動が可能になる。また、ボール溝の中央部の深さを深くすることにより、ボールの中央位置への自動復帰をさせている。

また、特許文献２のものは、上下に対向して配置された直線状に延びるボール溝間にボールを移動自在に介在させ、ボール溝が設けられた上下支承部材を回転部材でそれぞれ独立に回転可能に支持している。これにより、地震等の揺れが生じた場合は、揺れの力によりボールがボール溝に作用し、上下の支承部材を回転させ、ボール溝の溝方向が揺れ方向と一致するようになり、揺れ方向に沿ったボール溝間をボールが揺動するようにされている。これにより、ボールの動作範囲を例えば特許文献１の場合のほぼ倍にできる。また、特許文献１と同様、ボール溝の中央部の深さを深くすることにより、ボールの中央位置への自動復帰をさせている。

一方、地震の揺れに対して、復帰力の他にブレーキ等により揺れを減衰させる必要がある。そこで前述した特許文献１においては、中間板に上プレートや下プレートの側面を押圧して揺動を減衰させる減衰板を設けている。また、特許文献３においては、ボール溝でなく上側がボール穴にボールを回転可能に配置したボール位置固定型とし、下側が曲面あるいは円すい皿タイプのものとし、上側のボール穴とボールとのすべり摩擦係数を下側の皿とボールとのすべり摩擦係数より小さくすることで確実にボールが回転できるようにし、滑り摩擦係数と転がり摩擦係数との中間の摩擦効果を得、かつ０．１のような低摩擦係数を与えている。また、特許文献４においては、上下皿タイプで上下皿間をボールが移動する免震装置のボールの外周を滑り軸受を介して狭持する狭持力が調節可能なボール保持器を設け、ボールに摩擦力を与えボール回転を減衰させている。
特開２００１−１７３２６８号公報 特開２００４−２３８９５０号公報 特開平１０−２１９８４２号公報 特開２００２−２９５０５４号公報

特許文献１のものにおいては、減衰を相対的に移動する相手側の側面を押すようにしているので、一定摩擦力を与えることができる。しかしながら、長手方向に渡って減衰機構を設けなければならず構造が複雑になり調整も困難であるという問題があった。また、摩擦力を制御するので、載荷重量に比例した摩擦力を得たい場合には、載荷重量に応じて都度摩擦力を調整しなければならないという問題があった。また、特許文献２のものは減衰性能については特に考慮されていない。むしろ揺動し易い方にボール溝の方向を回転させて微少摩擦抵抗となるように働き、減衰性能を与えることができないという問題があった。

一方、特許文献３に記載のものでは、摩擦係数一定型となるので、載荷重量が変化しても、載荷加重に比例した摩擦力を与えられる。しかし、ボール位置固定側の摩擦係数は、皿側の滑り摩擦係数より小さくしなければならず、固定側のボール穴とボールとの間に潤滑材を封入したり、個体潤滑軸受を設けたり、複数の小ボールを介在させたりする等、複雑になるという問題があった。また、皿側の滑り摩擦係数よりボール位置固定側のすべり摩擦係数を小さくしなければならないので、摩擦係数にして０．１程度が限界でそれ以上大きな摩擦係数を得ることは困難である。また、同じ載荷重量での摩擦力を他の値に代えたい場合は、摩擦係数を変化させなければならない。しかし、摩擦係数を変化させるためには、単に調整ボルトを調整するような事では得られず、材料や構造を変更しなければならない。また、摩擦係数を細かく設定できるようにするには種々の組み合わせを選択しなければならず汎用性に欠け、ひいては所望の摩擦係数を得ることができないという問題があった。

また、特許文献４に記載のものでは、摩擦力一定型であり、任意の摩擦力を調整機構を設けることにより得られるが、特許文献１と同様に、載荷重量に比例した摩擦力を得る場合はいちいち再調整しなければならないという問題があった。特に、特許文献４の場合はボールを狭持してボールに摩擦力を与えるので構造が複雑になり、部品点数も多く、調整項目も多くなり煩雑になるという問題があった。

そこで、本発明者等はボールとボール溝を用いた免震部品の上下のボール溝の交差角を代えることにより摩擦係数を変化させるようにした。これにより、ボール及びボール溝を用いて、摩擦係数一定型とし、載荷重量に比例した摩擦力を得られる一方、交差角を変化させることにより摩擦係数を容易に変化させることができ、汎用性が高く、さらに、構造が簡単で取り扱いの容易な減衰機能付きの免震部品とした。この免震部品を中間プレートを介して、上下に相対位置を９０度回転させて取付け免震装置とした。

このものによれば、交差角にほぼ比例した摩擦係数が得られる。しかしながら、摩擦係数を変更したい場合などに、現地取付や、調整時に交差角を調整するためにはある程度の治具や、角度調整機構等が必要であり、より簡便に任意の摩擦係数を得たい場合があった。さらには、従来のような、簡単な構造としたい。

本発明の課題は、前述した問題点に鑑みて、ボール及びボール溝を用いて、摩擦係数一定型とし、載荷重量に比例した摩擦力を得られる一方、簡単に所望の摩擦係数を得られる構造が簡単で取り扱いの容易な減衰機能付きの免震部品を得ることである。また、従来のような簡単な構造の免震部品を用いて所望の摩擦係数を得ることである。さらに、この免震部品を用いた免震装置を提供することである。

本発明においては、下面側に直線状に設けられたボール溝を備えた上案内部と、上面側に直線状に設けられたボール溝を備えた下案内部と、前記上案内部のボール溝と前記下案内部のボール溝に嵌合し、前記両ボール溝間を滑り又は転がり移動可能に設けられたボールと、を備え、前記両ボール溝の水平方向軸を垂直面から見た交差角が０度以上９０度以下の所定角度に固定されている免震部品の二以上の組み合わせであって、前記二以上の免震部品の交差角が異なり、かつ、前記二以上の免震部品の交差角の二等分線方向が同一方向であり、さらに前記二以上の免震部品の上案内部が上側プレートに一体に固定され、前記二以上の免震部品の下案内部が下側プレートに一体に固定され、前記上下側プレートを介した載荷荷重が前記各免震部品に均等にかかるようにされている免震部品ユニットを提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、ボールを介して上下にボール溝を備えた案内部の交差角度が０度の時は、前述した特許文献１や３のように純転がりとなり、上下溝は平行に対向し、ボールは上下案内のボール溝間を容易に転動する。このときの摩擦係数は０．００１〜０．００２程度の極めて低摩擦の転がり抵抗である。一方、交差角を９０度とすると、特許文献３に似たものとなり、一方のボール溝に沿ってボールが転がり、他方のボール溝内ではボール溝と直角方向に滑り自転することとなる。この場合のボールと上下ボール溝との摩擦係数はボールが一方の溝に沿って転がるときはすべり自転する側の摩擦係数となるので、案内部及びボール材料が鋼材の場合は例えば０．１０〜０．２０程度となる。この摩擦係数の値は、ボールやボール溝の材質、表面硬さ、表面処理、潤滑油（これは特許文献３の場合等）、形状等により決まる。

そして、この交差角を９０度から０度の間で変化させ、ボールを介して上下のボール溝を相対的に移動させると、交差角が小さくなるに従って、ボールとボール溝の滑りは少なくなり、転がりが多くなるので、摩擦係数が漸減していく。交差角に対する摩擦係数は前述した交差角０度で純転がりとなり摩擦係数が最も低く、交差角が９０度で最も大きくなる。これにより、交差角を０度から９０度まで変化させることにより、ボールとボール溝との摩擦係数を変化させることができる。従って、交差角を適宜に決定することにより任意の摩擦係数を得ることができる。また、載荷荷重を直接受けるボール及びボール溝に対するころがりすべり面の複合摩擦となるので、摩擦係数一定タイプの減衰機構を提供することとなる。

特に本発明においては、交差角を異ならせた、即ち摩擦係数を異ならせた免震部品を二以上並べ、さらに交差角の二等分線方向を同一方向として、上下案内部をそれぞれ上下側プレートに一体としたので、二以上の免震部品により上下側プレートが相対移動して免震部品ユニットとしての働きが可能となる。このとき、免震部品ユニット全体としてみたとき、各免震部品にはほぼ均等に載荷荷重がかかり、また、摩擦係数一定タイプの減衰機構としたので、免震部品ユニットの載荷荷重をＷとし、それぞれの免震部品の摩擦係数をμ１、μ２・・μＮとすると、摩擦抵抗Ｆは、Ｆ＝μ１×Ｗ／Ｎ＋μ２×Ｗ／Ｎ＋・・・μＮ×Ｗ／Ｎ＝（μ１＋μ２＋・・・μＮ）／Ｎ×Ｗとなる。即ち、免震部品ユニット全体の摩擦係数は全免震部品の摩擦係数の平均値となる。

このように、本発明によれば、摩擦係数の異なる二以上の摩擦部品を適宜選択組み合わせることにより、所望の摩擦係数を得られることがわかる。従って、あらかじめ所定の交差角を有する複数の免震部品を用意することにより、それらを組み合わせて所望の摩擦係数を有する免震部品得ることができる。

なお、特許文献３の場合は、ボール位置固定側をすべりとして、皿側を転がり側とするために、固定側より転がり側のすべり摩擦係数を大きくして、皿側でボールがころがり運動するようにしている。しかし、本発明のように互いに同材質、同形状のボール溝である場合は、ボールの接触曲率半径がほぼ同じであるので、ボール溝に沿うすべり摩擦係数は、ボール溝の直角方向回りのすべり摩擦係数より大きくなるので、すべりと回転の両方が誘起され、安定した摩擦係数を得られるものと考える。

また、請求項２に記載の発明においては、前記ボール溝の底部の深さは両端部から徐々に深くなり、中央部の底部の深さが最も大きくされ、前記二以上の免震部品の上下案内部のボール溝間の高さが、上下プレートの相対移動に応じて、互いに同じになるようにされている免震部品ユニットとした。これにより、ボール移動時の上下側プレートが傾いたり、変形したりするのを防ぎ、さらに地震等の揺動の後、自然復帰が従来と同様に可能である。なお、ボール溝の底部のボール溝に沿う縦断面は、従来と同様に、Ｖ字等の直線、Ｕ字等の曲線、楕円、円等を用いる。

さらに、請求項３に記載の発明においては、前記ボール溝の断面はボールが二点以上で接触するようにされている免震部品とした。いわゆるボール溝をゴシックアーチ状、Ｖ溝状にして、ボールが側面の二点で接触するようにしたので、ボールがすべりと転がりの両運動を確実に、安定して行えるので、摩擦係数の値が安定する。なお、ボール溝は前述の他、Ｕ溝、凹溝等であっても良く、ボールがボール溝方向以外は転がり回転しないような断面、幅、深さにされていればよい。また、上下溝は同断面形状であるのが好ましい。

ところで、免震部品の交差角が９０度の場合は、他の免震部品の交差角の二等分線に合わせずに、ボール溝方向と一致させてもよいが、この場合は二等分線方向に一致しない側のボール溝は意味がない。一方、純転がりが最も摩擦係数が低い。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記二以上の免震部品の一つの上又は下案内部ボール溝のいずれか一方がボール溝に代えてボール位置が固定された状態で滑り回転可能なボールポケットにされ、二以上の免震部品の他の免震部品のボール溝の交差角が０度とされ、かつ他の免震部品のボール溝の溝方向と前記一つのボールポケットに対向するボール溝の溝方向とが同方向の免震部品ユニットとした。

これにより、部品、構造が単純になり、計算も単純な免震部品ユニットとなる。ボールポケットは交差角９０度の場合に相当し、その摩擦係数μｚは前述したように条件にもよるがμｚ＝０．１〜０．２である。一方、０度の時は純転がりであるから、その摩擦係数はμ０はμ０＝０．００１〜０．００２でほとんど無視できる。従って、それぞれの免震部品の数をそれぞれＮｚ、Ｎ０とすると、全摩擦係数μ＝（μｚ×Ｎｚ＋μ０×Ｎ０）／（Ｎｚ＋Ｎ０）となる。それぞれ１個の場合は、μｚのほぼ半分となる。

また、請求項５に記載の発明においては、中間部材と、請求項１又は２又は３記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の上側に前記下側プレートが位置するように設けられた第一の免震部品ユニットと、請求項１又は２又は３記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の下側に前記上側プレートが位置するように設けられた第二の免震部品ユニットと、を有し、前記第一の免震部品ユニットの交差角の二等分線の方向と、前記第二の免震部品の二等分線の方向とが９０度ずれている免震装置を提供する。

即ち、ボールと、ボールを滑り転がり移動可能に狭持するボール溝を備えた上下案内部を有する二以上の免震部品は、交差角が０度以上９０度以下であり、上下案内部の相対移動方向は、交差角の二等分線方向で最大となり、その直角方向で最小となる。即ち、９０度では、交差角の二等分線方向も、直角方向も同一距離であるが、０度では、ボール溝方向の移動しかできない。さらに、免震部品ユニットに取付られた各免震部品の上下側プレートは交差角の二等分線方向に揃えられている。従って、免震部品ユニット１個では、運動方向が制限される。しかし、本発明の免震装置によれば、中間部材を介して、免震部品ユニットを上下に配置し、免震部品ユニットの二等分線の取付方向を９０度ずらしたので、上側の第一の免震部品ユニットの移動可能範囲と、下側の第二の免震部品ユニットの移動可能範囲とが互いに補完しあって、直交するＸ軸、Ｙ軸の二方向への相対移動が可能となる。これにより水平方向の２次元揺動が可能になる。従って、例えば、中間部材の上側の免震部品ユニットの上側プレートを載荷側とし、中間部材の下側の免震部品ユニットの下側プレートを固定側とすれば、固定側と載荷側とを水平方向に所定の摩擦係数で揺動可能に支持する免震装置とすることができる。

また、請求項６に記載の発明においては、中間部材と、請求項４記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の上側に前記下側プレートが位置するように設けられた第一の免震部品ユニットと、請求項４記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の下側に前記上側プレートが位置するように設けられた第二の免震部品ユニットと、を有し、前記第一の免震部品ユニットのボール溝の方向と、前記第二の免震部品ユニットのボール溝の方向とが９０度ずれている免震装置を提供する。これにより、前述したと同様に、交差角０度の免震部品と交差角９０度に相当するボールポケットタイプの免震部品を有する免震部品ユニットを用いた免震装置を得られる。

なお、本発明の免震部品ユニット、免震装置において、安定して使用するために、本発明にかかる免震部品のみを使用する場合は免震部品を３個以上配置するのが好ましい。また、他の免震装置や減衰装置を適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。

また、請求項７に記載の発明においては、前記第一の免震部品ユニットの下側プレート、又は、前記第二の免震部品ユニットの上側プレートの少なくともいずれが一方が前記中間部材に設けられている免震装置とした。これによれば、中間部材と取付プレートを一体にできるので、部品点数を減らせる。また、上下方向高さを低くできる。

本発明の免震部品ユニットによれば、上下案内部と、上下案内部のボール溝間を滑り又は転がり移動可能に設けられたボールと、有する免震部品の両ボール溝の水平方向軸を垂直面から見た交差角を０度以上９０度以下とし、交差角を適宜に決定することにより任意の摩擦係数を得られ、摩擦係数一定タイプの減衰機構を得られる免震部品を用い、さらに、交差角を異ならせた免震部品を二以上並べて免震部品ユニット全体の摩擦係数を変えることができ、あらかじめ所定の交差角を有する複数の免震部品を用意し、それらを組み合わせて所望の摩擦係数を有する免震部品ユニットとできるので、交差角を調整する治具や機構を要しない簡単な構造の免震部品ユニットを提供するものとなった。

また、請求項２に記載の発明では、ボール溝の中央の底部の深さを両端部より深くし、地震等の揺動の後、自然復帰を可能としたので、従来と同様な免震部品ユニットとすることができる。さらに、請求項３に記載の発明においては、ボール溝の断面をボールが二点以上で接触させ、ボールのすべりと転がりの両運動を確実に、安定して行えるので、安定した摩擦係数を得られる。

さらに、請求項４に記載の発明においては、免震部品を交差角が０度の単純転がりと、交差角が９０度に相当するボールポケットとし、部品、構造が単純で計算も容易となるので、据え付け現場による作業も容易であり、また、部品手配等の管理も単純となる。

請求項５に記載の発明においては、中間部材を挟んで、免震部品ユニットを上下に配置し、免震部品ユニットの交差各の二等分線の方向を９０度ずらし、上側の免震部品ユニットの移動可能範囲と、下側免震部品ユニットの移動可能範囲とを補完し、水平方向の２次元揺動が可能としたので、従来と同様の水平方向に揺動可能な免震装置とできる。その上、摩擦係数一定型で、摩擦係数を容易に変更でき、汎用性が高く、さらに、構造が簡単で取り扱いの容易な減衰機能付き免震装置となった。また、上下案内部を同部品とすることもできるので部品の種類が少なく管理、設計、組み立て、調整等も容易になる。

また、請求項６に記載の発明においては、交差角が０度の単純転がりと、交差角が９０度に相当するボールポケットとを上下に配置したので、単純な構造の免震装置を提供するものとなった。

さらに、請求項７に記載の発明においては、第一の免震部品ユニットの下側プレートや第二の免震部品ユニットの上側プレートを中間部材に設け、部品点数を減らし、上下方向高さを低くしたので、小型で取り扱いの容易な免震装置とすることができる。

本発明の実施の形態について、まず免震部品について図を参照して説明する。図１は本発明に使用する免震部品の平面図、図２は作動説明図である。図１に示すように、本発明の免震部品１は、下面２ａ側に直線状に設けられたボール溝４を備えた上案内部２が設けられている（点線で示す）。また、上面３ｂ側に直線状に設けられたボール溝５を備えた下案内部３が基台１３に固定されている。図示しないガイドを設け、上案内部２と下案内部３が常に交差角θとなるように規制されている。上下ボール溝４，５間には、両ボール溝に嵌合し、両ボール溝間を滑り又は転がり移動可能に設けられたボール６が設けられている。図示しないボール溝の縦断面は底部が中央２ｃ，３ｃで最も深くなるのようにされ、ボールはそれぞれのボール溝の中央位置２ｃ，３ｃになる位置で安定している。

かかる構成において、下案内部３に対して上案内部２を移動させると、常に交差角θは一定に規制されているので、図２に示すように下ボール溝５の中央３ｃにボール６がある場合は、上案内部は上ボール溝４方向にしか移動できないので矢印Ａで示す範囲しか動けない。また、下ボール溝５の図で見て右上端５ｒにボール６がある場合は、同様に矢印Ｂで示す範囲、下ボール溝の図で見て左下端５ｓにボールがある場合は、同様に矢印Ｃで示す範囲しか動けないので、結局上案内部２は二点鎖線１０で囲んだ範囲内を動くことになる。即ち、下案内部３と上案内部２は二点鎖線１０で囲んだ範囲で相対水平移動可能とされる。最も移動距離が長いのは交差角の二等分線方向で最大移動距離Ｌとなり、その直角方向で最小移動距離Ｓとなる。

かかる免震部品１の摩擦係数について述べる。例えば矢印Ａで示す上案内部２の移動時の摩擦係数はボール６と上ボール溝４との転がり及び滑り摩擦、ボールと下ボール溝５の滑り摩擦となる。滑りはボール６がボール溝４，５に沿って動く場合は０、ボール溝に直角にボールが回る場合に最大となり、ボール溝の交差角θが小さくなるに従って滑りは少なくなる。そこで、各交差角θに対する摩擦係数を測定した。その結果を図３に示す。なお、ボール材質はＳＵＪ２（軸受鋼）、上下案内部は同じものとし、その材質はＳ４５Ｃの調質材でボール溝はボール直径の５２％の半径を公差角５０°にしたゴシックアーチ形状の断面とし、溝深さはボール直径の約４０％とした。また、安定化のため４組の免震部品を４隅に等分に配置して測定した。

図３に示すように交差角θ＝９０度では、従来と同様の滑りによる摩擦係数である０．１５を示し、交差角θ＝０では、従来のボール溝を平行に配置した純転がりとなり、摩擦係数は０．００１〜０．００２程度となっている。そして、本発明の交差角０度を超え９０度未満おいては、交差角θ＝３０度で摩擦係数が０．０５、θ＝４５度で０．０７、θ＝６０度で０．１、θ＝７５度で０．１２となっており、交差角９０度と交差角０度との間を直線Ｆで結んだ値にほぼ等しい摩擦係数を示している。このように、本実施の形態においては、交差角に応じて摩擦係数が変化、即ち、交差角を変更することにより、所望の摩擦係数をいとも簡単に得ることができることがわかる。なお、より高い摩擦係数を必要とする場合は、前述した表面処理や材質等を選択することにより交差角９０度での摩擦係数を高くすればよい。なお、実機においては、摩擦係数は０．０３〜０．０８が好ましいといわれており、本実施の形態で容易に適切な摩擦係数を得られることがわかる。

次に、かかる免震部品の交差角を異ならせた二つの免震部品からなる免震部品ユニットを用いた免震装置について図を参照して説明する。図４の（ａ）はボールが中立位置時の免震装置の平面図、（ｂ）は斜視模式図、図５の（ａ）は上取付プレートが横（左）方に移動したときの免震装置の平面図、（ｂ）は斜視模式図、図６の（ａ）は上取付プレートが縦（上）方に移動したときの免震装置の平面図、（ｂ）は斜視模式図である。なお、平面図において、上取付プレート２２は説明のため透過させ外枠だけを示してある。図４に示すように本発明の免震装置は簡単のために免震部品の交差角が０度の免震部品４１と、交差角が４０度の免震部品５１を一組として二組を一ユニットとして、免震部品ユニットとし、中間プレート２４の上下にそれぞれ配置したものである。本実施例免震装置２１は免震されるサーバーや美術品が載置される上取付プレート２２と、固定床等の基台に取付固定される下取付プレート２３と、上取付プレートと下取付プレート間にそれぞれ免震部品ユニットを介して設けられた中間プレート（部材）２４から構成されている。

上取付プレート２２の下面の図でみて左下から右上に向かう対角線の二隅にボール溝４を下向きにして上案内部２がボルト３１によりそれぞれ傾けて固定されている。また、対応する中間プレート２４の上面の対角線の二隅にボール溝５を上向きにして下案内部３がボルト３１によりそれぞれ傾けて固定されている。上案内部２と下案内部３はそれぞれボール溝４，５の交差角が４０度になるように取付けられ、交差角の二等分線３２が図でみて左右方向（Ｘ軸方向）となるように、交差角４０度の免震部品５１が配置されている。

交差角４０度の免震部品５１と対称に、上取付プレート２２の下面の図でみて右下から左上に向かう対角線の二隅にボール溝４を下向きにして上案内部２がボルト３１により図でみてボール溝方向が左右方向になるように固定されている。また、対応する中間プレート２４の上面の対角線の二隅にボール溝５を上向きにして下案内部３がボルト３１によりボール溝方向が左右方向になるように固定されている。上案内部２と下案内部３はボール溝（交差角の二等分線）４，５の方向３３が、交差角４０度の免震部品と同じ、図でみて左右方向（Ｘ軸方向）となり、交差角０度の免震部品４１が配置されている。これにより第一の免震ユニットが構成される。

ボール溝４，５間にボール６がそれぞれ滑り回転、又は純転がり可能に狭持され、２組４個を一組とした第一の免震部品ユニットが上取付プレートと中間プレートの上側間に設置される。この免震部品ユニットの摩擦係数は交差角４０度と交差角０度、即ち図３の場合で、約０．０７と約０．００１の半分の約０．０３５の摩擦係数となる。

一方、中間プレート２４の下面と下取付プレート２３の上面との間に、前述した第一の免震部品ユニットと同じ第二の免震部品ユニットが９０度右又は左回転した状態で取り付けられている。この場合、第二の免震部品ユニットの交差角４０度の免震装置の二等分線３４、交差角０度の免震部品のボール溝（交差角の二等分線）４，５の方向３５は、第一の免震部品ユニットの交差角４０度の免震装置の二等分線３２、交差角０度の免震部品のボール溝の方向３３と９０度ずれ、図でみて上下方向（Ｙ軸方向）となる。上下の免震部品ユニットが互いに補完仕合ながら水平方向へ移動可能にされている。

かかる構成の免震装置２１において、図４でみて横（左）方向に上取付プレート２２を移動させた場合について述べる。上取付プレート２２が左に力を受けると、交差角０度の免震部品４１のボール溝、即ち、交差角の二等分線方向に上案内部２と下案内部３が相対移動する。一方、図５に示すように、下取付プレート２３と中間プレート２４は動かず上取付プレート２２のみが左方に動くことになる。また、右方向にも同様に移動できる。なお、交差角が０度との組み合わせでなく、ある程度の角度を有する時は、図５でみて上下方向に動く可能性もあるが、交差角の二等分線３４，３５の下取付プレートと中間プレート間の移動よりも、交差角の二等分線３２，３３の上取付プレートと中間プレート間の移動の方（交差角の少ない側）がスムースに動く。この場合は、上下案内がストロークエンドに達したあと、さらに力が加わった場合は、下取付プレート２３に対し、中間プレート２４が移動する。このときの摩擦係数は交差角が大きい側となり大きな摩擦係数となるので大きな減衰が働くことになり緩衝機能を持たせることが可能である。

次に、図４でみて縦（上）方向に上取付プレート２２を移動させた場合について述べる。上取付プレート２２が上に力を受けると、同様に、図６に示すように、上取付プレート２２と中間プレート２４は動かない。一方、中間プレート２４は下取付プレート２３に対して上方に動くことになる。従って、中間プレート２４と上取付プレート２２が上方に移動することとなる。また、同様に下方向にも移動できる。なお、交差角が０度との組み合わせでなく、ある程度の角度を有する時は、図５の場合と同様である。

このように、上取付プレート２２と下取付プレート２３とは、中間プレート２４を挟んで互いに９０度方向に揺動することができるので、上取付プレートと下取付プレートとは水平方向に揺動可能とされ、地震等の揺れに対する免震装置として有効に働くものとなった。特に本実施例ではボール溝の交差角θが異なる二以上の免震部品を一ユニットとして適宜選択することにより、所望の摩擦係数を容易に得られるので、幅広い活用が可能である。特に、交差角を固定したいくつかの摩擦係数を持つ部品を組み合わせて、免震部品ユニット及び免震装置とすることができるので、作業も容易になる。

次に、かかる免震部品の交差角を異ならせた二つの免震部品からなる免震部品ユニットを用いた他の免震装置の例について図を参照して説明する。図７の（ａ）はボールが中立位置時の他の免震装置の上取付プレートの平面図、（ｂ）は中間プレートの平面図、（ｃ）は下プレートの平面図、（ｄ）は斜視模式図、図８の（ａ）は上取付プレートが横（左）方に移動したときの他の免震装置の平面図、（ｂ）は斜視模式図、図９の（ａ）は上取付プレートが縦（上）方に移動したときの他の免震装置の平面図、（ｂ）は斜視模式図である。図７に示すように本発明の免震装置は免震部品の交差角が０度の免震部品４２と、交差角が９０度相当のボールポケットの免震部品４３を一組として二組を一ユニットとして、免震部品ユニットとし、中間プレート２４の上下にそれぞれ配置したものである。なお、前述した実施例と同様な部品については同符号を付し説明の一部を省略する。本実施例免震装置６１は上取付プレート２２と、下取付プレート２３と、上取付プレートと下取付プレート間にそれぞれ免震部品ユニットを介して設けられた中間プレート２４を有する。

図７（ａ）に示すように、上取付プレート２２の下面の左右に二個の上案内部５２がボルト３１により点対称に固定されている。上案内部５２にはボール溝４が下向きに（中間プレートに向かって）設けられ、さらにボール溝４の延長線上のボール溝の長さとほぼ同じ長さ離れた位置にボールが滑り回転（自転）可能にされるボールポケット５４が設けられている。図７（ｂ）に実線で示すように、対応する中間プレート２４の上面の左右に二個の下案内部５３がボルト３１により点対称に固定されている。下案内部５３には、ボール溝５が上向きに（上プレートに向かって）設けられ、さらにボール溝５に続いて、ボール溝と同軸にボール溝の約２倍の長さのポケット用ボール溝５５が設けられている。上下のボール溝４，５は同じ寸法、形状である。また、ボール溝４，５がボール６を介して中心位置２ｃ，３ｃにあるとき、ボールポケットの中心５４ｃはポケット用ボール溝５５の中心位置５５ｃにある。上案内部５２と下案内部５３はそれぞれボール溝４，５，５５の交差角が０度、即ち、交差角の二等分線が図でみて上下方向（Ｙ軸方向）となる。これにより第一の免震ユニットが構成される。

ボール溝４，５間、ボールポケット５４とポケットボール溝５５間にボール６がそれぞれ純転がり及び滑り回転可能に狭持され、２組を一組とした第一の免震部品ユニットが上取付プレートと中間プレートの上側間に設置される。この免震部品ユニットの摩擦係数は交差角０度と、交差角９０度に相当する摩擦係数となり、即ち図３の場合で、約０．１５と約０．００１の和の半分の約０．０７５の摩擦係数となる。

一方、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、中間プレート２４の下面と下取付プレート２３の上面との間に、前述した第一の免震部品ユニットと同じ第二の免震部品ユニットが９０度右又は左回転した状態で取り付けられている。前述したと同様な部品については、同符号を付し説明を省略する。第二の免震部品ユニットの上案内部は、図７（ｂ）に点線で表している。この場合、第二の免震部品ユニットのボール溝及びポケットボール溝の溝方向は、第一の免震部品ユニットのボール溝及びボール溝の溝方向と９０度ずれている。上下の免震部品ユニットが互いに補完仕合ながら水平方向へ移動可能にされている。

かかる構成の免震装置６１において、図７でみて横（左）方向に上取付プレート２２を移動させた場合について述べる。図８に示すように、上取付プレート２２が左に力を受けると、ボール溝の左方向に上案内部５２と下案内部５３が相対移動する。一方、上取付プレート２２と中間プレート２４はボール６はボール溝４，５，５５に直角方向に働くので相対移動できず、上取付プレート２２と中間プレート２４とは一体となって、下取付プレート２３に対し左方に動くことになる。また、右方向にも同様に移動できる。

次に、図７でみて縦（上）方向に上取付プレート２２を移動させた場合について述べる。図９に示すように、上取付プレート２２が上に力を受けると、前述したと同様に、下取付プレート２２と中間プレート２４は動かない。一方、上取付プレート２２は中間プレート２４に対して上方に動くことになる。従って、上取付プレート２２が上方に移動することとなる。また、同様に下方向にも移動できる。

このように、上取付プレート２２と下取付プレート２３とは、中間プレート２４を挟んで互いに９０度方向に揺動することができるので、上取付プレートと下取付プレートとは水平方向に揺動可能とされ、地震等の揺れに対する免震装置として有効に働く。この場合はボール溝４，５，５５を直線で配置するだけなので、理解も容易で、構造も簡単である。

本発明の実施の形態を示す免震部品の平面図である。 本発明の実施の形態を示す免震部品の作動説明図である。 本発明の実施の形態を示す免震部品の各交差角θに対する摩擦係数を測定した結果を示し、横軸は交差角θ、縦軸は摩擦係数μを示す。 本発明の実施の形態を示す免震装置の（ａ）はボールが中立位置時の平面図、（ｂ）は斜視模式図である。 本発明の実施の形態を示す免震装置の（ａ）は上取付プレートが横（左）方に移動したときの平面図、（ｂ）は斜視模式図である。 本発明の実施の形態を示す他の免震装置の（ａ）は上取付プレートが縦（上）方に移動したときの平面図、（ｂ）は斜視模式図である。 本発明の実施の形態を示す他の免震装置の（ａ）はボールが中立位置時の上取付プレートの平面図、（ｂ）は中間プレートの平面図、（ｃ）は下プレートの平面図、（ｄ）は斜視模式図である。、（ｂ）は斜視模式図、図９の（ａ）は上取付プレートが縦（上）方に移動したときの他の免震装置の平面図、（ｂ）は斜視模式図である。 本発明の実施の形態を示す他の免震装置の（ａ）は上取付プレートが横（左）方に移動したときの平面図（ｂ）は斜視模式図である。 本発明の実施の形態を示す他の免震装置の（ａ）は上取付プレートが縦（上）方に移動したときの平面図、（ｂ）は斜視模式図である。

符号の説明

１、４１、５１ 免震部品
２、５２ 上案内部
２ｃ、３ｃ、５５ｃ 中央部
３、５３ 下案内部
４ 上案内部のボール溝
５ 下案内部のボール溝
６ ボール
２１、６１ 免震装置
２２ 上取付プレート（上側プレート）
２３ 下取付プレート（下側プレート）
２４ 中間部材（プレート）
３２、３３、３４、３５ 交差角の二等分線
５４ ボールポケット
５５ （ポケット）ボール溝
θ 交差角

Claims (7)

1. 下面側に直線状に設けられたボール溝を備えた上案内部と、上面側に直線状に設けられたボール溝を備えた下案内部と、前記上案内部のボール溝と前記下案内部のボール溝に嵌合し、前記両ボール溝間を滑り又は転がり移動可能に設けられたボールと、を備え、前記両ボール溝の水平方向軸を垂直面から見た交差角が０度以上９０度以下の所定角度に固定されている免震部品の二以上の組み合わせであって、前記二以上の免震部品の交差角が異なり、かつ、前記二以上の免震部品の交差角の二等分線方向が同一方向であり、さらに前記二以上の免震部品の上案内部が上側プレートに一体に固定され、前記二以上の免震部品の下案内部が下側プレートに一体に固定され、前記上下側プレートを介した載荷荷重が前記各免震部品に均等にかかるようにされていることを特徴とする免震部品ユニット。
2. 前記ボール溝の底部の深さは両端部から徐々に深くなり、中央部の底部の深さが最も大きくされ、前記二以上の免震部品の上下案内部のボール溝間の高さが、上下プレートの相対移動に応じて、互いに同じになるようにされていることを特徴とする請求項１記載の免震部品ユニット。
3. 前記ボール溝の断面はボールが二点以上で接触するようにされていることを特徴とする請求項１又は２記載の免震部品。
4. 前記二以上の免震部品の一つの上又は下案内部ボール溝のいずれか一方がボール溝に代えてボール位置が固定された状態で滑り回転可能なボールポケットにされ、二以上の免震部品の他の免震部品のボール溝の交差角が０度とされ、かつ他の免震部品のボール溝の溝方向と前記一つのボールポケットに対向するボール溝の溝方向とが同方向であることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の免震部品ユニット。
5. 中間部材と、請求項１又は２又は３記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の上側に前記下側プレートが位置するように設けられた第一の免震部品ユニットと、請求項１又は２又は３記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の下側に前記上側プレートが位置するように設けられた第二の免震部品ユニットと、を有し、前記第一の免震部品ユニットの交差角の二等分線の方向と、前記第二の免震部品の二等分線の方向とが９０度ずれていることを特徴とする免震装置。
6. 中間部材と、請求項４記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の上側に前記下側プレートが位置するように設けられた第一の免震部品ユニットと、請求項４記載の前記免震部品ユニットであって、前記中間部材の下側に前記上側プレートが位置するように設けられた第二の免震部品ユニットと、を有し、前記第一の免震部品ユニットのボール溝の方向と、前記第二の免震部品ユニットのボール溝の方向とが９０度ずれていることを特徴とする免震装置。
7. 前記第一の免震部品ユニットの下側プレート、又は、前記第二の免震部品ユニットの上側プレートの少なくともいずれが一方が前記中間部材に設けられていることを特徴とする請求項５又は６記載の免震装置。
   

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