JP2021025576A - Seismic isolation device - Google Patents

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祥江 小槻
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Abstract

To provide a seismic isolation device which can suppress displacement of a base isolation layer generated by wind and which can achieve base isolation of a building by maintaining base isolation performance without inhibiting the movement of the base isolation layer when an earthquake occurs, with a simple structure.SOLUTION: A seismic isolation device 100 includes: an outer cylinder 10 which is fixed to a first structure A1, in which a hollow part S is formed inside and which extends in an axial direction; a screw shaft 15 which is fixed to a second structure A2, which is arranged coaxially with the outer cylinder 10 on one side in the axial direction of the hollow part S, and in which a screw groove 16 is formed on an outer peripheral surface; a nut 20 screwed with the screw shaft 15, and for converting an axial direction motion of the screw shaft 15 into a rotary motion; an inner cylinder 25 arranged on the other side in the axial direction of the hollow part S, and joined to the nut 20; a viscous body 26 arranged between the outer cylinder 10 and the inner cylinder 25; and a lock mechanism 3 having a friction material 55, and capable of restraining the rotation of the nut 20 with respect to the outer cylinder 10 by pressing the friction material 55 to the nut 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、免震装置に関するものである。 The present invention relates to a seismic isolation device.

従来から、地震時の揺れを低減するために、下記の特許文献1参照に示すような減衰機能を持つ装置を免震層に備えた免震建物が増加している。 Conventionally, in order to reduce shaking during an earthquake, seismic isolation buildings equipped with a device having a damping function as shown in Patent Document 1 below in the seismic isolation layer are increasing.

また、地震に対する免震性能は維持したまま、風力により生じる免震層の変位を抑えるために、所定の風速以上の場合に免震層をロックして免震層の変位を抑制するロック機構を備えた建物が提案されている。このロック機構では、地震時は免震層の動きを阻害せずに免震性能を維持し、所定の風速以上の場合にのみ、コントローラがソレノイドバルブに信号を出力し、オリフィス及びタンクを結ぶ油路を遮断するようにソレノイドバルブを切換させて、シリンダーにおけるピストンの出入動作をロックする構成とされている(下記の特許文献2参照)。 In addition, in order to suppress the displacement of the seismic isolation layer caused by wind power while maintaining the seismic isolation performance against earthquakes, a locking mechanism that locks the seismic isolation layer and suppresses the displacement of the seismic isolation layer when the wind speed exceeds a predetermined level is installed. A building equipped is proposed. With this lock mechanism, seismic isolation performance is maintained without hindering the movement of the seismic isolation layer during an earthquake, and the controller outputs a signal to the solenoid valve only when the wind speed is above a predetermined level, and the oil connecting the orifice and tank. The solenoid valve is switched so as to block the path to lock the piston entry / exit operation in the cylinder (see Patent Document 2 below).

特開2012−37005号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-37005 特開平9−291721号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-291721

しかしながら、特許文献2に記載されたロック機構では、通常の免震装置を用いる場合よりも、ソレノイドバルブの切換等が必要になり、構成が複雑化してしまうという問題点がある。 However, the lock mechanism described in Patent Document 2 has a problem that the configuration becomes complicated because it is necessary to switch the solenoid valve or the like as compared with the case of using a normal seismic isolation device.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、風により発生する免震層の変位を抑止することができるとともに、地震時には免震層の動きを阻害せずに免震性能を維持することができる免震装置を提供する。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and can suppress the displacement of the seismic isolation layer generated by the wind with a simple configuration, and does not hinder the movement of the seismic isolation layer during an earthquake. To provide a seismic isolation device that can maintain seismic isolation performance.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る免震装置は、第一構造体に固定されるとともに、内部に中空部が形成された軸線方向に延びる外筒と、第二構造体に固定されるとともに、前記中空部内の軸線方向の一方側に前記外筒と同軸上に配置され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、該ねじ軸に螺合され、該ねじ軸の軸方向運動を回転運動に変換するナットと、前記中空部内の前記軸線方向の他方側に配置され、前記ナットに接合された内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置された粘性体と、摩擦材を有し、該摩擦材を前記ナットに押圧して該ナットの前記外筒に対する回転を拘束可能なロック機構と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
That is, the seismic isolation device according to the present invention is fixed to the first structure and has an outer cylinder extending in the axial direction in which a hollow portion is formed, and is fixed to the second structure and inside the hollow portion. A screw shaft is arranged coaxially with the outer cylinder on one side in the axial direction of the screw shaft and has a thread groove formed on the outer peripheral surface, and is screwed onto the screw shaft to convert the axial movement of the screw shaft into a rotational movement. It has a nut, an inner cylinder arranged on the other side of the hollow portion in the axial direction and joined to the nut, a viscous body arranged between the outer cylinder and the inner cylinder, and a friction material. However, the friction material is pressed against the nut, and a locking mechanism capable of restraining the rotation of the nut with respect to the outer cylinder is provided.

このように構成された免震装置では、風に起因する外力が生じた際には、摩擦材をナットに押圧してナットの外筒に対する回転を拘束して、免震層の動きをロックすることができる。よって、複雑な制御システムを必要とせず、摩擦材をナットに押圧するという簡易な構成で、風により発生する免震層の変位を抑止することができる。
また、地震に起因する外力が生じた際には、ロック機構は解除されていて、ナット及びねじ軸は、軸方向運動を回転運動に変換して、外筒と内筒との間の粘性体の粘性抵抗により減衰力を発揮し、建物を免震し、減衰を付与することができる。
In the seismic isolation device configured in this way, when an external force is generated due to the wind, the friction material is pressed against the nut to restrain the rotation of the nut with respect to the outer cylinder, and the movement of the seismic isolation layer is locked. be able to. Therefore, the displacement of the seismic isolation layer caused by the wind can be suppressed by a simple configuration in which the friction material is pressed against the nut without requiring a complicated control system.
In addition, when an external force is generated due to an earthquake, the lock mechanism is released, and the nut and screw shaft convert axial motion into rotary motion, and the viscous body between the outer cylinder and the inner cylinder. Due to the viscous resistance of the building, it exerts a damping force, seismic isolation of the building, and damping can be applied.

また、本発明に係る免震装置は、風速計と、該風速計の計測結果に基づいて、該計測結果が閾値以上の場合に、前記ロック機構に対して、前記ナットの回転を拘束する信号を送信する制御部と、を備えることが好ましい。 Further, the seismic isolation device according to the present invention is a signal that restrains the rotation of the nut with respect to the lock mechanism when the measurement result is equal to or more than a threshold value based on the anemometer and the measurement result of the anemometer. It is preferable to include a control unit for transmitting the above.

このように構成された免震装置では、風速計の計測結果が閾値以上の場合に、制御部が、ロック機構に対してナットの回転を拘束する信号を送信することで、免震層の動きをロックすることができる。よって、ロックする作業者を必要とせず、制御することができる。
あるいは、風速計の計測結果等に基づいて作業者が判断してナットの回転を拘束する信号を手動にて送信することも可能である。この場合の作業は信号送信スイッチのオンのみであり複雑な作業は必要としない。
In the seismic isolation device configured in this way, when the measurement result of the anemometer is equal to or higher than the threshold value, the control unit sends a signal to the lock mechanism to restrain the rotation of the nut, thereby moving the seismic isolation layer. Can be locked. Therefore, it can be controlled without the need for an operator to lock.
Alternatively, it is also possible for the operator to judge based on the measurement result of the anemometer and manually transmit a signal for restraining the rotation of the nut. The work in this case is only the turning on of the signal transmission switch, and no complicated work is required.

また、本発明に係る免震装置では、前記ロック機構は、先端部に前記摩擦材が設けられた押圧部と、前記摩擦材を前記ナットに近接させるように圧縮力を付与する油圧ジャッキと、前記摩擦材を前記ナットから離間させる方向に付勢する付勢部と、を有していてもよい。 Further, in the seismic isolation device according to the present invention, the lock mechanism includes a pressing portion provided with the friction material at the tip portion, a hydraulic jack for applying a compressive force so as to bring the friction material close to the nut. It may have an urging portion that urges the friction material in a direction away from the nut.

このように構成された免震装置では、風に起因する外力が生じた際には、油圧ジャッキの圧縮力により、押圧部に設けられた摩擦材がナットを押圧してナットの回転を拘束して、免震層の動きをロックすることができる。付勢部が摩擦材をナットから離間させる方向に付勢しているため、風に起因する外力が所定の風速以下の場合等には、摩擦材がナットから離間して、ロック機構が解除される。 In the seismic isolation device configured in this way, when an external force is generated due to the wind, the friction material provided in the pressing portion presses the nut by the compressive force of the hydraulic jack and restrains the rotation of the nut. The movement of the seismic isolation layer can be locked. Since the urging portion urges the friction material in the direction of separating it from the nut, when the external force caused by the wind is less than the predetermined wind speed, the friction material separates from the nut and the lock mechanism is released. To.

本発明に係る免震装置によれば、簡易な構成で、風により発生する免震層の変位を抑止することができるとともに、地震時には免震層の動きを阻害せずに免震性能を維持して、建物を免震することができる。 According to the seismic isolation device according to the present invention, it is possible to suppress the displacement of the seismic isolation layer generated by the wind with a simple configuration, and maintain the seismic isolation performance without hindering the movement of the seismic isolation layer in the event of an earthquake. Then, the building can be seismically isolated.

本発明の一実施形態に係る免震装置を示す図である。It is a figure which shows the seismic isolation device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る免震装置のロック機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lock mechanism of the seismic isolation device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る免震装置のロック機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lock mechanism of the seismic isolation device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る免震装置のロック機構を示す断面図であり、ロック解除時を示している。It is sectional drawing which shows the lock mechanism of the seismic isolation device which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the time of unlocking. 本発明の一実施形態に係る免震装置のロック機構を示す断面図であり、ロック時を示している。It is sectional drawing which shows the lock mechanism of the seismic isolation device which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the time of locking.

本発明の一実施形態に係る免震装置について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る免震装置を示す図である。図1では、免震装置の一部を断面として記載している。
図1に示すように、本実施形態に係る免震装置100は、相対変位可能な柱と梁等のような第一部材(第一構造体)A1と第二部材(第二構造体)A2との間に設けられていて、第一部材A1と第二部材A2との相対変位を低減するように構成されている。
The seismic isolation device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a seismic isolation device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a part of the seismic isolation device is shown as a cross section.
As shown in FIG. 1, the seismic isolation device 100 according to the present embodiment has a first member (first structure) A1 and a second member (second structure) A2 such as columns and beams that are relatively displaceable. It is provided between the first member A1 and the second member A2 so as to reduce the relative displacement.

免震装置100は、免震機構1と、ロック機構3と、を備えている。免震装置100は、軸線Oを中心軸として配置されている。軸線Oに沿う方向をX方向として、X方向の一方側を+X側とし、他方側を−X側とする。免震装置100は、X方向の+側から−側に沿って、増幅部B1、伝達部B2及び減衰部B3の各領域に区分されている。 The seismic isolation device 100 includes a seismic isolation mechanism 1 and a lock mechanism 3. The seismic isolation device 100 is arranged with the axis O as the central axis. The direction along the axis O is the X direction, one side of the X direction is the + X side, and the other side is the −X side. The seismic isolation device 100 is divided into regions of amplification unit B1, transmission unit B2, and damping unit B3 along the + side to the-side in the X direction.

免震機構1は、固定外筒(外筒)10と、ねじ軸15と、ナット20と、回転内筒25と、を有している。固定外筒10、ねじ軸15、ナット20及び回転内筒25は、軸線Oを同軸として配置されている。 The seismic isolation mechanism 1 has a fixed outer cylinder (outer cylinder) 10, a screw shaft 15, a nut 20, and a rotating inner cylinder 25. The fixed outer cylinder 10, the screw shaft 15, the nut 20, and the rotating inner cylinder 25 are arranged so that the axis O is coaxial.

固定外筒10は、外筒本体11と、端部プレート12a,12bと、を有している。外筒本体11は、軸線Oを軸線方向として、筒状に形成されている。端部プレート12a,12bは、外筒本体11のX方向の両端部に設けられている。端部プレート(−X側に配置された端部プレート)12bには、第二部材A2に固定される第二取付部13が設けられている。固定外筒10の内部には、中空部Sが形成されている。 The fixed outer cylinder 10 has an outer cylinder main body 11 and end plates 12a and 12b. The outer cylinder main body 11 is formed in a tubular shape with the axis O as the axis direction. The end plates 12a and 12b are provided at both ends of the outer cylinder body 11 in the X direction. The end plate (end plate arranged on the −X side) 12b is provided with a second mounting portion 13 fixed to the second member A2. A hollow portion S is formed inside the fixed outer cylinder 10.

ねじ軸15は、固定外筒10の+X側の端部から中空部Sに挿入されている。ねじ軸15は、増幅部B1に配置されている。 The screw shaft 15 is inserted into the hollow portion S from the + X side end of the fixed outer cylinder 10. The screw shaft 15 is arranged in the amplification unit B1.

ねじ軸15は、棒状の部材であり、軸線Oを軸線方向として配置されている。ねじ軸15の+X側の端部には、第一部材A1に固定される第一取付部17が設けられている。 The screw shaft 15 is a rod-shaped member, and is arranged with the axis O as the axis direction. At the end of the screw shaft 15 on the + X side, a first mounting portion 17 fixed to the first member A1 is provided.

図2は、ロック機構3を示し、軸線Oに沿う断面図である。
図2に示すように、ねじ軸15の外周面には、ねじ溝16が形成されている。ねじ溝16には、ねじ溝16を転動可能なボールベアリング18(図2参照。以下同じ。)が配置されている。
FIG. 2 shows the lock mechanism 3 and is a cross-sectional view taken along the axis O.
As shown in FIG. 2, a screw groove 16 is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 15. A ball bearing 18 (see FIG. 2; the same applies hereinafter) capable of rolling the thread groove 16 is arranged in the thread groove 16.

ナット20には、ねじ軸15が挿通される挿通孔21が形成された円筒状の部材である。ナット20は、ボールベアリング18を介してねじ軸15に螺合されている。図1に示すように、ナット20は、増幅部B1に配置されている。ナット20は、外筒本体11とスラスト軸受け23を介して回転可能に接合される。ナット20及びねじ軸15は、並進運動(軸方向運動)を回転運動に、または回転運動を並進運動に変換するねじ運動機構を構成している。 The nut 20 is a cylindrical member having an insertion hole 21 through which the screw shaft 15 is inserted. The nut 20 is screwed onto the screw shaft 15 via a ball bearing 18. As shown in FIG. 1, the nut 20 is arranged in the amplification unit B1. The nut 20 is rotatably joined to the outer cylinder body 11 via the thrust bearing 23. The nut 20 and the screw shaft 15 form a screw movement mechanism that converts a translational motion (axial motion) into a rotational motion or a rotational motion into a translational motion.

回転内筒25は、固定外筒10の内部に配置されている。回転内筒25は、ナット20と接合されている。回転内筒25は、減衰部B3に配置されている。回転内筒25は、固定外筒10内でナット20とともに回転可能とされている。 The rotating inner cylinder 25 is arranged inside the fixed outer cylinder 10. The rotating inner cylinder 25 is joined to the nut 20. The rotating inner cylinder 25 is arranged in the damping portion B3. The rotating inner cylinder 25 is made rotatable together with the nut 20 in the fixed outer cylinder 10.

減衰部B3において、固定外筒10と回転内筒25との間には、粘性体26が配置されている。固定外筒10と回転内筒25との間には、X方向の両側にOリング27が設けられている。 In the damping portion B3, a viscous body 26 is arranged between the fixed outer cylinder 10 and the rotating inner cylinder 25. O-rings 27 are provided on both sides in the X direction between the fixed outer cylinder 10 and the rotating inner cylinder 25.

ロック機構3は、ナット20の固定外筒10に対する回転を拘束可能に構成されている。ロック機構3は、制御盤30と、油圧ポンプ35と、油圧ジャッキ(油圧シリンダー)40と、ロック装置50と、を有している。 The lock mechanism 3 is configured to be able to restrain the rotation of the nut 20 with respect to the fixed outer cylinder 10. The lock mechanism 3 includes a control panel 30, a hydraulic pump 35, a hydraulic jack (hydraulic cylinder) 40, and a lock device 50.

制御盤30は、油圧ポンプ35に電気的に接続されている。制御盤30は、圧力表示部31と、スイッチ32と、を有している。圧力表示部31には、油圧ポンプ35の圧力が表示される。スイッチ32のオン及びオフにより、油圧ポンプ35の作動及び停止が可能である。 The control panel 30 is electrically connected to the hydraulic pump 35. The control panel 30 has a pressure display unit 31 and a switch 32. The pressure of the hydraulic pump 35 is displayed on the pressure display unit 31. The hydraulic pump 35 can be operated and stopped by turning the switch 32 on and off.

油圧ポンプ35は、油圧ジャッキ40に油圧配管36で接続されている。油圧ポンプ35は、モータ37と、圧力計38と、を有している。モータ37は、油圧ジャッキ40を作動する駆動源である。圧力計38は、油圧ジャッキ40の圧力を計測する。油圧ポンプ35は、小型のものであり、固定外筒10に設置可能である。油圧配管36は、可撓性のない鋼製の部材であってよい。 The hydraulic pump 35 is connected to the hydraulic jack 40 by a hydraulic pipe 36. The hydraulic pump 35 includes a motor 37 and a pressure gauge 38. The motor 37 is a drive source for operating the hydraulic jack 40. The pressure gauge 38 measures the pressure of the hydraulic jack 40. The hydraulic pump 35 is small and can be installed in the fixed outer cylinder 10. The hydraulic pipe 36 may be a member made of inflexible steel.

図3は、ロック機構3を示し、軸線Oに直交する断面図である。
図3に示すように、油圧ジャッキ40は、固定外筒10の外筒本体11の周方向に沿って複数設置されている。本実施形態では、油圧ジャッキ40は、4箇所に設置されているが、1箇所以上に設置されていればよい。
FIG. 3 shows a lock mechanism 3 and is a cross-sectional view orthogonal to the axis O.
As shown in FIG. 3, a plurality of hydraulic jacks 40 are installed along the circumferential direction of the outer cylinder main body 11 of the fixed outer cylinder 10. In the present embodiment, the hydraulic jacks 40 are installed at four locations, but they may be installed at one or more locations.

図4は、ロック機構3を示し、軸線Oに沿う断面図であり、ロック解除時を示している。
図4に示すように、固定外筒10の外筒本体11の外側には、反力治具41が設けられている。油圧ジャッキ40は、反力治具41に支持されている。油圧ジャッキ40は、油圧ポンプ35(図1参照。以下同じ。)が作動することで、反力治具41からの反力を利用して、後述する押し棒51を径方向の内側に移動させて、後述する摩擦材55をナット20に押圧させるように圧縮力を付与する。
FIG. 4 shows the lock mechanism 3, which is a cross-sectional view taken along the axis O and shows the time when the lock is released.
As shown in FIG. 4, a reaction force jig 41 is provided on the outside of the outer cylinder main body 11 of the fixed outer cylinder 10. The hydraulic jack 40 is supported by the reaction force jig 41. In the hydraulic jack 40, when the hydraulic pump 35 (see FIG. 1; the same applies hereinafter) is operated, the push rod 51 described later is moved inward in the radial direction by utilizing the reaction force from the reaction force jig 41. Then, a compressive force is applied so as to press the friction material 55, which will be described later, against the nut 20.

図2に示すように、ロック装置50は、押し棒(押圧部)51と、摩擦材55と、付勢部60と、を有している。 As shown in FIG. 2, the lock device 50 includes a push rod (pressing portion) 51, a friction member 55, and an urging portion 60.

押し棒51は、ジャッキ固定部52と、棒本体53と、摩擦材支持部54と、を有している。 The push rod 51 has a jack fixing portion 52, a rod main body 53, and a friction material support portion 54.

ジャッキ固定部52は、油圧ジャッキ40に固定されている。ジャッキ固定部52は、外筒本体11の外側に配置されている。 The jack fixing portion 52 is fixed to the hydraulic jack 40. The jack fixing portion 52 is arranged outside the outer cylinder main body 11.

固定外筒10の外筒本体11には、径方向に貫通する取付孔14が形成されている。棒本体53は、ジャッキ固定部52から径方向の内側に延びている。棒本体53は、外筒本体11の取付孔14に挿通されている。摩擦材支持部54は、棒本体53の先端部(径方向内側の端部)に設けられている。 The outer cylinder body 11 of the fixed outer cylinder 10 is formed with a mounting hole 14 penetrating in the radial direction. The rod body 53 extends inward in the radial direction from the jack fixing portion 52. The rod body 53 is inserted into the mounting hole 14 of the outer cylinder body 11. The friction material support portion 54 is provided at the tip end portion (diameter inner end portion) of the rod main body 53.

摩擦材55は、摩擦材支持部54における径方向の内側を向く面に設けられている。摩擦材55は、ナット20の外周面に当接可能とされている。図2に示す摩擦材55がナット20の外周面に当接した状態(ロック状態)で、固定外筒10の外筒本体11の取付孔14には、摩擦材支持部54よりも径方向の外側にスペースが形成されている。これにより、棒本体53が径方向の外側に変位した際には、摩擦材支持部54がスペースに入って、摩擦材55がナット20の外周面から離間可能とされている。 The friction material 55 is provided on the surface of the friction material support portion 54 that faces inward in the radial direction. The friction material 55 can come into contact with the outer peripheral surface of the nut 20. In a state where the friction material 55 shown in FIG. 2 is in contact with the outer peripheral surface of the nut 20 (locked state), the mounting hole 14 of the outer cylinder body 11 of the fixed outer cylinder 10 is radially larger than the friction material support portion 54. A space is formed on the outside. As a result, when the rod body 53 is displaced outward in the radial direction, the friction material support portion 54 enters the space so that the friction material 55 can be separated from the outer peripheral surface of the nut 20.

付勢部60は、ジャッキ固定部52と外筒本体11との間に設けられている。付勢部60は、摩擦材55をナット20から離間する方向、つまり径方向の外側に付勢している。本実施形態では、付勢部60は、皿ばねで構成されている。 The urging portion 60 is provided between the jack fixing portion 52 and the outer cylinder main body 11. The urging portion 60 urges the friction material 55 in the direction away from the nut 20, that is, outward in the radial direction. In this embodiment, the urging portion 60 is composed of a disc spring.

次に、上記の免震装置100の動作について説明する。
通常時には、制御盤30のスイッチ32はオフにされ、油圧ポンプ35は作動しておらず、図4に示すロック解除状態で、摩擦材55がナット20から離間している。
地震時に、第一部材A1と第二部材A2との間で層間変位が生じた際には、ナット20及びねじ軸15は、並進運動を回転運動に変換して、減衰部B3で固定外筒10と回転内筒25との間の粘性体26の粘性抵抗により減衰力を発揮する。つまり、粘性ダンパーとして機能する。
Next, the operation of the seismic isolation device 100 will be described.
Normally, the switch 32 of the control panel 30 is turned off, the hydraulic pump 35 is not operating, and the friction material 55 is separated from the nut 20 in the unlocked state shown in FIG.
When an interlayer displacement occurs between the first member A1 and the second member A2 at the time of an earthquake, the nut 20 and the screw shaft 15 convert the translational motion into a rotary motion, and the damping portion B3 fixes the outer cylinder. A damping force is exerted by the viscous resistance of the viscous body 26 between the 10 and the rotating inner cylinder 25. That is, it functions as a viscous damper.

図5は、ロック機構3を示し、軸線Oに沿う断面図であり、ロック時を示している。
風速が閾値を超えた場合には、自動的に、あるいは作業者が制御盤30のスイッチ32をオンにして、油圧ポンプ35を作動させ、油圧ジャッキ40の圧縮力により、図5に示すように、押し棒51を径方向の内側に移動させて、摩擦材55でナット20を押圧する。図3に示すように、ジャッキ軸力Nにより、摩擦材55とナット20との間に摩擦抵抗力Pが生じる。これにより、ロックされ、ナット20及びねじ軸15の並進運動が停止し、免震層の変位が抑制される。
FIG. 5 shows the locking mechanism 3, which is a cross-sectional view taken along the axis O and shows the locked state.
When the wind speed exceeds the threshold value, the operator automatically or automatically turns on the switch 32 of the control panel 30 to operate the hydraulic pump 35, and the compressive force of the hydraulic jack 40 causes as shown in FIG. , The push rod 51 is moved inward in the radial direction, and the nut 20 is pressed by the friction material 55. As shown in FIG. 3, a frictional resistance force P is generated between the friction material 55 and the nut 20 by the jack axial force N. As a result, the nut 20 and the screw shaft 15 are locked, the translational motion of the nut 20 and the screw shaft 15 is stopped, and the displacement of the seismic isolation layer is suppressed.

作業者が制御盤30のスイッチ32をオフにする。あるいは、ロック状態から数時間後にスイッチがオフとなる設定を設けることで自動的にオフとなる。これにより、油圧ポンプ35が停止し、油圧ジャッキ40からの圧縮力がなくなり、付勢部60の付勢力により押し棒51が元の位置(径方向の外側)に移動する。摩擦材55がナット20から離間して、摩擦抵抗力Pが消失する。 The operator turns off the switch 32 of the control panel 30. Alternatively, the switch is automatically turned off by setting the switch to be turned off several hours after the locked state. As a result, the hydraulic pump 35 stops, the compressive force from the hydraulic jack 40 disappears, and the push rod 51 moves to the original position (outside in the radial direction) due to the urging force of the urging portion 60. The friction material 55 is separated from the nut 20, and the frictional resistance force P disappears.

なお、ロック時に、大地震やより大きな風外力が生じて、設置したロック荷重を超える荷重が作用した場合に、摩擦材55がナット20上を滑り、ロックが解除される構成であってもよい。 It should be noted that the friction material 55 may slide on the nut 20 and the lock may be released when a large earthquake or a larger wind force is generated at the time of locking and a load exceeding the installed lock load is applied. ..

例えば、最大軸減衰力1400kNの減衰こまを用いて、保証荷重100kN、ストローク25mmの油圧シリンダーを4台設置した際の、各種数値は表1に示すとおりである。 For example, Table 1 shows various numerical values when four hydraulic cylinders with a guaranteed load of 100 kN and a stroke of 25 mm are installed using a damping frame with a maximum shaft damping force of 1400 kN.

Figure 2021025576
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トルクT、必要摩擦力P及び必要ジャッキ軸力Nの計算は、数式(1)〜(3)に示すとおりである。 The calculation of the torque T, the required frictional force P, and the required jack axial force N is as shown in mathematical formulas (1) to (3).

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このように構成された免震装置100では、風に起因する外力が生じた際には、摩擦材55をナット20に押圧してナット20の固定外筒10に対する回転を拘束して、免震層の動きをロックすることができる。よって、複雑な制御システムを必要とせず、摩擦材55をナット20に押圧するという簡易な構成で、風により発生する免震層の変位を抑止することができる。 In the seismic isolation device 100 configured in this way, when an external force due to wind is generated, the friction material 55 is pressed against the nut 20 to restrain the rotation of the nut 20 with respect to the fixed outer cylinder 10 to seismically isolate the device 100. The movement of the layers can be locked. Therefore, the displacement of the seismic isolation layer caused by the wind can be suppressed by a simple configuration in which the friction material 55 is pressed against the nut 20 without requiring a complicated control system.

また、地震に起因する外力が生じた際には、ロック機構3は解除されていて、ナット20及びねじ軸15は、並進運動を回転運動に変換して、固定外筒10と回転内筒25との間の粘性体26の粘性抵抗により減衰力を発揮し、建物を免震し、減衰を付与することができる。 Further, when an external force is generated due to an earthquake, the lock mechanism 3 is released, and the nut 20 and the screw shaft 15 convert the translational motion into a rotary motion, so that the fixed outer cylinder 10 and the rotary inner cylinder 25 are released. Due to the viscous resistance of the viscous body 26 between and, a damping force is exerted, the building can be seismically isolated, and damping can be imparted.

また、風に起因する外力が生じた際には、油圧ジャッキ40の圧縮力により、押し棒51に設けられた摩擦材55がナット20を押圧してナット20の回転を拘束して、免震層の動きをロックすることができる。付勢部60が摩擦材55をナット20から離間させる方向に付勢しているため、風に起因する外力が所定の風速以下の場合等には、摩擦材55がナット20から離間して、ロック機構3が解除される。 Further, when an external force is generated due to the wind, the friction material 55 provided on the push rod 51 presses the nut 20 by the compressive force of the hydraulic jack 40 to restrain the rotation of the nut 20 and seismic isolation. The movement of the layers can be locked. Since the urging portion 60 urges the friction material 55 in the direction of separating it from the nut 20, when the external force caused by the wind is equal to or less than a predetermined wind speed, the friction material 55 is separated from the nut 20. The lock mechanism 3 is released.

また、シアピンや鋼材ダンパーを用いた耐風ロック機構と異なり、ロック後も部材の交換を必要とせず、自動的に解除できる。また、常時に免震層の剛性を増大させないため、中小地震時にも本来の免震性能を発揮できる。 Also, unlike the windproof lock mechanism that uses shear pins and steel dampers, it can be automatically released without the need to replace members even after locking. In addition, since the rigidity of the seismic isolation layer is not constantly increased, the original seismic isolation performance can be exhibited even in the event of a small or medium-sized earthquake.

また、免震機構(粘性ダンパー)1にロック機構3を付加するだけの構成であるため、安価に機能追加することができる。すなわち、常時及び地震時には、通常の粘性ダンパーとして機能しつつ、暴風時に免震層をロックする装置となる。ただし、ロック機構3の摩擦抵抗力Pと粘性抵抗力との和がダンパー反力となることから、減衰部B3の長さを縮小したり、減衰部B3を省略しロック機構3だけにしたりすることもできる。また、ロック機構3作動中に地震に遭遇した場合、ロック機構3を解除して摩擦抵抗力Pを消失させる方法をとることもできる。 Further, since the structure is such that the lock mechanism 3 is only added to the seismic isolation mechanism (viscous damper) 1, the function can be added at low cost. That is, it is a device that locks the seismic isolation layer during a storm while functioning as a normal viscous damper at all times and during an earthquake. However, since the sum of the frictional resistance force P and the viscous resistance force of the lock mechanism 3 becomes the damper reaction force, the length of the damping portion B3 may be reduced, or the damping portion B3 may be omitted and only the locking mechanism 3 may be used. You can also do it. Further, when an earthquake is encountered while the lock mechanism 3 is operating, a method of releasing the lock mechanism 3 to eliminate the frictional resistance force P can be taken.

また、ボールねじ機構を利用しているため、ナット(ボールナット)20と固定外筒10の外筒本体11との間の摩擦抵抗力Pはロック荷重と比べて桁違いに小さくて済む。表1に示すように、ロック荷重(装置の軸方向力)1000kNに対し、ナット20と固定外筒10の外筒本体11との間の摩擦抵抗力Pは、18.6×4台=74.4kNと極めて小さくなる。このため、摩擦材55をナット20に押し当てるジャッキ反力も小さくてよい。また、摩擦抵抗を生じさせるためのジャッキストロークも僅かで済む。そのため、使用する油圧ジャッキは小型軽量の安価なものでよく、油圧ポンプ35も油量が小さい装置でよいことから、安価に装置を実現することができる。 Further, since the ball screw mechanism is used, the frictional resistance force P between the nut (ball nut) 20 and the outer cylinder main body 11 of the fixed outer cylinder 10 can be orders of magnitude smaller than the lock load. As shown in Table 1, the frictional resistance force P between the nut 20 and the outer cylinder body 11 of the fixed outer cylinder 10 is 18.6 × 4 units = 74 for a lock load (axial force of the device) of 1000 kN. It is extremely small at 0.4 kN. Therefore, the jack reaction force that presses the friction material 55 against the nut 20 may be small. Moreover, the jack stroke for generating frictional resistance is also small. Therefore, the hydraulic jack to be used may be a small, lightweight and inexpensive device, and the hydraulic pump 35 may be a device having a small amount of oil, so that the device can be realized at low cost.

また、油圧ジャッキ40及び油圧ポンプ35はコンパクトな構成であるため、油圧ジャッキ40及び油圧ポンプ35を免震機構1に載せることができる。よって、油圧ジャッキ40と油圧ポンプ35との間の相対変位がないため、可撓性のない安価な鋼製の油圧配管36で接続でき、高圧で信頼性の高い油圧システムを安価に構築することができる。 Further, since the hydraulic jack 40 and the hydraulic pump 35 have a compact structure, the hydraulic jack 40 and the hydraulic pump 35 can be mounted on the seismic isolation mechanism 1. Therefore, since there is no relative displacement between the hydraulic jack 40 and the hydraulic pump 35, it is possible to connect with an inexpensive steel hydraulic pipe 36 that is not flexible, and to construct a high-pressure and highly reliable hydraulic system at low cost. Can be done.

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 It should be noted that the various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and various changes can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記に示す実施形態では、作業者等の人によりスイッチ32のオン・オフが行われているが、本発明はこれに限られない。免震装置100が、風速計と、制御部と、を備え、風速計の計測結果に基づいて、計測結果が閾値以上の場合に、ロック機構3に対して、ナット20の回転を拘束する信号を送信する構成であってもよい。この場合には、風速計の計測結果が閾値以上の場合に、制御部が、ロック機構3に対してナット20の回転を拘束する信号を送信することで、免震層の動きをロックすることができる。よって、ロックする作業者を必要とせず、制御することができる。 For example, in the embodiment shown above, the switch 32 is turned on and off by a person such as an operator, but the present invention is not limited to this. The seismic isolation device 100 includes an anemometer and a control unit, and is a signal that restrains the rotation of the nut 20 with respect to the lock mechanism 3 when the measurement result is equal to or higher than the threshold value based on the measurement result of the anemometer. May be configured to transmit. In this case, when the measurement result of the anemometer is equal to or higher than the threshold value, the control unit locks the movement of the seismic isolation layer by transmitting a signal for restraining the rotation of the nut 20 to the lock mechanism 3. Can be done. Therefore, it can be controlled without the need for an operator to lock.

1…免震機構
3…ロック機構
10…固定外筒(外筒)
15…ねじ軸
16…ねじ溝
18…ボールベアリング
20…ナット
25…回転内筒(内筒)
26…粘性体
30…制御盤
35…油圧ポンプ
40…油圧ジャッキ
50…ロック装置
51…押し棒(押圧部)
55…摩擦材
60…付勢部
100…免震装置
A1…第一部材(第一構造体)
A2…第二部材(第一構造体)
B1…増幅部
B2…伝達部
B3…減衰部
S…中空部
1 ... Seismic isolation mechanism 3 ... Lock mechanism 10 ... Fixed outer cylinder (outer cylinder)
15 ... Screw shaft 16 ... Thread groove 18 ... Ball bearing 20 ... Nut 25 ... Rotating inner cylinder (inner cylinder)
26 ... Viscous body 30 ... Control panel 35 ... Hydraulic pump 40 ... Hydraulic jack 50 ... Locking device 51 ... Push rod (pressing part)
55 ... Friction material 60 ... Biasing part 100 ... Seismic isolation device A1 ... First member (first structure)
A2 ... Second member (first structure)
B1 ... Amplification part B2 ... Transmission part B3 ... Attenuation part S ... Hollow part

Claims (3)

第一構造体に固定されるとともに、内部に中空部が形成された軸線方向に延びる外筒と、
第二構造体に固定されるとともに、前記中空部内の軸線方向の一方側に前記外筒と同軸上に配置され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、
該ねじ軸に螺合され、該ねじ軸の軸方向運動を回転運動に変換するナットと、
前記中空部内の前記軸線方向の他方側に配置され、前記ナットに接合された内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に配置された粘性体と、
摩擦材を有し、該摩擦材を前記ナットに押圧して該ナットの前記外筒に対する回転を拘束可能なロック機構と、を備えることを特徴とする免震装置。
An outer cylinder that is fixed to the first structure and has a hollow portion formed inside and extends in the axial direction.
A screw shaft fixed to the second structure and coaxially arranged with the outer cylinder on one side in the axial direction in the hollow portion and having a thread groove formed on the outer peripheral surface.
A nut that is screwed onto the screw shaft and converts the axial movement of the screw shaft into rotational movement.
An inner cylinder arranged on the other side in the hollow portion in the axial direction and joined to the nut,
A viscous body arranged between the outer cylinder and the inner cylinder,
A seismic isolation device having a friction material, comprising a lock mechanism capable of pressing the friction material against the nut and restraining the rotation of the nut with respect to the outer cylinder.
風速計と、
該風速計の計測結果に基づいて、該計測結果が閾値以上の場合に、前記ロック機構に対して、前記ナットの回転を拘束する信号を送信する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の免震装置。
Anemometer and
A claim comprising a control unit that transmits a signal for restraining the rotation of the nut to the lock mechanism when the measurement result is equal to or greater than a threshold value based on the measurement result of the anemometer. Item 1. The seismic isolation device according to item 1.
前記ロック機構は、
先端部に前記摩擦材が設けられた押圧部と、
前記摩擦材を前記ナットに近接させるように圧縮力を付与する油圧ジャッキと、
前記摩擦材を前記ナットから離間させる方向に付勢する付勢部と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の免震装置。
The lock mechanism is
A pressing portion provided with the friction material at the tip portion and
A hydraulic jack that applies a compressive force so that the friction material is brought close to the nut,
The seismic isolation device according to claim 1 or 2, further comprising an urging portion for urging the friction material in a direction away from the nut.
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