JP5181080B2

JP5181080B2 - 免震装置

Info

Publication number: JP5181080B2
Application number: JP2012511663A
Authority: JP
Inventors: 孝典佐藤
Original assignee: 孝典佐藤
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-04-19
Also published as: EP2562439A1; US20120305356A1; AU2011243638B2; AU2011243638A1; TW201207205A; EP2562439B1; WO2011132666A1; KR20130029757A; JPWO2011132666A1; CA2791881A1; CN102812266B; EP2562439A4; CN102812266A

Description

本発明は、博物館、美術館の展示ケースおよび展示台、サーバラック、物品棚を有する倉庫、工場の生産ラインなどに用いる免震装置に係り、特に小さな地震や機械振動では容易に動かず、大地震などの際だけに免震効果を発揮するようにした免震装置に関するものである。

従来、凸曲面突起部を複数備えた平板状の基台と、平滑な硬質の滑走板とを組み合わせることによって、相互の点接触による低い摩擦係数で接触させた免震装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−１１６０３９号公報

従来の免震装置においては、常に免震装置として作用するように、点接触の状態のままである。よって、頻繁に発生する中小地震（例えば、日本国気象庁震度階級に基づく震度１〜４程度）でも免震装置が作動しそのまま元の位置に戻らず、その度に原点復帰作業を行わなければならないことがある。また、室内で部分免震を行っている場合にそこへ勢いよく人や機器が進入してきたことによって免震装置がズレて、その度に原点復帰作業を行わなければならないことがある。また、風の影響や自動車・機械などの振動等によって建物が低周波で長期的に揺れることになり、免震装置が作動しそのまま元の位置に戻らず、その度に原点復帰作業を行わなければならないことがある。なお、以下の記載においても、本願における「震度」は、日本国気象庁震度階級（The Japan Meteorological Agency seismic intensity scale）に基づく震度を意味するものである。
このような課題を解決するために、本発明に係る免震装置は、大地震時（例えば、震度５弱以上）のみに作動して大災害を免れ、頻繁に発生する中小地震（例えば、震度１〜４程度）では作動せずに、日常作業に支障を来さないことを目的として考案されたものである。

本発明に係る免震装置は、複数の凸曲面突起部を形成した平板状の基台と、該複数の凸曲面突起部に摺接する摺接面を有するとともに該基台の該凸曲面突起部側に載置される滑走板とからなる免震装置であって、前記滑走板の摺接面は、該複数の凸曲面突起部と対応して配置されるとともに該凸曲面突起部との接触状態において安定した静止を可能とする複数の高摩擦部と、見掛けの摩擦係数が該高摩擦部よりもより低い該高摩擦部以外の滑走面とからなり、所定の加速度の地震動が作用することにより、前記凸曲面突起部が前記高摩擦部との接触状態から前記滑走面との接触状態に移行し、前記滑走板が前記基台に対して相対的に水平移動する免震装置である。つまり、前記滑走板の摺接面は、該複数の凸曲面突起部と対応して配置された複数の高摩擦部と、該高摩擦部以外の滑走面とからなり、該高摩擦部は、該凸曲面突起部との接触状態において安定した静止を可能とする高い見掛け摩擦係数を有するとともに、該滑走面は、該高摩擦部よりも低い見掛け摩擦係数を有するべく構成された免震装置である。

前記滑走板の該摺接面における該高摩擦部は、該基台の凸曲面突起部の曲面と同一形状の凹曲面を有するとともに、該凸曲面突起部の高さよりも小さな深さを有するように形成された凹部であることが好ましい。

また、前記滑走板の摺接面における該滑走面のみに、潤滑材が均一に塗布されていて、それによって、結果的に、塗布されていない該高摩擦部の見掛けの摩擦係数が、塗布された該滑走面の見掛けの摩擦係数よりも高くなるものであってもよい。さらに、前記滑走板の摺接面における該高摩擦部はブラスト処理されていることも好ましい。

また、前記滑走板の該摺接面における該高摩擦部は、該凸曲面突起部の直径よりも小さな直径を有するように形成された貫通孔であって、それによって、該凸曲面突起部の一部分のみが該貫通孔に嵌合されるものであってもよい。

ところで、本発明の該基台と該滑走板との静止時における該高摩擦部の見掛けの摩擦係数は０．１であることが好ましく、これは、日本国気象庁震度階級に基づく震度４以下では該基台と該滑走板とが滑り始めず、震度５弱以上で該基台と該滑走板とが滑り始めるような摩擦係数である。

本発明の免震装置によれば、静止時に基台の凸曲面突起部と接触する複数の高摩擦部の見掛けの摩擦係数を、上記滑走面の見掛けの摩擦係数に比べて大きくなるように設定することで、小さな振動があっても上部の滑走板が容易に移動することが無く、日常作業に支障を来さなくなる。
また、前記高摩擦にするために滑走板の高摩擦部を、基台の凸曲面突起部と同一形状で且つ同一配置で、深さが前記基台の凸曲面突起部の高さよりも浅い凹部を滑走板に形成するために、低コストで製造することができる。更に、滑走板の高摩擦部を貫通孔とすることによっても低コストでの製造が可能である。さらに、前記滑走板の摺接面における該高摩擦部のみをブラスト処理することによっても低コストでの製造が可能である。また、前記滑走板の滑走面に潤滑材を塗布した場合、もしくは粉体を混入した潤滑材を均一に塗布した場合、滑走板が一旦移動を開始した後は、より低い摩擦で移動するため、良好な免震効果を発揮することができる。

さらに、上記構成とすることにより、例えば、基台の板厚を１ｍｍとし、その基台の上に滑走板を載置した際の、滑走板の板厚を含めた基台からの高さを１ｍｍ〜３ｍｍ程度にすることが可能であるので、免震装置を基台と滑走板とからなる厚さ4mmの基本ユニットとすることが可能である。これは、免震装置が設置されていない周辺部から免震装置上への台車やフォークリフト等の乗り降りをスムーズに行うことを可能とするものである。

本発明の第１実施例に係る免震装置の側断面図であり、理解し易いように、基台および滑走板は設置対象床面から宙に浮かせて描かれている。本発明の免震装置を構成する基台の平面図である。図２Ａに示された基台の側面図であり、理解し易いように、基台は設置対象床面から宙に浮かせて描かれている。本発明の第１実施例に係る免震装置を構成する滑走板の平面図である。図３Ａに示された滑走板の側面図であり、理解し易いように、滑走板は対象床面から宙に浮かせて描かれている。同本発明の第１実施例に係る免震装置の滑走板に凹部を形成するにあたり、凸曲面突起部形成用の金型において金属板aを用いてプレス量を調整して加工する際の、プレスされる前の状態を示す模式一部拡大側断面図である。第２実施例に係る免震装置の側断面図である。なお、理解し易いように、基台および滑走板は設置対象床面から宙に浮かせて描かれている。第３実施例に係る免震装置の側断面図である。なお、理解し易いように、基台および滑走板は設置対象床面から宙に浮かせて描かれている。第４実施例に係る免震装置の側断面図である。なお、理解し易いように、基台および滑走板は設置対象床面から宙に浮かせて描かれている。滑走板を打ち抜く際の加工方向を示す滑走板と押し抜き具との断面図である。第３実施例に係る免震装置において、粉体を混入した潤滑材を滑走板の裏面に均一に塗布した場合の側断面図である。同本発明に係る免震装置と従来の免震装置の、静止状態から移動したときの見掛けの摩擦係数を比較するための、見掛けの摩擦係数μと移動変移量δとの関係を表すグラフである。

本発明に係る免震装置1は、図１および図５乃至図７に示すように、平板体に凸曲面突起部2aを設けてなる基台2上に、凹部3a等の高摩擦部を設けてなる滑走板3を、それぞれの凸曲面突起部2aと凹部3a等の高摩擦部とが重なって係合するように配設されたものであり、通常の静止状態では、重なって係合している凸曲面突起部2aと凹部3a等の高摩擦部とが、大地震のときだけに前記凸曲面突起部と前記高摩擦部との重なり状態から脱して、滑走板3が水平方向に、且つ、基台2に対して相対的に移動することによって、免震効果を発揮するように構成したものである。

本発明の第１実施例に係る免震装置1は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、複数の凸曲面突起部（高さ１ｍｍ、直径１０ｍｍ）2aをピッチ２５ｍｍにて形成した、板厚１ｍｍで５００×５００ｍｍ程度の平板状の基台2と、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、該基台2の凸曲面突起部2a側に摺接面3bを当接させて載置される厚さが１ｍｍ〜３ｍｍ程度で平滑な５００×５００ｍｍ程度の滑走板3とから構成された１組の免震装置である。

図１〜図９に示すように、前記滑走板3の摺接面3bにおける、前記基台2の凸曲面突起部2aが設置当初の静止時に接する高摩擦部の見掛けの摩擦係数を高くしたもの、即ち、図１０に示すような震度５弱（加速度約１００ｇａｌ）以上で係合静止状態から水平移動する本発明の免震装置の静止摩擦係数μ_２を０．１０と高摩擦係数にしたものである。なお、μ_１は、従来の静止摩擦係数（凸曲面の曲率半径１５０mmのとき、μ_１＝０．０６）であり、０．０４の摩擦係数はこの免震装置1の動摩擦係数である。

前記の高い摩擦係数を実現するために、種々の構造が提案される。第１実施例においては、まず、図１に示すように、滑走板3の高摩擦部には、基台2の凸曲面突起部2aと同一形状で且つ同一配置で凹部3aが形成されており、凹部3aの深さdが、前記基台2の凸曲面突起部2aの高さＨよりも浅くなるように形成されている。凹部3aが凸曲面突起部2a上に重なって係合し、その係合する凹部の深さは０．０５mm〜０．５０mmで、そのときの凸曲面突起部2aと凹部3aとの係合状態から水平移動する高摩擦係数μ_２は０．１０〜０．４０となるが、一旦動き始めたときの動摩擦係数は約０．０４である。

また、図４に示すように、凸曲面突起部2aと同一形状で且つ同一配置の凹部3aは、凸曲面突起部2aを加工するときと同じ金型を用いてプレス深さを調整してプレス加工することにより形成されるが、所定の深さとなるように、凹凸の2つの金型間に、浅くする高さ分の厚さを有する金属板aを挟んだ状態で、プレス加工を行う。たとえば、突起2aの高さ１．００mmに対して、凹部3aの深さを０．０５mmにしたいときには、厚さ０．９５mmの金属板aを挟むことになる。

図１に示すように、前記滑走板3の裏面の摺接面3bには、潤滑剤（例えば、グリース等）4がほぼ全面に塗布されている。このような突起の高さ、凹部の深さ、グリースの塗布等により、通常は、免震装置1に震度１〜４程度では、凸曲面突起部2aと凹部3aとが重なって係合し、建物の床面とともに免震装置1およびコンピュータや載置物が水平に揺れて、震度５弱以上にも成ると、免震装置1の滑走板3の凹部3aが、凹凸の重なり状態から抜けだし、滑走板3が前記コンピュータや載置物と共に水平方向に、低摩擦係数でスムーズに移動する。その凹凸の重なり状態から抜け出すための地震の大きさは、係合する高さ（深さ）に依存し、震度５弱以上に設定するだけではなく、震度６弱以上に設定することも可能である。また、滑走板3の裏面の摺接面3bに四フッ化エチレン樹脂、シリコーン樹脂をコーティングした場合でも同様である。

第２実施例においては、図５に示すように、免震装置1aにおける滑走板5の高摩擦部には、基台2の凸曲面突起部2aの頂部の一部のみが嵌合できる貫通孔5aが形成されている。前記貫通孔5aは、その直径ｒが、基台2の凸曲面突起部2aの半径Ｒよりも小さくなるように形成されている。また、潤滑材4は、前記貫通孔5aを除いて塗布される。通常の静止状態で前記貫通孔5aに、基台2の凸曲面突起部2aの頂部が嵌合している。

この第２実施例の装置は、大地震が発生すると、加速度αにより滑走板3が基台2との嵌合状態から高摩擦係数μ_２で抜け出して、前記基台2に対して水平方向に相対移動し、載置物の揺れをほとんど抑えて免震装置として作用するものである。そして、図８に示すように、貫通孔5aは基台2の凸曲面突起部2aが接触する側からパンチ等の押し抜き具pで押し抜いて加工されることによって、摺接面側には滑らかな切断面を形成していることが好ましい。

第３実施例は、図６に示すように、滑走板6の摺接面における高摩擦部6aを除いて、潤滑材4を前記摺接面の全面に塗布するものである。このような免震装置1bにおいて、前記高摩擦部6aと基台2の凸曲面突起部2aとの係合状態で高摩擦係数μ_２とするものである。

第４実施例は、図７に示すように、滑走板7の裏面である摺接面において、高摩擦部にサンドブラスト処理7aを施すものである。そして、滑走板7の裏面である摺接面のほぼ全面に、潤滑材4を均一に塗布する。こうして、免震装置1cにおけるサンドスラスト処理面7aの粗面化処理による凹凸によって高摩擦係数μ_２を実現する。このようにすれば、震度５弱以上だけではなく、震度６弱以上にも設定可能である。

また、図９に示すように、滑走板6の摺接面のほぼ全面に粉体を混入した潤滑材4を均一に塗布する。この粉体は、例えば、ダイヤモンド、炭化カルシウム、炭酸カルシウム、アルミニウム、アルミナ、ガラス、ポリエチレン、四フッ化エチレン、シリカ、ゴム、ボロン化合物、炭素、窒化ホウ素、酸化チタン、マグネシウム合金、二流化モリブデン、酸化亜鉛、酸化セリウム等で、その大きさは１μｍ〜５０μｍである。

本発明に係る免震装置とその設置方法は、家具，置物，コンピュータ，戸建てなどあらゆる免震対象物に簡単に適用することができる。

1 第１実施例の免震装置、
1a 第２実施例の免震装置、
1b 第３実施例の免震装置、
1c 第４実施例の免震装置、
2 基台、 2a 凸曲面突起部、
H 基台の凸曲面突起部の高さ、
R 凸曲面突起部の半径、
3 滑走板、 3a 高摩擦部、
3b 滑走板の摺接面、
d 滑走板の凹部の深さ、
4 潤滑材、
5 第２実施例の滑走板、 5a 貫通孔、
r 貫通孔の直径、
6 第３実施例の滑走板、 6a 高摩擦部、
7 第４実施例の滑走板、 7a ブラスト部分、
10 設置対象床面、
a 金属板、
μ 見掛けの摩擦係数、
μ1 従来の免震装置の静止摩擦係数、
μ2 本発明の免震装置の静止摩擦係数、
δ 免震装置の移動変移量、
p 押し抜き具

Claims

複数の凸曲面突起部を形成した平板状の基台と、該複数の凸曲面突起部に摺接する摺接面を有するとともに該基台の該凸曲面突起部側に載置される滑走板とからなる免震装置であって、
前記滑走板の摺接面は、該複数の凸曲面突起部と対応して配置されるとともに該凸曲面突起部との接触状態において安定した静止を可能とする複数の高摩擦部と、見掛けの摩擦係数が該高摩擦部よりもより低い該高摩擦部以外の滑走面とからなり、所定の加速度の地震動が作用することにより、前記凸曲面突起部が前記高摩擦部との接触状態から前記滑走面との接触状態に移行し、前記滑走板が前記基台に対して相対的に水平移動すること、
を特徴とする免震装置。
前記滑走板の該摺接面における該高摩擦部は、該基台の凸曲面突起部の曲面と同一形状の凹曲面を有するとともに、該凸曲面突起部の高さよりも小さな深さを有するように形成された凹部であること、
を特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記滑走板の摺接面における該滑走面のみに、潤滑材が均一に塗布されていること、
を特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記滑走板の摺接面における、該高摩擦部のみがブラスト処理されていること、
を特徴とする請求項３に記載の免震装置。
前記滑走板の該摺接面における該高摩擦部は、該凸曲面突起部の直径よりも小さな直径を有するように形成された貫通孔であって、それによって、該凸曲面突起部の一部分のみが該貫通孔に嵌合されること、
を特徴とする請求項１に記載の免震装置。