JPWO2014178109A1 - Gravity balance type seismic isolation device - Google Patents
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Abstract
構造がシンプルであり、短周期、長周期の横揺れにも免震性能が発揮でき、また性能の劣化が少ない重力バランス式免震装置を提供する。同一円周上に設けられた少なくとも3箇所の高さの等しい転動ボール受け部1aと、転動ボール受け部1aにそれぞれ保持された同一径の転動ボール2とを備えた固定基盤1と、円錐状に傾斜した下面3aを有し、固定基盤1の転動ボール受け部1aに保持された転動ボール2によって下面3aの複数箇所が支持され、中心軸上の上部にテーブル受けボール4が設けられた揺動ディスク3と、揺動ディスク3上のテーブル受けボール4を受けるテーブル受けボール受け5aを下面に備えたテーブル5とを有する重力バランス式免震装置。A gravity balance type seismic isolation device that has a simple structure, can exhibit seismic isolation performance even in short-period and long-period rolls, and has little performance degradation. A fixed base 1 provided with at least three rolling ball receiving portions 1a having the same height provided on the same circumference, and rolling balls 2 of the same diameter respectively held by the rolling ball receiving portions 1a; The lower surface 3a has a conically inclined lower surface 3a, and a plurality of locations on the lower surface 3a are supported by the rolling balls 2 held by the rolling ball receiving portion 1a of the fixed base 1. A gravity balance type seismic isolation device having a swing disk 3 provided with a table 5 having a table receiving ball receiver 5a on the lower surface for receiving a table receiving ball 4 on the swing disk 3.
Description
本発明は、家具や置物等、あるいは建築物そのものに敷いて、地震時の横揺れに対して倒壊しないようにした重力バランス式免震装置に関する。 The present invention relates to a gravity-balanced seismic isolation device that is laid on furniture, a figurine, or the like, or a building itself so as not to collapse against a roll during an earthquake.
地震時の揺れに対して建築物が倒壊しないように建築物を耐震構造とすることが求められているが、耐震構造の場合、建築物は、地盤とともに揺れるため、建築物内部の家具や置物等は大きな揺れにより倒壊し、危険であるとともに、貴重な作品が破損するという問題がある。 The building is required to have an earthquake-resistant structure so that the building does not collapse in response to shaking during an earthquake, but in the case of an earthquake-resistant structure, the building shakes with the ground, so furniture and figurines inside the building Etc. are destroyed by a large shaking, and there is a problem that precious works are damaged as well as dangerous.
近年では、耐震構造とともに、免震構造も注目されている。免震構造の基本は、地震の横揺れに追随して揺れるようにし、家具や置物、あるいは建築物等に横方向の速度、加速度が掛からないようにして倒壊を防ぐものである。 In recent years, seismic isolation structures have attracted attention as well as earthquake resistant structures. The basics of the seismic isolation structure are to follow the shaking of the earthquake, and to prevent collapse by preventing lateral speed and acceleration from being applied to furniture, figurines or buildings.
特許文献1には、建築構造物の天井面から懸吊ロッドを介して懸吊した吊り床構造に対して、短周期振動を絶縁し人為的振動を減衰する制震装置として、例えば、懸吊ロッドの端末部と吊り床構造の上部または下部との間に介在する垂直方向振動減衰手段と、吊り床構造と建築スラブとの間に配置する水平方向振動減衰手段と、吊り床構造と建築構造物壁面との間に介装する水平方向バックアップ減衰手段等を単独でまたは複合的に使用して2次元および3次元の免震を行う制震装置が開示されている。
特許文献2には、横揺れ(水平振動)及び縦揺れ(垂直振動)の双方に対応可能な三次元対応の免震台として、基盤と、展示品等を載置する垂直移動部材(載置部材)と、基盤と載置部材との間に配して、基盤の上面を滑動する水平滑動部材とを備えたものが開示されている。そして、載置部材と水平滑動部材は、ダッシュポット及びばね部材により、垂直又は水平方向の移動(振動)を粘性抵抗作用とばね弾性作用で、振動性状(波形)を長周期化させて免震作用を奏するようにしている。
In
特許文献3には、免震効果に優れる上に、構造物と基礎との相対変位を小さくすることができ、また地震後の後揺れも早期に減衰することができ、台風時のような強風時でも十分な長周期化を計って長周期成分の地震動でも共振のおそれがない免震装置として、弾性材料層及び剛性材料層を交互に積層してなる弾性体と、弾性体を貫通して配されて、弾性体に隙間なく拘束された柱状鉛とを具備した装置が提案されている。
In
しかしながら、前掲の特許文献1に開示された制震装置では、吊り床構造を吊るために懸吊ロッドに対して垂直方向の振動減衰手段と、水平方向の振動減衰手段を用いており、構造が複雑であるとともに、長周期の横揺れには追随し易いという問題がある。
However, in the vibration control device disclosed in the above-mentioned
前掲の特許文献2に開示された免震台では、ダッシュポットおよびばね部材を用いて振動を長周期化させているため、ダッシュポットの粘性抵抗、ばね部材の弾性係数の選定によっては、短周期から長周期までの幅広い振動に対応することが困難である。
In the base isolation table disclosed in the above-mentioned
特許文献3に記載された免震装置では、弾性材料と剛性材料を交互に積層し、内部に柱状鉛を設けた構造であるため、振幅が大きな地震に対して剪断する可能性があり、材料の劣化により、免震性が低下するおそれもある。
The seismic isolation device described in
そこで本発明は、構造がシンプルであり、短周期から長周期に至るまでの幅広い周期の横揺れに対して免震性能が発揮でき、また性能の劣化が少ない重力バランス式免震装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a gravity balance type seismic isolation device that has a simple structure, can exhibit seismic isolation performance against rolling of a wide cycle from a short cycle to a long cycle, and has little performance deterioration. For the purpose.
前記課題を解決するため、本発明の第1の構成は、
同一円周上に設けられた少なくとも3箇所の転動ボール受け部と、前記転動ボール受け部にそれぞれ保持された同一径の転動ボールとを備えた固定基盤と、
円錐状に傾斜した下面を有し、前記固定基盤の転動ボール受け部に保持された転動ボールによって前記下面の複数箇所が支持され、中心軸上の上部にテーブル受けボールが設けられた揺動ディスクと、
前記揺動ディスク上の前記テーブル受けボールを受けるテーブル受けボール受けを下面に備えたテーブルとを有する重力バランス式免震装置である。In order to solve the above problems, the first configuration of the present invention is:
A fixed base provided with at least three rolling ball receiving portions provided on the same circumference, and rolling balls having the same diameter respectively held by the rolling ball receiving portions;
A rocking surface having a conically inclined lower surface, a plurality of portions of the lower surface being supported by rolling balls held by the rolling ball receiving portion of the fixed base, and a table receiving ball provided on the upper portion of the central axis. Moving disk,
A gravity balance type seismic isolation device having a table receiving ball receiver on the lower surface for receiving the table receiving ball on the swing disk.
この第1の構成においては、揺動ディスクの円錐状に傾斜した下面の複数箇所が、固定基盤の転動ボール受け部に保持された転動ボールによって支持され、揺動ディスクの中心軸上の上部に設けられたテーブル受けボール上にテーブルの下面が支持されているため、固定基盤が設置されている地盤(大地)が横揺れすると、固定基盤も追随して横揺れする。テーブルは慣性の法則により元の水平位置に留まろうとするため、固定基盤と揺動ディスクの上部のテーブルとの間が相対的に水平移動しようとする。このとき、転動ボールも水平移動するが、揺動ディスクの上部のテーブル受けボールは不動であるため、揺動ディスクの底部における転動ボールが接している位置が変わる。揺動ディスクの下面は円錐状に傾斜しているので、複数の転動ボールと接している位置を同じ高さにしようとして、揺動ディスクが傾斜する。この傾斜により、テーブルの高さが僅かに高くなる。横揺れが止まると、テーブルの高さを元の位置に戻す力が働き、それにより、テーブルの水平位置も元の位置に戻る。 In this first configuration, a plurality of locations on the lower surface of the oscillating disc that are inclined in a conical shape are supported by rolling balls held by the rolling ball receiving portion of the fixed base, and are on the central axis of the oscillating disc. Since the lower surface of the table is supported on the table receiving ball provided on the upper part, when the ground (ground) on which the fixed base is installed rolls, the fixed base also rolls following. Since the table tends to stay in the original horizontal position due to the law of inertia, the table tends to move relatively horizontally between the fixed base and the table above the swinging disk. At this time, the rolling ball also moves horizontally, but the position of the rolling ball in contact with the bottom of the swinging disk changes because the table receiving ball at the top of the swinging disk does not move. Since the lower surface of the oscillating disk is inclined in a conical shape, the oscillating disk is inclined so as to make the positions in contact with the plurality of rolling balls the same height. This tilt slightly increases the height of the table. When the roll stops, a force to return the height of the table to the original position works, thereby returning the horizontal position of the table to the original position.
本発明の第2の構成は、
円錐状に傾斜した上面を有する固定基盤と、
前記固定基盤の上面に載置され、少なくとも3個の同径の転動ボールを同一円周上に保持する転動ボールリテーナーと、
円錐状に傾斜した下面を有し、前記転動ボールリテーナーに保持された転動ボールによって前記下面の複数箇所が支持され、中心軸上の上部にテーブル受けボールが設けられた揺動ディスクと、
前記揺動ディスク上の前記テーブル受けボールを受けるテーブル受けボール受けを下面に備えたテーブルとを有する重力バランス式免震装置である。The second configuration of the present invention is as follows:
A fixed base having a conically inclined upper surface;
A rolling ball retainer mounted on the upper surface of the fixed base and holding at least three rolling balls of the same diameter on the same circumference;
A rocking disc having a conically inclined lower surface, a plurality of locations on the lower surface supported by rolling balls held by the rolling ball retainer, and a table receiving ball provided on the upper portion of the central axis;
A gravity balance type seismic isolation device having a table receiving ball receiver on the lower surface for receiving the table receiving ball on the swing disk.
この第2の構成においては、複数の転動ボールを保持する転動ボールリテーナーを可動式とし、固定基盤の円錐状に傾斜した上面に載置することにより、転動ボール自体も水平移動するようになる。このように、転動ボールが水平移動することにより、固定基盤が横揺れしたときに転動ボールが固定基盤の上面の円錐状傾斜面を水平移動し、さらに転動ボール上に揺動ディスクの下面が水平移動することになり、第1の構成に比べて、同一サイズでテーブルは2倍の距離、移動可能となる。 In this second configuration, the rolling ball retainer that holds the plurality of rolling balls is movable, and is placed on the conically inclined upper surface of the fixed base so that the rolling balls themselves move horizontally. become. As described above, the rolling ball horizontally moves, so that when the fixed base rolls, the rolling ball horizontally moves on the conical inclined surface on the upper surface of the fixed base, and further, the swing disk is moved onto the rolling ball. The lower surface moves horizontally, and the table can move twice as much as the same size as the first configuration.
本発明の第3の構成は、
円錐状に傾斜した上面を有する固定基盤と、
前記固定基盤の上面に載置され、少なくとも3個の同径の転動ボールを同一円周上に保持する転動ボールリテーナーと、
前記転動ボールリテーナーに保持された転動ボールによって、円錐状に傾斜した下面の複数箇所が支持されたテーブルと
を有する重力バランス式免震装置である。The third configuration of the present invention is:
A fixed base having a conically inclined upper surface;
A rolling ball retainer mounted on the upper surface of the fixed base and holding at least three rolling balls of the same diameter on the same circumference;
It is a gravity balance type seismic isolation device having a table on which a plurality of conically inclined lower surfaces are supported by rolling balls held by the rolling ball retainer.
この第3の構成においては、複数の転動ボールを保持する転動ボールリテーナーを可動式とし、固定基盤の円錐状に傾斜した上面に載置することにより、転動ボール自体も水平移動するようになる。転動ボールが水平移動することにより、固定基盤が横揺れしたときに転動ボールが固定基盤の上面の円錐状傾斜面を水平移動し、さらに転動ボール上に下面が載置されているテーブルが水平移動することになり、第1の構成に比べて、同一サイズで固定基盤は2倍の距離、移動可能となる。 In this third configuration, the rolling ball retainer that holds the plurality of rolling balls is movable, and is placed on the conically inclined upper surface of the fixed base so that the rolling balls themselves move horizontally. become. A table in which the rolling ball horizontally moves on the conical inclined surface of the upper surface of the fixed base when the fixed base rolls by the horizontal movement of the rolling ball, and the lower surface is placed on the rolling ball. Will move horizontally, and the fixed base will be able to move twice as long as the same size as in the first configuration.
本発明の第4の構成は、
円錐状に傾斜した上面を有する固定基盤と、
前記固定基盤の上面に載置され、少なくとも3個の同径の転動ボールを同一円周上に保持する、中央に開口を設けた転動ボールリテーナーと、
前記転動ボールリテーナーに保持された転動ボールによって、円錐状に傾斜した下面の複数箇所が支持され、中央部に開口を設けた移動ディスクと、
前記移動ディスクの上部に、移動ディスクの上面とは間隔を隔てて固定された円板状のテーブルと、
前記固定基盤の中央部に固定され、前記転動ボールリテーナーの開口と前記移動ディスクの開口を貫通して立設された支柱と、
前記支柱の上部に固定され、前記移動ディスクの上面と前記円板状のテーブルの下面との間の間隙部に位置し、かつ前記移動テーブルの中央部の開口よりも大径の抜け止め板と
を有する重力バランス式免震装置である。The fourth configuration of the present invention is as follows.
A fixed base having a conically inclined upper surface;
A rolling ball retainer mounted on the upper surface of the fixed base and holding at least three rolling balls of the same diameter on the same circumference, with an opening in the center;
The rolling ball held by the rolling ball retainer supports a plurality of locations on the conically inclined lower surface, and has a moving disk having an opening at the center.
A disk-like table fixed to the upper part of the moving disk at a distance from the upper surface of the moving disk;
A support column fixed to the center of the fixed base, and erected through the opening of the rolling ball retainer and the opening of the moving disk,
A retaining plate that is fixed to the upper portion of the column, is located in a gap between the upper surface of the moving disk and the lower surface of the disk-shaped table, and has a larger diameter than the opening at the center of the moving table; Is a gravity balance type seismic isolation device.
この第4の構成においては、第3の構成に加え、支柱の下部が固定基盤の中央部に固定され、支柱の上部に抜け止め板が固定され、抜け止め板は移動ディスクの上部に配置されているため、移動ディスクの横揺れは支柱と移動ディスクの中央の開口との干渉で規制され、また移動ディスクを上方に抜こうとしても、抜け止め板により抜けない。 In the fourth configuration, in addition to the third configuration, the lower portion of the support column is fixed to the center portion of the fixed base, the retaining plate is fixed to the upper portion of the support column, and the retaining plate is disposed at the upper portion of the moving disk. Therefore, the roll of the moving disk is restricted by the interference between the support column and the central opening of the moving disk, and even if the moving disk is pulled upward, it cannot be pulled out by the retaining plate.
前記第1〜第4のいずれの構成の重力バランス式免震装置においても、転動ボールが当接する面の傾斜量は、0.1〜5度であることが好ましい。傾斜角が0.1度未満であると、免震効果は高くなるが、テーブルを元に戻す力が不足する。傾斜角が5度を超えると、水平移動の抵抗が大きくなり、免震効果が低下する。 In the gravity balance type seismic isolation device having any one of the first to fourth configurations, the inclination amount of the surface with which the rolling ball abuts is preferably 0.1 to 5 degrees. If the tilt angle is less than 0.1 degree, the seismic isolation effect is enhanced, but the force to return the table is insufficient. If the inclination angle exceeds 5 degrees, the resistance to horizontal movement increases and the seismic isolation effect decreases.
本発明によれば、地震発生時に、固定基盤または転動ボールリテーナーに保持された転動ボールと円錐状傾斜面との相対移動により免震動作が行われ、地震が収まるとテーブルが自重により元の位置に戻ろうとする力が作用するため、ダッシュポットやばね部材等の、テーブルを元に戻す機構が不要になる。そのため構造がシンプルであり、短周期、長周期の横揺れにも免震性能が発揮でき、また性能の劣化が少ない重力バランス式免震装置が得られる。 According to the present invention, when an earthquake occurs, the base-isolating operation is performed by the relative movement between the rolling ball held by the fixed base or the rolling ball retainer and the conical inclined surface. Therefore, a mechanism for returning the table, such as a dashpot or a spring member, becomes unnecessary. Therefore, the structure is simple, and a seismic isolation system capable of exhibiting seismic isolation performance even in short-period and long-period rolls and having little deterioration in performance can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る重力バランス式免震装置を示すものであり、主たる構成は、固定基盤1と、転動ボール2と、揺動ディスク3と、テーブル受けボール4と、家具や置物、建築物等の保護対象を載置するテーブル5である。転動ボール2、テーブル受けボール4は、鋼球とすることができる。なお、図1の例では、4つの揺動ディスク3を一枚の固定基盤1およびテーブル5に搭載し、テーブル5上に保護対象を載置するようにしているが、固定基盤1およびテーブル5を揺動ディスク3毎に分割し、保護対象の4隅、あるいは複数箇所に敷いて使用することにより、保護対象の底面の大きさが異なっても、対応することができる。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a gravity balance type seismic isolation device according to a first embodiment of the present invention. The main structure is a fixed
固定基盤1は、同一円周上に設けられた複数箇所、本例では3箇所の転動ボール受け部1aが設けられており、各転動ボール受け部1aには転動ボール2が二硫化モリブデングリース等の耐荷重潤滑剤により回転自在に載置されている。
The fixed
揺動ディスク3は、下面3aが円錐状に傾斜しており、下面3aは転動ボール2上に載置される。揺動ディスク3の中心軸上の上部にはテーブル受けボール受け凹部3bが形成されており、そのテーブル受けボール受け凹部3bにテーブル受けボール4がセットされている。テーブル5の下面にはテーブル受けボール受け5aがテーブル受けボール4の上部を受けるために設けられている。なお、揺動ディスク3の周囲は、揺動ディスク3の可動範囲の自由度を損なわない範囲で、カバー6により覆っている。
The
次に、図2を用いて第1の実施の形態の動作を説明する。
通常状態では、図2(a)に示すように、揺動ディスク3の円錐状に傾斜した下面3aの3箇所が、固定基盤1の転動ボール受け1aに保持された転動ボール2によって支持され、揺動ディスク3の中心軸上の上部に設けられたテーブル受けボール受け凹部3bにセットされたテーブル受けボール4上に、テーブル5の下面のテーブル受けボール受け5aが嵌入してテーブル5が支持されている。Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In a normal state, as shown in FIG. 2A, the conically inclined
次いで、図2(b)に示すように、固定基盤1が設置されている地盤(大地)が横揺れして距離x1を移動すると、固定基盤1も追随して横揺れする。テーブル5は慣性の法則により元の水平位置に留まろうとするため、固定基盤1と揺動ディスク3の上部のテーブル5との間が相対的に水平移動する。固定基盤1がx1だけ水平移動すると、転動ボール2も水平移動し、揺動ディスク3の上部のテーブル受けボール4は不動であるため、揺動ディスク3の下面3aにおける転動ボール2の位置が変わる。揺動ディスク3の下面3aは円錐状に傾斜しているので、3個の転動ボール2と接している位置を同じ高さにしようとして、揺動ディスク3が角度α傾斜する。この傾斜により、テーブル5の高さが僅かに高くなる。横揺れが止まると、テーブル5の高さを元の位置に戻す力が働き、それにより、テーブル5の水平位置も図2(a)に示す元の位置に戻る。
Next, as shown in FIG. 2B, when the ground (ground) on which the fixed
揺動ディスク3の傾斜量αは、揺動ディスク3の下面3aの傾斜角θによって変化する。傾斜角θが0.1度未満であると、免震効果は高くなるが、テーブル5を元に戻す力が不足する。傾斜角θが5度を超えると、水平移動の抵抗が大きくなり、免震効果が低下する。そのため、θは0.1度〜5度の範囲が好ましい。
The inclination amount α of the
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態を、図3に基づいて説明する。
図3(a)に示すように、この第2の実施の形態に係る重力バランス式免震装置の主たる構成は、円錐状に傾斜した上面12aを有する傾斜プレート12を設けた固定基盤11と、複数個(本例では6個)の転動ボール13を回転自在に保持した転動ボールリテーナー14と、揺動ディスク15と、テーブル受けボール16と、家具や置物、建築物等を載置するテーブル17である。転動ボールリテーナー14は、転動ボール13との摩擦抵抗が小さい材料、例えばテフロン(登録商標)その他の合成樹脂、非金属材料によって作ることができ、転動ボール13、テーブル受けボール16は鋼球とすることができる。<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3 (a), the main structure of the gravity balance type seismic isolation device according to the second embodiment includes a fixed
転動ボールリテーナー14によって保持された6個の転動ボール13は、プレート12の円錐状に傾斜した上面12aに下部を支持され、転動ボール13の上部は、揺動ディスク15の下面15aの円錐状の傾斜面が当接している。揺動ディスク15の中心軸上の上部にはテーブル受けボール受け凹部15bが形成されており、そのテーブル受けボール受け凹部15bにテーブル受けボール16がセットされている。テーブル17の下面にはテーブル受けボール受け17aがテーブル受けボール16の上部を受けるために設けられている。なお、傾斜プレート12の周囲には、転動ボール13の移動を規制するリング18が設けられている。
The six rolling
この第2の実施の形態において、図3(b)に示すように、固定基盤11が設置されている地盤(大地)が横揺れして距離x2を移動すると、傾斜プレート12も追随して横揺れする。テーブル17は慣性の法則により元の水平位置に留まろうとするため、傾斜プレート12と揺動ディスク15の上部のテーブル17との間が相対的に水平移動する。傾斜プレート12が距離x2だけ水平移動すると、転動ボール13が、傾斜プレート12の上面と揺動ディスク15の下面15aとの間で距離x3だけ水平移動する。揺動ディスク15の上部のテーブル受けボール16は不動であるため、揺動ディスク15の下面15aにおける転動ボール13の位置が変わる。ちなみに、x3=x2/2となる。In this second embodiment, as shown in FIG. 3 (b), the Soil fixed
転動ボール13の6個の一部は傾斜プレート12aの傾斜を上り、反対側の転動ボール13は傾斜プレート12aの傾斜を下るため、転動ボールリテーナー14は傾斜する。一方、揺動ディスク15の下面15aも円錐状に傾斜しているので、6個の転動ボール13の一部は、揺動ディスク15の下面15aの中心寄りの位置に、反対側の転動ボール13は、揺動ディスク15の下面15aの中心から離れた位置において当接する。結果的に、揺動ディスク15は傾斜した状態となり、この傾斜により、テーブル17の高さが僅かに高くなる。
A part of the six rolling
横揺れが止まると、6個の転動ボール13の位置を傾斜プレート12の上面12aおよび揺動ディスク15の下面15aの傾斜の中心位置に戻す力が働き、それにより、テーブル17の水平位置も図3(a)に示す元の位置に戻る。
When the rolling stops, a force is applied to return the position of the six rolling
このように、第2の実施の形態においては、複数の転動ボール13を保持する転動ボールリテーナー14を可動式とし、傾斜プレート12の円錐状に傾斜した上面12aに載置することにより、転動ボール13自体も水平移動するようになる。転動ボール13が水平移動することにより、固定基盤11が横揺れしたときに転動ボール13が傾斜プレート12の上面12aの円錐状傾斜面を水平移動し、さらに転動ボール13上に揺動ディスク15の下面が水平移動することになり、第1の実施の形態に比べて、同一サイズで固定基盤11は2倍の距離、移動可能となる。
Thus, in the second embodiment, the rolling
この第2の実施の形態において、傾斜プレート12aおよび揺動ディスク15の下面15aの傾斜角は、は0.1度〜5度の範囲が好ましい。傾斜角が0.1度未満であると、免震効果は高くなるが、テーブル17を元に戻す力が不足する。傾斜角が5度を超えると、水平移動の抵抗が大きくなり、免震効果が低下する。
In the second embodiment, the inclination angle of the
<第3の実施の形態>
次に、本発明の第3の実施の形態を、図4に基づいて説明する。
図4(a)に示すように、この第3の実施の形態に係る重力バランス式免震装置の主たる構成は、円錐状に傾斜した上面21aを有する固定基盤21と、複数個(本例では6個)の転動ボール22を回転自在に保持した転動ボールリテーナー23と、転動ボール22に下面24aが支持される、家具や置物、建築物等を載置するテーブル24である。このテーブル24の下面24aは、円錐状に傾斜している。転動ボールリテーナー23は、転動ボール22との摩擦抵抗が小さい材料、例えばテフロン(登録商標)その他の合成樹脂、非金属材料によって作ることができ、転動ボール22は鋼球とすることができる。<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4A, the main structure of the gravity balance type seismic isolation device according to the third embodiment is composed of a fixed
転動ボールリテーナー23によって保持された6個の転動ボール22は、固定基盤21の円錐状に傾斜した上面21aに下部を支持され、転動ボール22の上部は、テーブル24の円錐状に傾斜した下面24aに当接している。なお、固定基盤21の周囲には、転動ボール22の移動を規制するリング25が設けられている。
The six rolling
この第3の実施の形態において、図4(b)に示すように、固定基盤21が設置されている地盤(大地)が横揺れして距離x4を移動すると、上面21aも同様に横移動する。テーブル24は慣性の法則により元の水平位置に留まろうとする。固定基盤21がx4だけ水平移動すると、転動ボール22が、固定基盤21の上面21aとテーブル24の下面24aとの間で距離x5だけ水平移動する。固定基盤21とテーブル24との間の相対的移動により、転動ボール22の位置が変わる。ちなみに、x5=x4/2となる。In this third embodiment, as shown in FIG. 4 (b), when the ground to the fixed
転動ボール22の6個の一部は固定基盤21の上面21aの傾斜を上り、反対側の転動ボール22は固定基盤21の上面21aの傾斜を下るため、転動ボールリテーナー23は傾斜する。テーブル24の下面24aも同様の傾斜が設けられているため、6個の転動ボール22の一部は、テーブル24の下面24aの中心寄りの位置に、反対側の転動ボール22は、テーブル24の下面24aの中心から離れた位置において当接する。
Since some of the six rolling
横揺れが止まると、6個の転動ボール22の位置を固定基盤21の上面21aおよびテーブル24の下面24aの傾斜の中心位置に戻す力が働き、それにより、テーブル24の水平位置も図4(a)に示す元の位置に戻る。
When the rolling stops, a force is applied to return the positions of the six rolling
このように、第3の実施の形態においては、複数の転動ボール22を保持する転動ボールリテーナー23を可動式とし、固定基盤21の円錐状に傾斜した上面21aに載置することにより、転動ボール22自体も水平移動するようになる。転動ボール22が水平移動することにより、固定基盤21が横揺れしたときに転動ボール22が固定基盤21の上面21aの円錐状傾斜面を水平移動し、さらに転動ボール22上に下面24aが載置されているテーブル24が水平移動することになり、第1の実施の形態に比べて、同一サイズで固定基盤21は2倍の距離、移動可能となる。
As described above, in the third embodiment, the rolling
この第3の実施の形態において、固定基盤21の上面21aおよびテーブル24の下面24aの傾斜角は、は0.1度〜5度の範囲が好ましい。傾斜角が0.1度未満であると、免震効果は高くなるが、テーブル24を元に戻す力が不足する。傾斜角が5度を超えると、水平移動の抵抗が大きくなり、免震効果が低下する。
In the third embodiment, the inclination angles of the
<第4の実施の形態>
次に、本発明の第4の実施の形態を、図5に基づいて説明する。
図5(a)に示すように、この第4の実施の形態に係る重力バランス式免震装置の主たる構成は、円錐状に傾斜した上面31aを有する固定基盤31と、複数個(本例では6個)の転動ボール32を回転自在に保持した転動ボールリテーナー33と、転動ボール32に下面34aが支持される移動ディスク34と、固定基盤31の中央から立設された支柱35と、この支柱35の上部に固定され、移動ディスク34の上部に位置する抜け止め板36と、移動ディスク34の上面に固定され、家具や置物、建築物等を載置する円板状のテーブル37とを有する。
支柱35は、転動ボールリテーナー33の開口と移動ディスク34の開口を貫通して立設される。
抜け止め板36は、支柱35の上部に固定され、移動ディスク34の上面と円板状のテーブル37の下面との間の間隙部に位置し、かつ移動テーブル34の中央部の開口よりも大径である。
移動ディスク34の下面34aは、円錐状に傾斜している。転動ボールリテーナー33は、転動ボール32との摩擦抵抗が小さい材料、例えばテフロン(登録商標)その他の合成樹脂、非金属材料によって作ることができ、転動ボール32は鋼球とすることができる。<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5 (a), the main configuration of the gravity balance type seismic isolation device according to the fourth embodiment includes a fixed
The
The retaining
The
転動ボールリテーナー33によって保持された6個の転動ボール32は、固定基盤31の円錐状に傾斜した上面31aに下部を支持され、転動ボール32の上部は、移動ディスク34の円錐状に傾斜した下面34aに当接している。なお、固定基盤31の周囲には、転動ボール32の移動を規制するリング38が設けられている。
The six rolling
この第4の実施の形態において、図5(b)に示すように、固定基盤31が設置されている地盤(大地)が横揺れして距離x6を移動すると、上面31aも同様に横移動する。移動ディスク34およびテーブル37は慣性の法則により元の水平位置に留まろうとする。固定基盤31がx6だけ水平移動すると、転動ボール32が、固定基盤31の上面31aと移動ディスク34の下面34aとの間で距離x7だけ水平移動する。固定基盤31と移動ディスク34およびテーブル37との間の相対的移動により、転動ボール32の位置が変わる。ちなみに、x7=x6/2となる。In this fourth embodiment, as shown in FIG. 5 (b), the Soil fixed
転動ボール32の6個の一部は固定基盤31の上面31aの傾斜を上り、反対側の転動ボール32は固定基盤31の上面31aの傾斜を下るため、転動ボールリテーナー33は傾斜する。移動ディスク34の下面34aも同様の傾斜が設けられているため、6個の転動ボール32の一部は、移動ディスク34の下面34aの中心寄りの位置に、反対側の転動ボール32は、移動ディスク34の下面34aの中心から離れた位置において当接する。
Some of the six rolling
横揺れが止まると、6個の転動ボール32の位置を固定基盤31の上面31aおよび移動ディスク34の下面34aの傾斜の中心位置に戻す力が働き、それにより、移動ディスク34およびテーブル37の水平位置も図5(a)に示す元の位置に戻る。
When the rolling stops, a force is applied to return the positions of the six rolling
このように、第4の実施の形態においては、複数の転動ボール32を保持する転動ボールリテーナー33を可動式とし、固定基盤31の円錐状に傾斜した上面31aに載置することにより、転動ボール32自体も水平移動するようになる。転動ボール32が水平移動することにより、固定基盤31が横揺れしたときに転動ボール32が固定基盤31の上面31aの円錐状傾斜面を水平移動し、さらに転動ボール32上に下面34aが載置されている移動ディスク34およびテーブル37が水平移動することになり、第1の実施の形態に比べて、同一サイズで固定基盤31は2倍の距離、移動可能となる。
Thus, in the fourth embodiment, the rolling
この第4の実施の形態では、支柱35の下部が固定基盤31の中央部に固定され、支柱35の上部に抜け止め板36が固定され、抜け止め板36は移動ディスク34の上部に配置されているため、移動ディスク34を上方に抜こうとしても抜けない構造になっている。
In the fourth embodiment, the lower portion of the
この第4の実施の形態において、固定基盤31の上面31aおよび移動ディスク34の下面34aの傾斜角は、は0.1度〜5度の範囲が好ましい。傾斜角が0.1度未満であると、免震効果は高くなるが、テーブル37を元に戻す力が不足する。傾斜角が5度を超えると、水平移動の抵抗が大きくなり、免震効果が低下する。
In the fourth embodiment, the inclination angles of the
なお、以上の第3〜第4の実施の形態では、固定基盤21の上面21aまたは固定基盤31の上面31aおよびテーブル24の下面24aまたは移動ディスク34の下面34aは、中央部が低い円錐形とした例を示したが、円錐形の勾配を上下逆にしてもよい。例えば、第3の実施の形態の場合、図6に示すように、固定基盤21の上面21aおよびテーブル24の下面24aを、中央部が高い円錐形に変えても、第3の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
In the third to fourth embodiments described above, the
本発明は、構造がシンプルであり、短周期、長周期の横揺れにも免震性能が発揮でき、また性能の劣化が少ない重力バランス式免震装置として、家具や置物等、あるいは建築物を保護する技術として利用することができる。 The present invention has a simple structure, can exhibit seismic isolation performance even in short-cycle and long-cycle rolls, and is a gravity-balanced seismic isolation device with little deterioration in performance, such as furniture, figurines, or buildings. It can be used as a technology to protect.
1 固定基盤
1a 転動ボール受け部
2 転動ボール
3 揺動ディスク
3a 下面
3b 転動ボール受け凹部
4 テーブル受けボール
5 テーブル
5a テーブル受けボール受け
6 カバー
11 固定基盤
12 傾斜プレート
12a 上面
13 転動ボール
14 転動ボールリテーナー
15 揺動ディスク
15a 下面
15b テーブル受けボール受け凹部
16 テーブル受けボール
17 テーブル
17a テーブル受けボール受け
18 リング
21 固定基盤
21a 上面
22 転動ボール
23 転動ボールリテーナー
24 テーブル
24a 下面
25 リング
31 固定基盤
31a 上面
32 転動ボール
33 転動ボールリテーナー
34 移動ディスク
34a 下面
35 支柱
36 抜け止め板
37 テーブル
38 リングDESCRIPTION OF
Claims (7)
円錐状に傾斜した下面を有し、前記固定基盤の転動ボール受け部に保持された転動ボールによって前記下面の複数箇所が支持され、中心軸上の上部にテーブル受けボールが設けられた揺動ディスクと、
前記揺動ディスク上の前記テーブル受けボールを受けるテーブル受けボール受けを下面に備えたテーブルと
を有する重力バランス式免震装置。A fixed base provided with at least three rolling ball receiving portions provided on the same circumference, and rolling balls having the same diameter respectively held by the rolling ball receiving portions;
A rocking surface having a conically inclined lower surface, a plurality of portions of the lower surface being supported by rolling balls held by the rolling ball receiving portion of the fixed base, and a table receiving ball provided on the upper portion of the central axis. Moving disk,
A gravity balance type seismic isolation device having a table receiving ball receiver on the lower surface for receiving the table receiving ball on the swing disk.
前記固定基盤の上面に載置され、少なくとも3個の同径の転動ボールを同一円周上に保持する転動ボールリテーナーと、
円錐状に傾斜した下面を有し、前記転動ボールリテーナーに保持された転動ボールによって前記下面の複数箇所が支持され、中心軸上の上部にテーブル受けボールが設けられた揺動ディスクと、
前記揺動ディスク上の前記テーブル受けボールを受けるテーブル受けボール受けを下面に備えたテーブルと
を有する重力バランス式免震装置。A fixed base having a conically inclined upper surface;
A rolling ball retainer mounted on the upper surface of the fixed base and holding at least three rolling balls of the same diameter on the same circumference;
A rocking disc having a conically inclined lower surface, a plurality of locations on the lower surface supported by rolling balls held by the rolling ball retainer, and a table receiving ball provided on the upper portion of the central axis;
A gravity balance type seismic isolation device having a table receiving ball receiver on the lower surface for receiving the table receiving ball on the swing disk.
前記固定基盤の上面に載置され、少なくとも3個の同径の転動ボールを同一円周上に保持する転動ボールリテーナーと、
前記転動ボールリテーナーに保持された転動ボールによって、円錐状に傾斜した下面の複数箇所が支持されたテーブルと
を有する重力バランス式免震装置。A fixed base having a conically inclined upper surface;
A rolling ball retainer mounted on the upper surface of the fixed base and holding at least three rolling balls of the same diameter on the same circumference;
A gravity balance type seismic isolation device having a table on which a plurality of conical inclined bottom surfaces are supported by rolling balls held by the rolling ball retainer.
前記固定基盤の上面に載置され、少なくとも3個の同径の転動ボールを同一円周上に保持する、中央に開口を設けた転動ボールリテーナーと、
前記転動ボールリテーナーに保持された転動ボールによって、円錐状に傾斜した下面の複数箇所が支持され、中央部に開口を設けた移動ディスクと、
前記移動ディスクの上部に、移動ディスクの上面とは間隔を隔てて固定された円板状のテーブルと、
前記固定基盤の中央部に固定され、前記転動ボールリテーナーの開口と前記移動ディスクの開口を貫通して立設された支柱と、
前記支柱の上部に固定され、前記移動ディスクの上面と前記円板状のテーブルの下面との間の間隙部に位置し、かつ前記移動テーブルの中央部の開口よりも大径の抜け止め板と
を有する重力バランス式免震装置。A fixed base having a conically inclined upper surface;
A rolling ball retainer mounted on the upper surface of the fixed base and holding at least three rolling balls of the same diameter on the same circumference, with an opening in the center;
The rolling ball held by the rolling ball retainer supports a plurality of locations on the conically inclined lower surface, and has a moving disk having an opening at the center.
A disk-like table fixed to the upper part of the moving disk at a distance from the upper surface of the moving disk;
A support column fixed to the center of the fixed base, and erected through the opening of the rolling ball retainer and the opening of the moving disk,
A retaining plate that is fixed to the upper portion of the column, is located in a gap between the upper surface of the moving disk and the lower surface of the disk-shaped table, and has a larger diameter than the opening at the center of the moving table; Gravity balance type seismic isolation device.
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