JP2010286057A - Base isolation device and rotational inertia addition device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、滑り支承や転がり支承等により免震対象物を支持し、地震等による免震対象物の振動を長周期化させる免震装置及び対象物の振動を回転慣性の回転運動に変換する回転慣性付加装置に関する。 The present invention supports a seismic isolation object that supports a base isolation object by a sliding bearing or a rolling bearing, and converts the vibration of the seismic isolation object due to an earthquake or the like to a long-period vibration. The present invention relates to a rotary inertia adding device.
免震装置においては、免震対象物が支持構造物に対して水平方向に移動可能に支持されることにより、支持構造物の振動が免震対象物に伝達されることが抑制される。しかし、長周期成分が卓越する地震が生じたときなどにおいては、免震対象物の支持構造物に対する変位が大きくなる。 In the seismic isolation device, the seismic isolation object is supported so as to be movable in the horizontal direction with respect to the support structure, thereby suppressing the vibration of the support structure from being transmitted to the seismic isolation object. However, when an earthquake in which long-period components are dominant occurs, the displacement of the seismic isolation object relative to the support structure increases.
そこで、免震対象物の支持構造物に対する運動を回転慣性の回転に変換することにより、免震対象物の支持構造物に対する変位を抑制する技術が知られている(例えば特許文献1)。なお、以下において、特許文献1の図面の符号を( )内に付すことがある。
Then, the technique which suppresses the displacement with respect to the support structure of a base isolation object is known by converting the motion with respect to the support structure of a base isolation object into rotation of rotation inertia (for example, patent document 1). In addition, below, the code | symbol of drawing of
特許文献1の技術では、免震対象物から回転質量体(回転慣性)までの運動の伝達経路に、摩擦スライダ機構(13)が設けられている。具体的には、摩擦スライダ機構は、水平に配置されるすべり板(19)と、すべり板(19)に水平方向に摺動可能に支持されるスライダ(17)とを有している。スライダ(17)は、免震対象物に固定され、すべり板(19)は、支持構造物に対する運動が回転質量体の回転に変換されるように設けられている。
In the technique of
従って、特許文献1の技術では、加速度が高く、変位が小さい地震が生じた場合には、スライダ(17)とすべり板(19)とが相対移動する。その結果、免震対象物においては、加速度の高い振動が生じることが抑制される。一方、加速度が小さく、変位が大きい地震が生じた場合には、スライダ(17)とすべり板(19)とは相対移動せず、免震対象物の支持構造物に対する運動は、回転質量体の回転に変換される。その結果、免震対象物においては、支持構造物に対する変位が大きくなることが抑制される。
Therefore, in the technique of
特許文献1の技術においては、加速度の高い地震が生じた場合、地震後のスライダ(17)とすべり板(19)との相対位置が、地震前の相対位置(原点)からずれていることが生じ得る。すなわち、摩擦スライダ機構において、残留変位が生じ得る。また、摩擦スライダ機構において残留変位が生じることにより、免震対象物についても、支持構造物に対する残留変位が生じ得る。
In the technique of
摩擦スライダ機構の残留変位を解消し、ひいては、免震対象物の残留変位を解消する(原点に復帰させる)ためには、特別な機構等が必要となる。例えば、スライダ(17)とすべり板(19)との摩擦抵抗に抗してこれらの部材を元の位置に戻す駆動力を生じる機構を設けなければならない。又は、免震対象物を持ち上げてスライダ(17)とすべり板(19)との摩擦抵抗を一時的に解除する機構を設けなければならない。 In order to eliminate the residual displacement of the friction slider mechanism and thus to eliminate the residual displacement of the seismic isolation object (return to the origin), a special mechanism or the like is required. For example, a mechanism for generating a driving force for returning these members to their original positions against the frictional resistance between the slider (17) and the sliding plate (19) must be provided. Alternatively, it is necessary to provide a mechanism for lifting the seismic isolation object and temporarily releasing the frictional resistance between the slider (17) and the sliding plate (19).
本発明の目的は、原点復帰が容易な免震装置及び回転慣性付加装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a seismic isolation device and a rotary inertia addition device that can easily return to the origin.
本発明の第1の観点の免震装置は、免震体を支持体に対して水平方向に移動可能に支持する支承機構と、前記支持体と前記免震体との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する回転慣性付加装置と、を有し、前記回転慣性付加装置は、前記支持体及び前記免震体の一方である軸支体に所定の回転軸回りに回転可能に軸支される被軸支部と、前記支持体及び前記免震体の他方である振動体に連結された被振動部とを有し、前記被振動部が前記被軸支部に対して、前記被軸支部を基準として、前記回転軸に関する一の半径方向において移動可能に、且つ、前記半径方向に直交する方向に移動不可能になるように構成された回転伝達機構と、前記軸支体に軸支され、前記被軸支部の回転が伝達される回転質量体と、前記軸支体に軸支される第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの回転が伝達される第2スライダとを有し、前記被軸支部から前記回転質量体への回転の伝達経路に設けられた回転摩擦機構と、を有する。 A seismic isolation device according to a first aspect of the present invention provides a support mechanism for supporting a base isolation body so as to be movable in a horizontal direction with respect to a support, and a relative movement between the support and the base isolation body with rotational inertia. A rotary inertia adding device that converts the rotary motion into a rotary motion, and the rotary inertia adding device is rotatably supported around a predetermined rotation axis on a shaft support body that is one of the support body and the seismic isolation body. And a vibrating part connected to a vibrating body that is the other of the support body and the seismic isolation body, and the vibrating part has the pivoted supporting part with respect to the pivoted supporting part. As a reference, a rotation transmission mechanism configured to be movable in one radial direction with respect to the rotation shaft and not movable in a direction perpendicular to the radial direction, and supported by the shaft support, A rotating mass body to which rotation of the pivoted support portion is transmitted, and a first slur supported by the shaft supporting body. And a second slider that is pivotally supported by the shaft support, is slidable with the first slider, and transmits the rotation of the first slider via a frictional force between the first slider and the first slider. And a rotational friction mechanism provided in a transmission path of rotation from the pivoted support portion to the rotating mass body.
本発明の第2の観点の回転慣性付加装置は、支持体と、当該支持体に移動可能に支持される対象物との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する回転慣性付加装置であって、前記支持体及び前記対象物の一方である軸支体に所定の回転軸回りに回転可能に軸支される被軸支部と、前記支持体及び前記対象物の他方である振動体に連結された被振動部とを有し、前記被振動部が前記被軸支部に対して、前記被軸支部を基準として、前記回転軸に関する一の半径方向において移動可能に、且つ、前記半径方向に直交する方向に移動不可能になるように構成された回転伝達機構と、前記軸支体に軸支され、前記被軸支部の回転が伝達される回転質量体と、前記軸支体に軸支される第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの回転が伝達される第2スライダとを有し、前記被軸支部から前記回転質量体への回転の伝達経路に設けられた回転摩擦機構と、を有する。 A rotary inertia adding device according to a second aspect of the present invention is a rotary inertia adding device that converts relative movement between a support and an object that is movably supported by the support into a rotary motion of rotary inertia. The shaft support is one of the support and the object, and is supported by a shaft support that is rotatably supported around a predetermined rotation axis, and a vibration body that is the other of the support and the object. A vibration part, wherein the vibration part is movable with respect to the shaft support part in one radial direction with respect to the shaft support part and orthogonal to the radial direction. A rotation transmission mechanism configured to be incapable of moving in the direction of rotation, a rotating mass body that is pivotally supported by the shaft support and transmits the rotation of the pivoted support, and is supported by the shaft support. A first slider that is pivotally supported by the shaft support and is slidable with the first slider. And a second slider to which the rotation of the first slider is transmitted through a frictional force between the first slider and the rotation transmission path from the pivoted support portion to the rotating mass body. And a rotational friction mechanism provided.
好適には、前記第1スライダは、前記被軸支部を支持し、前記被軸支部の回転軸回りに前記被軸支部とともに回転する部材であり、前記第2スライダは、前記第1スライダを軸支する部材である。 Preferably, the first slider is a member that supports the pivot support portion and rotates together with the pivot support portion around a rotation axis of the pivot support portion, and the second slider pivots on the first slider. It is a supporting member.
好適には、前記第1及び前記第2スライダは、同軸状に設けられ、前記第1及び前記第2スライダの回転軸に直交する摩擦面が互いに摺動する。 Preferably, the first and second sliders are provided coaxially, and friction surfaces perpendicular to the rotation axes of the first and second sliders slide relative to each other.
好適には、前記対象物は、前記支持体に水平方向に移動可能に支持されており、前記軸支体は、前記支持体であり、前記振動体は、前記対象物であり、前記第1及び前記第2スライダは、回転軸を鉛直方向として前記支持体と前記対象物との間に設けられ、前記対象物の荷重の少なくとも一部を前記摩擦面により支持している。 Preferably, the object is supported by the support so as to be movable in the horizontal direction, the shaft support is the support, the vibrating body is the object, and the first The second slider is provided between the support and the object with the rotation axis as a vertical direction, and supports at least a part of the load of the object by the friction surface.
好適には、前記第2スライダは、前記支持体に軸支されるとともに前記摩擦面により前記第1スライダを支持し、前記第1スライダは、前記対象物に設けられた水平面に対して前記水平面よりも小さい面積で当接し、前記水平面に対して前記摩擦面の摩擦抵抗よりも小さい抵抗で水平方向に移動可能な当接部を有し、当該当接部により前記対象物を支持し、前記当接部は、前記摩擦面上に位置している。 Preferably, the second slider is pivotally supported by the support body and supports the first slider by the friction surface, and the first slider is in the horizontal plane with respect to a horizontal plane provided on the object. A contact portion that is movable in a horizontal direction with a resistance smaller than the frictional resistance of the friction surface with respect to the horizontal plane, and supports the object by the contact portion, The contact portion is located on the friction surface.
本発明の第3の観点の回転慣性付加装置は、支持体と、当該支持体に移動可能に支持される対象物との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する回転慣性付加装置であって、前記支持体及び前記対象物の一方である軸支体に軸支され、前記支持体及び前記対象物の他方である振動体の前記軸支体に対する運動が伝達されて回転する回転質量体と、前記軸支体に対して運動可能な第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの運動が伝達されて回転する第2スライダとを有し、前記振動体から前記回転質量体への運動の伝達経路に設けられた摩擦機構と、を有し、前記摩擦機構は、前記対象物において当該対象物の水平設計震度よりも小さい振動が生じているときに摺動可能に構成されている。 A rotary inertia adding apparatus according to a third aspect of the present invention is a rotary inertia adding apparatus that converts relative movement between a support and an object that is movably supported on the support into a rotary motion of rotary inertia. A rotating mass body that is pivotally supported by a shaft support body that is one of the support body and the object, and that rotates by transmitting movement of the vibrating body that is the other of the support body and the object to the shaft support body; A first slider that is movable with respect to the shaft support, and is supported by the shaft support, is slidable with the first slider, and is frictionally coupled to the first slider. A second slider that rotates by transmitting the motion of the first slider, and a friction mechanism provided in a motion transmission path from the vibrating body to the rotating mass body. Less than the horizontal design seismic intensity of the object in the object It is configured to slidably when moving occurs.
本発明の第4の観点の回転慣性付加装置は、支持体と、当該支持体に移動可能に支持される対象物との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する回転慣性付加装置であって、前記支持体及び前記対象物の一方である軸支体に軸支され、前記支持体及び前記対象物の他方である振動体の前記軸支体に対する運動が伝達されて回転する回転質量体と、前記軸支体に対して運動可能な第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの運動が伝達されて回転する第2スライダとを有し、前記振動体から前記回転質量体への運動の伝達経路に設けられた摩擦機構と、を有し、前記第1スライダと前記第2スライダとの間の静摩擦係数が0.3以下である。 A rotational inertia addition apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a rotational inertia addition apparatus that converts relative movement between a support and an object that is movably supported on the support into rotational movement of rotational inertia. A rotating mass body that is pivotally supported by a shaft support body that is one of the support body and the object, and that rotates by transmitting movement of the vibrating body that is the other of the support body and the object to the shaft support body; A first slider that is movable with respect to the shaft support, and is supported by the shaft support, is slidable with the first slider, and is frictionally coupled to the first slider. A second slider that rotates by transmitting the motion of the first slider, and a friction mechanism provided in a motion transmission path from the vibrating body to the rotating mass body, the first slider, The coefficient of static friction with the second slider is 0.3 or less
好適には、前記回転質量体及び前記摩擦機構の組み合わせは、前記支持体及び前記対象物に対して1以上設けられ、各組における前記静摩擦係数は、0.3を前記組み合わせの数で除した値以下である。 Preferably, one or more combinations of the rotating mass body and the friction mechanism are provided for the support and the object, and the static friction coefficient in each group is obtained by dividing 0.3 by the number of the combinations. Below the value.
本発明によれば、原点復帰が容易である。 According to the present invention, the return to origin is easy.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の回転慣性付加ユニット1を示す図である。図1(a)は回転慣性付加ユニット1を透視して示す上面図である。図1(b)は回転慣性付加ユニット1を透視して示す側面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a rotary
回転慣性付加ユニット1は、複数(本実施形態では4つを例示)の回転慣性付加装置3A〜3D(以下、A〜Dを省略することがある。)を有している。回転慣性付加装置3は、支持構造物A2(図1(b))と、支持構造物A2に水平方向に移動可能に支持される免震対象物A1(図1(b))との相対移動を回転慣性の回転運動に変換するものである。ただし、回転慣性付加装置3は、免震対象物A1を支持構造物A2に対して水平方向へ移動可能に支持する支承機構としても機能している。換言すれば、回転慣性付加装置3は、支承機構を含む免震装置としても機能する。なお、回転慣性付加装置3を組み合わせた回転慣性付加ユニット1も、回転慣性付加装置として機能するとともに、免震装置として機能する。
The rotary
回転慣性付加装置3は、免震対象物A1に連結され、免震対象物A1と共に振動する可動部材5と、可動部材5の振動によって回転軸RA回りに回転されるアーム7と、アーム7を支持構造物A2に対して軸支するコネクタ9と、支持構造物A2に設けられ、コネクタ9から入力された回転を回転慣性の回転運動に変換する回転装置11とを有している。
The rotary inertia adding device 3 is connected to the seismic isolation object A1, and includes a
可動部材5は、例えば、概ね円柱状に形成されており、鉛直方向を円柱の軸方向にして配置されている。可動部材5は、免震対象物A1に固定されており、免震対象物A1と一体的に水平方向に移動可能である。
The
アーム7は、例えば、回転軸RAが鉛直軸となるように設けられるとともに、回転軸RAから水平方向に直線状に延びている。アーム7は、回転軸RAを中心とする円の半径方向において可動部材5と相対移動可能、且つ、回転軸RAを中心とする円の接線方向において可動部材5と係合可能に構成されている。
For example, the
具体的には、アーム7には、可動部材5が摺動可能に挿入される溝部7a(図1(a))が形成されている。溝部7aは、アーム7の長手方向に沿ってコネクタ9側からアーム7の先端側(半径方向外側)へ延びている。可動部材5は、免震対象物A1が振動していないときは、例えば、溝部7aの長手方向中央に配置されている。可動部材5には、可動部材5の溝部7aからの抜けを防止するための鍔部等が適宜に設けられている。
Specifically, the
なお、アーム7のコネクタ9の周囲部分(被軸支部7b)と可動部材5とは、可動部材5がアーム7の溝部7aに摺動可能に挿入されることにより、被軸支部7bを基準として(被軸支部7bの回転に伴って回転する回転座標系x′y′z′(図4参照)を基準として)、回転軸RAに関する一の半径方向において移動可能、且つ、その半径方向に直交する方向に移動不可能となっていることになる。
The peripheral portion of the
コネクタ9は、例えば、概ね円柱状に形成されており、アーム7の回転軸RA側の端部に固定されている。コネクタ9は、回転装置11を介して支持構造物A2に回転軸RA回りに回転可能に軸支されており、アーム7とともに回転可能である。
The
また、コネクタ9は、上面に設けられた被滑動面9a(図1(b))により、免震対象物A1の下面に設けられた滑動面A1aを支持している。滑動面A1aは、概ね水平であるとともに、被滑動面9aよりも広い。被滑動面9a及び滑動面A1aは、静摩擦係数が比較的低く形成されており、互いに摺動可能である。被滑動面9a及び滑動面A1aの静摩擦係数は後述する摩擦面Spの静摩擦係数よりも小さく、例えば、0.2未満である。回転慣性付加装置3は、被滑動面9aにより免震対象物A1を支持することにより、支承機構として機能する。
In addition, the
回転慣性付加ユニット1に設けられた複数の回転慣性付加装置3は、免震対象物A1が振動していないときにおいて、アーム7の長手方向が互いに異なる向きになるように配置されている。例えば、4つの回転慣性付加装置3は、2つはアーム7が一方向(x方向)に、他の2つが当該一方向に直交する方向(y方向)に沿って配置されている。また、互いに同一方向にアーム7が沿う回転慣性付加装置3は、コネクタ9からアーム7の先端側への方向が互いに逆方向になるように配置されている。
The plurality of rotary inertia adding devices 3 provided in the rotary
図2は、回転装置11を拡大して示す図である。図2(a)は、回転装置11を透視して示す側面図である。図2(b)は、回転装置11を透視して示す上面図である。なお、図2は、概念的なものであり、歯車の歯数や歯の大きさは精緻なものではない。
FIG. 2 is an enlarged view of the
回転装置11は、コネクタ9(図2(a))に固定され、コネクタ9とともに回転軸RA回りに支持構造物A2に対して回転可能な回転筐体25と、回転筐体25の回転を増速する歯車機構27と、歯車機構27により増速された回転が伝達される回転質量体29とを有している。
The
回転筐体25は、例えば、回転軸RAを軸とする概ね筒状に形成されている。回転筐体25は、支持構造物A2に対して回転軸RA回りに回転可能に軸支されている。例えば、回転装置11は、図2(a)に示すように、支持構造物A2に固定された下板31と、下板31に立設された柱部材33と、柱部材33に支持された上板35と、下板31及び上板35に軸支されたメイン軸部材37とを有しており、回転筐体25は、メイン軸部材37が回転筐体25に回転可能に挿通されることにより、回転軸RA回りに回転可能となっている。また、回転筐体25は、図2(a)に示すように、外周面部の下部側の縁部がベアリング39を介して下板31に支持されることにより、回転軸RA回りに回転可能となっている。なお、コネクタ9は、回転筐体25を介して支持構造物A2に軸支されている。
The rotating
歯車機構27は、回転筐体25に収容されている。具体的には、歯車機構27は、下板31及び上板35の間に配置されている。歯車機構27は、回転筐体25の外周面部の内側面に形成された入力ギヤ部25a(図2(b))と、入力ギヤ部25aに噛合する第1ギヤ41と、第1ギヤ41と噛合する小径ギヤ43a及び小径ギヤ43aよりも大径の大径ギヤ43bを有する第2ギヤ43と、第2ギヤ43の大径ギヤ43bと噛合する第3ギヤ45とを有している。
The
第1ギヤ41及び第2ギヤ43は、それぞれ、下板31及び上板35に支持された軸部材を介して支持構造物A2に対して回転軸RAに平行な回転軸回りに回転自在に支持されている。第3ギヤ45は、メイン軸部材37に固定されている。メイン軸部材37には、回転質量体29が固定されている。従って、回転筐体25の回転は、入力ギヤ部25a、第1ギヤ41及び第2ギヤ43を介して第3ギヤ45に伝達され、回転質量体29は第3ギヤ45とともに一体的に回転する。
The
第1ギヤ41の歯数は、入力ギヤ部25aの歯数よりも少なく、第1ギヤ41は回転筐体25よりも高速で回転する。第2ギヤ43の小径ギヤ43aの歯数は、第1ギヤ41の歯数よりも少なく、第2ギヤ43は第1ギヤ41よりも高速で回転する。第3ギヤ45の歯数は、第2ギヤの大径ギヤ43bの歯数よりも少なく、第3ギヤ45は第2ギヤ43よりも高速で回転する。従って、歯車機構27により回転筐体25の回転が増速されて回転質量体29に伝達される。
The number of teeth of the
回転質量体29は、回転筐体25に収容されている。具体的には、回転質量体29は、回転筐体25の上方側の端面と、上板35との間に配置されている。回転質量体29は、メイン軸部材37に固定されることにより、支持構造物A2に対して軸支されている。回転質量体29は、例えば、歯車機構27に含まれるギヤよりも回転慣性が大きくなるように、金属等の密度の高い材質により形成されるとともに、外径が大きく設定されている。
The rotating
コネクタ9は、回転摩擦機構としても機能するように構成されている。具体的には、コネクタ9は、アーム7に固定される第1スライダ13と、回転筐体25に固定され、第1スライダ13に対して回転軸RA回りに摺動可能な第2スライダ15とを有している。第1スライダ13及び第2スライダ15は、例えば、鉄などの金属により形成されている。
The
図3は、コネクタ9の一部の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the
第1スライダ13は、回転軸RAと同軸に第2スライダ15側に突出する突部13aを有している。突部13aの平面形状(回転軸RA方向に見た形状)は、円形である。一方、第2スライダ15は、突部13aが概ね嵌合する凹部15aを有している。突部13aが凹部15aに嵌合することにより、第1スライダ13及び第2スライダ15は、回転軸RA回りの回転が許容されつつ、回転軸RAに直交する方向の移動が規制される。
The
そして、第1スライダ13及び第2スライダ15の互いに対向する面は、所定の摩擦係数で摺動可能である。具体的には、突部13aの頂面13b及び凹部15aの底面15bの組、突部13aの側面13c及び凹部15aの側面15cの組、並びに、突部13a及び凹部15aよりも外周側の第1環状面13d及び第2環状面15dの組の少なくともいずれか1つの組が摺動可能である。
The mutually opposing surfaces of the
好ましくは、回転軸RA方向において対向する、頂面13b及び底面15bの組、及び、第1環状面13d及び第2環状面15dの組の少なくとも一方の組が摺動する。なお、この場合、側面13c及び側面15cの間には、これらの面の間の摩擦抵抗を極力小さくするために、ベアリングが設けられるなどしてもよい。
Preferably, at least one of the set of the
なお、以下において、頂面13b及び底面15bの組、及び、第1環状面13d及び第2環状面15dの組の少なくとも一方の組により構成される摩擦面を摩擦面Spということがある。
Hereinafter, a friction surface constituted by at least one of the set of the
後述するように、第1スライダ13及び第2スライダ15が、互いに摺動する状態と摺動しない状態との間で遷移することにより、回転慣性付加装置3は、免震構造物A1の絶対座標系における加速度を抑制する効果が期待される状態と、免震対象物A1の支持体A2に対する変位を抑制する効果が期待される状態との間で遷移する。
As will be described later, when the
ここで、一般に、免震対象物A1(ビル、住宅、PCラックなど)は、適宜に水平設計震度(設計水平震度)が設定され、その水平設計震度に耐えうる強度となるように設計される。水平設計震度は、免震対象物A1の自重(重力加速度)に対する水平荷重(水平方向の加速度)の比で表わされ、例えば、自重相当の水平荷重は1で表わされる。水平設計震度は、免震対象物A1の種類、免震対象物A1が設置される地域などの種々の事情を考慮して設定され、一般には、0.2〜0.4である。 Here, in general, the seismic isolation object A1 (building, house, PC rack, etc.) is designed so that the horizontal design seismic intensity (design horizontal seismic intensity) is appropriately set and can withstand the horizontal design seismic intensity. . The horizontal design seismic intensity is represented by the ratio of the horizontal load (acceleration in the horizontal direction) to the own weight (gravity acceleration) of the seismic isolation object A1, for example, the horizontal load corresponding to the own weight is represented by 1. The horizontal design seismic intensity is set in consideration of various circumstances such as the type of the seismic isolation object A1 and the area where the seismic isolation object A1 is installed, and is generally 0.2 to 0.4.
免震対象物A1の加速度を抑制する効果が期待される状態(第1スライダ13及び第2スライダ15が互いに摺動する状態)は、少なくとも、免震対象物A1において水平設計震度以上の振動が生じているときには生じていることが好ましい。換言すれば、第1スライダ13及び第2スライダ15は、免震対象物A1において水平設計震度よりも小さい振動が生じているときに摺動可能であることが好ましい。
In a state where the effect of suppressing the acceleration of the seismic isolation object A1 is expected (a state where the
そこで、第1スライダ13と第2スライダ15との間の静摩擦係数は、免震対象物A1の水平設計震度、回転慣性付加装置3の数等の設計条件を適宜に考慮して設定されることが好ましい。
Therefore, the coefficient of static friction between the
第1スライダ13と第2スライダ15との間の静摩擦係数は、例えば、0.3以下である。好ましくは、第1スライダ13と第2スライダ15との間の静摩擦係数は、0.3を回転慣性付加装置3の数(本実施形態では4)で除した値(0.3/4=0.075)以下である。さらに好ましくは、第1スライダ13と第2スライダ15との間の静摩擦係数は、0.2を回転慣性付加装置3の数(本実施形態では4)で除した値(0.2/4=0.05)程度である。
The coefficient of static friction between the
このような値に静摩擦係数が設定されると、免震対象物A1において(一般的な大きさの)水平設計震度よりも小さい振動が生じているときに、第1スライダ13と第2スライダ15とが摺動することが期待される。
When the static friction coefficient is set to such a value, the
なお、金属の静摩擦係数は、油などがない乾燥状態において、一般に0.4以上である。第1スライダ13と第2スライダ15との間には、静摩擦係数を適宜な値とするために、潤滑油などが適宜に配置されてもよい。また、第1スライダ13と第2スライダ15との間に塵などが侵入しないように、適宜なカバー部材により、第1スライダ13及び第2スライダ15は覆われてよい。
In addition, the static friction coefficient of a metal is generally 0.4 or more in a dry state without oil. Lubricating oil or the like may be appropriately disposed between the
図4は、回転慣性付加ユニット1の動作を説明する上面図である。
FIG. 4 is a top view for explaining the operation of the rotary
矢印y1で示すように、免震対象物A1が支持構造物A2に対してy方向(図4の紙面上下方向)において移動する場合を考える。換言すれば、免震対象物A1が支持構造物A2に対して4つの回転慣性付加装置3のうち2つ(3B、3D)のアーム7に直交する方向に移動する場合を考える。
Consider a case where the seismic isolation object A1 moves in the y direction (vertical direction in FIG. 4) with respect to the support structure A2 as indicated by an arrow y1. In other words, consider a case where the seismic isolation object A1 moves in a direction perpendicular to the two (3B, 3D)
この場合、2つの回転慣性付加装置3B及び3Dにおいては、アーム7が可動部材5から免震対象物A1の移動方向(y方向)の力を受けて回転する。なお、この際、可動部材5の移動方向(y方向)と、アーム7の移動方向(回転軸RA回りの回転方向)とは異なるから、その相違に起因する距離(円の接線と円周との距離)だけ、可動部材5はアーム7に対して溝部7a内を摺動する。
In this case, in the two rotary
一方、免震対象物A1の移動方向に沿うアーム7を有する回転慣性付加装置3A及び3Cにおいては、可動部材5は、溝部7aに沿って移動するだけであり、アーム7は回転しない。
On the other hand, in the rotation
アーム7が回転する回転慣性付加装置3B及び3Dにおいては、アーム7が回転することにより、第1スライダ13が回転する。なお、第1スライダ13の回転の加速度は、免震対象物A1の支持構造物A2に対する振動の加速度に比例する。
In the rotation
第1スライダ13の回転の加速度が小さい場合、第1スライダ13と第2スライダ15とは摺動せず、第1スライダ13の回転は、摩擦力を介して、全て第2スライダ15に伝達される。そして、第2スライダ15の回転は、歯車機構27を介して回転質量体29に伝達される。その結果、免震対象物A1の支持構造物A2に対する変位が抑制される。
When the acceleration of the rotation of the
一方、第1スライダ13の回転の加速度が大きい場合、第1スライダ13と第2スライダ15とは摺動する。その結果、免震対象物A1の絶対座標系における加速度が抑制される。また、第1スライダ13の回転エネルギーの少なくとも一部は、摺動により消費される。
On the other hand, when the acceleration of rotation of the
このように、第1スライダ13及び第2スライダ15は、加速度に応じて、相対変位抑制効果が期待される状態と、加速度の抑制効果が期待される状態とを切り換える。
As described above, the
振動終了後、免震対象物A1は、支持構造物A2に対して、振動前の位置(原点)からずれた位置において停止し得る。すなわち、残留変位が生じ得る。例えば、免震対象物A1は、振動後、図4に示す位置において停止する。そこで、例えば、免震対象物A1に矢印y1とは反対方向に力を加えて、免震対象物A1を原点に復帰させる。 After the end of vibration, the seismic isolation object A1 can stop at a position deviated from the position before vibration (origin) with respect to the support structure A2. That is, residual displacement can occur. For example, the seismic isolation object A1 stops at the position shown in FIG. 4 after vibration. Therefore, for example, a force is applied to the seismic isolation object A1 in the direction opposite to the arrow y1 to return the seismic isolation object A1 to the origin.
このとき、回転慣性付加装置3は、免震対象物A1が支持構造物A2に対して振動しているときと同様に動作する。ただし、免震対象物A1には、静的荷重が加えられるから、回転慣性付加装置3は、加速度が低い振動が生じているときと同様に動作する。 At this time, the rotary inertia addition device 3 operates in the same manner as when the seismic isolation object A1 vibrates with respect to the support structure A2. However, since a static load is applied to the seismic isolation object A1, the rotary inertia adding device 3 operates in the same manner as when vibration with low acceleration occurs.
すなわち、第1スライダ13及び第2スライダ15は摺動せず、免震対象物A1の支持構造物A2に対する移動は、回転質量体29の回転に変換される。免震対象物A1を支持する被滑動面9aの摩擦抵抗は低く、また、低い加速度で回転されるときの回転質量体29の生じる抵抗は小さいことから、小さい荷重で免震対象物A1は原点に復帰される。
That is, the
上述のように、免震対象物A1の支持構造物A2に対する振動の加速度が大きい場合には、第1スライダ13と第2スライダ15とが摺動する。従って、免震対象物A1の残留変位には、第1スライダ13及び第2スライダ15の残留変位が含まれ得る。
As described above, when the vibration acceleration of the seismic isolation object A1 with respect to the support structure A2 is large, the
しかし、上述の原点への復帰動作においては、第1スライダ13及び第2スライダ15の残留変位を解消することは行われない。第1スライダ13と第2スライダ15とが摺動することによって生じた免震対象物A1の残留変位も、回転質量体29を回転させつつ免震対象物A1を移動させることによって解消される。また、第1スライダ13及び第2スライダ15は回転部材であるから、振動前と振動後とで相対位置が異なっていても不都合は生じない。
However, in the above-described return operation to the origin, the residual displacement of the
第1の実施形態によれば、回転慣性付加装置3は、支持構造物A2と、支持構造物A2に水平方向に移動可能に支持される免震対象物A1との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する。回転慣性付加装置3は、回転伝達機構(可動部材5及びアーム7の組み合わせ)を有している。回転伝達機構は、支持構造物A2に回転軸RA回りに回転可能に軸支されるアーム7(被軸支部7b)と、免震対象物A1に連結された可動部材5とを有している。また、回転伝達機構は、可動部材5が被軸支部7bに対して、被軸支部7bを基準として(被軸支部7bに固定された回転座標系を基準として)、回転軸RAに関する一の半径方向において移動可能に、且つ、半径方向に直交する方向に移動不可能になるように構成されている。また、回転慣性付加装置3は、支持構造物A2に軸支され、被軸支部7bの回転が伝達される回転質量体29を有する。さらに、回転慣性付加装置3は、回転摩擦機構(コネクタ9)を有している。コネクタ9は、支持構造物A2に軸支される第1スライダ13と、支持構造物A2に軸支され、第1スライダ13と摺動可能であるとともに第1スライダ13との間の摩擦力を介して第1スライダ13の回転が伝達される第2スライダ15とを有している。また、コネクタ9は、被軸支部7bから回転質量体29への回転の伝達経路に設けられている。
According to the first embodiment, the rotary inertia adding device 3 rotates relative inertia between the support structure A2 and the seismic isolation object A1 supported by the support structure A2 so as to be movable in the horizontal direction. Convert to motion. The rotation inertia addition device 3 has a rotation transmission mechanism (a combination of the
回転慣性付加装置3は、回転伝達機構(可動部材5及びアーム7の組み合わせ)により、免震対象物A1と支持構造物A2との任意の方向の相対的な振動を許容しつつ、アーム7に沿う方向以外の方向の相対的な振動を回転に変換できる。すなわち、小型な構成で効率的に、免震対象物A1の支持構造物A2に対する振動が回転慣性の回転に変換される。回転摩擦機構(コネクタ9)は、その効率的に変換された回転の伝達率を変化させることから、免震対象物A1の加速度の抑制と、相対変位の抑制との両立を効果的に行うことができる。さらに、上述のように、摩擦機構(コネクタ9)における残留変位の解消を回転質量体29の回転に代替させることができ、免震対象物A1の原点への復帰が容易化される。
The rotation inertia addition device 3 allows the
第1スライダ13は、アーム7を支持し、回転軸RA回りにアーム7とともに回転する部材である。第2スライダ15は、第1スライダ13を軸支する部材である。従って、アーム7を支持する部材(コネクタ9)により摩擦機構が構成されることになり、構成が簡素である。
The
第1スライダ13及び第2スライダ15は、同軸状に設けられ、第1スライダ13及び第2スライダ15の回転軸RAに直交する摩擦面Spが互いに摺動する。従って、例えば、車輪と当該車輪に挿通される車軸との間で摩擦力を生じさせたり、2つの車輪の回転軸回りの外周面同士の間で摩擦力を生じさせたりする場合に比較して(なお、これらの態様も本発明に含まれる)、種々の効果を生じる。例えば、軸方向に荷重が加えられて摩擦力を生じることから、軸に直交する荷重が加えられるような場合に比較して、小さい軸径で大きな荷重に耐えることができる。また、広い摩擦面を確保することが容易であり、摩擦面における圧力を低くして摩擦面の摩耗を抑制できる。
The
免震対象物A1は、支持構造物A2に水平方向に移動可能に支持されている。回転質量体29等を軸支する軸支体は、支持構造物A2であり、可動部材5が連結される振動体は、免震対象物A1である。第1スライダ13及び第2スライダ15は、回転軸RAを鉛直方向として支持構造物A2と免震対象物A1との間に設けられ、免震対象物A1の荷重の少なくとも一部を摩擦面Spにより支持している。
The seismic isolation object A1 is supported by the support structure A2 so as to be movable in the horizontal direction. The shaft support that supports the rotating
従って、免震対象物A1の荷重に比例した摩擦力を生じさせることが容易である。なお、免震対象物A1の荷重の2割程度の水平荷重が免震対象物A1に加えられたときに、第1スライダ13及び第2スライダ15において摺動が生じるように静摩擦係数が設定されていることが好ましいことが発明者の行った数値解析により確認されている。
Therefore, it is easy to generate a frictional force proportional to the load of the seismic isolation object A1. The static friction coefficient is set so that sliding occurs in the
第2スライダ15は、支持構造物A2に軸支されるとともに摩擦面Spにより第1スライダ13を支持する。第1スライダ13は、免震対象物A1に設けられた滑動面A1aに対して滑動面A1aよりも小さい面積で当接し、滑動面A1aに対して摩擦面Spの摩擦抵抗よりも小さい抵抗で水平方向に移動可能な被滑動面9aを有し、被滑動面9aにより免震対象物A1を支持している。そして、被滑動面9aは、摩擦面Sp上に位置している。
The
従って、免震対象物A1の荷重は、直接的且つ同軸的に摩擦面Spに加えられる。その結果、免震対象物A1の荷重に比例した摩擦力を安定して発揮させることができる。 Therefore, the load of the seismic isolation object A1 is directly and coaxially applied to the friction surface Sp. As a result, a frictional force proportional to the load of the seismic isolation object A1 can be stably exhibited.
また、別の観点においては、第1の実施形態の回転慣性付加装置3は、支持構造物A2と、支持構造物A2に移動可能に支持される免震対象物A1との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する。回転慣性付加装置3は、支持構造物A2に軸支され、免震対象物A1の支持構造物A2に対する運動が伝達されて回転する回転質量体29と、摩擦機構(コネクタ9)とを有している。コネクタ9は、支持構造物A2に対して運動可能な第1スライダ13と、支持構造物A2に軸支され、第1スライダ13と摺動可能であるとともに第1スライダ13との間の摩擦力を介して第1スライダ13の運動が伝達されて回転する第2スライダ15とを有している。また、コネクタ9は、免震対象物A1において免震対象物A1の水平設計震度よりも小さい振動が生じているときに摺動可能に構成されている。
In another aspect, the rotational inertia addition device 3 of the first embodiment performs the relative inertia between the support structure A2 and the seismic isolation object A1 supported movably on the support structure A2. Convert to rotational motion. The rotary inertia adding device 3 includes a rotary
従って、回転質量体29に運動を伝達する途中において、コネクタ9の摺動によって運動の伝達を抑制し、免震対象物A1の加速度を抑制することができる。また、相対変位抑制効果が期待される状態(コネクタ9が摺動しない状態)と、加速度抑制効果が期待される状態(コネクタ9が摺動する状態)との間の遷移が、免震対象物A1の水平設計震度に対して適宜な条件で行われる。さらに、回転質量体29に回転を伝達する回転部材(第2スライダ15)において摺動が生じることから、その摺動における残留変位の解消を回転質量体29の回転に代替させることができる。
Therefore, in the middle of transmitting the motion to the rotating
なお、従来の免震装置の、免震対象物から回転質量体への運動の伝達経路に設けられた回転部材において、意図しないスリップが生じ得ることは、本願発明の想到困難性に影響しない。例えば、従来の免震装置において、回転の伝達経路にベルトとプーリとが設けられた場合(特開平11−344073号公報参照)、ベルトとプーリとがスリップし得る。しかし、このようなベルト及びプーリは、スリップしないことを前提として構成されており、免震対象物において水平設計震度よりも小さい振動が生じているときにスリップすることはあり得ない。 In addition, the fact that an unintended slip can occur in the rotating member provided in the transmission path of the motion from the seismic isolation object to the rotating mass body of the conventional seismic isolation device does not affect the concealment difficulty of the present invention. For example, in a conventional seismic isolation device, when a belt and a pulley are provided in a rotation transmission path (see JP-A-11-344073), the belt and the pulley can slip. However, such belts and pulleys are configured on the premise that they do not slip, and cannot slip when vibrations smaller than the horizontal design seismic intensity are generated in the seismic isolation object.
さらに、別の観点においては、第1の実施形態の回転慣性付加装置3は、支持構造物A2と、支持構造物A2に移動可能に支持される免震対象物A1との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する。回転慣性付加装置3は、支持構造物A2に軸支され、免震対象物A1の支持構造物A2に対する運動が伝達されて回転する回転質量体29と、摩擦機構(コネクタ9)とを有している。コネクタ9は、支持構造物A2に対して運動可能な第1スライダ13と、支持構造物A2に軸支され、第1スライダ13と摺動可能であるとともに第1スライダ13との間の摩擦力を介して第1スライダ13の運動が伝達されて回転する第2スライダ15とを有している。また、コネクタ9は、免震対象物A1から回転質量体29への運動の伝達経路に設けられている。そして、第1スライダ13と第2スライダ15との間の静摩擦係数は0.3以下である。
Furthermore, in another aspect, the rotation inertia addition device 3 of the first embodiment is configured to perform relative movement between the support structure A2 and the seismic isolation object A1 that is movably supported by the support structure A2. Convert to rotational motion. The rotary inertia adding device 3 includes a rotary
乾燥した金属の静摩擦係数は、一般に0.4以上である。従って、静摩擦係数が0.3以下であることは、第1スライダ13及び第2スライダ15が、摺動することを前提として構成されたものであることを示している。換言すれば、従来の免震装置の、免震対象物から回転質量体への運動の伝達経路に設けられた回転部材において、意図しないスリップが生じ得ることは、本願発明の想到困難性に影響しない。例えば、従来の免震装置において、回転の伝達経路にベルトとプーリとが設けられた場合(特開平11−344073号公報参照)、ベルトとプーリとがスリップし得る。しかし、このようなベルト及びプーリは、スリップしないことを前提として構成されており、摩擦係数が0.3以下であることはあり得ない。
The static friction coefficient of the dried metal is generally 0.4 or more. Therefore, the static friction coefficient being 0.3 or less indicates that the
そして、本実施形態では、摺動することを前提として構成された回転部材(第2スライダ15)を介して、回転が回転質量体29に伝達されることから、上述のように、摺動を生じさせて免震対象物の加速度を抑制するとともに、その摺動における残留変位の解消を回転質量体29の回転に代替させることができる。
In the present embodiment, the rotation is transmitted to the rotating
回転質量体29及び摩擦機構(コネクタ9)の組み合わせは、支持構造物A2及び免震対象物A1に対して複数設けられている。換言すれば、回転慣性付加装置3は複数設けられている。そして、各回転慣性付加装置3における静摩擦係数は、0.3を回転慣性付加装置3の数で除した値(本実施形態では0.3/4=0.075)以下である。
A plurality of combinations of the rotating
この場合、複数の回転慣性付加装置3全体においても、静摩擦係数は0.3以下であり、摺動することを前提とした構成であることが明確である。 In this case, the coefficient of static friction is 0.3 or less also in the plurality of rotation inertia adding devices 3 as a whole, and it is clear that the configuration is based on the assumption that sliding is performed.
さらに、各回転慣性付加装置3における静摩擦係数が、0.2を回転慣性付加装置3の数で除した値(本実施形態では0.2/4=0.05)程度であれば、免震対象物A1の荷重の2割程度の水平荷重が免震対象物A1に加えられたときに、コネクタ9において摺動が生じることになり、本願発明者により数値解析に基づいて得られた好ましい態様と一致する。
Further, if the static friction coefficient in each rotary inertia applying device 3 is about a value obtained by dividing 0.2 by the number of rotary inertia adding devices 3 (in this embodiment, 0.2 / 4 = 0.05), the seismic isolation is performed. When a horizontal load that is about 20% of the load of the object A1 is applied to the seismic isolation object A1, sliding occurs in the
なお、以上の実施形態において、回転慣性付加ユニット1及び回転慣性付加装置3はそれぞれ、本発明の免震装置、支承機構、回転慣性付加装置の一例である。免震対象物A1は本発明の免震体及び振動体の一例である。支持構造物A2は本発明の支持体及び軸支体の一例である。可動部材5は本発明の被振動部の一例である。可動部材5及びアーム7は本発明の回転伝達機構の一例である。コネクタ9は本発明の回転摩擦機構の一例である。滑動面A1aは本発明の対象物に設けられた水平面の一例である。被滑動面9aは本発明の当接部の一例である。
In the above embodiment, the rotary
(第2の実施形態)
本発明の、摩擦機構における残留変位の解消を回転質量体の回転に代替させる技術的思想は、摩擦機構を構成する2つのスライダの双方が回転部材でなくてもよく、一方のみが回転部材であってもよい。その一例として、以下の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
The technical idea of the present invention that replaces the elimination of the residual displacement in the friction mechanism with the rotation of the rotating mass body is that both the two sliders constituting the friction mechanism may not be rotating members, and only one of them is a rotating member. There may be. As an example, the following second embodiment will be described.
図5は、本発明の第2の実施形態の回転慣性付加装置103を示す図であり、図5(a)は一部を省略して示す上面図、図5(b)は正面図、図5(c)は側面図である。回転慣性付加装置103は、免震対象物A1の振動を回転慣性の回転に変換する機能だけでなく、免震対象物A1を支持構造物A2に対して水平方向へ移動可能に支持する機能(支承機構の機能)も有している。すなわち、回転慣性付加装置103は、免震装置として捉えられてもよいものである。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a rotary
回転慣性付加装置103は、免震対象物A1を支持構造物A2に対してx軸方向へ移動可能に支持する第1スライド機構105(図5(b)及び図5(c))と、免震対象物A1を支持構造物A2に対してy軸方向へ移動可能に支持する第2スライド機構107と、第2スライド機構107の直線運動を回転慣性の回転運動に変換する回転装置109とを備えている。
The rotary
第1スライド機構105は、図5(b)及び図5(c)に示すように、免震対象物A1に固定される第1免震側スライド部材111と、第1免震側スライド部材111に積層配置され、第1免震側スライド部材111に対してx軸方向へ移動可能な第1支持側スライド部材113とを備えている。これらの摩擦係数は比較的低く設定されている。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the
第2スライド機構107は、第1スライド機構105に積層して設けられており、第1支持側スライド部材113に固定される第2免震側スライド部材115と、第2免震側スライド部材115をy軸方向に移動可能に支持する第2支持側スライド部材117とを備えている。これらの部材は、部材間にボールやローラが設けられることにより、y軸方向において相対移動可能である。
The
回転装置109は、例えば、4つ設けられている。各回転装置109は、第2免震側スライド部材115に当接して回転する入力回転体119と、入力回転体119の回転を増速して伝達する歯車機構121と、歯車機構121により入力回転体119の回転が伝達されて回転する回転質量体123とを備えている。
For example, four
第2免震側スライド部材115と、入力回転体119とは、所定の荷重で互いに当接されている。また、第2免震側スライド部材115と、入力回転体119との静摩擦係数は、例えば、0.3以下に設定されている。すなわち、第2免震側スライド部材115と入力回転体119は、摺動することが前提として構成されており、摩擦機構を構成している。
The second seismic isolation
そして、第2免震側スライド部材115が、第2支持側スライド部材117に対して比較的低い加速度で振動すると、第2免震側スライド部材115と入力回転体119とは摺動せず、入力回転体119は、免震対象物A1の支持構造物A2に対するy軸方向の相対移動の全てを回転に変換する。そして、当該回転は、歯車機構121を介して回転質量体123に伝達され、免震対象物A1の相対変位が抑制される。
When the second seismic isolation
一方、第2免震側スライド部材115が、第2支持側スライド部材117に対して比較的高い加速度で振動すると、第2免震側スライド部材115と入力回転体119とは所定の摩擦力で摺動し、免震対象物A1の加速度が抑制される。
On the other hand, when the second seismic isolation
第2免震側スライド部材115と入力回転体119とが摺動し、これらの部材間に残留変位が生じ、ひいては、免震対象物A1の支持構造物A2に対する残留変位が生じた場合には、免震対象物A1に比較的小さな静的荷重が加えられ、回転質量体123の回転を伴いつつ、免震対象物A1は原点に復帰される。
When the second seismic isolation
以上の第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、摩擦機構(第2免震側スライド部材115と入力回転体119)における残留変位の解消を回転質量体123の回転に代替させることができる。その結果、免震対象物A1の原点への復帰が容易化される。
According to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to substitute for the rotation of the rotating
なお、第2の実施形態において、免震対象物A1は本発明の免震体の一例であり、支持構造物A2は本発明の支持体の一例であるが、免震対象物A1を移動可能に支持し、且つ、支持構造物A2に移動可能に支持される第1支持側スライド部材113を本発明の免震体と捉えてもよい。
In the second embodiment, the seismic isolation object A1 is an example of the seismic isolation body of the present invention, and the support structure A2 is an example of the support body of the present invention, but the seismic isolation object A1 can be moved. The first support-
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
回転慣性付加装置は、免震装置に用いられるものに限定されない。また、回転慣性の回転に変換される対象物と支持体との相対移動は、水平方向における移動に限定されない。これらの態様については特許文献1を参照されたい。また、回転慣性付加装置は、支承機構を兼ねるものに限定されず、支承機構は回転慣性付加装置とは別個に設けられてもよい。
A rotary inertia addition apparatus is not limited to what is used for a seismic isolation apparatus. Further, the relative movement between the object and the support that is converted into the rotation of the rotation inertia is not limited to the movement in the horizontal direction. Refer to
回転質量体等の軸支は、対象物(免震体)においてなされてもよい。換言すれば、支持体が振動体、免震体が軸支体であってもよい。 Axial support such as a rotating mass body may be made on an object (a seismic isolation body). In other words, the support may be a vibrating body and the seismic isolation body may be a shaft support.
回転伝達機構は、アームと、アームの溝に案内される可動部材との組み合わせに限定されない。例えば、特許文献1に例示された各種の態様に対して本発明が適用されてよい。
The rotation transmission mechanism is not limited to a combination of an arm and a movable member guided by the groove of the arm. For example, the present invention may be applied to various aspects exemplified in
摩擦機構は、上述のように、互いに摺動する2部材のうち回転質量体側の部材が回転部材であれば、適宜に構成されてよい。また、2部材の双方が回転部材である場合において、摩擦面は、回転軸に直交する面に限定されず、回転軸回りの外周面又は内周面であってもよい。第1の実施形態のように、免震体の荷重が摩擦面に加えられていてもよいし、第2の実施形態のように、免震体の荷重が摩擦面に加えられていなくてもよい。 As described above, the friction mechanism may be appropriately configured as long as the member on the rotating mass body side among the two members sliding with each other is a rotating member. Further, when both of the two members are rotating members, the friction surface is not limited to a surface orthogonal to the rotation axis, and may be an outer peripheral surface or an inner peripheral surface around the rotation axis. The load of the base isolation body may be applied to the friction surface as in the first embodiment, or the load of the base isolation body may not be applied to the friction surface as in the second embodiment. Good.
免震体の荷重が摩擦面に加えられる場合、摩擦機構の免震体に当接する当接部(実施形態では被滑動面9a)は、摩擦面(実施形態では摩擦面Sp)上に位置していなくてもよい。また、当接部は、低い摩擦係数で水平面(実施形態では滑動面A1a)に対して摺動するものに限定されず、例えば、ローラやベアリングが設けられることにより、水平面に対して転がるものであってもよい。
When the load of the base isolation body is applied to the friction surface, the contact portion (sliding
静摩擦係数は、一般には、動摩擦係数よりも大きい。しかし、自己潤滑特性を有するフッ素樹脂など、静摩擦係数と動摩擦係数とが同等、若しくは、静摩擦係数が動摩擦係数よりも小さい材料も存在する。摩擦機構においては、これらの一般的な材料から特殊な材料までの、いずれの材料が用いられてもよい。 The static friction coefficient is generally larger than the dynamic friction coefficient. However, there are also materials such as a fluororesin having self-lubricating characteristics, in which the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient are equal, or the static friction coefficient is smaller than the dynamic friction coefficient. In the friction mechanism, any material from these general materials to special materials may be used.
また、摩擦機構の静摩擦係数は、実施形態では0.3以下を例示したが、0.3よりも大きくてもよい。摩擦機構の静摩擦係数は、免震対象物の水平設計震度等の種々の条件を考慮して適宜に設定されてよく、その結果として、摩擦機構の静摩擦係数が、一般的な乾燥状態の摩擦係数よりも大きくなっても構わない。 Moreover, although the static friction coefficient of the friction mechanism is exemplified as 0.3 or less in the embodiment, it may be larger than 0.3. The static friction coefficient of the friction mechanism may be appropriately set in consideration of various conditions such as the horizontal design seismic intensity of the seismic isolation object, and as a result, the static friction coefficient of the friction mechanism is the friction coefficient of a general dry state. It doesn't matter if it gets bigger.
3…回転慣性付加装置(免震装置、支承機構、回転慣性付加装置)、5…可動部材(被振動部)、7…アーム(被軸支部)、9…コネクタ(回転摩擦機構、摩擦機構)、13…第1スライダ、15…第2スライダ、29…回転質量体、A1…免震対象物(免震体、対象物、振動体)、A2…支持構造物(支持体、軸支体)、RA…回転軸。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Rotary inertia addition apparatus (seismic isolation device, bearing mechanism, rotation inertia addition apparatus), 5 ... Movable member (vibrated part), 7 ... Arm (supported part), 9 ... Connector (rotational friction mechanism, friction mechanism) DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記支持体と前記免震体との相対移動を回転慣性の回転運動に変換する回転慣性付加装置と、
を有し、
前記回転慣性付加装置は、
前記支持体及び前記免震体の一方である軸支体に所定の回転軸回りに回転可能に軸支される被軸支部と、前記支持体及び前記免震体の他方である振動体に連結された被振動部とを有し、前記被振動部が前記被軸支部に対して、前記被軸支部を基準として、前記回転軸に関する一の半径方向において移動可能に、且つ、前記半径方向に直交する方向に移動不可能になるように構成された回転伝達機構と、
前記軸支体に軸支され、前記被軸支部の回転が伝達される回転質量体と、
前記軸支体に軸支される第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの回転が伝達される第2スライダとを有し、前記被軸支部から前記回転質量体への回転の伝達経路に設けられた回転摩擦機構と、
を有する免震装置。 A support mechanism for supporting the base isolation body movably in the horizontal direction with respect to the support;
A rotary inertia adding device that converts relative movement between the support and the base isolation body into a rotary motion of rotary inertia;
Have
The rotary inertia adding device is:
Connected to a shaft support that is rotatably supported around a predetermined rotation axis on a shaft support that is one of the support and the base isolation body, and a vibration body that is the other of the support and the base isolation body And the oscillated portion is movable with respect to the pivot support portion in one radial direction with respect to the pivot support portion, with respect to the pivot support portion, and in the radial direction. A rotation transmission mechanism configured to be immovable in an orthogonal direction;
A rotating mass body that is pivotally supported by the pivotal support and transmits the rotation of the pivoted support,
A first slider that is pivotally supported by the pivot support, and a first slider that is pivotally supported by the pivot support and is slidable with the first slider and through a frictional force between the first slider and the first slider. A second slider to which the rotation of the slider is transmitted, and a rotational friction mechanism provided in a rotation transmission path from the pivoted support portion to the rotating mass body;
Seismic isolation device.
前記支持体及び前記対象物の一方である軸支体に所定の回転軸回りに回転可能に軸支される被軸支部と、前記支持体及び前記対象物の他方である振動体に連結された被振動部とを有し、前記被振動部が前記被軸支部に対して、前記被軸支部を基準として、前記回転軸に関する一の半径方向において移動可能に、且つ、前記半径方向に直交する方向に移動不可能になるように構成された回転伝達機構と、
前記軸支体に軸支され、前記被軸支部の回転が伝達される回転質量体と、
前記軸支体に軸支される第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの回転が伝達される第2スライダとを有し、前記被軸支部から前記回転質量体への回転の伝達経路に設けられた回転摩擦機構と、
を有する回転慣性付加装置。 A rotary inertia addition device that converts a relative movement between a support and an object supported by the support so as to be movable into a rotary motion of rotary inertia,
The shaft support that is one of the support and the object is connected to a shaft support that is rotatably supported around a predetermined rotation axis, and a vibration body that is the other of the support and the object. A vibration part, wherein the vibration part is movable with respect to the pivot support part in one radial direction with respect to the rotation axis and orthogonal to the radial direction with respect to the pivot support part. A rotation transmission mechanism configured to be immovable in a direction;
A rotating mass body that is pivotally supported by the pivotal support and transmits the rotation of the pivoted support,
A first slider that is pivotally supported by the pivot support, and a first slider that is pivotally supported by the pivot support and is slidable with the first slider and through a frictional force between the first slider and the first slider. A second slider to which the rotation of the slider is transmitted, and a rotational friction mechanism provided in a rotation transmission path from the pivoted support portion to the rotating mass body;
Rotating inertia adding device.
前記第2スライダは、前記第1スライダを軸支する部材である
請求項2に記載の回転慣性付加装置。 The first slider is a member that supports the pivoted support part and rotates together with the pivoted support part around a rotation axis of the pivoted support part,
The rotational inertia addition device according to claim 2, wherein the second slider is a member that pivotally supports the first slider.
請求項2又は3に記載の回転慣性付加装置。 The rotary inertia addition apparatus according to claim 2 or 3, wherein the first and second sliders are provided coaxially, and friction surfaces perpendicular to the rotation axes of the first and second sliders slide relative to each other.
前記軸支体は、前記支持体であり、
前記振動体は、前記対象物であり、
前記第1及び前記第2スライダは、回転軸を鉛直方向として前記支持体と前記対象物との間に設けられ、前記対象物の荷重の少なくとも一部を前記摩擦面により支持している
請求項4に記載の回転慣性付加装置。 The object is supported by the support so as to be movable in the horizontal direction,
The shaft support is the support;
The vibrator is the object,
The first and second sliders are provided between the support and the object with a rotation axis as a vertical direction, and support at least a part of the load of the object by the friction surface. 4. The rotary inertia adding device according to 4.
前記第1スライダは、前記対象物に設けられた水平面に対して前記水平面よりも小さい面積で当接し、前記水平面に対して前記摩擦面の摩擦抵抗よりも小さい抵抗で水平方向に移動可能な当接部を有し、当該当接部により前記対象物を支持し、
前記当接部は、前記摩擦面上に位置している
請求項5に記載の回転慣性付加装置。 The second slider is pivotally supported by the support and supports the first slider by the friction surface.
The first slider is in contact with a horizontal plane provided on the object in an area smaller than the horizontal plane, and is movable against the horizontal plane with a resistance smaller than the frictional resistance of the friction surface. Having a contact portion, supporting the object by the contact portion,
The rotational inertia addition device according to claim 5, wherein the contact portion is located on the friction surface.
前記支持体及び前記対象物の一方である軸支体に軸支され、前記支持体及び前記対象物の他方である振動体の前記軸支体に対する運動が伝達されて回転する回転質量体と、
前記軸支体に対して運動可能な第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの運動が伝達されて回転する第2スライダとを有し、前記振動体から前記回転質量体への運動の伝達経路に設けられた摩擦機構と、
を有し、
前記摩擦機構は、前記対象物において当該対象物の水平設計震度よりも小さい振動が生じているときに摺動可能に構成されている
回転慣性付加装置。 A rotary inertia addition device that converts a relative movement between a support and an object supported by the support so as to be movable into a rotary motion of rotary inertia,
A rotating mass body that is pivotally supported by a shaft support body that is one of the support body and the object, and that rotates by transmitting movement of the vibrating body that is the other of the support body and the object to the shaft support body;
A first slider that is movable relative to the shaft support, and is supported by the shaft support, is slidable with the first slider, and is frictionally coupled to the first slider. A second slider that rotates by transmitting the motion of one slider, and a friction mechanism provided in a motion transmission path from the vibrating body to the rotating mass body;
Have
The said friction mechanism is comprised so that sliding is possible when the vibration smaller than the horizontal design seismic intensity of the said target object has arisen in the said target object.
前記支持体及び前記対象物の一方である軸支体に軸支され、前記支持体及び前記対象物の他方である振動体の前記軸支体に対する運動が伝達されて回転する回転質量体と、
前記軸支体に対して運動可能な第1スライダと、前記軸支体に軸支され、前記第1スライダと摺動可能であるとともに前記第1スライダとの間の摩擦力を介して前記第1スライダの運動が伝達されて回転する第2スライダとを有し、前記振動体から前記回転質量体への運動の伝達経路に設けられた摩擦機構と、
を有し、
前記第1スライダと前記第2スライダとの間の静摩擦係数が0.3以下である
回転慣性付加装置。 A rotary inertia addition device that converts a relative movement between a support and an object supported by the support so as to be movable into a rotary motion of rotary inertia,
A rotating mass body that is pivotally supported by a shaft support body that is one of the support body and the object, and that rotates by transmitting movement of the vibrating body that is the other of the support body and the object to the shaft support body;
A first slider that is movable relative to the shaft support, and is supported by the shaft support, is slidable with the first slider, and is frictionally coupled to the first slider. A second slider that rotates by transmitting the motion of one slider, and a friction mechanism provided in a motion transmission path from the vibrating body to the rotating mass body;
Have
The rotary inertia addition apparatus, wherein a static friction coefficient between the first slider and the second slider is 0.3 or less.
各組における前記静摩擦係数は、0.3を前記組み合わせの数で除した値以下である
請求項8に記載の回転慣性付加装置。 One or more combinations of the rotating mass body and the friction mechanism are provided for the support and the object,
The rotational inertia addition apparatus according to claim 8, wherein the static friction coefficient in each group is equal to or less than a value obtained by dividing 0.3 by the number of the combinations.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009140732A JP2010286057A (en) | 2009-06-12 | 2009-06-12 | Base isolation device and rotational inertia addition device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020085079A (en) * | 2018-11-20 | 2020-06-04 | 国立大学法人埼玉大学 | Displacement suppression device and seismic isolation system |
JP2020159398A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | センクシア株式会社 | Damping mechanism and base isolation structure |
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2009
- 2009-06-12 JP JP2009140732A patent/JP2010286057A/en active Pending
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