免震装置
【課題】 ローラーを交差させるという簡単な構造として、全方向からの外力に対して免震効果を得ることができる免震装置を提供せんとするものである。
【解決手段】 軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーを有し、前記ローラーを下側支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と上側支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーの最小径部を当接して形成したユニットを有することを特徴とする。また、断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーを交差させる構成とすることができる。
【解決手段】 軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーを有し、前記ローラーを下側支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と上側支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーの最小径部を当接して形成したユニットを有することを特徴とする。また、断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーを交差させる構成とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地震等による強い地震力から構造物やコンピュータ等の機械器具類を保護するために、基礎面と構造物や機械器具類との間に設置される免震装置に係り、特に軽量構造物や機械器具類の免震に好適な免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から地震対策の１つとして、免震装置は、地震力から構造物等を保護するために、種々の構造のものが提案されている。免震装置は、地震による水平方向の揺れを減衰することにより、構造物の耐震性を高めるだけでなく、構造物内部の家具、備品、機械器具等の破壊、転倒等を防止することができる。
【０００３】
このような免震装置には、所定の軸線回りにのみ転動可能に支持される転動体(車輪)と、前記転動体(車輪)を案内し上面の中央部が窪んだ案内部材(レール)とを組み合わせてなる転がり免震装置がある。また、凸状の軸断面を持ったレール状の部材であって、長手方向の中央部を所定の曲率Ｒを持った円弧に形成してなる案内部材を上下向かい合わせて交差するように配設してなる免震装置がある。
【０００４】
前者の例として、例えば、特公平０６−７４６０９号公報に開示された免震装置があり、後者の例として、例えば、特開２００４−１９８５９号公報に開示された免震装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平０６−７４６０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特公平０６−７４６０９号公報記載の免震装置では、転動体(車輪)と案内部材(レール)とを組み合わせてなるユニットを上下において交差するように組み立ててなるために、所望の機能を発揮させるためには、個々の免震装置における転動体(車輪)と案内部材(レール)との相対移動が他の免震装置における転動体(車輪)と案内部材(レール)との相対移動と機械的干渉を起こさないようにする必要がある。そのために、転動体(車輪)と案内部材(レール)を高精度に製作することが必要であり、また、個々の免震装置を高精度に組み立てることが必要であった。
【０００７】
また、特開２００４−１９８５９号公報記載の免震装置では、レール状案内部材を向かい合わせて摺動させるために、低摩擦部材で形成されているものの、スムーズに摺動させることが困難であった。また、地震による垂直加速度が生じた場合の構造体の浮き上がりを防止するために、レール状案内部材を支持する支持体を連結部材で拘束する場合には、一層スムーズに摺動させることができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、かかる現況に鑑みてなされたもので、きわめて簡単な構造とすることによって地震等による強い地震力の揺れを減衰させることができるとともに、容易に初期の位置に復元する免震装置を提供することを目的とする。また、この発明は、予めユニット化することにより、複数使用した免震装置とする場合でも容易に組み立てることができ、コンパクトで安価な免震装置を提供することを目的とする。さらに、この発明は、電磁式ブレーキ装置を配設することによって、風力等の外力に対しては作動せず、地震力の揺れに対してのみ作動するように構成することにより、確実に風力対策を備えた免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記目的を達成するために次のような構成とした。即ち、この発明に係る免震装置は、軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーを有し、前記ローラーを下側支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と上側支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーの最小径部を当接して形成したユニットを有することを特徴とする。また、断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーを有し、前記ローラーを下側支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と上側支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーを当接してなる構成としてもよい。
【００１０】
ローラーの両端部にフランジ状ストッパーを設けることが好ましい。また、ローラーに支持ローラーを配設する構成としてもよい。前記支持ローラーはローラーの最小径部に配設することが好ましい。また、交差する少なくとも一方側のローラー部を、２本のローラーを直列に配設する構成とすることができる。
【００１１】
ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設することにより、風力対策を施すことができ、住居用建造物に使用するのに好適な免震装置とすることができる。電磁式ブレーキ装置を配設した免震装置とする場合には、免震構造体の少なくとも一ヶ所にタイマー付感震装置を設置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、上記説明から明らかなように、ローラーを交差させるというきわめて簡単な構造であるから、製造、組立てが容易であり、安価な装置として提供することができる。また、軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーの場合には、地震力等の外力を減衰させることができるとともに、最小径部に復元するローラーを交差させてなるから、地震力等が解除されると最小径部に移行して初期位置に戻ることができる。また、断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーの場合には、ローラーを交差させてなるから、同様に、免震と初期位置への復元が可能である。さらに、ローラーを交差させることによって、全方向の外力に対応することができる。また、ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設することによって、地震以外の外力に対してはローラーの回転を阻止することができるから、住居用建造物の風力対策を施した免震装置として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る免震装置を形成するユニットの説明用平面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】下側ローラー部の平面図である。
【図４】ローラーの正面図である。
【図５】ローラーの形状を変更した他の実施形態の正面図である。
【図６】ローラーの他の実施形態の正面図である。
【図７】図７（ａ）はローラーの使用例を示す下側ローラー部の平面図、図７（ｂ）は側面図である。
【図８】図７に示す下側ローラーを裏返しにして組み合わせた免震装置ユニットの正面図である。
【図９】ローラーを直列に連結して使用する場合の一例を示す説明用平面図である。
【図１０】同じく図９の正面図である。
【図１１】ローラーを直列に連結して使用する場合の他の例を示す説明用平面図である。
【図１２】同じく図１１の正面図である。
【図１３】取り付け状態を上下逆にして、下側ローラー部の支持部材を上部固定部材に固定した場合の説明用正面図である。
【図１４】この発明を住居用建造物に使用した場合の説明用正面図である。
【図１５】ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設した平面図である。
【図１６】同じく正面図である。
【図１７】免震装置ユニットとした場合の固定方法を示す説明用平面図である。
【図１８】同じく正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、この発明に係る免震装置を図示する実施形態について詳細に説明する。図１は、この発明に係る免震装置を形成するユニットの説明用平面図である。免震装置ユニット１は、下側ローラー部２と上側ローラー部３とからなる。前記下側ローラー部２と上側ローラー部３とは、それぞれ１つのローラーを配設した同一の構成であって、ローラー同士を向かい合わせるとともに、交差するように配設してなる。前記交差は９０度直交するように交差させることが好ましい。前記下側ローラー部２と上側ローラー部３とは、その最小径部を当接して組み立てられている。
【００１５】
先ず、下側ローラー部２について説明する。下側ローラー部２は、ローラー５を基礎面に設置する支持部材７に設けた軸受９に回転軸８が回転自在に軸支してなる。ローラー５の形状は、断面が円形状に形成されており、長手（軸方向）の最小径部１０の直径寸法ｒよりも両端部１１の直径寸法Ｒが大きく、ｒ＜Ｒであって鼓状に形成されている。即ち、ローラー５の周面は、図３に明らかなように、正面において中央部１０から両端部１１に向かって円弧面又は／及び傾斜面とした外周面に形成されている。ローラー５の両端部には、ストッパーとなるフランジ１３が設けられている。
【００１６】
ローラー５についてさらに詳述すると、外周面は全体を所定の曲率を持った円弧に形成してもよいし、最小径部のみを円弧に形成して両端部に向かって高くなる直線による傾斜面としてもよい。最小径部の円弧と直線による傾斜面とを組み合わせて形成する場合には、円弧に添って滑らかに繋がる所定の傾きの直線とする。この直線の傾きは、円弧の接線と繋がっている。そして、ローラー５の大きさは，載置する構造物等の重量によって決定することができるが、例えば、最小径部１０の最小径を２０〜５０ｍｍ、両端部１１の最大径を４０〜８０ｍｍ、長さを２００〜６００ｍｍとすることができる。
【００１７】
図５は、ローラー５の他の実施形態を示す。図５（ａ）は、外周面を最小径部１０から両端部１１に向かって振り分けられた傾斜面に形成したものであり、図５（ｂ）は、放物線による円弧面としたものであり、図５（ｃ）は、２連に連結したものである。
【００１８】
図６は、さらに、他の実施形態のローラーを示す。ローラー５Ａは、上記実施形態のように、最小径部の径寸法が両端部の径寸法よりも小さい鼓状の形状ではなく、外周面はストレートであって、回転軸１５が偏心して取り付けられている。このような、偏心ローラー５Ａとした場合には、ローラー５Ａ同士を交差して当接させた免震装置ユニットとした場合に、下側ローラー５Ａが回動して半回転したときに上側ローラー５Ａの端部に達するように構成する。
【００１９】
上記ローラー５、偏心ローラー５Ａの材質は、免震装置ユニット１の設置場所における荷重等によって選定されるが、例えば、ステンレス、鋼材等の金属材、ポリウレタン系ポリマー等の合成樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００２０】
上記構成の下側ローラー部２を裏返しにした状態を上側ローラー部３とする。従って、下側ローラー部２と上側ローラー部３とは同一に形成されており、免震装置ユニット１は、下側ローラー部２と上側ローラー部３とを交差するように向かい合わせて最小径部１０を当接することによって構成されている。即ち、上側ローラー部３では、構造物等を載置する支持部材７ａとなり、支持部材７ａの下面にローラー５ａの回転軸８ａが軸受６に軸支されている。
【００２１】
上記構成の免震装置ユニットにおける下側ローラー５と上側ローラー５ａとは、点で当接しており、重力によって互いに最下点の最小径部１０に移行して停止する。強い地震力等が加わると、下側ローラー５と上側ローラー５ａは、最小径部１０から円弧面又は傾斜面に沿って両端部１１側へ回転しながら移行する。下側ローラー５と上側ローラー５ａのいずれか一方、又は双方が両端部に移行することによって、上側ローラー部３の支持部材７ａが上方に押し上げられることになる。
【００２２】
前記支持部材７ａが上方に押し上げられると、上方からの荷重による反力によって復元力が生じ、地震力等の外力を減衰させる。そして、地震力等の外力が解除されると、下側ローラー５と上側ローラー５ａとは互いに円弧面又は傾斜面によって最下点の最小径部に移行し、初期位置に戻る。下側ローラー５と上側ローラー５ａとを互いに交差させることで、全方向の外力に対応させることができる。
【００２３】
図７及び図８は、ローラー５の使用例を示し、図７は下側ローラー部２０の平面図であり、図８は、前記下側ローラー部２０を裏返しにして上側ローラー部２０ａとして組み立てた免震装置ユニットの正面図である。図示するように、下側ローラー部２０は、ローラー５の最小径部１０の下方に配設した軸受２１，２１に支持ローラー２３，２３を回転自在に軸支してなり、前記支持ローラー２３，２３がローラー５の下面側に当接するように形成されている。
【００２４】
上記のように、支持ローラー２３，２３を配設するのは、図５(ｃ)に示すローラーを２連に連結してユニットとした場合、細径ローラーによるユニットとした場合、あるいは重荷重用ユニットとした場合等に有効である。
【００２５】
図９、図１０は、ローラー５を２連に連結してユニットとする場合の一例を示し、図９は説明用平面図、図１０は一部を省略した正面図である。図５(ｃ)に示す連結ローラーは、ローラーの端部を直接連結してなるが、図９では、下側ローラー部３０は、ローラー５、５を支持部材３１に平行に配設するとともに、上側ローラー部３３は、ローラー５、５を支持部材３１に直列に配設してなる。
【００２６】
下側ローラー部３０は、ローラー５，５を軸受３５，３５によって支持部材３１に平行に配設してなり、上側ローラー部３３は、ローラー５，５を軸受３５，３５によって支持部材３１に直列に配設してなる。下側ローラー部３０の一方のローラー５と、上側ローラー部３３の一方側のローラー５とは、交差しているとともに、それぞれの最小径部において当接している。
【００２７】
上記のように、下側ローラー部３０と上側ローラー部３３とを２本のローラーを対にしてユニット化すると、同じ大きさのローラーを使用した場合には、より高加重用の免震装置として使用することができる。
【００２８】
次に、図１１、図１２に基づいて、２連連結ローラーの他の使用例について説明する。図１１は説明用平面図、図１２は一部を断面した正面図である。図示する免震装置３４は、免震装置ユニット部３４Ａと前記免震装置ユニット部３４Ａを押圧する押圧部３４Ｂから構成されている。
【００２９】
免震装置ユニット部３４Ａは、下側ローラー部３７と下側ローラー部３７と交差する上側ローラー部３９とからなる。下側ローラー部３７は、直列に連結してなるローラー部５Ｂを並列することによって井桁状に構成されている。即ち、ローラー部５Ｂは、ローラー５、５を同軸上に直列に配列するとともに、支持部材３８上の軸受３５、３５にそれぞれ軸支してなり、内側の軸受３５，３５の間に歯車又はスプロケット３６を取り付けてなる。下側ローラー部３７は前記構成のローラー部５Ｂを平行に並列させ、同時に回転するように前記対向する歯車又はスプロケット３６間にチェーン３６Ａを巻回することによって構成されている。
【００３０】
一方、上側ローラー部３９は、前記下側ローラー部３７を裏返すことによって形成されており、上下各ローラーは交差しておりその最小径部が当接するように構成されている。即ち、上側ローラー部３９は、ローラー部５Ｃ、５Ｃを並列することによって構成されている。前記ローラー部５Ｃは、被支持板４０の下面にローラー５、５を同軸上に直列に配列するとともに、軸受３５、３５にそれぞれ軸支してなり、内側の軸受３５，３５の間に歯車又はスプロケット３６を取り付けてなる。
【００３１】
上側ローラー部３９は、前記ローラー部５Ｃ、５Ｃを並列させ、前記対向する歯車又はスプロケット３６間にチェーンを巻回することによって構成されている。さらに、前記被支持板４０の上面に適宜の間隔で摺動部材４１を設け、中央部に、構造物、機器等の架台を固定する固定用支柱４３を突設してなる。
【００３２】
前記押圧部３４Ｂは、遊動板４５、バネ、ゴム等の弾性体４９、押圧板５０によって構成されている。前記遊動板４５は、被支持板４０上の摺動部材４１に載置されており、前記遊動板４５の中央部には前記支柱４３を貫通させるとともに、水平移動を可能にする円形状透孔４７を穿設してなる。押圧板５０は、前記円形状透孔４７を穿設してなる遊動板４５上に弾性体４９を介して配設されている。前記押圧板５０にも、前記遊動板４５と同様に、固定用支柱４３を貫通させるとともに、水平移動を可能にする円形状透孔５１が穿設されている。
【００３３】
前記押圧板５０の周縁部には、圧力調整用長ボルト５３が貫通して取り付けられており、前記圧力調整ボルト５３は下側ローラー部３７の支持部材３８に立設した支柱５５に固定されている。
【００３４】
上記構成のように、免震装置ユニット部３４Ａと押圧部３４Ｂによる免震装置とした場合には、上記固定用支柱４３に構造物、機器の架台等を固定することによって、上側ローラー部３９の上下方向の外力を押え、浮き上がりを拘束することができる。また、弾性体４９によって各ローラー５の回転は抑制されているので、構造物、機器の架台等を固定用支柱４３に固定することによって、
制震装置又は減衰装置として応用することが可能である。制震装置又は減衰装置として応用する場合には、いわゆる一般のアイソレーターと共用することができる。
【００３５】
上記実施例ではいずれも基礎面や床等の地上支持面に設置して使用する場合の免震装置について説明したが、この発明に係る免震装置は、保護する機械器具等を吊り下げ状態にして使用することができる。図１３は、下側ローラー部２の支持部材７を天井等の上部固定部材７０に固定し、上側ローラー部３の支持部材７ａに機械器具等７１を吊り下げ状態に取り付けるようにした場合を示す。このように、上下逆向きに取り付け、下側ローラー５で上側ローラー５ａを吊り上げるように配設することによって、地上支持面に設置した場合と同様に、機械器具等を上部固定部材７０の振動から保護することができる。
【００３６】
本願発明は、ローラーを交差させて振動をローラーの回転によって吸収しようとするものであるから、下側ローラー部２と上側ローラー部３の支持部材を上下逆に取り付けることが可能であり、地上支持面における振動のみならず、天井等の振動からも機械器具等を保護することが可能である。
【００３７】
次に、この発明の免震装置を住居用建造物に応用した場合の使用例を図１４及び図１５に基づいて説明する。地盤を掘り下げて形成したコンクリートスラブ６０に免震装置ユニット１を配設し、この免震装置ユニットの上に取り付けた鉄筋コンクリート、鉄骨等よりなる基礎構造６１を介して住宅用建造物Ｋを建てる。免震装置ユニット１の数は、住宅の大きさ、構造等を考慮して決定すればよい。６３は、コンクリートスラブ６０と基礎構造６１との隙間を塞ぐ水平移動可能な閉塞板である。
【００３８】
住居用建造物Ｋに使用する免震装置ユニットには、風力対策が必要である。このために、各ローラーの全てに電磁式ブレーキ装置６４を配設するとともに、免震構造体の少なくとも１ヶ所にはタイマー付感震装置(図示せず)を設置する。各ローラーに取り付ける電磁式ブレーキ装置について説明すると、図１５に示すように、ローラー軸に取り付けた増速ギヤー６５を介してブレーキモータ等のブレーキユニット６７を配設する。
【００３９】
上記構成において、ブレーキユニット６７は、平常時は全て「閉」とし、全てのローラー５を固定しておく。ローラー５を固定しておくことによって、風力等外力が作用してもローラー５は回転することがなく、住宅用建造物の揺れを防止する。地震時はタイマー付感震装置が作動して各ローラー５のブレーキユニット６７を「開」とし、ローラー５の回転を可能にして免震させる。地震が終了した後は、タイマーにより予め設定した時間が経過したときに電源を切って、ブレーキユニット６７を「閉」となり、ローラー５は固定されて平常時に戻る。このように、ローラー５にブレーキユニット６７を配設することによって、確実な風力対策となる。また、図１２に示す構造の免震装置と組み合わせることによって、一層有効な住居用建造物の免震装置とすることができる。
【００４０】
図１７及び図１８は、免震装置ユニットを設置するまでの間保管、運搬の際に下側ローラー部２と上側ローラー部３を固定する固定方法の一例を示す平面図と正面図である。図に明らかなように、下側ローラー部２の支持部材７と上側ローラー部３の支持部材７ａとの間に両者を固定する仮止め材６９を着脱自在に取り付けてなる。このように、仮止め材６９で固定することによって、上側ローラー部３と下側ローラー部２とは交差し、それぞれ水平に維持した状態で保管、運搬することができる。
【００４１】
上記仮止めされた免震装置ユニットを使用するときは、免震装置ユニットを予め水平に形成された基礎面や地上支持面等に設置し、その上に構造物等を配設する。免震装置ユニットを複数、設置する場合には、複数の免震装置ユニットを下側ローラー部２と上側ローラー部３のそれぞれの支持部材を平行に設置する。下側ローラー部の支持部材７を基礎面に固定し、上側ローラー部３の支持部材７ａを構造物等に固定した後、仮止め部材を取り外せばよい。このように、予め免震装置ユニットの支持部材を固定しておくことで、簡単に、しかも正確に位置決めして設置することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：免震装置ユニット
２、２０：下側ローラー部
２ａ、２０ａ：上側ローラー部
３：上側ローラー部
５：ローラー
７，７ａ：支持部材
９：軸受
１０：最小径部
１１：両端部
１３：フランジ
２０：下側ローラー
２０ａ：上側ローラー
２３：支持ローラー
３０：下側ローラー部
３１：支持部材
３３：上側ローラー部
３５：軸受
３６：歯車又はスプロケット
３７：下側ローラー部
３８：支持部材
３９：上側ローラー部
４０：被支持板
４１：摺動部材
４３：固定用支柱
４５：遊動板
４７：円形状透孔
４９：弾性体
５０：押圧板
５１：円形状透孔
５３：圧力調整用長ボルト
６１：基礎構造
６３：閉塞板
７０：上部固定部材
Ｋ：一戸建住居用建造物
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地震等による強い地震力から構造物やコンピュータ等の機械器具類を保護するために、基礎面と構造物や機械器具類との間に設置される免震装置に係り、特に軽量構造物や機械器具類の免震に好適な免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から地震対策の１つとして、免震装置は、地震力から構造物等を保護するために、種々の構造のものが提案されている。免震装置は、地震による水平方向の揺れを減衰することにより、構造物の耐震性を高めるだけでなく、構造物内部の家具、備品、機械器具等の破壊、転倒等を防止することができる。
【０００３】
このような免震装置には、所定の軸線回りにのみ転動可能に支持される転動体(車輪)と、前記転動体(車輪)を案内し上面の中央部が窪んだ案内部材(レール)とを組み合わせてなる転がり免震装置がある。また、凸状の軸断面を持ったレール状の部材であって、長手方向の中央部を所定の曲率Ｒを持った円弧に形成してなる案内部材を上下向かい合わせて交差するように配設してなる免震装置がある。
【０００４】
前者の例として、例えば、特公平０６−７４６０９号公報に開示された免震装置があり、後者の例として、例えば、特開２００４−１９８５９号公報に開示された免震装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平０６−７４６０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特公平０６−７４６０９号公報記載の免震装置では、転動体(車輪)と案内部材(レール)とを組み合わせてなるユニットを上下において交差するように組み立ててなるために、所望の機能を発揮させるためには、個々の免震装置における転動体(車輪)と案内部材(レール)との相対移動が他の免震装置における転動体(車輪)と案内部材(レール)との相対移動と機械的干渉を起こさないようにする必要がある。そのために、転動体(車輪)と案内部材(レール)を高精度に製作することが必要であり、また、個々の免震装置を高精度に組み立てることが必要であった。
【０００７】
また、特開２００４−１９８５９号公報記載の免震装置では、レール状案内部材を向かい合わせて摺動させるために、低摩擦部材で形成されているものの、スムーズに摺動させることが困難であった。また、地震による垂直加速度が生じた場合の構造体の浮き上がりを防止するために、レール状案内部材を支持する支持体を連結部材で拘束する場合には、一層スムーズに摺動させることができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、かかる現況に鑑みてなされたもので、きわめて簡単な構造とすることによって地震等による強い地震力の揺れを減衰させることができるとともに、容易に初期の位置に復元する免震装置を提供することを目的とする。また、この発明は、予めユニット化することにより、複数使用した免震装置とする場合でも容易に組み立てることができ、コンパクトで安価な免震装置を提供することを目的とする。さらに、この発明は、電磁式ブレーキ装置を配設することによって、風力等の外力に対しては作動せず、地震力の揺れに対してのみ作動するように構成することにより、確実に風力対策を備えた免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記目的を達成するために次のような構成とした。即ち、この発明に係る免震装置は、軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーを有し、前記ローラーを下側支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と上側支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーの最小径部を当接して形成したユニットを有することを特徴とする。また、断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーを有し、前記ローラーを下側支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と上側支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーを当接してなる構成としてもよい。
【００１０】
ローラーの両端部にフランジ状ストッパーを設けることが好ましい。また、ローラーに支持ローラーを配設する構成としてもよい。前記支持ローラーはローラーの最小径部に配設することが好ましい。また、交差する少なくとも一方側のローラー部を、２本のローラーを直列に配設する構成とすることができる。
【００１１】
ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設することにより、風力対策を施すことができ、住居用建造物に使用するのに好適な免震装置とすることができる。電磁式ブレーキ装置を配設した免震装置とする場合には、免震構造体の少なくとも一ヶ所にタイマー付感震装置を設置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、上記説明から明らかなように、ローラーを交差させるというきわめて簡単な構造であるから、製造、組立てが容易であり、安価な装置として提供することができる。また、軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーの場合には、地震力等の外力を減衰させることができるとともに、最小径部に復元するローラーを交差させてなるから、地震力等が解除されると最小径部に移行して初期位置に戻ることができる。また、断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーの場合には、ローラーを交差させてなるから、同様に、免震と初期位置への復元が可能である。さらに、ローラーを交差させることによって、全方向の外力に対応することができる。また、ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設することによって、地震以外の外力に対してはローラーの回転を阻止することができるから、住居用建造物の風力対策を施した免震装置として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る免震装置を形成するユニットの説明用平面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】下側ローラー部の平面図である。
【図４】ローラーの正面図である。
【図５】ローラーの形状を変更した他の実施形態の正面図である。
【図６】ローラーの他の実施形態の正面図である。
【図７】図７（ａ）はローラーの使用例を示す下側ローラー部の平面図、図７（ｂ）は側面図である。
【図８】図７に示す下側ローラーを裏返しにして組み合わせた免震装置ユニットの正面図である。
【図９】ローラーを直列に連結して使用する場合の一例を示す説明用平面図である。
【図１０】同じく図９の正面図である。
【図１１】ローラーを直列に連結して使用する場合の他の例を示す説明用平面図である。
【図１２】同じく図１１の正面図である。
【図１３】取り付け状態を上下逆にして、下側ローラー部の支持部材を上部固定部材に固定した場合の説明用正面図である。
【図１４】この発明を住居用建造物に使用した場合の説明用正面図である。
【図１５】ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設した平面図である。
【図１６】同じく正面図である。
【図１７】免震装置ユニットとした場合の固定方法を示す説明用平面図である。
【図１８】同じく正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、この発明に係る免震装置を図示する実施形態について詳細に説明する。図１は、この発明に係る免震装置を形成するユニットの説明用平面図である。免震装置ユニット１は、下側ローラー部２と上側ローラー部３とからなる。前記下側ローラー部２と上側ローラー部３とは、それぞれ１つのローラーを配設した同一の構成であって、ローラー同士を向かい合わせるとともに、交差するように配設してなる。前記交差は９０度直交するように交差させることが好ましい。前記下側ローラー部２と上側ローラー部３とは、その最小径部を当接して組み立てられている。
【００１５】
先ず、下側ローラー部２について説明する。下側ローラー部２は、ローラー５を基礎面に設置する支持部材７に設けた軸受９に回転軸８が回転自在に軸支してなる。ローラー５の形状は、断面が円形状に形成されており、長手（軸方向）の最小径部１０の直径寸法ｒよりも両端部１１の直径寸法Ｒが大きく、ｒ＜Ｒであって鼓状に形成されている。即ち、ローラー５の周面は、図３に明らかなように、正面において中央部１０から両端部１１に向かって円弧面又は／及び傾斜面とした外周面に形成されている。ローラー５の両端部には、ストッパーとなるフランジ１３が設けられている。
【００１６】
ローラー５についてさらに詳述すると、外周面は全体を所定の曲率を持った円弧に形成してもよいし、最小径部のみを円弧に形成して両端部に向かって高くなる直線による傾斜面としてもよい。最小径部の円弧と直線による傾斜面とを組み合わせて形成する場合には、円弧に添って滑らかに繋がる所定の傾きの直線とする。この直線の傾きは、円弧の接線と繋がっている。そして、ローラー５の大きさは，載置する構造物等の重量によって決定することができるが、例えば、最小径部１０の最小径を２０〜５０ｍｍ、両端部１１の最大径を４０〜８０ｍｍ、長さを２００〜６００ｍｍとすることができる。
【００１７】
図５は、ローラー５の他の実施形態を示す。図５（ａ）は、外周面を最小径部１０から両端部１１に向かって振り分けられた傾斜面に形成したものであり、図５（ｂ）は、放物線による円弧面としたものであり、図５（ｃ）は、２連に連結したものである。
【００１８】
図６は、さらに、他の実施形態のローラーを示す。ローラー５Ａは、上記実施形態のように、最小径部の径寸法が両端部の径寸法よりも小さい鼓状の形状ではなく、外周面はストレートであって、回転軸１５が偏心して取り付けられている。このような、偏心ローラー５Ａとした場合には、ローラー５Ａ同士を交差して当接させた免震装置ユニットとした場合に、下側ローラー５Ａが回動して半回転したときに上側ローラー５Ａの端部に達するように構成する。
【００１９】
上記ローラー５、偏心ローラー５Ａの材質は、免震装置ユニット１の設置場所における荷重等によって選定されるが、例えば、ステンレス、鋼材等の金属材、ポリウレタン系ポリマー等の合成樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００２０】
上記構成の下側ローラー部２を裏返しにした状態を上側ローラー部３とする。従って、下側ローラー部２と上側ローラー部３とは同一に形成されており、免震装置ユニット１は、下側ローラー部２と上側ローラー部３とを交差するように向かい合わせて最小径部１０を当接することによって構成されている。即ち、上側ローラー部３では、構造物等を載置する支持部材７ａとなり、支持部材７ａの下面にローラー５ａの回転軸８ａが軸受６に軸支されている。
【００２１】
上記構成の免震装置ユニットにおける下側ローラー５と上側ローラー５ａとは、点で当接しており、重力によって互いに最下点の最小径部１０に移行して停止する。強い地震力等が加わると、下側ローラー５と上側ローラー５ａは、最小径部１０から円弧面又は傾斜面に沿って両端部１１側へ回転しながら移行する。下側ローラー５と上側ローラー５ａのいずれか一方、又は双方が両端部に移行することによって、上側ローラー部３の支持部材７ａが上方に押し上げられることになる。
【００２２】
前記支持部材７ａが上方に押し上げられると、上方からの荷重による反力によって復元力が生じ、地震力等の外力を減衰させる。そして、地震力等の外力が解除されると、下側ローラー５と上側ローラー５ａとは互いに円弧面又は傾斜面によって最下点の最小径部に移行し、初期位置に戻る。下側ローラー５と上側ローラー５ａとを互いに交差させることで、全方向の外力に対応させることができる。
【００２３】
図７及び図８は、ローラー５の使用例を示し、図７は下側ローラー部２０の平面図であり、図８は、前記下側ローラー部２０を裏返しにして上側ローラー部２０ａとして組み立てた免震装置ユニットの正面図である。図示するように、下側ローラー部２０は、ローラー５の最小径部１０の下方に配設した軸受２１，２１に支持ローラー２３，２３を回転自在に軸支してなり、前記支持ローラー２３，２３がローラー５の下面側に当接するように形成されている。
【００２４】
上記のように、支持ローラー２３，２３を配設するのは、図５(ｃ)に示すローラーを２連に連結してユニットとした場合、細径ローラーによるユニットとした場合、あるいは重荷重用ユニットとした場合等に有効である。
【００２５】
図９、図１０は、ローラー５を２連に連結してユニットとする場合の一例を示し、図９は説明用平面図、図１０は一部を省略した正面図である。図５(ｃ)に示す連結ローラーは、ローラーの端部を直接連結してなるが、図９では、下側ローラー部３０は、ローラー５、５を支持部材３１に平行に配設するとともに、上側ローラー部３３は、ローラー５、５を支持部材３１に直列に配設してなる。
【００２６】
下側ローラー部３０は、ローラー５，５を軸受３５，３５によって支持部材３１に平行に配設してなり、上側ローラー部３３は、ローラー５，５を軸受３５，３５によって支持部材３１に直列に配設してなる。下側ローラー部３０の一方のローラー５と、上側ローラー部３３の一方側のローラー５とは、交差しているとともに、それぞれの最小径部において当接している。
【００２７】
上記のように、下側ローラー部３０と上側ローラー部３３とを２本のローラーを対にしてユニット化すると、同じ大きさのローラーを使用した場合には、より高加重用の免震装置として使用することができる。
【００２８】
次に、図１１、図１２に基づいて、２連連結ローラーの他の使用例について説明する。図１１は説明用平面図、図１２は一部を断面した正面図である。図示する免震装置３４は、免震装置ユニット部３４Ａと前記免震装置ユニット部３４Ａを押圧する押圧部３４Ｂから構成されている。
【００２９】
免震装置ユニット部３４Ａは、下側ローラー部３７と下側ローラー部３７と交差する上側ローラー部３９とからなる。下側ローラー部３７は、直列に連結してなるローラー部５Ｂを並列することによって井桁状に構成されている。即ち、ローラー部５Ｂは、ローラー５、５を同軸上に直列に配列するとともに、支持部材３８上の軸受３５、３５にそれぞれ軸支してなり、内側の軸受３５，３５の間に歯車又はスプロケット３６を取り付けてなる。下側ローラー部３７は前記構成のローラー部５Ｂを平行に並列させ、同時に回転するように前記対向する歯車又はスプロケット３６間にチェーン３６Ａを巻回することによって構成されている。
【００３０】
一方、上側ローラー部３９は、前記下側ローラー部３７を裏返すことによって形成されており、上下各ローラーは交差しておりその最小径部が当接するように構成されている。即ち、上側ローラー部３９は、ローラー部５Ｃ、５Ｃを並列することによって構成されている。前記ローラー部５Ｃは、被支持板４０の下面にローラー５、５を同軸上に直列に配列するとともに、軸受３５、３５にそれぞれ軸支してなり、内側の軸受３５，３５の間に歯車又はスプロケット３６を取り付けてなる。
【００３１】
上側ローラー部３９は、前記ローラー部５Ｃ、５Ｃを並列させ、前記対向する歯車又はスプロケット３６間にチェーンを巻回することによって構成されている。さらに、前記被支持板４０の上面に適宜の間隔で摺動部材４１を設け、中央部に、構造物、機器等の架台を固定する固定用支柱４３を突設してなる。
【００３２】
前記押圧部３４Ｂは、遊動板４５、バネ、ゴム等の弾性体４９、押圧板５０によって構成されている。前記遊動板４５は、被支持板４０上の摺動部材４１に載置されており、前記遊動板４５の中央部には前記支柱４３を貫通させるとともに、水平移動を可能にする円形状透孔４７を穿設してなる。押圧板５０は、前記円形状透孔４７を穿設してなる遊動板４５上に弾性体４９を介して配設されている。前記押圧板５０にも、前記遊動板４５と同様に、固定用支柱４３を貫通させるとともに、水平移動を可能にする円形状透孔５１が穿設されている。
【００３３】
前記押圧板５０の周縁部には、圧力調整用長ボルト５３が貫通して取り付けられており、前記圧力調整ボルト５３は下側ローラー部３７の支持部材３８に立設した支柱５５に固定されている。
【００３４】
上記構成のように、免震装置ユニット部３４Ａと押圧部３４Ｂによる免震装置とした場合には、上記固定用支柱４３に構造物、機器の架台等を固定することによって、上側ローラー部３９の上下方向の外力を押え、浮き上がりを拘束することができる。また、弾性体４９によって各ローラー５の回転は抑制されているので、構造物、機器の架台等を固定用支柱４３に固定することによって、
制震装置又は減衰装置として応用することが可能である。制震装置又は減衰装置として応用する場合には、いわゆる一般のアイソレーターと共用することができる。
【００３５】
上記実施例ではいずれも基礎面や床等の地上支持面に設置して使用する場合の免震装置について説明したが、この発明に係る免震装置は、保護する機械器具等を吊り下げ状態にして使用することができる。図１３は、下側ローラー部２の支持部材７を天井等の上部固定部材７０に固定し、上側ローラー部３の支持部材７ａに機械器具等７１を吊り下げ状態に取り付けるようにした場合を示す。このように、上下逆向きに取り付け、下側ローラー５で上側ローラー５ａを吊り上げるように配設することによって、地上支持面に設置した場合と同様に、機械器具等を上部固定部材７０の振動から保護することができる。
【００３６】
本願発明は、ローラーを交差させて振動をローラーの回転によって吸収しようとするものであるから、下側ローラー部２と上側ローラー部３の支持部材を上下逆に取り付けることが可能であり、地上支持面における振動のみならず、天井等の振動からも機械器具等を保護することが可能である。
【００３７】
次に、この発明の免震装置を住居用建造物に応用した場合の使用例を図１４及び図１５に基づいて説明する。地盤を掘り下げて形成したコンクリートスラブ６０に免震装置ユニット１を配設し、この免震装置ユニットの上に取り付けた鉄筋コンクリート、鉄骨等よりなる基礎構造６１を介して住宅用建造物Ｋを建てる。免震装置ユニット１の数は、住宅の大きさ、構造等を考慮して決定すればよい。６３は、コンクリートスラブ６０と基礎構造６１との隙間を塞ぐ水平移動可能な閉塞板である。
【００３８】
住居用建造物Ｋに使用する免震装置ユニットには、風力対策が必要である。このために、各ローラーの全てに電磁式ブレーキ装置６４を配設するとともに、免震構造体の少なくとも１ヶ所にはタイマー付感震装置(図示せず)を設置する。各ローラーに取り付ける電磁式ブレーキ装置について説明すると、図１５に示すように、ローラー軸に取り付けた増速ギヤー６５を介してブレーキモータ等のブレーキユニット６７を配設する。
【００３９】
上記構成において、ブレーキユニット６７は、平常時は全て「閉」とし、全てのローラー５を固定しておく。ローラー５を固定しておくことによって、風力等外力が作用してもローラー５は回転することがなく、住宅用建造物の揺れを防止する。地震時はタイマー付感震装置が作動して各ローラー５のブレーキユニット６７を「開」とし、ローラー５の回転を可能にして免震させる。地震が終了した後は、タイマーにより予め設定した時間が経過したときに電源を切って、ブレーキユニット６７を「閉」となり、ローラー５は固定されて平常時に戻る。このように、ローラー５にブレーキユニット６７を配設することによって、確実な風力対策となる。また、図１２に示す構造の免震装置と組み合わせることによって、一層有効な住居用建造物の免震装置とすることができる。
【００４０】
図１７及び図１８は、免震装置ユニットを設置するまでの間保管、運搬の際に下側ローラー部２と上側ローラー部３を固定する固定方法の一例を示す平面図と正面図である。図に明らかなように、下側ローラー部２の支持部材７と上側ローラー部３の支持部材７ａとの間に両者を固定する仮止め材６９を着脱自在に取り付けてなる。このように、仮止め材６９で固定することによって、上側ローラー部３と下側ローラー部２とは交差し、それぞれ水平に維持した状態で保管、運搬することができる。
【００４１】
上記仮止めされた免震装置ユニットを使用するときは、免震装置ユニットを予め水平に形成された基礎面や地上支持面等に設置し、その上に構造物等を配設する。免震装置ユニットを複数、設置する場合には、複数の免震装置ユニットを下側ローラー部２と上側ローラー部３のそれぞれの支持部材を平行に設置する。下側ローラー部の支持部材７を基礎面に固定し、上側ローラー部３の支持部材７ａを構造物等に固定した後、仮止め部材を取り外せばよい。このように、予め免震装置ユニットの支持部材を固定しておくことで、簡単に、しかも正確に位置決めして設置することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：免震装置ユニット
２、２０：下側ローラー部
２ａ、２０ａ：上側ローラー部
３：上側ローラー部
５：ローラー
７，７ａ：支持部材
９：軸受
１０：最小径部
１１：両端部
１３：フランジ
２０：下側ローラー
２０ａ：上側ローラー
２３：支持ローラー
３０：下側ローラー部
３１：支持部材
３３：上側ローラー部
３５：軸受
３６：歯車又はスプロケット
３７：下側ローラー部
３８：支持部材
３９：上側ローラー部
４０：被支持板
４１：摺動部材
４３：固定用支柱
４５：遊動板
４７：円形状透孔
４９：弾性体
５０：押圧板
５１：円形状透孔
５３：圧力調整用長ボルト
６１：基礎構造
６３：閉塞板
７０：上部固定部材
Ｋ：一戸建住居用建造物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーを有し、前記ローラーを支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーの最小径部を当接して形成したユニットを有することを特徴とする免震装置。
【請求項２】
断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーを有し、前記ローラーを支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーを当接してなることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
ローラーの両端部にフランジ状ストッパーを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項４】
ローラーに支持ローラーを配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項５】
交差する少なくとも一方側のローラーを、２本のローラーを直列に配設してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項６】
下側ローラー部の支持部材を地上支持面に設置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項７】
下側ローラー部の支持部材を上部固定部材に固定し、上側ローラー部の支持部材に機械器具等を取り付けたこと特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項８】
ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項９】
２本のローラーを直列に配設してなり、前記ローラーを平行に並列させるとともに、上下において井桁状に構成し、平行に並列させたローラーを一体に回転可能としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項１】
軸方向の最小径部から両端部に向かって次第に拡径するように形成したローラーを有し、前記ローラーを支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーの最小径部を当接して形成したユニットを有することを特徴とする免震装置。
【請求項２】
断面円形状であって回転軸を偏心させたローラーを有し、前記ローラーを支持部材に回転自在に軸支した下側ローラー部と支持部材に回転自在に軸支した上側ローラー部とからなり、前記ローラーを交差させるとともに、ローラーを当接してなることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
ローラーの両端部にフランジ状ストッパーを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項４】
ローラーに支持ローラーを配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項５】
交差する少なくとも一方側のローラーを、２本のローラーを直列に配設してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。
【請求項６】
下側ローラー部の支持部材を地上支持面に設置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項７】
下側ローラー部の支持部材を上部固定部材に固定し、上側ローラー部の支持部材に機械器具等を取り付けたこと特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項８】
ローラーの回転軸に電磁式ブレーキ装置を配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項９】
２本のローラーを直列に配設してなり、前記ローラーを平行に並列させるとともに、上下において井桁状に構成し、平行に並列させたローラーを一体に回転可能としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の免震装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１２７６７３（Ｐ２０１１−１２７６７３Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５８９９（Ｐ２００９−２８５８９９）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５０９３４７１４７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５０９３４７１４７）
【Ｆターム（参考）】
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