JP3625047B2 - 免震棚 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は床面または地面に設置される棚、特に地震の水平加振力を逃して棚に伝えずに、地震の水平振動エネルギーを効果的に減衰させることのできる免震棚に関する。
【０００２】
【従来の技術】
設置物の免震手段として、凹面と凹面を上下に対向させ、その間に移動体を介在させるものが、古くは特公大１３−２２７号公報、近年では特開平９−２５９９０号、同９−２４８２２３号、他の各公報で発表されている。
【０００３】
例えば、図１０に示される特開平９−２５９９０号公報の免震装置01は、下面04が球状凹面に形成された上部支承体02と、上面05が球状凹面に形成されて上記上部支承体02の球状凹面04に対面して配された下部支承体03と、上部支承体02の下面04と下部支承体03の上面05との間に介装された弾性転動体06とを具備している。
建物の基礎または床07等が地震によって水平方向（Ｈ方向）に振動すると、弾性転動体06が上部支承体02と下部支承体03との対面する面04，05間で転動し、上部支承体02と下部支承体03との間に相対変位が生じ、上部支承体02への振動入力が減衰し、振動エネルギーが効果的に減衰するものである。
【０００４】
また、図１１に図示される特開平９−２４８２２３号公報の免震装置011は、すりばち形の凹部014，015がそれぞれ形成された台座013と上蓋012を、互いに対面させて床面017と設置物018の下面との間に設け、上記各凹部014，015の周囲に縦壁部012ａ，013ａを形成するとともに、上記凹部014，015内に球体016を配設したものである。そして、上記縦壁部013ａの上面および縦壁部012ａの下面が水平面を構成しており、台座013の上に上蓋012を被せた時には、前記下面と上面が円周上に沿って当接するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平９−２５９９０号公報の免震装置は、平常時には上部に設置された物体の重量がそのまま上部支承体02から転動体06，下部支承体03を経て床等07に働く。したがって、転動体06には、大きな圧縮荷重が加えられて非球面状の塑性変形を起しやすく、また、上部支承体02と下部支承体03の２つの球状凹面04，05のそれぞれ常に同一の一点に上記転動体06が押し付けられるので、球状凹面04，05に圧痕が生じる恐れがある。これを防ぐために上部支承体02，下部支承体03に硬度の高い材料を用いると、機械加工が困難になって、製造コストが高くなる。
【０００６】
また、特開平９−２４８２２３号公報の免震装置では、上部の荷重は、球体016と縦壁部012ａ，013ａとによって分散して支持されるので、平常時には球体016が非球面状に塑性変形することもなければ、凹部014，015に圧痕が生じる恐れもない。しかしながら、台座 013 に対して上蓋 012 を水平方向に動かそうとすると、縦壁部 012 ａ、 012 ｂの接触面に働らく上部設置物 018 の荷重により、該接触面には水平方向に大きな静止摩擦力が作用する。したがって、水平方向の力がその静止摩擦力よりも大きくならない限り、上蓋 012 は（したがって設置物 018 も）、水平に移動することはできず、その結果、免震装置 011 は有効に機能しない。
特開平９−２４８２２３号公報の免震装置ではまた、地震が発生した場合、縦壁部012ａの下面が縦壁部013ａの上面に対して常に平行に保持されるとは限らないため、往復振動時にそれら縦壁部012ａ，013ａが互いにぶつかり合って破損してしまう恐れがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
前記従来の課題を解決するために、請求項１の発明は、床面または地面に設置される棚において、上面の中心が窪んでおり、その中心窪みから離れるに伴なって上方へ弯曲したせり上げ部材が、床面または地面に一体に付設され、該せり上げ部材上面に転動体を介して載置される受け部材が、棚の下部に一体に取付けられ、前記転動体が前記せり上げ部材の上面中心窪みに位置した状態で、前記棚の重量の全部または大部分を負担し、該棚を水平方向に容易に移動できるよう支持する棚水平移動支持手段が、前記せり上げ部材または前記受け部材の外方に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明は、上記の構成を有し、平常時には棚の重量の全部または大部分を棚水平移動支持手段が負担するので、転動体が塑性変形することもなければ、せり上げ部材の上面や受け部材の下面に圧痕が生じる恐れもない。
【０００９】
また地震によって床面または地面が水平方向に振動すると、転動体が転動してせり上げ部材と受部材との間に往復相対変位が生じるが、その際水平方向だけでなく上下方向にも往復変位するから、これによって受け部材への水平振動入力が吸収されて、振動エネルギーが効果的に減衰する。
棚はまた、棚水平移動支持手段によって、水平方向に容易に移動できるように支持されているので、水平方向の力を受けると、直ちに移動して免振効果を発揮する。
【００１０】
さらに、転動体とせり上げ部材または受け部材との間に滑りが生じた場合でも、その棚水平移動支持手段によって、棚の傾斜は許容角度以内に保持され、免震機能が確実に維持される。
【００１１】
次に請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記棚水平移動支持手段が前記棚に取付けられたことを特徴とするものである。したがって請求項２の発明では、棚の移動範囲に制約がなく、広く設定することができる。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、棚水平移動支持手段が床面または地面に取付けられたことを特徴とするものである。したがって請求項３の発明では、棚の下部構造が簡単で、また免震棚設置工事が容易である。
【００１３】
さらに請求項４記載の発明は、前記請求項１ないし請求項３いずれか記載の発明において、前記受け部材の下面は中心が高く該下面中心から離れるに伴なって下方へ弯曲したことを特徴とするものである。このように請求項４記載の発明は、せり上げ部材だけでなく受け部材にも、転動体に接する面を凹面としたので、免震効果がさらに向上する。
【００１４】
次に請求項５記載の発明は、前記請求項１ないし請求項３いずれか記載の発明において、前記受け部材の下面が水平な平面に形成されたことを特徴とするものである。したがって請求項５記載の発明は、工作が容易であり、製作費を節減できる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記請求項１ないし請求項４いずれか記載の発明において、前記せり上げ部材の上面および受け部材の下面が３次元曲面に形成されたことを特徴とするものである。したがって請求項６記載の発明においては、水平面内のいずれの方向の振動に対しても、免震効果を得ることができる。
【００１６】
請求項７記載の発明は、前記請求項１ないし請求項４いずれか記載の発明において、前記せり上げ部材の上面および受け部材の下面が母線がほぼ水平な柱面に形成されたことを特徴とするものである。したがって請求項７記載の発明は、加工が容易であり、製作費が安価である。
【００１７】
請求項８の発明は、前記請求項１ないし請求項７いずれか記載の発明において、前記棚水平移動支持手段がキャスターであることを特徴とするものである。したがって請求項８の発明は、水平面内のいずれの方向の振動にも対応して、免震効果を得ることができる。
【００１８】
請求項９の発明は、前記請求項１ないし請求項７いずれかに記載の発明において、前記棚水平移動支持手段が、前記棚の下部に枢着された車輪であることを特徴とするものである。したがって請求項９の発明は、大重量の棚を支持することができ、また水平方向の移動も円滑である。
【００１９】
請求項１０の発明は、前記請求項１ないし請求項９いずれか記載の発明において、前記転動体が前記せり上げ部材の中心窪みに移動する方向へ前記棚を付勢する復帰手段が設けられたことを特徴とするものである。したがって請求項１０記載の発明は、地震の振幅が大きい場合でも、転動体がせり上げ部材の外にこぼれ落ちることなく、せり上げ部材の中心窪みに引き戻される。
【００２０】
請求項１１の発明は、前記請求項１０記載の発明において、前記復帰手段はバネであることを特徴とするものである。したがって請求項１１の発明は、構造が簡単であり、低コストで製造できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の免震棚の一実施形態を示す正面図、図２は同免震棚の下部を示す平面図、図３は同じく免震部を示す拡大側面図、図４は同じく棚水平移動支持手段であるキャスター部を示す拡大側面図、図５は同免震棚が床面に対し相対変位した状態の免震部を示す拡大側面図、図６は同じく相対変位した状態のキャスター部を示す拡大側面図、図７は同免震棚が傾斜した状態のキャスター部と免震部を重ねて示す拡大側面図である。
【００２２】
まず図１および図２において、免震棚１はいわゆる単柱式の棚であって、複数の下部前後方向部材２と、それら下部前後方向部材２の中央に直立する支柱３と、該支柱３の上端および下端をそれぞれ横方向に連結する天井横継ぎ部材４および下部横継ぎ部材５とを備え、上記下部前後方向部材２の前後端下部に設けられた棚水平移動支持手段としてのキャスター６によって、床面７上に設置されている。また、各支柱３には図示しない袖板が取付けられ、それら袖板に棚板（図示せず）が載置される。
【００２３】
上記下部横継ぎ部材５の下面複数個所（図示例では３個所）には前後方向を向いた免震部取付部材８が取付けられ、その前後端下方に免震部11が設けられる。
【００２４】
次に図３により、免震部11を詳細に説明する。12は床面７上に一体に付設された盤状のせり上げ部材であって、その上面12ａは中心が窪んでおり、その中心窪みから離れるに伴って上方へ弯曲した形状、例えば球状凹面に形成されている。そのせり上げ部材12の上面に転動体としての球体13を介して載置された受け部材14が、前記免震部取付部材８の前後端下面に一体に取付けられる。この受け部材14の下面14ａは、中心が高く該中心から離れるに伴って下方へ弯曲した形状、例えば球状凹面に形成されている。
【００２５】
図４に示されるように、キャスター６は受け部材 14 の外方に設けられている。また、図１、図３および図４に示されるように、球体13がせり上げ部材12の上面12ａ中心窪みと受け部材14の下面14ａの中心最高点に位置した状態で、キャスター６は床面７に密に接触している。したがってキャスター６は、免震棚１の全重量またはその大部分を負担し、免震棚１を水平方向に移動自在に支持している。
【００２６】
次に、４個の免震部11からほぼ等距離の位置で前記下部横継ぎ部材５の下面に取付けられたバネ取付金具９と、上記免震部11のせり上げ部材12との間に４本のバネ10が架装される（図２）。
【００２７】
本実施形態では、球体13がせり上げ部材12の上面12ａ中心窪みと受け部材14の下面14ａ中心最高点に位置した状態すなわち平常時に、キャスター６が床面７に密に接触し、免震棚１の全重量またはその大部分を負担するので、球体13が圧縮荷重により非球面状に塑性変形することもなければ、せり上げ部材12の上面12ａや受け部材14の下面14ａに圧痕が生じる恐れもない。
【００２８】
床面７が地震によって水平方向に振動すると、球体13が対面するせり上げ部材12の上面12ａと受け部材14の下面14ａ間で転動し、図５に示されるように、せり上げ部材12と受け部材14との間に相対変位が生じる。この時、受け部材14は免震棚１とともに上方へせり上げられる。その後、重力とバネ10による復元力とによって、図３に示される状態に戻り、さらに受け部材14が惰性によって図３の左側へと移動してせり上げられた後は、再び図３に示される位置へ戻るという経過を繰返す。このように受け部材14が水平運動とともに上下運動を繰返すことにより、地震の水平振動エネルギーの一部が上下振動エネルギーに変換され、その結果、受け部材14への水平振動入力が減衰して、振動エネルギーが効果的に減衰する。
【００２９】
バネ10による復元力は、せり上げ部材12と受け部材14との相対変位が大きいほど強い。したがって、相対変位が図５に示される状態よりもさらに大きくなって球体13がせり上げ部材12の外にこぼれ落ちそうな場合でも、バネ10の強力な復元力によって受け部材14は図３の状態に引き戻される。
【００３０】
受け部材14が地震によって図５に示される状態に変位した時、キャスター６も右方へ変位して、図６に示されるように床面７上方へ浮き上がる。この時免震棚１の全重量は受け部材14から球体13を介しせり上げ部材12へ加わる。その後図４に示される状態に戻り、さらにキャスター６が図４で左方へと移動した後、再び図４に示される位置へ戻るという経過を繰返す。図４に示される状態になった瞬間は、免震棚１の重量の少なくとも大部分を、キャスター６が負担する。
ここでキャスター６は水平方向に容易に移動できるから、地震の水平方向振動が発生すると、キャスター６に支持された免震棚１は、直ちにキャスター６、受け部材 14 とともに水平移動を開始する。
【００３１】
前記は免震部11が理想的に作動し、球体13がせり上げ部材12と受け部材14の間を滑らずに転動した場合について述べたが、現実には、摩擦力の微妙なアンバランスによって、せり上げ部材12，受け部材14と球体13との間に滑りが発生し、各免震部11の球体13の移動量に差が生じることが起り得る。そうすると、図７に示されるように、免震棚１全体が傾斜することになるが、その場合、キャスター６が受け部材 14 の外方に設けられているので、一方のキャスター６が床面７に接触し、傾斜角度は所定限度内に保持される。
【００３２】
本実施形態では、平常時に免震棚１の重量の全部または大部分を負担し、その免震棚１を水平面に沿って移動自在に支持するとともに、その免震棚１を水平方向に容易に移動できるよう支持する棚水平移動支持手段として、キャスター６が使用されているが、この棚水平移動支持手段はキャスターに限定されるものではなく、免震棚１の下部に枢着された車輪のほか、種々の手段を用いることができる。またこの棚水平移動支持手段は、必ずしも免震棚１に取付ける必要はなく、床面または地面に取付けるようにしてもよい。
【００３３】
上記棚水平移動支持手段の他の一例として、図８に示すものは、いわゆるボールキャスターと称されるものである。球状のボール16とそのボール16を回転自在に把持する支持具17とを備え、上部の重量を支持しつつ水平な床面７上をあらゆる方向に移動できるようになっている。
【００３４】
また図９に示すものは、図８に示すボールキャスターのボール16と支持具17との間に、さらに複数の小ボール18を配して、ボール16の回転を円滑にしたものである。
【００３７】
本実施形態ではまた、転動体としての球体13がせり上げ部材12の中心窪みに移動する方向へ、免震棚１を付勢する復帰手段として、バネ10が使用されているが、この復帰手段はバネ以外のものでもよい。
【００３８】
さらに本実施形態では、受け部材14の下面14ａとせり上げ部材12の上面12ａがいずれも球状凹面であったが、これらは楕円面、回転放物面等、球面以外の３次元２次曲面とすることもできるし、また母線がほぼ水平な円柱面、楕円柱面等の柱面（平行な母線を有する２次曲面）の凹みにしてもよい。柱面の凹みとするのは、水平一方向のみ、例えば前後方向のみの免震効果が得られればよい場合で、この場合は、転動体も球体でなく円柱体を用いることができ、製作費を削減できる。そして受け部材14の下面14ａの方は、水平な平面であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができ、しかも製作費をさらに節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の免震棚の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図２は同免震棚の下部を示す平面図である。
【図３】図３は同じく免震部を示す拡大側面図である。
【図４】図４は同じく棚水平移動支持手段であるキャスター部を示す拡大側面図である。
【図５】図５は同免震棚が床面に対し相対変位した状態の免震部を示す拡大側面図である。
【図６】図６は同じく相対変位した状態のキャスター部を示す拡大側面図である。
【図７】図７は同免震棚が傾斜した状態のキャスター部と免震部を重ねて示す拡大側面図である。
【図８】図８は本発明に使用される棚水平移動支持手段の他の例を示す縦断側面図である。
【図９】図９は図８の変形例である。
【図１０】図１０は従来の免震装置の一例を示す側面図である。
【図１１】図１１は従来の免震装置の他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
１…免震棚、２…下部前後方向部材、３…支柱、４…天井横継ぎ部材、５…下部横継ぎ部材、６…キャスター、７…床面、８…免震部取付部材、９…バネ取付金具、10…バネ、11…免震部、12…せり上げ部材、13…球体、14…受け部材、16…ボール、17…支持具、18…小ボール。

Claims (11)

1. 床面または地面に設置される棚において、
   上面の中心が窪んでおり、その中心窪みから離れるに伴なって上方へ弯曲したせり上げ部材が、床面または地面に一体に付設され、
   該せり上げ部材上面に転動体を介して載置される受け部材が、棚の下部に一体に取付けられ、
   前記転動体が前記せり上げ部材の上面中心窪みに位置した状態で、前記棚の重量の全部または大部分を負担し、該棚を水平方向に容易に移動できるよう支持する棚水平移動支持手段が、前記せり上げ部材または前記受け部材の外方に設けられたことを特徴とする免震棚。
2. 前記棚水平移動支持手段が前記棚に取付けられたことを特徴とする請求項１記載の免震棚。
3. 前記棚水平移動支持手段が前記床面または地面に取付けられたことを特徴とする請求項１記載の免震棚。
4. 前記受け部材の下面は中心が高く該下面中心から離れるに伴なって下方へ弯曲したことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の免震棚。
5. 前記受け部材の下面が水平な平面に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の免震棚。
6. 前記せり上げ部材の上面および受け部材の下面が３次元曲面に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか記載の免震棚。
7. 前記せり上げ部材の上面および受け部材の下面が母線がほぼ水平な柱面に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか記載の免震棚。
8. 前記棚水平移動支持手段がキャスターであることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか記載の免震棚。
9. 前記棚水平移動支持手段は、前記棚の下部に枢着された車輪であることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれかに記載の免震棚。
10. 前記転動体が前記せり上げ部材の中心窪みに移動する方向へ、前記棚を付勢する復帰手段が設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項９いずれか記載の免震棚。
11. 前記復帰手段がバネであることを特徴とする請求項１０記載の免震棚。

Images