JP2014141314A

JP2014141314A - ラック倉庫の制振構造および既存ラック倉庫の制振化方法

Info

Publication number: JP2014141314A
Application number: JP2013009206A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Kihara; 幸紀木原; Takehiko Terada; 岳彦寺田; Yuji Takada; 裕司高田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【課題】ラック倉庫を対象とする有効適切な制振構造と、既存のラック倉庫を対象とする有効適切な制振化方法を提供する。
【解決手段】ラック構造体１３の水平各方向の振動を抑制するべくラック１２のいずれかにＴＭＤとして機能する制振装置２０を設置する。制振装置は、ラック内においてラック構造体に対して固定されたステージ板２１と、ステージ板の上面に水平各方向に移動可能に配置された可動質量２２と、可動質量とラック構造体との間に介装されたダンパー２３および調整ばね２４からなる。既存のラック倉庫を制振化するに際し、パレット１１と同一の形状・寸法のステージ板２１をラック１２内に固定し、そのステージ板の上面において可動質量２２を水平各方向に移動可能に配置し、可動質量と既存のラック構造体との間にダンパー２３および調整ばね２４を介装する。
【選択図】図１

Description

本発明はラック倉庫におけるラック構造体の振動を抑制するための制振構造、および既存のラック倉庫のゆれを低減させるための制振化方法に関する。

周知のように、ラック倉庫は保管物を収納するためのラックを高さ方向および水平方向に多数連ねてなる大規模なラック構造体を備えたもので、パレットに積載した保管物をスタッカークレーンにより所定のラックに対して迅速に自動搬送することが可能であるので、保管効率と搬送効率に優れるものであって近年広く普及している。

この種のラック倉庫におけるラック構造体は塔状の形態で設置されることから基本的に振動を生じ易いものである。そのため地震時におけるラック構造体の振動に起因して保管物が荷崩れしたりラックから落下してしまう事故を防止するために、たとえば特許文献１や非特許文献１，２に示されるようにラック構造体に制振装置としてのＴＭＤ（チューンド・マス・ダンパー：動吸振器、同調質量ダンパー等とも称される）を設置して振動を抑制することが提案されている。

特許第３８００５１１号公報

木原ほか、「既存の立体自動倉庫を対象としたＴＭＤを用いた制振改修構法（その１．時刻歴応答解析による効果の検証）」、日本建築学会大会学術講演梗概集（東海）、2012年9月劉ほか、「既存の立体自動倉庫を対象としたＴＭＤを用いた制振改修構法（その２．実大部分骨組の振動台実験）」、日本建築学会大会学術講演梗概集（東海）、2012年9月

上記の各先行技術文献ではラック構造体に対してＴＭＤを設置した場合の有効性についての記載はあるものの、ラック構造体に対して設置するべきＴＭＤの具体的な構成やそれを設置するための具体的な手法については必ずしも明確に開示されていない。

すなわち、特許文献１において提案されているＴＭＤは、図３に模式的に示すように直方枠体状のフレーム１の内部に矢印方向への移動が可能とされた可動質量２を設けて、フレーム１との間に減衰力を付与するダンパー３と弾性的に付勢するばね４を設けたもので、その全体をラック構造体の最上段に対して多数のアーム５により吊り支持して設置するというものである。
また、非特許文献１，２において提案されているＴＭＤは、図４に模式的に示すようにラック構造体に固定されるフレーム１内に可動質量２をリニアスライダー６により矢印方向に移動可能に支持し、可動質量２とフレーム１との間にダンパー３とばね４とを介装したものである。

このように、上記各先行技術文献にはＴＭＤの構成が概念的、模式的に開示されているに過ぎないし、いずれにしても図３、図４に示されているＴＭＤはその全体をフレーム１内に組み込んだ構成としていることから必然的に大型かつ大重量のものとならざるを得ず、そのようなものを単にそのままラック構造体に設置することは必ずしも容易ではないし合理的でもない。
しかも、図３、図４に示されているＴＭＤはいずれも可動質量２を一方向に移動させるものであるから、水平一方向に対する制振効果が得られるものに過ぎない。そのため、ラック構造体に対する水平２方向（すなわち全方向）の制振効果を得るためにはＴＭＤを２台１組として用いてそれぞれの可動質量２が互いに直交する水平方向に移動するように配置する必要がある。
したがって、図３、図４に示したような形態のＴＭＤを単にラック倉庫に設置する場合にはかなりの設置スペースを必要とし、そのためにラックとしての有効スペースを犠牲にせざるを得ないし、ＴＭＤ自体がコスト高であるばかりでなくそれを設置するためのコストも嵩むものとなる。

以上のように、ラック倉庫に対して制振装置としてのＴＭＤを設置することは有効であるとは考えられてはいるものの、現時点ではそれを実現するための合理的にして有効適切な手法は確立しているとはいえず、未だ模索段階にあるというのが実情である。

上記事情に鑑み、本発明はラック倉庫におけるラック構造体を対象としてその地震時の振動を抑制し得る有効適切な制振構造を提供し、併せて既存のラック倉庫を対象として地震時のゆれを低減させるための有効適切な制振化方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、保管物を収納するためのラックを高さ方向および水平方向に多数連ねてなるラック構造体を備えるラック倉庫を対象として、前記ラック構造体の地震時における水平各方向の振動を抑制するべく、前記ラックのいずれかにＴＭＤとして機能する制振装置を設置してなるラック倉庫の制振構造であって、前記制振装置は、前記ラック内において前記ラック構造体に対して固定されたステージ板と、該ステージ板の上面に水平各方向に移動可能に配置された可動質量と、前記可動質量と前記ラック構造体との間に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該相対振動を減衰させるダンパーと、前記可動質量と前記ラック構造体との間に前記ダンパーと並列に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該可動質量を水平各方向に弾性的に付勢する調整ばねを具備してなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、パレットに積載した保管物を収納するためのラックを高さ方向および水平方向に多数連ねてなるラック構造体を備える既存のラック倉庫を対象として、前記ラックのいずれかにＴＭＤとして機能する制振装置を設置することにより、前記ラック構造体の地震時における水平各方向の振動を抑制してパレット上の保管物の移動や落下を低減させるための既存ラック倉庫の制振化方法であって、前記制振装置として、前記パレットと同一の形状・寸法とされて前記ラック内において前記ラック構造体に対して固定されるステージ板と、該ステージ板の上面に水平各方向に移動可能に配置される可動質量と、前記可動質量と前記ラック構造体との間に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該相対振動を減衰させるダンパーと、前記可動質量と前記ラック構造体との間に前記ダンパーと並列に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該可動質量を水平各方向に弾性的に付勢する調整ばねを具備してなるＴＭＤを採用し、前記ＴＭＤにおける前記ステージ板を既存の前記ラック内に前記パレットに代えて固定して該ステージ板の上面に前記可動質量を配置し、該可動質量と既存の前記ラック構造体との間に前記ダンパーおよび前記調整ばねをそれぞれ介装することにより、前記制振装置により既存の前記ラック構造体の地震時における水平各方向の振動を抑制してパレット上の保管物の移動や落下を低減させることを特徴とする。

本発明のラック倉庫の制振構造によれば、ラック構造体に対して設置される制振装置としてのＴＭＤがそれ自体で水平各方向の制振効果を発揮するのでＴＭＤの所要台数を半減させることができるし、そのＴＭＤはステージ板の上面において可動質量を単に水平各方向に移動可能に配置してその可動質量とラック構造体との間にダンパーおよび調整ばねを直接的に介装しただけの簡易な構成であるから、十分な小型軽量化、ローコスト化、設置作業の容易化、省スペース化を実現できる。

本発明の既存ラック倉庫の制振化方法によれば、上記の制振装置を既存のラック倉庫に対して容易にかつローコストで設置することが可能であり、ゆれやすい既存のラック倉庫のパレット上の保管物の荷くずれをローコストで低減させるための制振化方法として有効である。

本発明の制振構造の一実施形態を示すもので、（ａ）はラック構造体に対してＴＭＤを設置した状態を示す平面図、（ｂ）は立面図である。同、変形例を示す平面図である。特許文献１に示されるＴＭＤの構成を模式的に示す図である。非特許文献１、２に示されるＴＭＤの構成を模式的に示す図である。

本発明のラック倉庫の制振構造の一実施形態について図１、図２を参照して説明する。
本実施形態の制振構造は、図１（ｂ）に示すように各種の保管物１０をパレット１１に積載して収納するためのラック１２を高さ方向および水平方向（図１（ａ）に示すようにＸ方向およびＹ方向の双方）に多数連ねてなるラック構造体１３を備えたラック倉庫を対象として、多数のラック１２のいずれかにＴＭＤとして機能する制振装置２０を設置することによって、ラック構造体１３全体の地震時における水平各方向（全方向）の振動を抑制するためのものである。

なお、図１（ａ）はラック構造体１３に対して制振装置２０としてのＴＭＤを設置した状態を示す平面図、図１（ｂ）は立面図であるが、これらの図においてはラック構造体１３の一部を示すに留めており、制振装置２０を設置したラック１２を含めてその周囲のラック１２のみを図示して他のラック１２の図示は省略している。

図１に示すラック構造体１３は、支柱１４と、支柱１４間に横架された縦横の水平材１５と、要所に設置されたブレース１６とによって構成された大規模なフレーム状の構造体であって、上記の支柱１４と水平材１５とブレース１６とにより囲まれて形成された一つの空間が保管物１０の収納スペースとしてのラック１２となっており、各ラック１２内の下部両側には保管物１０を積載したパレット１１の縁部を支持するための腕木１７が設けられている。

本実施形態における制振装置２０は、所定位置のラック１２内においてラック構造体１３に対して固定されたステージ板２１と、ステージ板２１の上面において水平各方向に移動可能に配置された可動質量２２と、可動質量２２をラック構造体１３に対して連結しているダンパー２３および調整ばね２４を具備してなるものである。

ステージ板２１は保管物１０を積載して腕木に支持される上記パレット１１と実質的に同一形状・同一寸法のものであるが、可動質量２２を積載可能な強度を有するとともに、その上面は可動質量２２が水平各方向に移動可能なように十分に平坦かつ平滑に仕上げられているものである。本実施形態においては、そのステージ板２１をラック１２内の腕木１７に対してパレット１１に代えてボルト締結等により着脱不能に固定することによってそこに設置している。

可動質量２２は図３、図４に示したＴＭＤにおける可動質量２に相当するものであるが、本実施形態においてはその可動質量２２をステージ板２１の上面において転がり支承としてのボールトランスファー２５によって水平各方向（全方向）に自由に移動可能に配置されている。

ダンパー２３は、可動質量２２の各角部とラック構造体１３の支柱１４との間に介装されていて、可動質量２２のステージ板２１に対する水平各方向の相対振動を許容しつつその相対振動を減衰させるものである。
調整ばね２４は、ダンパー２３と同様に可動質量２２の各角部とラック構造体１３の支柱１４との間においてダンパー２３と並列に介装されていて、可動質量２２のステージ板２１に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ可動質量２２を水平各方向に弾性的に付勢することにより原位置に復元させるための復元力を付与するものである。

上記の可動質量２２、ダンパー２３、調整ばね２４は、地震時には地震動に応じて可動質量２２をステージ板２１の上面において水平各方向に移動させることで水平各方向に対する制振効果が同時に得られるＴＭＤとして機能するものである。
つまり、可動質量２２、ダンパー２３、調整ばね２４は制振対象の主振動系に対して付加される付加振動系として機能するもので、それら可動質量２２、ダンパー２３、調整ばね２４の各諸元はこれらにより構成される付加振動系の固有振動数を主振動系であるラック構造体１３の固有振動数ないし特定の制振対象振動数に同調させるように適切に設定されているものである。

なお、ダンパー２３および調整ばね２４は図１（ａ）に示したように可動質量２２の各角部とラック構造体１３における支柱１４との間においてＸ方向およびＹ方向の双方に対して斜め方向となるように設置することが現実的であるが、それに限るものでもなく、可動質量２２の水平各方向への移動を許容しつつ所望の減衰性能と復元性能を確保し得る限りにおいてそれらの設置パターンは任意であり、たとえば図２に示すように可動質量２２の側面と支柱１４との間に介装するような変更も可能である。
いずれにしても、ダンパー２３および調整ばね２４の諸元の設定に際しては、可動質量２２の質量やステージ板２１との間の摺動抵抗はもとより、ダンパー２３および調整ばね２４の設置台数や設置位置、設置方向についても当然に考慮する必要があるから、そのうえでそれらの設置パターンおよび各諸元を適切に設定すれば良い。

本実施形態における制振装置２０としてのＴＭＤは、基本的には特許文献１や非特許文献１，２に示されるものと同様に機能してこれを設置したラック構造体１３全体に対する優れた制振効果が得られるものであるが、それらの先行技術文献に開示されているＴＭＤは上述したように水平一方向に対する制振効果しかなく、したがって水平各方向の制振効果を得るためには２台のＴＭＤを１組として用いる必要があったが、本実施形態の制振装置２０はそれ自体で水平各方向の制振効果を発揮し得るのでＴＭＤの所要台数を半減させることができる。

また、図３，図４に示したＴＭＤでは可動質量２、ダンパー３、ばね４の全てをフレーム１内に収納していることから自ずと大型大重量のものとならざるを得ないが、本実施形態の制振装置２０はパレット１１に相当するステージ板２１の上面において可動質量２２を単に移動可能に配置し、かつその可動質量２２とラック構造体１３の支柱１４との間にダンパー２３および調整ばね２４を直接的に介装していることから、従来のフレーム１に相当する要素を必要としない。

したがって、本実施形態の制振装置２０は十分な小型軽量化を実現できるものであって、コスト的に有利であるし、ラック構造体１３に対する設置作業も容易となるばかりでなく、上記のように所要台数を半減できることと相まってこれを設置するための所要スペースも節約できるものであり、したがって本実施形態の制振装置２０を設置するために犠牲となるラックスペースも最少限で済む。

以上のように、本発明のラック倉庫の制振構造は、いずれかのラック１２に対して上記のような簡易な制振装置２０を簡易な構造で設置することのみでラック構造体１３全体の水平各方向に対する優れた制振効果が得られるものであり、したがって保管物１０が地震時に荷崩れを生じたり落下するといった事故を未然に防止することができるし、そのための費用も十分に軽減することが可能であって極めて有効なものである。

ところで、本発明の制振構造は新設されるラック倉庫に対して適用するばかりでなく、既存のラック倉庫を対象としてそのゆれを低減させるための制振化手法として適用することも好ましい。
すなわち、過去に建設されて既に稼働している既存のラック倉庫では地震時にゆれやすいものも多く、それに対して何らかの手法によりゆれを低減させるための改修工事が必要とされることも多いことから、本発明の制振構造はそのような既存のラック倉庫を対象としてそのゆれを低減させるための制振化手法として好適に採用可能なものである。

その場合には、上記実施形態における制振装置２０としてのＴＭＤにおけるステージ板２１を既存のラック倉庫において用いられているパレット１１と同一の形状・寸法のものとし、そのステージ板２１を既存のスタッカークレーンによって設置位置まで搬送し、それをパレット１１に代えて腕木１７に支持せしめてボルト締結等により固定したうえで、ステージ板２１の上面に可動質量２２を水平各方向に移動可能に配置し、その可動質量２２と既存のラック構造体１３との間にダンパー２３および調整ばね２４をそれぞれ介装すれば良い。
以上の作業のみで既存のラック倉庫に対して上記実施形態の制振装置２０を容易にかつローコストで設置することが可能であるから、地震時にゆれやすい既存のラック倉庫のパレット上の保管物の移動や落下をローコストで低減させるための制振化方法として極めて有効である。

以上で本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば適宜の設計的変更や応用が可能である。

たとえば、制振装置２０としてのＴＭＤの構成要素であるステージ板２１としては、上記実施形態のようにそのＴＭＤを設置するべき対象のラック倉庫において用いるパレット１１と同一の形状・寸法のものを用いることが現実的であり、特に既存ラック倉庫に対して適用する場合には既存のスタッカークレーンをそのまま使用してステージ板２１の設置作業を実施できることからそうすることが好ましい。
しかし、本発明の制振構造においては必ずしもそうすることはなく、ステージ板２１としてはその上面において可動質量２２を水平各方向に移動可能なものでありかつラック１２内に堅固に固定し得るものであれば良いのであって、その限りにおいてステージ板２１は適宜の形状・寸法・形態のものとして良い。

また、上記実施形態では可動質量２２をステージ板２１に対してボールトランスファー２５による転がり支承により支持して配置するものとしたが、要は可動質量２２をステージ板２１の上面において水平各方向に移動（滑動）可能な状態で支持すれば良いのであって、その限りにおいて単なる滑り支承や弾性支承その他の手法で支持することでも良い。

勿論、本発明における制振装置２０の具体的な仕様や、ラック構造体１３への制振装置２０の設置台数や設置位置等の諸元は任意であって、制振対象のラック構造体１３の規模や形態、振動特性、要求される制振効果や耐震性能等の諸条件に応じてその都度最適設計すれば良いことは当然である。

１０保管物
１１パレット
１２ラック
１３ラック構造体
１４支柱
１５水平材
１６ブレース
１７腕木
２０制振装置（ＴＭＤ）
２１ステージ板
２２可動質量
２３ダンパー
２４調整ばね
２５ボールトランスファー

Claims

保管物を収納するためのラックを高さ方向および水平方向に多数連ねてなるラック構造体を備えるラック倉庫を対象として、前記ラック構造体の地震時における水平各方向の振動を抑制するべく、前記ラックのいずれかにＴＭＤとして機能する制振装置を設置してなるラック倉庫の制振構造であって、
前記制振装置は、前記ラック内において前記ラック構造体に対して固定されたステージ板と、該ステージ板の上面に水平各方向に移動可能に配置された可動質量と、前記可動質量と前記ラック構造体との間に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該相対振動を減衰させるダンパーと、前記可動質量と前記ラック構造体との間に前記ダンパーと並列に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該可動質量を水平各方向に弾性的に付勢する調整ばねを具備してなることを特徴とするラック倉庫の制振構造。
パレットに積載した保管物を収納するためのラックを高さ方向および水平方向に多数連ねてなるラック構造体を備える既存のラック倉庫を対象として、前記ラックのいずれかにＴＭＤとして機能する制振装置を設置することにより、前記ラック構造体の地震時における水平各方向の振動を抑制してパレット上の保管物の移動や落下を低減させるための既存ラック倉庫の制振化方法であって、
前記制振装置として、前記パレットと同一の形状・寸法とされて前記ラック内において前記ラック構造体に対して固定されるステージ板と、該ステージ板の上面に水平各方向に移動可能に配置される可動質量と、前記可動質量と前記ラック構造体との間に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該相対振動を減衰させるダンパーと、前記可動質量と前記ラック構造体との間に前記ダンパーと並列に介装されて該可動質量の前記ステージ板に対する水平各方向の相対振動を許容しつつ該可動質量を水平各方向に弾性的に付勢する調整ばねを具備してなるＴＭＤを採用し、
前記ＴＭＤにおける前記ステージ板を既存の前記ラック内に前記パレットに代えて固定して該ステージ板の上面に前記可動質量を配置し、該可動質量と既存の前記ラック構造体との間に前記ダンパーおよび前記調整ばねをそれぞれ介装することにより、前記制振装置により既存の前記ラック構造体の地震時における水平各方向の振動を抑制してパレット上の保管物の移動や落下を低減させることを特徴とする既存ラック倉庫の制振化方法。