JP6463137B2 - Seismic reduction device - Google Patents
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Description
本発明は、巨大地震に見舞われ、防振架台或いは枠フレームで構成された固定台など支持架台に、載置された負荷に対する支持架台の許容範囲を超える揺れが生じたとしても、載置された負荷の転倒を効果的且つ未然に防止できる後付けの減震装置に関する。 The present invention suffers from a huge earthquake and is placed on a support stand such as an anti-vibration stand or a frame made of a frame frame, even if a swing exceeding the allowable range of the support stand for the placed load occurs. The present invention relates to a retrofit seismic reduction device that can effectively prevent the falling of a load.
従来からビルの電源装置や工場に設置された機械設備は、枠フレームで構成された固定台に直接載置されたり、これら設備から発生する振動、或いはこれら装置に設置面から伝達する振動を遮断するために防振架台に載置されるという事が広く行われている。 Conventionally, power supply devices in buildings and machinery and equipment installed in factories are placed directly on a fixed base composed of a frame frame, and vibrations generated from these facilities, or vibrations transmitted from the installation surface to these devices are cut off. In order to do this, it is widely used to be placed on a vibration isolation stand.
防振架台を利用する場合、床に設置される下部架台と、負荷である装置を載置する上部架台と、両者の間に複数力所設置され、上部架台を支えるコイルばねを主構成要素とする防振具と、上部架台と下部架台の間で水平方向及び垂直方向に相対移動が生じた場合にこれを一定範囲に抑制するストッパ機構とで構成されている。これにより装置から発生した通常の振動、或いは前述のように地震などによる逆方向からの振動(床側からの振動)に対しては、コイルばねの働きにより上部架台と下部架台との間の振動の伝達を効果的に遮断或いは抑制することができる。 When using an anti-vibration frame, the lower frame installed on the floor, the upper frame on which the load device is placed, and coil springs that are installed at multiple power stations between the two to support the upper frame are the main components. And a stopper mechanism that suppresses a relative movement in the horizontal direction and the vertical direction between the upper frame and the lower frame. As a result, for normal vibrations generated from the device, or vibrations from the reverse direction due to earthquakes as described above (vibrations from the floor side), the vibration between the upper frame and the lower frame due to the action of the coil spring. Can be effectively blocked or suppressed.
そして、仮に、前述のように逆方向の揺れとして、台風のような風の圧力や小規模の地震による揺れに見舞われ、通常の振幅を超えるような揺れを受けたとしても、ストッパ部材とその可動範囲を規制する耐震枠とで構成されたストッパ機構によって上部架台間と下部架台間の水平方向或いは垂直方向の相対移動が一定範囲で規制されて上部架台が許容値を越えて大きく揺れて傾いたり、甚だしくは装置もろとも上部架台が倒れるということがないように規制している。 And, as mentioned above, even if it is affected by wind pressure like a typhoon or a shake by a small-scale earthquake as a shake in the reverse direction, even if it receives a shake exceeding the normal amplitude, the stopper member and its The horizontal or vertical relative movement between the upper frame and the lower frame is restricted within a certain range by the stopper mechanism composed of the seismic frame that regulates the movable range, and the upper frame is greatly swung over the allowable value and tilted. In other words, the device is regulated so that the upper frame will not fall down with the device.
ところが、ストッパ部材の強度を遥かに超えるような巨大地震に襲われ、その巨大な衝撃荷重によりストッパ部材が破損し、特高トランスや非常用発電機などの大型設備機器が防振架台から転落して本来の機能を喪失するという事態が発生した(特許文献1)。なお、防振架台を使用せず、アンカーで床面に設置された固定台の上に重量設備を直接、設置する場合もあるが、この場合でも揺れによって重量設備が激しいローリングによって傾き、アンカーが破断したり引き抜かれたりして倒壊するということもあった。 However, it was hit by a huge earthquake that far exceeded the strength of the stopper member, the stopper member was damaged by the huge impact load, and large equipment such as extra high transformers and emergency generators fell from the anti-vibration stand. As a result, the original function was lost (Patent Document 1). In some cases, the weight equipment is installed directly on the fixed base installed on the floor with the anchor without using the anti-vibration mount. Sometimes it broke down or pulled out.
このような事故の原因は、防振架台のストッパ部材の強度不足が原因であるが、ストッパ部材は防振架台に組み込まれているため、強度を補強するためには架台ごと取り換える必要があり大規模な工事が必要となる。このような大規模な工事では、多大なコストと工事期間中に地震に見舞われるというようなリスクがあり、現時点では既に組み込まれている防振架台をそのまま利用し、後付けでストッパ部材の強度不足を解消することが望まれている。また、防振架台を使用せず、重量設備を直接、固定台の上に設置する場合もアンカーの補強などは不可能であり、後付けの補強が望まれている。 The cause of such an accident is due to insufficient strength of the stopper member of the anti-vibration base, but since the stopper member is built into the anti-vibration base, it is necessary to replace the base to reinforce the strength. Large scale construction is required. In such large-scale construction, there is a large cost and risk of being hit by an earthquake during the construction period. At present, the built-in vibration isolator is used as it is, and the strength of the stopper member is insufficient after retrofitting. It is hoped that this will be resolved. In addition, even when the heavy equipment is installed directly on the fixed base without using the vibration isolating base, it is impossible to reinforce the anchor or the like, and retrofitting is desired.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、後付けで効果的な補強用の減震装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an effective vibration-reducing device that is retrofitted.
請求項1に記載の減震装置Bは、
厚手の板金をL形に折り曲げて形成され、負荷W支持用の支持架台Aの側方に固定される固定辺10bおよび支持架台Aの側面に面接するように設けられた架台受け片10aを有する支持部材10と、
前記架台受け片10aに固定され、支持架台Aの側面に接して又は隙間Sを設けて設置された弾性部材12と、
前記架台受け片10aは、弾性部材12に揺れが加わり、弾性部材12の変形だけでは不足の時、固定片10bに対する屈曲部分において復帰可能にて弾性部材12と共に抵抗を持って背方に移動可能に構成され、
支持架台Aの反対側である、架台受け片10aの背面側に配置され、揺れを発生した支持架台Aの側面に弾性部材12が押圧され、弾性部材12と共に背方に移動した架台受け片10aに押圧され、抵抗を持って背方に移動するダンパー部材20とで構成されていることを特徴とする。
The vibration damping device B according to
It is formed by bending a thick metal plate in an L shape, with the load W
An
The frame receiving
The cradle receiving
請求項2に記載の減震装置Bの弾性部材12は、高減衰積層エラストマで構成され、支持架台Aの側面に対する弾性部材12の当接面13の接触面積が、支持架台Aの揺れに合わせて増大するようになっていることを特徴とする。
The
請求項3に記載の減震装置Bの高減衰積層エラストマで構成された弾性部材12は、硬度や粘性が異なるエラストマ12a〜12cの積層構造で構成されていることを特徴とする。
The
このように後付けの減震装置Bが設置された支持架台Aに対して、減震装置Bの弾性部材12の弾性変形の範囲を超えるような大きい揺れが入力した場合、揺れを発生した支持架台Aにて弾性部材12が変形した状態で、更に架台受け片10aが例えば大きく撓んで背方に移動し、架台受け片10aの背方に設けられたダンパー部材20を後方に押し出すことになる。この間に揺れのエネルギーが熱に変換されて大きく減衰し、これに依り揺れが抑制される。この場合、ダンパー部材20は架台受け片10aの背面に接して配置されている場合(図5)と、僅かな隙間(図示せず)を設けて配置されている場合とがある。前者は架台受け片10aが後方に移動すれば直ちに架台受け片10aと共に背方に移動することになるが、後者の場合は隙間の分だけ架台受け片10aの前後の移動分だけ余裕がある。
When a large shaking exceeding the range of elastic deformation of the
揺れが更に大きい場合には、架台受け片10aと共にダンパー部材20も背方に大きく押しやられるが、ダンパー部材20は抵抗を持って共に移動することになるので、ダンパー部材20が破損しない限り、支持架台Aの倒壊は避けられる。この減震装置Bは後付けであるから、いつでも必要な数だけ必要な場所に増設することができる。
When the shaking is further large, the
また、高減衰積層エラストマ12a〜12cで構成された弾性部材12の、上部架台2に対する当接面13に接触面積が、上部架台2に揺れに合わせて増大するようになっているので、揺れに合わせて弾性部材12の減衰力を増減させることができ、ある程度の地震に対しては弾性部材12で対処することができる。
In addition, since the contact area of the
加えて高減衰積層で構成された弾性部材12は、硬度や粘性が異なるエラストマ12a〜12cの積層構造であるから、積層の方法によって減衰性能を調整できる。
In addition, since the
以下、本発明を図面に従って説明する。本発明の減震装置Bが設置される支持架台Aには図1、3〜7に示す防振架台と図2に示す負荷Wを載置するための台などがあるが、本発明では、防振架台をその代表例(第1実施例)とし、符号Aを付して説明する。本発明の減震装置Bは、防振架台Aの周囲の適所に後付けで配置して防振架台Aの上部架台2の揺れを抑制するものである。防振架台Aは下部架台1、上部架台2、防振具3、及びストッパ機構Dで構成されている。下部架台1は床面50に固定されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings. The support base A on which the vibration damping device B of the present invention is installed includes a vibration isolation base shown in FIGS. 1 and 3 to 7 and a base for placing the load W shown in FIG. A vibration isolator will be described as a representative example (first embodiment) with reference numeral A. The anti-seismic device B of the present invention is retrofitted to an appropriate place around the anti-vibration gantry A and suppresses the shaking of the
上部架台2と下部架台1の外枠は、通常、長短2本ずつの鋼材を矩形に溶接したもので、下部架台1の四隅にコーナー部材4が配置されている。下部架台1のコーナー部材4は、正面視コ字形で2つの外側面が開放している部材で、下片4aにアンカーボルト孔4bが穿設されている。そして上片4cにはストッパ機構Dのストッパボルト41の下端部がナット掛けにて取り付けられている(図3)。
The outer frames of the
上部架台2の短辺部材2aのコーナー部分にストッパ孔2bが穿設されており、ストッパ孔2bに段付きゴム座金42が嵌め込まれている。なお、上部架台2には取付フレーム2dが短辺部材2aに平行に2本懸け渡されており、取付孔2eが形成されている。更に、上部架台2の内側にはコンクリート2fが充填されている。
A stopper hole 2b is formed in a corner portion of the
防振具3は、周知の構造のもので、基台3aと、基台3a上に取り付けられ、中空で下面開口、上端面閉塞状、且つ周面が多段の蛇腹が形成され、上部架台2を直接支える樹脂製の蛇腹部材3bと、蛇腹部材3b内に設けられたコイルばね3cとで構成されており、基台3aの底面に設けられたスライド溝3dによって下部架台1上を移動させて任意の場所に設置することができ、上部架台2はコイルばね3cによって支持されている。防振具3は上部架台2と下部架台1間で複数個所に設置されている。
The
ストッパ機構Dは、ストッパボルト41、段付きゴム座金42、減震ワッシャ43、座金44及びナット45で構成されている。ストッパボルト41の下部がコーナー部材4の上片4cのボルト孔に挿通され、その上下から座金44を介してナット止めされている。ストッパボルト41の上部は、短辺部材2aの両端に穿設されたストッパ孔2bに取り付けられた段付きゴム座金42の貫通孔に挿通され、ストッパ孔2bの上方に上方への振れを制限するナット45が固定されている。そして、段付きゴム座金42の下面とコーナー部材4の上片4c上のナット45との間に、段付きゴム座金42の下面及び前記ナット45に非接触にてストッパボルト41に減震ワッシャ43が螺着されている。
The stopper mechanism D includes a stopper bolt 41, a stepped rubber washer 42, a vibration reducing washer 43, a
本発明にかかる防振架台Aは、コーナー部材4のアンカーボルト孔4bを利用して床面50に植設されたアンカーボルト51にて床面50に固定されている。そして、防振架台Aの周囲に減震装置Bが同様に床面50或いは下部架台1に溶接接合などによって増設された増設架台1a上に固定される。勿論、スペースがある場合には増設架台1aを設けず、直接、下部架台1に設置してもよいし、同様に増設架台1aを設けずに、床面50にアンカーボルト51を植設し、減震装置Bも取り付けてもよい(図示せず)。本発明は後付けの減震装置Bであるから増設架台1aを下部架台1の側面の必要個所に溶接接合にて増設するものとする。
The anti-vibration mount A according to the present invention is fixed to the
減震装置Bの実施例は、図5〜7に示すように、支持部材10、弾性部材12及びダンパー部材20とで構成されている。支持部材10は、例えば、厚手の板金をL形に折り曲げた形状のもので、増設架台1a上に固定される固定片10bと弾性部材12を装着するための架台受け片10aとで構成される。固定片10bに対して架台受け片10aの内隅角度θは、90°に近い鋭角である。架台受け片10aにある程度の力を加えると固定片10bに対する屈曲部分で弾性変形を生ずる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the embodiment of the vibration damping device B includes a
弾性部材12は、例えば、厚手の高減衰積層エラストマが用いられる。勿論、高減衰積層エラストマに限られるものではなく、ブチルゴム、シリコンゴムその他各種ゴム、ゴムやその一種で反発力の殆んどない低反発ゴムが使用できる。本実施例の弾性部材12は厚手の長方形で、当接面13の下部が前記内隅角度θと等しい角度で切落されている。この部分は設置状態で上部架台2の側面に平行な面で、この部分を第1当接面13aとする。そして、第1当接面13aより上の部分を第2当接面13bとする。第2当接面13bは角度θで上部架台2の側面に対して上に行くに従って次第に離間する登り傾斜している。これにより、支持架台Aの側面に対する弾性部材12の当接面13の接触面積が、支持架台Aの揺れに合わせて増大するようになっている。このような作用効果は上記構成だけで生じるものでなく、図示していないが、当接面に突起を形成したり、弾性部材を当接面方向に向かってその直径を次第に漸減させる角錐や円錐など錐形に形成してもよい。
As the
また、弾性部材12の積層体は全体を同じ硬さの高減衰積層エラストマで形成しても良いが、例えば、接触外層と内層とで構成し、いずれか一方に対して他方を硬くするようにしてもよい。また、図8のように、支持部材10の架台受け片10aに基層のエラストマ12aが貼り付けられ、第1金属板12fを介して中間層のエラストマ12bが貼り付けられ、第2金属板12gを介して表層のエラストマ12cが積層されている。各層のエラストマ12a〜12cを同じ硬度や粘性のものを使用してもよいが、各層毎に、例えば基層のエラストマ12aが最も硬く(或いは柔らかく)、表層のエラストマ12cが最も柔らかく(或いは最も柔らかく)なるように順次硬度変えてもよいし、粘性を変えてもよい。また、揺れのエネルギーを早期に減衰させるために柔らかいエラストマを表層に、これより硬いエラストマを中間層や基層に用いるようにしてもよい。このように硬度や粘性が異なるエラストマの積層構造とすることで、負荷Wに合わせて減衰性能を調整できるし、弾性部材12に対して垂直方向の力だけでなく、剪断方向の力も加わることがあるが、金属板12f・12g間のエラストマ12a〜12cが圧縮されながら剪断方向に平行にずれ、剪断方向の力も減衰することになる。また、図示しないが、弾性部材12の第1当接面13aを上部架台2の側面に接触させていてもよいし、図のように僅かな隙間Sを設けてもよい。
The laminated body of the
ダンパー部材20は、受けプレート20a、ダンパープレート20b及び補強リブ20cとで構成され、ダンパープレート20bの前端に前述の内隅角度θより90°に近い角度で立設された受けプレート20aが架台受け片10aに面して立設されている。そして、受けプレート20aの背面にて受けプレート20aとダンパープレート20bの間にこれらに直交して補強リブ20cが平行に立設されている。ダンパープレート20bの両側縁には補強リブ20cの外側にてこれに平行に、換言すれば受けプレート20aに向かう長孔20dが平行に穿設されている。長孔20dの長さは、地震発生時に加わる下部架台1に対する上部架台2の相対変位に対してストッパ機構Dが破損しない範囲が選ばれる。換言すれば、上部架台2が大きく揺れ、ストッパボルト41に大きな曲げモーメントが加わる前に長孔20dの端に締付ボルト20eが衝突してダンパー部材20がそれ以上後退しないことを意味する。
The
支持部材10の固定片10bは増設架台1aにボルトで強固に固定されている。一方、ダンパー部材20の受けプレート20aはその先端が支持部材10の架台受け片10aの背面に線接触にて当接(或いは図示していないが若干の隙間を設けて配置)している。そして、ダンパー部材20のダンパープレート20bはその長孔20dにて支持部材10の固定片10bに固定されている。この固定は締付ボルト20eにて強固に締め付けられておらず、架台受け片10aが背方に押圧されて弾性的に撓んだ時にある程度の抵抗をもって背方に滑り移動する程度に締め付けられている。
The fixed
しかして、地震が発生すると地震の揺れに合わせて床面50に設置された下部架台1が上部架台2に対して相対的に移動し、その結果、負荷Wと共に上部架台2が地震の振幅に合わせて揺れる。揺れが通常の振幅である場合には、防振具3によってその揺れが遮断される。
Thus, when an earthquake occurs, the
揺れが通常より大きい場合には、上部架台2の側面が弾性部材12の第1当接面13aに衝突し、第1当接面13aとその周辺部分までを圧縮する。弾性部材12は高減衰積層エラストマで形成されているので、圧縮されたときに振動エネルギーを熱に変え且つこれ放散して揺れを急速に減衰させる。揺れが大きくなると、弾性部材12の第1当接面13aを超えて第2当接面13bまで変形することになる。第2当接面13bは上部架台2の側面に対して傾斜しているので、揺れに合わせてその変形量が漸増する。これによって地震の大きさに応じて弾性部材12による減震効果を変化させることができる。
When the shaking is larger than usual, the side surface of the
揺れが大きくて弾性部材12の変形だけでは不足の場合、架台受け片10aの屈曲基部が背方に撓む。この弾性撓みにより架台受け片10aの背面に当接して配置されていたダンパー部材20の受けプレート20aが締付ボルト20eの締め付け力による抵抗を示しながら揺れ輻だけ後退する。この時、地震による揺れ輻が長孔20dの長さを越えたとしても、締付ボルト20eが切断されない限り、その地点でダンパー部材20は停止し、上部架台2のそれ以上の揺れを阻止する。この時、ストッパ機構Dのストッパボルト41は段付きゴム座金42の貫通孔の内周面に弾接し、ダンパー部材20と協働して揺れを減衰させる。そして、前述のように長孔20dの長さはストッパ機構Dのストッパボルト41が破損しない範囲になっているので、防振架台Aに搭載されている負荷Wの転倒は免れる。
When the shaking is large and the deformation of the
なお、図2は支持架台Aが固定の枠台で形成されている場合で、防振具3の装備はない。それ故、揺れによって防振具3による大きな揺れはないが、前述のように重量負荷Wの場合には、アンカーボルト51の破損による損傷発生も懸念されるため、その周囲に本発明の減震装置Bを設置することで実施例1と同様、効果的な転倒を防止できる。
FIG. 2 shows a case where the support frame A is formed of a fixed frame, and the
A:支持架台、B:減震装置、W:負荷、D:ストッパ機構、S:隙間、θ:内隅角度、1:下部架台、1a:増設架台、2:上部架台、2a:短辺部材、2b:ストッパ孔、2d:取付フレーム、2e:取付孔、2f:コンクリート、3:防振具、3a:基台、3b:蛇腹部材、3c:コイルばね、3d:スライド溝、4:コーナー部材、4a:下片、4b:アンカーボルト孔、4c:上片、10:支持部材、10a:架台受け片、10b:固定片、12:弾性部材、12a〜12c:エラストマ、12f・12g:金属板、13:当接面、13a:第1当接面、13b:第2当接面、20:ダンパー部材、20a:受けプレート、20b:ダンパープレート、20c:補強リブ、20d:長孔、20e:締付ボルト、41:ストッパボルト、42:段付きゴム座金、43:減震ワッシャ、44:座金、45:ナット、50:床面、51:アンカーボルト。
A: support frame, B: vibration reduction device, W: load, D: stopper mechanism, S: gap, θ: inner corner angle, 1: lower frame, 1a: additional frame, 2: upper frame, 2a: short side member 2b: stopper hole, 2d: mounting frame, 2e: mounting hole, 2f: concrete, 3: vibration isolator, 3a: base, 3b: bellows member, 3c: coil spring, 3d: slide groove, 4:
Claims (3)
前記架台受け片に固定され、支持架台の側面に接して又は隙間を設けて設置された弾性部材と、
前記架台受け片は、弾性部材に揺れが加わり、前記弾性部材の変形だけでは不足の時、前記固定片に対する屈曲部分において復帰可能にて前記弾性部材と共に抵抗を持って背方に移動可能に構成され、
前記支持架台の反対側である、架台受け片の背面側に配置され、揺れを発生した支持架台の側面に前記弾性部材が押圧され、前記弾性部材と共に背方に移動した前記架台受け片に押圧され、抵抗を持って背方に移動するダンパー部材とで構成されていることを特徴とする減震装置。 Is formed by bending a thick metal plate in an L shape, and the support member having a load fixed sides Ru fixed on the side of supporting the support cradle and cradle receiving piece provided so as to interview the side surface of the support cradle,
An elastic member fixed to the gantry receiving piece and installed in contact with the side surface of the support gantry or with a gap;
The frame receiving piece, Ri Kuwawa shakes the elastic member, wherein when the shortage alone deformation of the elastic member, movably to the dorsally with resistive together with the elastic member at resettable at the bent portion with respect to the fixed piece Configured,
The opposite side of the support cradle, disposed on the back side of the pedestal receiving piece, the elastic member is pressed against the side surface of the support cradle that occurred shaking, pressing the frame receiving piece that has moved to the back side with said resilient member And a damper member that moves to the back with resistance.
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