JP6013204B2 - 減震装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物などの床面と例えばモールド変圧器のような２００ｋｇ〜４トンに及ぶような重量のある減震対象物との間に介装され、大地震の発生に伴う減震対象物の転倒を防止する減震処理性能を高めた減震装置に関する。

従来の減震装置は、建物の床面や地盤などの設置面と発電機やモールド変圧器等の減震対象物との間に防振装置を介在させて地震発生時の衝撃や振動を抑制するようにしている。そして、小地震による小揺れ或いは稼動による減震対象物自体から発する小振動が発生した場合は、これらを吸収して衝撃や振動が伝達されるのを抑制しているものの予め設定されている防振装置の処理能力の範囲内でしか対応できなかった。

このために様々な大きさの衝撃や振動に対処できるように構成した防振装置が知られている。例えば、衝撃力が伝達される油圧ショベル等の作業機の運転室の床部や周囲に防振ゴム、リーフスプリング、緩衝装置、積層免震ゴム等の多種類の防振対策手段を組み合わせて備えることにより振動やローリングを防止して乗り心地を向上させるようにしたものが提案されている(例えば特許文献１参照)。

しかし、この場合は減震させる多種類の防振対策手段を要して多くの設置スペースを必要とし、また大掛かりとなる問題を有していた。

特開平６−４２０１２号公報

そこで本発明は、小さな振動に対しても大きな衝撃力に対しても安定して減震処理する減震処理性能や減震対象物の転倒防止性能を有し、しかもシンプルに構成することができる減震装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載した発明（図３）は、設置面Ｇと減震対象物Ｍとの間に介装される減震装置１０であって、
減震対象物Ｍに固定される上ブラケット２０と、
上方に膨出し、且つ、下面が開口し、内部に空間部３６が形成された下ガイド部３３を備え、設置面Ｇに固定される下ブラケット３０と、
前記下ブラケット３０と前記設置面Ｇとの間に敷設され、前記下ガイド部３３の下面開口３４ａを閉塞する搭載盤７０と、
前記上ブラケット２０と下ブラケット３０とに挟持された弾性部材よりなる振動吸収材５０と、
前記上ブラケット２０に固定され、振動吸収材５０及び前記下ブラケット３０に備えられた下ガイド部３３とを上下方向に貫通する連結部材４０と、
前記連結部材４０の下部に設けられ、前記空間部３６内に収納される下固定部４１とを備え、
前記下固定部４１の上面４１ｅと下ブラケット３０の下ガイド部３３の天井部３３ａとの間に隙間Ｓ１２が設けられ、且つ、前記下固定部４１の下面４０ｄと搭載盤７０との間に隙間Ｓ１１が設けられており、
下固定部４１の上面４１ｅと下ブラケット３０の下ガイド部３３の天井部３３ａとの間の隙間Ｓ１２と、下固定部４１の下面４０ｄと搭載盤７０との間の隙間Ｓ１１とは、上ブラケット２０および連結部材４０が減震対象物Ｍと共に傾動して一定角度θを越えようとしたところで下固定部４１の一端の下面４０ｄが搭載盤７０の上面７１に衝突するとともに、下固定部４１の反対側の上面が下ガイド部３３の天井部３３ａの天井面３６ａと衝突するように略同一寸法に設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明（図４）は、請求項１において、「隙間Ｓ１２に弾性の衝撃吸収部材６０ａが挟み込まれている」ことを特徴とする。この衝撃吸収部材６０ａは地震入力時に下固定部４１が傾動した時に圧縮されて変形するから、その変形範囲で隙間Ｓ１２と同等の作用をすることになる。従って、衝撃吸収部材６０ａの厚さを隙間Ｓ１２と現している。

請求項３に記載した発明（図５）は、請求項１において、「下ブラケット３０の下ガイド部３３の天井部３３ａに非接触にて、隙間Ｓ１２に硬質の傾動調整部材６０ｂが挟み込まれている」ことを特徴とする。この傾動調整部材６０ｂは硬質部材で形成されているので、地震入力時に下固定部４１が傾動した時に下ブラケット３０の下ガイド部３３の天井部３３ａにその端部が衝突することになるので、下固定部４１の一部として働くことになる。

請求項４に記載した発明は、請求項２において、「衝撃吸収部材６０ａに沿って傾動調整部材６０ｂが更に挟み込まれている」ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、上ブラケット２０と下ブラケット３０間で振動吸収材５０が小さな振動等に弾性対応して吸収することにより減震処理することができ、地震等の大きな外力に対しては減震対象物Ｍに装着された上ブラケット２０と共に傾動した下固定部４１の下面４０ｄの端部が搭載盤７０に押圧され、同時にその上面４１ｅ（又は傾動調整部材６０ｂの上面４１ｅ）の反対側の端部が、直接又は衝撃吸収部材６０ａを介して下ブラケット３０の下ガイド部３３の天井部３３ａの下面に押圧されて一定角度θ以上の傾動を規制することになり、前記角度θ以内でローリングしている減震対象物Ｍの転倒を防止することができる。

更に、衝撃吸収部材６０ａに代えて又は衝撃吸収部材６０ａと共に傾動調整部材６０ｂを挟み込んでいるので、傾動調整部材６０ｂの厚さを調節することで隙間Ｓ１１、Ｓ１２を可変とすることが出来、傾動角度θを調節することができる。

加えて、連結部材４０に支持される上下のブラケット２０，３０間に振動吸収材５０を介在させ、下固定部４１を空間部３６内に収納するという極めてシンプルな構成のため設置スペースが小さくて済み、部品点数も少ないので低コストに製作することができる。

本発明の減震装置の実施例１を示す平面図である。 図１の正面図である。 図１の縦断面図である。 本発明の減震装置の実施例２を示す縦断面図である。 本発明の減震装置の実施例３を示す縦断面図である。 本発明の減震装置の実施例４を示す縦断面図である。 図５の減震装置が傾いた時の断面図である。 図５の減震装置の分解縦断図である。 図５の減震装置を減震対象物に固定した状態を示す側面視半断面図である。

以下、本発明の減震装置１０を図１〜３（実施例１）に基づいて説明する。この減震装置１０は、図９に示すように建物や地盤などの設置面Ｇと、例えば、大型のモールド変圧器などのように２００ｋｇ〜４トンもの重量のある減震対象物Ｍとの間に介装される。そして、常時は該減震対象物Ｍの稼動による発生振動を設置面Ｇに伝達されるのを防止し、地震などの非常時には外力が設置面Ｇ側から減震対象物Ｍに伝達されて、これが大きくローリングして転倒するというようなことを防ぐものであり、大略、上ブラケット２０、下ブラケット３０、搭載盤７０、連結部材４０、上固定部４２、振動吸収材５０及び下固定部４１とを備えて構成される。

上ブラケット２０は、垂直プレート２３と凹形状の水平プレート２４と上ガイド部２５とから構成される。まず、垂直プレート２３は、横長の垂直な長方板であり、その両側に減震対象物Ｍに固定するための取着部２１が備えられている。取着部２１は長方板の両側に開口されている長孔２２に、平座金２１ａとバネ座金２１ｂを嵌挿した六角ボルト２１ｃを挿通して減震対象物Ｍの下部側面の適所に形成されている図示しないネジ孔に締結することにより減震対象物Ｍの側面に取り付けられる。

凹形状の水平プレート２４は、垂直プレート２３の前面中央に水平に延出され、該水平プレート２４の強度を高めるために両側を上向きに屈曲して凹形状に設けている。さらに、延出された水平部分の中央付近を開口し、この開口部分に筒状の上ガイド部２５の上端を例えば溶接等によって固定して垂設している。そして、筒状の内周面に後述する連結部材４０の雄ネジ４０ｂが螺合する雌ネジ２６が形成されている。（勿論、雌ネジ２６を刻設せず、単なる通孔でもよい。）そして筒状に形成された上ガイド部２５の下端部が後述する連結部材４０の上動規制部２７として備えられている。

下ブラケット３０は、平板３２と下ガイド部３３とから構成され、平板３２は横長の長方板であり、その両側に形成されている設置面取着用の取着部３１を介して後述する搭載盤７０と重設して設置面Ｇに固定される。この設置面取着用の取着部３１は平板３２の４隅に開口しているベース孔３２ａに、図１、２に示すように平座金３１ａとバネ座金３１ｂを嵌挿した六角ボルト３１ｃを挿通して、設置面Ｇの上面に形成されている図示しないネジ孔（アンカー）に締結することにより下ブラケット３０の平板３２は搭載盤７０を介して設置面Ｇの上面に固定される。

下ガイド部３３は、上述した平板３２の中央に上向きに膨出した中空の部分で、この下ガイド部３３は下面開口３４ａを有し、内部に空間部３６が形成され、空間部３６の天井部３３ａの中央に開口されて上述した上ガイド部２５を上方より挿通させる挿通孔３５を有している。この挿通孔３５に挿通される上ガイド部２５の下端部が前記上動規制部２７であって、この上動規制部２７を下ガイド部３３の空間部３６内へと臨ませる円形の挿通孔３５が下ガイド部３３の中央に穿設されている。なお、下ガイド部３３は、プレス加工等によって一体形成してもよく、図３に示すように、平板３２と下ガイド部３３とを溶接によって一体形成してもよい。

上述の搭載盤７０は、下ガイド部３３の平板３２と同外形の長方板で４隅に、平板３２のベース孔３２ａと対応するベース孔３２ｂを開口して構成され、この搭載盤７０の中央部上面で下ガイド部３３の下面開口３４ａを閉鎖する蓋板として設けられ、平板３２の下側に重設して設置面Ｇの上面に固定されるものである。なお、図示しないが、搭載盤７０は、下ガイド部３３の下面開口３４ａを閉塞するためのものであるから、下面開口３４ａと同径に形成し、螺着するようにしてもよい。

連結部材４０は、金属等からなる円柱状の本体４０ａを含み、本体４０ａの外周面には、上述した雌ネジ２６に螺合される雄ネジ４０ｂが形成される。また、本体４０ａの軸方向の下端部には、本体４０ａよりも大きな外径を有する金属製円盤の係止部４０ｃが溶接のような接合手段にて一体的に形成される。勿論、係止部４０ｃをスウェージングのような方法で連結部材４０に一端に一体的に形成してもよい。そして、本体４０ａの頭頂部にはドライバ溝４０ｅが刻設されている。

この連結部材４０の下部に備えられた係止部４０ｃは、下ブラケット３０側の空間部３６に挿入され、且つ、空間部３６の内周面と係止部４０ｃの外周で十分な隙間Ｓ２が確保される大きさに形成される。そして、この係止部４０ｃが図３の場合、下ブラケット３０側の空間部３６内で後述する傾動規制作用をなす下固定部４１となる。また、図５、６では後述する傾動調整部材６０ｂとで下固定部４１となる。

上固定部４２は本実施例ではナット４２ｃで、連結部材４０を下ガイド部３３の挿通孔３５及び上ガイド部２５の雌ネジ２６に螺入して（上ガイド部２５に雌ネジ２６が刻設されていなければ単に挿入して）連結部材４０の上端部を水平プレート２４の上方に突出させ、その上端部に平座金４２ａとバネ座金４２ｂを嵌挿した状態で連結部材４０の上部に該ナット４２ｃを螺着し、締め込んで固定する。勿論、上固定部４２はナット４２ｃに限定されるものでなく、連結部材４０を上ガイド部２５に固定できるものであればよい。

振動吸収材５０は、図８に示すように、振動吸収に適した合成ゴムや低反発性ゴムなど等の弾性材で外鍔付筒状に構成し、この外鍔部が大径部５０ａであり、その下部の筒状部分が小径部５０ｂである。そして、この外鍔付筒状体の振動吸収材５０の内周面が上ガイド部２５の外周面に嵌着して取り付けられる。この時、上部の大径部５０ａは水平プレート２４の下面と下ガイド部３３の上面との上下方向の対向面間に介在される。一方、下部の小径部５０ｂは上ガイド部２５の外周面とこれより小径の挿通孔３５との径方向の対向面間に介在される。

次に、減震装置１０を組み立てる際には、上ブラケット２０側では上ガイド部２５の外周面に振動吸収材５０を嵌着させた状態で、上ガイド部２５を上方より下ブラケット３０の挿通孔３５に押し込む。この状態で連結部材４０を上ブラケット２０の上ガイド部２５に下ブラケット３０の下ガイド部３３側から螺入（下ガイド部３３に雌ねじ２６が刻設されていない場合はそのまま挿入）し、連結部材４０の上部を上ブラケット２０の上方に突出させる。その上で平座金４２ａ、バネ座金４２ｂを嵌挿して上固定部４２であるナット４２ｃで締め付ける。

これにより、上ブラケット２０の上ガイド部２５の下端の上動規制部２７に下固定部４１である係止部４０ｃが当接し、上ブラケット２０と下ブラケット３０とは連結部材４０を通じて固定される。この時、下固定部４１である係止部４０ｃと下ガイド部３４の天井部３３ａの天井面３６ａとの間には隙間Ｓ１２が形成される。同時に上ブラケット２０の水平プレート２４の下面と下ガイド部３４の天井部３３ａの上面との間に振動吸収材５０の大径部５０ａが挟持され、その小径部５０ｂが下ガイド部３４の外周を取り囲み、下ガイド部３４との接触を防止している。小径部５０ｂの下端は図３のように下固定部４１である係止部４０ｃの上面４１ｅから離間するようように形成してもよいが、図示しないが、上面４１ｅに接する長さとしてもよい。

また、係止部４０ｃと搭載盤７０の上面７１との間に隙間Ｓ１１が形成される。隙間Ｓ１１と隙間Ｓ１２とは同一寸法となるように設定することが係止部４１ｃの対角に位置する角が天井部３３ａと搭載盤７０に同時に衝突することになって好ましいが、別段、両者の差が大きくなければ異なっていてもよい。以上により、係止部４０ｃは下ガイド部３４の内面及び搭載盤７０の上面７１に隙間Ｓ１１、Ｓ１２及びＳ２を以って離間している。なお、上ガイド部２５に雌ネジ２６が刻設されている場合、連結部材４０の回転はドライバ溝４０ｅにドライバを挿入して回すことで行われる。

減震装置１０を使用する際には、図９に示すように下ブラケット３０の下側に搭載盤７０を重設し、その４隅を取着部３１でそれぞれ設置面Ｇに取着することにより、減震装置１０は下ブラケット３０を通じて設置面Ｇに固定される。一方、上ブラケット２０の垂直プレート２３の両側を取着部２１でそれぞれ減震対象物Ｍの下部側面に取着することにより減震装置１０は上ブラケット２０を通じて減震対象物Ｍに固定される。この減震装置１０は減震対象物Ｍを支持するのに適した複数個を減震対象物Ｍの周囲に必要数取着して一台の減震対象物Ｍを支持するものである。

減震対象物Ｍを稼動させると、それ自体に振動が生じ、その振動に対応して上ブラケット２０が振動するが、減震装置１０の振動吸収材５０が振動を吸収して設置面Ｇへの不適な振動の伝達を抑制することができる。この間、係止部４０ｃは下ガイド部３３及び搭載盤７０に対する離間状態を保つ。また、小地震のような小さな揺れが発生した場合でも、下ブラケット３０側から上方の減震対象物Ｍに伝達しようとする外力は振動吸収材５０の弾性に基づく振動吸収作用によって上ブラケット２０側への不適な揺れの伝達を抑制し、離間状態を保って減震対象物Ｍを僅かにローリングさせる程度で減震対象物Ｍに対する悪影響を及ぼさないように対処することができる。

大地震が発生した場合は設置面Ｇ側から大きな外力が下ブラケット３０に直接伝達され、減震対象物Ｍは前後左右、上下とあらゆる方向に揺さぶられ、大きくローリングしようとする。この時、図７（図７は実施例３の傾動状態を示すものであるが、後述する傾動調整部材６０ｂと係止部４０ｃとが一体となって下固定部４１の働きをなすので、この図を実施例１の説明に代用する。）のようにローリングする減震対象物Ｍと共に上ブラケット２０、連結部材４０が傾動し、振動吸収材５０を繰り返し圧縮する。

これによって、地震エネルギに一部は熱に変換されてその分だけ減衰する。そして、その傾きが一定角度θを越えようとした処で下固定部４１の一端の下面４０ｄ（図の場合は左端の底面）が搭載盤７０の上面７１に、下固定部４１の反対側の上面（図の場合は右端の上面）が下ガイド部３３の天井部３３ａの天井面３６ａに衝突して傾動を止める。押圧ポイントを黒丸で示す。そして、その緩和された衝撃は連結部材４０を通して上ブラケット２０から減震対象物Ｍに伝わる。ローリングの際は、押圧ポイントを黒丸は左右入れ替わることになる。これにより、振動吸収材５０に吸収されてある程度弱くなった衝撃荷重を減震対象物Ｍに与えるもののローリングによる減震対象物Ｍは防止できる。なお、水平方向の揺れは振動吸収材５０の小径部５０ｂにより吸収・緩和される。

図４は本発明の実施例２で、隙間Ｓ１２に合成ゴムや低反発ゴムのような弾性部材から衝撃吸収部材６０ａが挟み込まれている場合である。この場合、上固定部４２であるナット４２ｃを締め込んで行くと、実施例１と同様、連結部材４０の引き上げによって係止部４０ｃが上昇して衝撃吸収部材６０ａを係止部４０ｃと天井部へ３３ａを挟み込む。搭載盤７０の上面７１との間では隙間Ｓ１１が形成される点は実施例１と同様である。衝撃吸収部材６０ａは前述のように弾性部材にて形成されているので、前述のような減震対象物Ｍがローリングして係止部４０ｃが傾動した時（或いは上下動した時）、ある程度変形するので、実質的には隙間Ｓ１２と同等の働きをする。従って、図４の衝撃吸収部材６０ａの部分は隙間Ｓ１２と表示した。震対象物Ｍがローリングして係止部４０ｃが傾動した時、図７と同様の作用が部分的に圧縮された衝撃吸収部材６０ａを介して発生する。その間、衝撃吸収部材６０ａでは圧縮分だけ振動エネルギーの減衰効果を得ることができる。それ以外の点は実施例１と同様である。

図５は本発明の実施例３で、ブラケット３０の下ガイド部３３の天井部３３ａに非接触にて、隙間Ｓ１２に例えば、鉄や硬質樹脂などの硬質の傾動調整部材６０ｂが挟み込まれている。減震対象物Ｍのローリング規制度合いは隙間Ｓ１１、Ｓ１２の大きさによって決まるので、傾動調整部材６０ｂの肉厚を調整することで最適又は任意の感度に設定できる。

傾動調整部材６０ｂは、剛性が得られる素材を用いる。例えば、硬質樹脂材等の高分子材または鉄などの金属材で剛性を有する円板で構成することができる。傾動調整部材６０ｂの外径は係止部４０ｃと一致しており、内径は上ガイド部２５の外径に一致し、上ガイド部２５に嵌り込んでいる。図示していないが、傾動調整部材６０ｂの内径を連結部材４０の外径に一致するようにし、傾動調整部材６０ｂの上面に上ガイド部２５の上動規制部２７が当接するようにしてもよい。なお、隙間Ｓ１２については実施例１と同様であり、また、傾動調整部材６０ｂは係止部４０ｃの上に取り付けられて一体となって働くため、傾動調整部材６０ｂと係止部４０ｃとで下固定部４１となる。この場合も搭載盤７０の上面７１との間では隙間Ｓ１１が形成される点は実施例１と同様であり、それ以外の点は実施例１と同様である。

図６は本発明の実施例４で、隙間Ｓ１２に前述の傾動調整部材６０ｂと衝撃吸収部材６０ａとが挟み込まれている。衝撃吸収部材６０ａは傾動調整部材６０ｂの上の設けられ、上・下ブラケット２０、３０は衝撃吸収部材６０ａにて縁が切られるようになっている。この場合も衝撃吸収部材６０ａが隙間Ｓ１２と実質的に同様の働きをなす。この場合も搭載盤７０の上面７１との間では隙間Ｓ１１が形成される点は実施例１と同様であり、それ以外の点は実施例１と同様である。

１０…減震装置 ２０…上ブラケット
２１…取着部 ２１ａ…平座金
２１ｂ…バネ座金 ２１ｃ…六角ボルト
２２…長孔 ２３…垂直プレート
２４…水平プレート ２５…上ガイド部
２６…雌ネジ ２７…上動規制部
３０…下ブラケット ３１…取着部
３１ａ…平座金 ３１ｂ…バネ座金
３１ｃ…六角ボルト ３２…平板
３２ａ、３２ｂ…ベース孔 ３３…下ガイド部
３３ａ…天井部 ３４ａ…下面開口
３５…挿通孔 ３６…空間部
３６ａ…天井面 ４０…連結部材
４０ａ…本体 ４０ｂ…雄ネジ
４０ｃ…係止部 ４０ｄ…下面
４０ｅ…ドライバ溝 ４１…下固定部
４１ｅ…上面 ４２…上固定部
４２ａ…平座金 ４２ｂ…バネ座金
４２ｃ…ナット ５０…振動吸収材
５０ａ…大径部 ５０ｂ…小径部
６０ａ…衝撃吸収部材 ６０ｂ…傾動調整部材
７０…搭載盤 ７１…搭載盤の上面
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２…隙間 Ｇ…設置面
Ｍ…減震対象物 θ…一定角度

Claims (4)

1. 減震対象物に固定される上ブラケットと、
   上方に膨出し、且つ、下面が開口し、内部に空間部が形成された下ガイド部を備え、設置面に固定される下ブラケットと、
   前記下ブラケットと前記設置面との間に敷設され、前記下ガイド部の下面開口を閉塞する搭載盤と、
   前記上ブラケットと下ブラケットとに挟持された弾性部材よりなる振動吸収材と、
   前記上ブラケットに固定され、振動吸収材及び前記下ブラケットに備えられた下ガイド部とを上下方向に貫通する連結部材と、
   前記連結部材の下部に設けられ、前記空間部内に収納される下固定部とを備え、
   前記下固定部の上面と下ブラケットの下ガイド部の天井部との間に隙間が設けられ、且つ、前記下固定部の下面と搭載盤との間に隙間が設けられており、
   前記下固定部の上面と前記下ブラケットの下ガイド部の天井部との間の隙間と、前記下固定部の下面と前記搭載盤との間の隙間とは、前記上ブラケットおよび前記連結部材が減震対象物と共に傾動して一定角度を越えようとしたところで前記下固定部の一端の下面が前記搭載盤の上面に衝突するとともに、前記下固定部の反対側の上面が前記下ガイド部の天井部の天井面と衝突するように略同一寸法に設定されていることを特徴とする減震装置。
2. 下固定部の上面と下ブラケットの下ガイド部の天井部との間の隙間に弾性の衝撃吸収部材が挟み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の減震装置。
3. 下ブラケットの下ガイド部の天井部に非接触にて、下固定部の上面と天井部との間の隙間に硬質の傾動調整部材が挟み込まれているまれていることを特徴とする請求項１に記載の減震装置。
4. 衝撃吸収部材に沿って傾動調整部材が更に挟み込まれていることを特徴とする請求項２に記載の減震装置。

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