JP4289523B2

JP4289523B2 - ダンパー装置付きボール式免震台

Info

Publication number: JP4289523B2
Application number: JP12495599A
Authority: JP
Inventors: 泰明柴田; 浩岩淵
Original assignee: Itoki Corp
Current assignee: Itoki Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP2000314443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールを使用した免震台に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
免震台（免震システム、免震装置）は、ゴムの変形を利用して上下ベースの相対動を許容させるもの、ローラ（コロ）の転動によって上下ベースの相対動を許容させるもの、面接触するスライダーの滑りを利用して上下ベースの相対動を許容させる滑り支承方式のもの、及び、ボールの回転を利用して上下ベースの相対動を許容させるものに大別される。
【０００３】
このうちボールを利用した免震台は、上下ベースを平面視で任意の方向に相対動させることができる、上下ベースの相対動ストロークを大きく取ることができて免震機能が高い、構造が比較的簡単である、といった利点があり、例えば美術館や博物館等で使用する陳列ケース（展示ケース）などの什器類の免震に広く使用されている。
【０００４】
また、免震台においては、振幅を長くして共振を防止したり、地震終息後の揺れを早く減衰させるため、或いは、通常時（非地震時）に被免震物に外力が作用しても簡単には動かないようにするため、ダンパー装置を設けている。ダンパー装置としては、摩擦板を使用したものやばねを使用したもの、或いは、シリコーン樹脂のような粘性流体を使用したものなどがある。
【０００５】
ボール式の免震台においては、摩擦板を使用したダンパー装置においては、例えば、摩擦板を上下ベースのうちいずれか一方又は両方に摺接させて、上下ベースの相対動によって、摩擦板とベースとを水平方向に相対動させるようにしている。また、粘性流体を使用したダンパー装置の場合、ケース内に充填した粘性流体に抵抗体を浸漬し、上下ベースの相対動によって抵抗体とケースとが相対動する際の粘性流体のせん断作用による抵抗により、上下ベースの相対動に抵抗を付与している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、既述のとおり、ボール式の免震台は上下ベースが全方向にわたって広く相対動し得るため、どの方向の揺れにも対応できる利点があるが、摩擦板を水平動させる従来の摩擦板式ダンパー装置や、抵抗体をケース内で水平動させる粘性流体式ダンパー装置では、それら摩擦板や抵抗体の移動を許容するために広いスペースが必要であり、このためダンパー装置が大型化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、この問題を解消することを主目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロータリダンパーを使用することによって前記目的を達成するに至った。
【０００９】
本願発明に係る免震装置は、上ベースと下ベースとの間に、それら上下ベースが平面視で任意の方向に相対動することを許容するための複数個のボールが介在しており、更に、前記上下ベースの間に、摩擦体の抵抗に抗して水平回転するロータを備えたロータリダンパーと、前記上下ベースの任意の方向への相対動を前記ロータの回転に変換させる連動手段とが配置されている。
【００１０】
更に、前記ロータリダンパーは、前記ロータと、このロータが回転自在に取付けられたケースと、前記ケースの内面とロータとの間に抵抗を付与する摩擦体とを備えており、前記ケースを上下ベースのうちいずれか一方に固定している一方、前記ロータのうちケースから突出した部位に、当該ロータに対して自在に水平回動するブラケットを設け、このブラケットのうち回転軸心から偏芯した部位に、水平状の軸線回りに回転自在なローラを設け、このローラを、上下ベースのうち前記ケースが取付けられていないベースに転動自在に当接しており、更に、前記ローラの回転とロータの回転とが傘歯車機構にて連動しており、前記ブラケットとローラと傘歯車機構とで前記連動手段が構成されている。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の作用・効果】
本願発明では、ロータリダンパーを使用したことにより、ダンパー装置をコンパクト化することができると共に、設計の自由性も向上する。すなわち、ロータリダンパーはロータの回転に抵抗を付与するものであるため、その設置に広いスペースを必要とせず、その結果、ダンパー装置全体としてもコンパクト化することができるのであり、上下ベースの間にボール用リテーナを配置した免震台に容易に適用できる。
【００１４】
ところで、上下ベースの相対動によってロータリダンパーを駆動させる連動手段としては、例えば、下ベースにロータリダンパーを固定し、そのロータを、当該ロータに固定したピニオンと、上ベースに一端をピンで枢着したラックとによって回転させたり、或いは、下ベースにロータリダンパーを固定し、そのロータを、上ベースに一端をピンで枢着したロッドによって回転させたりということが考えられる。
【００１５】
しかし、ラックとピニオンを使用すると、ロータリダンパーを上下ベースの中央部に配置すると、リンクの枢着箇所が上下ベースの中央部から大きく外れた位置になるため、ラックとロータとの間にこじれが生じやすくなって、ダンパー装置がスムースに作動しにくくなる点が懸念される。他方、一本のロッドによってロータを回転させる単純な機構では、上下ベースの大きな相対動をロータの回転に変換させるのが困難となり、ボール式の免震台には適用しにくいという問題があった。
【００１６】
この点、本願発明では、上下ベースがどの方向に相対動しても、ローラの回転とブラケットの水平回動との組み合わせにより、上下ベースの相対動に的確に追従してロータを回転させることができるため、上下ベースの相対動にダンパー装置をスムースに作動させることができ、また、ローラをベースに当接させているに過ぎないため、上下ベースが大きく相対動してもローラの回転及びブラケットの水平回動が阻害されることはなく、このため、上下ベースが大きく相対動するボール式免震台でありながらダンパー機能を確保することができる。
【００１７】
また、本願発明では、２本のリンクが平面視で屈曲することにより、上下ベースが大きく相対動することが許容され、その結果、上下ベースが大きく相対動するボール式免震台でありながら、ダンパー機能を確保することができる。また、実施形態に示したように、ロータリダンパーと２本のリンクを備えたダンパー装置を、円周方向に沿って等間隔で複数個配置することにより、上下ベースが相対動するに際して、上下ベースの相対姿勢が一定に保持されるようにバランスを取ることができ、これにより、上ベースが下ベースに対して相対的に水平旋回するような自体を防止又は抑制して、免震機能のアップに貢献できる。
【００１８】
【００１９】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は各実施形態に共通したもので、使用状態の一例を示している。免震台１は上ベース２と下ベース３とを備えており、この免震台１に、被免震物の一例として、例えば美術館や博物館、商店等で使用する展示ケース４を載せている。もちろん、キャビネットや金庫など、各種の什器類、装置類、設備類、建物等の種々の免震に使用できる。以下、各実施形態の詳細を図２以下の図面に基づいて説明する。
【００２０】
≪第１実施形態（図２〜図８）≫
図２〜図８では、請求項２を具体化した第１実施形態を示しており、図２は部材を分離した状態での正断面図、図３は図２の III-III視底面図、図４は図２のIV−IV視平面図、図５は要部正断面図で図６の V-V視断面図、図６は図５のVI−VI視平面図、図７及び図８は作用を示す図である。
【００２１】
免震台１は、上ベース２と、下ベース３と、上下ベース２，３の間に配置した４個のボール５と、これらのボール５を同期して移動させるためのリテーナ６と、ダンパー７とを備えている。上ベース２は、下向きに開口した箱状の上フレーム８を備えており、上フレーム８の四隅寄りの内面に、ボール５が転動する上支持板９を固着している。各上支持板９の下面は断面円弧状に凹み形成されている。上フレーム８の上面には合板等の取付け板１０を固着しており、この取付け板１０に展示ケース４をねじで固定している。
【００２２】
下ベース３は、上向きに開口した箱状の下フレーム１１を備えており、その内面に、スペーサ１２を介して下支持板１３を固定している。下支持板１３は下フレーム１１の全体に広がっている。リテーナ６には、上下ベース３との相対動を許容するため、ダンパー７が嵌まる穴１４をくり抜き形成している。
【００２３】
図５〜図６に示すように、ダンパー７は、平面視円形で上端にフランジを有するケース１６と、ケース１６の上面部に回転自在に取付けたロータ１７と、ロータ１７の上部に水平回動自在に取付けたブラケット１８とを備えている。ケース１６の内部には適当な深さでシリコーン樹脂のような粘性流体１９を充填しており、ケース１６とロータ１７と粘性流体１９とでロータリダンパー２０が構成されており、ケース１６をねじ２１で下支持板１３に固定している。
【００２４】
ロータ１７の下端には、粘性流体１９に漬かる状態の抵抗円板１７ａを一体に設けている。抵抗円板１７ａには筒部１９ｃを設けており、粘性流体１９のせん断による抵抗により、ロータ１７の回転に抵抗が付与される。ロータ１７の上端に第１傘歯車２２が一体に固定されている。
【００２５】
ケース１６の上面とブラケット１８の下面とに間には、リテーナ付きのスラストベアリング２３が配置されており、従って、ブラケット１８は軽快に水平旋回し得る。ブラケット１８には一対の側板を突設しており、左右側板においてロータ１７の軸心から離れ部位に、水平状に延びる第１軸２４を回転自在に取付け、この第１軸２４に、前記第１傘歯車２２に噛合する第２傘歯車２５を被嵌している。
【００２６】
更に、第１軸２４に、一対のアーム２６の下端部を挿通し、両アーム２６の上端部に、水平状に延びる第２軸２７を取付け、この第２軸２７にローラ２８を回転自在に取付けている。ローラ２８と第２傘歯車２５には、互いに噛合するギア２９，３０をそれぞれ一体に設けている。従って、ローラ２８が回転すると、その回転がギア２９，３０と傘歯車２２，２５とを介してロータ１７に伝達される。ローラ２８の外周部はゴム等の摩擦抵抗の大きい軟質材からなっており、上ベース２の上フレーム８の下面に当接している。
【００２７】
前記第１軸２４には、アーム２６を起こし勝手に付勢するねじりコイルばね３１を嵌め込んでいる。従って、ローラ２８は、ねじりコイルばね３１の弾性力によって上ベース２のフレーム８に当接している。アーム２６をねじりコイルばね３１で付勢しているのは、上支持板９の下面が凹面であることにより、上下ベース２，３がその水平方向に相対動しつつ上下間隔も変化することから、上下ベース２，３の上下間隔が変化しても、常にローラ２８を上ベース２のフレーム８に当接させるためである。なお、ねじりコイルばね３１に代えて他のばね手段でアーム２６を起こし勝手に付勢しても良いことはいうまもない。
【００２８】
この実施形態では、ブラケット１８とギア群２９，３０とローラ２８とによって、請求項に記載した連動手段が構成されている。
【００２９】
以上の構成において、例えば図７（Ａ）に示すように、地震に際して上下ベース２，３が平面視で第１軸２４及び第２軸２７と直交した方向Ａに相対動すると、その相対動によってローラ２８が回転し、このローラ２８の回転が歯車群２２，２５，２９，３０を介してロータ１７に伝達される。
【００３０】
また、図７（Ｂ）に示すように、地震に際して上下ベース２，３が平面視で第１軸２４及び第２軸２７と平行な方向Ｂに相対動すると、ローラ２８の位置がブラケット１８の回動中心から偏芯していることより、ブラケット１８にはこれを水平旋回させるモーメントが作用することになり、このため、上下ベース３の相対動の初期段階でブラケット１８が水平旋回し、このため、ロータ１７もブラケット１８と一緒に回転する。すると、傘歯車２２，２５ギア２９，３０とローラ２８とがこじれによって回転不能になっているため、ブラケット１８の水平旋回によってロータ１７が回転する。
【００３１】
そして、ブラケット１８が水平旋回して両軸２４，２７が上下ベース２，３の相対動方向Ａと直交した方向に延びる姿勢に変わると、ローラ２８は自在に回転する状態になり、後は、単純にローラ２８の回転によってロータ１７が回転する。
【００３２】
更に、図８に示すように、上下ベース２，３が平面視で第１軸２４及び第２軸２７に対して傾斜した方向Ｃに沿って相対動すると、この場合も、上下ベース２，３の相対動の初期においてブラケット１８が水平旋回してロータ１７を回転させ、それから、両軸２４，２７が上下ベース２，３の相対動方向Ａと直交した方向に延びるようにブラケット１８の姿勢が変化し、後は、単純にローラ２８の回転によってロータ１７が回転する状態になる。
【００３３】
すなわち、ブラケット１８がどのような初期姿勢であっても、また、上下ベース２，３が地震によってどのような方向に相対動しても、ブラケット１８の水平旋回とローラ２８の回転とによってロータ１７に回転が伝達されるのであり、その際のロータ１７の粘性流体１９による抵抗により、上下ベース２，３の相対動に抵抗が付与されて、共振が防止又は抑制されると共に、地震終息後の減衰も速やかに行われる。
【００３４】
なお、ロータ１７の軸心からローラ２８の頂点までの平面視での寸法に比べて上下ベース２，３の相対動ストロークが遥かに大きいため、前記したように、上下ベース２，３の最初の相対動の初期段階で、ブラケット１８は、水平旋回することなくローラ２８だけが回転する姿勢に姿勢変更されることになる。つまり、地震によって上下ベース２，３が相対動するに際して、相対動している時間のうち殆どの範囲においてローラ２８だけが回転する状態にすることができるのであり、このため、ロータ１７の回転に対する抵抗の安定性が高い。
【００３５】
ロータリダンパー２０を上ベース２に固定して、ローラ２８を下ベース３に当接させても良い。
【００３６】
≪第２実施形態（図９）≫
図９では、前記第１実施形態の変形例である第２実施形態を示している。この実施形態では、ロータ１７の上端部に、スプライン嵌合によって昇降体３３を上下動自在に設けて、この昇降体３３に第１傘歯車２２を設け、更に、昇降体３３でブラケット１８を回転自在に支持しており、ローラ２８をブラケット１８に直接に取付けている。昇降体はばね３３′で上向きに付勢されている。
【００３７】
この実施形態では、上下ベース２，３の間隔が変化すると、その変化は、昇降体３３とブラケット１８とが上下下動することによって吸収される。なお、この実施形態では、ロータ１７に抵抗円板１７ａを複数枚設け、更に、ケース１６の内面に抵抗板３４を設けており、抵抗円板１７ａと粘性流体１９との接触面積が大きいため、コンパクトでありながらダンパー機能を向上できる。
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
≪その他≫
本発明は上記の実施形態の他に様々に具体化できる。例えば、ロータリダンパー２０としては摩擦体として粘性流体を使用することには限らず、図１０に示すように摩擦板５９を使用しても良い（（Ａ）は一つのロータ１７を設けた例、（Ｂ）は上下一対のロータ１７を設けた例である。）。
【００６２】
また、図１のように一つの免震台で一つの被免震物を支持することには限らず、被免震物が大型の場合、複数の免震台で支持しても良いのであり、また、一つの免震台で複数の被免震物を支持してもよい。
【００６３】
また、図示の実施形態に示したように、リテーナに、ダンパー装置の相対動を許容する穴等の移動許容手段を設けたり、或いは、リテーナにダンパー装置を設けると、複数個のボールをリテーナによって同期して報とさせ得る免震台でありながら、ダンパー機能を確保できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】免震台の使用状態を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態において部材を分離した状態での正断面図である。
【図３】図２の III-III視底面図である。
【図４】図２のIV−IV視平面図である。
【図５】要部正断面図で図６の V-V視断面図である。
【図６】図５のVI−VI視平面図である。
【図７】作動状態を示す図である。
【図８】作動状態を示す図である。
【図９】第２実施形態を示す断面図である。
【図10】ロータリダンパーの別例図である。
【符号の説明】
１免震台
２上ベース
３下ベース
４陳列ケース（被免震物）
５ボール
６リテーナ
７ダンパー装置
１６ケース
１７ロータ
１８ブラケット
１９粘性流体
２０ロータリダンパー
２２，２５傘歯車
２８ローラ
２９，３０ギア

Claims

上ベースと下ベースとの間に、それら上下ベースが平面視で任意の方向に相対動することを許容するための複数個のボールが介在しており、更に、前記上下ベースの間に、摩擦体の抵抗に抗して水平回転するロータを備えたロータリダンパーと、前記上下ベースの任意の方向への相対動を前記ロータの回転に変換させる連動手段とが配置されている、
という構成であって、更に、
前記ロータリダンパーは、前記ロータと、このロータが回転自在に取付けられたケースと、前記ケースの内面とロータとの間に抵抗を付与する摩擦体とを備えており、前記ケースを上下ベースのうちいずれか一方に固定している一方、前記ロータのうちケースから突出した部位に、当該ロータに対して自在に水平回動するブラケットを設け、このブラケットのうち回転軸心から偏芯した部位に、水平状の軸線回りに回転自在なローラを設け、このローラを、上下ベースのうち前記ケースが取付けられていないベースに転動自在に当接しており、更に、前記ローラの回転とロータの回転とが傘歯車機構にて連動しており、前記ブラケットとローラと傘歯車機構とで前記連動手段が構成されている、
ダンパー装置付きボール式免震台。