JPH1068443A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は装置の小型化及び免震動作のストロ
ークを確保することを課題とする。 【解決手段】 免震装置１１は、被載置物１２が載置さ
れる上ベース１３と、床面１４に設置される下ベース１
５と、上ベース１３と下ベース１５との間に介在する複
数のボール１６と、上ベース１３と下ベース１５との間
で各ボール１６を所定間隔に保持しながら水平方向に相
対変位可能に取り付けられたボール保持部材１７と、上
ベース１３から下方に突出して下ベース１５に低摩擦で
滑動する支持部１８と、上ベース１３と下ベース１５と
の間に装架され上ベース１３を所定の対向位置に復帰さ
せるベース復帰バネ１９と、下ベース１５とボール保持
部材１７との間に装架され各ボール１６をボール保持部
材１７と共に停止位置を含む所定範囲内に復帰させるボ
ール復帰バネ２０と、よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は免震装置に係り、特
に下ベースと上ベースとの間にボールを介在させて下ベ
ースと上ベースとの相対変位により免震動作させるよう
構成した免震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の免震装置は、被載置物が載置され
る上ベースと、床面に設置される下ベースと、上ベース
又は下ベースの一方のベースに固定され低摩擦で他方の
ベースを滑動自在に支持する球面ベアリングと、上ベー
スと下ベースとの間に張設されて上ベースと下ベースと
が免震動作前の位置に復帰するように附勢するベース復
帰バネとから構成されている。

【０００３】しかしながら、このように構成された免震
装置では、球面ベアリングのハウジングを上ベース又は
下ベースに固定しているため、球面ベアリングの変位量
と上ベースと下ベースとの相対変位量とが同一となる。
そのため、上ベースのストロークを所定長さとするよう
にした場合、上ベース及び下ベースの面積が大きくな
り、装置全体が大型化していた。

【０００４】そこで、同じストロークで上ベース及び下
ベースの面積を小さくする手段として、金属製のボール
を下ベースと上ベースとの間に介在させる構成が考えら
れている。この構成の免震装置では、地震等による振動
が伝播すると、複数のボールが転動するのに伴って下ベ
ースと上ベースとが相対変位して免震動作するものであ
る。

【０００５】そのため、上ベースと下ベースとの相対変
位量に対し、ボールの回転量が１／２となる構成である
ので、ボールの移動範囲が小さくて済み、その分上ベー
スのストロークが長くなる。また、下ベースと上ベース
との間には、下ベースと上ベースとが互いに対向する位
置に復帰するように張設されたベース復帰バネが配設さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た免震装置においては、地震等による振動が床面に伝達
されると、ボールが転動することにより下ベースと上ベ
ースとが水平方向に相対変位して被載置物に振動が伝わ
らないように免震動作し、ベース復帰バネのバネ力によ
り下ベースと上ベースとが互いに対向する動作前の位置
に復帰する。

【０００７】ところが、上記免震装置では、複数のボー
ルが下ベースまたは上ベースに対して滑ることを考慮し
ていなかったため、振動が減衰した後、ボールが免震動
作前の位置に復帰できず、免震動作する度に原点復帰位
置が安定しなかった。その結果、原点復帰位置がずれた
分だけボールの転動可能範囲、すなわち下ベースと上ベ
ースとの相対変位距離（ストローク）が小さくなり、そ
の結果、免震動作範囲が狭くなるので、免震装置が有す
る免震性能を十分に発揮することができなかった。

【０００８】そこで、本発明は上記課題を解決した免震
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、互
いに対向するように配された下ベースと上ベースとの間
に複数のボールを介在させて該下ベースと該上ベースと
の相対変位を可能にするとともに、下ベースと上ベース
とを所定の対向位置に復帰するように附勢するベース復
帰バネを配してなる免震装置において、前記複数のボー
ルを所定間隔位置に保持するボール保持部材と、該ボー
ル保持部材を免震動作前の停止位置を含む所定範囲内に
復帰させるボール復帰ばねと、を備えてなること特徴と
するものである。

【００１０】従って、本発明によれば、複数のボールを
保持するボール保持部材が復帰ばねにより附勢されてい
るので、ボールの滑りを低減すると共に、免震動作前と
免震動作後とのボール停止位置のずれを減少させること
ができる。そのため、次の免震動作時に初期の免震動作
範囲を確保でき、その装置が有する免震性能を十分に発
揮することができる。しかも、複数のボールがボール保
持部材により所定間隔位置に保持されているので、各ボ
ール間隔がばらつくことがなく、上ベースを安定的に支
持することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例について説明する。図１は本発明になる免震装置の一
実施例の樹断面図、図２は免震装置の平面図である。
尚、図２では内部構造が分かるようにするため最上部の
カバー部材を省略してある。

【００１２】免震装置１１には、例えばコンピュータ、
美術品等の被免震物１２が載置されており、地震発生時
に被免震物１２の倒壊を防止するように免震動作するも
のである。免震装置１１は、被載置物１２が載置される
上ベース１３と、床面１４に設置される下ベース１５
と、上ベース１３と下ベース１５との間に介在する複数
のボール（本実施例では４個配置）１６と、上ベース１
３と下ベース１５との間で各ボール１６を所定間隔に保
持しながら水平方向に相対変位可能に取り付けられたボ
ール保持部材１７と、上ベース１３から下方に突出して
下ベース１５に低摩擦で滑動する支持部１８と、上ベー
ス１３と下ベース１５との間に装架され上ベース１３を
原点位置に復帰させるベース復帰バネ１９と、下ベース
１５とボール保持部材１７との間に装架され各ボール１
６をボール保持部材１７と共に原点位置に復帰させるボ
ール復帰バネ２０と、よりなる。

【００１３】また、免震装置１１の下ベース１５は摩擦
係数の大きいゴム製マット等の上に設置され、摩擦によ
り床面１４上を摺動できないように取り付けられてい
る。免震装置１１は後述するように、地震発生等により
水平方向の振動が入力されると、各ボール１６が上ベー
ス１３の下面と下ベース１５の上面との間で転動して上
ベース１３に対して下ベース１５が相対変位するように
構成されている、そのため、上ベース１３に載置された
被載置物１２は、上ベース１３と下ベース１５の相対変
位により床面１４からの振動が免震されるようになって
いる。

【００１４】尚、ボール１６、支持部１８、ボール復帰
バネ２０は、ベースの対角方向に配置され、ベース復帰
バネ１９は免震動作時に他部材と干渉しないようにベー
スの対辺方向に取り付けられている。図２において、ボ
ール１６が転動して移動する範囲Ａは１点鎖線で示す円
形部分であり、支持部１８が摺動する範囲Ｂは２点鎖線
で示す円形部分である。すなわち、上ベース１３に設け
られた支持部１８の移動量は、ボール１６が転動したと
きの外周の移動量と等しいため、支持部１８の移動範囲
Ｂはボール１６の移動範囲Ａの２倍の半径となる。

【００１５】図３は免震装置１１の各構成部品を分解し
て示す分解斜視図である。上べース１３は、箱状のカバ
ー部材２１と、カバー部材２１が装着される枠体２２
と、枠体２２の対角方向に延在する十字形状の梁部２３
とを一体的に組み合わせてなる。枠体２２の四隅には、
ボール１６の上部が当接するための摺動板２４が取り付
けられている。

【００１６】また、梁部２３の各腕部２３ａ〜２３ｄの
下面には、下ベース１５の上面を低摩擦で摺動する支持
部１８が取り付けられている。各支持部１８は、ボール
１６より内側で摺動変位する位置に設けられており、ボ
ール１６と干渉しないように設けられている。また、梁
部２３の各腕部２３ａ〜２３ｄは、枠体２２の対角方向
に延在しているため、ベース復帰バネ１９と交差しない
ように設けられている。

【００１７】４本のベース復帰バネ１９は、外側に位置
する一端が枠体２２の各辺２２ａ〜２２ｄの中間部分に
掛止される。また、各ベース復帰バネ１９の内側に位置
する他端は、下ベース１５の中央部に十字状に起立する
バネ掛止部２５に掛止される。そのため、各ベース復帰
バネ１９は、免震動作により上べース１３と下ベース１
５とが相対変位した場合、変位方向に引っ張られること
になる。

【００１８】そして、免震動作が終わると、上べース１
３は４本のベース復帰バネ１９のバネ力が釣り合う位置
に復帰され、下ベース１５と対向する所定の対向位置
（原点位置）に戻される。尚、ベース復帰バネ１９のバ
ネ定数は、上べース１３に載置される被載置物１２の重
量に合わせて設定されており、バネ力が強過ぎて免震動
作が遅れたり、あるいはバネ力が弱過ぎて上べース１３
が原点位置に復帰できないといった不具合が生じないよ
うに各寸法が決められている。

【００１９】ボール保持部材１７は、四角形状の枠体で
あり、四隅にボール１６を回転自在に保持する円筒状の
ボール保持部１７ａ〜１７ｄを有する。４個のボール１
６は、ボール保持部１７ａ〜１７ｄ内に挿入されて回転
自在に保持される。そのため、免震動作時、４個のボー
ル１６は、一定の間隔を保った状態のまま上べース１３
と下ベース１５との間で転動することができる。よっ
て、一のボール１６が上べース１３あるいは下ベース１
５の摺接面を滑っても他のボール１６との間隔がずれな
いため、各ボール１６が個別に移動することがない。

【００２０】上べース１３は、上記４本の支持部１８と
４個のボール１６を介して下ベース１５に移動可能に支
持されており、各ボール１６が転動して免震動作する際
の安定性が確保されている。また、ボール保持部材１７
の角部には、ボール復帰バネ２０の一端が掛止されてお
り、ボール復帰バネ２０の他端は下ベース１５の角部に
起立されたバネ掛止ピン２６に掛止される。このボール
復帰バネ２０は、ボール保持部材１７の各角部から対角
方向に延在するように配設されている。

【００２１】そのため、ボール保持部材１７は、４本の
ボール復帰バネ２０のバネ力が釣り合う所定の停止位置
（原点位置）に附勢されている。従って、各ボール１６
が転動して免震動作した場合、ボール保持部材１７は各
ボール復帰バネ２０を移動方向に変形させながら水平移
動することになる。そして、ボール保持部材１７は、免
震動作が終わると、各ボール復帰バネ２０のバネ力が釣
り合う免震動作前の停止位置に復帰する。

【００２２】尚、各ボール１６の抵抗とならないように
各ボール復帰バネ２０のバネ力を比較的弱くしてあるの
で、各ボール１６の復帰位置にばらつきが生じ、動作前
の停止位置から若干ずれた所定範囲内に復帰することも
ある。よって、ボール保持部材１７の各ボール保持部１
７ａ〜１７ｄに保持されたボール１６の滑りを低減する
ことができ、各ボール１６はボール保持部材１７に保持
されたまま転動して免震動作がスムーズに行われる。さ
らに、ボール保持部材１７の対角方向に延在する各ボー
ル復帰バネ２０によりボール保持部材１７が原点位置に
附勢されているので、免震動作が終わると、各ボール１
６は上べース１３又は下ベース１５を滑っていてもボー
ル保持部材１７の復帰動作により動作前の停止位置を含
む所定範囲内に復帰する。

【００２３】図４は本発明の要部を拡大して示す縦断面
図である。下ベース１５の上面には、硬度の高い金属板
１５ａが載置されている。この金属板１５ａは各ボール
１６のころがり抵抗を軽減するためのものであり、下ベ
ース１５上に変位不可状態に設けられている。

【００２４】そして、ボール１６は上べース１３の摺動
板２４と下ベース１５との間で転動自在に介在した状態
でボール保持部材１７の各ボール保持部１７ａ〜１７ｄ
に保持されている。各ボール保持部１７ａ〜１７ｄは、
筒状に形成されており、内部に合成樹脂製（例えば四フ
ッ化エチレン樹脂等）の挟持部材２７により水平方向か
ら挟持されている。尚、挟持部材２７は左右方向に２分
割できるように形成されているので、ボール保持部１７
ａ〜１７ｄの内部に挿入されると共に、ボール１６を低
摩擦で転動自在に支持することができる。

【００２５】また、ボール１６は、支持部１８と干渉し
ないように支持部１８の外側に位置するように設けられ
ており、且つボール１６は上べース１３の摺動板２４と
下ベース１５との間の対角位置に設けられているのに対
し、ベース復帰バネ１９が対辺方向に張設されているの
で、ボール１６とベース復帰バネ１９とが干渉せず、ベ
ース復帰バネ１９の張設高さ位置をボール１６の上部と
重なるように設定することが可能になり、上べース１３
の高さ位置を下げて薄型化が図れている。

【００２６】また、各ボール復帰バネ２０は、ボール保
持部材１７の対角方向に放射状に配設され、且つベース
復帰バネ１９の下方に位置するように取り付けられてい
るので、免震動作時に対辺方向に延在するベース復帰バ
ネ１９と干渉しないように配置されている。

【００２７】そのため、図４においては、ボール１６の
免震動作を妨げないようにボール復帰バネ２０のコイル
部の巻き径を小径にして比較的バネ定数を小さくしてあ
るが、ボール復帰バネ２０がベース復帰バネ１９と干渉
するおそれがないので、摺動板２４と下ベース１５との
間の高さ方向の隙間に収納される範囲でボール復帰バネ
２０の巻き径を大きくしてボール１６への附勢力を強く
することができる。

【００２８】図５は免震装置の免震動作を説明するため
の側面図である。尚、図５（Ａ）は免震動作前の原点位
置に静止した状態を示し、図５（Ｂ）は免震動作時の状
態を示している。通常、地震のない状態では、上べース
１３と下ベース１５とが互いに対向した原点位置で停止
しており、各ベース復帰バネ１９及び各ボール復帰バネ
２０が釣り合った状態で静止している。

【００２９】今、地震による振動が床面１４に伝播され
ると、ボール１６の転動に伴って下ベース１５が水平方
向（図５（Ｂ）では左方向）に移動し始める。これによ
り、地震による振動が免震されて上べース１３及び被載
置物１２が振動することが防止される。

【００３０】ここで、上べース１３と下ベース１５との
相対変位距離をｘとすると、上べース１３と下ベース１
５との間に介在するボール１６の変位量はｘ／２と表せ
る。これは、ボール１６の回転による外周の移動距離が
ｘであり、ボール１６自体の変位量はｘ／２となる。

【００３１】従って、ボール１６の移動範囲は、ベース
移動距離の１／２となる。よって、免震装置１１の免震
動作ストロークを所定距離に設定した場合、ボール１６
の移動範囲がその１／２で済むので、その分上べース１
３及び下ベース１５の面積を小さくできる。その結果、
免震動作ストロークを確保しながら免震装置１１の小型
化を図ることができる。

【００３２】また、下ベース１５が距離ｘだけ移動した
場合、ベース復帰バネ１９がｘだけ撓ませる。ここで、
ベース復帰バネ１９のバネ定数をｋとすると、ｋｘの力
が上べース１３に作用する。このとき、ボール１６は、
上べース１３に対してｘ／２変位している。そのため、
ボール復帰バネ２０はｘ／２だけ撓んだ状態であり、ボ
ール復帰バネ２０のバネ定数をｋ’とすると、ｋ’ｘ／
２の力が作用する。

【００３３】ボール復帰バネ２０はボール１６の中心に
作用するため、上べース１３に作用する力は、ｋ’ｘ／
４となる。つまり、免震装置１１の全体のバネ定数は、
ｋ＋（ｋ’／４）となる。ボール復帰バネ２０はボール
１６を原点位置に復帰させる力を有するが、そのバネ定
数が装置全体のバネ定数への影響が小さくて済む。その
ため、ボール復帰バネ２０のバネ定数を大きく設定して
ボール１６を復帰させる力を強くすることが可能であ
り、ボール１６の滑りを低減するのに十分な力を加える
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、複数のボ
ールを保持するボール保持部材が復帰ばねにより附勢さ
れているので、ボールの滑りを低減すると共に、免震動
作前と免震動作後とのボール停止位置のずれを減少させ
ることができる。そのため、次の免震動作時に初期の免
震動作範囲を確保でき、その装置が有する免震性能を十
分に発揮することができる。しかも、複数のボールがボ
ール保持部材により所定間隔位置に保持されているの
で、各ボール間隔がばらつくことがなく、上ベースを安
定的に支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる免震装置の一実施例の縦断面図で
ある。

【図２】免震装置の平面図である。

【図３】免震装置の分解斜視図である。

【図４】免震装置の要部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図５】免震装置の免震動作を示す側面図である。

【符号の説明】

１１ 免震装置 １２ 被免震物 １３ 上ベース １４ 床面 １５ 下ベース １６ ボール １７ ボール保持部材 １８ 支持部 １９ ベース復帰バネ ２０ ボール復帰バネ ２１ カバー部材 ２２ 枠体 ２３ 梁部 ２４ 摺動板 ２５ バネ掛止部 ２６ バネ掛止ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向するように配された下ベース
   と上ベースとの間に複数のボールを介在させて該下ベー
   スと該上ベースとの相対変位を可能にするとともに、下
   ベースと上ベースとを所定の対向位置に復帰するように
   附勢するベース復帰バネを配してなる免震装置におい
   て、 前記複数のボールを所定間隔位置に保持するボール保持
   部材と、 該ボール保持部材を免震動作前の停止位置を含む所定範
   囲内に復帰させるボール復帰ばねと、 を備えてなること特徴とする免震装置。