JPH02248738A - 水平一方向形防振装置 - 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
つ水平一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１５図および第１６
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ｌの上面に形成された凹円筒面状（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円筒面状（曲率半径Ｌ）の被支持面
４とを対向させて平行に配置し、この支持面２と被支持
面４との間に、円柱状の転動体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（設定されており、被支
持体３が水平方向（第１５図の左右方向）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。

ｆｏ：固有振動数（Ｈｚ） ｇ　：重力加速度（９８０ｃａ＋／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（ｃｌｌ） 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ｒ、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円筒面を精密
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
の変位が達成するため、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２個の円柱
状の転動体を同一転動方向に転動自在に配設し、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支持具に、少なくとも２個の
円柱状の転動体の内の少なくとも１個を、その中心軸の
周りに同一転動方向に転動可能に軸支し、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、支持具に軸支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製置を関連発明とし
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特定
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、当該転動体の中心軸の周りには、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。

また、関連発明にあっては、たとえば付加重量物を設け
た転動体が支持体に取り付けた支持具に軸支されている
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、当該転動体は支持体に対しては相対的に水平方向に
移動することなくその中心軸の周りで転動し、転動体に
水平な被支持面で接触する被支持体が転動体の転動方向
と同一方向に変位する。転動体が転動すると、転動体の
中心軸の周りには、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２０の下面に形成された水平な被支持面２２
との間に、４個の同一半径Ｒをもつ円柱状の転動体３０
を、それぞれ前後・左右に等間隔をおいて中心軸が平行
になるように配設し、各転動体３０がその中心軸と直交
する同一転動方向に転動できるようにしである。

上記の４個の転動体３０のうち、一方の側で対向する２
個の転動体と他方の側で対向する２個の転動体とは、各
転動体の中心０よりも鉛直下方に距離ｅだけ偏心した点
Ｕにおいてそれぞれ軸３５により連結されている。この
軸３５には平板状の付加重量物４０の両側端部が挿通さ
れ、これにより付加重量物４０は、その重心Ｐが転動体
３０の中心０から距離ｅだけ鉛直下方に偏心した位置に
あって軸３５に回動自在に支持された状態になっている
。

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から発生する水平一方向の振動力によって、転動体３
０が支持体１０に対して水平な支持面１２上で転動体３
０の中心軸と直交する転動方向に転動すると、付加重量
物４０が軸３５に支持されて回動して、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
円周上を転動体３０と同一角度だけ回転して原位置から
上昇する。このため、転動体３ｏの中心０の周りには、
付加重量物、４ｏ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２ｏの変位方向とは
反対方向に転動するから、被支持体２゜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支持体１０に対して被支持体２０
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。

固有振動数（七） 重力加速度（９８０ｃｍ／５ｅｃＱ 被支持体の重量（ｋｇｆ） 付加重量物の重量（ｋｇｆ） 転動体の半径（ｃｍ） 付加重量物の偏心距離（ｃａｂ） 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３図及び第４図は、特定発明の他の実施例である。水
平な支持面１２が形成された支持体ｌＯに対して、水平
な被支持面２２が形成された被支持体２０を、４個の同
一半径Ｒをもつ円柱状の転動体３０によって支持した構
成は前記実施例と変わらないが、各転動体３０には、一
部分を三ケ月状に切除した円柱体からなる付加重量物４
０が各別に取り付けてあり、転動体３０の中心０よりも
偏心距離ｅを隔てた鉛直下方に付加重量物４０の重心Ｐ
が位置している。

この実施例の防振装置においても、被支持体２０の振動
力が水平方向に作用したときは、前記実施例と全く同様
の作動による復元力が発生する。

また、この実施例の場合の固有振動数についても、それ
ぞれの付加重量物４０の１個当たりの重量をＷ、／４に
設定すると、前述の式（２）と同一の計算結果が得られ
る。

なお、この実施例においては、４個の転動体３０のうち
、少なくとも１個の転動体３ｏに付加重量物４０が設け
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の配設個数についても、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２個を配設する必要がある。

第５図ないし第７図は、特定発明のさらに他の実施例で
ある。この実施例では、Ｒ１の半径をもつ１個の転動体
３０ａとこれよりも小さいＲ１の半径をもつ１個の転動
体３０ｂとを平行に配設しである。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水平な被支
持面２２ａと転動体３０ｂによって支持される水平な被
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には付加重量物４０を設けて
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５０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（２）式とは多少異な
った結果になる。

第８図および第９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１０の上面に、４脚の支持
具５０を前後・左右に等間隔をおいて立設し、各支持具
５０には、同一半径Ｒをもつ円柱状の転動体３０の中心
軸を同一高さで平行に軸支して、各転動体３０がその中
心軸の周りで転動できるようにしである。この転動体３
０の上面側に被支持体２０を配置し、被支持体２０の下
面に形成された水平な被支持面２２を転動体３０の上面
に接触させである。

上記の４個の転動体３０のうち、一方の側で対向する２
個の転動体と、他方の側で対向する２個の転動体とは、
各転動体の中心Ｏよりも鉛直下方に距離ｅだけ偏心した
点Ｕにおいてそれぞれ軸３５により連結されている。こ
の軸３５には平板状の付加重量物４０の両側端部が挿通
され、これにより付加重量物４０は、その重心Ｐが転動
体３０の中心Ｏから距＃１ｅだけ鉛直下方に偏心した位
置にあって、軸３５に回動自在に支持された状態になっ
ている。

上記構成の防振装置において、被支持体２０から水平一
方向の振動力が発生すると、転動体３０は支持体１０の
支持具５０に支持されながら、その中心軸の周りに転動
するから、支持体１０との間では相対的な水平方向の移
動は起こらず、転動体３０に対して水平な被支持面２２
で接触する被支持体２０が転動体３０の中心軸と直交す
る方向に変位する。転動体３０の転動に伴って付加重量
物４０が軸３５に支持されて２回動して、その重心Ｐが
転動体３０の中心０を中心とし、偏心路Ｎｅを半径とす
る円周上を転動体３０と同一角度だけ回転して原位置か
ら上昇する。このため、転動体３０の中心Ｏ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。

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。

ｆｏ：固有振動数（Ｈｚ　） ｇ　：重力加速度（９８０ｃｍ／ｓｅｃ”　）Ｗ２：被
支持体の重量（ｋｇｆ） ＷＩ：付加重量物の重量（ｋｇｆ） Ｒ：転動体の半径（ｃｍ） ｅ　：付加重量物の偏心距離（ｃ＋＊）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、被支持体２０の下面に取り付けた支持具５０に、
転動体３０をその中心軸の周りに転動可能に軸支し、こ
の転動体３０の下面に、被支持体１０の上面に形成した
水平な支持面を接触させて配置してもよく、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１０図および第１１図は、関連発明の他の実施例であ
る。支持体１０の上面に取り付けた支持具５０に、４個
の同一半径Ｒをもつ円柱状の転動体３０を、その中心軸
の周りに転動可能に軸支し、水平な被支持面２２が形成
された被支持体２０を上記の転動体３０によって支持し
た構成は前記実施例と変わらないが、各転動体３０には
、一部分を三ケ月状に切除した円柱体からなる付加重量
物４０が取り付けてあり、転動体３０の中心０よりも偏
心距離ｅを隔てた鉛直下方に付加重量物４０の重心Ｐが
位置している。

この実施例の防振装置においても、被支持体２０の振動
力が水平方向に作用したときは、前記実施例と全く同様
の作動による復元力が発生ずる。

また、この実施例の場合の固有振動数についても、それ
ぞれの付加重量物４０の１個当たりの重量をｗ、／４に
設定すると、前述の式（３）と同一の計算結果が得られ
る。

なお、この実施例においては、４個の転動体３０のうち
、少なくとも１個の転動体３０に付加重量物４０が設け
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の配設個数についても、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２個を配設する必要がある。

第１２図ないし第１４図は、関連発明のさらに他の実施
例である。この実施例では、Ｒ１の半径をもつ１個の転
動体３０ａを一方の支持具５０ａに軸支し、これよりも
小さいＲｂの半径をもつ１個の転動体３０ｂを他方の支
持具５０ｂに軸支し、２個の転動体３０ａ、３０ｂによ
って被支持体２０の水平な被支持面２２を支持している
。転動体３０ａは、軸方向の両側端面よりも軸方向内側
の上面側の一部分が水平に切除されており、これにより
特別な付加重量物を設けることなく、軸方向の両側端部
に転動部分としての機能を、転動部分以外の中央部分に
付加重量物４０としての機能をもたせである。転動体３
０ｂには付加重量物は設けていない。

この実施例によると、転動体３０ｂは支持体Ｉ０に対す
る被支持体２０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、転動体３０ｂは軸支せずに、支持体ｌＯと被支持
体２０との間隔（高さ）に等しい直径を有するものを支
持体１０の上面と被支持体２０の被支持面２２との間に
転動自在に配設してもよい。

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、上記実施例で説明したような使
用例に限らず、複数台を積み重ねて多方向形の防振装置
として使用することもできる。たとえば、２台の防振装
置を転動体の転動方向（転動体の中心軸と直交する方向
）が互いに直交すように積み重ねて使用することにより
、水平２次元に作用する防振装置が得られる。

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、特別に大きな凹円筒面加
工を施すことなく、特定発明においては、少なくとも２
個配設した円柱状の転動体のうち、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２個配設した円柱状の転動体のうち、偏心
した付加１量物を設けた少なくとも１個の転動体を支持
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く、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一
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
か一方に水平方向の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
、支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く、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図は特定発明の他の実施例を示す正面図、
第４図はその側面図、第５図は特定発明のさらに他の実
施例を示す正面図、第６図は第５図のＡ−Ａ線矢視図、
第７図は第５図のＢ−Ｂ！ｌＡ断面図、第８図は関連発
明の実施例を示す正面図、第９図はその側面図、第１０
図は関連発明の他の実施例を示す正面図、第１１図はそ
の側面図、第１２図は関連発明のさらに他の実施例を示
す正面図、第１３図は第１２図のＡ−Ａ線矢視図、第１
４図は第１２図のＢ−Ｂ線断面図、第１５図は従来の防
振装置を示す正面図、第１６図はその側面図である。 図中、ｌＯは支持体、１２は支持面、２０は被支持体、
２２は被支持面、３０は転動体、４０は付加重量物、５
０は支持具、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。

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２個の円柱状の転動体を同一転動方向に転動自在に配
   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一方向形防振装置。
2. （２）支持体の上面、もしくは被支持体の下面に取り付
   けた支持具に、少なくとも２個の円柱状の転動体の内の
   少なくとも１個を、その中心軸の周りに同一転動方向に
   転動可能に軸支し、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、支持具に軸
   支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一方向形防振装置。