JP2006052826A - ダブルダンパー及びダンパーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダブルダンパーの直動性を確保することを課題とする。
【解決手段】 Φダンパー１１の平板部１６同士を連結して、第１湾曲部１２の開放部が向かい合うようなダブルダンパー１０を構成する。ダブルダンパー１０の間には、互いに係合して摺動するケーシング２６、３４が設けられており、平板部１６にそれぞれ固定されている。このため、ダブルダンパー１０を板厚方向へ曲げようとする力が作用しても、ケーシング２６、３４によって両端部の平板部１６が同一平面上を直動するため、ダブルダンパー１０の直動性を確保でき、設計通りの減衰力を発揮できる。また、ケーシング２６、３４は摺動自在とされているため、ダブルダンパー１０の伸縮動作を妨げない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力された振動を弾性・塑性変形して減衰するダブルダンパー及びこのダブルダンパーを構成するダンパーの製造方法に関する。

図１０（Ａ）に示すように、長方形の鋼板の中央部を半径Ｒの半円形状に湾曲させて第１湾曲板部１２を形成し、この第１湾曲板部１２の両端部に１／４円形状の第２湾曲板部１４を形成し、さらに第２湾曲板部１４の端部に直状の平板部１６を形成したダンパー１１（通称：Φダンパー）を本出願人は提案している（特許文献１）。

そして、このΦダンパー１１の第１湾曲部１２の開放部が向かい合うように平板部１６同士を連結してダブルダンパー１０とし、平板部１６を構造物が地震等により相対変位する部位に固定した。これにより、第１湾曲板部１２及び第２湾曲板部１４が弾性・塑性変形して曲率を変えることで、構造物の振動が減衰される。

ところが、構造物の変位形態によっては曲げモーメントが作用し、図１０（Ｂ）に示すように、ダブルダンパー１０が板厚方向へ曲がって、一方のΦダンパー１１に引張力が作用し、他方のΦダンパー１１に圧縮力が作用することがある。これでは、ダブルダンパー１０の直動性（矢印Ａ方向）が確保できず、設計通りの減衰力を発揮できなくなる。

また、Φダンパー１１は、鋼板を曲げ加工して製造するため、変曲点Ｍ１、Ｍ２が剛部となる。このため、こじれがないように加工し、剛部の回りに応力が集中しないようにする必要がある。
特開２００１−２０７６７９

本発明は係る事実を考慮し、ダブルダンパーの直動性を確保し、また、ダブルダンパーを構成するΦダンパーの加工時のこじれをなくすことを課題とする。

請求項１に記載の発明は、鋼板を加工することで、両端部に直線状の平板部が形成され、前記平板部の間に少なくとも１つ板厚方向へ湾曲した湾曲部が形成され、前記湾曲部の終端部と前記平板部を滑らかにすりつける緩和曲線部が形成されたダンパーを１組、前記湾曲部の開放部が向かい合うように前記平板部同士を連結したダブルダンパーにおいて、両端部の前記平板部がそれぞれ同一平面上を直動するようにガイドするガイド手段を設けたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、ダンパーの平板部同士を連結して、湾曲部の開放部が向かい合うようなダブルダンパーを構成している。ダブルダンパーには、ガイド手段が設けられており、両端部の平板部がそれぞれ同一平面上を直動するようにガイドする。

この構成では、平板部に振動を入力すると（引張力或いは圧縮力を作用させると）、湾曲部と緩和曲線部に主として曲げ応力が発生し、曲げ応力により降伏して塑性領域で変形を続けダブルダンパーに作用した振動エネルギーを吸収する。

このダブルダンパーを、例えば、四辺形に組まれた架構へ対角線状に入れたブレースに取付け、パッシブ型エネルギー吸収用ダンパーとして使用することで、地震時に生じる建物の層間変位や応答速度差等を利用して建物に減衰を与え、振動エネルギーを吸収することができる。なお、鋼板としては、ＰＣ鋼、鉄、ステンレス等が好ましい。

また、ダブルダンパーを板厚方向へ曲げようとする力が作用しても、両端部の平板部が同一平面上を直動するように、ガイド手段がガイドしダブルダンパーの直動性を確保するため、設計通りの減衰力を発揮できる。

請求項２に記載の発明は、前記ガイド手段が、一方の前記平板部の間へ平板部の直動方向に沿って配置された筒状部と、他方の前記平板部の間に配置され前記筒状部へ摺動自在に係合する摺動部材と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、前記ガイド手段を構成する筒状部が、一方の平板部の間に配置され平板部の直動方向に沿っている。また、他方の平板部の間には、摺動部材が配置され筒状部と摺動自在に係合している。

この構成により、ダブルダンパーを板厚方向へ曲げようとする力に筒状部と摺動部材が対抗して、ダブルダンパーの直動性を確保する。また、筒状部と摺動部材は、摺動自在となっているためダブルダンパーの伸縮動作の障害となることもない。

請求項３に記載の発明は、前記ガイド手段が、前記筒状部をシリンダーとし、前記摺動部材をピストンシャフトとする油圧ダンパーであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、油圧ダンパーがダブルダンパーの直動性を確保すると共に、ダブルダンパーが伸縮することで、ピストンシャフトが直動し油液の粘性抵抗により振動を減衰することができる。

請求項４に記載の発明は、前記ガイド手段が、前記筒状部と前記摺動部材との間に摩擦を発生させる摩擦ダンパーであることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、摩擦ダンパーがダブルダンパーの直動性を確保すると共に、ダブルダンパーが伸縮することで、摺動部材が直動し筒状部との摩擦抵抗により振動を減衰することができる。

請求項５に記載の発明は、鋼板を加工することで、両端部に直線状の平板部が形成され、前記平板部の間に少なくとも１つ板厚方向へ湾曲した湾曲部が形成され、前記湾曲部の終端部と前記平板部を滑らかにすりつける緩和曲線部が形成されたダンパーの製造方法であって、所定の間隔をおいて回転自在に軸支された２つのローラの間に前記鋼板を掛け渡す第１工程と、先端部が半円形状の押圧棒が突設されたプレス盤により、前記ローラの間にある板材を押圧棒でプレスして、前記平板部を保持しながら前記湾曲部と緩和曲線部を加工する第２工程と、を有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、第１工程において、鋼板を２つのローラの間に掛け渡し、第２工程において、先端部が半円形状の押圧棒が突設されたプレス盤でローラの間にある鋼板を押圧棒でプレスして、平板部を保持しながら湾曲部と緩和曲線部を加工する。

鋼板をプレスすると、２つのローラの間に鋼板が沈み込み、引きつられてローラが回転する。このため、湾曲部と緩和曲線部を形成するとき、こじるような跡が残らないので、ひずみ応力を低減させることができる。

請求項６に記載の発明は、前記第２工程において、前記プレス盤のプレス速度に応じて前記ローラの回転速度を調整することを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、プレス盤のプレス速度に応じて、ローラの回転速度が調整されるので、請求項５の第２工程に比べて、さらにこりじが発生しない。

請求項７に記載の発明は、前記第２工程において、鋼板を再結晶温度まで加熱してプレスし、常温まで自然放熱した後、焼鈍し処理することを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、一連の工程を経ることで、加工時にダンパーに発生する潜在応力を解除することができる。

請求項８に記載の発明は、前記鋼板の幅が前記ダンパーを複数個取りできる大きさであり、この大きさの鋼板を曲げ加工後、カットすることで所定サイズのダンパーを製造することを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、ダンパーの幅サイズの鋼板を曲げ加工するのではなく、ダンパーが複数個取りできる板幅の鋼板を曲げ加工し、加工された鋼板をカットして、ダンパーを製造する。このため、曲げ加工の手間が省かれ、湾曲部と緩和曲線部の曲率が均一な所定サイズのダンパーを低コストで製造することができる。

本発明は上記構成としたので、ダブルダンパーの直動性を確保できる。また、ダブルダンパーを構成するダンパーの加工時のこじれをなくすことができる。

図１〜３には、第１実施形態に係るダブルダンパー１０が示されている。このダブルダンパー１０は、Φダンパー１１を組み合わせることで構成される。

Φダンパー１１は、長方形状の鋼板（ＳＳ４００）を曲げ加工して製造されている。鋼板の中央部には、半円形状に湾曲された第１湾曲板部１２が形成されており、第１湾曲板部１２の曲率は、内周面の曲率半径Ｒで規定される。

また、第１湾曲板部１２の両端部には、１／４円形状の第２湾曲板部１４が形成され、第１湾曲板部１２の曲率と同一となるように内周面の曲率半径Ｒで規定されている。この第１湾曲板部１２の終端部は、緩和曲線部としての第２湾曲板部１４と連続しており、第２湾曲板部１４は、直線状の平板部１６と滑らかにすりつけられている。すなわち、変曲点Ｍ２において平板部１６が第２湾曲板部１４の曲率半径無限大の点ですりつけられ、変曲点Ｍ１が第１湾曲板部１２と第２湾曲板部１４の接線上にくる形状とされている。

したがって、両側の平板部１６は同一平面上にあり、平板部１６の端部間の距離が（Φダンパー長）となっている。

別の見方をすれば、第１湾曲板部１２の両端部の接線が第２湾曲板部１４の接線と等しく、第２湾曲板部１４の接線と平板部１６の面が一致することで、右側の平板部１６から左側の平板部１６に掛けて連続した円でつながることになる。これによって、Φダンパー１１には、部分的に応力が集中しない形状となっている。

なお、図１に示すＲは必ず同一である必要はなく、第１湾曲板部１２をＲ１，一方の第２湾曲板部１４をＲ２、他方の第２湾曲板部１４をＲ３としてもよく、同じ径とする必要はない。

そして、ダブルダンパー１０は、上記のΦダンパー１１の湾曲部としての第１湾曲板部１２の開放部が向かい合わされた状態で、平板部１６同士を連結することで構成される。

この平板部１６の間には、例えば、四辺形に組まれた架構へ対角線状に入れたブレース等に連結される連結部材１８、２０が固定されている。

連結部材１８には、ピン孔２４が形成されたブラケット２２が突設されており、図示しないピンシャフトでブレースと連結される。

また、連結部材１８にはボックス形状のケーシング２５が設けられている。このケーシング２５には、ボックス形状のケーシング２６が挿入され、ボルト２８とナット３０でΦダンパー１１の平板部１６に固定されている。

ケーシング２６には、ダブルダンパー１０の直動方向（矢印Ａ方向）と平行に長孔３２が４面に列形成されている。

一方、連結部材２０にもピン孔２４が形成されたブラケット２２が突設されている。また、連結部材２０には、ボックス形状のケーシング３４が設けられている。このケーシング３４には、ダブルダンパー１０の直動方向（矢印Ａ方向）と平行に長孔３６が４面に形成されている。

長孔３６には、平板部１６に形成された取付孔３８を貫通するボルト２８が差込まれている。ボルト２８の頭部とケーシング３４の内壁の間には長孔４６が形成されたテフロン(登録商標)板４０が挟まれている。長孔３６を貫通したボルト２８は平板部１６側からナット３０で固定され、ケーシング３４を平板部１６に固定している。

また、ケーシング３４には、ケーシング２６が挿入され、長孔３２と対面する位置には、長孔４４が形成されている。長孔３２，４４には、ボルト２８が挿入され抜け落ちないようにナット３０が螺合している。このケーシング３４とケーシング２６の間には、長孔４６が形成されたテフロン（登録商標）板４０が挟まれている。

以上の構成により、長孔３２と長孔４６の長さを限度としてケーシング３４がケーシング２６に沿って軸芯方向へ移動可能となり、また、長孔３２と長孔４６の終端にボルト２８が当ったとき、今度は、長孔３６の長さを限度としてテフロン（登録商標）板で摩擦を発生させながら、ダブルダンパーが弾性・塑性変形する。

すなわち、図１０に示すような曲げ力に対して、ケーシング３４とケーシング２６が抵抗して、平板部１６が同一平面上を直動することでダブルダンパー１０の直動性を確保でき、また、ダブルダンパー１０の伸縮動作を妨げない。このように、ダブルダンパーの直動性を確保することで、設計通りの減衰力を発揮させることができる。

なお、本実施形態では、半円形状の湾曲部と１／４円形状の緩和曲線部を備えたΦダンパーを例に採って説明したが、中央部分がＳ字カーブを描くように湾曲し両端部に平板部が形成されたダンパーを組み合わせたダブルダンパーであっても、本発明を適用することで、板厚方向へ曲げようとする応力に対してダブルダンパーの直動性を確保することができる。

次に、第２形態に係るダブルダンパーを説明する。

図４に示すように、第２形態に係るダブルダンパー５０は、第１形態に係るダブルダンパー１０と基本構造は同一であるが、ダブルダンパー５０の直動性を確保するために、Φダンパー１１の間に油圧ダンパー５２が配置されている。

油圧ダンパー５２のシリンダー５４は、平板部１６にボルトとナットで固定された連結ブロック５６に取付けられている。一方、ピストンシャフト５８は、平板部１６にボルトとナットで固定された連結ブロック６０に取付けられている。

この構成より、油圧ダンパー５２がダブルダンパー５０の直動性を確保すると共に、ダブルダンパー５０が伸縮することで、ピストンシャフト５８が直動し油液の粘性抵抗により振動を減衰することができる。

次に、第３形態に係るダブルダンパーを説明する。

図５に示すように、第３形態に係るダブルダンパー６２は、第２形態に係るダブルダンパー５０と基本構造は同一であるが、ダブルダンパー６２の直動性を確保するために、Φダンパー１１の間に摩擦を発生させるシャフト６８が設けられている。

シャフト６８は、平板部１６にボルト２８とナット３０で固定された連結ブロック６４に取付けられている。一方、平板部１６にボルト２８とナット３０で固定された連結ブロック６６には、円形孔７０が形成されており、この円形孔７０にシャフト６８が挿入されている。

この構成より、シャフト６８がダブルダンパー６２の直動性を確保すると共に、シャフト６８と円形孔７０との間で発生する摩擦抵抗により振動を減衰する。

次に、第４形態に係るダブルダンパーを説明する。

図６及び図７に示すように、第４形態に係るダブルダンパー６２は、第３形態に係るダブルダンパー６２と基本構造は同一であるが、摩擦を発生させるシリンダー部７２と、このシリンダー部７２へ挿入されるシャフト７４が平べったい板形状をしている点に特徴がある。

このように、直動性を確保する部材の高さを低くすることで、Φダンパー１１の間隔が狭くなり、狭い場所でも設置できるようになる。なお、図７では、固定方法としてのボルトとナットの図示を省略している。また、溶接にてシャフトとシリンダーを平板部に固定してもよいことは無論である。

さらに、シリンダー部７２とシャフト７４は横長になっているが、９０°回転させて、縦長としてΦダンパー１１に取付けてもよい。

ここで、Φダンパーの製造方法に使用されるプレス装置を説明する。

図８に示すように、プレス台７８には、外径がＲのローラ８０が芯芯で約４Ｒの距離を置いて配置され、図示しない軸受けに回転自在に支持されている。また、プレス台７８の上方には、プレス盤８２が配置されている。プレス盤８２には、先端部８４Ｂが半円形状の押圧棒８４が突設されている。

この押圧棒８４はローラ８０の間に位置しており、プレス台７８には押圧棒８４が係合可能な円形状の凹部８６が形成されている。また、押圧棒８４の基部には、ローラ８０と係合可能なようになだらかな曲面部８４Ａが形成されている。

次に、Φダンパーの曲げ加工方法を説明する。

鋼板８０を２つのローラ８０の間に掛け渡し、プレス盤８２を下降させて押圧棒８４の先端部８４Ｂでローラ８０の間にある鋼板８０をプレスする。

鋼板をプレスすると、２つのローラ８０の間に鋼板８８が沈み込み、これに引きつられてローラ８０が矢印方向へ回転する。このため、先端部８４Ｂと凹部８６で形成される第１湾曲板部１２（図７参照）と、ローラ８０と曲面部８４Ａで形成される第２湾曲部１４にこじるような跡が残らないので、ひずみ応力を低減させることができる。

なお、本実施例では、ローラ８０と鋼板８８の摩擦によって、ブレス盤８２の下降量に応じてローラ８０を従動回転させたが、ブレス盤８２の下降速度に合わせてローラ８０の回転速度を調整するようにしてもよい。

このように、プレス盤のプレス速度に応じて、ローラの回転速度を調整することで、Φダンパーにさらにこりじが発生しない。

また、鋼板８８を再結晶温度まで加熱してプレスし、常温まで自然放熱した後、焼鈍し処理することで、加工時にΦダンパーに発生する潜在応力を解除することができる。

次に、複数個取りできるダンパーの製造方法を説明する。

図９に示すように、Φダンパー１１を複数個取りできる大きさの鋼板９０を図８に示す加工装置で曲げ加工した後、カットすることで所定サイズのΦダンパー１１を製造することが可能となる。このため、曲げ加工の手間が省かれ、第１湾曲板部１２と第２湾曲部１４の曲率が均一な所定サイズのダンパーを低コストで製造することができる。

第１形態に係るダブルダンパーを一部破断して示した正面図である。 第１形態に係るダブルダンパーの平面図である。 第１形態に係るダブルダンパーの分解斜視図である。 第２形態に係るダブルダンパーの斜視図である。 第３形態に係るダブルダンパーの斜視図である。 第４形態に係るダブルダンパーの分解斜視図である。 第４形態に係るダブルダンパーの斜視図である。 Φダンパーの製造装置を示す正面図である。 Φダンパーを複数個取りできる鋼板の加工後の状態を示す斜視図である。 （Ａ）は従来のダブルダンパーの正面図、（Ｂ）はダブルダンパーに曲げ力を作用させた状態を示す正面図である。

符号の説明

１０ ダブルダンパー
１１ Φダンパー（ダンパー）
２６ ケーシング（ガイド手段、摺動部材）
３４ ケーシング（ガイド手段、筒状部）
５４ シリンダー（筒状部）
５８ ピストンシャフト（摺動部材）
６８ シャフト（摺動部材）
７０ 円形孔（筒状部）
８０ ローラ
８２ プレス盤
８４ 押圧棒
９０ 鋼板

Claims (8)

1. 鋼板を加工することで、両端部に直線状の平板部が形成され、前記平板部の間に少なくとも１つ板厚方向へ湾曲した湾曲部が形成され、前記湾曲部の終端部と前記平板部を滑らかにすりつける緩和曲線部が形成されたダンパーを１組、前記湾曲部の開放部が向かい合うように前記平板部同士を連結したダブルダンパーにおいて、
   両端部の前記平板部がそれぞれ同一平面上を直動するようにガイドするガイド手段を設けたことを特徴とするダブルダンパー。
2. 前記ガイド手段が、一方の前記平板部の間へ平板部の直動方向に沿って配置された筒状部と、他方の前記平板部の間に配置され前記筒状部へ摺動自在に係合する摺動部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載のダブルダンパー。
3. 前記ガイド手段が、前記筒状部をシリンダーとし、前記摺動部材をピストンシャフトとする油圧ダンパーであることを特徴とする請求項２に記載のダブルダンパー。
4. 前記ガイド手段が、前記筒状部と前記摺動部材との間に摩擦を発生させる摩擦ダンパーであることを特徴とする請求項２に記載のダブルダンパー。
5. 鋼板を加工することで、両端部に直線状の平板部が形成され、前記平板部の間に少なくとも１つ板厚方向へ湾曲した湾曲部が形成され、前記湾曲部の終端部と前記平板部を滑らかにすりつける緩和曲線部が形成されたダンパーの製造方法であって、
   所定の間隔をおいて回転自在に軸支された２つのローラの間に前記鋼板を掛け渡す第１工程と、
   先端部が半円形状の押圧棒が突設されたプレス盤により、前記ローラの間にある板材を押圧棒でプレスして、前記平板部を保持しながら前記湾曲部と緩和曲線部を加工する第２工程と、を有することを特徴とするダンパーの製造方法。
6. 前記第２工程において、前記プレス盤のプレス速度に応じて前記ローラの回転速度を調整することを特徴とする請求項５に記載のダンパーの製造方法。
7. 前記第２工程において、鋼板を再結晶温度まで加熱してプレスし、常温まで自然放熱した後、焼鈍し処理することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のダンパーの製造方法。
8. 前記鋼板の幅が前記ダンパーを複数個取りできる大きさであり、この大きさの鋼板を曲げ加工した後、カットすることで所定サイズのダンパーを製造することを特徴とする請求項５〜請求項７の何れか１項に記載のダンパーの製造方法。

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