JP2000282706A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震で基盤が横揺れする際に所定の免震機能
を発揮するのはもちろんのこと、被免震体に直接作用す
る外力が一定以上にならない限りには被免震体を横揺れ
させず、しかも、簡単な構成にして高コスト化を招来し
ない。 【解決手段】 基盤Ｂ側に水平に設置されて被免震体Ａ
側に配在される本体部３が有する大径の支承球２を転動
可能に載置させるベースプレート１の上面１１の中央部
にこの中央部の外周側となる傾斜面の傾斜角θに比較し
て大きい傾斜角θ１の傾斜面を有する凹部１１ａを形成
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、免震装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、陳列台や建物などにあっては、基
台や地盤などとの間に免震装置を配在して基台や地盤な
どからの横揺れが陳列台や建物などに伝播されないよう
に免震することがあり、そのための免震装置として種々
の提案がある。

【０００３】その中で、たとえば、ボールアイソレータ
と称される免震装置は、図３に示すように、基台や地盤
などの基盤Ｂに水平に設置されるベースプレート１と、
このベースプレート１の上方に位置決められると共にベ
ースプレート１の上面１１で転動する大径の鋼球からな
る支承球２を有しながら陳列台や建物などの被免震体Ａ
に配在される本体部３とを有してなるとしている。

【０００４】このとき、ベースプレート１の上面１１
は、中心から外周に向けて適宜角度θの直線状の上り勾
配となる円錐凹状面に設定されてなるとして、いわゆる
上面が湾曲面からなる場合に比較して、この上面１１を
支承球２が転動する際の共振を回避し得るように配慮し
ている。

【０００５】また、本体部３にあって、支承球２は、図
示しないが、本体部３内に収装されている多数の小径の
鋼球たるボールベアリング群に接触する構造に設定され
ていて、その転動性が保障されるとしている。

【０００６】それゆえ、この免震装置にあっては、たと
えば、基盤Ｂに横揺れが発現されるときに、相対的に看
て、支承球２がベースプレート１の上面１１を上り下り
するように転動することになり、したがって、被免震体
Ａが基盤Ｂの横揺れによって横揺れすることを回避させ
る、すなわち、免震することになる。

【０００７】なお、基盤Ｂの横揺れが消滅すると、支承
球２がベースプレート１の上面１１の中央に戻るように
なり、図示するように、支承球２が上面１１の中央に静
止するときに、被免震体Ａが静止状態に安定することに
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た免震装置にあっては、以下のような不都合があると指
摘される可能性がある。

【０００９】すなわち、この従来例とされる免震装置に
あっては、所定の免震作用を円滑に実現させるために、
支承球２がベースプレート１の上面１１で転動し易いよ
うに設定されている。

【００１０】そのため、たとえば、陳列台にあっては、
不注意に陳列台に触れることで陳列台が簡単に横揺れす
ることになり、また、建物にあっては、強風で建物が横
揺れすることになる危惧がある。

【００１１】そこで、図示しないが、免震装置と共にダ
ンパを併設し、基盤Ｂに横揺れが発生しない限りにダン
パをいわゆるロック状態に維持して、被免震体Ａに直接
作用する外力では被免震体Ａが横揺れしないようにする
との提案がなされるに至っている。

【００１２】それゆえ、このダンパを併設する提案によ
れば、たとえば、建物にあって、強風で建物が簡単に横
揺れすることを事前に阻止し得ることになるが、その反
面、ダンパの併設に加えて、地震を検知するセンサ類の
設置や、このセンサ類からの信号を処理してダンパに所
定の信号を出力するなどする制御装置の配備が必須にな
り、全体としての免震装置における高コスト化を招来す
ることになり、その汎用性を期待し得ないことになる不
具合がある。

【００１３】この発明は、上記した事情を鑑みて創案さ
れたものであって、その目的とするところは、地震で基
盤が横揺れする際に所定の免震機能を発揮するのはもち
ろんのこと、被免震体に直接作用する外力が一定以上に
ならない限りには被免震体を横揺れさせず、しかも、簡
単な構成にして高コスト化を招来せず、その汎用性の向
上を期待するのに最適となる免震装置を提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明による免震装置の構成を、基本的に
は、基台や地盤などの基盤側に水平に設置されるベース
プレートと、このベースプレートの上方に位置決められ
ると共にベースプレートの上面で転動する支承球を有し
ながら陳列台や建物などの被免震体側に配在される本体
部とを有してなると共に、ベースプレートの上面が中心
から外周に向けて適宜角度の直線状の上り勾配となる円
錐凹状面に設定されてなる免震装置において、ベースプ
レートの上面の中央部にこの中央部の外周側となる傾斜
面の傾斜角に比較して大きい傾斜角の傾斜面を有する凹
部が形成されてなるとする。

【００１５】そして、上記した基本的な構成において、
より具体的には、凹部の傾斜面は、中心から外周に向け
て直線状の上り勾配となるように設定されてなるとする
のが好ましい。

【００１６】また、凹部は、中央部にその外周側となる
凹部の傾斜面の傾斜角に比較して小さい傾斜角の傾斜面
を有する浅凹部を有してなるとしても良い。

【００１７】そしてまた、この浅凹部は、中心から外周
に向けて直線状の上り勾配となるように設定されてなる
としても良く、あるいは、支承球の外周面の曲率に一致
する湾曲凹面に設定されてなるとしても良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、図示した実施の形態に基
づいて、この発明を説明するが、この発明による免震装
置にあっても、基本的には、前記した図３に示す免震装
置と同様に、いわゆるボールアイソレータと称される免
震装置とされている。

【００１９】それゆえ、図示する実施の形態において、
その構成が前記した従来例の場合と同様となるところに
ついては、図中に同一の符号を付するのみとして、要す
る場合を除き、その詳しい説明を省略し、以下には、こ
の発明において特徴となるところを中心に説明する。

【００２０】すなわち、図１に示すように、この発明に
よる免震装置にあっては、ベースプレート１の上面１１
の中央部にこの中央部の外周側となる傾斜面（円錐凹状
面）の傾斜角θに比較して大きい角度θ１の傾斜勾配の
傾斜面を有する直径Ｌの凹部１１ａが形成されてなると
するものである。

【００２１】このとき、凹部１１ａの傾斜面は、上面１
１と同様に、中心から外周に向けて直線状の上り勾配と
なるように設定されてなるとし、また、凹部１１ａの直
径Ｌは、支承球２の直径Ｌ１より小さいとする。

【００２２】なお、凹部１１ａの傾斜面が中心から外周
に向けて直線状の上り勾配となるように設定すること
で、上面１１における傾斜面と角度が違うのみで言わば
同じ特性の傾斜面になり、支承球２が転動する際の共振
を回避し得ることになる。

【００２３】一方、凹部１１ａに対する支承球２の接触
点間寸法をＬ２とするときに、すなわち、Ｌ２≦Ｌ＜Ｌ
１とするときに、支承球２を凹部１１ａ上で転動させる
ための外力作用は、凹部１１ａの外周側となる傾斜面た
る上面１１上で支承球２を転動させるための外力作用よ
り大きいことになる。

【００２４】すなわち、支承球２を凹部１１ａ上で転動
させるための外力Ｐは、 Ｐ＝ｍ・ｔａｎ（θ１＋φ） となる。このとき、 ｍ；支承球２に被免震体Ａ側から作用する垂直力 φ；支承球２とベースプレート１間の摩擦角 φ＝ａｒｃｔａｎμ （μ；始動摩擦係数） である。

【００２５】このことから、支承球２を転動させる外力
Ｐが被免震体Ａを動かす外力Ｆよりも大きければ、すな
わち、Ｐ≧Ｆであれば、地震以外の、たとえば、強風に
起因する支承球２の転動を阻止し得ることになる。

【００２６】ちなみに、凹部１１ａの範囲（Ｌ）は、支
承球２がいわゆる静止状態にあってベースプレート１の
中央にあるときのベースプレート１に対する接触範囲
（Ｌ２）と同一乃至は若干大きく採るが、地震によって
支承球２が凹部１１ａで転動を開始するときの応答加速
度は、凹部１１ａの外周側における応答加速度より大き
くなる。

【００２７】しかし、地震で支承球２が凹部１１ａから
出て、凹部１１ａの外周側の上面１１を転動するときの
応答加速度は、言わば旧来通りとなるので問題にはなら
ない。

【００２８】また、地震の際に支承球２が専ら転動する
のは、凹部１１ａの外周側たる上面１１であるから、言
わば内周側に凹部１１ａがあることは、本来の免震作動
からして問題にならない。

【００２９】さらに、地震が収まる状態になって、支承
球２が凹部１１ａを転動するとしても、支承球２が言わ
ば直線運動で凹部１１ａの中央に戻る訳ではなく、強い
て言えばループ状に移動するから、それまでの傾斜角θ
から傾斜角θ１になってもいわゆるショックを招来させ
るほどの変化にはならないと言え、同じく問題にならな
い。

【００３０】その結果、上記したベースプレート１上を
支承球２が転動することで免震作用を発揮させるとして
も、強風などの外力作用では被免震体Ａを横揺れさせな
いが、地震のときには、所定の免震作用を発揮させるこ
とが可能になる。

【００３１】ところで、上記したところでは、地震の際
に支承球２が専ら転動するのは、凹部１１ａの外周側た
る上面１１であるとしたが、これは、震度が４以上とな
る比較的強い地震の場合であって、震度が１〜３となる
比較的弱い地震の場合には、支承球２は、凹部１１ａで
ベースプレート１の中心を通過しながら言わば行き来す
るように転動すると考えられる。

【００３２】そして、この場合には、支承球２が中心に
向けて突入する角度、または、逆の中心から脱出する角
度が大きいため、中心近傍で振動を生じることになる危
惧がある。

【００３３】そこで、図２に示す実施の形態のように、
凹部１１ａが中央部にその外周側となる凹部１１ａの傾
斜面の傾斜角θ１に比較して小さい傾斜角θ２の傾斜面
を有する浅凹部１１ｃを有してなるとしても良い。

【００３４】ちなみに、この浅凹部１１ｃの直径Ｌ３
と、凹部１１ａの直径Ｌおよび支承球２がこの浅凹部１
１ｃに接触する範囲Ｌ２の関係は、Ｌ２≦Ｌ３＜Ｌにな
る。

【００３５】また、浅凹部１１ｃの傾斜角θ２と、凹部
１１ａの傾斜角θ１および上面１１の傾斜角θの関係
は、θ＜θ１＞θ２であり、かつ、θ＝θ２あるいはθ
≠θ２である。

【００３６】そして、この浅凹部１１ｃは、凹部１１ａ
や上面１１と同様に、中心から外周に向けて直線状の上
り勾配となるように設定されている。

【００３７】それゆえ、この実施の形態による場合に
は、支承球２が浅凹部１１ｂでベースプレート１の中心
を通過しながら言わば行き来するように転動するとして
も、支承球２が中心に向けて突入する角度、または、逆
の中心から脱出する角度が前記した凹部１１ａにおける
傾斜角θ１に比較して小さくなるために、中心近傍で振
動を生じなくなる。

【００３８】前記した各実施の形態において、凹部１１
ａの中心部１１ｂ、および、浅凹部１１ｂの中心部１１
ｃ、すなわち、仮に、図中に符号Ｌ２で示す範囲内は、
支承球２が静止状態におかれるときを考慮すると、支承
球２の外周面の曲率に一致する湾曲面に設定されてなる
としても良い。

【００３９】そして、この場合には、凹部１１ａあるい
は浅凹部１１ｂの中心部１１ｃが円錐凹状面に形成され
る場合に比較して、支承球２の静止状態での安定性を向
上させ易くなる点で有利となる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明にあっては、ベ
ースプレートの上面の中央部にこの中央部の外周側とな
る傾斜面の傾斜角に比較して大きい傾斜角の傾斜面を有
する凹部を形成してなるとしたから、凹部にある支承球
は、被免震体に作用する外力が支承球を凹部の外周側の
上面で転動させるに十分な基盤からの外力作用がない限
りに、いわゆる静止状態におかれることになり、それゆ
え、たとえば、被免震体が建物であるとき、地震以外の
強風に起因する横揺れが発現されない一方で、地震で基
盤が横揺れする際には所定の免震機能を発揮することに
なる。

【００４１】そして、この発明にあっては、ベースプレ
ートの上面の中央部に凹部を形成し、あるいは、この凹
部の中央部に浅凹部を形成するのみであるから、構成を
簡単にして、しかも、製作を容易にし、したがって、装
置全体の高コスト化を招来しないことになる。

【００４２】その結果、この発明によれば、地震で基盤
が横揺れする際に所定の免震機能を発揮するのはもちろ
んのこと、被免震体に直接作用する外力が一定以上にな
らない限りには被免震体を横揺れさせず、しかも、簡単
な構成にして高コスト化を招来せず、その汎用性の向上
を期待するのに最適となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による免震装置の要部を一部断面で示
す部分拡大図である。

【図２】他の実施の形態による免震装置の要部を示す部
分概略説明図である。

【図３】従来例としての免震装置を一部断面で示す全体
図である。

【符号の説明】

１ ベースプレート ２ 支承球 ３ 本体部 １１ 上面 １１ａ 凹部 １１ｂ 浅凹部 １１ｃ 中心部 Ａ 被免震体 Ｂ 基盤 Ｌ 凹部の直径 Ｌ１ 支承球の直径 Ｌ２ 凹部に対する支承球の接触点間寸法 Ｌ３ 浅凹部の直径 θ 上面の傾斜角 θ１ 凹部の傾斜角 θ２ 浅凹部の傾斜角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台や地盤などの基盤側に水平に設置さ
   れるベースプレートと、このベースプレートの上方に位
   置決められると共にベースプレートの上面で転動する支
   承球を有しながら陳列台や建物などの被免震体側に配在
   される本体部とを有してなると共に、ベースプレートの
   上面が中心から外周に向けて適宜角度の直線状の上り勾
   配となる円錐凹状面に設定されてなる免震装置におい
   て、ベースプレートの上面の中央部にこの中央部の外周
   側となる傾斜面の傾斜角に比較して大きい傾斜角の傾斜
   面を有する凹部が形成されてなることを特徴とする免震
   装置