JP2009186520A - 地震による構造物の揺れを表現する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる、地震による構造物の揺れを表現する装置を提供する。
【解決手段】 つまみ１７を操作して可動台１２を固定台１１上で水平方向に移動させ、レバー１６の側面部１６ａをストッパー１８に衝突させることにより、そのエネルギーが可動台１２を通じて構造物１４，１５に伝えられ、構造物１４，１５に揺れを生じるようになされている。構造物は１４，１５の２つ備えられ、いずれも、マス１９を一体的に取り付けた板バネ２０を備え、一方に制震装置１５が、もう一方に耐震装置２６が組み込まれて、制震装置と耐震装置で揺れの違いを比較することができるようになされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地震による構造物の揺れを表現する装置に関する。

地震による構造物の揺れを表現する装置として、従来より、種々の装置が提供されているが、技術的知識に乏しい一般の人を対象に、該一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる装置は見当たらない。
特許第３６７０１２６号公報

本発明は、上記のような問題点に鑑み、一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる、地震による構造物の揺れを表現する装置を提供することを課題とする。

上記の課題は、固定台と、
該固定台の上に水平方向に移動可能に設けられた可動台と、
該可動台の上に固定状態に設置された構造物と、
前記可動台を固定台上で水平方向に移動させる機械伝動式操作部と、
前記固定台に設けられたストッパーと、
前記操作部に対する操作によって可動台を水平方向に移動させていく過程で前記ストッパーに当接する当接部と
が備えられ、
前記操作部を操作して可動台を固定台上で水平方向に移動させ、当接部をストッパーに衝突させることにより、そのエネルギーが可動台を通じて構造物に伝えられて、前記構造物に揺れを生じるようになされていることを特徴とする、地震による構造物の揺れを表現する装置によって解決される（第１発明）。

この装置では、操作部を操作して当接部をストッパーに衝突させることによって、その衝突エネルギーが可動台を通じて構造物に伝えられて構造物に揺れを生じると共に、与える揺れの強さを上記の衝突によって操作部を通じてからだで感じとってもらうことができる。よって、一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる。

第１発明において、前記構造物が、上端側にマスを一体的に取り付けた上下方向に延びる板バネを含み、該板バネは、その面が可動台の移動方向に向けられると共に、下端側が可動台の側に固定されて、面と直交する方向に揺れるようになされているとよい（第２発明）。

この装置では、構造物に板バネが用いられ、該板バネが、その面を可動台の移動方向に向けるようにして備えられているので、揺れの方向が可動台の移動方向にガイドされて、揺れの方向が変化せず、方向安定性の良い揺れを行わせることができる。しかも、板バネの上端側にはマスが一体的に取り付けられているので、揺れの周期が延ばされて目視しやすい揺れを生じさせることができる。

第１発明において、前記構造物が少なくとも２つ備えられ、各構造物は、上端側にマスを一体的に取り付けた上下方向に延びる板バネを含み、該板バネは、その面が可動台の移動方向に向けられると共に、下端側が可動台の側に固定されて、面と直交する方向に揺れるようになされたものであって、板バネの高さ寸法とマスの質量がそれぞれ互いに同じで固有周期が同じものからなっており、
各構造物の側において、可動台の側に第１剛体が固着状態に設けられると共に、板バネの側には上方に板バネ部分を残す態様において同じ高さ位置に第２剛体が固着状態に設けられ、
一方の構造物の側において第１剛体と第２剛体とにわたすように制震装置が固着に取り付けられ、もう一方の構造物の側において第１剛体と第２剛体とにわたすように耐震装置が固着に取り付けられ、制震装置と耐震装置で揺れの違いを比較することができるようになされているとよい（第３発明）。

この装置では、各構造物について、第２発明と同様の作用効果が奏されると共に、制震装置を組み込んだ構造物と、耐震装置を組み込んだ構造物とで、揺れの違いを目視にて同時に比較してわかってもらうことができる。

しかも、操作部を操作して当接部をストッパーに衝突させるという行為によって同じ量のエネルギーが各構造物に伝えられたにもかかわらず、構造物で揺れに違いを生じるのを体験してわかってもらうことができて、揺れに違いを生じる原因について強い興味を抱いてもらうことができ、制震装置を採用するメリットを理解してもらうことができる。

また、第３発明において、前記各板バネの面部に制振、耐震の対象となる構造の模型品が備えられ、該模型品は複数の部品からなって、各部品は上下方向に隣接状態にされて板バネの面部に動き可能に磁石で接着され、かつ、部品と部品は水平線に対して傾斜した辺部同士を正対接触し、板バネの振幅の大きさにより、傾斜辺部間の隙間の大きさに違いを生じるようになされているとよい（第４発明）。

この装置では、模型品の傾斜辺部間の隙間の大きさ、即ち、模型品の崩れ具合の大きさが、制震装置を組み込んだものと、耐震装置を組み込んだものとで異なることを、目視にて比較してわかってもらうことができる。

また、上記の課題は、
固定台と、
該固定台の上に水平方向に移動可能に設けられた可動台と、
該可動台の上に固定状態に設置された構造物と、
前記可動台を固定台上で水平方向に移動させる機械伝動式操作部と、
該操作部に対する操作によって可動台を水平方向に移動させていく過程で可動台に移動方向とは反対の方向の付勢力を蓄積していく付勢手段と
が備えられ、
前記操作部を操作して可動台を固定台上で水平方向に移動させ、付勢手段に付勢力を蓄積させた状態で、付勢手段をフリーにすると、蓄積された付勢力が可動台の側に伝えられて、前記構造物に揺れを生じるようになされていることを特徴とする、地震による構造物の揺れを表現する装置によって解決される（第５発明）。

この装置では、操作部を操作して付勢手段に付勢力を蓄積していき、付勢手段をフリーにすることによって、その蓄積付勢力が可動台を通じて構造物に伝えられて構造物に揺れを生じると共に、与える揺れの強さを上記の付勢手段への付勢力の蓄積によって操作部を通じてからだで感じとってもらうことができる。よって、一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる。

第５発明において、前記固定台の側に複数の震度階を順次に等間隔配置で示す目盛りが設けられると共に、
前記可動台の側に、操作部と連動して前記各目盛りを指示する指示部が設けられ、
前記付勢手段は、付勢方向に積層された積層材からなり、該積層材を構成する各層のバネ定数が互いに異ならされて、前記等間隔配置の目盛りによって、各震度階の揺れの相対的な違いを比較することができるようになされているとよい（第６発明）。

この装置では、震度階と振幅とが対数関係にあることを感じ取ってもらうことができる。しかも、震度階の目盛りは等間隔配置に備えられているので、一般の人にわかりやすく、また、装置を目盛り方向にコンパクトに構成することができる。

本発明の装置は、以上のとおりのものであるから、一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示す第１発明の実施形態の装置１０において、１１は固定台であり、固定台１１の上には、可動台１２が、レール１３などによる案内機構により、水平左右方向に移動可能に設けられ、該可動台１２の上には、第１，第２の二つの構造物１４，１５が左右に所定の間隔をおいて可動台１２に対して固定状態に設置されている。

固定台１１と可動台１２との間には、レバー１６が差し込まれ、該レバー１６は、その長さ方向の中間部位置において垂直軸線回りに回動することができるように固定台１１の上面側に枢着されると共に、先端側が可動台１２の下面側に垂直軸線回りに回動可能であって水平方向への変位可能に連結され、かつ、基端側は、可動台１２から正面側に突出し、該突出部に機械伝動式操作部としての操作用つまみ１７が設けられ、該つまみ１７を左右に動かすことにより、レバー１６が回動し、可動台１２が左右に移動するように構成されている。

そして、固定台１１の上面部において、つまみ１７を挟む左右には、互いに間隔をおくようにして、硬質ゴムなどからなるストッパー１８，１８が設けられており、つまみ１７を操作してレバー１６の一方の側面部１６ａを一方のストッパー１８に当接させ、その状態から、つまみ１７をもう一方のストッパー１８の側に向けて移動させ、レバー１６のもう一方の側面部１６ａをもう一方のストッパー１８に衝突させることで、その衝突エネルギーが可動台１２を通じて構造物１４，１５に伝えられて、各構造物１４，１５に揺れを生じさせるようになされている。本実施形態では、レバー１６の側面部１６ａが当接部を構成している。

第１，第２の各構造物１４，１５は、図３〜図７に示すように、上端部にマス１９を一体的に取り付けた上下方向に延びる帯状の板バネ２０を備えており、板バネ２０は、その面、即ち、平面部が可動台１２の移動方向である左右方向に向けられ、下端側が脚金物２１でベースプレート２２に固定されると共に、ベースプレート２２が可動台１２の上面に固定され、可動台１２が左右方向に移動すると、面と直交する左右方向に揺れるようになされている。また、両構造物１４，１５において、図４及び図７に示すように、板バネ２０，２０の高さ寸法ａとマス１９，１９の質量はそれぞれ互いに同じで、固有周期が同じになるように設定されている。

そして、第１，第２の各構造物１４，１５の側には、可動台１２の側、具体的にはベースプレート２２，２２に、第１剛体２３，２３が固着状態に設けられると共に、板バネ２０，２０には、図４及び図７に示すように、脚金物２１，２１との間に高さ寸法ｂの間隔をおいた同じ高さ位置に第２剛体２４，２４が固着状態に設けられ、左側の第１構造物１４の側において第１剛体２３と第２剛体２４とにわたすように制震装置２５が固着に取り付けられると共に、右側の第２構造物１５の側において第１剛体２３と第２剛体２４とにわたすように耐震装置２６が固着に取り付けられている。

制震装置２５は、例えば、図３（ハ）に示すように、プレート２７，２７間に粘弾性体２８を接着状態に介設したものからなって、図３（イ）（ロ）に示すように、一方のプレート２７が第１剛体２３に、もう一方のプレート２７が第２剛体２４に、それぞれ固着状態に取り付けられている。

耐震装置２６は、例えば、図６に示すように、ブレース式構造のものからなって、下端側が第１剛体２３に、上端側が第２剛体２４に、それぞれ固着状態に取り付けられている。

また、図５に示すように、各構造物１４，１５において、板バネ２０の面部には、マス１９と第剛体２４との間の領域において、制振、耐震の対象となる構造、例えば家屋の模型品２９が備えられ、該模型品２９は複数の部品２９ａ…からなって、各部品２９ａ…は上下方向に隣接状態にされて板バネ２０の各面部に動き可能に磁石３０…で接着されており、また、部品２９ａと部品２９ａは水平線に対して傾斜した辺部３１，３１同士を正対接触し、板バネ２０の振幅の大きさにより、傾斜辺部３１，３１間の隙間の大きさに違いを生じるようになされている。

上記の装置１０では、つまみ１７を操作してレバー１６の側面部を一方のストッパー１８に衝突させることによって、その衝突エネルギーが可動台１２を通じて第１，第２の構造物１４，１５に伝えられて構造物１４，１５に揺れを生じると共に、与える揺れの強さを上記の衝突によってつまみ１７を通じてからだで感じとってもらうことができ、これにより、一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物１４，１５の揺れを見てもらうことができて、揺れについての興味をもってもらうことができる。

しかも、本実施形態では、第１，第２の二つの構造物１４，１５が備えられ、一方に制震装置２５が、もう一方に耐震装置２６が、それぞれ組み込まれているので、制震装置２５を組み込んだ構造物１４と、耐震装置２６を組み込んだ構造物１５とで、揺れの違いを目視にて同時に比較してわかってもらうことができると共に、
つまみ１７を操作してレバー１６の側面部をストッパー１８に衝突させるという行為によって同じ量のエネルギーが各構造物１４，１５に伝えられたにもかかわらず、構造物１４，１５間で揺れに違いを生じるのを体験してわかってもらうことができて、揺れに違いを生じる原因に強い興味をもってもらうことができる。

また、特定構造の模型品２９が各構造物１４，１５に備えられているので、揺れによって生じる模型品２９の傾斜辺部３１，３１間の隙間の大きさが、模型品２９の崩れ具合の大きさを表して、それらが、制震装置２５を組み込んだものと、耐震装置２６を組み込んだものとで異なることを、目視にて比較して容易にわかってもらうことができる。

更に、この装置では、各構造物１４，１５に板バネ２０が用いられ、該板バネ２０が、その面を可動台１２の移動する左右方向に向けるようにして備えられているので、揺れの方向が可動台１２の移動方向にガイドされて、揺れの方向が変化せず、方向安定性の良い揺れを構造物１４，１５に行わせることができる。しかも、板バネ２０の上端側にはマス１９が一体的に取り付けられているので、揺れの周期が延ばされて目視しやすい揺れを生じさせることができる。

なお、図１及び図２において、３２は背面板であり、本実施形態では、背面板３２は黒、マス１９は赤、模型の中央側は青、その周囲は白に着色され、正面側からマス１９の動きや、模型品２９を構成する部品２９ａ…の傾斜辺部３１，３１間の隙間の大きさを、はっきりと見てとってもらうことができるようになされている。

図８〜図１０に示す第２発明の実施形態の装置１０は、固定台１１の上面部の左右方向中間部に壁３３が立設されると共に、該壁３３を挟む一方の側において、固定台１１の上面に可動台１２が水平左右方向に移動可能に設けられ、可動台１２には、図示しない構造物が固定状態に設置されると共に、壁３３の側においてロッド３４が連結され、該ロッド３４は、壁３３を貫通して、壁３３を挟むもう一方の側に突出し、該突出端部に、機械伝動式操作部としてのつまみ１７が設けられ、つまみ１７を左右方向に操作することにより、壁３３の向こう側の可動台１２を左右に移動させることができるようになされている。

そして、可動台１２と壁３３との間には、付勢手段としての積層材８が介設され、つまみ１７に対する操作によって可動台１２を壁３３の側に移動させていくと、積層材８が圧縮されて、積層材８に移動方向とは反対の方向の付勢力が蓄積されていき、つまみ１７を離してフリーにすると、積層材８に蓄積された付勢力が可動台１２の側に伝えられて、構造物に揺れを生じるようになされている。

また、本実施形態では、壁３３を挟んでつまみ１７の位置する側において、固定台１１の上面には、１〜７の震度階を示す目盛り３５…が、壁３３から離れる方向に震度階を大きくしていくように順次に等間隔配置で設けられ、つまみ１７に、各目盛り３５を指示する鋭角状の指示部３６が設けられている。

そして、積層材８は、図１０（イ）に示すように、これを構成する各層１〜７のバネ定数ｋ１〜ｋ７が互いに異ならされて、例えば、図１０（ロ）に示すような圧縮のされ方をするようになされていて、上記の等間隔配置の目盛り３５を指す指示部３６の位置によって、各震度階の揺れの相対的な違いを比較することができるようになされている。

上記の装置１０では、図９（イ）に示すように、つまみ１７を引いて積層材８に付勢力を蓄積させていった後、つまみ１７を離して積層材８をフリーにすると、その蓄積付勢力が可動台１２を通じて構造物に伝えられて、図９（ロ）に示すように、構造物に揺れを生じると共に、与える揺れの強さを上記の積層材８への付勢力の蓄積によってつまみ１７を通じてからだで感じとってもらうことができる。よって、一般の人に、与える揺れの強さをからだで感じとってもらいながら、構造物の揺れを見てもらうことができて、興味をもってもらうことができる。

しかも、震度階に応じてバネ定数を異ならせた層１〜７を積層した積層材８を付勢手段として用いているので、震度階と振幅とが対数関係にあることを感じ取ってもらうことができると共に、震度階の目盛り３５は等間隔配置に備えられているので、一般の人にわかりやすく、また、装置１０を目盛り方向にコンパクトに構成することができる。

なお、本実施形態において、可動台１２の上に設置される構造物は、図示していないけれども、第１実施形態と同様の２つの構造物１４，１５であってもよいし、いずれか一方の構造物であってもよい。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、第３，第４発明以外の発明では、可動台の上に構造物が一つ設置されたものであってもよいし、制震装置や制震装置が組み込まれていない構造物が設置されていてもよい。

また、第１，第５，第６の各発明では、構造物として、板バネ２０とマス１９を備えないその他の構造の構造物が用いられてもよい。

第１実施形態の表現装置を示す正面図である。 同平面図である。 図（イ）は制震装置が組み込まれた構造物を示す一部分解斜視図、図（ロ）は同構造物の斜視図、図（ハ）は制震装置の分解斜視図である。 図（イ）は同構造物の一部分解側面図、図（ロ）は同構造物において制震装置を省略した正面図、図（ハ）は同構造物の正面図である。 図（イ）は制震装置が組み込まれた構造物において模型品を分離状態にして示す斜視図、図（ロ）は同模型品を取り付けた同構造物の正面図、図（ロ）は同模型品を取り付け、耐震装置が組み込まれた構造物の正面図である。 図（イ）は耐震装置が組み込まれた構造物を示す一部分解斜視図、図（ロ）は同構造物の斜視図である。 図（イ）は同構造物の一部分解側面図、図（ロ）は同構造物において耐震装置を省略した正面図、図（ハ）は同構造物の正面図である。 第２実施形態の表現装置を示す平面図である。 図（イ）及び図（ロ）は、使用方法を順次に示す平面図である。 図（イ）は積層材の平面図、図（ロ）は震度階に応じた積層材の圧縮のされ方を示す平面図である。

符号の説明

８…積層材（付勢手段）
１０…表現装置
１１…固定台
１２…可動台
１４…第１構造物
１５…第２構造物
１７…つまみ（操作部）
１６ａ…レバー側面部（当接部）
１８…ストッパー
１９…マス
２０…板バネ
２３…第１剛体
２４…第２剛体
２５…制震装置
２６…耐震装置
２９…模型品
２９ａ…部品
３０…磁石
３１…傾斜辺部
３５…目盛り
３６…指示部

Claims (6)

1. 固定台と、
   該固定台の上に水平方向に移動可能に設けられた可動台と、
   該可動台の上に固定状態に設置された構造物と、
   前記可動台を固定台上で水平方向に移動させる機械伝動式操作部と、
   前記固定台に設けられたストッパーと、
   前記操作部に対する操作によって可動台を水平方向に移動させていく過程で前記ストッパーに当接する当接部と
   が備えられ、
   前記操作部を操作して可動台を固定台上で水平方向に移動させ、当接部をストッパーに衝突させることにより、そのエネルギーが可動台を通じて構造物に伝えられて、前記構造物に揺れを生じさせるようになされていることを特徴とする、地震による構造物の揺れを表現する装置。
2. 前記構造物が、上端側にマスを一体的に取り付けた上下方向に延びる板バネを含み、該板バネは、その面が可動台の移動方向を向けられると共に、下端側が可動台の側に固定されて、面と直交する方向に揺れるようになされている請求項１に記載の地震による構造物の揺れを表現する装置。
3. 前記構造物が少なくとも２つ備えられ、各構造物は、上端側にマスを一体的に取り付けた上下方向に延びる板バネを含み、該板バネは、その面が可動台の移動方向に向けられると共に、下端側が可動台の側に固定されて、面と直交する方向に揺れるようになされたものであって、板バネの高さ寸法とマスの質量がそれぞれ互いに同じで固有周期が同じものからなっており、
   各構造物の側において、可動台の側に第１剛体が固着状態に設けられると共に、板バネの側には上方に板バネ部分を残す態様において同じ高さ位置に第２剛体が固着状態に設けられ、
   一方の構造物の側において第１剛体と第２剛体とにわたすように制震装置が固着に取り付けられ、もう一方の構造物の側において第１剛体と第２剛体とにわたすように耐震装置が固着に取り付けられ、制震装置と耐震装置で揺れの違いを比較することができるようになされている請求項１に記載の地震による構造物の揺れを表現する装置。
4. 前記各板バネの面部に制振、耐震の対象となる構造の模型品が備えられ、該模型品は複数の部品からなって、各部品は上下方向に隣接状態にされて板バネの面部に動き可能に磁石で接着され、かつ、部品と部品は水平線に対して傾斜した辺部同士を正対接触し、板バネの振幅の大きさにより、傾斜辺部間の隙間の大きさに違いを生じるようになされている請求項３に記載の地震による構造物の揺れを表現する装置。
5. 固定台と、
   該固定台の上に水平方向に移動可能に設けられた可動台と、
   該可動台の上に固定状態に設置された構造物と、
   前記可動台を固定台上で水平方向に移動させる機械伝動式操作部と、
   該操作部に対する操作によって可動台を水平方向に移動させていく過程で可動台に移動方向とは反対の方向の付勢力を蓄積していく付勢手段と
   が備えられ、
   前記操作部を操作して可動台を固定台上で水平方向に移動させ、付勢手段に付勢力を蓄積させた状態で、付勢手段をフリーにすると、蓄積された付勢力が可動台の側に伝えられて、前記構造物に揺れを生じさせるようになされていることを特徴とする、地震による構造物の揺れを表現する装置。
6. 前記固定台の側に複数の震度階を順次に等間隔配置で示す目盛りが設けられると共に、
   前記可動台の側に、操作部と連動して前記各目盛りを指示する指示部が設けられ、
   前記付勢手段は、付勢方向に積層された積層材からなり、該積層材を構成する各層のバネ定数が互いに異ならされて、前記等間隔配置の目盛りによって、各震度階の揺れの相対的な違いを比較することができるようになされている請求項５に記載の、地震による構造物の揺れを表現する装置。

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