(57)【要約】【課題】上下皿やボール自体に摩擦係数一定の摩擦ダンパ機能を持たせ、さらに中心位置でのふらつきの無い構造が簡単な免震装置を提供。【解決手段】凹状の球面又は円筒面４，３を有する上下皿２，１と、ボール５又はころを有する免震装置において、上下皿の球面又は円筒面の曲率半径を異ならせることにより、ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効範囲内で、ボール又はころと皿間の間に滑りかつ転がり運動をさせ、発生する滑り摩擦力をダンパ力として作用させる。滑り摩擦力は摩擦係数にして０．０２以上０．０８以下とする。曲率半径Ｒ2／Ｒ1の比Ａが、３≧Ａ≧１．５とする。さらに、免震装置の摩擦ダンパ力作用に加え、一定摩擦力を付加する装置を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に凹状の球面又は円筒面が形成された上皿と、上面に凹状の球面又は円筒面が形成された下皿と、前記上下皿の間を転動可能にされたボール又はころと、を有する免震装置において、前記一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径と、前記他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径を異ならせることにより、前記上下皿間を移動する前記ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効範囲内で、前記ボール又はころと、前記一方又は他方又は両方の皿と、の間に滑りかつ転がり運動をさせ、発生する滑り摩擦力を摩擦ダンパとして作用させるようにしたことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記滑り摩擦力は摩擦係数にして０．０２以上０．０８以下であることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
前記一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ1、前記他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ2としたときのＲ2／Ｒ1の比Ａが、３≧Ａ≧１．５とされていることを特徴とする請求項２記載の免震装置。
【請求項４】
前記一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ1、前記他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ2、前記ボール又はころの半径をｒ、前記上下皿間を移動する前記ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効長さをＤとしたときに、
２ｒ＞Ｒ1−（Ｒ12−（Ｄ／２）2）1/2＋Ｒ2−（Ｒ22−（Ｄ／２）2）1/2  ・・・（１）
かつ
Ｒ2＞Ｒ1＞ｒ・・・（２）
を満足するようにされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の免震装置。
【請求項５】
前記免震装置の摩擦ダンパ作用に加え、ある一定の摩擦力を付加する装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
建物の免震装置ないしはコンピュータサーバなどのような加速度敏感性のものを地震の揺れから護る免震台、免震床等の免震装置に関し、特に上下球面又は円筒面間にボール又はころ等を介して水平方向移動及び自動復帰可能な転がりタイプの免震装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下皿間にボールを転動可能に配した免震装置は、上皿と下皿との曲率半径が同じもの、上下皿の一方が平面であるもの、特許文献１に示すように上皿と下皿との曲率半径が異なるもの等種々のものが考えられる。しかし、かかる上下球面又は円筒面を有する上下皿間にボール又はころを介して水平方向移動にするようにされた免震装置はその構成要素として建物ないしは積載重量を支える機能の他に、地震時の揺れエネルギを吸収する機能、いわゆるダンパが必要である。ダンパの例としては、上下皿間に互いに接触する摩擦部材を所定の押圧力を与える摩擦ダンパ、流体の粘性抵抗を利用した油圧シリンダ等がある。このようなダンパは上下皿やボールとは別に設けられているが、ダンパとして一般に使用されている摩擦力や粘性抵抗は外力の大きさに応じて増減することはないので、載荷荷重が変化するとそれに合わせて、ダンパ力を変更する必要がある。そこで、載荷荷重が大きな建物家屋の場合等では、都度、家屋、特に基礎を含め、免震装置のも個別設計している。しかし、美術品、コンピュータサーバ、展示品等の中小型の物品を載荷する免震床や免震台の場合は、油が嫌われるので一般に摩擦ダンパが採用されることが多いが、摩擦ダンパ力をその都度設計するのでは煩雑であり、載荷荷重に応じて増減してくれる摩擦ダンパ力を得たい。このためには、摩擦ダンパ力は一定摩擦係数に載荷荷重を掛けた値とするのがよく、いわゆる定摩擦係数となる摩擦ダンパが理想的になる。また、構造は簡略化したい。
【０００３】
そこで、特許文献２のものにおいては、下皿の上面を凹状の球面とし、上皿の下面を凹状の球面とするが、上皿の球面の曲率半径をボールの曲率半径とほぼ同じにし、上皿とボールとはあたかも一体のようになり殆どすべりも転がりも発生させないようにし、下皿とボールを殆ど滑動状態に近い状態とさせるようにしている。これにより摩擦係数は０．１０程度の滑り抵抗、即ち一定摩擦係数の摩擦ダンパ力を得られるようにしている。また、特許文献３のものにおいては、下皿に相当するレールの上面に凹状の円筒面を設け、上皿に相当する上側支承体に取り付けられた軸に回転可能に取り付けられた車輪（転動体）をレール上を転動させるようにしている。軸と車輪の軸穴とは滑り軸受を構成するようにされており、滑り摩擦力を得られるようにしている。この軸と車輪の軸穴との滑り摩擦係数はほぼ一定であるので、一定摩擦係数の摩擦ダンパ力が得られている。
【特許文献１】実開昭５５−０４１６０８号公報  第４図
【特許文献２】特開平１０−００８５７１号公報
【特許文献３】特公平０６−０７４６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２、３のものは上皿に対してはボール又は車輪は移動せず相対移動できないので、地震に対する応答変位の移動距離のサイズの分だけ下皿やレールの長さが必要になるので幅サイズが大きくなるという問題があった。一般の単球式転がり支承では上下皿を相対移動させるときは、応答変位移動距離に対してボールはほぼ半分のストロークになり、上下皿のサイズはほぼ半分で済むので、これは大きな問題である。また、摩擦係数一定であるので、摩擦係数が小さい設定のとき、載荷荷重が小さい場合は、摩擦力が小さくなり、人等による外力で不用意に動くことがあるという問題があった。さらに、特許文献３のものはボールに比して構造が複雑となるという問題があった。また、特許文献１のものは上下皿の曲率半径が異なると見られる図以外は曲率半径、摩擦ダンパに関する記載は全くない。
【０００５】
本発明の課題は、係る問題点に鑑みて、上下皿やボール自体に摩擦ダンパ機能を持たせながら、皿やレールの長さを長くすることなく、構造が簡単で摩擦係数一定の摩擦ダンパ機能を有する免震装置を提供することである。さらには、中心位置でのふらつきを無くすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、下面に凹状の球面又は円筒面が形成された上皿と、上面に凹状の球面又は円筒面が形成された下皿と、前記上下皿の間を転動可能にされたボール又はころと、を有する免震装置において、前記一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径と、前記他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径を異ならせることにより、前記上下皿間を移動する前記ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効範囲内で、前記ボール又はころと、前記一方又は他方又は両方の皿と、の間に滑りかつ転がり運動をさせ、発生する滑り摩擦力をダンパブレーキ作用させるようにした免震装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００７】
即ち、上皿と下皿の曲率半径の大きさが同一であれば接触力による塑性変形が生じない限り純転がり運動するので、上下皿とボール又はころ間で発生する摩擦係数は転がり摩擦係数であり０．００１の単位である。これに対して、上皿と下皿の曲率半径の大きさを意識的に異ならせると、上下皿とボール又はころ間で滑りが発生する。この滑り率は上下皿の曲率半径の違いにより異なる。例えば、前述した特許文献２のものでは上皿の曲率半径値をボールの曲率半径値にきわめて近い値にするとボールは殆ど転がらず純滑りに近くなり摩擦係数は０．１〜０．２程度になる。なお、この場合、上皿は転がり運動をしていない。従って、上又は下皿の一方の曲率半径を他皿の曲率半径より小さくすることによりボール又はころと、ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効範囲内で、一方又は他方又は両方の皿との間に滑りかつ転がり運動をさせることが成立し  これらの曲率半径値を操作することにより、すべり率を調整することができるので、狙いとする一定摩擦係数が得られ、この滑り摩擦力により摩擦ダンバ力を発生させることができるのである。
【０００８】
この滑りの発生について説明する。図１に示すように、中心より移動したボール５′の中心位置Ｏ′は上下皿の曲率中心Ｏｉ′、Ｏｅと結んだ線上に位置されないと荷重ベクトルＱは力学上釣り合わない。言い換えれば、上下皿がどのような移動をしようと、ボール中心は上下皿の曲率中心線上にやって来なければならない。このような位置にボールが設定されるときにはボールと上下皿の転がり長さが等しくならず、すべりを発生せざるを得なくなる。詳述すると、上皿２が下皿１に対してＳだけ相対移動し、その結果ボール５はＴ移動したとする。ボール中心Ｏ′は移動後の皿の曲率中心Ｏｅ、Ｏｉ′を結んだ線上に来なければボール荷重Ｑの釣り合いは取れない。上皿２の移動後の曲率中心Ｏｉ′と下皿の曲率中心Ｏｅを結んだ線がＯｅ、Ｏｉとなす角をθとすれば、
Ｓ＝ＯｅＯｉ′・ｓｉｎθ＝（Ｒｅ＋Ｒｉ−２ｒ）・ｓｉｎθ
Ｔ＝ＯｅＯ′・ｓｉｎθ  ＝（Ｒｅ−ｒ）・ｓｉｎθ
である。
ここにＲｅ、Ｒｉは下皿、上皿の曲率半径であり、ｒはボール半径である。
Ｔ／Ｓ＝（Ｒｅ−ｒ）／（Ｒｅ＋Ｒｉ−２ｒ）となり、ＲｅとＲｉが等しくない場合は転がり運動のようなＴ／Ｓ＝０．５一定にはならず滑りが発生することになる。
【０００９】
純転がりをしないのだから、どれだけすべりが出ているかは次のようにして求められる。図１において、上下の皿の転がり長さを調べる。移動前のボール５の下皿１、上皿２との接触点をＡ、Ｂとする。移動後にボールは下皿、上皿とＨ、Ｋで接触したとする。上皿２のＢの移動後の同一場所をＢ′とすれば、弧ＡＨ＝ＯｅＡ・θ＝Ｒｅ・θ、また、弧Ｂ′Ｋ＝Ｏｉ′Ｋ・θ＝Ｒｉ・θである。ＲｅとＲｉは等しくないのだから  弧ＡＨと弧Ｂ’Ｋは等しくない。次に、ボールの転がり長さを計算すると、ボールのＡ点の移動後の場所をＡ′とし、ボール中心に対するＡ′の１８０°対称位置をＡ″とする。ボール５は剛体と仮定し、ボールが弧Ａ″Ｋだけ転がったとすれば、弧Ａ′Ｈの分も転がっているはずである（Ａ″とＡ′は対称位置である）。もし、上皿２′とボール５′が純転がりをしているのであれば、弧Ａ″Ｋと弧Ｂ′Ｋとは等しいはずである。また、弧Ａ′Ｈと弧Ａ″Ｋは等しいのだから、弧Ａ′Ｈと弧ＡＨとは等しくならない。ここで、Ｒｅ＞Ｒｉとすれば、弧ＡＨ＞弧Ａ′Ｈとなる。
【００１０】
このように、Ａ点の転がり軌跡長さは、ボール５と下皿１において異なっており、ボールは転がり長さ以上に公転移動している。つまり滑っていることになる。この滑り量は、上皿２とボール５が純転がりするものと仮定すれば、
滑り率＝（弧ＡＨ−弧Ａ′Ｈ）／弧ＡＨ
滑り率＝（Ｒｅ・θ−Ｒｉ・θ）／Ｒｅ・θ
滑り率＝１−Ｒｉ／Ｒｅである。Ｒｅ＝Ｒｉであれば滑り率は０だが、Ｒｅ＝２・ＲＩ  とすると皿のボール軌跡の５０％はすべりで残り５０％は純転がりということになる。
【００１１】
このように、上下皿の球面等の曲率を異ならせることにより、ボールを滑りかつ転がり運動でき、上下皿の曲率半径比を換えれば、滑り率を調整でき、発生摩擦係数を調整できることがわかる。なお、摩擦係数はボール、上下皿の材質、硬さ、曲率等の要素でも変化するので適宜選択する。
【００１２】
請求項２に記載のように、前記滑り摩擦力は摩擦係数にして０．０２以上０．０８以下であるのが好ましい。
【００１３】
ボール又はころの移動有効範囲を確保するためには、上皿と下皿の球面の外径寸法又は円筒面の周方向長さがほぼ同一値となる範囲とすればよい。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ1、前記他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ2としたときのＲ2／Ｒ1の比Ａが、３≧Ａ≧１．５とするようにした。より好ましくは、上下皿の材質が軟鋼でボールが軸受鋼の場合Ａ＝２である。
【００１４】
上下皿のいずれか一方の曲率半径をボールの曲率半径に近くすると幾何学上、上下皿の外径寸法を同一にすることはできなくなるので曲率差を設けるには自ずと制限は存在する。そこで、請求項４に記載の発明おいては、前記一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ1、前記他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径をＲ2、前記ボール又はころの半径をｒ、前記上下皿間を移動する前記ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効長さをＤとしたときに、
２ｒ＞Ｒ1−（Ｒ12−（Ｄ／２）2）1/2＋Ｒ2−（Ｒ22−（Ｄ／２）2）1/2  ・・・（１）
かつ
Ｒ2＞Ｒ1＞ｒ・・・（２）
を満足する免震装置とした。
【００１５】
かかる上下皿とボール等間の滑り転がりによる摩擦ダンバ機能を用いた免震装置では、摩擦係数一定であるので、載荷荷重が小さい場合は、摩擦力が小さく人等による外力でも容易に動いてしまう。そこで、請求項５に記載の発明おいては、前記免震装置の摩擦ダンパ力作用に加え、所定の一定摩擦力を付加する装置が設けられた免震装置を提供する。摩擦力は一定であるので、載荷荷重が変化しても摩擦力は変化しないが、中心位置での一定以下の外力に対する上下皿の不用意な相対移動を防止する。なお、上下皿のボールの滑り又は転がり面が球面の場合は、全水平方向にボール移動可能であるが、上下皿のころの滑り又は転がり面が円筒の場合は、全水平方向に上下皿を相対移動可能にするためには軸直角方向に少なくともそれぞれ１組、計２組必要であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、一方の皿の球面又は円筒面の曲率半径と、他方の皿の球面又は円筒面の曲率半径を異ならせ、ボール又はころのあらかじめ定められた移動有効範囲内で、ボール又はころと、一方又は他方又は両方の皿と、の間に滑りかつ転がり運動をさせ、発生する滑り摩擦力を利用するようにしたので、上下皿やボール自体に摩擦ダンパ機能を持たせながら、皿やレールの長さを長くすることなく、構造が簡単で摩擦係数一定のダンパ機能を有する免震装置を提供するものとなった。また、種々の載荷荷重に対応が可能で、中小型の幅広い物品を載荷できる免震装置を提供するものとなった。また、請求項２に記載のように、滑り摩擦係数にして０．０２以上０．０８以下としたので、良好な摩擦ダンパ性能、減衰性能が得られ地震に対して有効な動作をするものとなった。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明においては、上下皿の曲率半径の比を１．５〜３倍としたので、ボール等の移動有効範囲を確保でき、種々の地震による横方向移動範囲に対して有効な免震装置を提供する。より詳細な設計においては、請求項４に記載の発明おいては、一方の皿の曲率半径をＲ1、他方の皿の曲率半径をＲ2、ボール等の半径をｒ、移動するボール等のあらかじめ定められた移動有効長さをＤとしたときに、前述した計算式を満足するような免震装置とし、上下皿の外径寸法をほぼ同一にしたので、相対移動を可能にし、構造が簡単で、幅方向の狭い上下皿相対運動形の免震装置であっても摩擦係数一定型の摩擦ダンパ機能を持つ支承とすることができるものなった。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明おいては、摩擦係数一定の摩擦ダンパ作用に加え、摩擦力が一定の摩擦力付加装置を設け、中心位置での一定以下の外力に対する上下皿の相対移動を防止するようにしたので、中心付近でのふらつきもなく、載荷荷重が小さいものであっても、人が寄りかかったりしても容易には移動しないようにでき、より幅の広い載荷荷重が可能な免震装置を提供するものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態である免震装置の上プレート、上皿、上ストッパを除いた平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２はボール位置が移動して上プレートと下プレートとが相対的にずれている状態を示し、図３では図２でボールが原位置にある場合での断面である。このものは本発明者が先に出願した特願２００３−２８５４９７号（未公開）の矩形式の水平方向保持ガイド及び減衰装置（ブレーキ装置）を有する免震装置に摩擦係数一定の摩擦ダンパを発生する支承を適用したものである。各図面において、上皿２と、これに対向する下皿１との間に回転自在に、下皿１に対して上皿２を支持するボール５が介在して成る支承体１４が４個配置されている。各支承体４の上皿２は上プレート１２に、また下皿１は下プレート１１にそれぞれ配置固定され、下プレート１１に対して上プレート１２が移動すると、その動きに呼応して各支承体のボール５も移動する。
【００２０】
図２，３では明示していないが、本実施の形態においては、図１で示したように、各支承体の上皿２の下面４及び下皿１上面３は球状凹面となっており、下皿球面座の曲率半径は２０００ｍｍ、上皿球面座の曲率半径は１０００ｍｍと下皿球面座の曲率半径の半分にされている。また、上下皿球面座３，４の直径はＤ＝２１０ｍｍとされ、ボール５の有効移動長さとされる。ボール５を中心に上下皿は相対運動するので、基台１１と支持台１２とは最大２００ｍｍの範囲で相対移動することとなる。ボール５の直径は２インチ（５０．８ｍｍ）である。ボール５が曲率半径に差を有する上下皿間を移動するときに前述した図１に示すようにころがり滑りを発生し、一定摩擦係数の摩擦力を得られる。また、地震等による水平方向力がなくなるとボール５が上下皿の球面の中心位置に戻ろうとする作用が働き、原点復帰機能を有することとなる。
【００２１】
上下プレート１２，１１はそれぞれ２枚に分割されており、左右一対の免震部材１６から構成されている。免震部材１６は、対となる上下プレート１２，１１に支承体１４が、それぞれ２個ずつ配置固定され一組とされている。対となる上プレート１２と下プレート１１との間には、互いに直交して矩形に形成された２対の縦方向案内棒９ｙと横方向案内棒９ｘとからなる矩形案内棒９を有する案内機構７が介在し、水平方向移動可能にされている。上プレート１２には、縦方向案内棒９ｙに沿って、支承体１４の両側にそれぞれ１個ずつ横方向用案内ガイド１０ｘが配置固定されている。また、下プレート１１には横方向案内棒９ｘに沿って支承体１４の図で上下両側にそれぞれ１個ずつ横方向用案内ガイド１０ｘが配置固定されている。
【００２２】
図２において、それぞれ２本の縦方向案内棒９ｙと横方向案内棒９ｘとで、互いに直交するように端部９ａを重ねられ、交差部（端部）において、図３に示すように、スペーサ２２を介してボルト２３によって締め付けられ矩形に結合されている。それぞれの案内棒はそれぞれ１個のガイド１０ｙ，１０ｘによって案内されている。ガイド１０及び矩形案内棒９とで、案内機構７とし、それぞれ組にされた２個の支承体１４を囲むように支承体の外側に配設される。また、それぞれの案内棒９はガイド１０に装着されたバネ２０と摺接パッド２１により、摺接案内され、一定摩擦力のブレーキ装置１５を構成している。まら、ガイド１０（横方向案内棒用ガイド１０ｘ）は断面略コ字形状とされ開口側１０ａを上、下プレート１２，１１側に固定され、ガイド穴１０ｂが形成され、案内棒９（横方向案内棒９ｘ）が挿入されている。ガイド穴１０ｂと案内棒９との上下方向に隙間１０ｃが設けられており、上下方向に微少移動可能にされ、支承体１４による上下運動に追従するようにされている。また、上下プレートが上下方向への微少範囲での動きを伴うがバラバラにならない。なお、ガイド１０ｘ，１０ｙの数はさらに増してもよい。
【００２３】
さらに、一対の上下プレートとそれらに装着された部材から成る免震部材１６は、連結棒２５によって２個連結され、一組の免震装置とされる。また、案内機構７は、支承体１４を囲むように外側に配置されるので支承体の上下皿２，１と干渉することがない。なお、案内機構７は支承体の外側に配置するが、案内機構の移動距離が少ない場合には、その移動距離内で支承体の外側であればよいことはいうまでもない。更に各支承体１４の上下皿２，１の外縁にはリング状のストッパ２４が設けられており、ボールの皿からの飛び出しを防止するようにされている。
【００２４】
かかる構成において、上プレート１２が、下プレート１１に対して平面視で横方向に移動した場合、互いに直交して一体となっている案内棒９の縦案内棒９ｙは下プレート１１に配置固定されたガイド１０ｙにより横方向にブロックされて動けず、上プレート１２に配置された２個のガイド１０ｘが上プレート１２の動きとともに横方向案内棒９ｘ上を摺動する。一方、上プレート１２が、下プレート１１に対して平面視で縦方向に移動した場合互いに直交して一体となっている縦案内棒９ｙは、上プレート１２に配置固定されたガイド１０ｙに沿って、上プレート１２と一体となって縦方向に移動する。上記縦横いずれの動きにおいても、上プレート１２が、下プレート１１に対して回転しようとしても、案内棒９ｘ，９ｙと、上下プレート１２，１１に配置固定されたガイド１０ｘ，１０ｙにブロックされるので回転できず、上プレート１２は、下プレート１１に対して平面視での姿勢を変えることなく移動できる。上プレート１２が、下プレート１１に対して同時に縦方向と横方向に移動した場合はその移動の縦方向移動成分及び横方向移動成分だけ、各部材はそれぞれ上記で示した動き方をすることとなり、その結果、図２の二点鎖線で示すように、上プレート１２は、下プレート１１に対する平面視での姿勢を変えることなく水平移動でき、１つの独立した免震部材１６が形成されることになる。
【００２５】
なお、図５の免震部材１６の距離１８は連結棒２５等により自由に設定できるので、据え付けスペースの大きなものでも積載できることとなる。また、免震部材がさらに複数連結されても、それぞれの免震部材が免震装置として一体となって整合された動きをするので、免震装置全体としての動きは円滑で、減衰性能も常時一定に保たれることは言うまでもない。また、一組の免震部材に設けられる支承体が複数の場合も同様である。また、摩擦力一定のブレーキ装置１５は、本実施の形態のような案内棒と摺接パッド等による方法の他、例えば特開２００２−２９５０５４号公報のようにボールの外周に滑り軸受を設け上下皿間に配設してボールの回転摩擦力を得てブレーキ装置とする。あるいは、特開２０００−２４０７２１号公報のようにボール保持器を摩擦抵抗体を介して十字形のリテーナに摺接させてブレーキ装置とする等種々のものが適用できることはいうまでもない。
【実施例】
【００２６】
かかる免震装置において、摩擦係数を測定した結果について説明する。図４、５、６はそれそれ１００ｋｇ、３００ｋｇ、５００ｋｇの重量の荷重を本発明の免震装置に載荷して水平方向に移動する際の水平荷重を測定した移動量−移動荷重を示すグラフであり、横軸に移動量、縦軸に水平荷重を示している。なお、ボールと上下皿間の滑り及び転がり抵抗のみを働かせたものである。図４、５、６に示すように、ボール５の中心からの移動に伴いボールは下皿球面を上ることになるので、常に中心に向かう力が働く。そこで、中心から例えば右方向に移動させると中心にころがり落ちようとする力Ｆと、荷重に滑りによる摩擦係数を掛けた摩擦力（抵抗）ｆが運動方向と逆方向に加わるので、Ｆ＋fの数値が  図のａに示す軌跡として表れる。一方  右端から戻る時には、力Ｆの方向は同じでも摩擦力ｆの方向は逆となるので、Ｆ−ｆの数値が図のｂに示す軌跡として表れる。したがって、これらの軌跡のループを描いたとき、矩形状の摩擦ヒステリシスがＰ方向の幅が２ｆとなった大きさとして表れる。
【００２７】
従って、移動量δ−移動荷重Ｐを線は、図４、５、６に示すようなヒステリシスをもつ平行四辺形となる。このヒステリシスの荷重方向（縦軸）幅の１／２が発生している摩擦力（ｆ）である。また、摩擦係数はμ＝ｆ／ｗである。図４に示すように荷重が１００ｋｇの時は摩擦力は６ｋｇであるので、μ＝６／２／１００＝０．０３となる。一方、図５においては荷重が３００ｋｇに対し摩擦力は１５ｋｇであるので、摩擦係数はμ＝１５／２／３００＝０．０２５となり、同様に図６の５００ｋｇではμ＝２４／２／５００＝０．０２４となる。このように、ほぼ一定の０．０２５となり荷重が変化しても摩擦係数はほぼ同一にされているわかる。
【００２８】
このように上下皿の球面座の曲率半径の比を１／２と異ならせることにより、ボールと球面座間に転がりに加えて滑りを発生させることにより、滑り摩擦による摩擦係数がほぼ一定の免震装置とできることが実験で確認された。従って、載荷荷重に応じて、一定摩擦係数を得ることができるので、載荷荷重の大小に関係なく地震に対応できる免震装置を提供することができるものとなった。
【００２９】
なお、実施例では、一定摩擦力の摩擦発生装置は開放（摺接パットが案内棒９が触れないように）してその影響を無くしている。そこで、一定摩擦力として例えば、５ｋｇ程度の抵抗を与えるようにすると、中立点（中心位置）では、載荷１００ｋｇのときでも    
６／２＋５＝８ｋｇｆとなる。また、５００ｋｇの時は２４／２＋５＝１７ｋｇとなり、中立時でのふらつきがなくなると同時に、地震発生時には実用上適当な摩擦力となり、載荷荷重の変化があっても地震に応じた免震性能を得ることができる。
【００３０】
実施の形態においては、上下皿が球面の場合について述べたが、上下皿が円筒面ところの組合せにおいても同様である。但し、円筒面の場合は、Ｘ−Ｙ（直角）方向の少なくとも２方向に移動できるように配設することは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の滑りの発生メカニズムを示す免震装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す免震装置の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】１００ｋｇの重量の荷重を本発明の免震装置に載荷して水平方向に移動する際の水平荷重を測定した移動量−移動荷重を示すグラフである。
【図５】３００ｋｇの重量の荷重を本発明の免震装置に載荷して水平方向に移動する際の水平荷重を測定した移動量−移動荷重を示すグラフである。
【図６】５００ｋｇの重量の荷重を本発明の免震装置に載荷して水平方向に移動する際の水平荷重を測定した移動量−移動荷重を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１    下皿
２    上皿
３    下皿の球面又は円筒面
４    上皿の球面又は円筒面
５    ボール又はころ
１０  免震装置
Ｄ    あらかじめ定められた移動有効長さ（有効直径）
Ｒ1、Ｒ2 球面又は円筒面の曲率半径
ｒ    ボール又はころの半径
μ    摩擦係数
【図１】
2005325850.tif 000003
【図２】
2005325850.tif 000004
【図３】
2005325850.tif 000005
【図４】
2005325850.tif 000006
【図５】
2005325850.tif 000007
【図６】
2005325850.tif 000008