(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強枠の片側に一端を固定し板面間に隙間を空けて変位方向に平行に並び且つ中央に長円透孔を設けた多重スライド板と、中央に透孔を有し前記多重スライド板の隙間及び外側を通り前後に跨がって両端部を補強枠の他側に固定した多重制動板と、前記多重制動板の外側に重ねて設けた透孔付きの一対の押え板と、前記押え板，多重制動板，多重スライド板の透孔を貫通するボールネジ上に移動可能にフランジ付ナットを設け且つナットのフランジ部及び皿ばね等の弾性材を挟んで一対の押え板を外側から押圧し所定制動力を保持する状態にナット締め固定して設けた制動力付与手段と、前記フランジ付ナットを回動させる装置と、前記多重スライド板と多重制動板との間の相対移動速度を検出し、この相対移動速度に応じて前記フランジ付ナットを回動し前記制動力付与手段を最適制動力に調節する制御装置とを備えたことを特徴とする摩擦ダンパー。
【請求項２】
前記フランジ付ナットの回動装置を、ナットのフランジ部周面から半径方向の外側へ突設し且つ先端に円弧状の外歯ギヤーを設けたアームと、この外歯ギヤーに噛合う駆動ピニオンを有するサーボモータとにより構成したことを特徴とする請求項１記載の摩擦ダンパー。
【請求項３】
前記ダンパー装置を、補強枠の山形ブレースの各下端と、対向する補強材の両隅部付近との間に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摩擦ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビル又は構造物に取り付け、地震時等にビル又は構造物に発生する振動エネルギーを吸収し、振動を緩和させるための制動力可変型の摩擦ダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７において、ビル又は構造物８０等には、地震時等に振動エネルギーを吸収し制動を緩和させる制振用ダンパー８１が、柱８２と梁８３で囲われる区画に配置して設けられてきている。
【０００３】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、このような制振用ダンパー８１として、従来用いられている３つのタイプのダンパーを概略的に示す。
【０００４】
図８（ａ）は、ビル等の柱，梁で囲まれた躯体の中に補強枠７０を固定し、この補強枠７０の対角方向の中間部を分断したブレース７１ｅと７１ｆ間に、相互に対向して突出重合する多重の金属板７２を設け、この多重の金属板７２を長孔７３を通してボルト締めして一定の面圧を加えた摩擦ダンパーである。このダンパーは、構造物の振動時にブレースに矢印方向に加わる引張り又は圧縮力の作用時に、金属板７２相互の摩擦力で振動エネルギーを吸収し振動を抑制する。
【０００５】
図８（ｂ）は、Ｖ型ブレース７１下端と補強枠７０下部間に低降伏点鋼７４を用いた弾塑性ダンパーである。このダンパーは、構造物の振動時に低降伏点鋼７４の塑性変形で振動エネルギーを吸収し、振動を抑制する。
【０００６】
図８（ｃ）は、Ｖ型ブレース７１下端と補強枠７０下部間に水平方向に接続して油圧シリンダ７５を設けた油圧ダンパーである。この油圧ダンパーは、油圧シリンダ７５のヘッド側とロッド側を連通接続する圧力油絞り流路管を備え、構造物の振動時に油圧シリンダ７５内をヘッド側〜ロッド側間に移動する流体の流動抵抗力で振動エネルギーを吸収し、振動を抑制する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のダンパー装置には、以下に述べる問題がある。
▲１▼；図８（ａ）の摩擦ダンパーでは、金属板７２間に滑りを発生する一定の荷重より小さい振動荷重の時には滑りが発生せず、従って振動エネルギーの吸収も行われない。
▲２▼；図８（ｂ）の弾塑性ダンパーでは、低降伏点鋼７４が降伏する荷重より小さい荷重の場合には、ダンパーの塑性変形が発生せず、従って振動エネルギーの吸収も行われない。
▲３▼；図８（ｃ）の油圧ダンパーでは、一般に油圧シリンダ７５が大径になって、構造物の壁面内部への配置が困難になる。
▲４▼；また、図８（ａ）、（ｂ）のダンパーは、変動する振動荷重に常に一定の制動力で対抗し、変動荷重に対応した制振を行えない。
【０００８】
本発明は、上述した従来の問題に対し、地震時等の構造物の制振に必要な制動力を可変とすること、振動エネルギーの吸収量をコントロール可能にすることを目的とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、補強枠の片側に一端を固定し板面間に隙間を空けて変位方向に平行に並び且つ中央に長円透孔を設けた多重スライド板と、中央に透孔を有し前記多重スライド板の隙間及び外側を通り前後に跨がって両端部を補強枠の他側に固定した多重制動板と、前記多重制動板の外側に重ねて設けた透孔付きの一対の押え板と、前記押え板，多重制動板，多重スライド板の透孔を貫通するボールネジ上に移動可能にフランジ付ナットを設け且つナットのフランジ部及び皿ばね等の弾性材を挟んで一対の押え板を外側から押圧し所定制動力を保持する状態にナット締め固定して設けた制動力付与手段と、前記フランジ付ナットを回動させる装置と、前記多重スライド板と多重制動板との間の相対移動速度を検出し、この相対移動速度に応じて前記フランジ付ナットを回動し前記制動力付与手段を最適制動力に調節する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記フランジ付ナットの回動装置を、ナットのフランジ部周面から半径方向の外側へ突設し且つ先端に円弧状の外歯ギヤーを設けたアームと、この外歯ギヤーに噛合う駆動ピニオンを有するサーボモータとにより構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、前記ダンパー装置を、補強枠の山形ブレースの各下端と、対向する補強材の両隅部付近との間に設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［第一実施例］
［構成］
図１〜図４は本発明に係る摩擦ダンパーの第一実施例を示し、図１は全体の取付状態を示す正面図、図２は図１の要部の拡大正面図、図３は図２のIII 〜III 矢視の水平断面図、図４は制御装置の概略構成のブロック図である。なお、図３には、図２におけるフランジ付ナットの回動装置を水平状態として一点鎖線で示した。
【００１４】
図１において、１は本発明に係る制動力可変型の摩擦ダンパーである。制動力可変型の摩擦ダンパー１は、ビル又は構造物の柱，梁で囲まれた躯体の中に固定する補強枠７０内のＶ型ブレース７１下端と、対向する補強枠７０の下辺部７０ｂの間に装着している。
【００１５】
１０は摩擦ダンパー本体、３０は制動力調節用の駆動装置、４０は摩擦ダンパー本体１０の上下取付部構造の相対移動速度を検出する検出器、５０は検出器４０の検出した相対移動速度に応じて前記駆動装置３０を駆動し摩擦ダンパー本体１０を最適の摩擦制動力に調節する制御装置、６０は無停電電源装置である。
【００１６】
図２及び図３において、摩擦ダンパー本体１０は、補強枠７０面と平行に、一端をＶ型ブレース７１下端の基板１２ａに一体に固定し板面間に隙間を空けて多重に配列し且つ中央に変位方向の長円透孔１１を設けた金属製の多重スライド板１２と、多重スライド板１２の隙間及び外側を通り前後に跨がった配置で両端を補強枠下辺部７０ｂ上に脚部１４ｂにより固定支持し且つ中央部に透孔１３を設けた金属製の多重制動板１４と、多重スライド板１２の両面に接触可能に多重制動板１４面に固定した透孔１５付の摩擦板１６と、多重制動板１４の外側中央に重ねて固定した透孔１７付の一対の押え板１８と、前記押え板１８，多重制動板１４，多重スライド板１２の各透孔１４，１５，１３，１１を通して締付固定されるボールネジ１９と、一方の押え板１８側からボールネジ１９上に螺合せて透孔内に保持したフランジ付ナット２０と、フランジ押え座金２１と、フランジと押え板１８間及びフランジとフランジ押え座金２１間に介装したスラストベアリング２２と、フランジ押え座金２１の外側に皿ばね２３等の弾性体及び座金２４，２５を挟んでボールネジ１９の両端に螺合した締付ナット２６とにより構成している。従って、前記押え板１８とボールネジ１９とフランジ付ナット２０とフランジ押え座金２１とスラストベアリング２２と皿ばね２３等の弾性体と座金２４，２５と締付ナット２６等で制動力付与手段が構成される。
【００１７】
図３では、多重スライド板１２は数を省略して２枚だけ示しているが、実機では多重スライド板１２は１０枚程度の多重の構成とするものである。
【００１８】
また、制動力調節用の駆動装置３０は、フランジ付ナット２０のフランジ２０ｆ外周面に固定して外側へ延びるＴ形アーム３１と、Ｔ形アーム３１の円弧状のヘッド面に設けた外歯ギヤー３２と、Ｖ形ブレース７１の下端近くの水平結合材３３上に配置されて前記外歯ギヤー３２と噛合う駆動ピニオン３４を備えたサーボモータ３５とで構成している。
【００１９】
図４において、制御装置５０は、入力部５１と、制御部５２と、出力部５３とを備え、相対移動速度検出器４０の信号を入力部５１へ受入れ、制御部５２で検出した相対移動速度に応じたサーボモータの制御量を求め、出力部５３を通してサーボモータ３５を制御し、フランジ付ナット２０をボールネジ１９の軸方向へ移動し、摩擦ダンパー本体１０の多重制動板１４と多重スライド板１２の締付け強さ（すなわち制動力）を最適値に自動コントロールするようにしている。
【００２０】
また、サーボモータ３５と、相対移動速度検出器４０と、制御装置５０は、無停電電源装置６０を電源として作動される。
【００２１】
［作用・効果］
多重スライド板１２と多重制動板１４と押え板１８の外側に、皿ばね２３等の弾性体を挟んで、ボールネジ１９を締付ナット２６により締込むことにより、摩擦ダンパー本体１０の多重制動板１４と多重スライド板１２に、一定の初期摩擦制動力を保持させて固定する。
【００２２】
この初期摩擦制動力は、構造物に発生すると予想される最大〜中間の振動エネルギーを吸収可能な程度のものとして設定する。
【００２３】
フランジ付ナット２０は、締付ナット２６による締込みとともに、フランジ押え座金２１に押されてボールネジ１９上を螺回転して奥へ移動する。締付ナット２６の締込み完了位置で、ナット２０のＴ形アーム３１をサーボモータ３５の駆動ピニオン３４と噛合う所定位置にボールネジ１９とともに回動して位置合わせして固定する。
【００２４】
風あるいは地震等によって、構造物８０に振動が発生した時、構造物の層間の相対移動速度が検出器４０により連続的に検出されて制御装置５０に取り込まれ、制御装置５０が、検出された相対移動速度に応じてサーボモータ３５を制御駆動し、駆動ピニオン３４，外歯ギヤー３２，Ｔ形アーム３１を介しフランジ付ナット２０を回動して、摩擦ダンパー本体１０に初期設定した摩擦制動力を最適値に増減コントロールする。
【００２５】
検出される相対移動速度が、初期摩擦制動力以下の場合は、フランジ付ナット２０を皿ばね２３側へ押し進める方向へ微少回動し設定された初期摩擦制動力を弱め、検出される相対移動速度が、初期摩擦制動力以上の場合は、フランジ付ナット２０を反対方向へ微少回動して設定された初期摩擦制動力を高め、摩擦ダンパー本体１０の摩擦制動力を最適値にコントロールする。
【００２６】
このとき、構造物の振動で発生する層間の相対移動速度と、最適の摩擦制動力とは、比例関係にあり、最適の摩擦制動力に対応するフランジ付ナット２０の回動調節量，サーボモータ３５の調節駆動量も、予め計算して制御部５２に設定することができる。このため、検出器４０による相対移動速度の検出から制御装置５０による摩擦ダンパー本体１０の最適摩擦制動力調節までを、極く微少の時間で迅速に自動追従させることが可能である。
【００２７】
従って、構造物８０に発生する振動の全変動範囲の振動エネルギーを、常時最適な制動力で有効に吸収し、振動を抑制する効果が得られる。
【００２８】
また、このような制動力可変型の摩擦ダンパー１は、無停電電源装置６０が損傷し、制御装置５０系が作動しなくなった場合にも、初期設定した機械的な摩擦制動力が働き、この摩擦制動力の範囲で制振機能を保持させられる利点がある。
【００２９】
なお、上述した制動力可変型の摩擦ダンパー１は、図１に示す補強枠７０とブレース７１との間で構成配置し、壁厚さ範囲内で多重のスライド板１２と制動板１４を設けた場合、一例として、構造物８０に加わる水平方向の２００トンの振動荷重を吸収する装置として構成することが可能である。
【００３０】
［第二実施例］
［構成］
次に、図５は、本発明の第二の実施例を示す図１対応の正面図である。この実施例は、補強枠７０内に一体に山形のブレース７１ａ，７１ｂを設け、各ブレース７１ａ，７１ｂの下部先端と補強枠７０の両下隅との間に同様の制動力可変型の摩擦ダンパー１を対称の配置で２組設けた場合である。
【００３１】
摩擦ダンパー本体１０の多重制動板１４は、補強枠７０の両下隅で、下部補強枠７０ｂと側部補強枠７０ｃに跨がって傾斜させて固定し、ブレース７１ａ，７１ｂ側の多重スライド板１２は、多重制動板１４と直角方向に交差する状態で設けている。
【００３２】
［作用・効果］
この実施例では、構造物８０の水平方向の振動に際して、ブレース７１ａ，７１ｂの軸方向に掛かる振動時荷重を、各々の摩擦ダンパー本体１０によりそれぞれ２００トン、合計４００トンの大きい振動時荷重を吸収し、振動を抑制できる効果が得られる。制動力可変型の摩擦ダンパー１自体の作用，効果は、第一実施例と同様である。
【００３３】
［第三実施例］
［構成］
次に、図６は、本発明の第三の実施例を示す図１対応の正面図である。この実施例は、補強枠７０内に一体に一本の対角方向のブレース７１ｃを設け、補強枠７０の下片隅と対角方向のブレース７１ｃの先端との間に第二実施例と同様に制動力可変型の摩擦ダンパー１を配置して設けた場合である。６１は、この制動力可変型の摩擦ダンパー１を設ける構造物壁面に配置した出入口ドアーである。
【００３４】
［作用・効果］
この実施例では、構造物８０の水平方向の振動に際して、１つの対角方向ブレース７１ａの軸線方向に掛かる２００トンの振動時荷重を吸収し、振動を抑制できる効果が得られ、同時に、この制動力可変型摩擦ダンパー１と、同一壁面に干渉を避けて出入口ドアー６１等の施設を配置できる利点がある。
【００３６】
【発明の効果】
以上要するに、本発明は、構造物の制振ダンパーを、補強枠の片側に一端を固定し板面間に隙間を空けて変位方向に平行に並び且つ中央に長円透孔を設けた多重スライド板と、中央に透孔を有し前記多重スライド板の隙間及び外側を通り前後に跨がって両端部を補強枠の他側に固定した多重制動板と、前記多重制動板の外側に重ねて設けた透孔付きの一対の押え板と、前記押え板，多重制動板，多重スライド板の透孔を貫通するボールネジ上に移動可能にフランジ付ナットを設け且つナットのフランジ部及び皿ばね等の弾性材を挟んで一対の押え板を外側から押圧し所定制動力を保持する状態にナット締め固定して設けた制動力付与手段と、前記フランジ付ナットを回動させる装置と、前記多重スライド板と多重制動板との間の相対移動速度を検出し、この相対移動速度に応じて前記フランジ付ナットを回動し前記制動力付与手段を最適制動力に調節する制御装置とを備えて構成したことによって、構造物に発生する振動の全範囲の振動時荷重に応じ、摩擦ダンパーの摩擦制動力を、常に最適の制動力にコントロールして、有効に振動エネルギーを吸収し、抑制し、且つ停電時にもダンパー自体に保有させた機械的な初期摩擦制動力の範囲で、振動を吸収抑制できる装置を提供する効果を奏した。
【００３７】
また、前記フランジ付ナットの回動装置を、ナットのフランジ部周面から半径方向の外側へ突設し且つ先端に円弧状の外歯ギヤーを設けたアームと、この外歯ギヤーに噛合う駆動ギヤーを有するサーボモータとにより構成したことによって、摩擦ダンパーに保有させた初期摩擦制動力を、容易に、敏速に、正確に可変コントロールするコンパクトな手段を提供する効果を奏した。
【００３８】
また、前記ダンパー装置を、補強枠の山形ブレースの各下端と対向する補強材の両隅部付近との間に２組設けたことによって、より大きい振動の制振力を備える摩擦ダンパーを提供する効果を奏した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例にかかる制動力可変型摩擦ダンパーの正面図。
【図２】図１の要部の拡大正面図。
【図３】図２のIII 〜III 矢視の水平断面図。
【図４】制御装置の概略の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第二実施例にかかる制動力可変型摩擦ダンパーの正面図。
【図６】本発明の第三実施例にかかる制動力可変型摩擦ダンパーの正面図。
【図７】壁面区画に制振ダンパーを配置した構造物の側面図。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の制振ダンパーの３例の正面図である。
【符号の説明】
１  制動力可変型の摩擦ダンパー
１０  摩擦ダンパー本体、
１１，１３，１５，１７，２７  透孔
１２  多重スライド板
１４  多重制動板
１４ｂ  脚部
１６  摩擦板
１８  押え板
１９  ボールネジ
２０  フランジ付ナット
２０ｆ  フランジ部
２１  フランジ押え座金
２２  スラストベアリング
２３  皿ばね
２４，２５  座金
２６  締付ナット
３０  制動力調節用駆動装置
３１  Ｔ形アーム
３２  外歯ギヤー
３３  水平結合材
３４  駆動ピニオン
３５  サーボモータ
４０  相対移動速度検出器
５０  制御装置
５１  入力部
５２  制御部
５３  出力部
６０  無停電電源装置
７０  補強枠
７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ  ブレース
８０  ビル又は構造物
【図１】
0003790326.tif 000002
【図２】
0003790326.tif 000003
【図３】
0003790326.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003790326.tif 000008
【図８】
0003790326.tif 000009