JPH02248737A - 水平全方向形防振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、たとえば水平方向の振動力や衝撃を発生す
る機械の防振等に使用され、とくに低い固有振動数をも
つ水平全方向形の防振装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の防振装置として、第１０図および第１１
図に示す構造のものが知られている。この防振装置は、
基礎等の支持体１の上面に形成された凹球面状（曲率半
径Ｌ）の支持面２と、振動発生機械等の被支持体３の下
面に形成された凹球面状（曲率半径Ｌ）の被支持面４と
を対向させて配置し、この支持面２と被支持面４との間
に、球状の転動体５をそれぞれ下面と上面とで接触させ
て保持したものである。

上記防振装置の支持面２と被支持面４との曲率半径りは
、転動体５の半径Ｒよりも大きく設定されており、被支
持体３が水平方向に変位すると、支持面２と被支持面４
との間で変位方向に転動した転動体５が被支持体３を上
方に移動させ、一種のばね作用による復元力を発生する
ようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の防振装置によって、被支持体を防振支持し
たときの固有振動数は、次式（１）で与えられる。

ｆ、：固有振動数（七） ｇ　：重力加速度（９８０ｃｍ／ｓｅｃ”）Ｌ　：支持
面および被支持面の曲率半径（ｃｍ）Ｒ：転動体の半径
（ｃｍ） 上式から明らかなように、予想される被支持体の振動数
に対して防振装置の固有振動数ｆａを所定値以下に低く
するためには、支持面および被支持面の曲率半径りを転
動体の半径Ｒに対してきわめて大きくしなければならな
い。

しかし、きわめて大きな曲率半径をもつ凹球面を精密な
精度で仕上げるのは、加工技術面での困難があるだけで
なく、コストの高価な製品となるという欠点がある。

また、従来の防振装置は、被支持体の振動力が水平方向
に作用すると、被支持体には水平方向の変位に上下方向
の変位が連成するため、水平方向だけの防振を目的とす
る装置に、複雑な好ましくない変位が生じるという欠点
がある。

この発明は、上記のような問題を解決することを目的と
してなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明においては、支持体
の上面に形成した水平な支持面と、被支持体の下面に形
成した水平な被支持面との間に、少なくとも３個の球状
の転動体を転動自在に配設し、これらの転動体の少なく
とも１個には、転動体の中心よりも鉛直下方に偏心した
位置に重心を有する付加重量物を設けた防振装置を特定
発明としている。

また、この発明においては、支持体の上面、もし゛くは
被支持体の下面に取り付けた保持具に、少なくとも３個
の球状の転動体の内の少なくとも−を、転動体の中心の
周りに転動可能に保持し、これらの転動体の上面に、被
支持体の下面に形成した水平な被支持面を接触させて配
置するか、もしくはこれらの転動体の下面に、支持体の
上面に形成した水平な支持面を接触させて配置し、保持
具に保持された転動体の少なくとも１個には、転動体の
中心よりも鉛直下方に偏心した位置に重心を有する付加
重量物を設けた防振装置を関連発明としている。

〔作用〕

特定発明においては、たとえば被支持体の振動力がいず
れかの水平方向に作用して、付加重量物を設けた転動体
が支持体に対して被支持体と同一変位方向に水平な支持
面上で転動すると、当該転動体の中心に周りには、転動
体とともに同一角度だけ回転して上昇した付加荷重物の
重心を原位置に復帰させようとする復元力が生じる。

また、関連発明にあっては、たとえば付加重量物を設け
た転動体が被支持体に取り付けた保持具に保持されてい
る場合において、被支持体の振動力が水平方向に作用す
ると、当該転動体は被支持体の保持具を介して転動体の
中心の周りに転動するだけで、被支持体との間では相対
的な水平方向の移動はなく、被支持体は水平な支持面で
転動する転動体と一体となって水平方向に変位する。転
動体が水平な支持面上で転動すると、転動体の中心の周
りには、転動体とともに同一角度だけ回転して上昇した
付加重量物の重心を原位置に復帰させようとする復元力
が生じる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、特定発明についての実施例であ
る。支持体１０の上面に形成された水平な支持面１２と
、被支持体２．０の下面に形成された水平な被支持面２
２との間に、４個の同一半径Ｒをもつ球状の転動体３０
を前後・左右に等間隔をおいて転動自在に配設しである
。

上記の各転動体３０には、第３図に示すように、転動体
３０の中心０よりも鉛直下方に偏心した位置（偏心路Ｍ
ｅ）に重心Ｐを有する付加重量物４０が設けである。

第３図（ａ）に示す転動体３０は、殻状の球体からなり
、この転動体３０の内部に、一部分を皿状に切除した球
体からなる付加重量物４０を収納し、転動体３０の内部
の鉛直上方に空間部分３２を設けたものであり、第３図
（ロ）は、二つ割りの転動体３０の内部に形成された矩
形状断面の凹部に、直方体状の付加重量物４０を嵌め込
み、凹部の鉛直上方に空間部分３２を設けたものである
。

上記構成の防振装置において、支持体ｌＯが基礎、被支
持体２０が振動発生機械であるとしたとき、被支持体２
０から任意の水平方向に発生する振動力によって、転動
体３０が支持体ｌＯに対して、水平な支持面１２上で被
支持体２０と同一変位方向に転動すると、付加重量物４
０が転動体３０とともに同一角度だけ回転して、その重
心Ｐが転動体３０の中心０を中心とし、偏心距離ｅを半
径とする円周上で原位置から上昇する。このため、転動
体３０の中心０の周りには、付加重量物４０の重心Ｐを
原位置に復帰させようとする復元力が生じる。この結果
、転動体３０は被支持体２０の変位方向とは反対方向に
転動するから、被支持体２０の水平方向の変位が抑制さ
れることになる。

転動体３０に設ける付加重量物４０は、４個の転動体の
うち、少なくとも１個の転動体に設けてあればよく、こ
のように構成した場合でも前記と同様の防振効果を得る
ことができる。

また、転動体３０の配設個数は、上記実施例の４個に限
らず、支持面積その他の支持条件に応じて適宜増減する
ことができるが、少なくとも３個を配設する必要がある
。

次に、上記構成のように支持体１０に対して被支持体２
０を防振支持したときの固有振動数を求めると、次式（
２）で示す計算結果が得られる。

ｆ、６固有振動数（Ｈｚ） ｇ　：重力加速度（９８０ｃ＋ａ／ｓｅｃ”　）Ｗ、：
被支持体の重量（ｋｇｆ） Ｗｌ；付加重量物の総重量（ｋｇｆ） Ｒ二転動体の半径（ＣＩ） ｅ　：付加重置物の偏心路Ｍ（１） したがって、固有振動数ｆ、を被支持体２０の振動数に
対して所定値以下の低いものにするためには、転動体３
０の半径Ｒを大きくすればよいことになる。

第４図ないし第６図は、特定発明の他の実施例である。

この実施例では、Ｒ，の半径をもつ１個の転動体３０ａ
を一方の側に配設し、これよりも小さいＲ２の半径をも
つ２個の転動体３０ｂを他方の側に配設しである。支持
体１０の上面は全面が一様に水平な支持面１２であるが
、被支持体２０の下面は、転動体３０ａによって支持さ
れる被支持面２２ａと転動体３０ｂによって支持される
被支持面２２ｂとの間の個所に、各転動体３０ａ。

３０ｂの半径Ｒ，，Ｒ，の差に等しい高さで段差２４が
設けである。転動体３０ａの内部には付加重量物４０を
収納しているが、転動体３０ｂには付加重量物を設けて
いない。

この実施例によると、転動体３０ｂは、支持面１２と被
支持面２２ｂとの間隔を維持する機能だけをもち、転動
しても復元力は発生しないが、転動体３０ａの転動によ
って復元力が発生する。

なお、この実施例においては上記構成とは逆に、大径の
転動体３０ａを２個、小径の転動体３０ｂを１個にして
もよく、被支持体２０の被支持面の全面を水平面に形成
し、支持体１０の支持面１２に段差を設けてもよい。

また、転動体３０ａと転動体３０ｂとの双方に付加重量
物４０を設けてもよく、このように構成した場合でも、
前記と同様の作用・効果が得られる。ただし、この場合
の固有振動数については、前記（２）式とは多少異なっ
た結果になる。

第７図は、関連発明についての実施例である。

この防振装置は、支持体ｌＯの上面に形成された水平な
支持面１２上に、同一半径Ｒをもつ球状の転動体３０を
前後・左右に適宜の間隔をおいて少なくとも３個（この
実施例では等間隔に４個）配設し、これらの転動体３０
の上面側に配置された被支持体２．０の下面には、各転
動体３０ごとに、これと同心の球面状凹部２４を設け、
この凹部２４に取り付けた保持具５０を介して各転動体
３０を保持し、各転動体３０がその中心の周りに転動で
きるようにしである。保持具５０は、ボール５１が皿形
状保持器５２により保持案内される球面形転がり軸受に
より構成されている。

各転動体３０のうち、少なくとも１個の転動体３０には
、前記第３図に示したように、転動体３０の中心０より
も鉛直下方に偏心した位置（偏心距離ｅ）に重心Ｐを有
する付加荷重物４０が設けである。

上記構成の防振装置において、被支持体２０から水平方
向の振動力が発生したとき、転動体３０は被支持体２０
の保持具５０に保持されながら、その中心の周りに転動
するから、被支持体２０との間では相対的な水平方向の
移動は起こらず、被支持体２０は水平な支持面１２上で
転動する転動体３０と一体になって水平方向に変位する
。このため、付加重量物４０の重心Ｐが転動体３０の中
心０を中心とし、偏心距離ｅを半径とする円周上を転動
体３０とともに同一角度だけ回転して原位置から上昇す
るので、転動体３０の中心０の周りには、付加重量物４
０の重心Ｐを原位置に復帰させようとする復元力が生じ
る。この結果、転動体３０は被支持体２０の変位方向と
は反対方向に転動するから、被支持体２０の水平方向の
変位が抑制されることになる。

次に、上記構成のように、被支持体２０が支持体１０に
対して防振支持された装置の固有振動数を求めると、次
式（３）に示す計算結果が得られる。

ｆ、固有振動数（七） ｇ’重力加速度（９８０ｃｍ／ｓｅｅ”　）Ｗ２・被支
持体の重量（ｋｇｆ） Ｗｌ　付加重量物の総重量（ｋｇｆ） Ｒ転動体の半径（ｃｍ　） ｅ　付加重量物の偏心距１１１１（ａｓ）したがって、
固有振動数ｆ０を被支持体２０の振動数に対して所定値
以下の低いものにするためには、転動体３０の半径Ｒを
大きくすればよいことになる。

この実施例の防振装置は、上記とは逆の配置構成、すな
わち、支持体ｌＯに取り付けた保持具５０に、転動体３
０がその中心の周りに転動できるように保持し、この転
動体３０の上面に、被支持体２０の下面に形成した水平
な被支持面を接触させて配置してもよ（、このように構
成した場合においても、前述した防振効果と全く同一の
効果が得られる。

第８図および第９図は、関連発明についての他の実施例
である。この実施例では、支持体ｌＯの水平な支持面１
２上に、Ｒ１の半径をもつ１個の転動体３０ａと、これ
よりも小さいＲ２の半径をもつ２個の転動体３０ｂとを
配設し、転動体３０ａのみを被支持体２０の下面に設け
た球面状凹部２４に保持具５０を介して保持し、転動体
３０ｂは被支持体２０の水平な被支持面２２を支持して
いる。転動体３０ａの内部には付加重量物４０を収納し
ているが、転動体３０ｂには付加重量物を設けていない
。

この実施例によると、転動体３０ｂは、支持面１２と被
支持面２２との間隔を維持する機能だけをもち、転動し
ても復元力は発生しないが、転動体３０ａの転動によっ
て復元力が発生する。

この実施例においても、支持体ｌＯに取り付けた保持具
に転動体３０ａを保持し、転動体３０ａの上面によって
被支持体２０の水平な被支持面２２を支持してもよい。

また、転動体３０ａと転動体３０ｂとの双方に付加重量
物を設けてもよく、このように構成した場合でも、前記
と同様の作用・効果が得られる。

ただし、この場合の固有振動数については、前記の（３
）式とは多少異なった結果になる。

この発明の防振装置は、前記実施例で説明した振動発生
機械の防振だけでなく、水平方向に大きい振幅をもつ地
震動に対して機器等の転倒を防止する免震装置、あるい
は高層ビル等の柔構造物の風荷重や地震動による揺れを
減少させる制振装置としても利用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、支持体の支持
面と被支持体の被支持面とに、特別に大きな凹球面加工
を施すことなく、特定発明においては、少なくとも３個
配設した球状の転動体のうち、少なくとも１個の転動体
に偏心した付加重量物を設け、関連発明においては、少
なくとも３個配設した球状の転動体のうち、偏心した付
加重量物を設けた少なくとも１個の転動体を保持具に取
り付ける構成としているため、支持面と被支持面との仕
上げ加工が容易にできるだけでな（、半径の大きい転動
体を用いるという簡単な手段によって固有振動数を低く
することができるため、コストの安価な水平全方向形の
防振装置が得られる。

また、この発明によれば、支持体と被支持体とのいずれ
か一方に水平方向め振動力が発生すると、特定発明にお
いては、いずれも水平な支持面と被支持面との間で転動
体が水平方向に転動し、関連発明においては、転動体は
、保持具が取り付けられた支持体または被支持体に対し
ては相対的な水平方向の移動がな（、水平な被支持面ま
たは支持面と接触して転動するから、振動力が発生した
支持体と被支持体とのいずれか一方は、水平方向に変位
するだけであって、上下方向の変位が連成して発生する
ことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は特定発明の実施例を示す正面図、第２図はその
側面図、第３図（ａ）および（６）はそれぞれ転動体と
付加重量物とを示す断面図、第４図は特定発明の他の実
施例を示す正面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、
第６図は第４図のＢ−Ｂ線断面図、第７図は関連発明の
実施例を示す正面図、第８図は関連発明の他の実施例を
示す正面図、第９図はその正面図、第１０図は従来の防
振装置を示す正面側の断面図、第１’１図はその側面図
である。 図中、１０は支持体、１２は支持面、２は被支持体、２
２は被支持面、３０は転動体、４０は付加重量物、５０
は保持具、０は転動体の中心、Ｐは付加重量物の重心、
ｅは偏心距離である。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体の上面に形成した水平な支持面と、被支持
   体の下面に形成した水平な被支持面との間に、少なくと
   も３個の球状の転動体を転動自在に配設し、これらの転
   動体の少なくとも１個に、転動体の中心よりも鉛直下方
   に偏心した位置に重心を有する付加重量物を設けたこと
   を特徴とする水平全方向形防振装置。
2. （２）支持体の上面、もしくは被支持体の下面に取り付
   けた保持具に、少なくとも３個の球状の転動体の内の少
   なくとも１個を転動体の中心の周りに転動可能に保持し
   、これらの転動体の上面に、被支持体の下面に形成した
   水平な被支持面を接触させて配置するか、もしくはこれ
   らの転動体の下面に、支持体の上面に形成した水平な支
   持面を接触させて配置し、保持具に保持された転動体の
   少なくとも１個に、転動体の中心よりも鉛直下方に偏心
   した位置に重心を有する付加重量物を設けたことを特徴
   とする水平全方向形防振装置。