JP3409611B2 - 物体の耐震支持装置 - Google Patents
物体の耐震支持装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/021—Decoupling of vibrations by means of point-of-contact supports, e.g. ball bearings
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Description
を物体に伝えないようにその物体を支持するために用い
られる耐震支持装置に関するものである。
して、防災の面から建物の耐震構造が見直される気運が
生じており、地震に耐える構造として耐震構造、地震動
の影響をできるだけ小さく抑えるようにした免震構造、
および地震による構造物の動きを人為的に制御する制震
構造が研究され実用化されている。
耐震地震対策は専ら建築構造物に対する対策が主であ
り、建物の内部に配置される各種装置,機具等の物体の
耐震支持については、僅かにタンス等の家具が地震時に
倒壊するのを防止する家具固定保持具の如きものが存在
しているだけである。
地震時の水平震動を吸収して、建築物を含む物体を安定
に支持することができる物体の耐震支持装置を提供する
ことにある。
に、本発明による物体の耐震支持装置は、支持対象の物
体を支持するために、該物体を支持する強度を有する材
料よりなる球体と、該球体を保持しかつ前記物体を支持
するために用いられる支持枠とを備え、該支持枠は、前
記物体を搭載する搭載面を一表面側に有し、その搭載面
側とは反対側の他表面側に前記球体を保持するために配
置された筒体部とを備え、該筒体部は、前記球体の中心
を通る断面の外縁円形より僅かに大なる内壁横断形状
と、前記球体の直径より短い深さを有する筒状収容孔と
を備え、該筒状収容孔の下端内壁には、該筒状収容孔内
に前記球体を保持した状態で該球体が前記筒状収容孔か
ら外に脱落しないように脱落防止部が備えられ、前記筒
状収容孔の上端には凹部が形成されて、該凹部の縁部が
前記球体の上端側表面との間で動摩擦力を生ずる支持接
触をなすために、前記凹部の中心を通る前記筒体部の中
心軸から該支持接触をする該凹部の縁部までの距離をr
B とし、前記球体の半径をr 0 とし、該凹部の縁部と該
球体との摩擦角をθとしたときに、r 0 sin θ<r B <
r 0 となるように構成されている。
のように、支持対象である物体の底面に3個以上取付け
られ、平らな床面に設置される。すなわち、例えば大型
コンピュータの足として取付けられ、事務所ビルの床に
設置される。本発明装置を取付けた物体は、地震時に慣
性の法則に従い、もとの位置にとどまり、建物の床の水
平の動きを本発明装置が吸収する。鉛直方向の力は物体
に伝わるが、上下するエレベータ内の物体と同じで水平
方向には安定に保持される。
ら見上げた斜視外観を示す図2のように、1,2,3の
部品から成り立つ。1は仮想のO−O軸を中心とする支
持枠である。本発明装置が物体に取付けられ床に置かれ
るとき、O−O軸は鉛直である。支持対象物体を搭載す
るための搭載部となるa部の形状は自由である。ここで
はO−O軸に垂直なA面を仮定する。この面Aと支持対
象物体との接合には図示していないが溶接,ボルト締等
を用いることができる。支持枠1には、面Aと反対側に
円筒(筒体部)1aがその中心軸とO−O軸が一致する
ように設けられている。B面は筒1aの上端であり、同
面にO−O軸を中心とした半径rB の円形凹部1bがう
がってある。筒1aの下端Cの内面には雌ねじが切って
ある。2は円筒1aの中(筒状収容孔1c)に収容され
ている球体である。球体2の半径をr0 とすると次の関
係がある。
Cから露出している。3は球体2を円筒1a内に閉じ込
める蓋であり、その内径は球体2の直径2r0より小さ
い。円筒1aの中で球体2は自由である。
床に置かれた状態では、球体2の下端側表面はQ点で床
に接し、床と球体2との間には静摩擦力が働く状態にあ
る。一方、球体2の上端側表面は、支持枠1とはB面の
半径rB の円形凹部1bの縁部分とのみで接し、球体2
は床上で、平常時には静止する。一般に床の上に置かれ
た球体とその上にのった物体との関係は図3の(イ)と
(ロ)の2つがある。(イ)は既知のベアリング上の物
体である。(ロ)は円筒を介して球にのっている関係で
ある。(ロ)のひとつの球についてその動きを説明す
る。
て、球体2に加わる。また、球体2の上端側表面と円形
凹部1bの縁部の摩擦角θから求められる摩擦円錐の稜
線が球体2の上で鉛直線となるのは、図4に見られるよ
うにO−O軸に対して中心角θだけ傾いた中心軸と球体
2の上端側表面との接点上である。図4において、円筒
1aの上端に設けられた円形凹部1bの半径rB が球体
2の頂点であるp点を離れて中心角θまで
体2の上端側表面との間には静摩擦力が働く。すなわち
円筒1aを介して加わる支持対象物体の重量は球体2の
上の摩擦円錐の内側で加わり静摩擦力FS を生じる。床
が地震によって水平方向に動くと、球体2は転がろうと
するが、円筒1aの円形凹部1bの縁部と球体2間の円
形接線に作用する静摩擦力がこれに抵抗する。しかしな
がら、円筒1aの円形凹部1bの半径rB が中心角θを
こえて、球体2の半径r0 まで、
体2の上端側表面との接触部(この場合には、円形接
線)では常にすべる状態にある。すなわち円筒1aを介
して加わる支持対象物体の重量は球体2の上の摩擦円錐
の外に加わる力であり、球体2が転がるときの接触部分
では常にすべる状態である。この接触部分には動摩擦力
FK が生じる。床が地震によって水平方向に動くと球体
2は床面との静摩擦力により床上で転がる。円形凹部1
bの縁部との接触部分に対しては球体2はすべる。すな
わち、重量Wの物体は慣性の法則の通りその場にとどま
り、支持対象物体に対する床の変位は球体2が転がるこ
とによって吸収される。本発明では、凹部1bの半径r
B 、即ち、筒体の中心軸に一致するO−O軸からその凹
部1bの縁までの距離に相当する半径r B は、上記の範
囲IIになるように設定されている。この場合に、球体2
と凹部1bの縁部との接触位置は必ずしも同一水平面上
にある必要はなく、支持対象物体を支持枠1の搭載面上
に支持した状態で支持枠1が球体2上で安定した姿勢を
とり得るような位置関係であればよい。
て円筒を採用した例について説明したが、この筒体部1
aの形状は円筒に限らず、例えば図6(a)(b)
(c)(d)に示すように三角筒,四角筒,六角筒,八
角筒の如き角筒その他、球体2を安定して収容し得る収
容孔1cを有するものであれば任意の形状を用いること
ができる。また、凹部1bの形状についても、例示した
円形に限らず図5(a)(b)(c)(d)に示すよう
に三角形,四角形,六角形,八角形等の任意の形状を採
用することができる。また、図7(a)(b)(c)
(d)は、四角筒1aに対してそれぞれ三角形凹部,四
角形凹部,六角形凹部,八角形凹部を組み合わせたもの
である。この場合には、前記の凹部1bの半径r B は、
図1,図4からも理解されるように、凹部1bの中心を
通る筒体部1aの中心軸O−Oから、前記のように球体
1の上端側表との間で動摩擦F k を生じる支持接触をす
る凹部1bの縁 部までの距離となる。
置を介してコンピュータの如き支持対象物体を配置した
例について説明したが、本発明装置は屋内に限らず屋外
に配置される建築物等の支持にも適用することが可能で
ある。この場合には、支持対象物体の重量を支持するこ
とが可能なように、本発明装置の寸法を大きくするこ
と、本発明装置の使用数を多くすること、等の対策をと
ればよい。なお、屋外に使用する場合にも、本発明装置
が配置される基礎構造には、地震の水平力によって球体
2が転がる範囲をカバーする広さの平面領域を備える必
要がある。
は極めて簡単な構造を有し、屋内屋外を問わず、地震時
における水平振動を効果的に吸収し、支持対象物体を安
定確実に保持することができる。従って、コンピュータ
等の精密機器,貴重な芸術作品,及び一般住宅,その他
の耐震支持装置としての実用的価値は著しく大きい。
視図である。
る。
る。
の底面図である。
の底面図である。
の底面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 支持対象の物体を支持するために、 該物体を支持する強度を有する材料よりなる球体と、該
球体を保持しかつ前記物体を支持するために用いられる
支持枠とを備え、 該支持枠は、前記物体を搭載する搭載面を一表面側に有
し、その搭載面側とは反対側の他表面側に前記球体を保
持するために配置された筒体部とを備え、 該筒体部は、前記球体の中心を通る断面の外縁円形より
僅かに大なる内壁横断形状と、前記球体の直径より短い
深さを有する筒状収容孔とを備え、 該筒状収容孔の下端内壁には、該筒状収容孔内に前記球
体を保持した状態で該球体が前記筒状収容孔から外に脱
落しないように脱落防止部が備えられ、前記筒状収容孔の上端には凹部が形成されて、該凹部の
縁部が前記球体の上端側表面との間で動摩擦力を生ずる
支持接触をなすために、前記凹部の中心を通る前記筒体
部の中心軸から該支持接触をする該凹部の縁部までの距
離をr B とし、前記球体の半径をr 0 とし、該凹部の縁
部と該球体との摩擦角をθとしたときに、r 0 sin θ<
r B <r 0 となる ように構成された物体の耐震支持装
置。 - 【請求項2】 前記筒体部は、円筒であることを特徴と
する請求項1に記載の物体の耐震支持装置。 - 【請求項3】 前記筒体部は、角筒であることを特徴と
する請求項1に記載の物体の耐震支持装置。 - 【請求項4】 前記凹部の縁は、円形であることを特徴
とする請求項1,請求項2または請求項3に記載の物体
の耐震支持装置。 - 【請求項5】 前記凹部の縁は、多角形であることを特
徴とする請求項1,請求項2または請求項3に記載の物
体の耐震支持装置。
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