1240033 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】： 本發明係關於一種震動隔離器，尤指_種於建築物或 機器下面所設置的避震隔離器，該隔離器採用的上、下承 接板能配合滚球，可以將地震力所產生的水平、垂直震力 減弱，以發揮避震的效果者。 【先前技術】： 地震的發生係因為板塊的相互推擠而產生，△灣因為 位於歐亞板塊與菲律賓板塊的交點上，所以地震i繁，由 於地震不可避免’亦無法預測，所以只有在耐震上下功 夫，才能減少財產損失與人員傷亡。 …存在已久的賴和^具有彈簧阻尼⑺卿器、 減震器（Shock absober)和消能塾（Elasticpad)。 ，鑑於此’便有專利公告號觸39的發明專利被設 利係基於零剪力之原理思考在建築物與地 又夕數支撐隔絕層，並在相鄰的兩支撐隔絕声之 地基之間介設多數個滾球或滾二 滾球或 地基之她 狀態。然而;果Γ能使建築物保持幾乎不動之 座上作用，^ 球軸承時，僅在單面之曲面球 ;水平振力轉料垂直分力之效果並不佳， 5 1240033 =利:滾麵咖球㈣並未接觸，其在水平振力發生 :，亦無法簡部分水平振能，而使其缓衝耐震之效果較 *因而_裝置必須設置數隔絕層雜將水平振動力， ^等比級數由下*上逐層逐次將之抵銷。由於必須使用大 嶋、滾球或滾球軸承等材料，才能達到減地 奏，、，㈣在設計上，存有成本昂貴與體積過大的缺 回制衡之機制，且其回復力差，地震過後建物不易 J用= 廠機械的避震’在使用上 =恥值。後來雖有專利公告第謂54號之進一步改 〈於兩未接觸並設有相對應凹曲面之上下承板間設置一 曲率與上下承板曲面曲率姻之滑塊，作為避震 _過:是、==與曲面相貼合之結果，-方面 使貼合，滑塊相當不易移動， 當有= 向之振力所能產生之緩衝與耐震效果相 明#2則有專利公告號第雇32號之改良發明，該發 仏、刀別4有單-軸向弧面之上下夹持構 述裝置與另一對裝置垂直相叠設，而於地 t η由滾輪在上下弧面間之滾動，將地震所生水 二之振能轉化為垂直位能’以達到避震的目的。铁 :方=::由兩對避震裝置相垂直所構成，倘水平振力 非射之―，縣輪滾動時其他方向分力之作 :勤無:ίί滾輪兩側產生均等之位移效果，甚至無法順利 “ #滾細移之距財限’因而不具有全方位之避 6 1240033 震能力。 【發明内容】： 本案發明人，緣基於個人從事土木結構及大地工程多 年=經驗，並精心研究，制振動工學巾之單擺、複擺及 滾^在曲面上運動之原理，終於設計出—種储的，能克 服努力、調節地震力、能量吸收和轉換以及提早啟動復元 力（Restomig f⑽e) ’減短振動時間的震動隔離器，於九 二-台灣大地震當年十月，本案發日狀製作—原型證實有 效。 、，發明之主要目的，在於提供—種震動隔離器，使之 月b以最y的成本與*小的體積，來達到或甚至超越習知避 震裝置的避震效果。 本發明之次要目的，在於提供一種震動隔離器，是要 讓該耐裝置發揮全方位的功用，而不關於建築物的耐震 上。 為達上述之目的，本發明包括一上承壓板、一下承壓 板與至少-滾球；所述上、下承壓板係相互疊合，使其上、 下凹陷曲面對應，該滾球則放置於上、下曲面所形成的空 間内上下承壓板接觸處可分別設置數個經計算而具有 適當摩擦絲之雜件，使其增加水平振能雜衝效果， 但又不至練礙財之滾動m上、下承壓板所 .又之上了曲面其曲率並不相同，以減少共振，而下曲面 l24〇〇33 接近邊緣處之曲率又可比其中央處大，以避免球體滾出。 上、下曲面所設之面積、深度以及粗糙度除與球體大小、 數目相配合外，亦可依所欲避震之程度加以調整。由於滾 球可於球面圓弧狀之曲面空間中對任意方向滾動，故其避 餐政果是全方位的，顯然較習知技術中兩軸向之組合裝置 有著更為優越的避震功能。 本發明亦提供一種與前述相似而僅於球體構型上稍 做改變之震動隔離器，該變造之球體係一上表面呈圓弧突 出狀之半球體結構，或是一側視為橢圓形之扁平球狀乡士 構。由於變造球體上表面所弧突之曲率與上曲面相同，^ 檫力較大，因此無庸再設置摩擦件，但其底部之球狀構 型，仍可產生前述球體之滚動效果，而達到相當之耐震效 果。藉由球體狀之構型，配合圓弧曲面，能使滾球以較快 速度回歸曲面中心低點，因而使本發明之回復力較習知滑 塊或是滾輪為佳，進而使避震承載物能夠迅速回復至其^ 本位置。 本發明之上、下承壓板可分別設於建築物或機械之基 板與底板間，藉由角鋼固定而與基板或底板相結合。該^ 可設置建築物的柱體或機器；該底板則直接用錯定i 栓穿過角鋼與底板打入地基；當地震產生時，藉由滾球在 上、下承壓板曲面空間内滾動和滑動，使上承壓板作水平 二向的移動，並配合基板上所設的彈簧，以及下承壓板盥 底板間的消能墊而能消除地震所產生的水平與垂直振動 力，而能夠以最經濟之構件成本達到保護基板上建築物或 8 !24〇〇33 機器的目的。 據而本發明在設計上具有如下之優點： 1、本發明因為在上、下承壓板設有相對應的上、下曲 面，又曲面的範圍、深度與粗糙度係配合滾球之大小為設 =的原則，因此當滚球在曲面上滾動時，所產生的自然頻 率可以消除任何方向職生的振力⑽，喊到減振的功 效’且消能速度快、阻尼效率高，加振力—停止作用，承 載物即幾乎馬上停止搖動。 由於本發明上、下承壓板，接觸面分別受過摩擦層 二理’也可鑲人對應的摩擦件，所以#制長期的中度地 震時’上雜件能藉㈣簧所產生的重力，能時時與下摩 察件保持較大的縣係數，因此本發明能在地震中 共振的產生。 本發日月之p種實施方式，屬單擺式減振器，並基 冓造也是兩承壓板和中介球。只要承載量不是报大 =數量夠多時，則球之高度可高過兩承麼板之淨空，將 性以接觸曲面輪廓’改成切線斜率為不連續 =免球體滾出。該避震裝置就像受到延時 可變性阻尼與外加復元力的單顧動，叫 】消能效果，最適於低樓層和機器應付小振動或： 能 由於本發賴需採則、量且鮮化峰構安裝， 達到耐震的效果，所以除了能有效 就 本，其應㈣麵了梅外成 1240033 5 動，且 墊，所明亦可在下承塵板的與基地間安置—消能 使承載物搖^些低能量的振動或風力，加諸於承載物而 讓搖動的效=低透韻錄就能減鼓部份的搖 【實施方式】： 效有ΪΪ 2查委員對本發明之構造、特徵及其使用功 效有更冰_層的認識與 配合圖示詳細說明如下·Λ⑯舉κ之可仃實施例並 首先請參閱第一、-同 立體組合與纟’林發明第-種型態之 板⑴、下承μ板⑺與滾球⑶齡“括有上祕 曲4部財—内凹呈球面81弧狀之上 面⑻该底稍上曲面 觸處依序埋設有彈簧（12) ^、下[板⑵接 7螺才王（13)與上摩擦件（14)。 所述下承壓板（2 )頂呵介< 下曲面⑵），該頂部的下=%有—内凹呈球面圓弧狀之 接觸處依序埋設有螺拾（2 21 @邊與下壓板⑵ 曲面（11)可與下曲面（21) 斤这上 斜率不同，而下曲面⑻i相對應豐合，且兩者之曲面 ,j其周圍之曲率並可大於其曲面 中央處。；於上、下曲面⑴)、⑶所設之面積、深度 以及粗酿則可依所欲避震之程度加以調整。 所述滾球⑶’係呈圓球狀，其數目至少為一個，較 1240033 佳者為四至九個，最多者以每一承載物（柱）不超過25 個為佳。滾球數目與尺寸，可依避震強度之設計而有所調 整。 接著同樣請參閱第一、二圖所示，本發明第一種型態 的組合實施，係將上、下承壓板（1)、（2)相互疊合，使 其上、下曲面（11)、（21)對應，該滾球（3)則呈圓形， 其上、下端係接觸於上、下曲面（11)、（21)的中間處， 而上、下摩擦件（14)與（23)則貼合於上、下曲面（n)、 (21)旁邊，之後讓所述上、下承壓板、（幻位於基 板⑷與底板⑸間，並讓底板⑸位於消能墊⑷ 下’再分別將角鋼⑺焊接於基板⑷與底板⑸的 上、下方’而與基板（4)及底板（5)結合。 所述基板（4)兩邊更形成有洞孔（41)，該基板 的洞孔⑻上方設置有一支樓板（42)，一错定螺检（43) 係穿過支撐板（42)與位於其上的彈簧（45)打入地基⑻ 中丄讓錯定螺栓（43)上的螺栓帽（431)星住彈發（44) 而完成基板（4)與地基（8)的固定。 接著以相同方式，將奴螺栓（43)穿過角鋼⑺ 與底板⑸的洞孔，打入地基⑻讓錯定螺栓（71)上 帽全帽⑼齡角鋼⑺，而完成細 =基⑻的固定，再於基板⑷的上方中間處設置建 柴物的柱體⑷，柱體⑷必要時亦能用角鋼⑺與 基板⑷収，以完成本發明第—種型態的組合實施。 最後請參閱第四圖所示，本發明第一種型態之使用動 11 !24〇〇33 作圖（並配合參閱第一、二圖）。本發明第一種型態使用 上，地震級數大到水平力超過兩承壓板間之摩擦力時，下 承壓板（2)會順著地震的加速度方向移動，讓滾球（3) 在下承壓板（2)上之下曲面（21)上逆向滾動，該下曲 面（21)的作用是將一個高值的加速度轉化，先降為零再 由零漸大的可變值加速度。因此下承壓板（2)對上承壓 板（1)水平方向所作功遠不及加振力對下承壓板（2)所 作功的一半的情況下，又滾球（3)上緣在上承壓板（工） 上曲面（11)滾動，促使建築物柱體（A)在垂直方向作 小幅度的運動，能讓地震的水平動能轉化為垂直位能，也 就疋說當位能增大時，上、下曲面（11)、（21)與滾球（3 ) 的切線斜率增大時，荷重對球面所形成之反制復原力也隨 之增大。此復原力促使滾球（3)逆向迴轉，使承載體做 和加振力或加速度同方向之位移，因此讓建築物柱體（A) 對原址座標所作的相對位移減少，也就是說，加之於建築 物柱體（A)在水平剪應力相對減小。因此，大地震承載 物只做小幅度的水平和垂直方向的運動。而且建築物柱體 (A)的上升、丁降都為漸進的而不是瞬時的，故不會產 生衝擊應力，因而達到建築物避免大震的功效，所以最適 合於應付強震。 "月參閱第一圖與第三圖，該兩圖為本發明另一種實施 型悲之讀組合與組合剖視圖。本發明之另—種實施包括 有上承Μ板（9)、下承遷板⑵與變造球體（1〇)。 所述上承壓板（9)頂部設有一内凹呈球面圓弧狀之 12 1240033 上曲面（91)，該上曲面（9 弧面構圖。 υ在—早-半徑的 所述下承壓板（2)底部亦設有—㈣ 之下曲面㈤。所述上曲面㈤可與下曲面二 疊合，且兩者之曲面斜率可為相異，而下曲面（L) 八周圍之曲率並可大於其曲面中央處。至於上、下曲面 ^91) (21)所&之φ積、深度錢粗糙度則可依所 震之程度加以調整。 ^ 所述變造球體（10)，其數目至少為一個，係— 面呈圓弧突出狀之半球體結構，或是-側視為橢圓形之扁 平球狀結構，其圓弧突出之形狀亦可㈣許變化，而維持 與上曲面（91)相當面積之貼合，所述變造球體（叫並 &置於所述上曲面（91)與下曲面（21)所形成之空間内 接著同樣請參閱第一、三圖所示，本發明另一種型態 的組合實施與前述相同，係將上、下承壓板（9)、（2)相 互疊合，使其上、下曲面（91)、（21)對應，該變造球體 (10)弧突上表面之曲率與上曲面（91)之曲率相同，故 其上緣可貼於上曲面（91)，其接觸面係呈圓形或環形等 其他形狀’為增加其滑動性，可於接觸處塗覆潤滑油。變 造球體（10)下方則接觸於下曲面（21)的中間處，之後 讓所述上、下承壓板（9)、（2)位於基板（4)與底板（5) 間，並讓底板（5)位於消能墊（6)上，再分別將角鋼（7) 焊接於基板（4)與底板（5)的上、下方，而與基板（4) 13 1240033 及底板（5 )結合。 所述基板（4)兩邊更形成有洞孔（41)，該基板（4) 的洞孔（41)上方設置有一支撐板（42)，一錨定螺栓（43) 係穿過支撐板（42)與位於其上的彈簧（45)打入地基（8) 中，讓錨定螺栓（43)上的螺栓帽（431)壓住彈簧（44) 而完成基板（4)與地基（8)的固定。 接著以相同方式，將錨定螺栓（71)穿過角鋼（7) 與底板（5)的洞孔，打入地基（8)讓錯定螺栓（71)上 的螺栓帽（72)壓住角鋼（7)，而完成角鋼（7)、底板（5) 與地基（8)的固定’再於基板（4)的上方中間處設置建 築物的柱體（A)或放置工薇機械，必要時再用角鋼（？） 將柱體（A)或工廠機械與基板（4)固定，以完成本發明 之另一種實施型態的組合實施。 最後請參閱第五圖所示，本發明另一種實施型態之使 用動作圖（並配合參閱第一、三圖）。本發明另一種實施 型態使用上，地震來臨時下承壓板（2)會順著地震的加 速度方向移動，並由於變造球體（1〇)上方與上曲面（Μ) 間並非點接觸，因此，整個力學系統就像是受到延時、倒 置且有可變性阻尼（Vadable Damping)和外加復元力 (A_ed Restoring Force)的單擺運動，其擺動角速度為 不均等。此種設施類型由於無摩擦件之裝置，故可 模振動時即發揮消能作用，最適用於讀機器 = 2能=放之地震。由於這類型的球體只能滑動二』 摩擦力較大，因此在接觸面敷潤滑劑或裝設加油 14 !24〇〇33 孑L ( 92 ) ( Lubrication port )有其必要。 另外，如第六圖所示，本發明用於避震的用途時，上、 下承壓板（1)、（2)的上、下介面（11)、（21)並不限於 絕對平面一種，為確保地震後承載物如：建築物或工廠機 器，能回歸到更接近地震前的位置，此時，該上、下壓板 (1) 、（2)的四個角落，各削成一定斜坡，迫使其承載物 的位能在地震後能趨向最低值，此種設計，尤其適合摩擦 力較大，變造球體（1〇)為半圓形的上、下承壓板（9)、 (2) 結構。 以上所述僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企 圖具以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同 之發明精神下所作有關本發明之任何 包括在本發明賴保護之料。 i 6仍應 ，不上所述’本發明之構造確實能 =的；是咐_她術之「實 二又’本發明所述之構造及其特徵，於本宰 請未有_之物品公開使用錢 因 之「新穎性」。申請人麦依專利法之規定，向: 局&起發明專利申嗜 门釣 便。 早日核准本案專利，實感德 15 1240033 【圖示簡單說明】： 第一圖為本發明兩種型態之立體組合圖。 第二圖為本發明第一種型態之組合剖視圖。 第三圖為本發明另一種型態之組合剖視圖。 第四圖為本發明第一種型態之使用動作圖。 第五圖為本發明另一種型態之使用動作圖。 第六圖為本發明特殊形狀之上、下承壓板。 【元件符號簡單說明】： 1 上承壓板 11 上曲面 12 彈簧 13 螺栓 14 上摩擦件 2 下承壓板 21 下曲面 22 螺栓 23 下摩擦件 3 滾球 4 基板 41 洞孔 42 支撐板 43 錫定螺检 431 螺栓帽 44 彈簧 5 底板 6 消能墊 7 角鋼 71 錫定螺检 72 螺栓帽 8 地基 9 上承壓板 91 上曲面 16 1240033 92 力口 >'由孑L 10 變造球體 A 柱體 17