JP2002147522A - 上下方向制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクト化を達成し、長周期化にも対応で
きるようにする。 【解決手段】 構造物に据え付けるためのベース１上の
中央部に重錘２を配設する。ベース１上に、重錘２を跨
ぐように門型の支持フレーム６を設ける。上下方向のガ
イド機構７を支持フレーム６に取り付けて、重錘２を上
下動可能に支持させる。支持フレーム６の側方に架台１
０を設け、架台１０に、長レバー部１３ａと短レバー部
１３ｂを有するレバー１３の支点部Ａを、上下方向へ回
動自在に支持させる。長レバー部１３ａの先端部を、上
下方向中間部に位置させた重錘２に連結し、短レバー部
１３ｂとベース１の間に周期同調機構１９を介装させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は橋梁等の構造物に発
生する上下方向の揺動を抑制するために用いる上下方向
制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、橋梁の分野において、床版
（橋床）に発生する揺動（振動）のうち、上下方向の揺
動を抑制する制振装置として、これまでに提案されてい
るものとしては、図９にその一例の概略を示す如く、橋
梁の床版ａの下面に据え付けるようにしたベースｂの下
面側に、上下方向ガイドｃに沿わせて重錘ｄを上下動で
きるように配置すると共に、該重錘ｄを、周期同調機構
としてのばねｅによりベースｂの下面から吊り下げるよ
うにして、床版ａに発生した揺動力を抑えようとする力
を、重錘ｄの上下方向の振幅変位によって得られるよう
にしてある。

【０００３】すなわち、この制振装置の場合、受動型で
あるため、床版ａに上下方向の揺動が発生すると、その
揺動変位に対し重錘ｄが９０度遅れの位相で上下方向へ
変位させられることによって、床版ａの上下方向の揺動
に減衰力が与えられることになる。

【０００４】又、上記制振装置において、重錘ｄをモー
タの駆動で上下方向に変位させるようにした能動型とし
た場合は、モータの駆動で、床版ａの上下方向の揺動変
位に対して重錘ｄを９０度遅れ位相で上下方向に振幅変
位させることにより、床版ａの上下方向の揺動に制御力
を与えることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記制振装
置では、受動型、能動型のいずれの型式とした場合で
も、重錘ｄの質量と変位量（ストローク）に応じてばね
ｅの強度（長さ）が決定されるため、上下方向の長さ
（高さ）が大きくなってコンパクト化が困難であり、
又、ばねｅは強度を高めることにより大質量を支持する
ことはできるが、大きいストロークを許容できるように
伸縮するには限度があり、したがって、長周期化を実現
することは困難であり、更に、固有周期の調整も簡単に
行うことはできない。

【０００６】そこで、本発明は、構造物の上下方向の揺
動を抑制するための上下方向制振装置において、コンパ
クト化を達成することができるようにすると共に、長周
期化にも対応でき且つ固有周期の調整を容易に行うこと
ができるようにしようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、構造物に据え付けるためのベース上に、
上下方向のガイド機構に沿わせて重錘を上下動できるよ
うに配設し、該重錘を挟んで対峙するよう上記ベース上
に、所要高さの架台をそれぞれ設けて、該各架台に支点
部をそれぞれ回動可能に取り付けたレバーの一端側を長
レバー部とし且つ他端側を短レバー部とし、該各レバー
の長レバー部の先端部を上記重錘に連結すると共に、各
レバーの短レバー部を周期同調機構を介してベースに連
結した構成とする。

【０００８】上下方向に揺動が発生する構造物にベース
を据え付けて用いると、構造物の上下方向の揺動が重錘
に伝えられて、該重錘が９０度遅れの位相で上下方向に
振幅変位させられるため、構造物の揺動が抑制される。
この際、重錘から周期同調機構へ伝えられる動きはレバ
ーの回動により縮小されたものとなるため、小型の周期
同調機構を用いることができ、全体の高さを低くできて
コンパクトにまとめることができる。

【０００９】又、重錘をモータの駆動で上下動できるよ
うにし、且つ構造物の上下方向の揺動を検知する揺動検
知センサと該揺動検知センサの信号を位相制御して上記
モータへ駆動指令を送る位相制御器とを備えた構成とす
ることにより、モータの駆動で重錘の振幅を制御できる
ため、構造物の揺動を素早く抑えることができる。

【００１０】更に、各レバーの短レバー部の回動変位が
伝えられるように、周期同調機構に並列させて減衰機を
設置した構成とすることにより、重錘の運動エネルギー
を減衰機で消費させることができ、構造物の揺動を速や
かに減衰させることができる。

【００１１】更に又、各レバーの短レバー部に、周期同
調機構の取付位置を変更できるように複数の取付孔を長
手方向に並べて設けた構成とすることにより、周期同調
機構の取付位置を変更すると、固有周期を調整できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１３】図１乃至図３は本発明の実施の一形態を示
すもので、矩形平盤状に形成したベース１の中央部上
に、前後方向の寸法を長くして左右方向の寸法を短くし
た所要質量の重錘２を配設し、上記ベース１の前後方向
の中央部付近の上面に、該重錘２を左右方向より挟んで
対峙するように左右２本ずつの支柱３を前後方向に所要
間隔をあけて立設すると共に、該左右方向に対峙する支
柱３同士の上端をビーム４でそれぞれ連結し、且つ該前
後に位置する両ビーム４の中間部を連結材５で連結し
て、各支柱３とビーム４と連結材５により重錘２を左右
方向に跨ぐようにした門型の支持フレーム６を構成し、
且つ上記重錘２の上下方向のガイド機構７として、該支
持フレーム６の各支柱３の内側面となる左右対向面に、
上下方向に延びるリニアガイドレール８を取り付けると
共に、該リニアガイドレール８に係合させたリニアガイ
ドブロック９を、上記重錘２の左右側面に取り付け、重
錘２がガイド機構７に沿って上下方向へ自由に変位でき
るようにする。

【００１４】又、上記ベース１上の四隅に、所要高さと
した架台１０をそれぞれ立設して、各架台１０上に軸受
１２を設置し、左右別々に前後方向に配した支軸１１を
それぞれ軸受１２により回転自在に支持させ、該支軸１
１の両端部付近の位置に、支点部Ａから両端部までの長
さが異なるようにして一端側を長レバー部１３ａ、他端
側を短レバー部１３ｂとし且つ短レバー部１３ｂの長手
方向に複数の固有周期調整用の取付孔１４を設けて支点
部Ａを屈曲させてへの字状に形成してなるレバー１３の
上記支点部Ａをそれぞれ取り付けて、該レバー１３が支
軸１１を中心として上下方向へ回動できるようにし、
又、上記重錘２をガイドレール８に沿う上下方向中間部
に位置させた状態として、上記レバー１３の長レバー部
１３ａの先端部を、重錘２の上面に固設したブラケット
１５に、補助リンク１６を介してピン１７，１８により
上下方向へ回動自在に連結し、且つ上記レバー１３の短
レバー部１３ｂとベース１上の左右方向の中央部付近の
位置との間に、構造物の振動周期に重錘２の固有周期を
合わせるための周期同調機構１９を、短レバー部１３ｂ
の屈曲角度に合わせて傾斜状態に配置して、該周期同調
機構１９の先端部となる上端部を、上記短レバー部１３
ｂの所要の取付孔１４に取付ピン２０にて取り付けると
共に、該周期同調機構１９の基端部となる下端部を、上
記ベース１上に固定したブラケット２２にピン２１にて
取り付けてなる受動型の上下方向制振装置とする。

【００１５】上記周期同調機構１９は、圧縮力と引張力
の両方に作用するようにしたもので、たとえば、図４
（イ）に示す如く、長手方向の両端を塞いだ円筒ケース
２３内に、該円筒ケース２３の長手方向の一端を通して
ロッド２４を出入自在に挿入し、該ロッド２４の挿入端
（内端）に、円筒ケース２３内を長手方向に摺動できる
ようにしたピストン２５を取り付け、且つ該ピストン２
５の両側に均等に振り分けて配置するように円筒ケース
２３内に皿ばね２６を組み入れた構成としたものや、図
４（ロ）に示す如く、図４（イ）に示したものと同様な
構成において、皿ばね２６に代えて、コイルばね２７を
用いたもの等を採用する。

【００１６】上記構成とした本発明の上下方向制振装置
は、たとえば、図５（イ）に示す如く、橋梁の床版２８
の下面に取り付けたケージ２９に搭載して、ベース１を
ケージ２９の底部に据え付けて用いるようにしたり、あ
るいは、図５（ロ）に示す如く、天地を逆にして、ベー
ス１を床版２８の下面側に据え付けて用いるようにす
る。又、床版２８の上面に据え付けるスペースがあれ
ば、上面に据え付けるようにしてもよい。

【００１７】今、一例として、上下方向制振装置が図５
（イ）に示す如く据え付けてある状態において、床版２
８に上下方向の揺動が発生すると、その揺動エネルギー
はケージ２９からベース１を経て支持フレーム６へ伝達
されるため、重錘２はガイド機構７を介し床版２８の揺
動変位に対し９０度の遅れ位相で上下方向に振幅変位さ
せられることにより、床版２８の上下方向の揺動が効果
的に減衰させられる。

【００１８】上記において、重錘２の上下方向の振幅変
位は、支軸１１を中心とするレバー１３の回動変位によ
り周期同調機構１９に伝えられることで床版２８の揺動
に周期が合わせられるが、この際、レバー１３は、支軸
１１が通る屈曲部を支点部Ａとして力点側が長レバー部
１３ａで作用点側が短レバー部１３ｂとなっているた
め、周期同調機構１９に対し重錘２の振幅変位をレバー
比（長レバー部１３ａと短レバー部１３ｂの長さの比）
に応じて縮小して伝えることができる。なお、レバー１
３の回動時、長アーム部１３ａの先端部の補助リンク１
６はクランク運動をするため、長アーム部１３ａと重錘
２の移動軌跡の誤差を吸収することができる。したがっ
て、周期同調機構１９は小型のもので済むため、装置全
高を低く抑えることができてコンパクト化を達成するこ
とができる。

【００１９】このように、周期同調機構１９は重錘２の
振幅変位を直接受けることがないので、重錘２が大質量
で変位量が大きい場合でも、レバー１３のレバー比を適
正に選定しておくことによって容易に長周期化を図るこ
とができる。又、現場での使用状態において、固有周期
の調整が必要になったような場合でも、レバー１３の短
レバー部１３ｂには長手方向に複数の取付孔１４が設け
てあるため、周期同調機構１９の取付位置を変更して装
置自身の固有周期を変更することで容易に対処すること
ができる。

【００２０】次に、図６及び図７は本発明の実施の他の
形態を示すもので、能動型に構成したものである。すな
わち、図１乃至図３に示した受動型の上下方向制振装置
と同様な構成において、支持フレーム６の上面部にモー
タ３０を下向きに設置して、該モータ３０の出力軸に、
ボールスクリューの如きねじ軸３１を直結し、該ねじ軸
３１を、重錘２の中心部に、軸受３２を介して上下方向
に貫通させて、モータ３０の駆動で重錘２を上下方向に
変位させられるようにし、且つ図５（イ）（ロ）に示し
た床版２８の如き構造物の揺動を検出する加速度センサ
からなる揺動検知センサ３３と、該揺動検知センサ３３
で検知した信号を位相制御して上記モータ３０へ駆動指
令を送る位相制御器３４とを備えた構成としたものであ
る。なお、モータ３０は装置全体の据え付け向きに応じ
て二点鎖線で示すようにベース１の下面に設置してもよ
い。

【００２１】図６及び図７に示すように構成してある上
下方向制振装置を、図５（イ）や（ロ）に示したものと
同様に橋梁の床版２８に据え付けて用いた場合、床版２
８の上下方向の揺動が揺動検知センサ３３で検知される
と、その信号が位相制御装置３４で位相制御されてから
モータ３０へ出力されることで、モータ３０が駆動され
る。この場合、モータ３０の駆動力とは、重錘２の上下
方向振幅変位を加速する制御力であり、又、重錘２が必
要とする振幅を保持するための減衰力を与える制動力で
もある。すなわち、床版２８が揺動することにより重錘
２に与えられたエネルギーは制御力を与えないと発散し
てしまうので、モータ３０の駆動により、重錘２を必要
とする振幅まで加速する制御力と、発散を抑える制動力
を与えることができる。したがって、床版２８の上下方
向の揺動を素早く抑えることができる。

【００２２】なお、上記図６及び図７の実施の形態で
は、モータ３０の駆動で回転させられるようにしたねじ
軸３１を重錘２に貫通させて螺合させるようにした場合
を示したが、これに代えて、重錘２の側面にラックを上
下方向に取り付け、且つ該ラックに噛合させたピニオン
をモータ３０で駆動することにより、重錘２を上下動さ
せるようにしてもよい。又、このラック・ピニオン方式
の場合、モータ３０の抵抗あるいは励磁電圧を変えるこ
とで減衰力を調整できるので、受動型として構成するこ
ともできる。

【００２３】次いで、図８は本発明の実施の更に他の形
態を示すもので、図１乃至図３に示した上下方向制振装
置と同様な構成において、重錘２を挟んで左右各側に設
置してある前後の周期同調機構１９に並列させて、減衰
機としてのダッシュポット３５を配置し、且つ前後に位
置する各周期同調機構１９の先端部をレバー１３の短レ
バー部１３ｂに止めるためにピン２０を用いることに代
えて、前後方向に長い共通のピン軸３６を用いて、該ピ
ン軸３６の中央部に上記ダッシュポット３５の先端部を
連結すると共に、ダッシュポット３５の基端部を、ベー
ス１上に固設したブラケット３７にピン３８で枢着させ
るようにしたものである。

【００２４】図８に示すように構成した場合は、重錘２
の上下方向の振幅変位に基づいてレバー１３の短レバー
部１３ｂの回動変位がピン軸３６を介してダッシュポッ
ト３５に伝えられるため、床版２８の揺動エネルギーが
重錘２の運動エネルギーに変換されると同時にダッシュ
ポット３５にて消費されることにより、床版２８の揺動
が速やかに且つ効果的に減衰させられる。

【００２５】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、図８に示した減衰機としてのダッ
シュポット３５は図６及び図７に示した能動型のものに
対して同様に設置することができると共に設置数も任意
に選定できること、又、ダッシュポット３５に代えて、
他の型式の減衰機を採用することは任意であること、周
期同調機構１９は他の型式のものであってもよいこと、
更に、レバー１３の長レバー部１３ａと重錘２との連結
には、補助リンク１６に代えて長孔とピンとの組み合わ
せを用いるようにしてもよいこと、更に又、上記実施の
形態では、橋梁の床版に採用した場合を示したが、他の
構造物に採用するようにしてもよいこと、その他本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
ことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の上下方向制振
装置によれば、構造物に据え付けるためのベース上に、
上下方向のガイド機構に沿わせて重錘を上下動できるよ
うに配設し、該重錘を挟んで対峙するよう上記ベース上
に、所要高さの架台をそれぞれ設けて、該各架台に支点
部をそれぞれ回動可能に取り付けたレバーの一端側を長
レバー部とし且つ他端側を短レバー部とし、該各レバー
の長レバー部の先端部を上記重錘に連結すると共に、各
レバーの短レバー部を周期同調機構を介してベースに連
結した構成としてあるので、ベースを構造物に据え付け
て用いるようにした状態において、構造物に上下方向の
揺動が発生すると、その揺動変位に対し９０度遅れの位
相で重錘が上下方向に振幅変位させられることにより、
構造物の揺動を減衰させることができ、この際、重錘の
振幅変位を、長レバー部と短レバー部とを有するレバー
の回動変位によって周期同調機構へ縮小して伝えること
ができることから、周期同調機構を小型に構成すること
ができ、装置全高を低くすることができてコンパクト化
を達成することができ、上記レバーの長レバー部と短レ
バー部とのレバー比を選定することにより長周期化が可
能となり、又、重錘をモータの駆動で上下動できるよう
にし、且つ構造物の上下方向の揺動を検知する揺動検知
センサと該揺動検知センサの信号を位相制御して上記モ
ータへ駆動指令を送る位相制御器とを備えた構成とする
ことにより、構造物の揺動変位に合わせてモータの駆動
で重錘の変位を制御することができるので、構造物の揺
動を素早く抑えることができると共に、コンパクトな設
計とすることができ、更に、各レバーの短レバー部の回
動変位が伝えられるように、周期同調機構に並列させて
減衰機を設置した構成とすることにより、重錘の振幅変
位に基づく運動エネルギーを減衰機で消費させることが
できるので、構造物の揺動を速やかにかつ効果的に減衰
させることができ、更に又、各レバーの短レバー部に、
周期同調機構の取付位置を変更できるように複数の取付
孔を長手方向に並べて設けた構成とすることにより、周
期同調機構の取付位置を変更して装置自身の固有周期を
変更することで、固有周期の調整を容易に行うことがで
きる、等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の上下方向制振装置の実施の一形態を示
す一部切断正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の側面図である。

【図４】周期同調機構の構造例を示すもので、（イ）は
皿ばね方式を示す概略図、（ロ）はコイルばね方式を示
す概略図である。

【図５】本発明の上下方向制振装置の据え付け例を示す
もので、（イ）は橋梁床版の下面にケージを介して据え
付けた状態の概要図、（ロ）は橋梁床版の下面に天地を
逆にして直接据え付けた状態の概要図である。

【図６】本発明の実施の他の形態を示す一部切断正面図
である。

【図７】図６の側面図である。

【図８】本発明の実施の更に他の形態を示す側面図であ
る。

【図９】これまでに提案されている上下方向制振装置の
一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ 重錘 ７ ガイド機構 １０ 架台 １１ 支軸 １３ レバー １３ａ 長レバー部 １３ｂ 短レバー部 １４ 取付孔 １９ 周期同調機構 ３０ モータ ３１ ねじ軸 ３３ 揺動検知センサ ３４ 位相制御器 ３５ ダッシュポット（減衰機） Ａ 支点部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 保 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 風間 睦広 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 2D059 AA13 GG14 2E001 DG01 FA11 3J048 AB07 AD02 AD07 BE01 BF07 EA38

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物に据え付けるためのベース上に、
   上下方向のガイド機構に沿わせて重錘を上下動できるよ
   うに配設し、該重錘を挟んで対峙するよう上記ベース上
   に、所要高さの架台をそれぞれ設けて、該各架台に支点
   部をそれぞれ回動可能に取り付けたレバーの一端側を長
   レバー部とし且つ他端側を短レバー部とし、該各レバー
   の長レバー部の先端部を上記重錘に連結すると共に、各
   レバーの短レバー部を周期同調機構を介してベースに連
   結した構成を有することを特徴とする上下方向制振装
   置。
2. 【請求項２】 重錘をモータの駆動で上下動できるよう
   にし、且つ構造物の上下方向の揺動を検知する揺動検知
   センサと該揺動検知センサの信号を位相制御して上記モ
   ータへ駆動指令を送る位相制御器とを備えた請求項１記
   載の上下方向制振装置。
3. 【請求項３】 各レバーの短レバー部の回動変位が伝え
   られるように、周期同調機構に並列させて減衰機を設置
   した請求項１又は２記載の上下方向制振装置。
4. 【請求項４】 各レバーの短レバー部に、周期同調機構
   の取付位置を変更できるように複数の取付孔を長手方向
   に並べて設けた請求項１、２又は３記載の上下方向制振
   装置。