JP2014201385A - 自動ラック倉庫の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】荷物の収容量を減らすことがなく、荷物の量が変動して周期が変わっても制振性能を確実に発揮して、地震時の荷崩れを防止できるとともに、容易に施工でき、経済的に且つ効果的に制振性能を付与することを可能にする自動ラック倉庫の制振構造を提供する。
【解決手段】ラックの支持部材とパレットの間に介装される傾斜すべり支承機構１５を備え、この傾斜すべり支承機構１５を、パレットに支持された案内部材１６と、案内部材１６上に荷物出入方向Ｔ１に進退自在に配設されたパレット受け部材１７とを備えて構成する。案内部材１６は、荷物出入方向Ｔ１一端１６ａから他端１６ｂ側に向かうに従い漸次下方に傾斜する第１傾斜面１６ｃと、他端１６ｂから一端１６ａ側に向かうに従い漸次下方に傾斜する第２傾斜面１６ｄとを備えて形成する。パレット受け部材１７は、案内部材１６の上面に当接する下面１７ａを凸の円弧状に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動ラック倉庫の制振構造に関する。

自動ラック倉庫は、荷役等の作業を自動化した倉庫であり、自動運搬機器をコンピュータと連動して制御することで大量の荷物を効率よく管理することができ、近年、急速にその普及が進んでいる。

また、一般に、この種の自動ラック倉庫では、鉄骨を柱部材や梁部材などとして組み付け、荷物（物品）を収納する複数の収納棚を水平方向と上下方向に並設して多層式のラック（収納庫）が形成されている。このような多層式のラック（収納庫）に対し、パレットに荷物を段積みして、このパレットごと荷物をラックの収納棚の中に収納するように構成されている。そして、このとき、パレットは単にラックに載っている状態で、固定されていないため、地震時に、パレットが大きく揺れて移動しラックから落下したり、パレットが落下しなくても段積みされた荷物が崩れて落下することがあった。

また、地震によって倉庫の建屋の構造体やラックに被害が生じなくても、落下した荷物により倉庫の自動搬送機能が停止することもある。東北地方太平洋沖地震では、このような荷崩れの発生によって倉庫の業務再開まで数か月を要した事例もあり、ＢＣＰ（事業継続計画）の観点から、地震時の荷崩れ防止技術の確立が強く要望され、その対応が急務とされている（例えば、特許文献１参照）。

これに対し、本願の出願人は、ラックの最上段にＴＭＤ（Turned Mass Damper）制振装置を設置し、パレットの落下を防止する技術を開発している。しかしながら、このパッシブ制振のＴＭＤ制振装置を適用した対策においては、同調させた特定の固有周期に対して優れた制振効果を発揮できる反面、荷物の量が変化してラック全体としての固有周期が変化すると、その制振効果が十分に発揮できなくなる場合があり、この点で改善の余地が残されていた。

一方、ＴＭＤのような同調型の制振装置ではなく、ラックの最上段に設置するだけで固有周期が変動しても一定の制振効果を発揮することを可能にしたフードダンパー（Houde Damper）と称する制振装置が提案、実用化されている。このフードダンパー制振装置Ａは、例えば図２０に示すように、ラック１の柱２に固定して設けられた腕木３に支持された支持枠４と、支持枠４上に載置され、リニアガイド５に沿って水平方向（ラックの奥行き方向、荷物出入方向）Ｔ１に進退自在に設けられた平盤状の可動質量（錘）６と、支持枠４と可動質量６に接続して配設されたオイルダンパー７とを備えて構成されている。

特開２００２−０３７４２６号公報

しかしながら、上記のフードダンパー制振装置（自動ラック倉庫の制振構造）においては、同調させた特定の固有周期の際に発揮されるＴＭＤ制振装置よりも制振効果が劣るため、ラックに対して設置台数が多く必要になる。また、パレットに替えてフードダンパー制振装置をパレットに替えて設けることで、荷物の収容量が減少するという不都合が生じてしまう。

上記事情に鑑み、本発明は、荷物の収容量を減らすことがなく、荷物の量が変動して周期が変わっても制振性能を確実に発揮して、地震時の荷崩れを防止できるとともに、容易に施工でき、経済的に且つ効果的に制振性能を付与することを可能にする自動ラック倉庫の制振構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の自動ラック倉庫の制振構造は、パレットに上積みした荷物を前記パレットとともに出し入れする収納棚が上下方向及び／又は横方向に複数並設されてなるラックを備えた自動ラック倉庫の制振構造であって、前記ラックが、上下方向に立設された複数の柱と、前記柱に固設されて前記柱とともに前記収納棚を形成し前記パレットを出し入れ可能に上載して支持する支持部材と備え、前記ラックの支持部材と前記パレットの間に介装される傾斜すべり支承機構を備えて構成されており、前記傾斜すべり支承機構は、前記支持部材に支持され前記パレットとともに前記荷物を出し入れする荷物出入方向に延設された案内部材と、前記案内部材上に前記荷物出入方向に進退自在に配設され前記パレットを上載して支持するパレット受け部材とを備え、前記案内部材は、前記パレット受け部材が当接する上面が前記荷物出入方向一端から他端側に向かうに従い漸次下方に傾斜する第１傾斜面と、前記他端から前記一端側に向かうに従い漸次下方に傾斜する第２傾斜面とを備えて形成され、前記パレット受け部材は、前記案内部材の上面に当接する下面が前記荷物出入方向に沿う断面視で下方に凸の円弧状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の自動ラック倉庫の制振構造においては、前記案内部材の前記第１傾斜面と前記第２傾斜面のそれぞれの水平に対する傾斜角度をθ、前記案内部材の上面と前記パレット受け部材の下面との間の摩擦係数をμとしたとき、前記摩擦係数μが０．０５〜０．２とされ、ｔａｎθ＝０．０１〜０．０５、且つｔａｎθ≧０．１μの条件を満たすように前記案内部材が形成されていることが望ましい。

さらに、本発明の自動ラック倉庫の制振構造においては、前記案内部材が、前記荷物出入方向に直交する幅方向両側端側にそれぞれ前記上面から上方に突出し前記荷物出入方向に延びるガイド部を備えて形成され、あるいは前記パレット受け部材が、前記荷物出入方向に直交する幅方向両側端側にそれぞれ、前記下面から下方に突出し前記荷物出入方向に延びるガイド部を備えて形成されており、前記両側端側に形成された一対のガイド部の間に係合させて、前記案内部材上に前記パレット受け部材が前記荷物出入方向に進退自在に設けられていることがより望ましい。

また、本発明の自動ラック倉庫の制振構造においては、前記案内部材あるいは前記パレット受け部材に設けられた前記ガイド部に幅方向内側に突出する係合部が設けられ、前記ガイド部を備えていない前記案内部材あるいは前記パレット受け部材の側面に、幅方向内側に凹み前記係合部が係合して前記案内部材上の前記パレット受け部材を前記荷物出入方向に進退自在に案内するガイド溝が形成されていることがさらに望ましい。

本発明の自動ラック倉庫の制振構造においては、パレットが上載されるラックの腕木などの支持部材とパレットの間に傾斜すべり支承機構を介装して構成されている。そして、傾斜すべり支承機構の案内部材の上面が一端と他端からそれぞれ中央に向かうに従い傾斜する第１傾斜面と第２傾斜面を備えて形成され、この傾斜面を備えた案内部材上に円弧状の下面当接させてパレット受け部材が配設されている。これにより、地震時にパレットやパレットに上積みした荷物に外力（水平力、振動）が作用した際に、パレットを上載して支持するパレット受け部材を、案内部材の第１傾斜面と第２傾斜面でその位置を制御しながら、案内部材上で滑動させることができ、このパレット受け部材の滑動によってパレットや荷物に作用する外力を吸収することが可能になる。また、荷物の量に係らず、地震時にパレット受け部材が滑動することで、パレットや荷物に作用する外力を吸収することができる。

よって、本発明の自動ラック倉庫の制振構造によれば、傾斜すべり支承機構をラックの支持部材とパレットの間に介装するように設置するだけで、制振性能を付与することができる。これにより、荷物の収容量を減らすことがなく、荷物の量が変動して周期が変わっても制振性能を確実に発揮して、地震時の荷崩れを防止できるとともに、容易に施工でき、経済的に且つ効果的に制振性能を付与することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造（ラック、収納棚）を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構を固定するための固定手段の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構のパレット受け部材を示す図であり、下面を上方に向けた状態のパレット受け部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構のパレット受け部材を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構の係合部、ガイド溝を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構の係合部、ガイド溝を示す側面視図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構の動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造の傾斜すべり支承機構の復元力特性を示す図である。 シミュレーションの解析モデルを示す図である。 シミュレーションの解析モデルを示す図である。 シミュレーションの解析モデルで用いた傾斜すべり支承機構の復元力特性を示す図である。 シミュレーションで用いた入力地震動（模擬波：東京湾北部直下／観測波：Ｋｉｋ−ｎｅｔ成田）の特性を示す図である。 シミュレーション結果を示す図であり、ラック本体の最大応答加速度を示す図である。 シミュレーション結果を示す図であり、荷物（パレット）の最大応答加速度を示す図である。 シミュレーション結果を示す図であり、荷物（パレット）とラック本体との最大応答相対変位を示す図である。 シミュレーション結果を示す図であり、ラック本体の最大応答変位を示す図である。 本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造を示す図である。

以下、図１から図１９を参照し、本発明の一実施形態に係る自動ラック倉庫の制振構造について説明する。

はじめに、本実施形態の自動ラック倉庫は、例えば、コンピュータ制御によって無人化して荷物（物品）の入出庫を行なうものであり、鉄骨の柱部材や梁部材などを組み付け、荷物が収納される複数の収納棚が上下方向と横方向に並設されてなるラック（収納庫）と、パレット上に上積みして載置した荷物をパレットごと搬送してラックの収納棚に対して出し入れするためのスタッカクレーンとを備えている。

また、スタッカクレーンは、例えばラックに平行するように床や天井に延設されたレール上を走行する駆動手段を備えた走行台車と、走行台車に接続されて垂直に立設したマストと、このマストに沿って昇降する昇降台と、昇降台を昇降させる昇降装置とを備えて構成されている。さらに、このスタッカクレーンでは、昇降台に水平方向に伸縮自在に取り付けられたアーム（スライドフォーク）が具備され、ラックに対して平行に走行しながら昇降台がマストに沿って昇降し、所定のラックの収納棚と対向する位置に昇降台が定置した段階で、アームを伸縮させることで、荷物をパレットごと昇降台からラック側に移送する入庫作業や、ラックの収納棚内の荷物をパレットごとラックから昇降台側に移送する出庫作業を行う。

ラック（ラック本体）１は、図１に示すように、上下方向Ｔ２に立設された複数の柱２と、この柱２に固設されて柱２とともに収納棚１ａを形成するパレット支持架台１０とを備えて形成されている。また、パレット支持架台１０は、パレット１１とともに荷物を出し入れする荷物出入方向（ラック１の奥行き方向）Ｔ１に互いに平行に延び、パレット１１を出し入れ可能に上載して支持する２本の支持部材（腕木）１２と、これら支持部材１２を接続する２本の接続部材１３とを備えて頑丈な枠状に形成されている。また、接続部材１３にはパレットの移動を規制するストッパー１４が設けられている。

そして、本実施形態の自動ラック倉庫の制振構造Ｂは、ラック１の支持部材１２とその上に載置されるパレット１１との間に介装される傾斜すべり支承機構１５を備えて構成され、本実施形態では、各支持部材１２の荷物出入方向Ｔ１の前方側と後方側に傾斜すべり支承機構１５がそれぞれ設けられている。すなわち、本実施形態では、１つの収納棚１ａに４つの傾斜すべり支承機構１５が設けられている。

傾斜すべり支承機構１５は、図１及び図２に示すように、支持部材１２上に載置して支持され、荷物出入方向Ｔ１に延設された案内部材１６と、案内部材１６上に荷物出入方向Ｔ１に進退自在に配設され、パレット１１を上載して支持するパレット受け部材１７とを備えている。

また、図２及び図３に示すように、案内部材１６は、パレット受け部材１７が当接する上面が、荷物出入方向Ｔ１一端１６ａから他端１６ｂ側の中央に向かうに従い漸次下方に傾斜する第１傾斜面（滑り面）１６ｃと、他端１６ｂから一端１６ａ側の中央に向かうに従い漸次下方に傾斜する第２傾斜面（滑り面）１６ｄとを備えて形成されている。そして、この案内部材１６は、図４及び図５に示すＵ型の保持部１８ａとこの保持部１８ａの両側部にそれぞれ溶接などして固着したボルト軸１８ｂからなる接合金具１８を、保持部１８ａで支持部材１２を内包するように配置するとともにボルト軸１８ｂを案内部材１６に挿通してナットを締結することで、支持部材１２に着脱可能に固設されている。また、このとき、案内部材１６は、支持部材１２に沿って、すなわち、荷物出入方向Ｔ１に一端１６ａから他端１６ｂの延設方向を一致させて配設されている。

パレット受け部材１７は、図２、図６及び図７に示すように、案内部材１６の上面に当接する下面１７ａが荷物出入方向Ｔ１に沿う断面視で下方に凸の円弧状に形成されている。また、図２、図３、図４、図６及び図７に示すように、本実施形態では、パレット受け部材１７が荷物出入方向Ｔ１に直交する幅方向両側端側にそれぞれ、下面１７ａから下方に突出し、荷物出入方向Ｔ１に延びる一対のガイド部１９を備えて断面略コ字状に形成されている。そして、このパレット受け部材１７は、互いの延設方向を一致させるようにして、一対のガイド部１９の間に案内部材１６を係合させることにより、案内部材１６の上面に円弧状の下面１７ａを当接させて案内部材１６上に配設されている。また、このように一対のガイド部１９の間に案内部材１６が係合していることにより、パレット受け部材１７は、案内部材１６に案内されて荷物出入方向Ｔ１に進退自在とされている。

なお、これら一対のガイド部１９は、案内部材１６上のパレット受け部材１７を確実に荷物出入方向Ｔ１に進退自在に案内するとともに、パレット受け部材１７が案内部材１６から外れて脱落しないようにする。すなわち、ガイド機構、兼脱落防止機構として機能する。

ここで、本実施形態の制振構造Ｂでは、図１に示すように、ラック１の支持部材（腕木）１２とパレット１１の間に傾斜すべり支承機構１５を介在させ、この傾斜すべり支承機構１５の案内部材１６及びパレット受け部材１７を荷物出入方向Ｔ１（スタッカクレーンの走行方向に直交するラックの奥行き方向）に延設して構成している。これにより、荷物や荷物を載置したパレット１１の制振対象に対する制振性能は、ラック１の奥行き方向Ｔ１のみに発揮される。

ラック１の奥行き方向Ｔ１に直交する開口方向Ｔ３に制振しない理由は、地震被害の実績として奥行き方向Ｔ１へのパレット落下が圧倒的に多く、この奥行き方向Ｔ１へのパレット１１の落下が生じると被災後の対処も困難になるからである。また、開口方向Ｔ３の隣接パレット１１への荷物の崩落に対しては、ネットなどによる養生を行うことで容易に対処できるためである。

また、本実施形態の傾斜すべり支承機構１５においては、例えば、テフロンコーティングを施したり、テフロンテープを貼り付けるなどして、パレット受け部材１７の下面１７ａが低摩擦化処理されている。これにより、本実施形態の傾斜すべり支承機構１５では、案内部材１６の上面とパレット受け部材１７の下面１７ａとの間の摩擦係数μが０．０５〜０．２とされている。

さらに、案内部材１６は、図３に示すように、その第１傾斜面１６ｃと第２傾斜面１６ｄのそれぞれの水平に対する傾斜角度をθとしたとき、ｔａｎθ＝０．０１〜０．０５、且つｔａｎθ≧０．１μの条件を満たすように形成されている。

ここで、摩擦係数μ＝０．１程度のすべり支承は免震部材として一般的なものであり、例えばｔａｎθ＝０．０３（勾配角：１／３３）はθ＝１．７°に相当する。この勾配では、ラック１とパレット１１との相対変位１００ｍｍに対する鉛直変位が３ｍｍであり、第１及び第２傾斜面１６ｃ、１６ｄによる高さ変化は僅かで、傾斜すべり支承機構１５の高さを小さくすることができる。

また、第１及び第２傾斜面１６ｃ、１６ｄがｔａｎθ≧μで形成されている場合には、残留変位を完全になくせることが容易に分かるが、この１／１０に相当するように構成した本実施形態の傾斜すべり支承機構１５であっても、ほぼ残留変形をなくすことができる。この事項については、本願の出願人及び発明者によって既に特許出願を行っている（特願２０１１−２０１８７３）。なお、この特許出願では、定荷重ばねを用いているが、本実施形態では、傾斜復元力（自重×ｔａｎθ）を用いている。

また、第１及び第２傾斜面１６ｃ、１６ｄの傾斜角度θに関し、ｔａｎθ＜０．０１とした場合は、残留変形をなくすための十分な傾斜復元力が得られず、ｔａｎθ＞０．０５として案内部材１６を形成した場合には、パレット１１の加速度が大きくなってしまい、ｔａｎθ＝０．０１〜０．０５とすることで好適な傾斜復元力、すなわち、好適な制振効果を得ることが可能になる。

さらに、本実施形態の制振構造Ｂ、傾斜すべり支承機構１５では、案内部材１６の第１及び第２傾斜面１６ｃ、１６ｄでの摩擦抵抗力を減衰とする。このため、案内部材１６の上面とパレット受け部材１７の下面１７ａとの間の摩擦係数μが小さすぎると減衰効果がなくなる。これにより、好適な摩擦抵抗力が得られるように、摩擦係数μの下限を０．０５としている。また、一方で、摩擦係数μが大きすぎるとパレット１１（荷物）の加速度が増大してしまうので、加速度を好適に抑えられるように上限を０．２としている。

そして、本実施形態の制振構造Ｂでは、パレット１１と傾斜すべり支承機構１５とを何ら固定手段で固定することはしない。すなわち、パレット１１は、傾斜すべり支承機構１５のパレット受け部材１７の上面に単に載置するだけとする。このとき、傾斜すべり支承機構１５とパレット１１との間の摩擦係数μ’は、一般的にμ’≧０．４である。これに対し、この１／２以下の摩擦係数μで傾斜すべり支承機構１５の案内部材１６とパレット受け部材１７が係合しているため、地震時には傾斜すべり支承機構１５とパレット１１よりも先行して案内部材１６とパレット受け部材１７の滑動が生じることになる。このことから、パレット１１や荷物には何ら補強等を加える必要がなく、従前のものをそのまま使用することが可能になる。

さらに、本実施形態の傾斜すべり支承機構１５では、図３、図８及び図９に示すように、パレット受け部材１７のガイド部１９に、幅方向内側に突出して設けられたピン状の係合部（シアピン）２０と、案内部材１６の側面に、幅方向内側に凹み、パレット受け部材１７の進退方向に延設され、係合部２０が係合するガイド溝２１とが設けられている。そして、この係合部２０とガイド溝２１は、ガイド機構、兼脱落防止機構として機能する。すなわち、この係合部２０とガイド溝２１を備えることで、案内部材１６上のパレット受け部材１７を確実に荷物出入方向Ｔ１に進退自在に案内することが可能になるとともに、パレット受け部材１７が案内部材１６から外れて脱落しないようにすることができる。

次に、本実施形態の自動ラック倉庫の制振構造Ｂ（傾斜すべり支承機構１５）による制振作用及び効果について説明する。

本実施形態の制振構造Ｂにおいては、図１０に示すように、地震時にパレット１１やパレット１１に上積みした荷物に外力（水平力、振動）Ｆが作用した際に、パレット１１を上載して支持するパレット受け部材１７が、案内部材１６の第１傾斜面１６ｃと第２傾斜面１６ｄの傾斜によってその位置を制御されながら、案内部材１６上で滑動して進退する。これにより、パレット１１や荷物に作用する外力Ｆが吸収され、地震時の荷崩れが防止される。

そして、本実施形態の制振構造Ｂにおいて、滑りが生じ始める時の水平荷重Ｆ_０は、ｔａｎθ＝０．０１〜０．０５、滑り面の摩擦係数μ＝０．０５〜０．２としたとき、次の式１で表される。

したがって、パレット１１上の荷物が剛体（振動しない）と仮定すれば、その応答加速度は０．２５×９８０＝２４５ｇａｌで頭打ちされることになる。

ここで、復元ばねを用いて案内部材１６上でパレット受け部材１７（支持部材１２上でパレット１１）を進退させることも考えられるが、この場合には、加速度の頭打ちができず、過大な入力時での加速度が本実施形態の制振構造Ｂよりも大幅に大きくなってしまう。また、ばねを用いた場合には、固有周期が存在し、その固有周期で加振入力された際に共振して応答が大きくなる特性がある。これに対し、本実施形態の制振構造Ｂでは、固有周期が存在しないので共振することがない。
なお、パレット１１上の荷物に崩落のおそれがあるのは４００ｇａｌを超えた場合であり、本実施形態の制振構造Ｂによればそのおそれがなくなる。

また、本実施形態の制振構造Ｂの傾斜すべり支承機構１５の復元力特性を図１１に示す。変位が同一の摩擦ダンパーと同じ履歴エネルギーをもち、変位によらず一定の復元力をもつことから、図１１（ａ）と図１１（ｂ）を合成した図１１（ｃ）の矩形をずらして並べたような形の復元力特性が本実施形態の傾斜すべり支承機構１５の復元特性となる。

また、本実施形態の制振構造Ｂは、上記の通り、式１のＦ_０以下の水平力の作用では水平変位しないという「トリガー特性」を有する。このため、スタッカクレーンの走行時の振動や機器振動などの小さな外乱ではパレット１１が搖動するようなことがない。

さらに、傾斜すべり支承機構１５は、第１及び第２傾斜面１６ｃ、１６ｄを有する案内部材１６とパレット受け部材１７で構成でき、各部品を大量生産することも比較的容易にできるため、安価に製造することが可能である。さらに、設置工事も溶接不要で簡単なため、既存の自動ラック倉庫に容易に施工（適用）することができる。

また、パレット１１とラック１の支持部材１２の間に傾斜すべり支承機構１５を設置するだけであり、パレット１１の載置部分を制振構造Ｂで占有することがない。このため、制振補強工事を行うことで荷物の収容量が減ってしまうことがない。

さらに、ＴＭＤのような同調型の制振ではないため、荷物の量が変化して固有周期が変動しても制振効果が変わることはなく、常時、その制振性能を維持することができる。

よって、本実施形態の自動ラック倉庫の制振構造Ｂによれば、傾斜すべり支承機構１５をラック１の支持部材１２とパレット１１の間に介装するように設置するだけで、制振性能を付与することができ、これにより、荷物の収容量を減らすことがなく、荷物の量が変動して周期が変わっても制振性能を確実に発揮して、地震時の荷崩れを防止できるとともに、容易に施工でき、経済的に且つ効果的に制振性能を付与することが可能になる。

また、本実施形態の自動ラック倉庫の制振構造Ｂにおいては、案内部材１６の第１傾斜面１６ｃと第２傾斜面１６ｄのそれぞれの水平に対する傾斜角度をθ、案内部材１６の上面とパレット受け部材１７の下面１７ａとの間の摩擦係数をμとしたとき、摩擦係数μを０．０５〜０．２とし、ｔａｎθ＝０．０１〜０．０５、且つｔａｎθ≧０．１μの条件を満たすように案内部材１６を形成することにより、確実に且つ効果的に、地震時、パレット受け部材１７を案内部材１６の第１傾斜面１６ｃと第２傾斜面１６ｄでその位置を制御しながら、案内部材１６上で滑動させることができる。そして、このパレット受け部材１７の滑動によってパレット１１や荷物に作用する外力Ｆを吸収することが可能になる。また、荷物の量に係らず、地震時にパレット受け部材１７が滑動することで、パレット１１や荷物に作用する外力Ｆを吸収することができる。

さらに、本実施形態の自動ラック倉庫の制振構造Ｂにおいては、パレット受け部材１７が幅方向両側端側にそれぞれガイド部１９を備えて断面略コ字状に形成され、また、ガイド部１９に、幅方向内側に突出する係合部２０が設けられ、且つこの係合部２０が係合するガイド溝２１が案内部材１６に形成されていることにより、案内部材１６上のパレット受け部材１７を確実に荷物出入方向Ｔ１に進退自在に案内することが可能になるとともに、パレット受け部材１７が案内部材１６から外れて脱落することを防止できる。

ここで、本発明に係る自動ラック倉庫の制振構造Ｂの優位性を実証するために行ったシミュレーションについて説明する。

まず、このシミュレーションでは、制振構造Ｂによる制振効果を時刻歴応答解析によって検討した。そして、自動ラック倉庫のラック１（収納棚１ａ）の解析モデルは、図１２及び図１３に示すように、ラック段数が１３段、全高が１８２５ｍｍ、横１０×８列で平面配置数が８０基、ラック自重が７０ｔｏｎｆとし、荷物重量は、０．７ｔｏｎｆ×８０＝５６ｔｏｎｆ／段、総重量が５６×１３段＝７２８ｔｏｎｆとした。ラック剛性は、立体フレームの応答解析結果より、下記の等価せん断剛性を設定した。

解析は、荷物出入方向（ラックの奥行き方向）をＹ方向として１方向のみ検討を行った。格段の自由度はＹ方向並進のみとし、１３自由度の串団子型（等価せん断型）振動モデルとした。ラック構造体の１次固有周期は０．７５４ｓｅｃ、減衰は１次に対して２％の剛性比例型とした。荷物は上記の重量の通り、満載の条件とした。

傾斜すべり支承機構１５のパラメータを、傾斜角度：１／２０、１／５０、１／１００の３パターン、摩擦係数：０．１、０．２の２パターンとして検討を行った。なお、傾斜すべり支承機構１５の剛性復元力特性は、図１４に示す通りである。

さらに、入力地震動は、図１５（ａ）に示す模擬波（東京湾北部直下：ＥＷ方向、最大加速度２０９ｇａｌ）と、図１５（ｂ）に示す観測波（東北地方太平洋沖地震での観測波（震度５強）／Ｋｉｋ−ｎｅｔ 成田：ＥＷ方向、最大加速度２３４ｇａｌ）の２波とし、時間刻み０．００２ｓｅｃで時刻暦応答解析を行った。

図１６から図１９にシミュレーションの解析結果を示す。
ここで、図中の凡例にある比較パラメータは次の通りである。

１）無制振：バネ要素の剛性を∞とし、パレットがラックと一体化されたモデルケース
２）ｓ１／２０ｕ０．１：傾斜面の勾配が１／２０で、摩擦係数μ＝０．１のケース
３）ｓ１／２０ｕ０．２：傾斜面の勾配が１／２０で、摩擦係数μ＝０．２のケース
４）ｓ１／５０ｕ０．１：傾斜面の勾配が１／５０で、摩擦係数μ＝０．１のケース
５）ｓ１／５０ｕ０．２：傾斜面の勾配が１／５０で、摩擦係数μ＝０．２のケース
６）ｓ１／１００ｕ０．１：傾斜面の勾配が１／１００で、摩擦係数μ＝０．１のケース
７）ｓ１／１００ｕ０．２：傾斜面の勾配が１／１００で、摩擦係数μ＝０．２のケース

なお、図中の縦軸はラックの段を示す（全部で１３段のうち、下からの段数を示す）。
また、上記の７）のケースは、ｔａｎθ＝１／１００＜０．１μ＝０．０２となり、上述の本実施形態の制振構造Ｂの条件を満足していないが、比較のため、ここでは解析ケースに加えている。

まず、図１６に、ラック本体の最大応答加速度の解析結果を示す。
この結果、ラック本体の加速度は、無制振より大きくなる場合も見受けられ、上部では入力加速度の２倍以上となることが確認された。また、傾斜角度が大きいほど、最大応答加速度が大きくなる傾向が認められた。さらに、摩擦係数μ＝０．１に比べ、μ＝０．２の方が、最大応答加速度が大きくなる傾向が認められた。

ここで、ラック本体構造は鉄骨造であり、加速度が大きくても破壊に繋がらないため、荷物の加速度が大きくならなければ、ラック本体の応答加速度が大きくても問題にはならない。ただし、無制振の場合は、ラック本体の応答加速度が荷物（パレット）の応答加速度となっており、４００ｇａｌを超える範囲（東京湾北部地震では１２〜１３段、Ｋｉｋ−ｎｅｔ成田では４段以上）で荷物が崩落するおそれがある。

次に、図１７に、荷物（パレット）の最大応答加速度の解析結果を示す。
荷物の最大応答加速度は傾斜角度θと摩擦係数μにより決まる上限「応答加速度の上限＝（摩擦係数（μ）＋勾配（ｔａｎθ））×９８０ｇａｌ」で頭打ちされ、傾斜角度、摩擦係数が大きいほど、最大応答加速度が大きくなる。
そして、この結果では、地震動によらず、全段にわたり４００ｇａｌ以下となり、荷物が崩落するおそれがないことが確認された。また、入力地震動が大きくなると、各段の応答加速度が上限に均等化され、一定値に近くなることが確認された。

次に、図１８に、荷物（パレット）とラック本体の最大応答相対変位の解析結果を示す。
荷物とラック本体（支持部材、腕木）との相対変位は、いずれも１００ｍｍ以内であり、傾斜すべり支承の可動変位許容値に納まっていることが確認された。また、摩擦係数μ＝０．１に比べ、μ＝０．２の方が、上部で相対変位が大きくなる傾向が確認された。なお、荷物とラック本体との残留変位はいずれも１２ｍｍ以下であった。

次に、図１９に、ラック本体の最大応答変位の解析結果を示す。
ラック本体の最大応答変位は、摩擦係数μ＝０．１に比べ、μ＝０．２の方が大きくなる傾向が確認された。Ｋｉｋ−ｎｅｔ成田地震動では、無制振の場合においてもラック本体は許容応力度以内にあった。このため、傾斜すべり支承を用いた制振を講じた場合にはいずれもラック本体が許容応力度以内となった。一方で、傾斜すべり支承を用いた制振を講じた場合には、無制振の場合に対して１／２以下の応力しか生じないことが確認された。よって、本実施形態の制振構造を備えた場合には、ラック本体構造を補強する必要がないことが確認された。

以上のことから、自動ラック倉庫に対して本実施形態の傾斜すべり支承機構１５を用いた制振構造Ｂを適用することにより、地震動によらず荷物に作用する加速度を一定値以下に抑制し、荷物の崩落を防止することが可能になることが実証された。また、このとき、本実施形態の制振構造Ｂを備えていない場合には、荷物に作用する加速度が４００ｇａｌ以上となり崩落のおそれがあるのに対し、本実施形態の制振構造Ｂを備えることで、震度５強でも荷物に作用する加速度が２５０ｇａｌ以下となり、確実に崩落を防止することが可能になることが確認された。さらに、本実施形態の制振構造Ｂにおいては、異なる地震動に対しても、荷物に作用する最大加速度がほとんど変わらないという大きな特長も確認された。

また、本実施形態の制振構造Ｂは、検討した地震動レベルにおいて、ラック本体１とパレット１１（荷物）との相対変位を１００ｍｍ以内に収めることができ、本実施形態に例示した傾斜すべり支承機構１５の可動代で十分に制御することができることが確認された。

さらに、荷物（パレット１１）のラック本体１に対する残留変位は全て１２ｍｍ未満となり、例えばパレット１１を支持部材１２に設置する精度が一般に５０ｍｍ以内とされているので、自動ラック倉庫をそのまま継続使用することができる。そして、摩擦係数μ＝０．１、傾斜角度１／２０、１／５０の場合は、地震動によらずいずれも残留変形が１ｍｍ未満となり、ほぼなくなることが実証された。
これにより、本実施形態の制振構造Ｂにおいては、残留変位がほとんどないので、地震直後でも稼動停止せずにすぐ自動倉庫機能を復帰させて事業継続することが可能になる。 また、制振構造Ｂを備えることによりラック本体１に作用するせん断力が増大するわけではないので、ラック本体１の構造部材を補強する必要がない。

以上、本発明に係る自動ラック倉庫の制振構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本実施形態では、パレット受け部材１７の幅方向両側端側にガイド部１９を設けて傾斜すべり支承機構１５が構成されているものとしたが、案内部材１６の幅方向両側側にそれぞれガイド部１９を設け、この案内部材１６の一対のガイド部１９の間にパレット受け部材１７を係合し、案内部材１６上にパレット受け部材１７を荷物出入方向Ｔ１に進退自在に設けて傾斜すべり支承機構１５を構成するようにしてよい。この場合においても、本実施形態と同様のガイド部１９による作用効果を得ることが可能である。

さらに、本実施形態では、パレット受け部材１７の幅方向両側端側にガイド部１９を設け、このガイド部１９に係合部２０を設け、案内部材１６の側面に形成したガイド溝２１に係合部２０を係合させて傾斜すべり支承機構１５が構成されているものとしたが、案内部材１６にガイド部１９を設け、この案内部材１６のガイド部１９の係合部２０を、パレット受け部材１７に形成したガイド溝２１に係合させて傾斜すべり支承機構１５を構成するようにしてもよい。この場合においても、本実施形態と同様の係合部２０、ガイド溝２１による作用効果を得ることが可能である。

なお、本実施形態のようなガイド部１９、係合部２０、ガイド溝２１は必ずしも傾斜すべり支承機構１５に具備されていなくてもよい。

また、本実施形態では、傾斜すべり支承機構１５をパレット１つあたり４箇所に設けるものとしたが、１本の支持部材（腕木）１２上にある２つの案内部材１６やパレット受け部材１７を一体化することも可能である。そして、このように構成した場合には、位置合わせなどの設置手間が軽減されるとともに、パレット受け部材１７が一体化されることで、傾斜面滑動時にもパレット１１に曲げが生じにくくなり、パレット１１が水平を保持しやすくなる。すなわち、傾斜面滑動時に、パレット受け部材１７の回転をパレット１１の曲げ剛性で拘束してパレット１１の水平を維持することができる。さらに、パレット受け部材１７と案内部材１６との間に鉛直方向周りの相対回転（ねじれ）が生じない。このため、パレット１１にもねじれ（Ｘ−Ｙ平面内の回転変位）が生じない。

また、ラック１の支持部材１２への案内部材１６の固定方法や、案内部材１６の形状・寸法（傾斜面１６ｃ、１６ｄの形状・寸法など）、パレット受け部材１７の形状・寸法（下面１７ａの形状・寸法）などは本発明に係る事項を除き、特に限定する必要はない。例えば、案内部材１６の上面に当接する下面１７ａは下方に凸の円弧状であるものとしたが、これに代わり、Ｖ型やＵ型等の形状にすることもできる。

また、本実施形態のシミュレーションでは全ての段に傾斜すべり支承機構１５を設置したが、必ずしも全部の段に設ける必要はなく、加速度が小さい下部の段については制振構造Ｂを設置せず、上部の段のみに設置するようにしてもよい。

１ ラック（ラック本体）
１ａ 収納棚
２ 柱
３ 腕木
４ 支持枠
５ リニアガイド
６ 可動質量（錘）
７ オイルダンパー
１０ パレット支持架台
１１ パレット
１２ 支持部材（腕木）
１３ 接続部材
１４ ストッパー
１５ 傾斜すべり支承機構
１６ 案内部材
１６ａ 一端
１６ｂ 他端
１６ｃ 第１傾斜面
１６ｄ 第２傾斜面
１７ パレット受け部材
１７ａ 下面
１８ 接合金具
１８ａ 保持部
１８ｂ ボルト軸
１９ ガイド部
２０ 係合部
２１ ガイド溝
Ａ 従来の自動ラック倉庫の制振構造
Ｂ 自動ラック倉庫の制振構造
Ｆ 外力
Ｔ１ 荷物出入方向（ラックの奥行き方向）
Ｔ２ 上下方向
Ｔ３ 開口方向（スタッカクレーンの走行方向）

Claims (4)

1. パレットに上積みした荷物を前記パレットとともに出し入れする収納棚が上下方向及び／又は横方向に複数並設されてなるラックを備えた自動ラック倉庫の制振構造であって、
   前記ラックが、上下方向に立設された複数の柱と、前記柱に固設されて前記柱とともに前記収納棚を形成し前記パレットを出し入れ可能に上載して支持する支持部材と備え、
   前記ラックの支持部材と前記パレットの間に介装される傾斜すべり支承機構を備えて構成されており、
   前記傾斜すべり支承機構は、前記支持部材に支持され前記パレットとともに前記荷物を出し入れする荷物出入方向に延設された案内部材と、前記案内部材上に前記荷物出入方向に進退自在に配設され前記パレットを上載して支持するパレット受け部材とを備え、
   前記案内部材は、前記パレット受け部材が当接する上面が前記荷物出入方向一端から他端側に向かうに従い漸次下方に傾斜する第１傾斜面と、前記他端から前記一端側に向かうに従い漸次下方に傾斜する第２傾斜面とを備えて形成され、
   前記パレット受け部材は、前記案内部材の上面に当接する下面が前記荷物出入方向に沿う断面視で下方に凸の円弧状に形成されていることを特徴とする自動ラック倉庫の制振構造。
2. 請求項１記載の自動ラック倉庫の制振構造において、
   前記案内部材の前記第１傾斜面と前記第２傾斜面のそれぞれの水平に対する傾斜角度をθ、前記案内部材の上面と前記パレット受け部材の下面との間の摩擦係数をμとしたとき、
   前記摩擦係数μが０．０５〜０．２とされ、
   ｔａｎθ＝０．０１〜０．０５、且つｔａｎθ≧０．１μの条件を満たすように前記案内部材が形成されていることを特徴とする自動ラック倉庫の制振構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動ラック倉庫の制振構造において、
   前記案内部材が、前記荷物出入方向に直交する幅方向両側端側にそれぞれ前記上面から上方に突出し前記荷物出入方向に延びるガイド部を備えて形成され、
   あるいは前記パレット受け部材が、前記荷物出入方向に直交する幅方向両側端側にそれぞれ、前記下面から下方に突出し前記荷物出入方向に延びるガイド部を備えて形成されており、
   前記両側端側に形成された一対のガイド部の間に係合させて、前記案内部材上に前記パレット受け部材が前記荷物出入方向に進退自在に設けられていることを特徴とする自動ラック倉庫の制振構造。
4. 請求項３記載の自動ラック倉庫の制振構造において、
   前記案内部材あるいは前記パレット受け部材に設けられた前記ガイド部に幅方向内側に突出する係合部が設けられ、
   前記ガイド部を備えていない前記案内部材あるいは前記パレット受け部材の側面に、幅方向内側に凹み前記係合部が係合して前記案内部材上の前記パレット受け部材を前記荷物出入方向に進退自在に案内するガイド溝が形成されていることを特徴とする自動ラック倉庫の制振構造。

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