JP6278666B2

JP6278666B2 - 制振装置

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Publication number: JP6278666B2
Application number: JP2013240164A
Authority: JP
Inventors: 杉内　章浩; 章浩杉内; 達士石山; 佐藤　琢也; 琢也佐藤
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: JP2015098935A

Description

本発明は、制振装置に関する。

物流システムの効率化のため、荷物（物品）の所定の棚への収納及び搬出、更には保管、在庫管理などをコンピュータで制御するラック（Rack）式倉庫が知られている。

このような、ラック式倉庫では、荷物が積載されるラック構造体が地震によって揺れると、荷崩れを起こし、荷物が落下する怖れがある。よって、マスダンパー（制振装置）をラック頂部に設置することで、ラック構造体を制振する技術が開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

ここで、ＴＭＤ方式のマスダンパー（制振装置）は、マスダンパーの錘（マス（付加質量））の周期をラック構造体の周期に同調させてラック構造体を制振する。しかし、荷物の積載状態（積載重量や集積位置等）によってラック構造体の周期が変化するので、錘の周期をラック構造体の周期に常に同期させて制振効果を発揮させるのは困難であった。

そこで、特許文献１のラック制振装置では、復元力を発生させさるばね等の復元機構を設けない構造とすることで、付加質量が一定の固有振動数を持たず、ラック構造体の固有振動数と非同調の状態としている。

しかし、特許文献１のラック制振装置では、バネ等の復元機構が無いので、ラック制振装置を設置したのち、錘（マス（付加質量））を所定の基準位置（例えば、ラック構造体の振動方向の中心部）に配置する必要がある。また、荷物の搬入や搬出などでラック構造体が振動し、錘の位置がずれると、錘を再度所定の基準位置に配置し直す必要がある。

特許２０１３−１８０８６９号公報特許２０１３−１８０８７０号公報

本発明は、上記事実を鑑み、制振装置の錘部の位置調整の作業を軽減することが課題である。

請求項１の発明は、多列且つ多段に荷物が積載されるラック構造体に取り付けられる架台と、前記架台に水平方向に移動可能に支持された錘部と、前記架台と前記錘部とに連結されたダンパーと、前記架台と前記錘部とに連結され、前記錘部を基準位置に復元する復元手段と、を有し、前記荷物が積載された状態の前記ラック構造体の最大周期よりも前記錘部の周期が大きくなるように、前記錘部と前記ダンパーと前記復元手段との諸元が設定されている。

請求項１に記載の発明では、ラック構造体の最大周期よりも制振装置の錘部の周期が大きい。よって、地震時にラック構造体が揺れると錘部はその場（基準位置）に留まろうとし、これによりダンパーが伸縮してエネルギーを吸収し、制振効果を発揮する。つまり、荷物の積載状態によることなく、効果的に制振効果を発揮することができる。

ここで、制振装置は、錘部を基準位置に復元する復元手段が設けられている。よって、例えば、制振装置の設置時に錘部を基準位置に設定したり、設置後に錘部が基準位置からずれた場合に基準位置に戻したりする必要がない。したがって、制振装置の錘部の位置調整の作業が軽減する。

請求項２の発明は、前記架台は、前記ラック構造体の設置場所における前記ラック構造体を構成する四つの柱の内側に設置される架台本体と、前記架台本体に取り付けられ、外側に延出する延出部が前記柱の側部に接触することで、前記架台本体のＸ方向及びＹ方向の移動を規制する規制手段と、を備える。

請求項２に記載の発明では、ラック構造体を構成する四つの柱の内側に配置された架台本体に、規制手段を取り付けることで、架台本体のＸ方向及びＹ方向の移動が規制され、制振装置がラック構造体に設置場所に取り付けられる。したがって、制振装置をラック構造体に容易に設置することができる。

請求項３の発明は、前記架台本体は、前記ラック構造体に荷物を搬送する搬送機構で前記設置場所に搬送可能に構成されている。

請求項３に記載の発明では、制振装置の架台本体を搬送機構でラック構造体の設置場所に搬送して設置する。なお、搬送時に錘部が基準位置から移動しても、復元手段によって基準位置に復元される。また、搬送時に錘部が大きく移動してラック構造体に当たることがない。

また、架台本体を設置場所に設置後、架台本体に規制手段を取り付けることで、架台本体のＸ方向及びＹ方向の移動が規制され、制振装置がラック構造体に取り付けられる。

このように、架台本体を搬送機構で搬送させることで、制振装置をラック構造体に容易に設置することができる

本発明によれば、制振装置の錘部の位置調整の作業を軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る制振装置が設けられたラック式倉庫を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る制振装置の斜視図である。図２に示す制振装置がラック構造体に設置された状態を一部想像線（二点破線）で示す平面図である。図３の固定部材を拡大した拡大平面図である。制振装置による制振効果を説明するための説明図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態に係る制振装置について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｚは鉛直方向を示し、矢印Ｘは後述するラック構造体５０の長手方向を示し、矢印Ｙはラック構造体５０の幅方向（Ｘ方向と直交する方向）を示している。

［ラック式倉庫］
まずラック式倉庫１０の全体構成について図１と図３とを用いて説明する。なお、図３は、判り易くするため後述する錘部１３０等を想像線（二点破線）で図示している。

図１には、本発明の一実施形態の制振装置１００が上端部に設置されたラック式倉庫１０が図示されている。ラック式倉庫１０は、荷物（物品）９０の所定の場所への収納、搬出、保管、及び在庫管理などを、図示してないコンピュータで制御している。

ラック式倉庫１０は、ラック構造体５０とスタッカークレーン２０とを含んで構成されている。本実施形態では、二つのラック構造体５０がＹ方向に間隔をあけて平行に並んで配置され、これら二つのラック構造体５０の間にスタッカークレーン２０が配置されている。また、二つのラック構造体５０は、同様の構造であるので、これらは特に区別しないで説明する。

ラック構造体５０は、柱５２と載置部５６とブレース６０とを有している。柱５２は、長手方向（Ｘ方向）に並んで配置され、この長手方向に並んだ柱５２の列がＹ方向に二列間隔をあけて平行に配置されている。

図１及び図３に示すように、載置部５６は、Ｙ方向に沿って配置され且つＸ方向に間隔をあけて平行に配置された二本の水平材５４が連結材５８で連結された構成となっている。この載置部５６が各列の柱５２に架け渡され接合されている。また、図１に示すように、ブレース６０が、柱５２と載置部５６との上下の接合部位に斜めに架け渡され接合されている。

そして、四つの柱５２の内側（ブレース６０間）の載置部５６の上に荷物９０が載置される。なお、正確には荷物９０はパレット９２の上に載置され、このパレット９２が載置部５６の上に載置される。また、荷物９０が載置され収納される四つの柱５２の内側の載置部５６の上部空間を荷物設置部（棚）６２（図３も参照）とし、ラック構造体５０は、この荷物設置部（棚）６２が多列且つ多段に設けられた構成となっている。

図１に示すように、二つのラック構造体５０がＹ方向に間隔をあけて平行に並んで配置され、これら二つのラック構造体５０の間にスタッカークレーン２０が配置されている。スタッカークレーン２０は、ラック構造体５０の荷物設置部（棚）６２に、パレット９２の上に載置された荷物９０を搬送する装置である。

スタッカークレーン２０は、ラック構造体５０の間にＸ方向に沿って敷設された図示していないレール上を走行するように構成されている。

スタッカークレーン２０は、Ｘ方向に間隔をあけて長手方向を鉛直方向として配置された二本のガイドフレーム２２と、ガイドフレーム２２間に設けられた荷台２４と、を有している。荷台２４はガイドフレーム２２に沿って図示していない昇降装置によって昇降する。また、荷台２４には、荷物設置部（棚）６２にパレット９２の上に載置された荷物９０を、パレット９２ごと受け渡すスライド式移載装置（フォーク）２６が装備されている。

そして、図１、図３、及び図５に示すように、ラック式倉庫１０を構成するラック構造体５０の最上段の荷物設置部６２に、後述する制振装置１００が設けられている。なお、図１では、図の右側のラック構造体５０にのみ制振装置１００が設置されているように図示されているが、実際には左側のラック構造体５０にも制振装置１００が設置されている。

［制振装置］
つぎに、制振装置について、図２及び図３を用いて説明する。

図２及び図３に示すように、制振装置１００は、架台１１０と錘部１３０とダンパー１５０とばね１６０（図３参照）とを含んで構成されている。また、架台１１０は、架台本体１１２と固定部材２００とを含んで構成されている。

図３に示すように、架台本体１１２は、略矩形枠状であり、平面視においてラック構造体５０の荷物設置部６２（四つの柱５２の内側）に収まる大きさであり、本実施形態では、パレット９２（図１参照）と略同じ大きさとなっている。

図２及び図３に示すように、架台本体１１２のＹ方向に沿ったフレーム１１４上には、ガイドレール１４０が設けられている。このガイドレール１４０には上部フレーム１４２が移動可能に取り付けられている。この上部フレーム１４２の上には、積層された複数枚の鋼鉄板１３６で構成された錘部（マス（付加質量））１３０が設けられている。よって、上部フレーム１４２に設けられた錘部１３０は、ガイドレール１４０に沿ってＹ方向に移動可能となっている。なお、鋼鉄板１３６の積層枚数を変更することで、錘部１３０の質量を調整することが可能となっている。

図３に示すように、上部フレーム１４２の下面には接続部材１３４を介して取付板１３２が取り付けられている。取付板１３２と架台本体１１２とは、Ｘ字状に配置された四つのダンパー１５０で連結されている。各ダンパー１５０は、両端部が取付板１３２及び架台本体１１２に回転可能に取り付けられている。なお、本実施形態では、ダンパー１５０は、オイルダンパーを用いている。しかし、オイルダンパー以外のダンパーを用いてもよい。

更に、取付板１３２と架台本体１１２とは、Ｘ方向に沿って配置された復元手段の一例としての複数のばね１６０が連結している。そして、複数のばね１６０のばね力によって、取付板１３２、接続部材１３４、上部フレーム１４２、及び錘部１３０が基準位置である架台本体１１２の略中央部（図２及び図３で図示されている位置）に位置すると共に、これらが基準位置から移動しても基準位置に復元されるようになっている。なお、図３では、取付板１３２のＸ方向の両側にそれぞれ各一本のばね１６０が設けられた構成であるが、これに限定されるものではない。取付板１３２のＸ方向の両側にそれぞれ複数本のばね１６０が設けられた構成であってもよい。

なお、錘部１３０、上部フレーム１４２、ダンパー１５０、ばね１６０等は、平面視において、架台本体１１２の外形内に収まるように設けられている。また、架台本体１１２よりも下側にはみ出ている部材もない。

そして、錘部１３０、上部フレーム１４２、ダンパー１５０、ばね１６０等が取り付けられた状態の架台本体１１２は、図１に示す荷物９０と同じように、スタッカークレーン２０によってラック構造体５０の荷物設置部６２に設置することができるように構成されている。

図２〜図４に示すように、架台本体１１２の各角部１１２Ａ（正確にはＹ方向に沿ったフレーム１１４の両端部）には、固定部材２００が取り付けられている。なお、以降、架台本体１１２側を内側とし、反対側（架台本体１１２から離れる側）を外側とする。

図２及び図４に示すように固定部材２００は、取付板２１０、２１２と固定板２２０、２３０とを有している。取付板２１０は、平面視において略三角形状とされ、この上面の角部にＬ字形状の取付板２１２が接合されている。また、取付板２１０のＸ方向に沿った辺部にＬ字状の固定板２２０が接合されている。更に、取付板２１０のＸ方向内側（架台本体１１２側）にＹ方向外側に突出するようにＬ字状の固定板２３０が接合されている。

図２〜図４に示すように、この固定部材２００が、架台本体１１２のフレーム１１４の両端部にボルト締結されている。具体的には、略三角形状の取付板２１０のＹ方向に沿った辺部が架台本体１１２のフレーム１１４の下フランジ部１１８にボルト締結され、Ｌ字形状の取付板２１２がフレーム１１４の縦壁部１１６にボルト締結されている。

そして、図３及び図４に示すように、Ｘ方向に沿った固定板２２０の縦壁部２２２が柱５２のＹ方向内側の側面５２Ａに接触し、Ｙ方向に沿った固定板２３０の縦壁部２３２が柱５２のＸ方向内側の側面５２Ｂに接触している。よって、制振装置１００（架台本体１１２）のＸ方向及びＹ方向の移動が規制される。

ここで、制振装置１００は、地震動が加わると、錘部１３０がガイドレール１４０に沿ってＹ方向に振動し、この振動によってダンパー１５０が伸縮することで、エネルギーを吸収する（図５参照）。ダンパー１５０の減衰力の反力は、架台本体１１２及び固定部材２００を介してラック構造体５０の柱５２に伝達される。つまり、ダンパー１５０の減衰力の反力は最終的に、柱５２が受ける構成となってといる。

また、地震動が終了すると、架台本体１１２の中心部である基準位置（図２及び図３参照）に、ばね１６０のばね力によって復元する。なお、制振装置１００には、想定以上の外力が錘部１３０に働き、その移動が許容範囲を超えようとした場合には、強制的に錘部１３０の動きを停止させるロック機構が備えられている。

ラック構造体５０は、幅方向（Ｙ方向）に大きく振動する（揺れる）（図５参照）。このラック構造体５０の幅方向（Ｙ方向）の振動の周期は、荷物９０の積載状態（積載位置や積載重量）によって変化する。しかし、ラック構造体５０の想定される最大周期は予め計算することできる。そして、このラック構造体５０の最大周期よりも、錘部１３０の振動の周期の方が大きくなるように、錘部１３０とダンパー１５０及びばね１６０の諸元が設定されている。

本実施形態では、下記［数１］のように、ラック構造体５０の最大周期Ｔ_ＭＡＸよりも、錘部１３０の周期Ｔ_ＭＡＳＳが大きくなるように、錘部１３０の質量ｍとばね１６０の剛性ｋとで調整している。

なお、本実施形態では、制振装置１００の錘部１３０の周期は、ラック構造体５０の最大周期の１．５倍〜３倍に設定されている。より具体的には、錘部１３０の周期は３秒〜５秒に設定されている。

［制振装置の設置方法］
つぎに制振装置１００の設置方法について説明する。

制振装置１００を固定部材２００が取り付けられていない（ボルト締結されていない）状態の架台本体１１２とする。なお、架台本体１１２には、固定部材２００以外の部材（例えば、錘部１３０等）は、全て取り付けられている。

この固定部材２００が取り付けられていない状態の架台本体１１２を、荷物９０と同様にスタッカークレーン２０の荷台２４に載せて制振装置１００を設置する荷物設置部（棚）６２に搬送する。そして、荷物設置部６２に搬送されたのち、固定部材２００をボルト締結する。

＜作用及び効果＞
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。

図５に示すように、地震動によってラック構造体５０は幅方向（Ｙ方向）に大きく振動する（揺れる）。また、ラック構造体５０の最大周期Ｔ_ＭＡＸよりも制振装置１００の錘部１３０の周期Ｔ_ＭＡＳＳが大きくなるように諸元が設定されている。

よって、荷物９０の積載状態によってラック構造体５０の周期が変わっても、常に錘部１３０はその場（基準位置）に留まるような挙動となり、これによりダンパー１５０（図２及び図３参照）が伸縮してエネルギーを吸収し、制振効果を発揮し、ラック構造体５０の振動が低減する。つまり、荷物９０の積載状態によることなく、制振装置１００は効果的に制振効果を発揮し、ラック構造体５０の振動が低減する。

このように制振装置１００の錘部１３０の周期をラック構造体５０の最大周期の１．５倍以上とすることで、ラック構造体５０と錘部１３０とを確実に非同期とすることができ、確実に制震効果が得られる。

また、制振装置１００の錘部１３０の周期をラック構造体５０の最大周期の３倍以下とすることで、錘部１３０の振幅が許容範囲を超えてロック機構が作動し制振効果が低減することが防止される。

ここで、制振装置１００は、錘部１３０を基準位置（図２及び図３の位置）に復元するばね１６０が設けられている。よって、地震が収束した後、ばね１８０のばね力（復元力）によって錘部１３０は基準位置に自動的に戻る。よって、地震終了後に錘部１３０を基準位置に戻す作業が必要ない。

また、制振装置１００の架台本体１１２をスタッカークレーン２０で荷物設置部（棚）６２に搬送する際に、振動等で錘部１３０が移動しても、ばね１８０のばね力（復元力）によって基準位置に復元されると共に、基準位置から大きく移動しない。よって、搬送時に錘部１３０が大きく移動してラック構造体５０に当たることがない。

また、制振装置１００の設置時に錘部１３０を基準位置に設定する必要がない。更に、設置後に荷物９０の搬送の振動などで、錘部１３０が基準位置から移動しても基準位置に自動的に戻る。

このように、ラック構造体５０の最大周期Ｔ_ＭＡＸよりも制振装置１００の錘部１３０の周期Ｔ_ＭＡＳＳが大きくなるように諸元を設定することで、ラック構造体５０と錘部１３０とが同期することがなく、荷物９０の積載状態に関わらず効果的に制振効果を発揮し、しかも制振装置１００の錘部１３０の位置調整の作業が軽減する。

すなわち、本発明を適用することで、ラック構造体５０の荷物９０の積載状態に関わらず制振装置１００が効果的に制振効果を発揮する作用と制振装置１００の錘部１３０の位置調整の作業が軽減する作用との二つの作用を得ることができる。

また、制振装置１００の架台本体１１２をスタッカークレーン２０で荷物設置部（棚）６２に搬送させることで、制振装置１００をラック構造体５０に容易に設置することができる。

また、架台本体１１２を設置後、架台本体１１２に固定部材２００をボルト締結して取り付けることで、制振装置１００（架台本体１１２）のＸ方向及びＹ方向の移動が規制され、制振装置１００がラック構造体５０に取り付けられる。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、復元手段は、複数のばね１６０であったが、これに限定されるものではない。ばね以外の弾性体、例えば、ゴムでもよい。

或いは、錘部１３０が振子のように移動する構成、例えば、ガイドレールが湾曲した構成であってもよい。なお、このような振子系の場合は、振子の曲率によって周期を調整することができる。つまり、下記［数２］のように、ラック構造体５０の最大周期Ｔ_ＭＡＸよりも、錘部１３０の周期Ｔ_ＭＡＳＳが大きくなるように、振子の長さＬ（曲率）を調整すればよい（ｇは重力加速度）。

また、上記実施形態では、固定部材２００の固定板２２０の縦壁部２２２が柱５２のＹ方向内側の側面５２Ａに接触し、固定板２３０の縦壁部２３２が柱５２のＸ方向内側の側面５２Ｂに接触することでラック構造体５０に制振装置１００が取り付けられている。

しかし、固定部材２００の固定板２２０、２３０の縦壁部２２２、２３２と柱５２の側面５２Ａ，５２Ｂとの間に他の部材、例えば、ブレース等が設けられていてもよい。この場合、柱の側部はブレース等の他の部材となる。

また、固定部材２００は、架台本体１１２の四つの隅部に設けられていたが、これに限定されない。最低二つの隅部に設けられていればよい。

また、固定部材２００以外の部材や方法で、制振装置１００が固定されていてもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない

１０ラック式倉庫
２０スタッカークレーン（搬送機構の一例）
５０ラック構造体
５２柱
５２Ａ側面（側部の一例）
５２Ｂ側面（側部の一例）
９０荷物
１００制振装置
１１０架台
１１２架台本体
１３０錘部
１５０ダンパー
１６０ばね（復元手段の一例）
２００固定部材（規制手段）
２２０固定板（延出部の一例）
２３０固定板（延出部の一例）

Claims

多列且つ多段に荷物が積載されるラック構造体に取り付けられる架台と、
前記架台に水平方向に移動可能に支持された錘部と、
前記架台と前記錘部とに連結されたダンパーと、
前記架台と前記錘部とに連結され、前記錘部を基準位置に復元する復元手段と、
を有し、
前記荷物が積載された状態の前記ラック構造体の最大周期よりも前記錘部の周期が大きくなるように、前記錘部と前記ダンパーと前記復元手段との諸元が設定されている制振装置。
前記架台は、
前記ラック構造体の設置場所における前記ラック構造体を構成する四つの柱の内側に設置される架台本体と、
前記架台本体に取り付けられ、外側に延出する延出部が前記柱の側部に接触することで、前記架台本体のＸ方向及びＹ方向の移動を規制する規制手段と、
を備える請求項１に記載の制振装置。
前記架台本体は、前記ラック構造体に荷物を搬送する搬送機構で前記設置場所に搬送可能に構成されている、
請求項２に記載の制振装置。