九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種智慧裂隔震系統，尤其是指一種 内含可控式摩擦機構之隔震系统，該可控式摩擦機構所提 與=能力增的隨震波性質與隔震系統 本身之反應而作最佳之凋整，而更掸 σ 型隔震系統創新設計者。 Θ其貫用功政性之曰慧 【先前技術】 表運震1 土木構造之損害主要起因於劇烈之地 構基礎傳遞至上層結構，所謂隔震技術即 基礎間安置特殊之隔震支承，藉以拉長構 體，振動週期，以減緩地表運動上傳至結構，如此 P可^上縣構所承受之地震力，提高其耐震性。 震技術運用於土木結構系統已有數十年的 f4域震波⑽實十分纽，唯對於具 波）'盆減ϋ (例如··近斷層震波或軟弱土層震 =期通常介於2〜3秒間，== 斷層震波之脈衝週期内，因此，^札好各於帝見近 想的減震效果，卻易: ’般震波雖可達到理 錢現象。若在4時近斷層震波產生似 抑制隔震支承之位移，但物六式之9補阻尼元件，雖可 使隔震效能大打折扣^ ☆冑上部結構加速度增加’ 難以兼顧具有不：皮=，現有嶋統之隔震效果實 „ ._ u晨波内涵之近、遠域震波。 之研發技術水平:二利;:檢索可知，目前有關隔震系統 万面，可舉以下數例說明： h如第二十告第554123號結構示意圖所示之滑動P 震器，其與摩擦子底部接觸之曲面為一曲: :::當:r;震頻率為定值，無—震波= 2·如第二：：圖公告第554124號結構示意圖所示亦為且 有雙滑動曲面之滑動隔震支承，但於其關節式摩：t 頂部接觸：與底部曲面皆為曲率固定之圓狐面，故:二 震頻率亦為定值，無法依照不同震波特性作出適當^ 整。 。 3. 如第二十二圖公告第364032號結構 上、下二層單向隔震平台所椹屮祕人* 马由 汁構成之雙向滾動隔震系统， 上層為X向隔震，下層則為向 ν 、*土，1 ^ 1J丨同晨。母層皆由四個滾 軸所組成’滾軸可於預設之狐槽中滾動，以達到 目的。前述弧槽之上、下曲線雖可預製成曲率 孤線，不過其Μ特性無喊震波之特性與隔震系統本 身之反應而作出最佳之調整。 4______—------------------- - ^ 4. 如第二十三圖公告第466292號結構示意圖所示亦為具 有上、下二層之雙向滾動隔震系統，隔震層係由四個滾 輪於預設之滾槽中所構成，瘦择亦無法隨震 波之兮系統本身之反應而作出最佳之調整7… 5. 如第二十四圖公告第1282395號結構示意圖所示之滾動 摩擦消能裝置，其係利用彈簧力戒氣壓力或液壓力或磁 力方式施予摩擦墊力量與滾柱表面緊密貼合，該滾柱係 於摩擦墊内滾動達到摩擦消能功效。 6. 如第二十五圖公告第丨282396號結構示意圖所示之摩擦 消月b裝置，其係利用彈簧力或氣壓力或液壓力或磁力方 1345019 式施予摩擦墊力量與摩擦板表面緊密貼合，摩擦墊與摩 擦板相對移動之方式為直線或曲線或由斜線與曲線相 切銜接而成之複合曲線或摩擦墊與摩擦板採相對旋轉 之方式或摩擦墊與摩擦板採相對移動與相對旋轉同時 作動之方式或摩擦墊與摩擦板採相對滑動之方式。 【發明内容】 本發明之智慧型隔震系統，其主要包含具自回復能力 之隔震平台與和該隔震平台移動方向呈平行位移之軸向 可控式摩擦機構，該隔震平台可用以安置受隔震物體，其 支承可用以承載上部受隔震物體之重量，可控式摩擦機構 内含致動元件與摩擦元件，該致動元件可提供可控式摩擦 機構可控之正向力，使其滑動摩擦力可隨震波性質與隔震 系統之反應而作最佳的調整；藉此，以於發生地震時，令 其所提供之摩擦力與消能能力可即時的隨震波性質與隔 震系統本身之反應而作最佳之調整，而可更增其實用功效 性者。 【實施方式】 首先，請閱第一圖本發明之整體結構示意圖所示，本 發明之隔震系統其主要包含具自回復能力之隔震平台（1) 和該隔震平台（1)移動方向呈平行位移之軸向可控式摩擦 機構（2);其中： 該隔震平台（1)可於其上方用以安置受隔震物體（11) 〔如：一般土木構造物（例如建築物、橋樑等）、一般設備、 高精密設備抑或貯槽等〕，於該隔震平台（1)底端則設有支 承（12)，該支承（12)用以承載上部受隔震物體（11)之重 量，且該支承（12)能於導執（13)上滑動，並於該隔震平台 7 有Γ復力機構(14) ’該回復力機構(⑷能令隔震平 台（1)回復保持定位； 機構:構⑵，可分為不具導向性可控式摩擦 機構⑼和具導向性可控式摩擦機構⑽〔請—併參閱第 ^圖本發明以具導向性可控切職構結構㈣圖及 第二圖本發明之具導向性可控式摩擦機構結構示意圖所 不〕’該不具導向性可控式摩擦機構⑻内含致動元件 (2⑴與轉元件⑵2)，紐動騎（2⑴可為氣壓、油 壓、磁力或壓電等敎致㈣，該料元件⑵2)則為於 摩擦片（2121)間夾掣設有摩擦桿⑵22)，該摩擦桿⑵22) 與隔震平台（1)或地表、基料相連結，以刊用致動元 件（211)推擠摩擦元件（212)之摩擦片⑵21)夾掣該摩擦 杯（2122)，提供不具導向性可控式摩擦機構（21)可控之正 向力，使其與摩擦元件（212)間的滑動摩擦力可隨震波性 質與整體系統之反應而作最佳的調整。 該具導向性可控式摩擦機構（22)，請再一併參閱第三 圖本發明之具導向性可控式摩擦機構結構示意圖所示，其 利用成對之致動元件組（221)推擠摩擦元件（222)之摩擦 片（2221)夾掣該摩擦桿（2222)，提供具導向性可控式摩擦 機構（22)可控之正向力，且於該致動元件組（221)盥廑 桿（2222)間設有滾珠元件（2211)，以能利用該滾珠元; (2211)提供摩擦桿（2222)連同隔震平台（丨）導向之功能。 而假設若在某一時間點，該不具導向性可控式摩擦機 構（21)或具導向性可控式摩擦機構（22)之預壓力為爪，致 動元件（211)或致動元件組（221)之出力為户（〇，則不具導 向性可控式摩擦機構（21)或具導向性可控式摩擦機構（22) 1345019 之正向力為 N(t) = N0+P(t) ⑴ 因此，不具導向性可控式摩擦機構（21)或具導向性可控式 摩擦機構（22)之滑動摩擦力為 F(t)^M(N0+P(t)) 〔2〕 其中，#為不具導向性可控式摩擦機構（21)或具導向性可 控式摩擦機構（22)的摩擦係數，由公式〔2〕可知，不具導 向性可控式摩擦機構（21.)或具導向性可控式摩擦機構（22) 之滑動摩擦力八2〇可利用致動元件（211)或致動元件組 (221) 之出力户U)加以控制。 另，該可控式摩擦機構（2)連線設有控制器（3)，請再 參閱第四圖本創作之控制器組設狀態示意圖所示，該控制 器（3)，其分別於隔震平台（1)、受隔震物體（11)或地面上 設有感測子（31)，以能在任一時間點量測該隔震平台（1) 與受隔震物體（11)之反應，並回授至控制器（3)中以決定可 控式摩擦機構（2)之正向力值，再楗以使致動元件（211)、 致動元件組（221)提供該正向力，如此即可依震波形式與系 統反應以控制致動元件（211)、（221)與摩擦元件（212)、 (222) 間之滑動摩擦力。 請再一併參閱第五圖本發明之整體結構第一實施例立 體示意圖、第六圖本發明之整體結構第一實施例側視示意 圖、第七圖本發明之整體結構第一實施例前視示意圖所 示，本發明亦可於隔震平台（1)兩側皆與固定物間設有回復 力機構（14)提供回復力，於該隔震平台（1)下端利用支承 (12)與導轨（13)使其可以依循固定路徑而運動，令不具導 向性可控式摩擦機構（21)固設於地表或基礎上，該隔震平 9 1345019 台（1)下端則與不具導向性可控式摩擦機構（21)之摩擦桿 (2122)連接固設，藉由致動元件（211)推擠摩擦片（ΜΙ) 與摩擦桿（2122)，進而控制摩擦片（2121)與摩^桿（2ΐ22) 間之正向力，達到控制隔震平台（1)滑動摩擦力^目的。 請再一併參閱第八圖本發明之整體結構第二實施例示 意圖所示，本發明亦可於該隔震平台〇)下端利用支承（12) 與導軌（13)使其可以依循固定路徑而運動，令不具導向性 可控式摩擦機構（21)固設於地表或基礎上，該隔震平台**(1) • 下端則與不具導向性可控式摩擦機構（21)之摩擦桿（&22) 連接固设，且於摩擦桿（2122)上套設有回復力機構（14)提 •. 供回復力，藉由致動元件（211)推擠摩擦片（2121)與摩擦桿 (2122)，進而控制摩擦片（2121)與摩擦桿（2122)間之正向 力，達到控制隔震平台（1)滑動摩擦力之目的。 請再一併參閱第九圖本發明之整體結構第三實施例示 意圖所示，本發明亦可於該隔震平台（1)下端利用支承（12) 與導執（13)使其可以依循固定路徑而運動，該導執（13)可 _ 為具任意曲率之弧形路徑，利用該弧線路徑之導軌（13)可 提供隔震平台（1)適當之回復力，不需另行安裝回復力機構 r (14) ’令不具導向性可控式摩擦機構（21)固設於地表或基 礎上，該隔震平台（1)下端則利用可伸縮連桿（15)與不具導 向性可控式摩擦機構（21)之摩擦桿（2122)連接固設，且於 摩擦桿（2122)上套設有回復力機構（14)提供回復力，藉由 致動元件（211)推擠摩擦片（2121)與摩擦桿（2122)，進而控 制摩擦片（2121)與摩擦桿（2122)間之正向力，達到控制隔 震平台（1)滑動摩擦力之目的。 請再一併參閱第十圖本發明之整體結構第四實施例示 10 ^45019 意圖所示’本發明亦可於隔震平台（1)兩側皆與固定物間設 有回復力機構（14)提供回復力，於該隔震平台（1)下端設有 滾球支承（121)以於地表或基礎形成之平面路徑（131)上滾 動’令具導向性可控式摩擦機構（22)固設於隔震平台〇) 下端，而具導向性可控式摩擦機構（22)之摩擦桿（2222)則 以可伸縮連桿（15)連接固設地表或基礎上，藉由致動元件 組（221)推擠摩擦片（2221)與摩擦桿（2222)，進而控制摩擦 片（2221)與摩擦桿（2222)間之正向力，且利用該致動元件 (221)與摩擦桿（2222)間所設之滾珠元件（22Π)提供導向 之功旎’達到控制隔震平台（1)滑動摩擦力之目的。 請再一併參閱第十一圖本發明之整體結構第五實施例 示意圖所示，本發明亦可於該隔震平台（丨）下端設有彈性支 承（16)〔如：橡膠支承〕，以提供隔震平台支撐與回復 力，不需另行安裝回復力機構（14)，令具導向性可控式摩 擦機構（22)固設於地表或基礎上，該隔震平台（丨）下端則利 用可伸縮連桿（15)與具導向性可控式摩擦機構（22)之摩擦 桿（2222)連接固設’藉由致動元件（221)推擠摩擦片（2221) 與摩擦桿（2222) ’進而控制摩擦片（2221)與摩擦桿（2222) 間之正向力，且利用該致動元件（221)與摩擦桿（2222)間所 δ又之滾珠元件（2211)提供導向之功能，達到控制隔震平台 (1)滑動摩擦力之目的。 請再一併參閱第十二圖本發明之整體結構第六實施例 示意圖所示，本發明亦可利用上、下兩層隔震平台（1 )直接 疊合構成雙向隔震系統，上層為y向隔震，下層則為χ向 隔震’於該上層隔震平台（1)下端與下層隔震平台（1)間設 有支承（12)與導軌（13)、且於下層隔震平台（丨）與地表或基 11 1345019 礎間亦設有支承（12)與導執（13)，使其可以依循固定路徑 而運動，而上、下二層之不具導向性可控式摩擦機構（21) 採相互垂直方向設置，上層隔震平台（1)上之受隔震物體 (11)的重量則係由上層支承（12)再傳至下層支承（12)。 請再一併參閱第十三圖本發明之整體結構第七實施例 示意圖所示，本發明亦可利用上、下兩層隔震平台（丨）直接 疊合構成雙向隔震系統，上層為y向隔震，下層則為X向 隔震，於該上層隔震平台（1)下端設有滾球支承（121)以於 • 地表或基礎形成之平面路徑（131)上滾動或設有摩擦支承 (122)於平面路徑（131)上滑動，且於下層隔震平台（1)下端 - 亦設有滾球支承（121)以於地表或基礎形成之平面路徑 . (131)上滾動或設有摩擦支承（122)於平面路徑（Hi)上滑 動〔凊一併參閱第十四圖本發明之支承第一實施例結構示 意圖所示〕，而上、下二層之具導向性可控式摩擦機構（22) 採相互垂直方向設置’上層可用以改變y向之消能制動行 為’而下層則可用以改變X向之消能制動行為，上層隔震 • 平台（1)上之受隔震物體（11)的重量則係由滾球支承（121) 或摩擦支承（122)直接傳至平面路徑（131)上。 請再一併參閱第十五圖本發明之整體結構第八實施例 不》思圖所不’本發明亦可利用上、下兩層隔震平台（1 )直接 豐合構成雙向隔震系統，上層為y向隔震，下層則為χ向 隔震’於該上層隔震平台（1)下端與地表或基礎間設有彈性 支承（16)〔如：橡膠支承〕、且於下層隔震平台（1)下端設 有浪球支承（121)以於地表或基礎形成之平面路徑（131)上 滾動，而上、下二層之具導向性可控式摩擦機構（22)採相 互垂直方向設置，上層可用以改變y向之消能制動行為， 12 ，則可用以改向之消能制動行為，上層隔震平台 上之受隔震物體（11)的重量則係由彈性支承（16)直接 得至地面。 本發明之支承（12)與導執（13)間，其不僅可如第十三 =發明之整體結構第七實_示意圖所示，為滾球支承 )於平面路徑（131)上滾動；且亦可如第切圖本發明 支承第-實施例結構示意圖所示，為摩擦支承（122)於平 路餐（131)上滑動；或請再—併參㈣十六圖本發明之支 第二實施例結構示意圖所示，其可為滚球支承（121)於曲 $徑⑴2)〔如：三維曲面〕上滾動；或請再—併參閱第 本發明之支承第三實施例結構示意圖所示，可為關 h干球形摩擦支承（123)於曲面路徑（132)〔如： 面〕上滑動。 一 第十八圖本發明之隔震支承位移歷時比較圖、第十九 ，本發明之隔震加速度歷時比較圖所示，其係以數值方法 =發明與現有滑動隔震支承在承受震度七級 近斷層震波時之隔震支承位移量與上部構造 力口逮，歷時圖。其中所用支承之摩擦係數皆取為〇 〇3，阻 =摩擦係數取為〇.2，隔震支承之隔震週期為2··5秒； 第十五、十六圖可知，不論是比較支承位移或上 加速度之減震效果，本發明均優於現有之隔震支承 ,ί =上所述，本發明之元件組合與使用實施說明可 方向呈有，之下，本發明之與該隔震平台移動 =呈千彳τ位移之軸向可控式摩擦機構，其所提供 力與消能能力可即時的隨震波性質盥震 " 而作最佳之調整，而更增其實用系統本身之反應 1345019
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功 效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中， 亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要 求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准 專利，則實感德便。 14 1345019 【圖式簡單說明】 第一圖：本發明之整體結構示意圖 第二圖：本發明之不具導向性可控式摩擦機構結構示意圖 第三圖：本發明之具導向性可控式摩擦機構結構示意圖 第四圖：本創作之控制器組設狀態示意圖 第五圖：本發明之整體結構第一實施例立體示意圖 第六圖：本發明之整體結構第一實施例側視示意圖 第七圖：本發明之整體結構第一實施例前視示意圖 第八圖：本發明之整體結構第二實施例示意圖 第九圖：本發明之整體結構第三實施例示意圖 第十圖：本發明之整體結構第四實施例示意圖 第十一圖：本發明之整體結構第五實施例示意圖 第十二圖：本發明之整體結構第六實施例示意圖 第十三圖：本發明之整體結構第七實施例示意圖 第十四圖：本發明之支承第一實施例結構示意圖 第十五圖：本發明之整體結構第八實施例示意圖 第十六圖：本發明之支承第二實施例結構示意圖 第十七圖：本發明之支承第三實施例結構示意圖 第十八圖：本發明之隔震支承位移歷時比較圖 第十九圖：本發明之隔震加速度歷時比較圖 第二十圖：.公告第554123號結構示意圖 第二十一圖：公告第554124號結構示意圖 第二十二圖：公告第364032號結構示意圖 第二十三圖：公告第466292號結構示意圖 第二十四圖：公告第1282395號結構示意圖 第二十五圖：公告第1282396號結構示意圖 15 1345019 【主要元件符號說明】 (1) 隔震平台 (11) 受隔震物體 (12) 支承 (121) 滾球支承 (122) 摩擦支承 (123) 關節式半球形摩擦支承 (13) 導執 (131) 平面路徑 (132) 曲面路徑 (14) 回復力機構 (15) 可伸縮連桿 (16) 彈性支承 (2) 可控式摩擦機構 (21) 不具導向性可控式摩擦機構 (211) 致動元件 (212) 摩擦元件
(2121)摩擦片 （2122)摩擦桿 (22) 具導向性可控式摩擦機構
(221) 致動元件組 (222) 摩擦元件 (2222)摩擦桿 (31) 感測子 (2211)滾珠元件 (2221)摩擦片 (3) 控制器 16