JP3544756B2 - Elasto-plastic damper device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾塑性ダンパ装置に係り、特に、震災時の制振装置として好適な弾塑性ダンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から弾塑性ダンパ装置は、摩擦ダンパ装置，粘性ダンパ装置等の数あるダンパ装置と比較して、構造が簡単で安価である，維持管理が容易である，経年変化が少ない等の理由により、震災時における構造物の応答振動の軽減等の制振装置として用いられ、また、自動車等の衝突時に内部乗員へ緩衝効果を促す緩衝装置として用いられている。
【０００３】
図７に一従来例を示す。この従来の弾塑性ダンパ装置５０は、建造物の下部に配設された建物基礎部分Ｔと直接地面上に設けられた地盤基礎部分Ｊとの間に直立方向で配設された金属製の棒状部材５１と、この棒状部材５１と建物基礎部分Ｔ及び地盤基礎部分Ｊに配設された球面軸受け５２とにより構成されている。
【０００４】
この従来の弾塑性ダンパ装置５０は、震災等の原因で地盤基礎部分Ｊ側に大きな振動が発生すると、金属製の棒状部材５１を介して建物基礎部分Ｔに振動が伝達される。この時，金属製の棒状部材５１に塑性変形が生じ、これにより、建物基礎部分Ｔ側の振動エネルギが吸収されると共に建物基礎部分Ｔ側に伝達される振動が低減され、この従来の弾塑性ダンパ装置５０により制振が行われる。
【０００５】
さらに、図８に他の従来の弾塑性ダンパ装置６０を示す。この弾塑性ダンパ装置６０は、花弁状をした無端の金属部材６１と、この金属部材６１の図８（Ａ）における中央部分で図８（Ｂ）における上下にそれぞれ取り付けられた固定治具６２とから構成される。この金属部材６１は、中央部分で直交する形状に成形されたリング状部材であり、この直交部分に上下の隔たりをもたせている。即ち、この隔たりが押し縮められることにより、金属部材６１に塑性変形が生じる。そして、この塑性変形により、この弾塑性ダンパ装置６０の上下方向の振動エネルギが吸収される構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各従来例にあっては、棒状部材及び金属部材（以下、可塑性素材とする）に塑性変形を発生せしめて制振し、特に、弾塑性ダンパ装置５０の場合には、この塑性変形が二箇所に集中的に発生する構造であるため、繰り返しの振動に際しては、可塑性素材に破断が発生し、耐久性が低くなっていた。
【０００７】
さらに、従来の各弾塑性ダンパ装置は、ダンパ装置に加えられる変位の大きさにより、制振効果が変化し、一定の性能とならなかった。即ち、可塑性素材は外力により変形する際の変化が小さい場合には、塑性変形ではなく弾性変形が発生するため、従来の各弾塑性ダンパ装置は、制振装置として使用する場合に、外部から加えられる振動がある一定の変位より小さいと本来の制振効果が得られなかった。
【０００８】
また、従来の各弾塑性ダンパ装置は、変形によって可塑性素材の形状が変化し、抵抗力特性が変化するので、制振装置として使用する場合に、外部から加えられる振動がある一定の変位を越えると、やはり本来の制振効果が得られなかった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特に、耐久性が高く，微小変形時から抵抗力を発揮し，変位が変化しても一定の制振効果を供給する弾塑性ダンパ装置を提供することを、その目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願記載の発明では、中心軸をほぼ平行とする同径の二つの巻取りローラと、これら巻取りローラを同一平面上で回転自在に保持する枠体と、各巻取りローラに同軸上で固定されたピニオンと、これら双方のピニオンに係合する一つのラックと、このラックとの一体的な移動が自在に枠体に保持された往復ロッドと、二つの巻取りローラ間に架設された可塑性を備えた金属製の棒状の架設部材とを備え、この棒状の架設部材を各巻取りローラの外周部上に幾分巻回させてから各両端をそれぞれ当該各外周部上に固定している。
【００１１】
そして、上記構成に加えて、往復ロッドに、往復動作を所定位置で規制するストッパを設けている。
【００１２】
また、本願記載の発明では、中心軸をほぼ平行とする同径の二つの巻取りローラと、これら巻取りローラを同一平面上で回転自在に保持する枠体と、各巻取りローラに同軸上で固定されたピニオンと、これら双方のピニオンに係合する一つのラックと、このラックとの一体的な移動が自在に枠体に保持された往復ロッドと、二つの巻取りローラ間に架設された可塑性を備えた金属製の棒状の架設部材とを備え、この棒状の架設部材を各巻取りローラの外周部上に幾分巻回させてから各両端をそれぞれ当該各外周部上に固定し、金属製の棒状の架設部材を、両端からそれぞれ少なくとも巻取りローラの外周部を４分の１周以上巻回した状態で配設している。
【００１３】
さらに、本願記載の発明では、中心軸をほぼ平行とする同径の二つの巻取りローラと、これら巻取りローラを同一平面上で回転自在に保持する枠体と、各巻取りローラに同軸上で固定されたピニオンと、これら双方のピニオンに係合する一つのラックと、このラックとの一体的な移動が自在に枠体に保持された往復ロッドと、二つの巻取りローラ間に架設された可塑性を備えた金属製の棒状の架設部材とを備え、この棒状の架設部材を各巻取りローラの外周部上に幾分巻回させてから各両端をそれぞれ当該各外周部上に固定し、各巻取りローラの外周部上に、一又は二以上の金属製の棒状の架設部材を着脱自在に保持する装着部材を付設している。そして、上記各巻取りローラの外周部上には、棒状の架設部材の位置決めを行う溝を円周方向に設けても良い。これらの構成により前述した目的を達成しようとするものである。

【００１４】
上記構成により、枠体に対して一定の方向に往復自在に装備された往復ロッドを，この一定の方向に移動させると、この往復ロッドと共にラックが移動する。そして、ラックの移動動作に合わせてこのラックに係合する二つのピニオンがそれぞれ回転し、これと同時に二つの巻取りローラが回転する。
【００１５】
そして、これらの巻取りローラの外周部上に両端を固定された棒状の架設部材は、一方の巻取りローラから他方の巻取りローラへと巻取られる。このとき、棒状の架設部材の一方の端部は，巻取り側の巻取りローラの外周部に沿って塑性変形し、また他方の端部は巻取りローラの外周部上に沿って湾曲した形状から巻取り側の巻取りローラ側に向かう直線状に塑性変形する。
【００１６】
即ち、往復ロッドの往復動作が行われると、それと同時に、棒状の架設部材の両端部における塑性変形が行われる構造となっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１乃至図５に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態は、中心軸をほぼ平行とする同径の二つの巻取りローラ２，４と、これら巻取りローラ２，４を同一平面上で回転自在に装備する枠体６と、各巻取りローラ２，４に同軸で固定されたピニオン１２，１４と、これら双方のピニオン１２，１４に係合するラックを側面に有する往復ロッド１６と、二つの巻取りローラ２，４間に架設されると共に可塑性を備える金属からなる棒状の架設部材８とを備える弾塑性ダンパ装置１０である。
【００１９】
以下、各部を詳説すると、まず、枠体６は、略直方体形状の箱体に形成されており、図１（Ａ）における両側壁６Ａ，６Ｂは、この枠体６の上下方向長さよりやや短めに形成されている。これらの両側壁６Ａ，６Ｂは、互いに平行状態を保持し，図示しないボルト等の固定手段を用いて着脱自在に固定されている。そして、これらの両側壁６Ａ，６Ｂの間には、後述する二つの巻取りローラ２，４の回転軸２Ｂ，４Ｂが軸受け２ａ，４ａを介して回転自在に挟持されている。
【００２０】
また、上述したように、両側壁６Ａ，６Ｂは、枠体６の全体的な構成から着脱自在であるために、側壁６Ａ，６Ｂのどちらか一方を取り外すことにより、巻取りローラ２，４は、枠体６から取り外せる構成となっている。さらに、これにより、巻取りローラ２，４の外周部上に架設される棒状の架設部材８の交換が容易となっている。
【００２１】
各巻取りローラ２，４は、それぞれ、円筒状部材２Ａ，４Ａと回転軸２Ｂ，４Ｂとにより構成され、これらの円筒状部材２Ａ，４Ａと回転軸２Ｂ，４Ｂとは、各々が固定され、同軸で回転する構造となっている。
【００２２】
円筒状部材２Ａ，４Ａの外周部上には棒状の架設部材８の一端と他端とをそれぞれ固定する装着部材２２，２４が設けられている。これら装着部材２２，２４は、互いに同一の構造を有しているので、以下、装着部材２２のみ詳説する。即ち、この装着部材２２は、巻取りローラ２の外周部との間で棒状の架設部材８の一端を挟持する挟持部２２Ａと、この挟持部２２Ａを巻取りローラ側に押圧する二つのボルト２２Ｂとから構成されている。このボルト２２Ｂを締めることにより、棒状の架設部材８の一端の挟持が行われる。
【００２３】
また、挟持部２２Ａは、巻取りローラ２の軸方向幅とほぼ同一の幅を有しており、この幅の許容する範囲内で、軸方向に棒状の架設部材８を複数並列させて固定することができる。
【００２４】
ここで、巻取りローラ２，４の外周部上には、棒状の架設部材８の位置決めを行う溝を円周方向に設けても良い。さらに、上述したように装着部材２２に複数の棒状の架設部材８を固定装備する場合を考慮して、この位置決め用の溝は、軸方向に並列させて複数設けても良い。これにより、架設部材８が、浅溝の位置に良好に固定され，ズレが防止される。
【００２５】
巻取りローラ２，４の回転軸２Ｂ，４Ｂ上に同軸で連動回転するように固定されたピニオン１２，１４は、図１（Ａ）に示すように筒状部材２Ａ，４Ａの左右側にそれぞれ二つずつ設けられている。以下、巻取りローラ２，４の左側のピニオンをそれぞれ１２Ｌ，１４Ｌとし、右側のピニオンをそれぞれ１２Ｒ，１４Ｒとする。また、同様にして、ピニオン１２Ｌ，１４Ｌに係合するラックを備えた往復ロッドを１６Ｌ、ピニオン１２Ｒ，１４Ｒに係合するラックを備えた往復ロッドを１６Ｒとする。
【００２６】
巻取りローラ２，４は、それぞれ両側方のピニオン１２Ｌ，１２Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒを介して往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒから回転力を付勢されるために、バランス良く良好に回転が行われる。即ち、左右のどちらか一方側のみから回転力が付勢される場合と比べると、筒状部材２Ａ，４Ａとピニオン１２，１４との間で回転軸２Ｂ，４Ｂに生じるねじり応力の発生を防止できるため、回転軸２Ｂ，４Ｂの長寿命化が図ることができ、弾塑性ダンパ装置１０全体の保守性の向上となる。
【００２７】
ピニオン１２Ｌ，１２Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒと係合する左右の往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒは、それぞれ同じ構造を備えているため、以下、一方の往復ロッド１６Ｒについて説明する。
【００２８】
前述したように、往復ロッド１６Ｒは、ピニオン１２Ｒ，１４Ｒに係合するラックを側面に備えた丸棒状の架設部材である。図１（Ｂ）に示すように、この往復ロッド１６Ｒは、上下に配設された二つのピニオン１２Ｒ，１４Ｒの同じ側から係合しているため、これらのピニオン１２Ｒ，１４Ｒは往復ロッド１６Ｒの上下動により、同方向の回転が付勢される。
【００２９】
また、この往復ロッド１６Ｒは、枠体６の上下方向に貫通しており、枠体６の上下の貫通部分には、それぞれリニアベアリング１６Ｒａ，１６Ｒｂを配設している。このリニアベアリング１６Ｒａ，１６Ｒｂにより、往復ロッド１６Ｒの上下動を円滑にすると共に，枠体６との摩擦の発生を防止している。
【００３０】
往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒは、互いの上下端がそれぞれ連結部材１８Ａ，１８Ｂにより連結されている。これらの連結部材１８Ａ，１８Ｂは、往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒを連動させると共に、往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒの上下動を制限するストッパとしての機能をも有している。
【００３１】
また、連結部材１８Ａの上面には、弾塑性ダンパ装置１０を使用箇所に取り付けるためのリング状の配設部材２０が設けられている。
【００３２】
前述した枠体６の下部には、４本のアーム２３を介して底板２５が設けられている。このアーム２３は、往復ロッド１６の下降時に底板２５が衝突しない長さに設定されており、底板２５の下面には、弾塑性ダンパ装置１０を使用箇所に取り付ける為の配設部材２０と同じ構造の配設部材２６が設けられている。
【００３３】
前述した、巻取りローラ２，４の間には、両端をそれぞれ装着部材２２，２４に固定された状態で棒状の架設部材８が架設されている。さらに、この棒状の架設部材８は、図１（Ｂ）に示すように、各両端を装着部材２２，２４から巻取りローラ２，４の筒状部材２Ａ，４Ａの外周部に４分の１周以上巻回されると共に，巻取りローラ２，４の間を弛みのない状態で配設されている。
【００３４】
この棒状の架設部材８は、可塑性を有する金属（例えば、軟鋼，銅，アルミ等）を素材としており、比較的細い丸棒状に形成されている。この構成により、例えば、往復ロッド１６に下降動作が付勢されると、巻取りローラ２，４の回転が行われ、この棒状の架設部材８の一端側で巻取りローラ２にさらに巻回されて筒状部材２Ａの外周部に応じて湾曲し，また他端側で巻取りローラ４に巻回状態にあった部分が直線状に延ばされ、両端で塑性変形が発生する。これにより、往復ロッド１６の往復動作に、一定の抵抗力が発生する。
【００３５】
上述の抵抗力は、径の異なる棒状の架設部材８に交換することによって変えることが可能であるが、この場合、巻取りローラ２，４の筒状部材２Ａ，４Ａの径との兼ね合いによっては（例えば、架設部材８の太さに対して巻取りローラ２，４の径の大きさが小さすぎる場合等）、棒状の架設部材８が筒状部材２Ａ，４Ａの外周部上に沿って好適に塑性変形を生じない場合があり、係る場合、この棒状の架設部材８の耐久性を著しく損なう恐れがある。
【００３６】
一方、前述したように装着部材２２，２４が，この棒状の架設部材８を複数取り付けることを可能に形成されているため、抵抗力の調節を行うには、むしろ、棒状の架設部材８の取付本数を増減させることによって調節することが望ましい。特に、本実施形態では、架設部材８が比較的小さい径の棒状であるために、一定の幅を有する装着部材２２の挟持部２２Ａに比較的多数の架設部材８を固定することができ、これにより、弾塑性ダンパ装置１０の使用可能な荷重の領域を広くすることが可能である。
【００３７】
上記実施形態の動作を図１乃至図３に基づいて説明する。図３は、弾塑性ダンパ装置１０をパイプの配管設備等の構造物の制振装置として適用した場合を示している。即ち、符号Ｐは、内側に流体が流動する配管用のパイプであり、このパイプＰは、地表に打設されたコンクリート等により形成された土台Ｄ上に、支持台Ｋを介して配設されている。そして、パイプＰは図に示すように途中部分で屈曲しており、この屈曲部を挟んでほぼ等距離で二つの支持台Ｋに固定支持されている（一端側の支持台Ｋは図示を省略）。
【００３８】
仮に、弾塑性ダンパ装置１０が設けられていない図３と同構造の配管設備で，地震等の発生により，このパイプＰにより形成される振動系の固有振動数に近い上下振動が加えられた場合、パイプＰは、屈曲部を中心とした激しい振動が発生し、支持台Ｋ側の根元或いは屈曲部に近い部分から当該パイプＰが破断することが予想される。
【００３９】
そこで、図３に示すパイプＰの配管設備では、弾塑性ダンパ装置１０は、制振装置として，振動の中心となるパイプＰの屈曲部の下方に配設されている。通常、弾塑性ダンパ装置１０は、往復ロッド１６がその往復範囲のほぼ中間となる状態で配置される（図１の状態）。このとき、配設部材２０側をパイプＰに固定し，底板２５側を土台Ｄ側に固定する。
【００４０】
そして、地震が発生すると、パイプＰの上下振動が往復ロッド１６に伝達される。図２は、下降方向の振動の変位が生じた場合を示している。パイプＰの下降に応じて、往復ロッド１６に下降動作が付勢され、これに伴い往復ロッド１６の側面部に設けられたラックからピニオン１２，１４を介して巻き取りローラ２，４にそれぞれ図２における時計方向の回転力が伝達される。
【００４１】
これにより、巻取りローラ２の筒状部材２Ａの外周部上では、架設部材８の一端部側が図１の状態からさらに巻回され、筒状部材２Ａの外周部の形状に応じて塑性変形する。
【００４２】
一方、巻取りローラ４の筒状部材４Ａの外周部上では、巻回され筒状部材４Ａの外周面上に応じて湾曲状態にあった架設部材の他端部側が、巻取りローラ２側に引き寄せられ、直線状に塑性変形する。
【００４３】
往復ロッド１６の下降動作に伴い、上記の塑性変形が行われるため、パイプＰの下降方向の振動に対して一定の抵抗力が加えられる。即ち、パイプＰの下降における振動エネルギが、架設部材８の両端部に生じる塑性変形で消費され、下降方向の振動が抑制される。
【００４４】
また、パイプＰの上昇方向の振動の場合には、往復ロッド１６に上方への移動力が付勢され、架設部材８の一端部側が巻取りローラ４に巻回され、他端部側が巻回状態から巻取りローラ４側に直線状に塑性変形が行われる。即ち、前述の下降方向の振動とほぼ同等の抵抗力がパイプＰ側に伝達され、同様にして上昇方向の振動が抑制される。
【００４５】
地震による振動が継続する間、上記の弾塑性ダンパ装置１０による各上下方向の振動の抑制が行われ、これにより、パイプＰの屈曲部に生じる振動が抑制され、例えば、パイプＰにより形成される振動系における固有振動数の振動が発生した場合でも、パイプＰの破断が有効に防止される。
【００４６】
さらに、弾塑性ダンパ装置１０では、巻取りローラ２，４により、架設部材８が巻回され或いは巻回状態から直線状に引き延ばされて塑性変形が行われるために、架設部材８の一点に変形箇所が集中することがなく、例えば、巻回される一端部側では、巻回が行われる全ての領域で一様に塑性変形が行われ、また同様にして、直線状に引き延ばされる他端部側では、引き延ばしが行われる全ての領域で一様に塑性変形が行われる。
【００４７】
また、このとき、架設部材８の両端部において一様に塑性変形が行われるために、この架設部材８の塑性変形領域の任意の一点に生じる塑性変形の変位が、過大になることを防止し、これにより、架設部材８の繰り返し使用回数が従来ある弾塑性ダンパ装置と比べて著しく増大化し、弾塑性ダンパ装置１０の保守性の向上となる。特に、外的要因からの振動による往復ロッド１６の大変位時に対しても、架設部材８には、一定の変位しか生じないために、その寿命が増大し、装置全体の保守性は向上する。
【００４８】
また、本実施形態では、連結部材１８Ａ，１８Ｂが往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒの往復動作を制限するストッパとしての機能を有しているために、この往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒの過剰な振幅の発生を防止している。これにより、図４に示すように、架設部材８に、一方の巻取りローラ側で過剰に巻回されることにより他方の巻き取りローラ側で異常な塑性変形が生じたり，過大な張力の発生による破断等が発生する事態を有効に防止することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、上述した各構成に限定されず、同様に作用する他の構造を用いても良い。具体的には、棒状の架設部材８に替えて、平板状の架設部材を使用しても良い。
【００５０】
また、往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒをより長く設定し且つラック部分をより長く形成して、弾塑性ダンパ装置１０をより大きな振幅の振動に対応することができるように形成しても良い。このとき、架設部材８はより長いものを使用し、予め、両端部は、巻取りローラ２，４に余分に巻回させておく。
【００５１】
また、上述した弾塑性ダンパ装置１０において、巻取りローラ２，４と各巻取りローラ２，４に併設されたピニオン１２，１４とは、一方向のみ連動する構造としても良い。即ち、回転軸１２Ｂ，１４Ｂと筒状部材１２Ａ，１４Ａとの間に、それぞれ一方向の回転のみを伝達する軸受け（ワンウェイクラッチ等）を設け、図５の矢印に示すように、ピニオン１２からの回転力は、巻取りローラ２の筒状部材２Ａには、時計方向のみの回転力が伝達され、一方、ピニオン１４からの回転力は、巻取りローラ４の筒状部材４Ａには、反時計方向のみの回転力が伝達される構造とする。
【００５２】
そしてさらに、筒状部材１２Ａ，１４Ａの外周部の，架設部材８の巻回動作を妨げない位置に当接して適度に摩擦力を与える摺動部材２Ｃ，４Ｃをそれぞれ設ける。これらの構成により、例えば、往復ロッド１６が下降する際には、巻取りローラ２の筒状部材２Ａのみに回転力が付勢され、筒状部材２Ａに架設部材８の一端部が巻回されると共に、巻回状態にあった架設部材８の巻取りローラ４側部分が巻取りローラ２側に張力を受けて、直線状に塑性変形が行われる。
【００５３】
一方、往復ロッド１６が上昇する際には、巻取りローラ４の筒状部材４Ａのみに回転力が付勢され、架設部材８は、一端部が巻取りローラ４の筒状部材４Ａに巻回されると共に、他端部が巻取りローラ２の筒状部材２Ａから巻取りローラ４側に張力を受けて直線状に塑性変形が行われる。
【００５４】
このとき、往復ロッド１６から回転力が付勢されない側の巻取りローラは、摺動部材により、適度の摩擦力を受けるため、架設部材８は、二つの巻取りローラ２，４の間でたるむことが防止される。即ち、上記構成により、架設部材８に気温変化，使用時の変形等の原因で伸びが生じ，二つの巻取りローラ２，４間のたるみにより弾塑性ダンパ装置１０に加えられた上下振動に対して本来の反力を与えることができなくなる事態を有効に排除すると共に、摺動部材２Ｃ，４Ｃによる摩擦力は、架設部材８の塑性変形による抵抗力に加算される効果をもつ。
【００５５】
ここで、他の実施形態を図６に示す。この図６に示す弾塑性ダンパ装置３０は、巻取りローラが一つである点において図１に開示した弾塑性ダンパ装置１０とその構成が異なっており、他の部分は同一のものから構成されている。
【００５６】
即ち、巻取りローラ３２は、筒状部材３２Ａとこの筒状部材３２Ａの回転中心となる回転軸３２Ｂとからなり、筒状部材３２Ａの図６（Ａ）における左右には、回転軸３２Ｂを回転中心としてピニオン１２Ｌ，１２Ｒが設けられている。筒状部材３２Ａは、これらのピニオン１２Ｌ，１２Ｒのピッチ円と同径に設定されている。そして、筒状部材３２Ａの外周面部には、架設部材８の一端部が幾分巻回された状態で固定されている。
【００５７】
一方、架設部材８の他端部は、往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒの双方に架設固定されると共にこの往復ロッド１６Ｌ，１６Ｒと共に往復動作を行う往動部材３１に固定されている。
【００５８】
この弾塑性ダンパ装置３０は、往復ロッド１６が下降する場合には、この往復ロッド１６に固定された往動部材３１も同様に下降し、同時に巻取りローラ３２にピニオン１２を介して図６（Ｂ）における時計方向の回転力が付勢され、架設部材８の巻取りローラ３２に巻回されていた部分が直線状に塑性変形する。このとき、巻取りローラ３２の筒状部材３２Ａがピニオン１２のピッチ円と同径であるため、往復ロッド１６の下降移動距離と筒状部材３２Ａの回転移動距離とが等しくなるため、架設部材８はたるむことがない。
【００５９】
また、往復ロッド１６が上方移動する場合には、この往復ロッド１６に固定された往動部材３１も同様に上方移動し、同時に巻取りローラ３２にピニオン１２を介して図６（Ｂ）における反時計方向の回転力が付勢され、架設部材８は巻取りローラ３２に巻回され，筒状部材３２Ａの外周面に応じた形状に塑性変形する。往復ロッド１６の下降動作の際と同様にして、架設部材８はたるむことがない。
【００６０】
上記の動作により、弾塑性ダンパ装置３０は、往復ロッド１６の上下動に際して、架設部材８が常に塑性変形を行うために、往復ロッド１６の往復動作の際には、常に一定の抵抗力が発生し、弾塑性ダンパ装置１０とほぼ同様にして、往復ロッド１６が固定された振動系に対して制振効果を得ることができる。また、この弾塑性ダンパ装置３０は、一つの巻取りローラ３２から構成されているために、部品点数を低減することができ、これにより、生産コストを低減することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、枠体に対して往復ロッドが往復動作を行う際に、この往復動作に連動して可塑性を有する金属からなる棒状の架設部材の両端部をそれぞれ巻取りローラの外周面の形状に合わせて塑性変形を施すか或いは巻取りローラに巻回された状態から直線状に引き延ばすことにより塑性変形を施す構成となっている。これにより、往復ロッドの往動には、一定の抵抗力が伴われ、例えば、振動体に往復ロッドを連結することにより、この振動体の運動に抵抗力が作用し、この振動体の振動が抑制される。
【００６２】
また、本発明は、架設部材が、巻取りローラにより巻回される一端部側では，巻回が行われる全ての領域で一様に塑性変形が行われ、また，直線状に引き延ばされる他端部側では，引き延ばしが行われる全ての領域で一様に塑性変形が行われる。このため、架設部材の一点に変形箇所が集中することがなく、架設部材の繰り返しの使用に対する高い耐久性を得ることができる。
【００６３】
また、架設部材の塑性変形が円周面に沿って行われるために、この架設部材の塑性変形領域の任意の一点に生じる塑性変形の変位は過大になることを防止し、このため、外的要因により過大な変位の振動が往復ロッドに加えられた場合にも、架設部材の随所に生じる塑性変形の変位は一定となり、これにより、大変位時の振動に対しても架設部材は高い耐久性を維持することができ、従来の弾塑性ダンパ装置と比べて、本発明に係る弾塑性ダンパ装置は高い保守性を有する構造となっている。
【００６４】
さらに、本発明は、往復ロッドに生じる往復動作方向の変位の大小により架設部材の塑性変形が生じる範囲は大きくなり、この塑性変形の生じる領域における各点毎の変位は常に一定であるために、従来のようにその変位の大きさによって抵抗力が変化してしまう事態を有効に回避し、往復ロッドの変位の大きさにかかわらず常に一定の抵抗力を発生させることができる。
【００６５】
即ち、往復ロッドに生じる変位が微小な場合でも、架設部材には塑性変形が生じ、これにより、往復ロッドの往復動作には、常に一定の抵抗力の発生を生じせしめることが可能である。また、同様にして、往復ロッドに過大に変位が生じた場合でも、可塑性素材に特有な過大変位による抵抗力特性の変化を架設部材に生じせしめることはなく、架設部材は一定の変位で塑性変形を行い，一定の抵抗力を供給する。
【００６６】
また、往復ロッドの往復動作を制限するストッパを設けた構成の場合、この往復ロッドの過大な振幅の発生を防止し、これにより、架設部材に、一方の巻取りローラ側で過剰に巻回されることにより他方の巻き取りローラ側で異常な塑性変形が生じたり，過大な張力の発生による破断等が発生する事態を有効に防止することができ、架設部材を保守することができる。
【００６７】
また、一又は二以上の架設部材を着脱自在の装着部材を巻取りローラに設けた構成の場合は、架設部材の装着本数を替えることにより、往復ロッドの往復動作時に生じる抵抗力を調節することが可能となり、これにより、本発明を制振装置として使用する場合に、適当な制振効果が得られるように予め振動の強弱に応じてこの抵抗力を調節しておくことができる。
【００６８】
上述のように本発明は、従来にない優れた弾塑性ダンパ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は一部省略した正面図であり、図１（Ａ）は一部省略した側面図である。
【図２】図１に開示した一実施形態の動作を示す説明図である。
【図３】図１に開示した一実施形態を配管設備に設置した状態を示す説明図である。
【図４】巻取りローラの回転が過剰に行われた場合の架設部材の状態を示す説明図である。
【図５】図１に開示した一実施形態の二つの巻取りローラをそれぞれ一方向にのみ回転力を付勢させる場合を示す説明図である。
【図６】他の実施形態を示しており、図６（Ａ）は一部省略した正面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った一部省略した断面図である。
【図７】従来の弾塑性ダンパ装置を示す説明図である。
【図８】他の従来の弾塑性ダンパ装置を示す図であり、図８（Ａ）は平面図であり、図８（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
２ 巻取りローラ
６ 枠体
８ 架設部材
１０ 弾塑性ダンパ装置
１２，１４ ピニオン
１６ 往復ロッド
１８Ａ，１８Ｂ 連結部材（ストッパ）
２２，２４ 装着部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an elasto-plastic damper device, and more particularly to an elasto-plastic damper device suitable as a vibration damping device in the event of an earthquake.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an elasto-plastic damper device has a simpler structure, is less expensive, is easier to maintain, and has less aging compared to a number of damper devices such as a friction damper device and a viscous damper device. It is used as a vibration damping device for reducing the response vibration of a structure during an earthquake disaster, and is also used as a shock absorbing device for promoting a shock absorbing effect to an internal occupant in the event of a collision of an automobile or the like.
[0003]
FIG. 7 shows a conventional example. This conventional elasto-plastic damper device 50 is a metal rod-shaped member disposed in an upright direction between a building base portion T provided at a lower part of a building and a ground base portion J provided directly on the ground. It is composed of a member 51, a bar-shaped member 51, and spherical bearings 52 provided on the building foundation T and the ground foundation J.
[0004]
In the conventional elasto-plastic damper device 50, when a large vibration is generated on the ground foundation J side due to an earthquake or the like, the vibration is transmitted to the building foundation T via the metal rod-shaped member 51. At this time, the metal rod-shaped member 51 undergoes plastic deformation, whereby the vibration energy of the building base portion T is absorbed and the vibration transmitted to the building base portion T is reduced. Damping is performed by the damper device 50.
[0005]
FIG. 8 shows another conventional elastic-plastic damper device 60. The elasto-plastic damper device 60 includes a petal-shaped endless metal member 61 and fixing jigs 62 attached to the upper and lower portions in FIG. 8B at the center of the metal member 61 in FIG. 8A. Consists of The metal member 61 is a ring-shaped member which is formed in a shape orthogonal to the central portion, and the orthogonal portion is vertically spaced. That is, when the gap is compressed, the metal member 61 is plastically deformed. The plastic deformation has a structure in which vertical vibration energy of the elasto-plastic damper device 60 is absorbed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in each of the above-described conventional examples, the rod-shaped member and the metal member (hereinafter, referred to as a plastic material) are subjected to plastic deformation to dampen the vibration. In particular, in the case of the elasto-plastic damper device 50, this plastic deformation Are concentrated at two locations, so that the plastic material breaks during repeated vibrations, resulting in low durability.
[0007]
Further, in each of the conventional elasto-plastic damper devices, the vibration damping effect changes depending on the magnitude of the displacement applied to the damper device, and the performance is not constant. In other words, when the plastic material undergoes a small change when deformed by an external force, elastic deformation occurs instead of plastic deformation.Therefore, each conventional elasto-plastic damper device is added externally when used as a vibration damping device. If the vibration applied is smaller than a certain displacement, the original vibration damping effect cannot be obtained.
[0008]
In addition, since each conventional elasto-plastic damper device changes the shape of the plastic material due to deformation and changes the resistance characteristic, when used as a vibration damping device, externally applied vibration exceeds a certain displacement. After all, the original damping effect could not be obtained.
[0009]
[Object of the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an elasto-plastic damper device which solves the disadvantages of the prior art and which has high durability, exhibits a resistance force even at the time of minute deformation, and provides a constant damping effect even when the displacement changes. Its purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Application In the described invention, two take-up rollers of the same diameter whose central axes are substantially parallel, a frame body that holds these take-up rollers rotatably on the same plane, and are coaxially fixed to each take-up roller. It has a pinion, one rack that engages with both of these pinions, a reciprocating rod that is freely held by a frame that can move integrally with the rack, and plasticity that is bridged between the two winding rollers. And a metal rod-shaped erection member. The rod-shaped erection member is wound slightly around the outer peripheral portion of each winding roller, and then both ends are fixed on the respective outer peripheral portions.
[0011]
And the above Reciprocating rod in addition to the configuration To A stopper for restricting the reciprocating operation at a predetermined position is provided.
[0012]
In addition, the present application In the described invention, Two winding rollers of the same diameter whose central axes are substantially parallel, a frame body that rotatably holds these winding rollers on the same plane, a pinion coaxially fixed to each winding roller, and both of them. One rack that engages with the pinion, a reciprocating rod that is held by a frame so as to be able to move integrally with the rack, and a metal rod with plasticity that is bridged between two winding rollers. Erection member, and the rod-shaped erection member is wound slightly on the outer peripheral portion of each winding roller, and then each end is fixed on each outer peripheral portion, A metal rod-shaped erection member is disposed in a state where at least the outer periphery of the take-up roller is wound at least one quarter turn from both ends.
[0013]
further, Application In the described invention, two take-up rollers of the same diameter whose central axes are substantially parallel, a frame body that holds these take-up rollers rotatably on the same plane, and are coaxially fixed to each take-up roller. It has a pinion, one rack that engages with both of these pinions, a reciprocating rod that is freely held by a frame that can move integrally with the rack, and plasticity that is bridged between the two winding rollers. Metal rod-shaped erection member, and the rod-shaped erection member is wound slightly on the outer peripheral portion of each winding roller, and then each end is fixed on the outer peripheral portion. A mounting member for detachably holding one or two or more metal rod-shaped bridging members is provided on the outer peripheral portion. Further, a groove for positioning the rod-shaped erection member may be provided in the circumferential direction on the outer peripheral portion of each of the winding rollers. With these configurations, the object described above is to be achieved.

[0014]
According to the above configuration, when the reciprocating rod mounted to be reciprocable in a certain direction with respect to the frame body is moved in the certain direction, the rack moves together with the reciprocating rod. Then, the two pinions engaging with the rack rotate in accordance with the movement of the rack, and at the same time, the two winding rollers rotate.
[0015]
Then, a rod-shaped bridging member having both ends fixed on the outer peripheral portion of these winding rollers is wound from one winding roller to the other winding roller. At this time, one end of the rod-shaped erection member is plastically deformed along the outer periphery of the winding roller on the winding side, and the other end is curved along the outer periphery of the winding roller. From the take-up roller to the take-up roller.
[0016]
That is, when the reciprocating operation of the reciprocating rod is performed, at the same time, plastic deformation is performed at both ends of the rod-shaped erection member.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
In the present embodiment, two winding rollers 2 and 4 having the same diameter whose central axes are substantially parallel, a frame body 6 rotatably equipped with these winding rollers 2 and 4 on the same plane, and each winding roller Pinions 12 and 14 coaxially fixed to the pinions 2 and 4, a reciprocating rod 16 having a rack on a side surface engaged with the pinions 12 and 14, and a bridge between the two winding rollers 2 and 4. An elastic-plastic damper device 10 including a rod-shaped erection member 8 made of a metal having plasticity.
[0019]
Hereinafter, each part will be described in detail. First, the frame 6 is formed in a substantially rectangular parallelepiped box, and the side walls 6A and 6B in FIG. 1A are slightly shorter than the length of the frame 6 in the vertical direction. Is formed. These side walls 6A and 6B are kept parallel to each other and are detachably fixed using fixing means such as bolts (not shown). Further, between these side walls 6A, 6B, rotating shafts 2B, 4B of two winding rollers 2, 4 described below are rotatably held via bearings 2a, 4a.
[0020]
Further, as described above, since both side walls 6A, 6B are detachable from the overall configuration of the frame 6, by removing either one of the side walls 6A, 6B, the winding rollers 2, 4 become , And can be removed from the frame 6. Further, this makes it easy to replace the rod-shaped erection member 8 laid on the outer peripheral portions of the winding rollers 2 and 4.
[0021]
Each of the winding rollers 2, 4 is composed of a cylindrical member 2A, 4A and a rotating shaft 2B, 4B, respectively. These cylindrical members 2A, 4A and the rotating shafts 2B, 4B are fixed and coaxial. It is structured to rotate with.
[0022]
On the outer peripheral portions of the cylindrical members 2A and 4A, mounting members 22 and 24 for fixing one end and the other end of the rod-shaped erection member 8 are provided. Since these mounting members 22 and 24 have the same structure, only the mounting member 22 will be described in detail below. That is, the mounting member 22 includes a holding portion 22A for holding one end of the rod-shaped bridging member 8 between itself and the outer peripheral portion of the winding roller 2, and two bolts 22B for pressing the holding portion 22A toward the winding roller. It is composed of By tightening the bolts 22B, one end of the rod-shaped erection member 8 is clamped.
[0023]
The holding portion 22A has substantially the same width as the width of the winding roller 2 in the axial direction, and a plurality of rod-shaped erection members 8 are fixed in parallel in the axial direction within the allowable range of the width. be able to.
[0024]
Here, a groove for positioning the bar-shaped erection member 8 may be provided on the outer peripheral portions of the winding rollers 2 and 4 in the circumferential direction. Further, in consideration of a case where a plurality of rod-shaped bridging members 8 are fixedly mounted on the mounting member 22 as described above, a plurality of positioning grooves may be provided in parallel in the axial direction. Thereby, the erection member 8 is satisfactorily fixed at the position of the shallow groove, and deviation is prevented.
[0025]
As shown in FIG. 1A, the pinions 12, 14 fixed so as to rotate coaxially on the rotating shafts 2B, 4B of the winding rollers 2, 4 are respectively provided on the left and right sides of the tubular members 2A, 4A. Two are provided. Hereinafter, the left pinions of the winding rollers 2 and 4 are referred to as 12L and 14L, respectively, and the right pinions are referred to as 12R and 14R, respectively. Similarly, a reciprocating rod provided with a rack engaging with the pinions 12L and 14L is referred to as 16L, and a reciprocating rod provided with a rack engaging with the pinions 12R and 14R is referred to as 16R.
[0026]
Since the winding rollers 2 and 4 are energized by the reciprocating rods 16L and 16R via the pinions 12L, 12R, 14L and 14R on both sides, respectively, the rotation is performed well in a well-balanced manner. That is, as compared with the case where the rotational force is urged from only one of the right and left sides, the generation of torsional stress generated on the rotating shafts 2B and 4B between the tubular members 2A and 4A and the pinions 12 and 14 is prevented. Therefore, the life of the rotating shafts 2B and 4B can be extended, and the maintainability of the entire elastic-plastic damper device 10 can be improved.
[0027]
Since the left and right reciprocating rods 16L and 16R which engage with the pinions 12L, 12R, 14L and 14R have the same structure, one of the reciprocating rods 16R will be described below.
[0028]
As described above, the reciprocating rod 16R is a round bar-shaped erection member provided on a side surface with a rack that engages with the pinions 12R and 14R. As shown in FIG. 1B, the reciprocating rod 16R is engaged from the same side of the two pinions 12R and 14R arranged vertically, and these pinions 12R and 14R are connected to the reciprocating rod 16R. The vertical movement urges rotation in the same direction.
[0029]
The reciprocating rod 16R penetrates in the up-down direction of the frame 6, and linear bearings 16Ra and 16Rb are disposed in the upper and lower portions of the frame 6, respectively. The linear bearings 16Ra and 16Rb make the vertical movement of the reciprocating rod 16R smooth and prevent the occurrence of friction with the frame 6.
[0030]
The upper and lower ends of the reciprocating rods 16L and 16R are connected by connecting members 18A and 18B, respectively. These connecting members 18A, 18B have the function of interlocking the reciprocating rods 16L, 16R, and also function as stoppers for limiting the vertical movement of the reciprocating rods 16L, 16R.
[0031]
A ring-shaped arrangement member 20 for attaching the elasto-plastic damper device 10 to a use location is provided on the upper surface of the connecting member 18A.
[0032]
A bottom plate 25 is provided below the frame 6 via four arms 23. The length of the arm 23 is set so that the bottom plate 25 does not collide when the reciprocating rod 16 is lowered. The lower surface of the bottom plate 25 has the same structure as the disposing member 20 for attaching the elasto-plastic damper device 10 to a use location. Are provided.
[0033]
A rod-shaped erection member 8 is installed between the winding rollers 2 and 4 with both ends fixed to the mounting members 22 and 24, respectively. Further, as shown in FIG. 1 (B), the rod-shaped erection member 8 is formed such that both ends thereof are attached to the outer peripheral portions of the cylindrical members 2A and 4A of the winding rollers 2 and 4 by a quarter. It is wound around the circumference or more, and is disposed without slack between the winding rollers 2 and 4.
[0034]
The rod-shaped erection member 8 is made of a metal having plasticity (for example, mild steel, copper, aluminum, or the like), and is formed in a relatively thin round rod shape. With this configuration, for example, when the reciprocating rod 16 is urged to descend, the winding rollers 2 and 4 are rotated, and the rod-shaped bridge member 8 is further wound around the winding roller 2 at one end thereof. As a result, the portion which is curved in accordance with the outer peripheral portion of the cylindrical member 2A, the portion wound around the winding roller 4 at the other end is linearly extended, and plastic deformation occurs at both ends. As a result, a constant resistance force is generated in the reciprocating operation of the reciprocating rod 16.
[0035]
The above-described resistance force can be changed by replacing with a rod-shaped erection member 8 having a different diameter, but in this case, depending on the balance with the diameter of the cylindrical members 2A and 4A of the winding rollers 2 and 4. (For example, when the diameter of the winding rollers 2 and 4 is too small with respect to the thickness of the bridging member 8, etc.), the rod-like bridging member 8 is suitable along the outer peripheral portions of the cylindrical members 2A and 4A. In some cases, plastic deformation may not occur, and in such a case, the durability of the rod-shaped erection member 8 may be significantly impaired.
[0036]
On the other hand, as described above, since the mounting members 22 and 24 are formed so that a plurality of the rod-shaped erection members 8 can be attached, rather than mounting the rod-shaped erection members 8 to adjust the resistance force. It is desirable to adjust by increasing or decreasing the number. In particular, in the present embodiment, since the erection member 8 is a rod having a relatively small diameter, a relatively large number of erection members 8 can be fixed to the holding portion 22A of the mounting member 22 having a fixed width. Thereby, it is possible to widen the usable load area of the elastic-plastic damper device 10.
[0037]
The operation of the above embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a case where the elasto-plastic damper device 10 is applied as a vibration damping device for a structure such as a pipe piping facility. That is, reference symbol P is a pipe for piping in which fluid flows inward, and this pipe P is provided via a support K on a base D formed of concrete or the like cast on the ground surface. ing. The pipe P is bent at an intermediate portion as shown in the figure, and is fixedly supported by two support bases K at substantially equal distances across the bent part (the support base K at one end is not shown). ).
[0038]
Assuming that the vertical vibration near the natural frequency of the vibration system formed by the pipe P is applied by the occurrence of an earthquake or the like in the piping equipment having the same structure as that of FIG. 3 in which the elasto-plastic damper device 10 is not provided. It is expected that the pipe P will be violently vibrated around the bent portion, and the pipe P will be broken from the base near the support base K or from a portion near the bent portion.
[0039]
Therefore, in the pipe installation of the pipe P shown in FIG. 3, the elasto-plastic damper device 10 is disposed as a vibration damping device below a bent portion of the pipe P serving as a center of vibration. Normally, the elasto-plastic damper device 10 is arranged in a state where the reciprocating rod 16 is substantially in the middle of the reciprocating range (the state of FIG. 1). At this time, the arrangement member 20 side is fixed to the pipe P, and the bottom plate 25 side is fixed to the base D side.
[0040]
Then, when an earthquake occurs, the vertical vibration of the pipe P is transmitted to the reciprocating rod 16. FIG. 2 shows a case where displacement of vibration in the descending direction occurs. In accordance with the lowering of the pipe P, the reciprocating rod 16 is urged to move downward, and the rack is provided on the side surface of the reciprocating rod 16 and the take-up rollers 2 and 4 are respectively driven via pinions 12 and 14. 2 is transmitted in the clockwise direction.
[0041]
Thereby, on the outer peripheral portion of the cylindrical member 2A of the winding roller 2, one end side of the bridging member 8 is further wound from the state of FIG. 1, and plastically deforms according to the shape of the outer peripheral portion of the cylindrical member 2A. .
[0042]
On the other hand, on the outer peripheral portion of the tubular member 4A of the take-up roller 4, the other end side of the erection member wound and curved in accordance with the outer peripheral surface of the tubular member 4A moves toward the take-up roller 2 side. It is drawn and plastically deforms linearly.
[0043]
Since the above-mentioned plastic deformation is performed with the reciprocating rod 16 descending, a certain resistance is applied to the vibration of the pipe P in the descending direction. That is, the vibration energy during the downward movement of the pipe P is consumed by the plastic deformation occurring at both ends of the erection member 8, and the vibration in the downward direction is suppressed.
[0044]
In the case of vibration in the upward direction of the pipe P, an upward moving force is urged by the reciprocating rod 16 so that one end of the erection member 8 is wound on the winding roller 4 and the other end is wound on the winding roller 4. From this state, plastic deformation is performed linearly on the winding roller 4 side. That is, a resistance force substantially equal to the above-described downward vibration is transmitted to the pipe P side, and the upward vibration is similarly suppressed.
[0045]
While the vibration due to the earthquake continues, the above-described elasto-plastic damper device 10 suppresses the vibration in each of the vertical directions, thereby suppressing the vibration generated at the bent portion of the pipe P, and is formed, for example, by the pipe P. Even when a vibration having a natural frequency occurs in the vibration system, breakage of the pipe P is effectively prevented.
[0046]
Further, in the elasto-plastic damper device 10, the winding members 2 and 4 cause the erection member 8 to be wound or stretched linearly from the wound state to perform plastic deformation. For example, on the one end side where the winding is performed, plastic deformation is uniformly performed in all the regions where the winding is performed, and similarly, it is linearly elongated. On the other end side, plastic deformation is uniformly performed in all areas where the stretching is performed.
[0047]
At this time, since plastic deformation is uniformly performed at both ends of the erection member 8, it is possible to prevent the displacement of the plastic deformation occurring at any one point in the plastic deformation region of the erection member 8 from becoming excessive. Thereby, the number of times the erection member 8 is repeatedly used is significantly increased as compared with the conventional elasto-plastic damper device, and the maintainability of the elasto-plastic damper device 10 is improved. In particular, even when a large displacement of the reciprocating rod 16 occurs due to vibration from external factors, only a certain displacement occurs in the erection member 8, so that its life is increased and the maintainability of the entire apparatus is improved.
[0048]
In the present embodiment, since the connecting members 18A and 18B have a function as stoppers for restricting the reciprocating movement of the reciprocating rods 16L and 16R, the occurrence of excessive amplitude of the reciprocating rods 16L and 16R is prevented. are doing. As a result, as shown in FIG. 4, the excessive winding on one of the winding rollers around the bridging member 8 causes abnormal plastic deformation on the other winding roller side, or the generation of excessive tension. It is possible to effectively prevent a situation in which breakage or the like occurs due to the above.
[0049]
Here, in the present embodiment, the present invention is not limited to the above-described configurations, and another structure that operates similarly may be used. Specifically, instead of the rod-shaped erection member 8, a plate-shaped erection member may be used.
[0050]
Further, the reciprocating rods 16L and 16R may be set longer and the rack portion may be formed longer, so that the elasto-plastic damper device 10 may be formed so as to be able to cope with vibration of larger amplitude. At this time, a longer bridge member 8 is used, and both ends are previously wound around the winding rollers 2 and 4 in advance.
[0051]
In the elasto-plastic damper device 10 described above, the winding rollers 2 and 4 and the pinions 12 and 14 provided alongside the winding rollers 2 and 4 may have a structure that operates in only one direction. That is, bearings (such as one-way clutches) for transmitting rotation in only one direction are provided between the rotating shafts 12B and 14B and the cylindrical members 12A and 14A, respectively, and as shown by arrows in FIG. The rotational force is transmitted to the tubular member 2A of the winding roller 2 only in the clockwise direction, while the rotational force from the pinion 14 is applied to the cylindrical member 4A of the winding roller 4 counterclockwise. A structure in which rotational force in only the direction is transmitted.
[0052]
Further, sliding members 2C and 4C which abut on the outer peripheral portions of the cylindrical members 12A and 14A and do not hinder the winding operation of the bridging member 8 to appropriately apply a frictional force are provided. With these configurations, for example, when the reciprocating rod 16 descends, the rotational force is urged only to the tubular member 2A of the winding roller 2, and one end of the bridging member 8 is wound around the tubular member 2A. At the same time, the winding member 4 side portion of the erection member 8 in the wound state receives tension on the winding roller 2 side, and is linearly plastically deformed.
[0053]
On the other hand, when the reciprocating rod 16 is lifted, the rotational force is applied only to the cylindrical member 4A of the winding roller 4, and the bridging member 8 has one end wound around the cylindrical member 4A of the winding roller 4. At the same time, the other end receives a tension from the cylindrical member 2A of the winding roller 2 toward the winding roller 4 and is linearly plastically deformed.
[0054]
At this time, the take-up roller on which the rotational force is not urged from the reciprocating rod 16 receives an appropriate frictional force by the sliding member, so that the bridging member 8 sags between the two take-up rollers 2, 4. Is prevented. That is, due to the above-described configuration, the erecting member 8 is stretched due to a change in temperature, deformation during use, and the like, and a vertical vibration applied to the elasto-plastic damper device 10 due to the slack between the two winding rollers 2 and 4. This effectively eliminates the situation in which the original reaction force cannot be given, and has the effect that the frictional force of the sliding members 2C and 4C is added to the resistance due to the plastic deformation of the erection member 8.
[0055]
Here, another embodiment is shown in FIG. The elasto-plastic damper device 30 shown in FIG. 6 is different from the elasto-plastic damper device 10 disclosed in FIG. 1 in that the number of winding rollers is one, and the other portions are formed of the same material. ing.
[0056]
That is, the take-up roller 32 includes a cylindrical member 32A and a rotation shaft 32B serving as a rotation center of the cylindrical member 32A, and rotates the rotation shaft 32B on the left and right in FIG. 6A of the cylindrical member 32A. Pinions 12L and 12R are provided as centers. The cylindrical member 32A is set to have the same diameter as the pitch circle of the pinions 12L and 12R. Then, one end of the bridging member 8 is fixed to the outer peripheral surface of the tubular member 32A in a slightly wound state.
[0057]
On the other hand, the other end of the erection member 8 is erected and fixed to both of the reciprocating rods 16L and 16R, and is also fixed to a reciprocating member 31 that reciprocates with the reciprocating rods 16L and 16R.
[0058]
When the reciprocating rod 16 moves down, the forward-moving member 31 fixed to the reciprocating rod 16 also moves down when the reciprocating rod 16 moves down, and at the same time, the take-up roller 32 moves through the pinion 12 as shown in FIG. The clockwise rotational force in B) is urged, and the portion of the erection member 8 that has been wound on the winding roller 32 is plastically deformed linearly. At this time, since the cylindrical member 32A of the take-up roller 32 has the same diameter as the pitch circle of the pinion 12, the descending movement distance of the reciprocating rod 16 is equal to the rotational movement distance of the cylindrical member 32A. There is no slack.
[0059]
When the reciprocating rod 16 moves upward, the forward moving member 31 fixed to the reciprocating rod 16 also moves upward, and at the same time, the reciprocating member shown in FIG. When a clockwise rotational force is applied, the bridging member 8 is wound around the winding roller 32 and plastically deforms into a shape corresponding to the outer peripheral surface of the tubular member 32A. As in the case of the lowering operation of the reciprocating rod 16, the erection member 8 does not slack.
[0060]
With the above operation, the elasto-plastic damper device 30 always generates a constant resistance force when the reciprocating rod 16 reciprocates because the erecting member 8 always performs plastic deformation when the reciprocating rod 16 moves up and down. However, in substantially the same manner as the elasto-plastic damper device 10, a vibration damping effect can be obtained for the vibration system to which the reciprocating rod 16 is fixed. In addition, since the elasto-plastic damper device 30 includes one take-up roller 32, the number of components can be reduced, thereby reducing the production cost.
[0061]
【The invention's effect】
In the present invention, when the reciprocating rod performs a reciprocating operation with respect to the frame, both ends of the rod-shaped bridging member made of a metal having plasticity are interlocked with the reciprocating operation to form the outer peripheral surface of the winding roller. In addition, plastic deformation is performed together, or plastic deformation is performed by linearly extending the state of being wound around the winding roller. Thereby, the forward movement of the reciprocating rod is accompanied by a certain resistance. For example, by connecting the reciprocating rod to the vibrating body, a resistance acts on the movement of the vibrating body, and the vibration of the vibrating body is reduced. Be suppressed.
[0062]
Further, according to the present invention, at the one end side where the erection member is wound by the take-up roller, plastic deformation is uniformly performed in all regions where the winding is performed, and the erection member is stretched linearly. On the end side, plastic deformation occurs uniformly in all areas where stretching is performed. For this reason, a deformation | transformation part does not concentrate on one point of an installation member, and high durability with respect to repeated use of an installation member can be obtained.
[0063]
In addition, since the plastic deformation of the erection member is performed along the circumferential surface, the displacement of the plastic deformation generated at any one point in the plastic deformation region of the erection member is prevented from becoming excessive, and Even if vibration of excessive displacement is applied to the reciprocating rod due to factors, the displacement of plastic deformation occurring throughout the construction member is constant, which makes the construction member highly durable against vibration at large displacement Is maintained, and the elasto-plastic damper device according to the present invention has a structure having higher maintainability than the conventional elasto-plastic damper device.
[0064]
Furthermore, in the present invention, the range in which the plastic deformation of the erection member occurs due to the magnitude of the displacement in the reciprocating operation direction generated in the reciprocating rod increases, and the displacement at each point in the region where the plastic deformation occurs is always constant, It is possible to effectively avoid a situation in which the resistance force changes depending on the magnitude of the displacement as in the related art, and to constantly generate a constant resistance force regardless of the magnitude of the displacement of the reciprocating rod.
[0065]
In other words, even when the displacement generated in the reciprocating rod is small, plastic deformation occurs in the erection member, whereby it is possible to always generate a constant resistance force in the reciprocating operation of the reciprocating rod. Similarly, even in the case where the reciprocating rod is excessively displaced, a change in the resistance characteristic due to the excessive displacement peculiar to the plastic material does not occur in the erection member, and the erection member is plastically deformed at a certain displacement. Deforms and supplies a certain resistance.
[0066]
In addition, in the case of a configuration in which a stopper for restricting the reciprocating operation of the reciprocating rod is provided, the occurrence of an excessive amplitude of the reciprocating rod is prevented, whereby the winding member is excessively wound on one of the winding rollers. This can effectively prevent abnormal plastic deformation on the other take-up roller side, breakage due to excessive tension, and the like, and maintain the erection member.
[0067]
Further, in the case of a configuration in which one or two or more erection members are provided on the take-up roller with a detachable mounting member, the resistance generated during the reciprocating operation of the reciprocating rod is adjusted by changing the number of mounting members. Accordingly, when the present invention is used as a vibration damping device, the resistance can be adjusted in advance according to the strength of vibration so that an appropriate vibration damping effect can be obtained.
[0068]
As described above, the present invention can provide an excellent elasto-plastic damper device that has never been achieved before.
[Brief description of the drawings]
1 is a view showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (A) is a partially omitted front view, and FIG. 1 (A) is a partially omitted side view.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of the embodiment disclosed in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the embodiment disclosed in FIG. 1 is installed in piping equipment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of a bridging member when the winding roller is excessively rotated.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where the two winding rollers according to the embodiment disclosed in FIG. 1 are each urged in only one direction by a rotational force;
6A and 6B show another embodiment, and FIG. 6A is a partially omitted front view, and FIG. 6B is partially omitted along a line XX in FIG. 6A. FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing a conventional elasto-plastic damper device.
FIG. 8 is a view showing another conventional elasto-plastic damper device, FIG. 8 (A) is a plan view, and FIG. 8 (B) is a front view.
[Explanation of symbols]
2 Winding roller
6 Frame
8 Construction members
10 Elasto-plastic damper device
12,14 pinion
16 Reciprocating rod
18A, 18B Connecting member (stopper)
22, 24 Mounting member

Claims (3)

中心軸をほぼ平行とする同径の二つの巻取りローラと、これら巻取りローラを同一平面上で回転自在に保持する枠体と、前記各巻取りローラに同軸上で固定されたピニオンと、これら双方のピニオンに係合する一つのラックと、このラックとの一体的な移動が自在に枠体に装備された往復ロッドと、前記二つの巻取りローラ間に架設した可塑性を備える金属からなる棒状の架設部材とを備え、
前記棒状の架設部材を，前記各巻取りローラの外周部上に幾分巻回させてから各両端をそれぞれ当該各外周部上に固定し、
前記各巻取りローラの外周部上に、少なくとも一又は二以上の前記棒状の架設部材を着脱自在に保持する装着部材を付設したことを特徴とする弾塑性ダンパ装置。Two take-up rollers of the same diameter whose central axes are substantially parallel, a frame body that rotatably holds these take-up rollers on the same plane, a pinion coaxially fixed to each of the take-up rollers, One rack that engages with both pinions, a reciprocating rod that is mounted on the frame so as to be able to move integrally with the rack, and a rod-shaped metal that has plasticity and is installed between the two winding rollers. Erection members,
The rod-shaped erection member is wound slightly around the outer peripheral portion of each of the winding rollers, and then both ends are respectively fixed on the respective outer peripheral portions,
An elastic-plastic damper device, characterized in that a mounting member for detachably holding at least one or two or more of the rod-shaped erection members is provided on an outer peripheral portion of each of the winding rollers. 前記各巻取りローラの外周部上に、前記棒状の架設部材の位置決めを行う溝を当該巻取りローラの円周方向に設けた、ことを特徴とする請求項１記載の弾塑性ダンパ装置。2. The elasto-plastic damper device according to claim 1, wherein a groove for positioning the rod-shaped erection member is provided on an outer peripheral portion of each of the winding rollers in a circumferential direction of the winding roller. 中心軸をほぼ平行とする同径の二つの巻取りローラと、これら巻取りローラを同一平面上で回転自在に保持する枠体と、前記各巻取りローラに同軸上で固定されたピニオンと、これら双方のピニオンに係合する一つのラックと、このラックとの一体的な移動が自在に枠体に装備された往復ロッドと、前記二つの巻取りローラ間に架設した可塑性を備える金属からなる平板状の架設部材とを備え、
前記平板状の架設部材を，前記各巻取りローラの外周部上に幾分巻回させてから各両端をそれぞれ当該各外周部上に固定し、
前記各巻取りローラの外周部上に、少なくとも一又は二以上の前記平板状の架設部材を着脱自在に保持する装着部材を付設したことを特徴とする弾塑性ダンパ装置。Two take-up rollers of the same diameter whose central axes are substantially parallel, a frame body that rotatably holds these take-up rollers on the same plane, a pinion coaxially fixed to each of the take-up rollers, One rack engaged with both pinions, a reciprocating rod mounted on a frame so as to be able to move integrally with the rack, and a flat plate made of a metal having plasticity and installed between the two winding rollers. And an erecting member,
The flat plate-like erection member is wound slightly around the outer peripheral portion of each of the winding rollers, and then each end is fixed on each outer peripheral portion,
An elasto-plastic damper device, characterized in that a mounting member for detachably holding at least one or two or more of the plate-shaped erection members is provided on an outer peripheral portion of each of the winding rollers.

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