JPH088363Y2 - 防振装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、地震から建物や精密機械類を保護するた
め、或いは振動発生源が周囲に与える弊害を防止するた
めの防振装置に関し、さらに詳しくは、固定側と可動側
との間に生じる垂直方向の相対変位は勿論のこと、特
に、水平方向の相対変位の発生に際しても安定して効果
的に対処し得る防振装置に関する。

〔従来の技術〕

建物の土台や精密機械類或いは往復動機器等の設置床
である固定側と、建物や精密機械および往復動機器等の
可動側との間における水平および垂直方向の相対変位に
対処するための防振装置としては、例えば、特開昭54−
134269号公報にみられるようなものが既に知られてい
る。

すなわち、このものは、建物の土台や精密機械類或い
は往復動機器等の設置床である固定側に対して設置され
る固定側部材と可動側を支持する可動側部材のそれぞれ
の対向面を球面凹部として形成し、これら球面凹部の間
にスチールボールを介在させている。

そして、上記球面凹部とスチールボールとで可動側部
材を固定側部材に対して所定の位置に保つと共に、地震
や振動発生源である往復動機器等によって固定側部材と
可動側部材との間に発生した振動のうち、水平方向の振
動を球面凹部の間で転動するスチールボールにより遮断
して可動側部材或いは固定側部材に伝達されるのを防止
するようにしている。

また、上記と併せて、可動側部材上に上下方向へと向
けて伸縮可能のコイルスプリングを備えた弾性支持部材
を装着し、この弾性支持部材を介して建物や精密機械類
或いは往復動機器等を支持することで、前記振動のうち
の垂直方向分を弾性支持部材で吸収してその振動の伝達
を緩和している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、かかる防振装置にあっては、特に、水平方向
振動に対する防振機構の振動系自体が球面凹部と当該球
面凹部を転動するスチールボールとで構成してあるため
に、以下に述べるような欠点をもつ。

すなわち、水平方向の振動によって固定側部材と可動
側部材との間の相対変位が大きくなればなるほど、、言
い換えれば、水平方向の振動の振幅が大きくなればなる
ほど球面凹部の傾斜角が増大する。

そのために、これら固定側部材と可動側部材が元の所
定の相対位置関係に戻ろうとする復元力（スチールボー
ルが球面凹部の中心位置に戻る力）は、水平方向振動の
振幅の大小に応じて大きくなり、したがって、小さな変
位から大きな変位に対応して効果的に防振作用を行うこ
とが困難となる。

また、このように振動系自体が、振幅の大小に応じて
復元力が増大するところの所謂ばね−質量系と同等の作
用を行うことになることから、球面凹部の半径をR,スチ
ールボールの半径をｒとすると可動側の固有振動数fn
は、 となり、上式から分かるように、これら球面凹部の半径
Ｒとスチールボールの半径ｒが決まると「fn＝一定」と
なって常に固有振動数が一定値を保つ。

その結果、可動側の固有振動数は、固定側と可動側間
の相対変位の大小即ち振幅の大小によっても変化せず、
したがって、加振振動数が可動側の固有振動数に一致す
ると可動側が共振を起こして水平方向に大きく振動する
ことになる。

そのために、振動系の固有振動数を考慮してその都度
球面凹部の半径Ｒとスチールボールの半径ｒを設計し直
すなり、或いは、どんな振動にも対処しようとするなら
ば共振防止用の減衰器の使用が必須となり、その結果、
固定側と可動側間の振動絶縁効果が阻害されて防振機能
が低下するという欠点をもつ。

したがって、この考案の目的は、固定側部材と可動側
部材間の水平方向の振幅の大小に関係なく復元力を一定
に保って加振振動数に関係なく可動側の固有振動数を不
変とし、それによって、可動側が共振を起こすことなく
常に安定して荷重支持を行うことのできる防振装置を提
供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的は、この考案によれば、固定側に設置す
る固定側部材と、この固定側部材の上にスチールボール
を介して水平方向へと移動可能に載置した水平方向支持
機構である可動側部材と、この可動側部材の上に上下方
向へと向けて伸縮可能に装着した垂直方向支持機構であ
る弾性支持部材とを通して可動側を支持するようにした
防振装置において、固定側部材の底部上面を、中心部分
から外周側へと向って自動調心機能と共振防止機能とを
併せもつ連続した直線状の登り勾配となる円錐凹部とし
て形成し、この円錐凹部の上に可動側部材を下部に設け
たスチールボールを介して転動自在に載置することによ
って達成される。

〔作用〕

すなわち、可動側部材のスチールボールが載る固定側
部材の底部上面を中心部分から外周側へと向かって連続
した直線状の登り勾配となる円錐凹部として構成したこ
とにより、固定側部材と可動側部材の水平方向への相対
変位の発生時における復元力は、両者の相対変位の大小
即ち振幅の大小に関係なく何処の位置にあろうとも常に
円錐凹部の傾斜角θによって一義的に決まる一定値を保
つ。

したがって、固定側と可動側間の振幅をａとすると可
動側の固有振動数fnは で与えられ、これにより、加振振動数が可動側の固有振
動数に一致して可動側に共振が生じようとすると、可動
側の固有振動数fnが変化して可動側に共振が生じるのを
抑え、常に安定した防振作用を確保することになる。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいてこの考案による防振装置の
好ましい実施態様を説明する。

第１図に示す防振装置は、基台部分を構成する固定側
部材10と、水平方向支持機構である可動側部材20、およ
び垂直方向支持機構である弾性支持部材30とからなって
いる。

固定側部材10は、例えば、建物の土台等の固定側Ｂに
対して設置されるもので、この実施例にあっては、凹状
ボックス型に形成されたハウジング11からなり、このハ
ウジング11の底部下面から突出する突起12を固定側Ｂに
埋設することで定着される。

上記ハウジング11の底部中央部分は肉厚の受座部14と
して構成されており、この受座部14の下面から前記した
突起12が突出していると共に、当該受座部14の上面は、
中心部分から外周側へと向かって連続した直線状の登り
勾配となる円錐凹部13として形成されている。

また、ハウジング11の内部は油室Ｒとなっていて、当
該油室Ｒ内には適宜量の潤滑油が入れてあり、上記円錐
凹部13がこの潤滑油中に浸されるようになっている。

一方、可動側部材20は中央本体部21と周辺鍔部22とか
ら構成されており、中央本体部21の下部には、スナップ
リング24で保持された球面保持具25,26を介して大径の
スチールボール23が転動自在に設けられている。

また、中央本体部21と球面保持部26の間には多数の小
径スチールボール27が収納されていて、これら小径のス
チールボール27を介して大径のスチールボール23を支持
することにより、大径のスチールボール23の回転摩擦力
を減じて円滑な転動を確保するようにしてある。

上記大径のスチールボール23の一部は、可動側部材20
における中央本体部21の下底から下方に向かって突出し
ており、このスチールボール23を固定側部材10の円錐凹
部13上に載せることで可動側部材20を固定側部材10上に
載置している。

これにより、通常の状態にあっては、重力の作用によ
りスチールボール23が円錐凹部13の中心部分に位置する
と共に、この中心位置と外周部分との間を小径のスチー
ルボール27による回転摩擦力の低減作用とハウジング11
の油室Ｒ内に入れた潤滑油による転がり抵抗の低減作用
を受けつつスチールボール23が円滑に転動するようにし
てある。

可動側部材20における周辺鍔部22は、中央本体部21の
上部側面から水平方向へと固定側部材10のハウジング11
を越えて円板状に延伸し、可動側部材20の中央本体部21
と協同して下方に位置する固定側部材10の円錐凹部13を
上方から覆うカバーとしての役目を果している。

さらに、弾性支持部材30は、例えば、建物の床等の可
動側Ｆと可動側部材20との間を垂直方向に弾性支持する
ためのもので、中間胴部のリング32を挟んで上下にベロ
ー31を配した所謂エアばねとして構成されており、当該
エアばねの上下端を可動側Ｆと可動側部材20における中
央本体部21とにそれぞれ連結することで可動側Ｆを弾性
的に支持している。

かくして、以上のように構成されたこの考案による防
振装置は、以下に述べるような動作を行う。

すなわち、地震等の振動発生源のない通常の状態にあ
っては、重力の作用により可動側部材20の大径のスチー
ルボール23が、固定側部材10における円錐凹部13の中心
部分に位置する所定位置を保っている。

また、弾性支持部材30は、可動側Ｆの垂直方向荷重を
ベロー31によるエアばね作用の下で固定側Ｂに対し可動
側部材20と固定側部材10とを通して安定的に支持してい
る。

この状態から地震等が発生して固定側Ｂに振動が生じ
たとすると、当該振動中の水平方向分の振動に伴い固定
側部材10の円錐凹部13が、可動側Ｆの慣性によりスチー
ルボール23を転動させつつ可動側部材20に対して水平方
向に相対変位を起こす。

また、地震等の振動源が治まれば、固定側部材10にお
ける円錐凹部13の斜面効果により、可動側部材20のスチ
ールボール23が当該円錐凹部13の中心位置に向かって転
動しつつ復帰する。

この自動調心機能により可動側Ｆが固定側Ｂに対して
元の相対位置関係に戻って静止し、次の地震等の発生に
備えるのである。

このことから、地震等によって固定側Ｂに水平方向の
振動が生じたとしても可動側Ｆは慣性によって殆ど水平
方向には動かず、固定側Ｂに生じた水平方向の振動を固
定側部材10と可動側部材20との間で吸収して当該振動の
可動側Ｆへの伝達を極力軽減する。

しかも、この際、固定側Ｂと可動側Ｆとの間に少しで
も相対変位が生じたとすると、固定側部材10の円錐凹部
13と可動側部材20のスチールボール23との間には、当該
円錐凹部13の傾斜面によってスチールボール23が円錐凹
部13の中心位置に戻ろうとする復元力が生じる。

この復元力は、円錐凹部13の傾斜面が中心部分から外
周側へと向って連続した直線状の登り勾配となっている
ために、固定側Ｂと可動側Ｆとの間の相対変位の大小即
ち振幅の大小に関係なく、何処の位置にあろうとも円錐
凹部13の傾斜角によって一義的に決まる一定値を保つ。

そのために、可動側Ｆの固有振動数は、スチールボー
ル23の転動即ち固定側Ｂと可動側Ｆとの間の水平方向へ
の振動の振幅に伴って先のこの考案の作用の項で説明し
たように変化することになる。

したがって、可動側Ｆが共振によって大きく水平方向
に振動しようとすると当該可動側Ｆの固有振動数が変化
して共振点がずれ、かくして、この共振防止機能により
可動側Ｆに発生する共振を抑えることになる。

なお、この考案の特徴とは直接の関係はないが、振動
中の垂直方向分の振動に対しては弾性支持部材30がエア
ばねとして作用し、当該エアばね作用で垂直方向の振動
が可動側Ｆへと伝達されるのを軽減する。

以上、これまで述べた実施例の説明に際しては、主と
してこの考案の防振装置を建物の免震マウントとして使
用した場合について述べてきたが、これに代えて、例え
ば、精密機械類の防振マウントや振動発生源である往復
動機器等からの振動伝播防止用マウントとしても使用し
得ることは勿論であり、この場合にあっても、単に振動
源が固定側Ｂから可動側Ｆに変わるだけでその作用は前
記したところと異なることはない。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案による防振装置は、以下に述
べるような効果を発揮し得る。

固定側と可動側の水平方向への相対変位の発生に際
して両者が元の相対位置関係に戻ろうとする復元力が、
これら両者の相対変位の大小即ち振幅の大小に関係なく
何処の位置にあろうとも常に円錐凹部の傾斜角によって
一義的に決まることになる。

したがって、固定側と可動側間の水平方向への小さな
変位から大きな変位に対応して効果的に防振作用を行う
ことができる。

また、上記したように、振動系自体がばね−質量系
とは異なって復元力が常に一定値を保つことから、可動
側に共振が生じて振幅が大きくなろうとすると当該可動
側の固有振動数が変化することになるので、共振の発生
を未然に防止することができる。

そのために、共振を防止するためのダンパ等の減衰
器の使用も不要となるので固定側と可動側間の振動絶縁
効果が著しく向上し、これらのことが相俟って優れた防
振効果を発揮し得ることになる。

しかも、振動が治まれば、可動部材側のスチールボ
ールが固定部材側の円錐凹部面を転動して所定の位置で
ある円錐凹部の中心位置に自動的に戻り、したがって、
自動調心機能をも付与することができる。

かくして、どのような振動体や振動発生源に対して
も同様の防振効果を発揮し得ることになるので、防振装
置の設計に際してその都度設計を行うことなく所期した
減衰作用の下で効果的な防振作用を果たし得ることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る防振装置の一実施例を示す縦
断正面図である。 〔符号の説明〕 10…固定側部材、13…円錐凹部、20…可動側部材 23…スチールボール、30…弾性支持部材、Ｂ…固定側 Ｆ…可動側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 亀井 俊明 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カヤ バ工業株式会社相模工場内 (56)参考文献 特開 昭50−133386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−51689（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−2094（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−101033（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−2093（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−21318（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側に設置する固定側部材と、この固定
   側部材の上にスチールボールを介して水平方向へと移動
   可能に載置した水平方向支持機構である可動側部材と、
   この可動側部材の上に上下方向へと向けて伸縮可能に装
   着した垂直方向支持機構である弾性支持部材とを通して
   可動側を支持するようにした防振装置において、固定側
   部材の底部上面を、中心部分から外周側へと向って自動
   調心機能と共振防止機能とを併せもつ連続した直線状の
   登り勾配となる円錐凹部として形成し、この円錐凹部の
   上に可動側部材を下部に設けたスチールボールを介して
   転動自在に載置したことを特徴とする防振装置。