免震装置

トップ :: E 固定構造物 :: E04 建築物

【発明の名称】	免震装置
【発明者】	【氏名】木本政志
【要約】	【課題】２軸のレールを用いることなく、一軸のレールから免震装置を構成することができ、しかもガイドブロックにモーメント荷重が負荷されることのない免震装置を提供する。【解決手段】基礎２および免震対象物３の間に、一軸のレール４とこのレールをスライドするガイドブロック５とから構成される一軸ガイドを介在し、この一軸ガイドを回転ベアリング６および旋回ベアリング７によって基礎２および免震対象物３に対して回転可能にした。一軸のレール４で免震機能を発揮することができるので、安価に免震装置１を提供することができる。また、免震対象物３と一緒にガイドブロック５が移動するので、ガイドブロック５に対する免震対象物３の重心位置の変動がなく、ガイドブロック５に曲げモーメントが発生するのを防止できる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】基礎と免震対象物との間に介在される免震装置であって、一軸のレールと、このレールをスライドするガイドブロックと、前記レールと前記基礎との間に配置され、前記基礎に対して前記レールを回転可能にさせる第１の回転部と、前記ガイドブロックと前記免震対象物との間に配置され、前記免震対象物に対して前記ガイドブロックを回転可能にさせる第２の回転部と、を備えることを特徴とする免震装置。
【請求項２】前記ガイドブロックが、前記基礎に対する前記レールの回転中心に位置しても、前記レールを回転させる荷重が前記ガイドブロックから前記レールに加わるように、前記レールの中心部が削られることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】前記ガイドブロックが、前記基礎に対する前記レールの回転中心に位置しても、前記レールを回転させる荷重が前記ガイドブロックから前記レールに加わるように、前記免震対象物の取付中心と前記免震対象物に対する前記ガイドブロックの回転中心とをずらしたことを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項４】前記第１の回転部は、前記基礎に対して前記レールを水平面内で回転可能にさせると共に垂直面内で揺動可能にさせることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の免震装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造物やその一部床面等の免震対象物に地震が伝達されるのを防止する免震装置に関し、特に一戸建ての建築物用の免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、地震による揺れが基礎から免震対象物に伝達されるのを防止する免震装置として、基礎と免震対象物との間に介在され、免震対象物を基礎に対して移動可能に支持する支承式の免震装置が知られている。この免震装置は、基礎に固定される第１の直線レールと、この第１の直線レールを摺動するガイドブロックと、第１の直線レールと直交する方向でガイドブロックを摺動すると共に免震対象物に固定される第２の直線レールとで構成される。ガイドブロックと第１の直線レール及び第２の直線レールとの間には、摩擦を減らすべく転がり運動する複数のボールが介される。第１の直線レールと第２の直線レールを交差させることで、水平面内であらゆる方向の地震が生じても基礎に対して免震対象物をあらゆる方向に相対移動させることができ、基礎から免震対象物に振動が伝達されるのを防止することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の免震装置にあっては、基礎と免震対象物との間に第１及び第２の直線レールから構成される２軸の直線レールが必要になり、免震装置を安価に提供することができない。
【０００４】また、第２の直線レールが免震対象物に固定されているので、基礎に対して免震対象物が相対的に変位すると、ガイドブロックに対する第２の直線レールの相対位置も変化し、この結果、ガイドブロックに対して免震対象物の重心が偏心し、ガイドブロックに曲げモーメントが発生するという問題が生じる。この曲げモーメントは、第１の直線レールおよび第２の直線レールに対するガイドブロックの滑らかな直線移動を阻害してしまうおそれがある。
【０００５】そこで、本発明は、２軸のレールを用いることなく、一軸のレールから免震装置を構成することができ、しかもガイドブロックにモーメント荷重が負荷されることのない免震装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００７】上記課題を解決するために、本発明者は、基礎および免震対象物の間に一軸ガイドを介在し、この一軸ガイドを基礎および免震対象物に対して回転可能にした。また、ガイドブロックにモーメント荷重が負荷されるのを防止するために、ガイドブロックを免震対象物と一緒に移動可能にした。すなわち、本発明は、基礎（２）と免震対象物（３）との間に介在される免震装置（１，２０，３０）であって、一軸のレール（４）と、このレール（４）をスライドするガイドブロック（５）と、前記レール（４）と前記基礎（２）との間に配置され、前記基礎（２）に対して前記レール（４）を回転可能にさせる第１の回転部（６，２１）と、前記ガイドブロック（５）と前記免震対象物（３）との間に配置され、前記免震対象物（３）に対して前記ガイドブロック（５）を回転可能にさせる第２の回転部（７）と、を備えることを特徴とする免震装置により、上述した課題を解決した。
【０００８】この発明によれば、水平面内のいずれの方向から地震が免震装置に入力されても、第１および第２の回転部（６，７，２１）によって、レール（４）の長手方向が地震による力の入力方向を向くようにレール（４）が回転する。そして、ガイドブロック（５）がレール（４）に対して往復運動することにより、基礎（２）から免震対象物（３）に振動が伝達するのを防止できる。このように、一軸のレール（４）で免震機能を発揮することができるので、安価に免震装置（１，２０，３０）を提供することができる。また、免震対象物（３）と一緒にガイドブロック（５）が移動するので、ガイドブロック（５）に対する免震対象物（３）の重心位置の変動がなく、ガイドブロック（５）に曲げモーメントが発生するのを防止できる。
【０００９】ここで、レール（４）は、例えば、その中心部の平面形状が回転中心から長手方向に非対称のテーパに、中心部の一部に荷重を負荷しない領域を有するように削られる。また、レール（４）は、一本のレールから構成されてもよいし、中心部にテーパを加工し易いように２つの分割レールをレールの回転中心で継ぐことで構成されてもよい。さらに、レール（４）には直線レールを用いることもできるし、垂直面内で曲げられた曲線レールを用いることもできる。また、ガイドブロック（５）とレール（４）との間には、転がり運動するボール、ローラ等の転動体が介されるのが望ましい。
【００１０】また、本発明は、前記ガイドブロック（５）が、前記基礎（２）に対する前記レール（４）の回転中心（Ｐ）に位置しても、前記レール（４）を回転させる荷重が前記ガイドブロック（５）から前記レール（４）に加わるように、前記レール（４）の中心部が削られることを特徴とする。
【００１１】一軸ガイドで免震装置（１，３０）を構成すると、ガイドブロック（５）がレール（４）の回転中心（Ｐ）に位置し、しかも地震による力の入力方向がレール（４）の長手方向と直交するとき、ガイドブロック（５）からレール（４）の回転中心（Ｐ）の両側にかかる荷重が釣り合ってしまうので、レール（４）を基礎（２）に対して回転させることができない。このため、免震装置（１，３０）は、免震する機能を発揮することができない。この発明によれば、ガイドブロック（５）がレール（４）の回転中心（Ｐ）に位置しても、地震によりガイドブロック（５）からレール（４）の回転中心の両側にかかる荷重が釣り合うことがなく、レール（４）を基礎（２）に対して確実に回転させることができる。すなわち、ガイドブロック（５）がレール（４）の回転中心（Ｐ）に位置する場合であっても、ガイドブロック（５）からレール（４）にかかる荷重によってレール（４９を地震により入力される力の方向に回転させることができるので、基礎（２）から免震対象物（３９）へ振動が伝達するのを確実に防止する。
【００１２】また、本発明は、前記ガイドブロック（５）が、前記基礎（２）に対する前記レール（４）の回転中心（Ｐ）に位置しても、前記レール（４）を回転させる荷重が前記ガイドブロック（５）から前記レール（４）に加わるように、前記免震対象物（３）の取付中心（Ｌ）と前記免震対象物（３）に対する前記ガイドブロック（５）の回転中心（M）とをずらしたことを特徴とする。
【００１３】この発明によれば、ガイドブロック（５）がレール（４）の回転中心（Ｐ）に位置しても、ガイドブロック（５）からレール（４）に加わる荷重がレール（４）の回転中心（Ｐ）に入力されることがなく、レール（４）を確実に回転することができる。
【００１４】さらに、本発明は、前記第１の回転部（２１）が、前記基礎に対して前記レールを水平面内で回転可能にさせると共に垂直面内で揺動可能にさせることを特徴とする。
【００１５】免震装置（３０）を基礎（２）と免震対象物（３）との間に取付ける際、例えばレール（４）とガイドブロック（５）との間を転がり運動するボール、ローラ等の転動体を円滑に循環させるために、基礎（２）および免震対象物（３）の取付け面に精度が要求される。しかし、一般に、建築物である基礎（２）および免震対象物（３）の取り付け面に、案内装置を取付ける際に要求される精度を出すのは困難である。本発明によれば、第１の回転部（２１）が、前記基礎に対して前記レールを水平面内で回転可能にさせると共に垂直面内で揺動可能にさせるので、基礎（２）に対する免震対象物（３）の傾き誤差を吸収することができる。また、ゴム等の緩衝体によって傾き誤差を吸収する場合に比べ、傾き誤差を吸収したことに伴う反力が生じないので、一軸のレール（４）およびガイドブロック（５）に負荷が加わることがなく、一軸のレール（４）およびブロック（５）の耐荷重性能を充分に生かすことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図1および図２は、本発明の第1の実施形態における免震装置１を示す。この免震装置１は、基礎２と免震対象物３との間に介在され、免震対象物３を支えると共に免震対象物３を基礎２に対して移動可能に案内する。免震装置１は、一軸のレール４と、このレール４をスライドするガイドブロック５と、レール４と基礎２との間に配置され、基礎２に対してレール４を回転可能にさせる第１の回転部としての回転ベアリング６と、ガイドブロック５と免震対象物３との間に配置され、免震対象物３に対してガイドブロック５を回転可能にさせる第２の回転部としての旋回ベアリング７と、を備える。免震装置１は、建築物全体を免震したい場合には、地盤基礎と建築物の間に設けられ、建築物の一部床面、計測器、コンピュータ等を免震したい場合には、基礎としての建築物と、免震対象物としての建築物の一部床面、計測器、コンピュータ等の間に設けられる。
【００１７】レール４は、一軸のみの直線レールからなる。このレール４の左右側面には、長手方向に沿って上下２条の転動体転走溝４ａ，４ａが形成される。ボール、ローラ等の転動体は、この転動体転走溝４ａ，４ａ上を転がり運動する。また、圧縮荷重を受けられるように、レール４の上面にはローラ、ボール等の転動体が転がり運動する２条のボール転走溝４ｂ，４ｂが形成される。
【００１８】一軸のレール４には、ガイドブロック５がスライド可能に取付けられる。このガイドブロック５は、レール４の上面に対向する水平部と、水平部の両端に設けられ、レール４の左右側面と対向する一対の左右袖部と、からなる周知のガイドブロックからなる。ガイドブロック５の水平部の下面、およびガイドブロック５の袖部の内側面には、レール４に形成された転動体転走溝４ａ，４ｂに対応して、転動体が転がり運動する負荷転走溝が形成される。また、ガイドブロック５には、転動体転走溝４ａ，４ｂと負荷転走溝との間を転がり運動する転動体が循環するように負荷転走溝を含む転動体循環路が形成される。レール４とガイドブロック５との間を転動体が転がり運動することにより、ガイドブロック５がレール４に対して円滑に直線移動する。
【００１９】レール４と基礎２との間には、第１の回転部としての回転ベアリング６が配置される。この回転ベアリング６は、圧縮荷重を受けられるスラストベアリング等から構成され、レール４の長さと略等しい直径を有する下輪６ａおよび上輪６ｂと、下輪６ａと上輪６ｂとの間に介されるボール８とを備える。下輪６ａが基礎２に固定され、上輪６ｂがレール４の底面に固定される。回転ベアリング６とレール４との間には、基礎２および免震対象物３の取り付け面の取り付け誤差を吸収する緩衝体としての誤差吸収板９が配置される。誤差吸収板９の平面形状は、図１に示すように回転ベアリング６の直径と略等しい直径の円形に形成されてもよいし、レール４の形状と略等しく細長い長方形に形成されてもよい。
【００２０】ガイドブロック５と免震対象物３との間には、第２の回転部としての旋回ベアリング７が配置される。この旋回ベアリング７は、圧縮荷重を受けることができ、ガイドブロック５の上面に固定されたケーシング１０に収納される。旋回ベアリング７は、押え板１１によってケーシング１０内に押えられている。この旋回ベアリング７は、ガイドブロックの軸線方向の長さと略等しい直径を有する外輪７ａと、外輪７ａ内に回転可能に収納される内輪７ｂと、外輪７ａと内輪７ｂとの間に介される複数のローラ１２とを備える。ローラ１２は、隣接するローラ１２の軸線が互いに交差するようにクロス配列されている。旋回ベアリング７の内輪７ｂには、免震対象物３から突出する取付軸３ａが取付けられる。取付軸３ａの中心、すなわち免震対象物３の取付中心は、旋回ベアリング７の中心、すなわち免震対象物３に対するガイドブロック５の回転中心と一致している。
【００２１】地震による力が免震装置１に入力されると、図１に示すように、回転ベアリング６および旋回ベアリング７によって、レール４およびガイドブロック５が回転し、レール４の長手方向が地震による力の入力方向を向く。そして、このレール４の回転と同時にあるいはレール４の回転後に、ガイドブロック５がレール４に対して地震による力の方向に往復運動する。このガイドブロック５のレール４に対するストロークにより、基礎２から免震対象物３に振動が伝達されるのが防止される。また、免震対象物３と一緒にガイドブロック５が移動するので、ガイドブロック５に対する免震対象物３の重心位置の変動がなく、ガイドブロック５に曲げモーメントが発生するのを防止でき、レール４に対してガイドブロック５を滑らかに移動させることができる。
【００２２】図３は、レール４の中心部およびガイドブロック５を示す。この図に示すように、レール４は、ガイドブロック５（より正確にはガイドブロックの軸線方向の中心５ａ）がレール４の基礎２に対する回転中心Ｐに位置しても、基礎２に対してレール４を回転させる荷重がガイドブロック５からレール４に加わるように、その中心部が削られる。具体的には、レール４は、その中心部の平面形状が回転中心Ｐから左右非対称のテーパ１３，１４に削られる。レール４は、その中心部に左右非対称のテーパ１３，１４を加工し易いように２つの分割レール１５，１６をレール４の回転中心Ｐで継ぐことで形成される。一方のテーパ１３は、分割レール１５の端部に形成され、他方のテーパ１４は、分割レール１６の端部に形成される。各テーパ１３，１４の傾斜角度は、異なっている。レール４は、中心部の一部に荷重を負荷しない領域Ｑを回転中心Ｐから左右非対称に有する。言い換えれば、分割レール１５の転動体転走溝４ａには、すべてのボール１７…が当たっているのに対し、分割レール１６の転動体転走溝４ａには、ボール１７…が当たらない領域Ｑが一部生じる。
【００２３】ガイドブロック５がレール４の回転中心Ｐに位置しても、地震によりガイドブロック５からレール４に加わる荷重がレール４の回転中心Ｐに対して左右で不釣り合いになり、レール４を確実に回転させることができる。すなわち、ガイドブロック５がレール４の回転中心Ｐに位置する場合であっても、確実にレール４を地震により入力される力の方向に回転させることができる。また、ガイドブロック５がレール４の回転中心Ｐからずれたときは、ガイドブロック５からレール４に加わる荷重は回転中心からずれているので、レール４を回転させることができる。したがって、ガイドブロック５がレール４上のどの位置にあっても、レール４を回転させることができる。
【００２４】図４および図５は、本発明の第２の実施形態における免震装置２０を示す。この免震装置２０は、上記免震装置１と同様に、一軸のレール４と、このレール４をスライドするガイドブロック５と、レール４と基礎２との間に配置され、基礎２に対してレール４を回転可能にさせる第１の回転部としての球面ジョイント２１と、ガイドブロック５と免震対象物３との間に配置され、免震対象物に対してガイドブロック５を回転可能にさせる第２の回転部としての旋回ベアリング７を備える。なお、上記第１の実施形態と同様な構成は、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００２５】第１の回転部は、球面ジョイント２１で構成され、基礎２に対してレール４を水平面内で回転可能にさせると共に垂直面内で揺動可能にさせる。この球面ジョイント２１は、球形のジャーナル２１ａを有し、基礎に対してレール４の姿勢を自由に変化させることができるように３自由度を有する。球形ジャーナル２１ａには、基礎２に設けた取付軸２ａが取付けられる。球面ジョイント２１の軸受２１ｂは、レール４の下面に固定したケーシング２２に収納される。
【００２６】球面ジョイント２１は、基礎２に対してレール４を水平面内で回転可能にさせると共に垂直面内で揺動可能にさせるので、基礎２に対する免震対象物３の傾き誤差を吸収することができる。また、ゴム等の緩衝体によって傾き誤差を吸収する場合に比べ、球面ジョイント２１には傾き誤差を吸収したことに伴う反力が生じないので、レール４およびガイドブロック５に負荷が加わることがなく、レール４およびガイドブロック５の耐荷重性能を充分に生かすことができる。
【００２７】図６は、本発明の第３の実施形態における免震装置３０を示す。この免震装置３０は、上記第１の実施形態の免震装置の構成と略等しい。上記免震装置１の構成と同一の構成については同一の符号を附してその説明を省略する。この免震装置３０は、上記第１の実施形態の免震装置１と異なり、免震対象物３の取付軸３ａの中心Ｌと第２の回転部としての旋回ベアリング７の回転中心Ｍとをずらしている。この実施形態の免震装置３０において、旋回ベアリング７には回転軸３１が回転可能に取付られ、免震対象物３の取付軸３ａと回転軸３１とは中心をずらして固定される。
【００２８】このように、免震対象物の取付中心Ｌと免震対象物に対するブロックの回転中心Ｍとをずらすことにより、ガイドブロック５がレール４の回転中心に位置しても、ガイドブロック５からレール４に加わる荷重がレール４の回転中心に入力されることがなく、レール４を確実に回転することができる。
【００２９】なお、上記実施形態において、レールには直線レールを用いたが、垂直面内で曲げられた曲線レールを用いてもよい。曲線レールを用いた場合、免震対象物に曲線レールの中心に戻る復元力を与えることができる。また、第１の回転部にはスラストベアリングを用いたが、スラスト力を受けることができるベアリングであればラジアルベアリング、すべり軸受等種々のベアリングを用いることができる。また、第２の回転部には旋回ベアリングを用いたが、スラスト力を受けることができるベアリングであればスラストベアリング、ラジアルベアリング、すべり軸受等種々のベアリングを用いることができる。さらに、第１の回転部および第２の回転部は、ベアリングでなくても、円弧状のレールとこのレールをスライドするガイドブロックとで構成することもできる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、免震装置を、一軸のレールと、このレールをスライドするブロックと、前記レールと前記基礎との間に配置され、前記基礎に対して前記レールを回転可能にさせる第１の回転部と、前記ブロックと前記免震対象物との間に配置され、前記免震対象物に対して前記ブロックを回転可能にさせる第２の回転部とで構成したので、いずれの方向から地震が免震装置に入力されても、第１および第２の回転部によって、レールの長手方向が地震による力の入力方向を向くようにレールが回転する。そして、ブロックのレールに対するストロークにより、基礎から免震対象物に振動が伝達されるのが防止できる。このように、一軸のレールで免震装置を構成することができるので、安価に免震装置を提供することができる。また、免震対象物と一緒にブロックが移動するので、ブロックに対する免震対象物の重心位置の変動がなく、ブロックに曲げモーメントが発生するのを防止できる。

【出願人】	【識別番号】３９００２９８０５【氏名又は名称】テイエチケー株式会社
【出願日】	平成１２年６月９日（２０００．６．９）
【代理人】	【識別番号】１０００８３８３９【弁理士】【氏名又は名称】石川泰男（外１名）
【公開番号】	特開２００１－３４９０９２（Ｐ２００１－３４９０９２Ａ）
【公開日】	平成１３年１２月２１日（２００１．１２．２１）
【出願番号】	特願２０００－１７３５３５（Ｐ２０００－１７３５３５）