JP2006307916A - Horizontal movement device and base isolation device - Google Patents
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Abstract
Description
載荷した部品を移動させる水平移動装置、さらにはコンピュータサーバ、美術工芸品等の物品、大きなものでは建物等を振動や地震の揺れから護るための免震装置に関し、特にボール及びボール溝を利用したボール溝タイプの水平移動装置又は免震装置のボール溝端でのボールの飛び出し防止の改良に関する。 Horizontal movement devices that move the loaded parts, as well as items such as computer servers, arts and crafts, and large items, buildings, etc., are protected from vibrations and vibrations, especially using balls and ball grooves. The present invention relates to an improvement in preventing a ball from jumping out at a ball groove end of a ball groove type horizontal movement device or a seismic isolation device.
ボール及びボール溝を利用することにより水平移動を可能にした水平移動装置として、例えば免震装置があげられる。係る免震装置では、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、ボール溝端でのボールの飛び出しを防止するため、上下プレートが接触しない程度までボール溝深さを深くしたり、ボール溝端にストッパーを設けている。さらに、上下溝が互いに回転しないようにガイドを設けている。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、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。
しかし、特許文献1のものにおいては、ガイド、ストッパが別構成であり、部品点数が多いという問題があった。また、ボール溝を深くする必要があり、部品高さ(厚み)が大きくなるという問題があった。さらには、減衰版により地震に対する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。
However, in the thing of
本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、ガイドとストッパを共用し、部品点数を少なくし、また、厚みを減じ、小型化を図ることを目的とする。さらには、減衰板等を使用することなく所望の摩擦力を得られる水平移動装置及び免震装置を提供することである。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to share a guide and a stopper, reduce the number of parts, reduce the thickness, and reduce the size. Furthermore, it is providing the horizontal displacement apparatus and seismic isolation apparatus which can obtain a desired frictional force, without using a damping board etc.
本発明においては、下面側に中心部より両長手方向に延びる線状に設けられたボール溝を備えた上案内部と、上面側に中心部より両長手方向に延びる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、を備えた水平移動部品と、前記水平移動部品が少なくとも3組以上配置され、前記水平移動部品の全ての上案内部が設けられた上側プレートと、前記水平移動部品の全ての下案内部が設けられた下側プレートと、を有する水平移動装置又は免震装置であって、前記上側プレートの下面又は前記下側プレートの上面のいずれか一方に形成された一軸方向に伸びる断面T字形のガイド溝と、前記T字形のガイド溝が形成された側と反対側のプレートに形成され前記ガイド溝と同軸方向に伸びかつ前記ガイド溝と摺動可能に嵌合するようにされた断面T字形に突出するガイドと、を有し、前記上側プレートと下側プレートが互いに中心部位置で、前記T字形ガイド溝の底と前記T字形ガイドの先端部とが接触しないようにされ、前記上側プレートと下側プレートが互いにボール溝端となる位置又は越えた位置でボールがボール溝より浮き上がらないように前記T字形ガイド溝の底段部と前記T字形ガイドの先端段部とが接触するようにされた一軸方向に移動可能にされた移動装置又は免震装置を提供することにより前述した課題を解決した。 In the present invention, the upper guide portion having a ball groove provided in a linear shape extending in both longitudinal directions from the center portion on the lower surface side, and a ball provided in a linear shape extending in both longitudinal directions from the center portion on the upper surface side. A lower guide portion provided with a groove, and a ball fitted to the ball groove of the upper guide portion and the ball groove of the lower guide portion, and provided so as to be able to slide or roll between the both ball grooves. Horizontal moving parts, at least three or more sets of the horizontal moving parts, an upper plate provided with all the upper guiding parts of the horizontal moving parts, and a lower plate provided with all the lower guiding parts of the horizontal moving parts A horizontal movement device or a seismic isolation device having a side plate, the guide groove having a T-shaped cross section extending in a uniaxial direction formed on either the lower surface of the upper plate or the upper surface of the lower plate; T-shaped guide groove A guide formed in a plate opposite to the formed side, extending in the same direction as the guide groove and projecting in a slidable manner in the guide groove, and having a T-shaped cross section. A position where the bottom plate of the T-shaped guide groove and the tip end portion of the T-shaped guide are not in contact with each other at the center position of the plate and the lower plate, A moving device configured to be movable in a uniaxial direction so that the bottom step portion of the T-shaped guide groove and the tip step portion of the T-shaped guide are in contact with each other so that the ball does not float above the ball groove at a position beyond The problem mentioned above was solved by providing a seismic isolation device.
即ち、上下のボール溝間にボールを介在させた水平移動部品を少なくとも3組配置することにより、下側プレートに対する上側プレートの水平方向の傾き等を防止し安定した水平移動装置又は免震装置とできる。さらに、相対する上又は下側プレート間を一軸方向に伸びる断面T字形のガイド溝とガイドを互いに摺動可能に嵌合させることにより一軸方向にガイドすることができる。さらに上側プレートと下側プレートが互いに中心部位置で、T字形のガイド溝の底とT字形のガイドの先端部とが接触しないようにして、ボールがボール溝にある場合は抵抗を少なくし、ガイドとしての働きのみをするようにされている。さらに、上側プレートと下側プレートが互いにボール溝端、又は越えた位置で、ボールがボール溝から浮き上がらないようにT字形ガイド溝の底段部とT字形ガイドの先端段部とが接触するようにされているので、上側プレートと下側プレートが開こうとしてもガイド溝及びガイドの段部同士が引っかかってそれ以上開かないので、ボールがボール溝より脱落したり、飛び出したりすることがない。なお、水平移動部品の移動方向はガイド溝及びガイドの摺動方向と同方向又は規制された方向に移動できるようにされる。 That is, by arranging at least three horizontal moving parts with balls interposed between the upper and lower ball grooves, it is possible to prevent a horizontal inclination or the like of the upper plate with respect to the lower plate and to stabilize the horizontal moving device or the seismic isolation device. it can. Furthermore, a guide groove having a T-shaped cross section extending in a uniaxial direction between the opposing upper and lower plates and a guide can be slidably fitted to each other to be guided in a uniaxial direction. Furthermore, the upper plate and the lower plate are positioned at the center, so that the bottom of the T-shaped guide groove and the tip of the T-shaped guide are not in contact with each other. It is only intended to serve as a guide. Further, at the position where the upper plate and the lower plate are at or beyond the end of the ball groove, the bottom step portion of the T-shaped guide groove and the tip step portion of the T-shaped guide are in contact with each other so that the ball does not rise from the ball groove. Therefore, even if the upper plate and the lower plate are opened, the guide groove and the stepped portion of the guide are caught and do not open any further, so that the ball does not fall out or jump out of the ball groove. The moving direction of the horizontally moving component can be moved in the same direction as the guide groove and the sliding direction of the guide or in a restricted direction.
免震装置等に使用するときは自動復帰機能があることが好ましい。そこで、請求項2の発明においては、前記相対する前記ボール溝の少なくとも一方の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、前記中心部の底部の深さが最も大きくされている水平移動装置又は免震装置とした。なお、最深部を中心部以外にすれば、その位置を自動復帰する位置として設定できるので、水平移動装置への利用範囲が広まる。
When used in seismic isolation devices, it is preferable to have an automatic return function. Therefore, in the invention of
さらに、請求項3の発明においては、互いにボールを介して対向するように配置された少なくとも一組以上の前記ボール溝は垂直方向からみて互いに0°を越え90°以下の角度の交差角を有しており、前記交差角の二等分線が前記T字形ガイド溝及びT字形ガイドの移動方向と同方向にされた水平移動装置又は免震装置とした。
Furthermore, in the invention of
即ち、ボール溝を互いに交差させ、その交差角の二等分線方向にガイドに沿って移動させるようにすると、その交差角にほぼ比例する摩擦係数が得られる。これにより、外部に減衰機能を設けなくても、ボール溝とボールを使用して減衰機能付きの免震部品を提供するものとなる。ボール溝とガイド溝及びガイドの長手方向が同じ方向の場合は、交差角度が0度となり、純転がりとなり、上下ボール溝は平行に対向し、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、片方のボール溝を直角にして、交差角を90度とすると、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、形状等により決まる。 That is, when the ball grooves are crossed with each other and moved along the guide in the bisector of the crossing angle, a friction coefficient substantially proportional to the crossing angle is obtained. Thereby, even if it does not provide an attenuation function outside, it provides a seismic isolation part with an attenuation function using a ball groove and a ball. When the longitudinal direction of the ball groove, the guide groove and the guide is the same direction, the crossing angle becomes 0 degree, pure rolling, the upper and lower ball grooves face each other in parallel, and the ball easily rolls between the upper and lower guide ball grooves. To do. The friction coefficient at this time is a rolling resistance with extremely low friction of about 0.001 to 0.002. On the other hand, if one of the ball grooves is at a right angle and the crossing angle is 90 degrees, the ball rolls along one of the ball grooves, and the other ball groove slides and rotates in a direction perpendicular to the ball groove. In this case, the friction coefficient between the ball and the upper and lower ball grooves is the friction coefficient on the side where the ball rolls and rotates when the ball rolls along one groove. It becomes about 0.20. The value of the friction coefficient is determined by the material of the ball or ball groove, surface hardness, surface treatment, lubricating oil, shape, and the like.
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となる。 If this crossing angle is changed between 90 degrees and 0 degrees, and the upper and lower ball grooves are moved relative to each other via the ball, the slip between the ball and the ball groove decreases as the crossing angle decreases, and rolling occurs. As it increases, the coefficient of friction gradually decreases. The friction coefficient with respect to the crossing angle is pure rolling at the above-described crossing angle of 0 degrees, and the friction coefficient is the lowest, and the crossing angle is the largest at 90 degrees. Thereby, the friction coefficient between the ball and the ball groove can be changed by changing the crossing angle from 0 degree to 90 degrees. Therefore, an arbitrary friction coefficient can be obtained by appropriately determining the crossing angle. In addition, since the combined friction of the roller sliding surface with respect to the ball and the ball groove that directly receives the loaded load becomes a damping mechanism of a constant friction coefficient type.
詳述すると、図1に示すように、水平移動部品1は、下面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(下側プレートの一部)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。
More specifically, as shown in FIG. 1, the horizontally moving
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。
In such a configuration, when the
かかる対向する直線状ボール溝からなる水平移動部品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%のものである。また、安定化のため4組の水平移動部品を4隅に等分に配置して測定したものである。
The friction coefficient of the horizontally moving
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、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、直線状ボール溝の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摩擦係数を高くすればよい。なお、免震装置として使用する場合においては、摩擦係数は0.03〜0.08が好ましい(交差角にして、およそθ=10〜60度、より好ましくはθ=15〜45度)といわれており、直線状ボール溝を交差角を適宜選択することにより容易に適切な摩擦係数が得られる。
As shown in FIG. 3, when the crossing angle θ = 90 degrees, 0.15 which is the friction coefficient due to the same slip as in the conventional case is shown, and at the crossing angle θ = 0, the conventional ball grooves are arranged in parallel and become pure rolling. The friction coefficient is about 0.001 to 0.002. When the crossing angle is greater than 0 ° and less than 90 °, the crossing angle θ = 30 °, the friction coefficient is 0.05, θ = 45 ° is 0.07, θ = 60 ° is 0.1, θ = 75 The friction coefficient is 0.12, and the friction coefficient is substantially equal to the value obtained by connecting the intersection angle 90 degrees and the
なお、ボール溝は直線にして、常に交差角を一定にしてもよいが、ボール溝を曲げたり、円弧を描かせたりして途中で交差角を変化するようにしてもよい。交差角を漸増するようにすればボール端では摩擦係数を大きくしてブレーキ性能を上げ、ボール端でのボールの衝突、ガイド溝及びガイドの段部同士の衝撃等を減少させることができる。 The ball groove may be straight and the crossing angle may be constant at all times, but the crossing angle may be changed halfway by bending the ball groove or drawing an arc. If the crossing angle is gradually increased, the friction coefficient is increased at the ball end to increase the braking performance, and the impact of the ball at the ball end, the impact between the guide groove and the stepped portion of the guide can be reduced.
前述の水平移動装置又は免震装置は、T字形のガイド溝及びガイドによって、上側プレートと下側プレートとが一軸に沿って相対移動可能にされている。従って、水平移動装置又は免震装置1個では、運動方向が一軸方向のみである。しかし、さらに一軸加えXY軸の水平方向移動させたい。そこで、請求項4に記載の発明においては、前記水平移動装置又は免震装置の上又は下側プレートを中間部材の上側に配置して第一の移動部品とし、前記水平移動装置又は免震装置の上又は下側プレートを前記中間部材の下側に配置して第二の移動部品とし、前記第一の移動部品と前記第二の移動部品の移動方向とが互いに直角になるように配置されている水平移動装置又は免震装置とした。
In the above-described horizontal movement device or seismic isolation device, the upper plate and the lower plate are relatively movable along one axis by a T-shaped guide groove and guide. Therefore, in a single horizontal movement device or seismic isolation device, the movement direction is only uniaxial. However, I want to move the XY axes in the horizontal direction by adding one more axis. Therefore, in the invention according to
即ち、請求項4に記載の発明によれば、中間部材を間にして、一軸方向に移動可能にされた水平移動装置又は免震装置を第一、第二の移動部品として上下に配置し、移動方向即ちガイド溝及びガイドの軸方向を中間部材の上下で互いに直交するように配置したので、第一及び第二の移動部品の移動可能範囲が互いに補完しあって、第一移動部品の上側プレートと、第二移動部品の下側プレートとが直交する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、第一移動部品の上側プレートを載荷側とし、第二移動部品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揺動可能に支持する水平移動装置又は免震装置とすることができる。
That is, according to the invention described in
本発明の水平移動装置又は免震装置によれば、上下のボール溝間にボールを介在させ、下側プレートと上側プレートとを一軸方向に伸びる断面T字形のガイド溝とガイドを互いに摺動可能に嵌合させることにより、一軸方向のガイドと、ボールの飛び出し防止を兼用させたので、部品点数も少なく構造も簡単で小型軽量になった。また、ボール溝深さを浅くすることも可能であり、厚み薄く、あるいは高さ低くすることができる。 According to the horizontal movement device or the seismic isolation device of the present invention, a ball is interposed between the upper and lower ball grooves, and the guide groove and the guide having a T-shaped cross section extending in a uniaxial direction between the lower plate and the upper plate can slide with each other. As a result, the uniaxial guide and the ball jump-out prevention function are combined, so the number of parts is small, the structure is simple, and the size and weight are reduced. Further, the depth of the ball groove can be reduced, and the thickness can be reduced or the height can be reduced.
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、自動復帰可能な水平移動装置又は免震装置とすることができる。
In the invention according to
さらに、請求項3の発明においては、互いにボールを介して対向するように配置されたボール溝に交差角を与え、交差角の二等分線とT字形ガイド溝及びT字形ガイドの相対移動軸方向を同軸方向にしたので、ボール溝とボールにより交差角に応じた摩擦係数が得ることができ、従来のような減衰板等を使用することなく、所望の摩擦力を得られ、載荷荷重依存性のない水平移動装置及び免震装置を提供するものとなった。ボール溝の形状を変化させ、交差角を変化させれば、相対移動位置に応じて摩擦係数を変化させることも可能である。
Furthermore, in the invention of
さらに、請求項4に記載の発明によれば、中間部材を間にして、水平移動装置又は免震装置を第一、第二の移動部品として上下に配置し、移動方向即ちガイド溝及びガイドの軸方向を上下で互いに直交するように配置し、第一移動部品の上側プレートと、第二移動部品の下側プレートの水平X,Yの二軸相対移動が可能としたので、水平全方向に揺動可能な水平移動装置又は免震装置とできる。また、部品点数が少なく、小型で、厚みが薄く、高さを低くできるので、小型のものから大型のもの、重心の低いものから高いもの等種々の載置物品に適した水平移動装置又は免震装置を提供できるものとなった。また、第一、第二移動部品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。
Furthermore, according to the invention described in
本発明を免震装置に適用した場合の実施の形態について図を参照して説明する。図4は本発明の免震装置のボール溝の形状を示す水平移動部品の模式図であり、(a)は下案内部の平面図、(b)は上案内部の底面図、(c)は上下案内部の中立位置での水平移動部品の平面図、(d)は上案内部が横(左)方に移動したときの平面図、(e)は上案内部がさらに横方向に移動しボール溝端にボールが位置したときの平面図、図5は図4の水平移動部品を用いた免震装置の(a)は下プレート(第二の移動部品の下側プレート)の平(上)面図、(b)は側面図、(c)は底面図、図6の(a)は中間プレートの平(上)面図であり、かつ第一移動部品の下側プレートの上面図、(b)は側面図、(c)は底面図であり、かつ第二移動部品の上側プレートの下面図、(d)は背面図、図7の(a)は上プレート(第一移動部品の上側プレート)の平(上)面図、(b)は正面図、(c)は底面図である。 An embodiment when the present invention is applied to a seismic isolation device will be described with reference to the drawings. 4A and 4B are schematic views of a horizontal moving part showing the shape of the ball groove of the seismic isolation device of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view of the lower guide portion, FIG. 4B is a bottom view of the upper guide portion, and FIG. Is a plan view of the horizontally moving part at the neutral position of the vertical guide part, (d) is a plan view when the upper guide part is moved laterally (left), and (e) is a further horizontal movement of the upper guide part. 5 is a plan view when the ball is positioned at the end of the ball groove, FIG. 5 is a plan view of the base plate (the lower plate of the second moving part) (a) of the seismic isolation device using the horizontal moving part of FIG. ) A side view, (b) is a side view, (c) is a bottom view, (a) in FIG. 6 is a plane (upper) view of the intermediate plate, and a top view of the lower plate of the first moving part, (B) is a side view, (c) is a bottom view, and a bottom view of the upper plate of the second moving part, (d) is a rear view, and (a) in FIG. 7 is an upper plate (first movement). Flat (top) face view of an upper plate) of goods, (b) is a front view, (c) is a bottom view.
また、図8の(a)はボールが中立位置時の本発明の実施の形態を示す免震装置の斜視図、(b)は平面図、図9の(a)は中間(及び上)プレートが図でみて横(右)方向に移動したときの免震装置の斜視図、(b)は平面図、図10の(a)は上プレートが図でみて縦(上)方向に移動したときの斜視図、(b)は平面図、図11の(a)は図でみて下プレートが横(右)方向に移動し、上プレートが縦(上)方向に移動したときの免震装置の斜視図、(b)は平面図である。なお、図9においては、上プレート下面と中間プレート上面については記載していない。また、図10においては、下プレートと中間プレートの下面については記載していない。 8A is a perspective view of the seismic isolation device showing the embodiment of the present invention when the ball is in a neutral position, FIG. 8B is a plan view, and FIG. 9A is an intermediate (and upper) plate. Is a perspective view of the seismic isolation device when moved in the lateral (right) direction as seen in the figure, (b) is a plan view, and (a) in FIG. 10 is when the upper plate is moved in the vertical (up) direction as seen in the figure FIG. 11B is a plan view, and FIG. 11A is a plan view of the seismic isolation device when the lower plate moves in the horizontal (right) direction and the upper plate moves in the vertical (upward) direction. A perspective view and (b) are top views. In FIG. 9, the lower surface of the upper plate and the upper surface of the intermediate plate are not described. Further, in FIG. 10, the lower surfaces of the lower plate and the intermediate plate are not described.
図8乃至11に示すように本発明の免震装置121は図4に示す水平移動部品41を中間プレート(中間部材)124の上側に4組、下側に4組、計8組を配置したものである。本実施例免震装置121は免震されるサーバーや美術品が載置される上プレート(第一の移動部品の上側プレート)122と、固定床等の基台に取付固定される下プレート(第二の移動部品の下側プレート)123と、上プレートと下プレート間にそれぞれ水平移動部品41を構成する線状のボール溝が上下面に設けられた中間プレート124と8個のボール40とから構成されている。
As shown in FIGS. 8 to 11, the
水平移動部品41は、図4(a)に示すように、下案内部42の上面42aには、線状のボール溝43が中心Cを通る直線部44と直線部のストロークエンド44a近傍で折れ曲がった第二の直線部45が両側に形成されている。直線部44及び第二の直線部45はボール溝43の中心Cを中心点として点対称にされ、第二の直線部は中心側に戻ることなく外方に向かって延びている。ここで、直線部44はガイド方向に対してθ/2の角度となるように右上がりにされている。また、図4(b)に示すように水平移動部品41の上案内部52の下面52aには、線状のボール溝53の直線部54、第二の直線部55が下案内部の線状のボール溝43と同形状にされている。また、図示しない上下ボール溝43,53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ている。また、ボール溝の断面はゴシックアーチ状とされボールが二点以上で接触できるようにされている。なお、図4(c)乃至(e)において、説明の為、下案内部42側を実線で、上案内部43側を点線で示している。また、上下案内部の相対移動にあたっては、免震部品一組では、傾いてしまうため、少なくとも3組の免震部品を傾かないように、同移動方向になるように配置するが、以下説明のため一組のみを取り上げて説明する。また、左方向への移動移動の場合について説明するが右方向の場合も同様である。
As shown in FIG. 4A, the horizontal moving
図4(c)に示すように、下案内部42を固定し、上案内部52をガイド30に沿って移動可能にボール40を介して、上下案内部42,52の線状のボール溝の中心Cで対向させるように組立てられている。ガイド30により上案内部52の移動方向は水平方向の一定の一軸方向に沿って移動可能となるように規制さら、即ち図で見て左右方向に移動可能に規制されている。従って、直線部44,54は互いにθの交差角で交差することとなり、その移動方向が二等分線方向に一致する。すなわち、前述した図1と同じ状態になる。このため、ボール40は、転がり及びすべりの複合摩擦となり、交差角θに応じた摩擦係数を持って移動することとなり、直線部44,54で大きな摩擦による減衰作用を得ることができる。
As shown in FIG. 4 (c), the
さらに、地震の揺れが大きくなると、図4(d)に示すように、ボール40は第二の直線部45,55に達する。このとき、ボール溝43,53の交差角θ2がさらに大きくなり、さらに、大きな摩擦による減衰作用を生ずる。かかる形状の水平移動部品においては、直線部(中心側)で、載荷荷重依存の少ない適切な摩擦力を得られ、免震性能を向上させるとともに、さらにボール溝端45a,55a側では、より大きな摩擦力を与えて、過大揺れに関する影響を少なくできる。上下案内部の相対移動は図4(e)の位置まで可能である。
Further, when the earthquake shake increases, the
係る水平移動部品の配置は次のようにされる。まず、図5に示すように、四角形の下プレート123の上面123a(前述した図4に示す下プレート42の上面42a、かつ水平移動部品の下案内部設けられた下側プレートの上面)の四隅に線状のボール溝43、43′が左右対称となるように彫られている(水平移動部品はそれぞれ上プレート、下プレート、中間プレートと一体にされている)。また、中央部には取付、取外し可能なT字断面の突出するガイド101が図でみて横方向に複数のボルト200で取り付けられている。線状のボール溝43、43′は中心Cを通る直線部44、44′と直線部のストロークエンド44a近傍で折れ曲がった第二の直線部45、45′が両側に形成されている。直線部44、44′及び第二の直線部45、45′はそれぞれボール溝43、43′の中心Cを中心点として点対称にされ、第二の直線部は中心側に戻ることなく外方に向かって延びている。ここで、直線部44、44′はガイド101及びガイド垂直軸に対して対称に4カ所、ガイドに沿った方向(縦方向)に対してそれぞれ±θ/2の角度となるように斜めに配置されている。
Such horizontal moving parts are arranged as follows. First, as shown in FIG. 5, the four corners of the
図6(c)に示すように、四角形の中間プレート124の下面124b(前述した図5に示す上プレート52の下面52a、かつ水平移動部品の上案内部設けられた上側プレートの下面)の四隅に線状のボール溝53、53′が彫られている。また、中央部には逆T字断面のガイド溝103が図でみて横方向に設けられ、線状のボール溝53、53′は直線部54、54′がガイド溝103及びガイド溝に直角方向に対して対称に4カ所、ガイド溝に沿った方向(縦方向)に対して±θ/2の角度となるように斜めに配置されている。即ち、中間プレートの下面124b(上側プレートの下面)の線状のボール溝53、53′は図4(a)に対しては左右を逆にしたものとなっている。これは、下プレートの上面(下側プレートの上面)と中間プレートの下面(上側プレートの下面)とを互いに向き合わせた時に、同じ形状同士(43と53、43′と53′)が向き合うようにするためである。
As shown in FIG. 6 (c), the four corners of the
図6(a)に示すように、四角形の中間プレート124の上面124a(前述した図5に示す下プレート52の上面52a、かつ下側プレートの上面)の四隅に線状のボール溝153、153′が彫られている。また、中央部には逆T字断面のガイド溝102が図でみて縦方向に設けられている。上面124aの形状は、下面124bを上面になるように180°ひっくり返し、そのまま90°回転させたものであり、上下とも各面からみて同形状とされている。
As shown in FIG. 6A,
さらに、図7(c)に示すように、四角形の上プレート122の下面122b(前述した図5に示す下プレート42の上面42a、かつ上側プレートの下面)の四隅に線状のボール溝143、143′が彫られている。また、中央部には取付、取外し可能なT字断面のガイド104が図でみて縦方向に設けられている。上プレート122は前述した下プレートと全く同じものであるが、下プレートと対向するように配置されると共に下プレートとは互いに90°回転させている。即ち、上プレートは下プレートを180°ひっくり返して90°回転させたものである。また、線状のボール溝の符号は区別の為に異番号を付しているが、43と143、43′と143′、53と153、53′と153′は同形状であり、かつ143と143′、153と153′は互いに線対称である。従って、下プレートと中間プレート、中間プレートと上プレートとは一方を90°回転させれば上下対称となる。
Further, as shown in FIG. 7C,
図5乃至7に示すように、ガイド101、104のT字断面の先端の幅105は、ガイド溝102、103の底部の溝幅106より若干小さく、開口幅107より広い幅にされ、互いに嵌合させることにより摺動可能にされている。また、上下方向に対しては隙間が設けられある程度上下方向に移動できるが、上下方向には互いに外れないようにされている。また、図示しない上下ボール溝43、43′、53、53′、143、143′、153、153′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、自然復帰するようにされており、ボールの動きに対してプレート間が広がるようにされている。このため、ボール40が中央位置Cでは、ガイドの先端108と、ガイド溝の底109とが触れない程度に接近するように寸法にされており、ボール40がボール溝端45a,55aに達したときは、T字形ガイド溝の底段部111とガイドの先端段部110とが接触し、プレートが互いに離れる側には広がらないような寸法にされている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
かかる形状の免震部品を、図8(a)の上半分のように、まず中間プレートを床上において、ガイド101を未取付状態で、それぞれの線状のボール溝43と53、43′と53′を互いに対向させて、ボール溝のほぼ中心にボール40が位置するようにして、中間プレート124、ボール40、上下逆さにした下プレート123を積み上げる。この状態で、ガイド101を下プレート123及びガイド溝102に差し込み、ガイドを下プレート123にボルト200で固定する。この状態で上下ひっくり返し、図12(a)の下半分に示すように配置する。次に、ガイド104を未取付状態で、それぞれの線状のボール溝143と153、143′と153′を互いに対向させて、ボール溝のほぼ中心にボール40が位置するようにして、中間プレート124、ボール40、上プレート122を積み上げる。この状態で、ガイド104を上プレート122及びガイド溝103に差し込み、ガイドを上プレート123にボルト200で固定する。
As shown in the upper half of FIG. 8A, the seismic isolation part having such a shape is such that first, the intermediate plate is on the floor and the
これにより、図8に示すように、容易に免震装置121として組み立てられ、線状のボール溝43と53、43′と53′、143と153、143′と153′間にボール40がそれぞれ滑り回転可能に狭持され、4個の水平移動部品がそれぞれ上プレート(上側プレート)122と中間プレートの上側(下側プレート)124a間、下プレート(下側プレート)123と中間プレートの下側(上側プレート)124b間に形成され、ガイド101,104及びガイド溝102,103に沿って各プレート122,123,124が水平方向へ相対運動可能になる。
As a result, as shown in FIG. 8, the
かかる構成の免震装置121において、図8でみて横(右)方向に上プレート123を移動させた場合について述べる。上プレート122が右に力を受けると、図9に示すように、上側のガイド104及びガイド溝103により、上プレートと中間プレート124とは移動できない。そこで、下側のガイド101及びガイド溝102に沿って上プレート122と中間プレート124とが一体になって右方に動く。また、左方向にも同様に移動できる。このとき線状のボール溝43と53、43′と53′143と153、143′と153′の直線部44と54、44′と54′では互いに交差角θで交差しているので、ボール40は転がり、滑り運動をし、あらかじめ想定した地震の揺れに対して有効な所定の摩擦係数、摩擦力を得ることができ載荷物を地震から守る。
In the
さらに、大きな力を受けると、ボール40は直線部44,54、44′,54′を越え、第二の直線部45,55、45′,55′に達する。このとき、第二の直線部も交差しており、その交差角θ2はθより大きな値となり、直線部での摩擦係数、摩擦力より大きな摩擦係数、摩擦力を得られるので、予想よりも過大な地震の揺れに対応することができる。さらに、大きな揺れの場合はボール40はボール溝端45a,55aに達する。さらに大きな揺れの場合は、T字形ガイド溝102,103に嵌合するT字形ガイド101,104の段部110、111が互いに接触して、ボール40をプレート間に挟み込むので、ボール溝43,53、43′,53′、143と153、143′と153′からボール40が飛び出したりすることを防ぐ。
Further, when receiving a large force, the
次に、図8でみて縦(上)方向に上プレート122を移動させた場合について述べる。上プレート122が上に力を受けると、同様に、図10に示すように、縦方向のガイド104及びガイド溝103に沿って、上プレート122は中間プレート124に対して上方に動くことになる。従って、上プレート122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。中間プレート124と下プレート123は横方向ガイド101及びガイド溝102により縦方向には互いに相対移動できない。線状のボール溝43,53,143,153、43′,53′,143′,153′の直線部44,54、44′,54′では互いに交差角θで交差し、所定の摩擦係数、摩擦力を得られる。なお、作用については前述した横方向と同様であるので説明を省略する。
Next, a case where the
このように、上プレート122と下プレート123とは、中間プレート124を挟んで互いに90度方向に揺動することができるので、図11に示すように、上プレート122と下プレート123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る。また、T字断面のガイド溝及びガイドにより一軸方向のガイドとボールの飛び出しを防止でき、小型、省スペースのものとなる。また、ボール溝の交差角θを適宜選択でき、さらに交差角を変化できるので、所望の摩擦係数を容易に得られるばかりでなく、予想より過大な地震にも対処でき種々の載荷物、地域、場所に幅広く活用できる。
In this way, the
なお、実施の形態においては、ガイドを上下それぞれ中央一組としたが、両側に二組とか、他の形態でもよい。また、ボール溝を備えた上下案内部を直接プレートに加工したが、上下案内部を別部材としてプレートに取り付けるようにしてもよい。また、本実施の形態では二軸方向移動する場合について述べたが、上又は下プレートと中間プレートを一組とすれば一軸移動装置又は免震装置となる。例えば引き出しテーブルや壁際のタンス、什器等の移動又は免震装置に利用できる。さらに、本実施の形態では、免震装置に使用した場合について述べたが、搬送装置、一軸テーブル、二軸テーブル、ディスプレー用テーブル、引き出しテーブル等の水平移動装置として適用できることはいうまでもない。 In the embodiment, the upper and lower guides are set as a central set, but two sets on both sides or other forms may be used. Moreover, although the vertical guide part provided with the ball groove was directly processed into the plate, the vertical guide part may be attached to the plate as a separate member. In this embodiment, the case of moving in the biaxial direction has been described. However, if the upper or lower plate and the intermediate plate are combined, a uniaxial moving device or a seismic isolation device is obtained. For example, it can be used for moving or seismic isolation devices such as drawer tables, wall closets and fixtures. Furthermore, in the present embodiment, the case where it is used for a seismic isolation device has been described, but it goes without saying that it can be applied as a horizontal movement device such as a transport device, a single-axis table, a biaxial table, a display table, a drawer table, or the like.
また、ボール溝形状は直線の他曲線等種々の形態が可能である。例えば、中心部、両端部で交差角θで交差部を与え、中心部と端部との間の交差角を0°あるいはθより小さくして、両端、中央ではある程度抵抗を加え自走しないようにして、その間は摩擦を低くして移動をし易くするような位置決め装置用の水平移動部品とする等種々の形態が可能である。また、水平移動部品は同じ形状のものでなく、異なる形態のものを組み合わせてもよい。また、ボール、ボール溝、プレート等の材質は、用途、荷重、振動、作動条件等により、鉄、鋼等の他、アルミ合金等の非鉄合金、樹脂、セラミックス等を適宜選択組合せればよい。 Further, the ball groove shape may be various forms such as a straight line other than a straight line. For example, a crossing portion is given at a crossing angle θ at the center and both ends, and the crossing angle between the center and the end is set to 0 ° or smaller than θ so that resistance is not applied at both ends and the center so as to prevent self-running. In the meantime, various forms are possible, such as a horizontally moving part for the positioning device that makes it easy to move by lowering friction. Further, the horizontally moving parts are not necessarily in the same shape, but may be combined in different forms. The materials of the balls, ball grooves, plates, etc. may be appropriately selected and combined with non-ferrous alloys such as aluminum alloys, resins, ceramics, etc., in addition to iron, steel, etc., depending on applications, loads, vibrations, operating conditions, and the like.
1、41 水平移動部品又は免震部品
2、52 上案内部
2c、3c 中央部
3、42 下案内部
3b、42a 下案内部上面
4、53、53′、143、143′ 上案内部のボール溝
5、43、43′、153、153′ 下案内部のボール溝
6、40 ボール
52a 上案内部下面
45a、55a ボール溝端
101、104 ガイド
102、103 ガイド溝
108 ガイド先端部
109 ガイド溝底部
110 ガイド先端段部
111 ガイド溝底段部
121 水平移動装置又は免震装置
122a 上プレート下面(第一の移動部品の上側プレート下面)
123a 下プレート上面(第二の移動部品の下側プレート上面)
124 中間プレート(中間部材)
124a 中間プレート上面(第一の移動部品の下側プレート上面)
124b 中間プレート下面(第二の移動部品の上側プレート下面)
C 中心(部)
θ、θ2 交差角
1, 41 Horizontally moving parts or
123a Lower plate upper surface (lower plate upper surface of second moving part)
124 Intermediate plate (intermediate member)
124a Upper surface of intermediate plate (upper surface of lower plate of first moving part)
124b Lower surface of intermediate plate (lower surface of upper plate of second moving part)
C Center (part)
θ, θ2 crossing angle
Claims (4)
The upper or lower plate of the horizontal movement device or the seismic isolation device is arranged on the upper side of the intermediate member to be a first moving part, and the upper or lower plate of the horizontal movement device or the seismic isolation device is below the intermediate member. The first moving part and the moving direction of the second moving part are arranged so as to be at right angles to each other. Or the horizontal movement apparatus or seismic isolation apparatus of 3 description.
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