JP5670368B2

JP5670368B2 - ラック制振装置

Info

Publication number: JP5670368B2
Application number: JP2012046111A
Authority: JP
Inventors: 高木　政美; 政美高木; 長島　一郎; 一郎長島; 日比野　浩; 浩日比野; 翔青野; 和彦精園; 昌孝英; 慎司大森
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: JP2013180870A

Description

本発明は、ラック制振装置に関する。

物流システムの効率化のため、多段、多列に配置された複数のラックを平行に並べて配置し、ラック間の床部に敷設されたレール上にスタッカクレーンを走行可能に設置して構成された立体自動倉庫が知られている。スタッカクレーンは、主柱に沿って昇降する荷台と、パレット上の荷の積み下ろしを行うフォークとを備えてなる。ラックは、スタッカクレーンによる荷の積み下ろしが可能なように、クレーン側前面に開口部が設けられている。この開口部には、フォークと平行に所定の幅の腕木が配置されており、腕木の上に保管する荷を積載したパレットを載置して収納するようになっている。

このような構造では、ラック構造体が地震によって揺れると、荷崩れを起すなどしてパレットが腕木から落下してしまうおそれがあるので、以下のような制振対策を施すようになっていた。従来の制振対策としては、ラック構造体の固有振動数に応じて調整された可動質量と可動質量の振動を減衰するためのダンパーとを備えた、いわゆるチューンド・マス・ダンパー（ＴＭＤ）をラック頂部に設置する構造があった（たとえば、特許文献１，２参照）。

特開２００４−１０１８９号公報特開２００３−１６５６０２号公報

ＴＭＤの設置方法として、特許文献１では、固定梁部材下方にＴＭＤを着脱可能に設置しているが、ＴＭＤを固定梁に固定するために一時的にせよ装置を所定の高さに揚重・保持する必要があり、足場や揚重クレーンを用意しなくてはならず、既存のラック倉庫に設置する場合には手間が掛かる。また、特許文献２では施工性を考慮して取付枠内にＴＭＤを設け、取付枠をスタッカクレーンによりラック棚に揚重・設置する工夫がなされている。しかし、ＴＭＤが所定の性能を発揮するためには取付枠は剛性を確保する必要があり、枠重量も重くなるなどの問題が生じる。さらに、取付枠とラックとの固定方法も明確に示されていない。

このような観点から、本発明は、設置が簡便なラック制振装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、パレットを載置するためのラックに設けられる制振装置であって、摺動可能に支持された付加質量と、前記付加質量の摺動方向に減衰力を発生させるダンパーと、前記付加質量と前記ダンパーを前記ラックに固定する固定用治具と、を備えており、前記固定用治具は、前記ラックのパレット載置部に固定され、前記付加質量を摺動可能に支持するとともに、前記ダンパーの減衰力を前記ラックに伝達するように構成されており、前記パレット載置部は、前記パレットを載置するための腕木を有し、前記固定用治具は、前記腕木を挟み込む挟持部材と、前記摺動方向に沿って設けられたガイド部材と、前記ガイド部材に沿って設けられた摺動材とを備えており、前記ダンパーは、一端が前記付加質量に接続され、他端が前記挟持部材に接続されていることを特徴とするラック制振装置である。

このような構成によれば、パレット載置部に固定される固定用治具を設けたことで、制振装置を予め一体化してパレット載置部に固定できるようにしておけば、パレット載置部に加工を施すことなく、また荷の積み下ろしを行うスタッカクレーンを利用して制振装置の設置を簡便に行うことができる。また、制振装置をラックの腕木に容易に設置できるとともに、付加質量の摺動をガイドできる。

本発明の制振装置によれば、ラック制振装置を簡便に設置することができる。

本発明の第一実施形態に係るラック制振装置を示した側面断面図である。本発明の第一実施形態に係るラック制振装置を示した正面断面図である。本発明の第一実施形態に係るラック制振装置を示した平面図である。（ａ）は本発明の第一実施形態に係るラック制振装置の固定用治具を示した拡大断面図、（ｂ）は他の形態の固定用治具を示した拡大断面図である。ラック制振装置のスライド式フォークを示した側面図である。本発明の第一実施形態に係るラック制振装置の制振効果を示した図であって、（ａ）は制振装置無しの場合のラック頂部の応答加速度を示したグラフ、（ｂ）は制振装置有りの場合のラック頂部の応答加速度を示したグラフである。本発明の第二実施形態に係るラック制振装置を示した側面断面図である。本発明の第二実施形態に係るラック制振装置を示した正面断面図である。本発明の第二実施形態に係るラック制振装置の固定用治具を示した部分拡大断面図である。

本発明の第一実施形態に係るラック制振装置を、添付した図１〜６を参照しながら説明する。本実施形態に係るラック制振装置は、立体自動倉庫の頂部（最上段）に設けられている。立体自動倉庫は、物流システムの効率化のため、多段、多列に配置された複数のラックを平行に並べて配置し、ラック間の床部に敷設されたレール上にスタッカクレーンを走行可能に設置して構成されている。スタッカクレーンは主柱に沿って昇降する荷台とパレット上の荷の積み降ろしを行うフォークとを備えている。ラック棚は、このスタッカクレーンにより積み降ろしが出来るように、クレーン側の前面に開口を設け、フォークと平行に所定の幅で腕木を配置し、腕木上に保管する荷を積載したパレットを収納する構造となっている。なお、本実施形態においては、スタッカクレーン側からラック制振装置を見た方向を正面とする。また、スタッカクレーンのフォークの移動方向をＸ軸方向（図１の左右方向、図２の紙面垂直方向、図３の上下方向）とし、クレーン側前面の開口幅方向をＹ軸方向（図１の紙面垂直方向、図２の左右方向、図３の左右方向）とし、高さ方向をＺ軸方向（図１および図２の上下方向、図３の紙面垂直方向）として説明する。

図１乃至図３に示すように、ラック制振装置１は、ラック２の腕木３上に設置されている。腕木３は、Ｘ軸方向で隣り合う支柱４，４から同じ高さで張り出した一対のはね出し部５，５の先端部に架け渡されている。はね出し部５は、ラック２の支柱４（Ｘ軸方向に隣り合う支柱４，４の内側面）からＹ軸方向に水平に張り出している。腕木３は、はね出し部５の先端に、はね出し部５に対して直交した状態で固定されている。そして、腕木３がパレット載置部を構成している。腕木３とはね出し部５，５は、クレーン側の面に形成された開口（図２参照）の両側にそれぞれ設けられており（図３も参照）、それぞれ開口の内側に向かって延在している。一対の腕木３，３は、互いに平行になっており、所定の間隔をあけて配置されている。

ラック制振装置１は、付加質量１０と、固定用治具２０と、ダンパー５０と、を備えている。さらに、付加質量１０の上に、荷を支持するための荷支持部材４０が設けられており、付加質量１０上に荷を載せたパレット４５を積載可能に構成されている。付加質量１０と固定用治具２０とダンパー５０と荷支持部材４０とは、一体化されている。なお、本実施形態においては、付加質量１０の質量が大きく、非同調型の制振装置を例に上げて説明するが、これに限定する趣旨ではなく、本発明は通常の同調型の制振装置にも適用可能であるのは言うまでもない。

付加質量１０の質量（ラック制振装置１が複数設けられている場合は、全ての付加質量１０を合わせた質量）は、制振対象とするラックの積載物（最大積載荷重）の全質量の５％〜２０％の質量となるように設定されている。たとえば、１０段のラックであれば、ほぼ１段分の積載物の質量に相当する。付加質量１０は、平らな直方体形状を呈している。なお、付加質量１０の形状は直方体に囚われる必要はない。付加質量１０は、その上部に、荷を載せたパレット４５を載置できるように、水平方向に広く縦方向に薄く形成されている。付加質量１０は、平らな板状を呈し、下面には下方に突出する凸部を備えている。凸部は腕木３，３間に挿入できる形状となっている。このような凸部を設けることで、付加質量１０の質量を確保しつつ上面を低い位置に下げている。

固定用治具２０は、付加質量１０を水平１方向（フォークが移動するＸ軸方向）に摺動可能に支持するとともに、付加質量１０をラック２に固定することで、ラック制振装置１全体をラック２に固定する部材である。図４の（ａ）に示すように、固定用治具２０は、荷を積むパレット（図示せず）を載置するパレット載置部（腕木３）に付加質量１０を固定する。固定用治具２０は、腕木３に固定される固定部２１と、付加質量１０に固定される移動部２６とを備えている。移動部２６は、固定部２１に対してＸ軸方向に摺動する部材である。移動部２６は、断面矩形の角パイプにて構成されており、付加質量１０の底面に固定されている。移動部２６の側面には、後記するストッパ機構３０を固定するための、貫通孔（図示せず）が形成されている。

固定部２１は、腕木３上に載置されるガイド部材２２と、ガイド部材２２の下方に設けられる一対の挟持部材２３，２３とを備えている。ガイド部材２２は、断面コ字状を呈する溝型鋼を、上方に開口するように配置して構成されている。ガイド部材２２は、その底面が腕木３上に接触して載置されている。ガイド部材２２の内側には、移動部２６を移動可能に支持する摺動材２５が設けられている。摺動材２５は、ガイド部材２２の長手方向に沿って二箇所（付加質量１０の可動範囲の端部に移動したときに、二箇所で支持できる位置）に設けられている。摺動材２５は、例えば、フッ素樹脂のような摩擦係数の小さいすべり材にて構成され、断面Ｌ字状に形成されている。摺動材２５は、移動部２６の底面と一方の側面に接触しており、移動部２６の摺動時には適度な摩擦抵抗を受ける。このような構成の摺動材２５によれば、地表面加速度がやや大きい中地震から制振効果を発揮させることができる。なお、地表面加速度の小さな小地震から制振効果を発揮させるためには、ローラーベアリングのような、摩擦係数が、フッ素樹脂よりもさらに小さな摺動部材（図示せず）を使用すればよい。また、挟持部２３の断面をコ字状とし、その上部に市販のリニアガイドのガイド部を固定し、他方を不可質量に固定してもよい。

図１および図４の（ａ）に示すように、ガイド部材２２には、付加質量１０の摺動範囲を制限するストッパ機構３０が設けられている。ストッパ機構３０は、ガイド部材２２に形成された長孔３１と、長孔３１内を移動するピン３２とを備えて構成されている。長孔３１は、ガイド部材２２の側面に、その長手方向（Ｘ軸方向）に沿って長く形成されている。長孔３１は、ダンパー５０の許容変位量よりも短い長さで形成されている。ピン３２は、移動部２６をＹ軸方向に貫通して設けられており、両端部が、長孔３１，３１を貫通してガイド部材２２の外側に突出している。ピン３２が長孔３１の長手方向端部に当接することで、移動部２６および付加質量１０の摺動が規制される。

図４の（ａ）に示すように、挟持部材２３は、ガイド部材２２の底面から下方に延在したプレート材にて構成されている。各プレート材は、腕木３の厚さと同等の寸法の間隔を隔てて配置されており、互いに対向する面で、腕木３の両側面を挟み込んでいる。プレート材の下側の両端部は、斜めに面取りされている。挟持部材２３は、腕木３のせい（高さ）と同等の高さ寸法（Ｚ軸方向の寸法）を備えており、挟持部材２３の下端と、腕木３の下端が同一レベルになっている。挟持部材２３の長さ（Ｘ軸方向長さ）は、はね出し部５，５間の長さ寸法に合わされている。挟持部材２３の両端部が、はね出し部５，５の側面にそれぞれ当接することで、挟持部材２３のＸ軸方向へのずれ移動が規制されている。これによって、挟持部材２３は、ボルト等で固定する必要はない。

なお、より一層強固に固定したい場合は、図４の（ｂ）に示すように、挟持部材２３（プレート材）の高さ寸法（Ｚ軸方向の寸法）を、腕木３のせいより長くしておき、下端部を下方に突出させて、ボルト固定するなどして、固定してもよい。このようにすれば、腕木３にボルト孔などの加工を施すことなく、固定用治具２０を強固に固定できる。

図１および図２に示すように、ダンパー５０は、付加質量１０の摺動方向（Ｘ軸方向）に減衰力を発生させるように配置されている。本実施形態では、ダンパー５０は、付加質量１０の摺動方向に沿って配置されている。ダンパー５０の一端は、付加質量１０の側面１０ａに設けられたブラケット１１に連結されている。ブラケット１１は、付加質量１０の両側の側面１０ａ，１０ａにそれぞれ設けられている（図２参照）。ダンパー５０の他端は、挟持部材２３の側面に設けられたブラケット２７に連結されている。付加質量１０に設けられたブラケット１１は下方に延在しており、ブラケット１１の下端部およびダンパー５０は、腕木３の側方に位置している。

ダンパー５０は、等価粘性減衰として評価したときに過減衰となるように減衰係数が設定されている。ダンパー５０は、広範囲の振動数帯域で制振効果を発揮させるために、一般的なチューンド・マス・ダンパー（ＴＭＤ）からバネを無くして周期を無限大とし、ダンパー５０の減衰係数が通常よりも大きく、過減衰となるような減衰を与えるようになっている。ダンパー５０は、例えばオイルダンパーからなり、バネをなくして周期を無限大としているが、仮に制振装置を固有周期１０秒の1質点系としたときの減衰定数として評価した場合、２００％以上の減衰となるように付与する。なお、本実施形態では、オイルダンパーを用いているが、これにこだわる必要はなく、大きな減衰を与えるものであれば、粘弾性ダンパーや鋼材、摩擦を用いた履歴系のダンパーなどの他の方式のダンパーでもよい。

荷支持部材４０は、断面矩形の角パイプにて構成されており、付加質量１０の上面に溶接またはボルトなどの締結手段によって固定されている。荷支持部材４０は、一対設けられて、互いに平行に配置されている。荷支持部材４０は、腕木３の延在方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。一対の荷支持部材４０，４０の離間距離は、腕木３，３間の離間距離と同等である。荷支持部材４０は、スタッカクレーンのスライド式フォーク５５の挿入部分の高さ寸法よりも大きい高さ寸法を備えている。これによって、付加質量１０上にスタッカクレーンを利用して荷の積み下ろしを行うことができる。

荷支持部材４０上に載置されるパレット４５は、落下しないように係止して固定してもよいし、ボルトなどの締結手段で強固に固定してもよい。締結手段で固定すると、荷の質量も付加質量の質量として計算できるので、制振効果を高めることができる。

荷支持部材４０のＹ軸方向外側の側方には、カバー部材４７が設けられている。カバー部材４７は、地震時にパレット４７が側方に飛び出すのを防止する。カバー部材４７は板状を呈しており、Ｘ軸方向に隣り合う支柱４，４間に架け渡されている。

以上のような付加質量１０と固定用治具２０とダンパー５０とが一体化されてなるラック制振装置１は、図５に示すように、荷の積み下ろしを行うスタッカクレーンのスライド式フォーク５５で、設置位置に揚重されて設置される。スライド式フォーク５５は、対向する腕木３，３間に挿入可能な幅寸法（Ｙ軸方向寸法）を備えている。スライド式フォーク５５は、付加質量１０の底面を支持面として、ラック制振装置１を支持する。スライド式フォーク５５は、設置位置の開口部前方から後方の腕木３，３位置に向かって延伸し、ラック制振装置１を所望の平面位置に移動させた後、腕木３，３上に降下させる。このとき、挟持部材２３の下側の両端部が斜めに面取りされているので、はね出し部５，５間にスムーズに案内して配置することができる。スライド式フォーク５５には、制振装置位置出し治具５６が設けられている。制振装置位置出し治具５６は、付加質量１０を挟み込むように、付加質量１０の前後両面に当接している。この制振装置位置出し治具５６を設置すれば、地震などにより付加質量１０が移動して残留変位が生じたときに、スタッカクレーンを用いて遠隔操作により付加質量１０の原点復帰が可能となる。

以上のようなラック制振装置１によれば、ラック制振装置１をラックの腕木３（パレット載置部）上に固定するので、付加質量１０と固定用治具２０とダンパー５０とを予め一体化することで、荷の積み下ろしを行うスタッカクレーンを利用してラック制振装置１の設置を容易に行える。

また、ガイド部材２２と摺動材２５を設けたことで、付加質量１０の摺動をガイドでき、摺動方向を直線状に保持できるとともに、摺動を円滑に行うことができる。さらに、摺動材２５を適宜選択すれば、種々の揺れに対する制振効果を得ることができる。

また、ガイド部材２２に、ストッパ機構３０を設けたことで、付加質量１０が摺動部分から逸脱して落下するのを防止できる。さらに、ピン３２が長孔３１の端部に衝突する際には、衝突ダンパーとしても効果も期待できる。また、ダンパー５０の変位（伸縮量）を許容量以内に抑えることもできる。

また、付加質量１０の上に荷を積むことができるので、荷を効率的に保管でき、保管スペースの有効活用が可能となる。さらに、荷を付加質量１０に強固に固定すれば、荷の質量も付加質量１０の質量として加算することができるので、制振効果を高められる。

さらに、付加質量の質量を制振対象物の全質量の５％以上と大きくし制振対象物の固有振動数と非同調の状態で支持し、ダンパーにより多大な減衰性能を与えることで、付加質量１０の変形を抑え効果的に振動エネルギーを消費することができる。これによって、従来のようなラック構造体への同調作業が不要となり作業手間が低減される。また、荷の積載状態に関わらず（荷の荷重増減に関わらず）常に制振効果を発揮できる。図６にラック頂部の応答加速度を示したグラフを示す。制振装置無しの場合（図６の（ａ）参照）と本実施形態のラック制振装置１有りで付加質量１０上の積載物有り（強固に固定されたもの）の場合（図６の（ｂ）参照）と、ラック制振装置１有りで付加質量１０上の積載物無しの場合（図６の（ｃ）参照）とを比較した。付加質量１０上の積載物は、荷支持部材４０に強固に固定している。ラック制振装置１の付加質量１０の質量はラックの積載物の全質量の１０％、付加質量１０と積載物とを合わせた質量は３０％とした。ラック頂部の応答加速度は、制振装置無しの条件で最大１９．６６２（ｍ／ｓ^２）であるときに、ラック制振装置１有り（積載物有り）の条件で最大７．７６６（ｍ／ｓ^２）となり、ラック制振装置１有り（積載物無し）の条件で最大１１．４４３（ｍ／ｓ^２）となる。つまり、ラック制振装置１を設け、付加質量１０上に積載物を設置すると、ラック頂部の応答加速度の最大値を４０％以下に低減することができる。また、積載物を設置しない場合であっても、ラック頂部の応答加速度の最大値を６０％以下に低減することができた。

次に、本発明の第二実施形態に係るラック制振装置を、添付した図７乃至図９を参照しながら説明する。図７および図８に示すように、ラック制振装置１’は、第一付加質量１０’と荷支持部材４０との間に、第二付加質量６０と、第二付加質量６０を第一付加質量１０’に固定する第二固定用治具７０と、第二ダンパー９０とがさらに設けられている。つまり、第二付加質量６０の上に荷支持部材４０が設けられている。第一付加質量１０’は、可能な限り質量を小さくし、固定用治具２０およびダンパー５０と一体化されている。第一付加質量１０’は、固定用治具２０によってＸ軸方向に摺動可能に、腕木３，３上に固定されている。固定用治具２０およびダンパー５０は、第一実施形態のものと同等であるので同じ符号を付して説明を省略する。

第一付加質量１０’と第二付加質量６０の質量（ラック制振装置１’が複数設けられている場合は、全ての第一付加質量１０’と第二付加質量６０を合わせた質量）を合わせると、制振対象とするラックと積載物（最大積載荷重）との全質量の５％〜２０％の質量となるように設定されている。第一付加質量１０’の質量は可能な限り小さくし、残りの質量を第二付加質量６０の質量とすることが好ましい。

第二付加質量６０は、第二固定用治具７０によって第一付加質量１０’の摺動方向（Ｘ軸方向）と直交する水平方向（Ｙ軸方向）に摺動可能に支持されている。図９に示すように、第二固定用治具７０は、第一付加質量１０’に固定される固定部７１と、第二付加質量６０に固定される移動部７６とを備えている。移動部７６は、固定部７１に対してＹ軸方向に摺動する部材である。移動部７６は、断面矩形の角パイプにて構成されており、第二付加質量６０の底面に固定されている。移動部７６の側面には、ストッパ機構３０を固定するための、貫通孔（図示せず）が形成されている。

固定部７１は、第一付加質量１０’上に固定されるガイド部材７２を備えてなる。ガイド部材７２は、断面コ字状を呈する溝型鋼を、上方に開口するように配置して構成されている。ガイド部材７２は、その底面が第一付加質量１０’上に載置されている。ガイド部材７２は、溶接あるいは図示しないボルト等によって第一付加質量１０’に固定されている。ガイド部材７２の内側には、移動部７６を移動可能に支持する摺動材２５が設けられている。摺動材２５は、第一実施形態のものと同等であるので同じ符号を付して説明を省略する。

図８および図９に示すように、ガイド部材７２には、第二付加質量６０の摺動範囲を制限するストッパ機構３０が設けられている。ストッパ機構３０は、ガイド部材７２に形成された長孔３１と、長孔３１内を移動するピン３２とを備えて構成されている。すなわち、ストッパ機構３０は、第一実施形態のものと比較して方向が違うのみであって構成は同等である。また、固定部７１と移動部７６を市販のリニアガイドに置き換えてもよい。

図８に示すように、第二ダンパー９０は、第二付加質量６０の摺動方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されている。第二ダンパー９０の一端は、第二付加質量６０の側面６０ａに設けられたブラケット６１に連結されている。ブラケット６１は、第二付加質量６０の両側の側面６０ａ，６０ａにそれぞれ設けられている（図７参照）。第二ダンパー９０の他端は、第二固定用治具７０のガイド部材７２の側面に設けられたブラケット７５に連結されている。第二ダンパー９０は、ダンパー５０と同等の構成となっており、過減衰となるように減衰係数が設定されている。なお、第二ダンパー９０もオイルダンパーに限定されるものではなく、他の方式のダンパーでもよい。

荷支持部材４０は、第一実施形態のものと同等であるので同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態においても、一対の荷支持部材４０，４０は腕木３，３に沿って配置されている。荷支持部材４０は、第二付加質量６０の摺動方向（Ｙ軸方向）に直交して配置されている。

以上のような構成のラック制振装置１’によれば、第一実施形態のラック制振装置１と同等の作用効果を得られるほかに、水平１方向（Ｘ軸方向）に摺動可能な付加質量１０’の上には、直交する方向（Ｙ軸方向）に摺動可能な第二付加質量６０を設けたことによって、水平方向（ＸＹ平面上）のあらゆる方向の揺れを効率的に制振できるので、制振効果を高めることができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施形態ではラックの最上段にラック制振装置１，１’を設置しているが、最上段に限定されるものではなく、ラックの上部であれば、最上段よりも下の段であっても制振効果を得ることができる。

１ラック制振装置
１’ ラック制振装置
２ラック
３腕木（パレット載置部）
１０付加質量
１０’ 第一付加質量
２０固定用治具
２２ガイド部材
２３挟持部材
２５摺動材
３０ストッパ機構
４０荷支持部材
４５パレット
５０ダンパー
６０第二付加質量
７０第二固定用治具
９０第二ダンパー

Claims

パレットを載置するためのラックに設けられる制振装置であって、
摺動可能に支持された付加質量と、前記付加質量の摺動方向に減衰力を発生させるダンパーと、前記付加質量と前記ダンパーを前記ラックに固定する固定用治具と、を備えており、
前記固定用治具は、前記ラックのパレット載置部に固定され、前記付加質量を摺動可能に支持するとともに、前記ダンパーの減衰力を前記ラックに伝達するように構成されており、
前記パレット載置部は、前記パレットを載置するための腕木を有し、
前記固定用治具は、前記腕木を挟み込む挟持部材と、前記摺動方向に沿って設けられたガイド部材と、前記ガイド部材に沿って設けられた摺動材とを備えており、
前記ダンパーは、一端が前記付加質量に接続され、他端が前記挟持部材に接続されている
ことを特徴とするラック制振装置。