JP2782624B2 - 制振実験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は吊り橋のタワー、超高層ビルディング、タワ
ー、鉄塔等の構造物の風荷重による振動や、地震による
振動振幅を抑えて早期に振動を減衰させるための実験を
行う制振実験装置に関するものである。

［従来の技術］ 構造物の上部に制振体を設け、この制振体を構造物の
揺れに対して90°位相をずらして振動させることにより
構造物の揺れを減衰させるようにした構造物制振装置
は、従来より特開昭60-92569号、特開昭60-92570号、特
開昭59-97341号の各公報に記載されている如き構成のも
の等、種々提案されている。

従来、上記したような構造物制振装置を実現させるべ
く実験を行うための実験装置は、特に開発されてはいな
いのが、上記従来の構造物制振装置の実験装置を製作し
ようとする場合、上述の如き構造物制振装置のもつ構造
から、振動体（構造物）に直接加振機（風荷重、地震）
を連結して、加振機により振動体に揺れを与えたとき
に、振動体上の制振体を電磁的に移動させて振動体の揺
れを減衰させる方式となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、加振機と振動体とを直接連結して一体に動
くようにした実験装置では、振動体の固有周期を変える
ことができないため、実験により制御できる振動体の固
有振動数が単一であり、種々の条件での実験を行うこと
ができない問題がある。

そこで、本発明は、振動体に任意の固有周期を与えら
れるようにして種々の条件での制振実験を可能とする制
振実験装置を提供しようとするものである。

［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、加振機と一体
的に加振されるベースフレーム上に、振動体を加振機の
加振方向へ往復移動自在に載置し、且つ該振動体と上記
ベースフレームの間に、上記振動体の固有周期を設定す
るためのスプリングを着脱自在に介装し、更に上記振動
体上に、該振動体の振動を減衰させるための制振体を振
動体の移動方向へ移動可能に備えてなる構成とする。

［作用］ 加振機によってベースフレームを加振すると、振動体
にはスプリングを介しその振動が増幅されて与えられ、
振動体に固有周期が与えられる。このときの振動体の固
有周期はスプリングのばね定数により任意に選定するこ
とができる。一方、振動体の振動時に、振動体の振動方
向と90°位相をずらして制振体を移動させると、振動体
の振動が減衰される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、
たとえば、油圧シリンダ等にて図上左右方向へ振動させ
られる加振機１上に、底部の基板部2cとその左右両端の
側壁部2a,2bとからなるベースフレーム２を載置して、
該ベースフレーム２が加振機１の作動によって一体的に
加振されるようにすると共に、上記ベースフレーム２上
に、中央部が若干高くなるような中高形状としたガイド
レール３をベースフレーム１の長手方向と平行（第１図
の左右方向）に設け、構造物を想定した振動体４をボッ
クス型に成形して、上記ガイドレール３上に、自在に左
右方向へ移動でき且つガイドレール３から外れることな
く移動できるように車輪５及びサイドのガイドローラ７
を介して載置し、且つ該振動体４の右側端面部4bと上記
ベースフレーム２の左側壁部2aとの間に、振動体４の左
側端面部4aを貫通させたスプリング6aを、又、振動体４
の左側端面部4aとベースフレーム２の右側壁部2bとの間
に、振動体４の右側端面部4bを貫通させたスプリング6b
を、それぞれバランスさせて介装し、ベースフレーム２
を加振させない状態のときに振動体４がガイドレール３
の中央部に中立して位置させられるようにする。なお、
上記各スプリング6a,6bはばね定数が異なるものと交換
できるように、それぞれボルト・ナット13により着脱可
能に取り付けてある。又、上記振動体４の上部には、該
振動体４の左右両端部上に取り付けた軸受８に回転自在
に支持させ且つ振動体４上に設置したモータ９の駆動に
よって回転させられるようにしたねじ軸10を水平に配
し、該ねじ軸10に螺合させた可動ブロック11に、振動体
４上に摺動自在に載置した制振体（錘り）12を支持させ
て、該制振体12を可動ブロック11を介して左右方向に移
動させられるようにする。

今、加振機１によりベースフレーム２を図上左右方向
へ加振すると、振動体４はスプリング6a,6bを介し振動
が伝えられて車輪５及びガイドローラ７を介してガイド
レール３上を左右方向に振動させられる。このとき、振
動体４とベースフレーム２の間にはスプリング6a,6bが
バランスさせて介装させてあるため、これらスプリング
6a,6bが交互に圧縮されたり、引張られたりすることに
よる反力により振動体４の揺れが増幅され、振動体４は
スプリング6a,6bのばね定数によって決定される固有周
期で振動させられることになる。又、この際、振動体４
の固有振動に対応させてモータ９を正、逆に駆動する
と、ねじ軸10の回転に伴い可動ブロック11がねじ軸10上
を移動し、該可動ブロック11に支持された制振体12が左
右方向に反復移動させられる。したがって、この制振体
12の反復移動を、スプリング6a,6bにより決定される振
動体４の振動周期と90°位相をずらしてモータ９による
アクティブな作動で制御することによって、振動体４を
効果的に制振することができる。

上記において、振動体４とベースフレーム２の間に介
装させてあるスプリング6a,6bを、異なるばね定数を有
するものと交換すると、振動体４を異なる固有周期で振
動させることができる。したがって、異なる固有周期を
有する構造物を想定して制振実験を行う場合には、振動
体４を交換することなく簡単に行うことができる。

次に、第３図及び第４図は本発明の他の実施例を示す
もので、上記第１図及び第２図に示す実験装置と同様
に、加振機１の作動によりベースフレーム２を介してガ
イドレール３上の振動体４に与えられる振動が、振動体
４とベースフレーム２の間に介装させたスプリング6a,6
bによって増幅されるようにしてある構成において、上
記振動体４上に、円弧状に湾曲形成した細長い制振体1
2′を振動体４上の支持ローラ16に支持されて振動体４
の揺れ方向へ単弦振動するように配置し、且つ該制振体
12′の上面にラック14を振動方向に沿って設けると共
に、該ラック14にピニオン15を噛合させ、該ピニオン15
の軸を振動体４上に設置したモータ９に連結し、モータ
９の駆動によりピニオン15を回転させてラック14と共に
制振体12′を所要の周期で移動させられるようにしたも
のである。

第３図及び第４図の実施例の場合、制振体12′は振子
の単弦振動を行う如く振動させられることから、制振体
12′の振動エネルギーは振動体４の揺れによっても与え
られるので、必要とする振幅まで制振体12′を加速した
後はモータ９の駆動力は制動力として与えればよく、制
振体をセミアクティブに作動させるだけで制振効果が得
られる。

又、第５図及び第６図は本発明の更に他の実施例を示
すもので、上記各実施例で示したものと同様に、加振機
１の作動によりベースフレーム２を介してガイドレール
３上の振動体４に与えられる振動が、振動体４とベース
フレーム２の間に介装させたスプリング6a,6bによって
増幅されるようにしてある構成において、上記振動体４
上に立設させた軸受台17に、下端部に制振体12″を取り
付けたロッド18の上単を軸20を介して左右方向へ振子式
に回転自在に支持させて、上記制振体12″がロッド18を
介し軸20を中心とする振子の単弦振動を行えるように
し、更に、上記軸20の一端部に、上記制振体12″の単弦
振動領域（角度）を規制するための減衰器19を設けたも
のである。21は制振体12″の周期を可変する為のネジ
で、制振体12″と軸20間を短かくすれば周期は短かくな
り、又逆に長くすれば周期は長くなる。

第５図及び第６図の実施例の場合には、制振体12″が
振動体４の振動エネルギーによって軸20を中心に振子の
単弦振動を行うことができるようにしてあるので、制振
体12″をパッシブに作動させることができる。

上述した如く、本発明の場合、スプリング6a,6bを交
換することにより振動体４の固有周期を変えることがで
き、又、制振体の形状を選択することにより駆動方式を
変えることができ、種々の条件下における制振実験を簡
単に行うことができる。

なお、上記実施例では、振動体４をガイドするガイド
レール３を中高にして勾配を付けた場合を示したが、こ
の勾配を無くして水平にしたり、或いは適宜選定するこ
とにより、重力の影響を可変とすることができ、その他
本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得る
ことは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の制振実験装置によれば、加
振機によって加振されるベースフレームと該ベースフレ
ーム上に移動自在に載置した振動体との間にスプリング
を介装して振動体の振動を増幅できるようにし、且つ上
記スプリングを任意に選択することにより振動体の固有
周期を変えることができるようにしたもので、種々の条
件下での制振実験を簡単に行うことができる、という優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制振実験装置の一実施例を示す正面
図、第２図は第１図の切断側面図、第３図は本発明の他
の実施例を示す正面図、第４図は第３図の切断側面図、
第５図は本発明の更に他の実施例を示す正面図、第６図
は第５図の切断側面図である。 １……加振機、２……ベースフレーム、３……ガイドレ
ール、４……振動体、５……車輪、6a,6b……スプリン
グ、９……モータ、10……ねじ軸、11……可動ブロッ
ク、12,12′,12″……制振体、13……ボルト・ナット、
14……ラック、15……ピニオン、16……支持ローラ、17
……軸受台、18……ロッド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加振機と一体的に加振されるベースフレー
   ム上に、振動体を加振機の加振方向へ往復移動自在に載
   置し、且つ該振動体と上記ベースフレームの間に、上記
   振動体の固有周期を設定するためのスプリングを着脱自
   在に介装し、更に上記振動体上に、該振動体の振動を減
   衰させるための制振体を振動体の移動方向へ移動可能に
   備えてなることを特徴とする制振実験装置。