(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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，２ｂ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４ｅ，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２０，２２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
【図１】
0003586506.tif 000002
【図２】
0003586506.tif 000003
【図３】
0003586506.tif 000004
【図４】
0003586506.tif 000005
【図５】
0003586506.tif 000006
【図６】
0003586506.tif 000007
【図７】
0003586506.tif 000008
【図８】
0003586506.tif 000009