JPH09151624A - ドラム式摩擦抵抗力可変装置 - Google Patents

ドラム式摩擦抵抗力可変装置

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JPH09151624A
JPH09151624A JP32622095A JP32622095A JPH09151624A JP H09151624 A JPH09151624 A JP H09151624A JP 32622095 A JP32622095 A JP 32622095A JP 32622095 A JP32622095 A JP 32622095A JP H09151624 A JPH09151624 A JP H09151624A
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久徳 阿比留
Hideaki Harada
秀秋 原田
Jun Hirai
潤 平井
Motoyoshi Ishii
元悦 石井
Kenji Imada
健二 今田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビル、高層煙突などのような高層構造物の制
振装置に関するもので、地震時に二つの架構間に作用す
る相対振動を振動速度に関係なく効果的に減衰すること
を課題としている。 【解決手段】 本発明の制振装置である摩擦抵抗力可変
装置は高層構造物における相対振動する二つの架構即ち
架構Aと架構Bとの間に挿設される。架構B側にはプレ
ート10とピン3を介して回動自在に一対のアーム2
a,2bが支持され、各アームの他端には、外周面に傾
斜摩擦面4c,4dが形成された摩擦円板4a,4bが
設けられ、円板中央には内孔4e,4fが穿設される。
内孔4e,4fに面した周縁には左ネジと右ネジが刻設
されると共に、両端外周に前記各ネジと係合するネジが
刻設された軸5に支持されたウォーム7とこれに係合す
るウォームギヤ6と駆動モータ9が設けられる。一方架
構A側には、受台8が取付けられ、該受台には傾斜摩擦
面8a,8bが形成されると共に摩擦抵抗力検出用ロー
ドセル15とモータ9の出力制御用制御装置16を配設
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビル、高層
煙突のような高層構造物に適用される制振装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】阪神大震災の例を見るまでもなく、構造
物特にビル、高層煙突のような高層構造物に例えば図8
に示すように地震力Gが作用すると構造物Cは振動し、
その振動変位xは上層になるほど増幅されて大きくな
り、構造物に損害を与えるようになる。
【0003】これに対処するため、最近の高層構造物に
は各種の制振装置が設置されている。従来、一般に採用
されている制振方法には以下に示すものがある。
【0004】(1)パッシブ制振方法 構造物の適所に摩擦ダンパーや塑性化してエネルギーを
吸収する抵抗体を組込んで振動エネルギーを吸収させ、
振動を低減する方法である。
【0005】(2)アクティブ制御方法(A) 構造物の適所にアクチュエータを組込み、地震エネルギ
ーと同等の力を発動して振動を低減する方法である。
【0006】(3)アクティブ制御方法(B) 構造物の適所にブレース等の構造材を着脱自在に取付
け、振動波に応じてブレースを接ぎまたは外して構造物
の剛性を変えて共振を避ける方法である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで前述のような
従来の高層構造物での制振手段には次のような不具合点
が存在する。
【0008】即ち、前記(1)の方法(パッシブ制振方
法)は、大地震に対しては比較的有効であるが、装置の
ストロークが制限される。また、中小地震に対しては作
動しない場合がある。
【0009】また、(2)の方法(アクティブ制振方法
A)は、制振効果は大きいが、アクチュエータが大型化
するほか、停電時における動力の確保に難がある。
【0010】また、(3)の方法(アクティブ制振方法
B)は、特定の振動波が卓越する場合は効果があるが、
種々の振動波が混在して作用する地震に対しては効果は
小さい。
【0011】本発明は、上記各不具合点を解消し、二つ
の架構間に作用する相対振動を振動速度に関係なく効果
的に減衰させることを可能とした新たな摩擦抵抗力可変
装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の構成として本発明のドラム式摩擦抵抗力可変装置は、
相対振動する二つの架構のうちの一方の架構に回動自在
に支持された一対のアームの先端にそれぞれ取付けら
れ、その外周に傾斜摩擦面が形成された摩擦円板と、他
方の架構に支持され、その内部に前記摩擦円板の傾斜摩
擦面と対応する傾斜摩擦面が形成されると共に、この傾
斜摩擦面同士を当接させて、その内部空間に摩擦円板が
収納された受台と、傾斜摩擦面同士が当接するように、
前記一対の摩擦円板を対称方向に移動させる機構及びそ
の駆動手段と、前記傾斜摩擦面間に発生する摩擦抵抗力
を検出する手段と、この摩擦抵抗力が所定値となるよう
に前記駆動手段の出力を制御する手段とで構成されたこ
とを特徴としている。
【0013】また、前記摩擦円板の移動機構を、この一
対の摩擦円板の中央部に内孔を設けてその周縁に左ネジ
と右ネジを刻設すると共に、両端の外周に、前記内孔周
縁の各ネジと係合するネジが刻設された軸に支持された
ウォームと、同ウォームと係合し、前記駆動手段によっ
て回転するウォームギヤより成るウォームギヤ機構で構
成することも好ましい。
【0014】さらに、前記摩擦円板の移動機構を、この
一対の摩擦円板の中央部に内孔を設けてその周縁に左ネ
ジと右ネジを刻設すると共に、両端の外周に前記内孔周
縁の各ネジと係合するネジが刻設された軸と、一端がこ
の軸と、他端が前記駆動手段とそれぞれ連結されたテコ
より成るテコ機構で構成することも効果的である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面により本発明の好適と思
われる実施の形態を実施例1、実施例2として説明す
る。
【0016】図1は本発明の第1実施例に係る摩擦抵抗
力可変装置の縦断正面図、図2は同装置の側面図であ
る。
【0017】これらの図において、本発明摩擦抵抗力可
変装置(制振装置)は高層構造物等における相対振動す
る二つの架構即ち架構Aと架構Bとの間に挿設される。
【0018】架構B側には、一端がプレート10及びピ
ン3を介して架構Bに回動自在に一対のアーム2a,2
bが支持されており、該アーム2a,2bの他端には、
外周両側面にそれぞれ傾斜摩擦面4c,4dが形成され
た摩擦円板4a,4bが一体的に設けられ、該摩擦円板
の中央部には内孔4e,4fが穿設されている。
【0019】この内孔4e,4fに面した各周縁にはそ
れぞれ左ネジと右ネジが刻設されると共に、両端の外周
に、前記内孔周縁の各ネジと係合するネジが刻設された
軸5に支持されたウォーム7と、該ウォーム7と係合す
るウォームギヤ6と、該ウォームギヤ6を駆動するモー
タ9とよりなるウォームギヤ機構を摩擦円板4a,4b
の移動機構として配設している。
【0020】一方架構A側には、内部の壁面に前記摩擦
円板4a,4bの摩擦面4c,4dと対応する傾斜した
摩擦面8a,8bが形成され、その内部空間に傾斜摩擦
面4cと8a及び4dと8bとを当接させた状態で摩擦
円板4a,4bを収納した受台8が支持されると共に、
前記プレート10と架構Bとの間に挿設され、本装置が
発生させる摩擦抵抗力を検出するロードセル15と、こ
の検出値に基づいてモータ9の出力を制御する制御装置
16とが配設されており、これら各部材で摩擦抵抗力可
変装置が構成される。
【0021】以下、本実施例装置の作用を説明する。い
ま、摩擦円板4a,4bの摩擦面4c,4dと、受台8
の摩擦面8a,8bとが所定の押付け力で押付けられた
状態で装置が架構Aと架構Bとの間に挿設されている。
【0022】この状態で、地震等の外力を受けて架構A
とBとが相対振動すると、一対のアーム2a,2bを介
してアーム先端の摩擦円板4a,4bが受台8に対して
相対的に回動し、これによって当接する摩擦円板外周の
傾斜摩擦面4c,4dと受台側傾斜摩擦面8a,8bと
の間に所定の摩擦抵抗力が発生し、架構Aと架構Bとの
間の相対振動を減衰させる。
【0023】この場合、傾斜摩擦面間に発生する上記摩
擦抵抗力はロードセル15によって逐一検出され、また
この検出値は制御装置16に送られ、その出力信号に基
づいてモータ9が駆動される。
【0024】そしてモータ9の回転はウォームギヤ6を
介してウォーム7に伝達され、軸5を回転させる。
【0025】すると、内孔周縁のネジ部を介して軸5と
係合している一対の摩擦円板4aと4bは互いに対称方
向へ移動し、摩擦面4cは摩擦面8aへ、また、摩擦面
4dは摩擦面8bへそれぞれ所定の押圧力で押付けら
れ、こうして発生したその振動に最適な摩擦抵抗力によ
って架構AとB間の相対振動を精度よく減衰させること
ができる。
【0026】図7は両摩擦面接触部の詳細を示したもの
で、いま、両摩擦面4c,8aの傾斜角をα、軸5によ
る摩擦円板4aの押込み力をPとすると、摩擦面4cと
8a間に生ずる押圧力Qは、 Q=P/sinα で表わされる。
【0027】また両摩擦面4c,8a間の摩擦係数が一
定ならばその間に生ずる摩擦抵抗力Fは押圧力Qに比例
するから、傾斜角αを適切に設定することにより、小さ
な押込み力Pによって大きな摩擦抵抗力Fを得ることが
できる。
【0028】また押込み力Pは上記ウォームギヤ機構に
よって増幅されて出力されるから、小さなモータ出力で
充分であり、結局モータ9の出力をロードセル15の検
出値に基づいて制御装置16によって適切に制御するこ
とにより、最適摩擦抵抗力を精度よく発生させることが
できる。
【0029】次に図3、図4により本発明の第2実施例
について説明する。図3は第2実施例に係る摩擦抵抗力
可変装置の縦断正面図、図3は同側面図である。
【0030】図示するように、本例の摩擦抵抗力可変装
置は、架構Bに支持された一対のアーム2a,2b、摩
擦円板4a,4b、軸5及び、架構Aに支持された受台
8の各構成並びにその組合せ構造は前記実施例1と同様
であり、重複説明は省略する。
【0031】本実施例では摩擦円板の移動機構として、
テコ機構を採用する。
【0032】即ち、その両端のネジ部を摩擦円板4a,
4bの内孔周縁の左ネジ及び右ネジと係合させて内孔4
e,4f内に挿着されている軸5にテコ12の一端が取
付けられ、そのテコ12の他端はアクチュエータ11と
連結されている。
【0033】なお、前記実施例1同様、プレート10と
架構Bとの間にはロードセル15が挿設され、このロー
ドセル15の検出値に基づいてアクチュエータ11の出
力を制御する制御装置16が設置されている。
【0034】本例の摩擦円板の移動機構は、アクチュエ
ータ11を伸縮作動させてテコ12を回動させることに
より軸5を回動させるようにしたもので、実施例1同
様、軸5とネジ嵌合された摩擦円板4aと4bを互いに
対称方向へ移動させ、摩擦面4c,4dを受台8側摩擦
面8a,8bへ押圧させる。
【0035】かくして、摩擦面4c,4dと8a,8b
間に発生する摩擦抵抗力がロードセル15によって刻々
検出され、この検出値は制御装置16に送られ、その出
力信号に基づいてアクチュエータ11の出力が制御さ
れ、こうして、最適な摩擦抵抗力を発生させて、架構A
とB間の相対振動を精度よく減衰させることができる。
【0036】また、本例でも、摩擦円板4a,4bの摩
擦面4c,4dの受台8側摩擦面8a,8bに対する押
込み力はテコ機構によって増幅されるので、小さなアク
チュエータ出力で充分であり、実施例1同様最適摩擦抵
抗力を精度よく制御することができる。
【0037】次に、図5、図6は実施例1,2で述べた
本発明の摩擦抵抗力可変装置1の適用例を示す。
【0038】図5は柱23、梁20,22及び壁21と
で構成される構造物において、柱23及び梁22との接
合が解除された壁21と梁22との間に本発明装置1を
挿設したものであり、また、図6は柱23、梁20,2
2及びブレース24とで構成される構造物において、梁
22との接合が解除されたブレース24と梁22との間
に本発明装置1を挿設したものであり、本適用例に示す
ように複数の装置1を各層間に適宜配設することによっ
て構造物の振動を効果的に減衰させることができる。
【0039】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
摩擦抵抗力可変装置によると、摩擦円板の移動機構用駆
動手段の出力を、摩擦抵抗力の検出値に基づいて制御す
ることにより、装置が発生する摩擦抵抗力を高精度で最
適値に制御することができ、これによって、二つの架構
間に作用する相対振動を振動速度に関係なく効果的に減
衰させることができる。
【0040】この際、摩擦抵抗力を発生させる二つの摩
擦面を傾斜させ、また、移動機構をウォームギヤ機構ま
たはテコ機構で構成したので、小さい駆動手段出力で大
きい摩擦抵抗力を得ることができ、これによって摩擦抵
抗力を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る摩擦抵抗力可変装置
の縦断正面図である。
【図2】同装置の側面図である。
【図3】本発明の第2実施例に係る摩擦抵抗力可変装置
の縦断正面図である。
【図4】同装置の側面図である。
【図5】本発明の第1、第2実施例に係る摩擦抵抗力可
変装置の適用例を示す説明図である。
【図6】本発明の第1、第2実施例に係る摩擦抵抗力可
変装置の他の適用例を示す説明図である。
【図7】本発明装置の要部の詳細を示す作用説明図であ
る。
【図8】本発明が適用される構造物の地震時等の振動状
況を示す説明図である。
【符号の説明】
1 摩擦抵抗力可変装置 2a,2b アーム 3 ピン 4a,4b 摩擦円板 4c,4d 摩擦面 4e,4f 内孔 5 軸(ネジ付軸) 6 ウォームギヤ 7 ウォーム 8 受台 8a,8b 摩擦面 9 モータ 10 プレート 11 アクチュエータ 12 テコ 15 ロードセル 16 制御装置 20,22 梁 21 壁 23 柱 24 ブレース A,B 架構
フロントページの続き (72)発明者 石井 元悦 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 今田 健二 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相対振動する二つの架構のうちの一方の
    架構に回動自在に支持された一対のアームの先端にそれ
    ぞれ取付けられ、その外周に傾斜摩擦面が形成された摩
    擦円板と、他方の架構に支持され、その内部に前記摩擦
    円板の傾斜摩擦面と対応する傾斜摩擦面が形成されると
    共に、この傾斜摩擦面同士を当接させて、その内部空間
    に摩擦円板が収納された受台と、傾斜摩擦面同士が当接
    するように、前記一対の摩擦円板を対称方向に移動させ
    る機構及びその駆動手段と、前記傾斜摩擦面間に発生す
    る摩擦抵抗力を検出する手段と、この摩擦抵抗力が所定
    値となるように前記駆動手段の出力を制御する手段とで
    構成されたことを特徴とする摩擦抵抗力可変装置。
  2. 【請求項2】 前記摩擦円板の移動機構を、この一対の
    摩擦円板の中央部に内孔を設けてその周縁に左ネジと右
    ネジを刻設すると共に、両端の外周に、前記内孔周縁の
    各ネジと係合するネジが刻設された軸に支持されたウォ
    ームと、同ウォームと係合し、前記駆動手段によって回
    転するウォームギヤより成るウォームギヤ機構で構成し
    たことを特徴とする請求項1記載の摩擦抵抗力可変装
    置。
  3. 【請求項3】 前記摩擦円板の移動機構を、この一対の
    摩擦円板の中央部に内孔を設けてその周縁に左ネジと右
    ネジを刻設すると共に、両端の外周に前記内孔周縁の各
    ネジと係合するネジが刻設された軸と、一端がこの軸
    と、他端が前記駆動手段とそれぞれ連結されたテコより
    成るテコ機構で構成したことを特徴とする請求項1記載
    の摩擦抵抗力可変装置。
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