JP2015161351A - ダンパー機能付き防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた防振効果およびダンピング効果を有し、部品数も少なく省スペース化が可能であり、ＡＭＤを用いるよりも質量を低減することができるダンパー機能付き防振装置を提供する。【解決手段】本発明のダンパー機能付き防振装置２は、防振対象物の床下に設置され、防振対象物の荷重方向に離隔対向して配置された一対の上部および下部プレート１１ａ、１１ｂと、上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂのいずれか一方に一端が固定され、他方のプレートに当接する摩擦摺動層１３を他端に設けたプレート支持枠１２と、一対のプレート１１ａ、１１ｂ間に取り付けられた防振用ゴムブロック１４とを備え、防振対象物の荷重が、実質的に上部プレート１１ａからプレート支持枠１２を経て下部プレート１１ｂに加わるようにしている。【選択図】図１

Description

本発明は、エレベーターかご、その他の振動を生じる機器（例えば、工作機械、試験機など）を運転する際に生じる振動を抑制するダンパー機能付き防振装置に関する。

エレベーター、工作機械などを運転すると振動を生じる場合がある。エレベーターかごに生じる振動は乗り心地を悪くし、エレベーターの利用者に不快感を与える。また、工作機械などにより発生する振動は基礎（地盤）を介して、工作機械の周辺に設置された他の機械、工作物などに振動を伝えることになる。

エレベーターかごは、吊り手段およびガイドローラーが設けられたエレベーターかご枠内に、例えば防振ゴムを介して設置されている。エレベーターかごに生じる振動の原因の１つは、エレベーターかごが走行するガイドレールにある。ガイドレールに僅かなうねりや、つなぎ目に僅かなズレがあると、走行するエレベーターかごが振動する。

このような振動は、上記のように利用者に不快感を与えるため、抑制する必要がある。振動の抑制は、通常アクティブ・マス・ダンパー（Active Mass Damper：ＡＭＤ）を用いて行われている。ＡＭＤを用いてエレベーターの制振を行うためには、エレベーターかごとかご枠との間に、ＡＭＤ用の錘、錘を水平移動させるためのアクチュエーター（ボールネジおよびサーボモーター）、振動を検出する振動センサー、振動を制御する制御信号を算出してアクチュエーターのサーボモーターに出力する制御系などの部材を設ける必要がある（特許文献１）。

しかし、このようなＡＭＤでは、部材数が多く、錘、アクチュエーター（ボールネジおよびサーボモーター）などを設けるために、ある程度の広さのスペースを確保する必要がある。さらに、ＡＭＤはこのように大掛かりな装置のため、ある程度の質量を有しており、ＡＭＤを用いたエレベーターかごはその分加重されることになる。

特許第４１９４６９６号公報

本発明の課題は、優れた防振効果およびダンピング効果を有し、部品数も少なく省スペース化が可能であり、ＡＭＤを用いるよりも軽量化することができるダンパー機能付き防振装置を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１）防振対象物の床下に設置され、防振対象物の荷重方向に離隔対向して配置された一対の上部および下部プレートと、上部プレートおよび下部プレートのいずれか一方に一端が固定され、他方のプレートに当接する摩擦摺動層を他端に設けたプレート支持枠と、一対のプレート間に取り付けられた防振用ゴムブロックとを備え、防振対象物の荷重が、実質的に上部プレートからプレート支持枠を経て下部プレートに加わるようにしたことを特徴とする、防振対象物の水平方向の振動を小さくするためのダンパー機能付き防振装置。
（２）前記摩擦摺動層が、ゴム層を介してプレート支持枠に固着されている、（１）に記載の防振装置。
（３）前記摩擦摺動層が布層または樹脂層である、（１）または（２）に記載の防振装置。
（４）前記プレート支持枠が、防振用ゴムブロックを囲むように形成された筒形である、（１）〜（３）のいずれかに記載の防振装置。
（５）前記防振対象物がエレベーターかごである、（１）〜（４）のいずれかに記載の防振装置。

本発明のダンパー機能付き防振装置は、優れた防振効果およびダンピング効果を有し、部品数も少なく省スペース化が可能であり、ＡＭＤを用いるよりも質量を低減することができる。したがって、本発明のダンパー機能付き防振装置を、例えばエレベーターの制振装置として用いると、エレベーターかご枠内の軽量化、防振装置を設置する部分の省スペース化が可能となる。

本発明のダンパー機能付き防振装置を、エレベーターかごに設置した一例を示す説明図である。 図１に示すダンパー機能付き防振装置２の拡大説明図である。 本発明のダンパー機能付き防振装置の他の実施態様を示す説明図である。 本発明のダンパー機能付き防振装置のエレベーターかごへの適用例を示す説明図である。 本発明のダンパー機能付き防振装置の別の実施態様を示す説明図である。 本発明のダンパー機能付き防振装置のさらに別の実施態様を示す説明図である。

本発明のダンパー機能付き防振装置は、防振対象物の水平方向の振動を小さくするためのダンパー機能付き防振装置であり、上記のように、防振対象物の床下に設置され、防振対象物の荷重方向に離隔対向して配置された一対の上部および下部プレートと、上部プレートおよび下部プレートのいずれか一方に一端が固定され、他方のプレートに当接する摩擦摺動層を他端に設けたプレート支持枠と、一対のプレート間に取り付けられた防振用ゴムブロックとを備え、防振対象物の荷重が、実質的に上部プレートからプレート支持枠を経て下部プレートに加わるように構成されている。以下、本発明のダンパー機能付き防振装置を、図１〜３に基づいて説明する。

図１は、本発明のダンパー機能付き防振装置を、エレベーターかごに設置した一例を示す説明図である。図１に示すように、エレベーターかご１は、吊り手段２２およびガイドローラー２３が設けられたエレベーターかご枠２１に、本発明のダンパー機能付き防振装置２を介して設置されている。本発明のダンパー機能付き防振装置２は、一対の上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂと、摩擦摺動層１３を設けたプレート支持枠１２と、防振用ゴムブロック１４とを備える。

エレベーターの運転中に、エレベーターかご１に水平の揺れ（横揺れ）が生じた場合、ダンパー機能付き防振装置２の防振用ゴムブロック１４が振動を吸収したり振動の加速度を低減したりして揺れを抑制するとともに、摩擦摺動層１３が下部プレート１１ｂの摺動面を摺動して振動エネルギーを摩擦エネルギーに変換して、揺れを減衰させる。本発明のダンパー機能付き防振装置２の拡大説明図を図２に示す。

（上部プレートおよび下部プレート）
上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂは、防振対象物の荷重方向に離隔対向して配置されている。例えば、図１において防振対象物は、エレベーターかご１である。上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂは、金属（例えば、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミニウムなど）、プラスチック（例えば、強化プラスチックなど）などで形成されている。上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂの平面形状は特に限定されず、円形であってもよく、四角形などの多角形であってもよい。

ダンパー機能付き防振装置２は、エレベーターかご１の底部に少なくとも１個取り付けられる。例えば、ダンパー機能付き防振装置２は、四隅に１個ずつ４個取り付けられるのが好ましい。エレベーターかご１が、定員１０名程度の一般的なかごの場合、ダンパー機能付き防振装置２の上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂの大きさは、縦横がそれぞれ３〜１０ｃｍ程度（円形の場合は直径が３〜１０ｃｍ程度）であることが好ましい。あるいは、大きめのダンパー機能付き防振装置２を、エレベーターかご１の底部中央部に１つ取り付けてもよい。

上部プレート１１ａは、エレベーターかご１に取り付ける際の取り付け面となる。取り付け方法は特に限定されず、接着剤を用いて取り付けてもよく、ネジなどで取り付けてもよい。ネジを用いる場合、例えば上部プレート１１ａの上面にらせん状の突条部を設け（雄ねじに相当）、エレベーターかご１の床板にらせん状の溝部を形成し（雌ねじに相当）、この突条部と溝部とを螺合させることによって取り付けてもよい。

下部プレート１１ｂは、後述する摩擦摺動層１３が揺れに応じて摺動するベースプレートとして機能する。上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂは、通常、同じ素材および同じ形状であるが、素材および形状が異なっていてもよく、厚みが異なっていてもよい。さらに、ベースプレートとして機能する下部プレート１１ｂの摺動面は、摩擦摺動層１３が摺動しやすくなるように、公知の低摩擦化処理が施されていてもよい。下部プレート１１ｂの摺動面と反対の面は、エレベーターかご枠の底板との取り付け面となる。取り付け方法は、上述の上部プレート１１ａをエレベーターかご１に取り付ける方法と同様である。

（プレート支持枠）
プレート支持枠１２は、一端が上部プレート１１ａに固定され、他端に下部プレート１１ｂに当接する摩擦摺動層１３が設けられている。プレート支持枠１２は、金属やプラスチックなど上述の上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂと同様の素材で形成されている。プレート支持枠１２と上部プレート１１ａとの固定方法は特に限定されず、例えば、接着剤を用いて固定する方法、溶接により固定する方法などが挙げられる。あるいは、プレート支持枠１２と上部プレート１１ａとを、鋳型を用いて一体成形してもよい。

プレート支持枠１２の形状は特に限定されず、後述する防振用ゴムブロック１４を囲む筒形（円筒形状または角筒形状）などが挙げられる。あるいは、プレート支持枠１２は、防振用ゴムブロック１４を囲むように形成された複数の柱状部材であってもよい。このような柱状部材で構成されるプレート支持枠１２の形態としては、上部プレート１１ａの形状が四角形の場合、例えば上部プレート１１ａの４つの辺近傍に、１本ずつ柱状部材が設けられた形態などが挙げられる。

（摩擦摺動層）
摩擦摺動層１３は、本発明のダンパー機能付き防振装置２において、揺れの減衰効果（ダンピング効果）を発現する。振動が生じると、摩擦摺動層１３は下部プレート１１ｂ（ベースプレート）の摺動面を摺動する。その結果、振動（振動エネルギー）が摩擦力（摩擦エネルギー）に変換され、揺れが減衰される。

摩擦摺動層１３は、低摩擦性であることが好ましく、例えば０．２以下、好ましくは０．０５〜０．１程度の動摩擦係数を有する。動摩擦係数は、下記の式（Ｉ）を用いて求められる。
Ｆ’＝μ’Ｎ （Ｉ）
式（Ｉ）中、Ｆ’は動摩擦力を表し、μ’は動摩擦係数を表し、Ｎは垂直抗力を表す。

摩擦摺動層１３としては、例えば布層（例えば、帆布のような織物布、編物布、不織布などの布材）、これらの布材にゴムを含浸させて加硫接着して得られる層、樹脂層（例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのエンジニアリングプラスチック）などが挙げられる。布材を構成する繊維としては、例えば、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、テフロン（登録商標）繊維、液晶ポリマー繊維、ガラス繊維、綿糸などが挙げられる。

摩擦摺動層１３は、プレート支持枠１２の端部に固定することができ、下部プレート１１ｂ（ベースプレート）の摺動面を摺動できる大きさであれば、特に限定されない。

（防振用ゴムブロック）
防振用ゴムブロック１４は、本発明のダンパー機能付き防振装置２においてベースとなる部材であり、振動を吸収したり振動の加速度を低減したりして揺れを抑制する機能、および摩擦摺動層１３を元の位置に戻す復元機能を有する。防振用ゴムブロック１４は天然ゴムでも合成ゴムでもよく、例えば、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ハイパロン、ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、ミラブルウレタンゴム、熱可塑性ポリウレタンゴムまたは熱可塑性ポリエステルゴムなどのエラストマー、熱硬化性ポリウレタンゴムなどが挙げられる。

防振用ゴムブロック１４には、加硫剤、加硫促進助剤および補強剤が配合されてもよい。加硫剤としては、例えばジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、有機硫黄化合物、金属酸化物などが挙げられる。加硫促進助剤としては、例えばステアリン酸などの脂肪酸、金属酸化物などが挙げられる。補強剤としては、例えばカーボンブラック、ホワイトカーボンなどが挙げられる。さらに、老化防止剤、充填剤、可塑剤、粘着剤なども、必要に応じて配合され得る。

防振用ゴムブロック１４は円柱状や角柱状であり、特に限定されない。防振用ゴムブロック１４の大きさは、ダンパー機能付き防振装置２の大きさ、すなわちダンパー機能付き防振装置２が採用される防振対象物に応じて適宜設定される。

防振用ゴムブロック１４を、上部プレート１１ａおよび下部プレート１１ｂに固定する方法は特に限定されない。例えば、加硫により接着する方法（加硫接着）、一般的な接着剤で接着する方法、ネジやボルトを用いて固定する方法などが挙げられる。これらの中でも、加硫接着を採用するのが好ましい。

本発明のダンパー機能付き防振装置２は、エレベーターかご１（防振対象物）の荷重が、実質的に上部プレート１１ａからプレート支持枠１２を経て下部プレート１１ｂに加わるように構成されている。しかし、若干の荷重が防振用ゴムブロック１４に加わってもよく、この場合、防振用ゴムブロック１４は、ゴム層と金属層とを交互に積層させた積層構造を有していることが好ましい。

本発明のダンパー機能付き防振装置は、図２に示すダンパー機能付き防振装置２に限定されず、本発明の効果を阻害しない範囲で、種々の改変が可能である。例えば、図２に示すダンパー機能付き防振装置２では、摩擦摺動層１３は、ゴム層１５を介してプレート支持枠１２の端部に固着されている。しかし、図３に示すダンパー機能付き防振装置３のように、ゴム層１５を介さずに、摩擦摺動層１３がプレート支持枠１２の端部に直接固着されていてもよい。

ダンパー機能付き防振装置２のようにゴム層１５を設け、その厚さを調整することによって、ダンパー機能付き防振装置２の鉛直剛性の現場調整が可能となる。

ゴム層１５は、例えば、上述の防振用ゴムブロック１４で説明した天然ゴム、合成ゴムなどで形成される。ゴム層１５は、外れないようにするために、プレート支持枠１３の端部に好ましくは接着（例えば、加硫接着など）されている。

さらに、本発明のダンパー機能付き防振装置をエレベーターかごに適用する際の他の適用例を説明する。本発明のダンパー機能付き防振装置においては、エレベーターかごの床板を上部プレート１１ａとして採用してもよい。このような適用例を図４に示す。図４では、エレベーターかご１の床板１ａが上部プレート１１ａとして採用され、エレベーターかご１の床板１ａと下部プレート１１ｂとの間に、プレート支持枠１２、摩擦摺動層１３、防振用ゴムブロック１４および必要に応じてゴム層１５が備えられる。

本発明のダンパー機能付き防振装置の別の実施態様として、図５に示すダンパー機能付き防振装置２’が挙げられる。このダンパー機能付き防振装置２’は、下部プレート１１ｂに一端が固定され、他端に上部プレート１１ａに当接する摩擦摺動層１３を設けたプレート支持枠１２を備え、摩擦摺動層１３はゴム層１５を介してプレート支持枠１２の端部に固着されている。すなわち、摩擦摺動層１３の位置が図２に示すダンパー機能付き防振装置２と異なる。

図５に示すダンパー機能付き防振装置２’では、摩擦摺動層１３は、ゴム層１５を介してプレート支持枠１２の端部に固着されている。しかし、図６に示すダンパー機能付き防振装置３’のように、ゴム層１５を介さずに、摩擦摺動層１３がプレート支持枠１２の端部に直接固着されていてもよい。

このように、本発明のダンパー機能付き防振装置は、優れた防振効果およびダンピング効果を有し、さらにエレベーターかご枠内（防振対象物）を軽量化することができ、部品数も少なく防振装置を設置する部分の省スペース化も可能となる。

１ エレベーターかご
１ａ エレベーターかごの床板
２、２’３、３’ ダンパー機能付き防振装置
１１ａ 上部プレート
１１ｂ 下部プレート
１２ プレート支持枠
１３ 摩擦摺動層
１４ 防振用ゴムブロック
１５ ゴム層
２１ エレベーターかご枠
２２ 吊り手段
２３ ガイドローラー

Claims (5)

1. 防振対象物の床下に設置され、防振対象物の荷重方向に離隔対向して配置された一対の上部および下部プレートと、
   上部プレートおよび下部プレートのいずれか一方に一端が固定され、他方のプレートに当接する摩擦摺動層を他端に設けたプレート支持枠と、
   一対のプレート間に取り付けられた防振用ゴムブロックとを備え、
   防振対象物の荷重が、実質的に上部プレートからプレート支持枠を経て下部プレートに加わるようにしたことを特徴とする、防振対象物の水平方向の振動を小さくするためのダンパー機能付き防振装置。
2. 前記摩擦摺動層が、ゴム層を介してプレート支持枠に固着されている、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記摩擦摺動層が布層または樹脂層である、請求項１または２に記載の防振装置。
4. 前記プレート支持枠が、防振用ゴムブロックを囲むように形成された筒形である、請求項１〜３のいずれかに記載の防振装置。
5. 前記防振対象物がエレベーターかごである、請求項１〜４のいずれかに記載の防振装置。

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