JP2020029925A - 複合型制震装置 - Google Patents
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また、構造部材に加わる振動エネルギーには、圧縮力や引張力があり、これらの異なる外力に対しては、それぞれ圧縮バネや引張バネで対応している。
制震装置の発明ではないが、バネに皿バネを使用したバネ部材(特開2012−163134)が出願され、後に特許になっている。このバネ部材の発明では、一つの皿バネが圧縮力と引張力の双方に対応し得るとしているが、出願人は上記内容の復元力とヒステリシス減衰力でエネルギーを吸収する効果について確認しておらず不知である。この明細書中には従来技術として、図9に、シリンダー内にピストンを挟んで圧縮皿バネと引張用皿バネを備えたバネ部材を一例としてあげている(特許文献2)。
(1)シリンダー内に挿入されているロッドは、シリンダー両端の蓋体の貫通孔によって、その両端側が支持される所謂2点支持となり、ロッドの軸芯方向に圧縮力が作用すると座屈の影響を受け、ロッドの支持されない中央部分が軸芯直交方向に振動することになる。振動するロッドはその中央部分が最大応力値である。また、振動するロッドの中央部分にはピストンが取り付けられていて、このピストンがシリンダー内周面に当接して、ロッドがスムーズに軸芯方向に移動しなくなり、バネ部材として機能しなくなる恐れもある。これらを回避するために、ロッドの断面を大きくする必要が生じ、部材全体も重たくなる。また、上記内容から長尺タイプには不向き構造であり改善が必要であった。
(2)ピストンを挟んでその両側に皿バネが配置されているため、内部のピストンはメカストッパーの機能を果たさない。ロッドの移動と一体となってピストンが左右何れかの軸芯方向に過度に移動しても、中央部分のピストンを止めるストッパーがないため、何れかの方向に過度に移動したピストンによって、ピストンを挟んでその両側に配置された皿バネの何れかを破損することになる。
(3)前述したように、シリンダー内にピストンを挟んで圧縮皿バネと引張用皿バネを備えているが、シリンダー内に封入された各皿バネは密閉状態にあり、その皿バネに初期荷重を付与するには専用治具が必要であり、叉そのバネ調整もできない構造である。
複合型制震装置は、筒体の中央仕切体を挟んでその両側のロッド外周側に皿バネとを取り付けているので、皿バネは振動を受けた場合において、圧力増加の曲線と圧力減少の曲線とは同じ曲線にならないヒステリシス減衰力を生じさせることができ、弾性バネ機能の他に減衰機能も兼ね備え、この弾性バネ機能と減衰機能の双方の働きで、構造部材に加わる引張力及び圧縮力による振動エネルギーを吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
特に、ロッド外周側に皿の傾斜向きが交互に逆向きになるように取り付ける。また、皿バネの重ね枚数を増やすことで高い減衰力と弾性力を発揮させることもでき、高めた減衰力と弾性力で、引張力及び圧縮力による振動エネルギーをさらに吸収して、その揺れをより制御することができる。
即ち、皿バネの組み合わせで得られるヒステリシス特性を用いて、小変位には動的バネ定数が高く、耐震と制震機能を発揮する。また、大変位には動的バネ定数が小さくなる特性があり、バネの反力が低減されて制震機能を発揮することにより、従来からの問題であった大変位の主柱、主梁に掛かる荷重を軽減できる特性を有している。
複合型制震装置の設置時には反力がなく、外力が働くと同時に弾性バネと減衰が働く機能を有し、また、弾性力と減衰力は皿バネの組み合わせにより自由度が大きい。皿バネを例えば2枚重ねにすれば、単体装置で2倍の弾性力が出せ、装置のコストダウンを計ることができる。
筒体の中央仕切体を挟んでその両側のロッド外周側に皿バネとが取り付けられているので、複合型制震装置の設置時には相方の皿バネは相殺された構造になっており、静的には制御機能は作動せず、動的荷重のみに作動する。また、バネは直列2段に配置されているが並列のバネ定数となる。従って、従来型制震装置の2基分の能力を発揮できる。さらに、静的には相殺しているために、装置の設置時には柱や梁及び設置する面に反力が掛からないことになる。そして工場でバネを圧縮して取り付けているので、現地工事で油圧治具が必要でなく簡潔に調整、取り付けができる。バネ定数は皿バネの組み合わせにより調整可能である。
さらに、請求項2の発明にあっては、複合型制震装置を左右対称な構造にすることができ、あらゆるものに取り付けて左右の上下などの制震が可能となる。長尺にも対応可能となる。特に、ベースプレートを取り付けることで更にこれを高めることができる。また、ロッドの可動域に新たなバネを設置してバネ定数を上げることもできる。
(1)筒体内に挿入されているロッドは、筒体両端の端体中央部位に形成したロッド挿通孔やロッド挿入穴によってその両端側が支持され、さらにロッドの軸芯方向に圧縮力が作用すると座屈の影響を受けるロッドの中央部分が筒体の中央仕切体の形成されたロッド挿通孔によって支持される所謂3点支持状態となる。このため、ロッドの中央部分が軸芯直交方向に振動するのが阻止されて、その中央部分が破損する恐れもないため、ロッドの断面を小さくでき、ロッドの軽量化を図ることができる。
(2)ロッドの両側にストッパーがそれぞれ取り付けられているので、ロッドが筒体内部で過度に移動してもロッドの両端側のストッパーの何れかが両端体内面の何れかに先に当接してメカストッパーの機能を果たす。このため、ロッド外周側の両側に取り付けられ引張皿バネ、圧縮皿バネの何れも破損することがない。
(3)ロッドの両側に取り付けられた両ストッパーの少なくとも一方は、ロッドの軸芯方向に螺子運動により進退移動自在に取り付けられているため、ストッパーの取り付け位置を調整でき、これにより、片側がストッパーで押止される相方の皿バネに初期荷重を付与することができ、叉そのバネ調整もできる等、極めて新規的有益なる効果を奏するものである。
図1において、複合型制震装置1は、強風や地震及び外力により、例えば、建築物、構造物、橋梁、産業機械、設備機器、配管、ダクトなどの構造部材に加わる振動エネルギーを吸収してその揺れを制御するもので、構造部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを一基の装置で相方の皿バネで対応可能で、しかも振動エネルギーを弾性域に調整された各皿バネの復元力とヒステリシス減衰力でエネルギーを吸収する特徴を備えている。
先ず、複合型制震装置1の各種の構造部材に取り付ける前に、筒体2のロッド外周側3aに取り付けられる皿バネ4A,4Bの初期荷重を取り付け場所の状況に応じて調整しながら、皿バネ4A,4Bを弾性域に調整する。この調整は、ロッド3に取り付けられたストッパー31,32の何れか又は双方を、軸芯方向に進退移動させることで簡単に実現できる。つまり、これらのストッパー31,32はロッド3上で左右の何れかの方向に回すことで進退移動する。その後に、複合型制震装置1を構造部材に取り付ける。複合型制震装置1の取り付け例を図2(A)〜(H)に示す。
複合型制震装置1の例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、斜め部材の下部側に連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、垂直部材と水平部材との角部に取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置1は、斜め部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置1の例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、2本の斜め部材の上部側にそれぞれ連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、左右の垂直部材と上部水平部材との角部に取り付けられた各ブラケットにそれぞれ連結する。
これにより、複合型制震装置1は、2本の斜め部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
このうち2基の複合型制震装置1は上部の水平部材と左右の垂直部材を補強し、例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、上部水平部材の下部に下向きに左右に取り付けられたブラケットにそれぞれ連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、左右の垂直部材の内側の上側寄りに取り付けられた各ブラケットにそれぞれ連結する。
また、残りの2基の複合型制震装置1は下部の水平部材と左右の垂直部材を補強し、例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、下部水平部材の上部に上向きに左右に取り付けられたブラケットにそれぞれ連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、左右の垂直部材の内側の下側寄りに取り付けられた各ブラケットにそれぞれ連結する。
これにより、複合型制震装置1は、上下の水平部材及び左右の垂直部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
このうち左側の複合型制震装置1は、例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、ブラケットの左側下部に連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、左側の垂直部材の内側下部に連結する。
また、右側の複合型制震装置1は、例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、ブラケットの右側下部に連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、右側の垂直部材の内側下部に連結する。
これにより、複合型制震装置1は、V字型の斜めに配置される2本の斜め部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置1の例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、上部水平部材の下部に下向きに取り付けられたブラケットに連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、垂直部材の内側の上側寄りに取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置1は、橋梁の上部水平部材及び垂直部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置1の例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、産業機械の下部に下向きに取り付けられたブラケットに連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、床面に上向きに取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置1は、産業機械に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置1の例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、支柱が設置された近くの床面に上向きに取り付けられたブラケットに連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、支柱の近くの配管の下部に下向きに取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置1は、配管に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置1の例えば筒体2から延びたロッド3の先端側の調整式取付具26をその連結孔26aを利用し、ピンやボルトなどによって、上向きの配管のそばの垂直壁面に取り付けられたブラケットに連結する。筒体2の反対側の端体21の取付具24をその連結孔24aを利用し、ピンやボルトなどによって、垂直壁面の近くの配管の側面に取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置1は、配管に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
図3において、複合型制震装置6は、強風や地震及び外力により、例えば、建築物、構造物、橋梁、産業機械、設備機器、配管、ダクトなどの構造部材に加わる振動エネルギーを吸収してその揺れを制御するもので、構造部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを一基の装置で相方の皿バネで対応可能で、しかも振動エネルギーを弾性域に調整された各皿バネの復元力とヒステリシス減衰力でエネルギーを吸収する特徴を備えている。
先ず、複合型制震装置6の各種の構造部材に取り付ける前に、筒体7のロッド外周側8aに取り付けられる皿バネ9A,9Bの初期荷重を取り付け場所の状況に応じて調整しながら、皿バネ9A,9Bを弾性域に調整する。この調整は、ロッド8に取り付けられたストッパー81,82の何れか又は双方を、軸芯方向に進退移動させることで簡単に実現できる。つまり、これらのストッパー81,82はロッド8上で左右の何れかの方向に回すことで進退移動する。その後に、複合型制震装置6を構造部材に取り付ける。複合型制震装置6の取り付け例を図4(A)〜(H)に示す。
複合型制震装置6の例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、斜め部材の下部側に連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、垂直部材と水平部材との角部に取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置6は、斜め部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置6の例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、2本の斜め部材の上部側にそれぞれ連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、左右の垂直部材と上部水平部材との角部に取り付けられた各ブラケットにそれぞれ連結する。
これにより、複合型制震装置6は、2本の斜め部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
このうち2基の複合型制震装置6は上部の水平部材と左右の垂直部材を補強し、例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、上部水平部材の下部に下向きに左右に取り付けられたブラケットにそれぞれ連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、左右の垂直部材の内側の上側寄りに取り付けられた各ブラケットにそれぞれ連結する。
また、残りの2基の複合型制震装置6は下部の水平部材と左右の垂直部材を補強し、例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、下部水平部材の上部に上向きに左右に取り付けられたブラケットにそれぞれ連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、左右の垂直部材の内側の下側寄りに取り付けられた各ブラケットにそれぞれ連結する。
これにより、複合型制震装置6は、上下の水平部材及び左右の垂直部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
このうち左側の複合型制震装置6は、例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、ブラケットの左側下部に連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、左側の垂直部材の内側下部に連結する。
また、右側の複合型制震装置6は、例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、ブラケットの右側下部に連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、右側の垂直部材の内側下部に連結する。
これにより、複合型制震装置6は、V字型の斜めに配置される2本の斜め部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置6の例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、上部水平部材の下部に下向きに取り付けられたブラケットに連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、垂直部材の内側の上側寄りに取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置6は、橋梁の上部水平部材及び垂直部材に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置6の例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、産業機械の下部に下向きに取り付けられたブラケットに連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、床面に上向きに取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置6は、産業機械に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置6の例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、支柱が設置された近くの床面に上向きに取り付けられたブラケットに連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、支柱の近くの配管の下部に下向きに取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置6は、配管に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
複合型制震装置6の例えば筒体7から延びたロッド8の先端側の調整式取付具76をその連結孔76aを利用し、ピンやボルトなどによって、上向きの配管のそばの垂直壁面に取り付けられたブラケットに連結する。同様に筒体7の反対側から延びたロッド8の先端側の調整式取付具74をその連結孔74aを利用し、ピンやボルトなどによって、垂直壁面の近くの配管の側面に取り付けられたブラケットに連結する。
これにより、複合型制震装置6は、配管に加わる圧縮力や引張力の振動エネルギーを、弾性域に調整された皿バネの復元力とヒステリシス減衰力で吸収してその揺れを制御する機能を果たす。
2 筒体
2A 分割筒体
2Aa 外周鍔状突起側面
2B 分割筒体
2Ba 外周鍔状突起側面
21 端体
21a 突起片
21b ロッド挿入穴
22 端体
22a 突起片
22b ロッド挿通孔
23 中央仕切体
23A 分割中央仕切体
23Aa 凸係合面
23Ab 外周鍔状突起側面
23B 分割中央仕切体
23Ba 凹係合面
23Bb 外周鍔状突起側面
23a ロッド挿通孔
24 取付具
24a 連結孔
25 連結長軸ボルト
25a ナット
25b 連結ボルト
26 調整式取付具
26a 連結孔
27 摩擦ダンパー
3 ロッド
3a ロッド外周側
31 ストッパー
32 ストッパー
4 皿バネ
4A 皿バネ
4B 皿バネ
6 複合型制震装置
7 筒体
7A 分割筒体
7Aa 外周鍔状突起側面
7B 分割筒体
7Ba 外周鍔状突起側面
71 端体
71a 突起片
71b ロッド挿入穴
72 端体
72a 突起片
72b ロッド挿通孔
73 中央仕切体
73A 分割中央仕切体
73Aa 凸係合面
73Ab 外周鍔状突起側面
73B 分割中央仕切体
73Ba 凹係合面
73Bb 外周鍔状突起側面
73a ロッド挿通孔
74 調整式取付具
74a 連結孔
75 連結長軸ボルト
75a ナット
75b 連結ボルト
76 調整式取付具
76a 連結孔
77 摩擦ダンパー
78 ベースプレート
8 ロッド
8a ロッド外周側
81 ストッパー
82 ストッパー
9 皿バネ
9A 皿バネ
9B 皿バネ
Claims (4)
- 構造部材に加わる圧縮力及び引張力の振動エネルギーを吸収すべく部材間に介装される制震装置であって、筒体を備え、該筒体内外をその軸芯方向に移動自在に挿通するロッドを筒体内に配置し、上記筒体の両端に端体をそれぞれ取り付け、上記筒体の内部中央に筒体内部を軸芯方向に二分割する中央仕切体を設け、上記一方の端体の中央部位にロッドの端部が軸芯直交方向に振動するのを阻止するロッド挿入穴を形成し他方の端体の中央部位にロッドの端部側が軸芯直交方向に振動するのを阻止するロッド挿通孔を形成し、上記中央仕切体の中央部位にロッドの中央部側が軸芯直交方向に振動するのを阻止するロッド挿通孔を形成し、上記端体の内面に当接してメカストッパーの機能を果たすストッパーを上記ロッドの両側に取り付けると共に少なくとも一方のストッパーを螺子運動で上記ロッドの軸芯方向に進退移動自在に取り付け、上記筒体内の上記中央仕切体を挟んで両側の上記ストッパー間のロッド外周側に皿バネを相方に取り付けたことを特徴とする複合型制震装置。
- 構造部材に加わる圧縮力及び引張力の振動エネルギーを吸収すべく部材間に介装される制震装置であって、筒体を備え、該筒体内外をその軸芯方向に移動自在に挿通するロッドを筒体内に配置し、上記筒体の両端に端体をそれぞれ取り付け、上記筒体の内部中央に筒体内部を軸芯方向に二分割する中央仕切体を設け、上記両方の端体の中央部位にロッドの端部側が軸芯直交方向に振動するのを阻止するロッド挿通孔をそれぞれ形成し、上記中央仕切体の中央部位にロッドの中央部側が軸芯直交方向に振動するのを阻止するロッド挿通孔を形成し、上記端体の内面に当接してメカストッパーの機能を果たすストッパーを上記ロッドの両側に取り付けると共に少なくとも一方のストッパーを螺子運動で上記ロッドの軸芯方向に進退移動自在に取り付け、上記筒体内の上記中央仕切体を挟んで両側の上記ストッパー間のロッド外周側に皿バネを取り付けたことを特徴とする複合型制震装置。
- 引張皿バネ及び圧縮皿バネは、ロッド外周側に2枚重ねの複数の皿バネの傾斜向きが交互に逆向きになるように取り付けられている請求項1又は請求項2に記載の複合型制震装置。
- 横置する筒体の下部にはベースプレートが取り付けられている請求項2に記載の複合型制震装置。
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