JP5497235B1

JP5497235B1 - 免震装置

Info

Publication number: JP5497235B1
Application number: JP2013183233A
Authority: JP
Inventors: 崇舟木; 禎昌西山
Original assignee: ヤクモ株式会社
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: JP2015048937A

Abstract

【課題】搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、地震動発生時の装置自体の片揺れ防止機能を発揮する免震装置を提供する。
【解決手段】中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レール２、２を平行配置に、かつ、上向きに突設した基台１と、中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レール１２、１２を平行配置に、かつ、前記基台１の上方でこの基台１と対向配置される被免震物載置用の架台と、一対の下部レール２、２に沿う二片の外側に各々レール面に転接するローラー３２ａ乃至３２ｃを回転可能に軸支し、一対の上部レール１２、１２に沿う他の二片の外側に各々レール面に転接するローラー４２ａ乃至４２ｃを回転可能に軸支したローラー支持軸枠体２１とを有するもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、免震装置に関するものであり、詳しくは、搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では免震装置の作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、装置自体の片揺れ防止機能を発揮することができる免震装置に関するものである。

従来、機械、設備、精密機器、美術彫刻物等の各種被免震物を地震動による損壊から防止するために各種の免震装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、支持体と被支持体間に介在して装着されて、前記支持体側に間隔をおいて平行に固設され振動域の中央部が最低部分をなす凹状の一対の下部レールと、前記下部レールに直交し前記被支持体Ｈ側に間隔をおいて平行に固設され振動域の中央部が最高部分をなす凹状の一対の上部レールと、前記各レールに各一対を組として装着され少なくとも片側にフランジが形成された８個の車輪及び該車輪を回動可能に軸支する車軸と、基準状態において前記各レールに囲繞された空間中央部に配設され平面視において直角に交差して十字形に延びた交差基部と該交差基部の先端側より軸芯が同一水平面上におかれて突設された４本の中心軸部とを有する結合部材６と、一対を間隔を保持して向合わせた支持材４組の車軸支持部とを包含し、前記支持材の中央部に前記中心軸部が回動可能に装着され、該支持材の両端部に前記車軸が該中心軸部の軸芯と平行して固着され、地震動により前記各車輪が前記各車軸回りに回動しつつ前記各レールに沿って転動し、前記車軸支持部は前記中心軸部軸芯回りに揺動可能とした構成からなる免震装置が提案されている。

しかし、この免震装置の場合、構成部品が多く複雑高価な構成であり、しかも、車輪を凹状のレール面に追従させるために、車軸支持部を中心軸部の軸芯回りに揺動可能な構成を採用しており、このため、地震動発生時において車軸支持部の中心軸部における軸芯回りの揺動による片揺れが発生するという問題を包含している。

特許第３２３３９１５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では免震装置の作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、地震動発生時の装置自体の片揺れ防止機能を発揮し得るとともに、簡略構造でありながら薄型でコンパクトに構成でき、メンテナンスも不要で安価に製造することができるような免震装置が存在しない点である。

本発明に係る免震装置は、中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レールを平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される基台と、中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レールを平行配置に、かつ、下向きで前記一対の下部レールと直交する配置に突設し、前記基台の上方でこの基台と対向配置される被免震物載置用の架台と、ローラー支持軸体が配置される支持軸枠本体を具備し、前記対向配置される前記基台と架台との間で、前記一対の下部レール、一対の上部レールにより囲まれる空間領域に支持軸枠本体を配置するとともに、一対の下部レールに沿う二片の外側において支持軸枠本体を前記二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、一対の上部レールに沿う他の二片の外側において支持軸枠本体を前記他の二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記上部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支したローラー支持軸枠体と、を有し、前記下部レールに沿う方向の各ローラーの前記二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで架台側に接近させ、かつ、前記上部レールに沿う方向における各ローラーの前記他の二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで基台側に接近させた配置とし、当該各軸支位置を、前記下部レールと上部レールとが相互干渉を生じない範囲の距離まで前記基台と架台とに夫々接近させた配置構成としたことを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レールを平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される基台と、中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レールを平行配置に、かつ、下向きで前記一対の下部レールと直交する配置に突設し、前記基台の上方でこの基台と対向配置される被免震物載置用の架台と、ローラー支持軸体が配置される支持軸枠本体を具備し、前記対向配置される前記基台と架台との間で、前記一対の下部レール、一対の上部レールにより囲まれる空間領域に支持軸枠本体を配置するとともに、一対の下部レールに沿う二片の外側において支持軸枠本体を前記二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、一対の上部レールに沿う他の二片の外側において支持軸枠本体を前記他の二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記上部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支したローラー支持軸枠体と、を有し、前記下部レールに沿う方向の各ローラーの前記二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで架台側に接近させ、かつ、前記上部レールに沿う方向における各ローラーの前記他の二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで基台側に接近させた配置とし、当該各軸支位置を、前記下部レールと上部レールとが相互干渉を生じない範囲の距離まで前記基台と架台とに夫々接近させた配置構成としたことをもって、前記基台と架台との間隔を縮小できることによる薄型構造とするとともに、前記一対の下部レールの最低部分を中心とする対称形状により振り子の原理を応用した免震性能と、搭載荷重に比例した復帰機能と、各軸受による摩擦減衰機能と、前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力、前記各上部レールのレール面に転接する複数のローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力を利用したトリガー機能と、を発揮させるように構成したことにより、搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では免震装置の作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、地震動発生時の装置自体の片揺れ防止機能を発揮し得るとともに、簡略構造でありながら薄型でコンパクトに構成でき、メンテナンスも不要で安価に製造することができる免震装置を実現し、提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、前記請求項１記載の発明と同様な構成で、かつ、前記各ローラーを３個ずつの構成とし、各３個ずつのローラーのうち中央のローラーのローラー径を大きく、両隣のローラーのローラー径を小さくした構成の基に、搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では免震装置の作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、片揺れ防止機能を発揮し得るとともに、簡略構造でありながら薄型でコンパクトに構成でき、メンテナンスも不要で安価に製造することができる免震装置を実現し、提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、前記請求項１記載の発明と同様な構成で、かつ、前記各ローラーを３個ずつの構成とし、各３個ずつのローラーのローラー径を同一とした構成の基に、搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では免震装置の作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、地震動発生時の装置自体の片揺れ防止機能を発揮し得るとともに、簡略構造でありながら薄型でコンパクトに構成でき、メンテナンスも不要で安価に製造することができる免震装置を実現し、提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の免震装置を、複数個連結構成として、上述した場合と同様な効果を発揮し、かつ、搭載荷重の一層大きい被免震物の水平二次元免震を行うことができる免震装置を実現し、提供することができる。

図１は本発明の実施例１に係る免震装置の上部レールを断面状態で示す概略平面図である。図２は本実施例１に係る免震装置の地震非発生時の状態を図１のＡ−Ａ線断面として示す図である。図３は本実施例１に係る免震装置の地震（Ｘ方向の地震動）発生時の状態を示す概略断面図である。図４は本実施例１に係る免震装置の地震非発生時の状態を図１のＢ−Ｂ線断面として示す図である。図５は本実施例１に係る免震装置の地震（Ｙ方向の地震動）発生時の状態を示す概略断面図である。図６は図１中の破線で示す部分の一部断面を含む拡大説明図で、かつ、図７のＣ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線概略断面図である。図７は本実施例１に係る免震装置におけるローラー支持軸枠体を図１の点線枠部に着目して示すＸ−Ｘ方向の概略側面図である。図８は本実施例１に係る免震装置を単体構成で被免震物の免震を行う使用形態を示す概略平面図である。図９は本実施例１に係る免震装置４個連結構成で被免震物の免震を行う使用形態を示す概略平面図である。図１０は本発明の実施例２に係る免震装置を示す概略断面図である。図１１は本発明の実施例３に係る免震装置を示す概略断面図である。

本発明は、搭載荷重に関係ない優れた免震性能、搭載荷重に比例した減衰機能、小さな地震動では免震装置の作動を防止するトリガー機能、地震終了時には元位置に復帰する復帰機能、更には、地震動発生時の装置自体の片揺れ防止機能を発揮し得るとともに、簡略構造でありながら薄型でコンパクトに構成でき、メンテナンスも不要で安価に製造できるような免震装置を実現し提供するという目的を、中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レールを平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される基台と、中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レールを平行配置に、かつ、下向きで前記一対の下部レールと直交する配置に突設し、前記基台の上方でこの基台と対向配置される被免震物載置用の架台と、ローラー支持軸体が配置される支持軸枠本体を具備し、前記対向配置される前記基台と架台との間で、前記一対の下部レール、一対の上部レールにより囲まれる空間領域に支持軸枠本体を配置するとともに、一対の下部レールに沿う二片の外側において支持軸枠本体を前記二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、一対の上部レールに沿う他の二片の外側において支持軸枠本体を前記他の二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記上部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支したローラー支持軸枠体と、を有し、前記下部レールに沿う方向の各ローラーの前記二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで架台側に接近させ、かつ、前記上部レールに沿う方向における各ローラーの前記他の二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで基台側に接近させた配置とし、当該各軸支位置を、前記下部レールと上部レールとが相互干渉を生じない範囲の距離まで前記基台と架台とに夫々接近させた配置構成としたことをもって、前記基台と架台との間隔を縮小できることによる薄型構造とするとともに、前記一対の下部レールの最低部分を中心とする対称形状により振り子の原理を応用した免震性能と、搭載荷重に比例した復帰機能と、各軸受による摩擦減衰機能と、前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力、前記各上部レールのレール面に転接する複数のローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力を利用したトリガー機能とを発揮させる構成により実現した。

以下、本発明の実施例に係る免震装置について、添付の図１乃至図１１を参照して詳細に説明する。

（実施例１）
図１乃至図９を参照して本発明の実施例１に係る免震装置５１について説明する。

本実施例１に係る免震装置５１は、図１乃至図７に示すように、レール面の中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レール２、２を平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される例えば平面視正方形状の基台１と、レール面の中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レール１２、１２を平行配置に、かつ、上向きで前記一対の下部レール２、２と直交する配置に突設し、前記基台１の上方でこの基台１と対向配置される例えば平面視正方形状で被免震物５２を載置するための架台１１と、対向配置される前記基台１と架台１１との間で、前記一対の下部レール２、２、一対の上部レール１２、１２により囲まれる空間領域に配置されるローラー支持軸枠体２１と、を有している。

前記下部レール２を配置した方向をＸ−Ｘ方向、上部レール１２を配置した方向をＹ−Ｙ方向として以下の説明を行う。

前記ローラー支持軸枠体２１は、一対の下部レール２、２に沿う支持軸枠本体２０の二つの片２１ａ、２１ｂの外側に各々前記各下部レール２、２のレール面に転接する片側３個ずつ合計６個のローラー群を回転可能に軸支し、また、一対の上部レール１２、１２に沿う他の二つの片２１ｃ、２１ｄの外側に各々前記上部レール１２、１２のレール面に転接する片側３個ずつ合計６個のローラー群を回転可能に軸支している。
なお、前記支持軸枠本体２０は、例えば平面視正方形状を呈しつつ例えば四角筒状に形成されている。

前記ローラー支持軸枠体２１及び各ローラー群の構造について更に詳述する。

前記ローラー支持軸枠体２１は、支持軸枠本体２０を有し、この支持軸枠本体２０には、この支持軸枠本体２０内で前記下部レール２に添う方向に所定間隔で両端部にネジ部を有する３個のローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃを配置し、３個のローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃの一端側は各々片２１ａを貫通して外方に突出させ、また、他端側は各々片２１ｂを貫通して外方に突出させている。

前記３個のローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、中央位置にローラー支持軸体３１ａを配置し、このローラー支持軸体３１ａの両隣にローラー支持軸体３１ｂ、３１ｃを配置する構成として以下の説明を行う。

そして、図示例の図２においては、各ローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃにおける片２１ａ、片２１ｂの外側に突出させた部分には、例えば、図２に示すように、軸受３３ａ、３３ｂ、３３ｃを介して各々ローラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃを片側３個ずつ合計６個構成で回転可能に軸支している。

また、中央位置のローラー支持軸体３１ａにより支持される中央の各ローラー３２ａ、３２ａには、片２１ａ、片２１ｂ側に位置する配置でフランジ３２ａ１、３２ａ１が設けられ、下部レール２との転接による走行安定性と片揺れ防止機能を確保するようにしている。

更に、前記各ローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、各ローラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃを貫通して更に外方に突出され、これらの突出部分には間隔保持板３４が嵌装されるとともに、各ローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃの突出端側には各々ワッシャー３５を介在しつつナット３６が螺着されて、前記各ローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃの突出端を一体的に保持し各ローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃを固着するように構成している。

更に、前記ローラー支持軸枠体２１には、このローラー支持軸枠体２１内で、前記上部レール１２に添う方向に所定間隔で両端部にネジ部を有する３個のローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃを配置し、３個のローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの一端側は各々片２１ｃを貫通して外方に突出させて、また、他端側は各々片２１ｄを貫通して外方に突出させている。

３個のローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、中央位置にローラー支持軸体４１ａを配置し、このローラー支持軸体４１ａの両隣にローラー支持軸体４１ｂ、４１ｃを配置する構成として以下の説明を行う。

そして、各ローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃにおける片２１ｃ、片２１ｄの外側に突出させた部分には、軸受４３ａ、４３ｂ、４３ｃを介して各々ローラー４２ａ、４２ｂ、４２ｃを片側３個ずつ合計６個構成で回転可能に軸支している。

また、中央位置のローラー支持軸体４１ａにより支持される中央の各ローラー４２ａ、４２ａには、片２１ｃ、片２１ｄ側に位置する配置でフランジ４２ａ１、４２ａ１が設けられて、上部レール１２との転接による走行安定性と片揺れ防止機能を確保するようにしている。
更に、前記各ローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、各ローラー４２ａ、４２ｂ、４２ｃを貫通して更に外方に突出され、上述した場合と同様、これらの突出部分には間隔保持板４４が嵌装されるとともに、各ローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの突出端側には各々ワッシャー４５を介在しつつナット４６が螺着されて、各ローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの突出端を一体的に保持し各ローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃを固着するように構成している。

上述したローラー支持軸枠体２１におけるローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ及び３個のローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの配置関係は、図２に示すように、ローラー支持軸体３１ａ、３１ｂ、３１ｃが上段で、ローラー支持軸体４１ａ、４１ｂ、４１ｃが下段となるように配置されており、これにより、前記下部レール２と上部レール１２との相対的な移動時における相互干渉を生じない範囲内において、下部レール２に沿う方向の各ローラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃのローラー支持軸枠体２１による軸支位置を架台１１側に接近させ、上部レール１２に沿う方向の各ローラー４２ａ、４２ｂ、４２ｃのローラー支持軸枠体２１による軸支位置を基台１側に接近させて、基台１と架台１１との間隔を縮小し、免震装置５１全体としての薄型化を実現している。また、ローラー４２ａは、フランジ４２ａ１を有している。

また、前記ローラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃのローラー径については、図２に示すように、中央部のローラー３２ａのローラー径を大きく、その両側のローラー３２ｂ、３２ｃのローラー径は同一で、かつ、前記ローラー３２ａの場合よりも小径としている。

次に、本発明の本実施例１に係る免震装置５１の各種作用、効果について説明する。

（免震装置５１の免震性能）
本実施例１に係る免震装置５１によれば、下部レール２、上部レール１２として各々既述したような凹状の形状を選択することで、振り子（単振動の等速円運動）の応用によってこの免震装置５１の固有振動数を自由に設計できる。

すなわち、振り子の基本原理は、公知のように、固有振動数をｆ、周期をＴとすると、固有振動数ｆ＝１／Ｔで表すことができる。

ここで、周期Ｔは下記数１で表すことができる。

数１において、Ｌは等価振り子の長さ、ｇは重力加速度であり、これを免震装置５１に適用した場合、搭載荷重Ｐ（被免震物５２による荷重）に関係なく固有振動数ｆ（周期Ｔ）が一定となり免震性能は極めて安定することになる。

これに対して、従来の免震装置によく用いられる滑り支承やリニアーガイド方式等を採用した場合、免震装置の地震時の動きは、直線運動のために、複数の引き戻しバネ等弾性部材を使用する必要があり、弾性部材の伸び縮みで固有振動数が変化し免震性能が安定せず、また、機構が複雑になってしまう。

（本実施例１の免震装置５１の復帰機能）
本実施例１の免震装置５１においては、レール面の中央部が最低部分をなしその両側を上昇傾斜面とした一対の下部レール２、２と、レール面の中央部が最高部分をなしその両側を下降傾斜面とした一対の上部レール１２、１２とを採用している。

したがて、地震動終了後において、前記下部レール２、２とローラー３２ａ乃至３２ｃとによって、図３に示すようにＸ方向に移動しずれた基台１と架台１１との相対位置を図２に示す地震非発生時の位置にバネ等の引き戻す機構等を一切使用することなく自動的に復帰させることができる。

同様に、地震動終了後において、前記上部レール１２、１２とローラー４２ａ乃至４２ｃとによって、図５に示すようにＹ方向に移動しずれた基台１と架台１１との相対位置を図４に示す地震非発生時の位置にバネ等の引き戻す機構等を一切使用することなく自動的に復帰させることができる。

この場合、復帰力は搭載荷重Ｐに比例するので、図２又は図４に示すように、下部レール２は一番低い所、上部レール１２は一番高い所に、前記中央のローラー３２ａ又はローラー４２ａが最も安定した位置となるように復帰することになる。

このことは、免震装置５１において、次の地震（余震を含む）に対して全移動ストロークを完全に確保する上で重要な機能となる。

これに対して、従来の免震装置によく用いられる直線移動の支承では、複数の引き戻しバネ等の弾性部材が必ず必要であり、コストアップとなり、また搭載荷重Ｐによって弾性部材を替えなければ復帰できなくなってしまう。

（本実施例１の免震装置５１の減衰機能）
本実施例１の免震装置５１においては、前記軸受３３ａ、３３ｂ、３３ｃ又は軸受４３ａ、４３ｂ、４３ｃの材質、機構等を選択し摩擦係数を適切に選定することにより、前記ローラー３２ａ乃至３２ｃとローラー支持軸体３１ａ乃至３１ｃとの間、又は、前記ローラー４２ａ乃至４２ｃとローラー支持軸体４１ａ乃至４１ｃとの間で発生する摩擦力を調整して、この摩擦力を減衰力として有効に利用することで水平変位を抑制し長周期の地震動に対しでも効果的に減衰機能を発揮させつつ免震作用を発揮させることができる。

これに対して、従来の免震装置によく用いられるオイルダンパー等は、機構が複雑で減衰力は搭載荷重Ｐに比例しないため、搭載荷重Ｐが変動すればオイルダンパー等を交換することが必要となってしまう。

（本実施例１の免震装置５１のトリガー機能）
一般に、摩擦ダンパーにおいて、摩擦係数としては、静止摩擦係数と動摩擦係数があり、この場合、最大静止摩擦力（静止摩擦係数×搭載荷重）は動摩擦力（動摩擦係数×搭載荷重）より大きいことが知られている。

本実施例１の搭載荷重Ｐが作用する免震装置５１においては、前記ローラー３２ａ乃至３２ｃとローラー支持軸体３１ａ乃至３１ｃとの間、又は、前記ローラー４２ａ乃至４２ｃとローラー支持軸体４１ａ乃至４１ｃとの間における最大静止摩擦力より大きな地震動（振動）が生じるまでこの免震装置５１が作動しない。
最大静止摩擦力より大きな地震動が作用したら動摩擦力になり、この段階から免震装置５１が作動するトリガー機能を発揮させることができる。
この場合、動摩擦力は速度によらず一定で最大動摩擦力は無いのでスムーズに免震装置５１が作動することになる。

（本実施例１の免震装置５１の薄型化、低コスト化）
本実施例１の免震装置５１においては、多段積みレール構造でなく、上述したように、下部レール２に沿う方向の各ローラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃのローラー支持軸枠体２１による軸支位置を架台１１側に接近させ、上部レール１２に沿う方向の各ローラー４２ａ、４２ｂ、４２ｃのローラー支持軸枠体２１による軸支位置を基台１側に接近させた構成としている。

これにより、免震装置５１の薄型化を実現でき、更に、下部レール２に関係するＸ方向のローラー３２ａ乃至３２ｃが上位置、上部レール１２に関係するＹ方向のローラー４２ａ乃至４２ｃが下位置になるように構成しているので、免震装置５１自体の重心が下がり、超薄型化することができ地震動に対し安定してスムーズな免震性能を発揮させることができる。

また、ローラー支持軸体３１ａ乃至３１ｃ、ローラー支持軸体４１ａ乃至４１ｃがＸ、Ｙ段違いになるため、これらローラー支持軸体ローラー支持軸体３１ａ乃至３１ｃ、ローラー支持軸体４１ａ乃至４１ｃの直交構造の製作が簡単で低コスト化を実現できる。

（本実施例１の免震装置５１における下部レール２、上部レール１２と搭載荷重Ｐとの関連）
地震非発生時状態では、図２に示すように、下部レール２の中央部付近において全ての下部のローラー３２ａ乃至３２ｃが下部のローラー３２ａを中央にして下部レール２のレール面に接触している（地震のない時は最も安定した状態で長期に保持される）。

しかし、下部レール２の中央部は高さが一番低く、断面係数が一番小さく構造的に弱い箇所である。この中央部において、１点集中荷重として中央のローラー３２ａのみで荷重を受ければ、下部レール２の高さ寸法を大きくすれば強度的に解決するが免震装置５１の高さが増大し（高くなり）コスト高アップを余儀なくされる。

このため、本実施例１においては、下部レール２のレール面に転接するローラー数を増やし、下部レール２に１点集中荷重ではなく前記ロール３２ａ乃至３２ｃによる分散荷重を作用させる構造として、下部レール２の高さ寸法を低く抑え、この点からも低コスト化を実現している。

地震発生時状態では、長期応力（一般構造用鋼材ＳＳ４００では、１６００Ｋｇｆ／ｃｍ^２）で、全て（片側３個ずつ）のローラー３２ａ乃至３２ｃが下部レール２と接触し搭載荷重Ｐを分散し長期的に安全な強度を確保するものである。

搭載荷重Ｐに対応して、下部レール２の高さと分散荷重を作用させるためのローラー数の決定は簡単に算出できる。

一方、地震発生時作動状態では、図３に示すように、下部レール２が地震動で移動（Ｘ−Ｘ方向に最大移動状態）し、ローラー３２ａ乃至３２ｃのうちの中央ローラー３２ａと右側のローラー３２ｂとで搭載荷重Ｐを分散して受ける。

このような地震発生時状態では、短期応力（一般構造用鋼材ＳＳ４００では２４００Ｋｇｆ／ｃｍ^２）で長期応力の１．５倍であり、かつ、各ローラー３２ａ乃至３２ｃが下部レール２上で移動するほど下部レール２の高さが高くなり断面係数が大きくなる。

ここで、一般的にレールの断面係数を考察すると、応力σは、断面係数をＺ、曲げモーメントをＭとすると、σ＝Ｍ／Ｚで表すことができる。

矩形鋼材の断面係数Ｚは、板厚をｂ、高さをｈとすると、関係式はＺ＝ｂｈ^２／６となり、断面係数Ｚは矩形鋼材の高さの二乗倍で増大する。

したがって、下部レール２の強度を上げるためには、板厚ｂを厚くするよりも、高さｈを大きく（高く）するほうが有効な手段と言える。但し、この場合、免震装置５１の高さが増大（高くなり）する。

次に、地震発生時においては、下部レール２に対して搭載荷重Ｐを作用させるローラー数は地震非発生時より減少する（図３に示すようにローラー３２ａ乃至３２ｃのうちのローラー３２ｃは下部レール２と非接触状態となる）。

地震時は短期応力で、短期応力は長期応力の１．５倍であり、また、前記ローラー３２ａ乃至３２ｃのうちのローラー３２ａ、３２ｂが下部レール２のレール面の高い位置に移動し、このときの断面係数が増大していることから、強度的に安定した免震装置５１を実現することができる。

以上の説明では、前記下部レール２と、前記ローラー３２ａ乃至３２ｃとの関連について主に説明したが、前記上部レール１２と、前記ローラー４２ａ乃至４２ｃとの関連についても基本的に同様である。

すなわち、地震非発生時状態では、図４に示すように、上部レール１２の中央部付近において全てのローラー４２ａ乃至４２ｃがローラー４２ａを中央にして上部レール１２のレール面に接触している（地震のない時は最も安定した状態で長期に保持される）。

一方、地震発生時状態では、図５に示すように、上部レール１２が地震動で移動（Ｙ−Ｙ方向に最大移動状態）し、ローラー４２ａ乃至４２ｃのうちの中央のローラー４２ａと図５において下側のローラー４２ｂとで搭載荷重Ｐを分散して受ける。

このような上部レール１２と、ローラー４２ａ乃至４２ｃとの関連により、Ｙ−Ｙ方向の地震動に関して、上述した場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

本実施例１の免震装置５１によれば、Ｘ−Ｘ方向、Ｙ−Ｙ方向いずれの方向の地震動が入力しても、Ｘ方向の各ローラー３２ａ乃至３２ｃ、Ｙ方向の各ローラー４２ａ乃至４２ｃが、各々下部レール２、上部レール１２のレール面に転接しつつ回転することで架台１１は略静止状態を維持しつつ被免震物５２に対する優れた免震機能を発揮させることができる。

（本実施例１の免震装置５１の片揺れ防止機能）
本実施例１の免震装置５１によれば、Ｘ方向の各ローラー３２ａのフランジ３２ａ１、Ｙ方向の各ローラー４２ａのフランジ４２ａ１が、各々前記一対の下部レール２、一対の上部レール１２のレール側面の内側で各々転接しつつ回転すること、複数の各ローラーがレール面に各々転接しつつ回転すること、また、図９に示すように、免震装置５１を４連結する構成とすることで、免震装置５１自体の片揺れ（ヨーイング）の発生をほぼ防止することが可能となる。

図８は本実施例１に係る免震装置５１の単体構成を示し、図９は本実施例１に係る免震装置５１を例えば４個連結構成した状態の使用形態を示すものである。

以上説明した本実施例１によれば、搭載荷重Ｐに関係ない優れた免震性能、地震終了時の元位置に復帰する復帰機能、搭載荷重Ｐに比例した減衰機能、小さな地震動では作動を防止するトリガー機能、地震動発生時の装置自体の片揺れ防止機能を発揮し得るとともに、簡略構造でありながら薄型でコンパクトに構成でき、メンテナンスも不要で安価に製造することができる免震装置５１を実現し提供することができる。

（実施例２）
次に、図１０を参照して本発明の実施例２に係る免震装置５１Ａについて説明する。

本実施例２に係る免震装置５１Ａは、実施例１に係る免震装置５１の場合と構成は略同様であるが、Ｘ方向の各ローラー３２ａ乃至３２ｃの各ローラー径、Ｙ方向の各ローラー４２ａ乃至４２ｃの各ローラー径をいずれも同一径としたものである。

本実施例２に係る免震装置５１Ａによっても、実施例１に係る免震装置５１の場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

（実施例３）
次に、図１１を参照して本発明の実施例２に係る免震装置５１Ｂについて説明する。

本実施例３に係る免震装置５１Ｂは、実施例１に係る免震装置５１の場合と構成は略同様であるが、Ｘ方向の各ローラー３２ａ乃至３２ｃに加えて更に２個のローラー３２ｄ、３２ｅを付加しローラー５連構成とし、また、Ｙ方向の各ローラー４２ａ乃至４２ｃに加えて、更に２個のローラー４２ｄ、４２ｅを付加しローラー５連構成としたことが特徴である。

本実施例３に係る免震装置５１Ｂによれば、実施例１に係る免震装置５１の場合と同様な作用、効果を発揮させることができるとともに、Ｘ方向、Ｙ方向のローラー数を増加したことにより、搭載荷重Ｐをより分散することができ、一層安全な強度を確保した免震装置５１Ｂを提供することができる。

Ｘ方向、Ｙ方向のローラー数やローラーの径は、上述した場合の他、更に多数のローラーの連設構成とすることができ、特に限定するものではない。本発明においては、Ｘ方向、Ｙ方向のローラー数やローラーの径、そして、連結する免震装置５１の個数を自在に変えて実施できることは勿論である。

本発明は、各種機械、設備、精密機器、美術彫刻物等のような各種被免震物用の水平二次元免震用として広範に利用できる。

１基台
２下部レール
１１架台
１２上部レール
２０支持軸枠本体
２１ローラー支持軸枠体
２１ａ片
２１ｂ片
２１ｃ片
２１ｄ片
３１ａローラー支持軸体
３１ｂローラー支持軸体
３１ｃローラー支持軸体
３２ａローラー
３２ａ１フランジ
３２ｂローラー
３２ｃローラー
３２ｄローラー
３２ｅローラー
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ軸受
３４間隔保持板
３５ワッシャー
３６ナット
４１ａローラー支持軸体
４１ｂローラー支持軸体
４１ｃローラー支持軸体
４２ａローラー
４２ａ１フランジ
４２ｂローラー
４２ｃローラー
４２ｄローラー
４２ｅローラー
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ軸受
４４間隔保持板
４５ワッシャー
４６ナット
５１免震装置
５１Ａ免震装置
５１Ｂ免震装置
５２被免震物
Ｐ搭載荷重

Claims

中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レールを平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される基台と、
中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レールを平行配置に、かつ、下向きで前記一対の下部レールと直交する配置に突設し、前記基台の上方でこの基台と対向配置される被免震物載置用の架台と、
ローラー支持軸体が配置される支持軸枠本体を具備し、前記対向配置される前記基台と架台との間で、前記一対の下部レール、一対の上部レールにより囲まれる空間領域に支持軸枠本体を配置するとともに、一対の下部レールに沿う二片の外側において支持軸枠本体を前記二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、一対の上部レールに沿う他の二片の外側において支持軸枠本体を前記他の二片と直交する方向に貫通させた複数のローラー支持軸体の各端部に各々前記上部レールのレール面に転接する複数のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支したローラー支持軸枠体と、
を有し、
前記下部レールに沿う方向の各ローラーの前記二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで架台側に接近させ、かつ、前記上部レールに沿う方向における各ローラーの前記他の二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで基台側に接近させた配置とし、当該各軸支位置を、前記下部レールと上部レールとが相互干渉を生じない範囲の距離まで前記基台と架台とに夫々接近させた配置構成としたことをもって、前記基台と架台との間隔を縮小できることによる薄型構造とするとともに、
前記一対の下部レールの最低部分を中心とする対称形状により振り子の原理を応用した免震性能と、搭載荷重に比例した復帰機能と、各軸受による摩擦減衰機能と、前記各下部レールのレール面に転接する複数のローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力、前記各上部レールのレール面に転接する複数のローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力を利用したトリガー機能と、を発揮させるように構成したこと、
を特徴とする免震装置。
中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レールを平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される基台と、
中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レールを平行配置に、かつ、下向きで前記一対の下部レールと直交する配置に突設し、前記基台の上方でこの基台と対向配置される被免震物載置用の架台と、
支持軸枠本体を具備し、前記対向配置される前記基台と架台との間で、前記一対の下部レール、一対の上部レールにより囲まれる空間領域に支持軸枠本体を配置するとともに、一対の下部レールに沿う二片の外側において支持軸枠本体を前記二片と直交する方向に貫通させた３個のローラー支持軸体の各端部に各々前記各下部レールのレール面に転接する３個のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、一対の上部レールに沿う他の二片の外側において支持軸枠本体を前記他の二片と直交する方向に貫通させた３個のローラー支持軸体の各端部に各々前記上部レールのレール面に転接する３個のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、前記各３個ずつのローラーのうち中央におけるローラーのローラー径を大きく、両隣のローラーのローラー径を小さくしたローラー支持軸枠体と、
を有し、
前記下部レールに沿う方向の各ローラーの前記二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで架台側に接近させ、かつ、前記上部レールに沿う方向における各ローラーの前記他の二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで基台側に接近させた配置とし、当該各軸支位置を、前記下部レールと上部レールとが相互干渉を生じない範囲の距離まで前記基台と架台とに夫々接近させた配置構成としたことをもって、前記基台と架台との間隔を縮小できることによる薄型構造とするとともに、
前記一対の下部レールの最低部分を中心とする対称形状により振り子の原理を応用した免震性能及び搭載荷重に比例した復帰機能と、各軸受による摩擦減衰機能と、前記各下部レールのレール面に転接する前記各ローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力、前記各上部レールのレール面に転接する前記各ローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力を利用したトリガー機能とを発揮させ、前記各３個ずつの各ローラーにより搭載荷重を分散荷重として受けるように構成したこと、
を特徴とする免震装置。
中央部が最低部分をなしその両側を対称形状の上昇傾斜面とした一対の下部レールを平行配置に、かつ、上向きに突設した床面等に設置される基台と、
中央部が最高部分をなしその両側を対称形状の下降傾斜面とした一対の上部レールを平行配置に、かつ、下向きで前記一対の下部レールと直交する配置に突設し、前記基台の上方でこの基台と対向配置される被免震物載置用の架台と、
支持軸枠本体を具備し、前記対向配置される前記基台と架台との間で、前記一対の下部レール、一対の上部レールにより囲まれる空間領域に支持軸枠本体を配置するとともに、一対の下部レールに沿う二片の外側において支持軸枠本体を前記二片と直交する方向に貫通させた３個のローラー支持軸体の各端部に各々前記各下部レールのレール面に転接する３個のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、一対の上部レールに沿う他の二片の外側において支持軸枠本体を前記他の二片と直交する方向に貫通させた３個のローラー支持軸体の各端部に各々前記上部レールのレール面に転接する３個のローラーを、摩擦減衰機能を発揮する軸受を介して回転可能に軸支し、前記各３個ずつのローラーのローラー径を同一としたローラー支持軸枠体と、
を有し、
前記下部レールに沿う方向の各ローラーの前記二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで架台側に接近させ、かつ、前記上部レールに沿う方向における各ローラーの前記他の二片と直交する方向のローラー支持軸体による軸支位置を、前記下部レールと上部レールとの相互干渉を生じない範囲の距離まで基台側に接近させた配置とし、当該各軸支位置を、前記下部レールと上部レールとが相互干渉を生じない範囲の距離まで前記基台と架台とに夫々接近させた配置構成としたことをもって、前記基台と架台との間隔を縮小できることによる薄型構造とするとともに、
前記一対の下部レールの最低部分を中心とする対称形状により振り子の原理を応用した免震性能及び搭載荷重に比例した復帰機能と、各軸受による摩擦減衰機能と、前記各下部レールのレール面に転接する前記各ローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力、前記各上部レールのレール面に転接する前記各ローラーと各ローラー支持軸体との間の最大静止摩擦力を利用したトリガー機能とを発揮させ、前記各３個ずつの各ローラーにより搭載荷重を分散荷重として受けるように構成したこと、
を特徴とする免震装置。
前記基台、架台、ローラー支持軸枠体からなる免震装置を、複数個連結構成として被免震物の水平二次元免震を行うように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の免震装置。