JP6231330B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、制振装置に関する。

従来、制振装置としては、たとえば、架台と、当該架台上を往復動自在な可動マスと、当該可動マスを往復動させるアクチュエータとを備えており、上記アクチュエータは、上記架台上に軸周りに回転自在に取り付けた螺子軸と、螺子軸に回転自在に螺着されるとともに可動マスに固定されるボールナットと、架台に固定されるとともにロータが上記螺子軸に連結される電動モータとを備えて構成されたものがある（たとえば、特許文献１参照）。

この種の制振装置にあっては、建築物の上層階に設置され、風や地震等によって建築物が振動する際に、アクチュエータで可動マスを加振し、この可動マスの振動によって建築物の振動を抑制することができる。

特開平０６−３３６３８号公報

ところで、従来の制振装置では、可動マスを螺子軸とボールナットとでなる送り螺子機構と電動モータとで構成し、電動モータを駆動することで可動マスを往復動させるようになっているため、螺子軸の全長は少なくとも可動マスのストローク長さ以上に設定されなくてはならない。

また、電動モータと螺子軸とを同軸に調整しなければならないため、架台に電動モータと螺子軸とを取り付けた状態で運搬することが好ましいが、既存の建築物に制振装置を設置しようとした場合、電動モータと螺子軸とを一体化した状態では長尺になってしまい建築物のエレベータ内に収まらず、制振装置の設置場所へ制振装置を搬入することができない場合がある。

さらに、従来の制振装置では、螺子軸の一端に電動モータを配置しており、電動モータが可動マスの横方に張り出すように設置しなくてはならず、可動マスの移動方向の装置寸法が非常に長くなり、建築物に制振装置の設置スペースを大きく確保しなければならない。

したがって、従来の制振装置では、設置場所への搬入が困難であって、設置スペースを大きく確保しなければならないといった問題がある。

そこで、本発明は、上記不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、設置場所への搬入が簡単で、建築物への設置スペースが小さい制振装置を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における制振装置は、架台と、当該架台上を往復動自在な可動マスと、当該可動マスを往復動させるアクチュエータとを備えた制振装置において、上記アクチュエータは、上記架台に固定されて上記可動マスの移動方向に沿う固定ラックと、上記可動マスに固定されて上記固定ラックに対向するマス側ラックと、上記固定ラックと上記マス側ラックに挟まれて双方に歯合するピニオンギアと、上記架台および上記可動マスの双方に対して上記可動マスの移動方向へ往復動自在に設けたモータベースと、上記モータベースに搭載されて上記ピニオンギアを駆動するモータとを備えたことを特徴とする。

本発明の制振装置は、モータを搭載したモータベースの往復動によるストローク距離を２倍に増幅して可動マスを駆動するので、直動型のアクチュエータを利用することが無く、制振装置の設置個所への運搬の際に通路やエレベータなどの狭小箇所の通過を余儀なくされるなどの運搬上の制約があっても当該設置個所への運搬が可能となる。また、可動マスのストローク方向にアクチュエータが張り出すことが無く、制振装置の全長を短縮化することができ、建築物への設置スペースも小さくすることができる。

本発明の制振装置によれば、設置場所への搬入が簡単で、建築物への設置スペースを小さくして、建築物への搭載性が向上することになる。

一実施の形態における制振装置の正面断面図である。 一実施の形態における制振装置の側面断面図である。 一実施の形態における制振装置の平面図である。

図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における制振装置は、図１から図３に示すように、架台１と、当該架台１上を往復動自在な可動マス２と、当該可動マス２を往復動させるアクチュエータＡとを備えて構成されている。

以下、各部について詳細に説明する。架台１は、図１から図３に示すように、長方形であって、長手方向の両端から立ち上がるストッパ保持部１１，１２と、ストッパ保持部１１，１２にそれぞれ取り付けられたマス側ストッパ１３とベース側ストッパ１４とが設けられている。また、架台１には、架台１の短手方向の両端から立ち上がりストッパ保持部１１，１２に架け渡される壁状のレール脚１５，１６が設けられている。

マス側ストッパ１３およびベース側ストッパ１４は、この実施の形態では、ともにテレスコピック型の油圧バッファとされており、収縮時に自身の収縮を妨げる減衰力を発揮することができるようになっている。

可動マス２は、図１から図３に示したように、架台１に一対のリニアガイド３，３を介して乗せられており、図１中左右方向へ往復動可能とされている。可動マス２の下端には、可動マス２の移動方向に沿って設けた一対のベアリング脚２１，２２が設けられている。

リニアガイド３は、それぞれ、架台１のレール脚１５，１６に長手方向に沿って設けたレール３１と、可動マス２のベアリング脚２１，２２に取り付けられてレール３１上を走行する二つのベアリング３２とで構成されている。各リニアガイド３におけるレール３１は、互いに平行に架台１の短手方向の両端に長手方向に沿って設けられており、可動マス２は、リニアガイド３によってガイドされてレール３１，３１に沿って往復動することができる。可動マス２は、ストロークエンドに到達するとマス側ストッパ１３に衝合して、可動マス２がレール３１，３１の範囲内での移動が許容されるが、レール３１から脱線してしまうことが無いようになっている。

アクチュエータＡは、架台１に固定されて可動マス２の移動方向に沿う固定ラック４と、可動マス２に固定されて固定ラック４に対向するマス側ラック５と、固定ラック４とマス側ラック５に挟まれて双方に歯合するピニオンギア６と、架台１および可動マス２の双方に対して可動マス２の移動方向へ往復動自在に設けたモータベース７と、モータベース７に搭載されてピニオンギア６を駆動するモータ８とで構成されている。

固定ラック４は、この場合、架台１に二つ設けられており、架台１の上端であってレール脚１５，１６の間に可動マス２の走行方向に沿って設けられたラック支持脚１７，１８にそれぞれ歯を上方へ向けて固定されている。他方、マス側ラック５は、可動マス２に二つ設けられており、可動マス２の下端であってベアリング脚２１，２２の間に可動マス２の走行方向に沿って設けられたラック支持脚２３，２４にそれぞれ歯が上記固定ラック４に対向するように下方へ向けて固定されている。

つまり、この場合、ラック支持脚１７に固定された固定ラック４とラック支持脚２３に固定されたマス側ラック５とが互いに歯を向け合いながら平行に配置されて、ラック支持脚１８に固定された固定ラック４とラック支持脚２４に固定されたマス側ラック５とが互いに歯を向け合いながら平行に配置されている。

そして、ピニオンギア６は、向かい合う固定ラック４とマス側ラック５との間のそれぞれに、これらに歯合しつつ介装されており、丁度、固定ラック４とマス側ラック５によって挟まれる恰好となっている。なお、固定ラック４、マス側ラック５およびピニオンギア６は、バックラッシが低減された構造を採用したものであると好ましい。

さらに、架台１と可動マス２と一対のリニアガイド３，３間の空間には、モータベース７が配置されており、このモータベース７は、架台１に一対のリニアガイド９，９を介して搭載されており、可動マス２の走行方向に沿って往復移動自在とされている。リニアガイド９は、それぞれ、架台１に長手方向に沿って設けたレール４１と、モータベース７の下端に設けられてレール４１上を走行する二つのベアリング４２とで構成されている。各リニアガイド９におけるレール４１は、互いに平行であって架台１の長手方向に沿って設けられており、モータベース７は、リニアガイド９によってガイドされてレール４１，４１に沿って往復動することができる。また、モータベース７は、ストロークエンドに到達するとベース側ストッパ１４に衝合して、レール４１，４１の範囲内での移動が許容されるが、レール４１から脱線してしまうことが無いようになっている。

さらに、モータベース７には、二つのモータ８が搭載されている。モータ８は、向かい合う固定ラック４とマス側ラック５の両方に歯合するピニオンギア６を駆動するようになっており、この実施の形態では、モータ８は、減速機１０を介してピニオンギア６に接続されているが、モータ８を直接にピニオンギア６に接続するようにしてもよい。

ここで、ピニオンギア６、固定ラック４およびマス側ラック５の機構の動作を説明する。まず、固定ラック４とマス側ラック５とが固定されておらず、ピニオンギア６の回転軸を固定して、つまり、モータベース７を固定してピニオンギア６をモータ８でその場で回転させることを考える。この場合、ピニオンギア６が図１中時計回りに回転すると、下方の固定ラック４は左側へ移動し、上方のマス側ラック５は右側へ移動するが、固定ラック４とマス側ラック５の移動距離は等しい。つまり、ピニオンギア６がその場で回転するとピニオンギア６を中心として固定ラック４とマス側ラック５の移動方向は反対となるが移動距離は等しくなる。

つづいて、固定ラック４を固定し、ピニオンギア６の回転軸での回転と左右方向への移動を可能とし、つまり、モータベース７が固定ラック４を保持する架台１に対して左右方向へ移動可能とし、マス側ラック５も左右方向へ移動可能であるとする場合、要するに上述したアクチュエータＡと同様の構成である場合、ピニオンギア６を右方向へ移動させると、ピニオンギア６は固定ラック４が固定されているので時計回りに回転することになる。ピニオンギア６が回転すると固定ラック４とマス側ラック５の動きは左右反対で移動距離は等しくなるのであるが、固定ラック４が固定されているため固定ラック４が動かない代わりにモータベース７とマス側ラック５を保持している可動マス２が右側へ移動することになる。

そして、ピニオンギア６が固定ラック４とマス側ラック５の相対移動の中心となることから、モータベース７が移動する分、マス側ラック５を保持した可動マス２はモータベース７の右方向への移動距離の２倍の距離だけ右側へ移動することになる。反対に、ピニオンギア６を図１中左方向へ移動させると、上記と同様に、可動マス２はモータベース７の移動距離の２倍の距離を左側へ移動することになる。

したがって、ピニオンギア６をモータ８で図１中左右方向へ移動させることで、可動マス２をモータベース７の移動距離の２倍の距離移動させることができる。

また、可動マス２を挟んで移動方向の両側にはマス側ストッパ１３が設けられており、可動マス２が図１中右方或いは左方のストロークエンドへ達すると、マス側ストッパ１３が可動マス２に当接して可動マス２のそれ以上のストロークを規制して可動マス２を停止させる。このように、可動マス２がストロークエンドでストロークが規制されるようになっているので、可動マス２が架台１から脱落することがない。

さらに、この実施の形態では、モータベース７を挟んで移動方向の両側にはベース側ストッパ１４が設けられており、モータベース７が図１中右方或いは左方のストロークエンドへ達すると、ベース側ストッパ１４がモータベース７に当接してモータベース７のそれ以上のストロークを規制してモータベース７を停止させる。このように、可動マス２のみならずモータベース７がストロークエンドでストロークが規制されるようになっているので、マス側ストッパ１３が万が一機能しなくなったとしても、可動マス２が架台１から脱落することがない。

そして、マス側ストッパ１３およびベース側ストッパ１４が油圧バッファとされることで、可動マス２およびモータベース７を油圧バッファが減衰力を発揮させて徐々に減速させて停止させることができるので、ストロークエンドでの衝撃を緩和することができる。

このように、本発明の制振装置は、固定ラック４、マス側ラック５とピニオンギア６でなる機構を架台１に往復動自在のモータベース７に搭載したモータ８で駆動する方式を採用しており、アライメント調整が容易であるから組み立てが簡単であり、制振装置の設置個所へ制振装置を完成品として運搬するのではなく部品にばらして運搬し、当該設置個所にて制振装置を組み立てることができる。

また、モータ８を搭載したモータベース７の往復動によるストローク距離を２倍に増幅して可動マス２を駆動するので、可動マス２を高速動作させることができ、その分、可動マス２の重量を軽減しても制振効果を得ることができ、制振装置が軽量となるので、この点でも、制振装置の運搬が容易となる。

さらに、モータ８を搭載したモータベース７の往復動によるストローク距離を２倍に増幅して可動マス２を駆動するので、直動型のアクチュエータを利用することが無く、制振装置の設置個所への運搬の際に通路やエレベータなどの狭小箇所の通過を余儀なくされるなどの運搬上の制約があっても当該設置個所への運搬が可能となる。

また、直動型のアクチュエータを利用すると、どうしても、直動型アクチュエータの駆動源の設置が必要である他、アクチュエータの全長が少なくともストローク長の２倍の長さとなる。このように、直動型のアクチュエータの全長は、可動マス２のストロークに全く寄与しない長さを含んでおり、架台１にアクチュエータを搭載する関係上、架台１が大型化してしまう。これに対して、本願発明の制振装置にあっては、可動マス２の駆動を架台１に往復動自在としたモータベース７に搭載したモータ８で駆動する方式を採用しているので、可動マス２のストローク方向にアクチュエータＡが張り出すことが無く、制振装置の全長を短縮化することができ、建築物への設置スペースも小さくすることができる。よって、本発明の制振装置によれば、設置場所への搬入が簡単で、建築物への設置スペースを小さくして、建築物への搭載性が向上することになる。

また、モータベース７が架台１と可動マス２との間に配置されることで、図３に示すように、平面視で可動マス２に対してモータベース７がずれた位置に配置されることがなく、架台１をより小型化することができ、高い省スペース効果を得ることができる。

さらに、アクチュエータＡを構成する固定ラック４、マス側ラック５、ピニオンギア６、モータベース７およびモータ８が全て架台１と可動マス２と一対のリニアガイド３，３で囲まれた空間内に配置されるので、リニアガイド３，３の距離を長くすることができ可動マス２を架台１に安定的に指示することができるとともに、アクチュエータＡを上記空間に収容することで、架台１を小型化することができる。

なお、上記したところでは、固定ラック４、マス側ラック５およびピニオンギア６でなる機構を二つ設けて、ピニオンギア６に対してモータ８を一つ割り当てて駆動するようにしているが、固定ラック４、マス側ラック５およびピニオンギア６でなる機構の設置数、モータ８の設置数は任意であり、複数のピニオンギア６を単一のモータ８で駆動することもでき、一つのピニオンギア６を複数のモータ８で駆動することも可能である。固定ラック４とマス側ラック５の間にピニオンギア６を複数歯合させ、これらピニオンギア６を駆動するようにしてもよい。

さらに、架台１に対して可動マス２を往復動自在に搭載させるに際しては、リニアガイド３以外の機構を用いることができ、リニアガイド３の利用に限定されるものではなく、また、架台１に対してモータベース７を往復動自在に搭載させるについても、リニアガイド９以外の機構を用いることができ、リニアガイド９の利用に限定されるものではない。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

１ 架台
２ 可動マス
３ リニアガイド
４ 固定ラック
５ マス側ラック
６ ピニオンギア
７ モータベース
８ モータ
１３ マス側ストッパ
１４ ベース側ストッパ
３１ レール
３２ ベアリング
Ａ アクチュエータ

Claims (5)

1. 架台と、当該架台上を往復動自在な可動マスと、当該可動マスを往復動させるアクチュエータとを備えた制振装置において、上記アクチュエータは、上記架台に固定されて上記可動マスの移動方向に沿う固定ラックと、上記可動マスに固定されて上記固定ラックに対向するマス側ラックと、上記固定ラックと上記マス側ラックに挟まれて双方に歯合するピニオンギアと、上記架台および上記可動マスの双方に対して上記可動マスの移動方向へ往復動自在に設けたモータベースと、上記モータベースに搭載されて上記ピニオンギアを駆動するモータとを備えたことを特徴とする制振装置。
2. 上記モータベースは、上記架台と上記可動マスとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 上記可動マスは、上記架台に上記可動マスの移動方向に沿って設けたレールと当該レールを走行するベアリングとを備えた一対のリニアガイドによって上架台に対して往復動自在とされ、上記アクチュエータは、上記架台と上記可動マスと上記一対のリニアガイドで囲まれた空間内に配置されることを特徴とする請求項２に記載の制振装置。
4. 上記架台に、上記可動マスのストロークエンドの両側で当該可動マスの移動を規制するマス側ストッパと、上記モータベースのストロークエンドの両側で上記モータベースの移動を規制するベース側ストッパとを設けたこと特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制振装置。
5. 上記マス側ストッパおよび上記ベース側ストッパは、ともに油圧バッファであることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。

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