(57)【要約】【課題】  地震によって発生する建造物等の主として横揺れを防止または軽減する転がり支承、制震スプリングやダンパーなど、また平常時に風圧による揺れの発生を押さえる機能を一体化した免震装置の開発。【解決手段】  本発明では支架する建造物の重力とスプリングを利用して、建造物を支える球面コロ１自体に復元力を持たせる。上下面が球面状の球面コロ１の中間の側面に環状の鍔２を設け、その上下にコイル状の強力なスプリング５，６を対称的に取りつける。球面コロ１の転動を支える上下の支台３と受台４は平面状とする。そのスプリングは支架する建造物重量の一定割合を支えると同時に、転動時に逆方向の回転力として制震機能を働かせる。球面コロ１の上下面を同一の球面でなく径を若干大きくして従来の鋼球と凹曲面の組み合わせと同様な復元力を持たせる。また球面コロ１の頂点の一部分を平面状にし、支える建造物の重力を利用して平常時の風圧による建造物の揺れを防止する。【選択図】図１
2012172511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下が球面の球面コロ１の側面の中央部に環状の鍔２を設け、これに各種コイル状のスプリングを上下に対称的に取り付ける。その球面コロ１とスプリング５，６を土台１２に固定した平面状の転動面を持つ下取付台７側と、建造物の基礎１３に固定した上取付台８側との間に設置して、建造物等を支承する球面コロの転動による免震装置。
【請求項２】
球面コロ１の上下の球面の直径寸法は変えず半径をその２分の１より若干大きくし、また球面頂点部分の少範囲を平面状にして、地震によって転動する球面コロ１の復元力及び静止時に支架する建造物等の風圧による揺れを防止する免震装置。
【請求項３】
上項の免震装置において球面コロ１の転動面を中心断面が、歯車とラックの噛み合わせのように、球面コロ１側に環状の凸球面２０と凹球面２１を、また支架する上下面には平面状の凹環面２３と凸環面２４を同一の高さまたは深さで、一組または複数設けて噛み合わせ、何れの方向の転動でもずれの発生を防止する免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  地震によって発生する建造物や屋内の設備等の主として横揺れを吸収し、揺れによる破損を防止または軽減する免震装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  地震に対する建造物等の免震装置としては、現在鋼板とゴムを交互に積層したもの、滑動による滑り支承、それに鋼球と凹曲鋼板や交差状のボールベアリングを利用した転がり支承、また空気圧によって建造物を浮かせて地震による揺れを遮断するアイソレーター等が実用化されている。【０００３】  いずれの免震装置もコスト等に問題もあり、広範囲な普及に至っていないのが現状である。また支承のみでは揺れを軽減する制震力が弱く、その為制震目的のスプリングや各種ダンパー、また平常時強力な風圧によって生ずる建造物等の横揺れを防止する静止装置を別個に設置する必要もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  現在実用化されている各種の免震装置のうち横揺れに対し比較的簡便で効率よく軽減できる転動支承による免震装置として、鋼球と凹曲鋼板間のコロの転動、交差状に配置したボールベアリング方式等によるものが利用されている。しかしこの装置のみでは制震力が働かない。本発明よる免震装置は転動を利用したものであるが、制震や復元力それに静止時の風圧による横揺れを防止する機能を一体化した免震装置の開発を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明による免震装置は、球面コロ１の側面中央部に環状の鍔２を設け、その上下に強力なコイル状のスプリング５，６を図１に示したように対称的に取り付ける。球面コロ１は土台１２側に固定された支台３と、建造物の基礎１３側に固定された受台４との間に設置する。スプリング５，６は支架する建造物重量の相当部分を支え、その分球面コロ１に加わる重力を軽減させる。【０００６】  地震の横揺れに際し球面コロ１は転動して傾き、鍔２は傾斜して上下のスプリング５，６を図２のように大きく変形して、球面コロ１に強力な反対方向の回転力を与えるようにする。転動角度は片側に最大で３０〜４０度程度、両側で６０〜８０度前後とする。その場合の対応できる土台１２の最大移動量は球面コロ１の高さ（直径）より若干多い数値となる。例えば直径３０ｃｍの球面コロの場合は最大３０ｃｍ強となり、２０ｃｍでは２０ｃｍ強となる。直径に比例して変化するので必要な大きさのものを選定する。【０００７】  球面コロ１の球面を上下同一球面でなく半径を若干大きくして、鋼球と凹曲鋼板による従来の装置と同様の自動復元力を持たせる。また転動に伴い僅かな上下動を発生するが、それにより支架する建造物の重力や慣性力によってダンパー的効果を持たせる。【０００８】  球面コロ１の頂点の一部分を平面状にして支架し、建造物の重力を利用して平常時風圧による建造物の横揺れを防止する。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の転動による免震装置は、地震による横揺れを球面コロ１の転動によって大きく軽減させるだけでなく、支架する建造物の重量を利用して平常時の風圧による揺れを防止できる。【００１０】  図２が示しているように、球面コロ１の転動による上下のスプリング５、６の変形によって球面コロ１に逆回転力として作用させ、従来別個の装置として必要である復元スプリングや、支架する建造物などの重量や慣性力を利用してダンパーのような制震力を持たせ装置全体の一体化が可能となる。【００１１】  この鍔付き球面コロ１による免震装置は、サイズや必要数量を平面状に分散して設置する。その際同一でなく支架する建造物等の部分負荷に応じて球面コロ１の大きさ、スプリング強度や設置数を自由に選択して対処できる。【００１２】  本発明による免震装置は転動による建造物を支承する球面コロと制震スプリングまたダンパー、さらに風圧による平常時の揺れ防止などの諸装置を一体化できるので、免震装置全体の小型化や量産化などが容易で低コスト化が計られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  本発明による免震装置の側面図で、球面コロ１と鍔２以外は中心断面を示した図である。
【図２】  図１の免震装置の下部の土台１２側が左側に動いて球面コロ１が３０度傾斜した状態を示した図。
【図３】  球面コロ１６と受台１７，支台１８との接触面に環状の突起と溝面を設け、転動時に滑りなどによるずれを発生しないようにした免震装置を示したも図で、球面コロ１６と鍔２の上半部分は側面図それ以外は全て中心の断面図。
【図４】  図３の支台１７の平面図。
【図５】  球面コロの構造の他例二種類を線Ａ−Ｂの左右に示した上半分の断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】  図１，２は本発明による免震装置の一例を示したもので、土台１２と建造物の基礎１３の間に必要数を分散して設置する。土台１２上に下取付台７が固定されその上に平面状の支台３を設ける。基礎１３側にも対称的に上取付台８と受台４が設置されその間に球面コロ１とスプリング５，６が取り付けられる。【００１６】  球面コロ１の中央部の側面に環状の鍔２を設け、これに円錐状に巻かれたスプリング５とスプリング６が対称的に取り付けられている。それぞれの他端は下取付台７と上取付台８に固定される。【００１７】  地震によって土台１２が左方向に移動して球体コロ１が３０度転動した状態を図２が示している。球体コロ１中心の移動量は土台１２の動きの２分の１になる。スプリング５とスプリング６は大きく変形して球体コロ１に逆方向の回転力として作用する。土台１２が逆方向に移動した場合も反対方向に同様に作用する。球面と平面の接触であるのでどの方向にも同様に転動する。また土台１２の揺れが収まり基礎１３に揺れが残る場合も同様に働き制震力となる。【００１８】  球面コロ１の頂点付近の一部を平面状にして静止時に支架する建造物に係る風圧による横揺れを防止する機能を持たせている。一般に建造物の重量は非常に大きいので十分な静止力が得られる。また頂点に設けられた円状突起９と支台３と受台４側の円形凹面１０は静止位置のずれの発生を防止して常時正確な位置に停止させるもので、設けなくても免震効果に変わりはない。【００１９】  この球面コロ１とスプリング５，６による免震装置は、設置する全てを同様のものとせず支える建造物の部分重量に応じて選択し配置できる。強度の異なるものを組み合わせて地震による共振作用を減少させられる。また上下のスプリングの片側または両側を弱くして球面コロ１の平面に掛かる圧力を変えて風圧による揺れの制止力を調整できる。【００２０】  球面コロ１の上下の球面は同一球面としても良いが、図例では半径をそれより若干大きく設定し、鋼球と凹曲鋼板による転動支承の復元力と同様の効果を持たせている。また転動に伴って発生する上下方向の微振動を皿バネ１１で吸収させる構造とした例を示している。【００２１】  下取付台７と上取付台８の外側にチューブ状のゴム製のカバー１４が固定具１５によって取り付けられ、内部保護と同時に強力なものにして震度が大きくなった場合その張力を利用して制動力として働かせる事もできる。【００２２】  図２のように球面コロ１が大きく傾斜すると上下のスプリング５，６の片側は圧縮されて強い反発力を生じ、反対側は伸びて反発力は減少する。それにより逆方向の強力な回転力が発生し支架する建造物を土台１２と同方向に動かす力となるが、建造物の大きな慣性力と一般に地震の振動数と建造物の固有振動数は異なるので共振して大きく横揺れしないで、土台１２の揺れに対しダンパー的効果で大きな減振効果を持たせられる。同一スプリング力の場合、鍔２部分のスプリング取り付け径が大きいほどその力は増加するが選択できる転動角度は少なくなる。【００２３】  コイル状のスプリングの形状は図例では円錐状としているが、円筒状や半楕円状なども選択できる。またより強力なスプリングが必要な場合、外側にもう一対のスプリングを設けても対処できる。またスプリングの断面は円形の他、長方形の厚い鋼帯を巻いたもの等も選択可能である。
【実施例２】
【００２４】  図３，４は図１，２例と同様に球面コロ１６の転動を利用した免震装置であるが、凸球面２０と凹球面２１を持つ球面コロ１６と、平面状の凹環面２３と凸環面２４を持つ支台１７と受台１８の噛み合わせによって転動時の滑りによるずれの発生を完全に防止して、常時正常な位置を保持できるようにした実施例である。【００２５】  実施例１と同様に球面コロ１６の側面に鍔２を設けスプリング５，６を取り付けるが、その取り付け部の径を小さくしている。またスプリング５，６の形状を円錐状ではなく、半楕円状と膨らんだ形状にして転動角度を片側に４０度両側で８０度程度まで可能にしている。【００２６】  往復転動による接触面は先例の球面と平面によるものではなく、歯車とラックのような噛み合わせ状にして環状の球面と平面の凹凸面を組み合わせたもので何れの方向にも、ずれを発生させずに常時正確な転動位置を維持できる。図例では環状の凹凸の組み合わせは球面コロ１６側では一条であるが二条またはそれ以上とした組み合わせも選択できる。【００２７】  図３の断面図が示しているように支台１７と受台１８の中央の中心面２２と凹環面２３の深さは、溝付の球面コロ１６の転動面の凸環部２０の高さと同一で、図１例と同様に全方向に常時円滑に転動できる。中央部は両側とも平面状で静止時の建造物に係る風圧による揺れを、実施例１と同様に支架する建造物の重力を利用して防止する。【００２８】  球面コロ１６の頂点の円形の平面部１９は支台１７の中心面２２と密着しているが、その外周部の一部を凸球面２０と同一球面状にするか、外周部を同じ高さの平面として転動をより円滑にしている。
【実施例３】
【００２９】  図５は実施例１と同様な免震装置の球面コロの上半分の断面を示すもので、線Ａ−Ｂの右側は外形は図１例とほぼ同形状であるが内部はゴム等の弾力体で造られた積層ゴム２５で中心の支持軸Ａ２７に取り付けられる。コロの球面部分は鋼製の球面カバー２６よりなり転動により発生する微震動を吸収させる構造とした球面コロの例である。左側は積層皿バネ２９を利用したもので負荷状態の形状を示している。球面体３０が中央の支持軸Ｂ２８に取り付けられ、何れも全鋼製のものより縦震動をより吸収できる。コイル状や巻鋼帯のスプリングと置き換えも可能である。【００３０】  また内部を空洞としたものやその内部にコンクリート等を充填するなどして、大形化やコスト低減に対処する事もできる。【００３１】  本発明による免震装置は建造物のみならず、屋内の各種装置や器具例えば防震が求められる実験施設や各種格納棚またベットなどの下部に小型化して取り付け、建物の免震装置と共働して一層の免震効果が得られる。【００３２】  設置に際しては装置を上下より加圧して密着させ、外部に固定具を取り付けてから設置し、取り外し可能状に加重が得られてからその固定具を取り除く作業によって設置は容易にできる。
【符号の説明】
【００３３】  １    球面コロ                    ２    鍔
３    支台                        ４    受台
５    スプリング                  ６    スプリング
７    下取付台                    ８    上取付台
９    円形突起                  １０    円形凹面
１１    皿バネ                    １２    土台
１３    基礎                      １４    カバー
１５    固定具                    １６    球面コロ
１７    支台                      １８    受台
１９    平面部                    ２０    凸球面
２１    凹球面                    ２２    中心面
２３    凹環面                    ２４    凸環面
２５    積層ゴム                  ２６    球面カバー
２７    支持軸Ａ                  ２８    支持軸Ｂ
２９    積層皿バネ                ３０    球面体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012172511.tif 000006
【図５】
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