JP3993278B2 - 制振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の振動を減衰させるための制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震などによって構造物に発生する振動を抑制するための同調質量型制振機構として、振り子形式のものが提案され実用化されている。
例えば、構造物の振動に同調移動する振り子形振動体（単に「振り子」ともいう）と構造物との間に変位方向に作用するバネやダンパーを接続して設けたものなどが知られている。
また、長周期のものを得るのに吊り部材を多段に設けて吊り長さを短くする工夫がなされたもの等も実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来使用されているこの形式の制振機構は、製作コスト、装置規模などを考慮した場合、構造物の規模により適用できる範囲が限られてくる。
なぜなら、振り子の周期（単振り子）を微少振幅においてだけ考えた場合、周期は吊り長さだけに依存するためである。
【０００４】
そのため固有周期の長い高層の構造物に振り子形式のものを用いようとすると当然吊り長さは長くなる。
このことは装置の巨大化を意味し、装置の設置スペース、製作コストの面からも実用的でない。
【０００５】
また、固有周期が特に短い構造物に適用しようとする場合、振り子の吊り長さは短くなり装置としては小規模なもので済むが、振り子は振幅の増大に伴い長周期化する非線形系であり、有効なストローク範囲が限られてしまうといった問題が生じる。
【０００６】
また、従来の振り子形式の制振機構は、装置として得られる周期が固定的であり、可変にすることが難しい。
本発明は、上述した従来の問題に鑑み、長周期用の振り子形式の制振装置をコンパクトに構成すること、長周期にも短周期にも対応可能な装置を得ることを目的とした。
【０００７】
【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、上部側から吊るした安定振り子と、この安定振り子に対し、垂直方向には変位自由に且つ水平方向には連動変位するよう連結し、構造物の下部から立ち上げた倒立の不安定振り子とにより、制振機構を構成した制振装置において、前記安定振り子と前記不安定振り子との間に、バネ、ダンパー又は駆動系の何れかを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記安定振り子又は不安定振り子の何れか一方を外側に、その他方を内側に配置し、前記安定及び不安定振り子をそれぞれ自在継手を介し振れ方向自由に支持した。
【０００９】
また、前記安定振り子を構造物の振動に対応して振動方向へ移動させる駆動系を備えた。
【００１０】
また、前記構造物を、エレベータコア等の固定構造部と、この固定構造部に対し振動可能に設けた２つの構造物ブロックとにより構成し、前記２つの構造物ブロックをそれぞれの振り子マスとして安定振り子及び不安定振り子を構成した。
【００１１】
〔作用〕
本発明では、構造物に生じる振動により、安定・不安定振り子が、連動して振れ位置に変位したとき、安定振り子は、元の静止位置に戻ろうと作用する。
それに対して、倒立の不安定振り子の質量は、反対方向に作用して安定振り子の動きを遅らせる働きをする。
【００１２】
また、安定振り子の振幅の大きさに応じて、不安定振り子の質量による反力が比例的に変動して作用し、この作用によって、吊り長さの短い装置で周期の長い振り子を実現できる。
また、安定・不安定振り子機構の質量比と、吊り長さ、立上げ長さを適宜に選定することにより、短周期にも長周期にも対応可能な振り子形式による制振が可能になる。
【００１３】
振り子機構の取付けとチューニングは、振り子機構を設置現場へ持ち込み、振り子アーム長さを調節して、振り子機構の周期を建物の振動数と合わせセットするだけでよい。
振り子機構の振動数調整は、比較的小さな錘の付け変えにより、安定振り子と不安定振り子の質量比を変えることでも可能である。
【００１４】
また、安定・不安定振り子を外・内に配置し、自在継手で支持すると、この振り子形制振装置を構造物の全方位の振動に対応させることができる。
また、構造物の振動に応じて、安定振り子を振動方向へ送り駆動することで、アクティブな制振を行うことができる。
【００１５】
また、安定振り子と不安定振り子との間に、駆動系を備えることで、駆動系を小型に簡易に構成し得る。
また、安定振り子と不安定振り子との間に、バネ系を備えることで、この構成の振り子機構の幾何学的非線形性を改善できる。
【００１６】
また、別個に振動可能に設けた構造物ブロックを振り子マスとし、固定構造部側及び基礎部側に安定・不安定振り子を設けることにより、構造物自身の重量を有効に制振作用に利用し、構造物に発生する激しい振動を減衰し、抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
図１〜図４は本発明の第１実施例を示し、図１は制振装置の正面図、図２は図１のII−II矢視の横断面図、図３は図１のIII−III矢視の拡大平面図、図４は図３のIV部の拡大斜視図である。
【００１８】
図１において、１は制振装置、２は制振装置１を支持する補強枠である。
制振装置１は、補強枠２の上部側に吊るして設けた振り子３（これを安定振り子という）と、補強枠２の下部側に倒立して設けた振り子４（これを不安定振り子という）と、両振り子３及び４の隣り合う端部を垂直方向に移動自由に且つ垂直方向に連動可能に連結する連結手段５とにより構成している。
【００１９】
補強枠２の大きさは、一例として高さｈが８６ｃｍ、厚さｄ（図２）が２６ｃｍ、幅ｂが１６０ｃｍ程度に構成できる。
安定振り子３は、補強枠２の上部側に軸６ａで連結した２本のアーム７ａと、各アーム７ａの下端に軸８ａで連結した所要質量のマス９ａとにより構成している。
【００２０】
不安定振り子４は、補強枠２の下部側に軸６ｂで連結した２本のアーム７ｂと、各アーム７ｂの上端に軸８ｂで連結した所要質量のマス９ｂとにより構成している。
各アーム７ａ，７ｂは取付け現場で振り子の振動数調整ができるように、ネジ伸縮式などの構成で、長さ調節可能にすることが望ましい。
【００２１】
また、連結手段５は、安定・不安定振り子３及び４の各アーム７ａ，７ｂを相互に平行に維持した状態下で両者を垂直方向には変位自在に且つ水平方向には連動変位するよう連結している。
図２において、安定振り子３のアーム７ａは、補強枠２の厚さ方向の中央に軸６ａで連結して設け、マス９ａは、このアーム７ａを挟んでＵ断面に構成し、内底部をアーム７ａの下端に軸８ａで連結して支持している。
なお、不安定振り子４は、安定振り子３と同様の構成で倒立状態に設けている。
【００２２】
図３及び図４において、連結手段５は、隣り合うマス９ａ，９ｂの一方の対向端面に縦に固定した２本の溝付きリニア軌道１０と、他方のマスの対向面に固定されてリニア軌道１０の溝部と直列のローラベアリングを介して係合するスライドブロック１１とにより構成している。
なお、安定振り子３及び不安定振り子４は、他の任意の形状に構成してよいものである。
【００２３】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
図５（ａ）、図５（ｂ）は、図１に示した機構の静止時と変形時の状態を示す概略正面図である。
【００２４】
図５（ａ）、図５（ｂ）において、安定振り子３のマス９ａの質量をＭs、マス９ａの吊り長さをＬs、不安定振り子４のマス９ｂの質量をＭu、マス９ｂの立上げ長さをＬu、水平変位方向をｘ、基礎部絶対加速度を（ｄ2ｘ0／ｄｔ2）と定義する。この機構の運動方程式を（１）式に示す。
【００２５】
【数１】
【００２６】
（１）式をみると、（ｄ2ｘ／ｄｔ2）に掛かる質量項がｘの、またｘに掛かる剛性項がｘ並びに（ｄｘ／ｄｔ）の関数になっており、このことは、本機構が時々刻々、非線形に周期の変わる機構であることがわかる。
次に、本機構の微少振幅時について求めた振動方程式が（２）式である。（２）式は、（１）式の質量項と剛性項のｘと（ｄｘ／ｄｔ）の２次以上の高次項を無視したものである。
【００２７】
【数２】
【００２８】
更に、この（２）式から求めた本機構の微少振幅時における周期Ｔ0を（３）式に示す。
【００２９】
【数３】
【００３０】
これに対して、単振り子の微少振幅時の周期Ｔsが（４）式である。
【００３１】
【数４】
【００３２】
（４）式に示す単振り子の微少振幅時の周期Ｔsが振り子の吊り長さＬ0だけに依存するのに対して、（３）式に示す本機構の周期Ｔ0は、安定振り子３の質量Ｍs、不安定振り子４の質量Ｍu、並びに安定振り子３の吊り長さＬs、不安定振り子４の立上げ長さＬuにより任意にとることが可能である。
また、（３）式と（４）式を等置したものが（５）式である。
【００３３】
【数５】
【００３４】
（５）式は、吊り長さＬuの単振り子の周期Ｔsを本機構で実現するためのＬs、Ｌu、Ｍs／Ｍuの組み合わせを決定する式であり、この（５）式による計算例を表したものが図６の設計図表である。
この設計図表は、振り子のマスの質量比Ｍs／Ｍu＝１，２，３，４のものに付いて示している。
【００３５】
図６の設計図表で、０＜Ｌs／Ｌ0＜１、０＜Ｌu／Ｌ0＜１の領域が単振り子を用いたものよりも本機構を用いることによってコンパクトな装置の実現が可能な領域である。
【００３６】
次に、図１〜図４に示した機構の模型により行った実証実験の内容を示す。
模型装置の大きさは、補強梁２を高さ８６ｃｍ、厚さ２６ｃｍ、幅１６０ｃｍ、安定振り子３の吊り長さＬSを単振り子の微少振幅時の周期Ｔs＝１秒の吊り長さＬ0とほぼ等しい２５ｃｍとして、両振り子の質量比Ｍs／Ｍu、並びに不安定振り子４の立ち上げ長さＬuを変えることにより、２秒、３秒、４秒の周期を実現するものとした。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１は、模型装置の周期決定に用いたパラメータである。
表１では、安定振り子３の吊り長さをＬu＝２５ｃｍ、質量をＭs＝３４ｋｇの一定値とし、（５）式により、目標周期２．００秒、３．００秒、４．００秒に近い周期を得るに必要な不安定振り子４の立上げ長さＬu、質量Ｍu及び質量比Ｍs／Ｍuの６例（▲１▼〜▲６▼）の組合わせを求めた。
【００３９】
実験では、表１の諸元で構成した振り子機構（制振装置）を使用し、自由振動試験下で制振装置の水平方向変位波形の計測を行った。
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、前記表１の、Ｎｏ.▲１▼、▲３▼、▲５▼の構成になる振り子機構の自由振動試験下で計測した制振装置の水平方向変位波形である。
【００４０】
図７（ａ）〜図７（ｃ）から、本発明の振り子機構が、両振り子の質量比Ｍs／Ｍu、安定振り子の吊り長さＬs、並びに不安定振り子の立ち上げ長さＬuを変えることによって、微少振動時の長い周期に対応できることが明らかである。
【００４１】
上述した制振機構によると、装置の構成が単純になり、装置１の大きさが著しくコンパクトになり、構造物の規模に装置を適応し易くなり、固定された装置で長周期の振動にも、短周期の振動にも、振り子の吊り長さＬs、立上げ長さＬuの調節だけで対応できる効果が得られる。
【００４２】
また、構造物への取り付けは、振り子３，４の各アーム７ａ、立上げアーム７ｂ長さの調節により、振り子機構の周期を構造物の振動数に合わせてセットするだけで良くなる。
【００４３】
〔実施例２〕
図８、図９は本発明の第二実施例を示し、図８は制振装置の正面図、図９は図８のＸ−Ｘ矢視の平面図である。
この実施例は、安定振り子３を外側に配置し、不安定振り子４を安定振り子３の内側に配置して設けた場合である。
【００４４】
逆に、安定振り子３を内側に、不安定振り子４を外側に配置して構成することもできる。
図８、図９において、１９ａは四角筒断面に形成した安定振り子３のマス、１９ｂは四角断面に形成し、マス１９ａ内に配置した不安定振り子４のマス、１５は外側マス１９ａの内面と、内側マス１９ｂの外面に係合可能に、何れかのマス側に固定して設けたリニアボールベアリング型の連結手段である。
【００４５】
連結手段１５は外側マス１９ａと内側マス１９ｂを相互に垂直方向には移動自由に且つ水平方向には連動するよう連結している。
１７ａは外側マス１９ａを補強枠２の上部へ自在継手１６ａ及び１８ａで接続し支持した平行な複数本の吊りアーム、１７ｂは内側マス１９ｂを補強枠２の上部へ自在継手１６ｂ及び１８ｂで接続し支持した平行な複数本の立上げアームである。
【００４６】
２０は構造物のＸ、Ｙ方向の特性が多少異なる場合に、必要に応じＸ、Ｙ何れか一方向に、外側マス１９ａ側面と補強枠２の側部間に接続して設けるコイルバネである。
外側マス１９ａ及び内側マス１９ｂは、四角断面のほか任意の形状の断面とすることができる。
【００４７】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
この構成の振り子機構は、安定振り子３と不安定振り子４が、垂直方向には相対移動しながら、水平方向には全方位方向へ連動して振動できる。
従って、振り子機構が、構造物の全方位方向の振動に対して対応できるようになり、高層の鉄塔や煙突構造などＸ，Ｙ方向のサイズのほぼ等しい構造物の全方向の制振を１台の制振装置で抑制することが可能となる。
【００４８】
また、構造物のＸ，Ｙ方向の特性が多少異なる場合でも、図８に示すようにＸ，Ｙ何れか一方向に必要な強さのコイルバネ２０を追設することで、Ｘ，Ｙ両方向の制振に対応可能である。
【００４９】
〔実施例３〕
図１０、図１１は本発明の第三実施例を示し、図１０は制振装置の正面図、図１１は図１０のXII−XII矢視の側面図である。
この実施例は、第一実施例の振り子制振機構に、構造物の振動に応じて、振り子機構を振動変位方向へ送り移動する駆動系を付加して構成したものである。
【００５０】
図１０、図１１において、２１は安定振り子３のマス９ａの中央下面に固定して設けた突出部材、２２は突出部材２１の下位の補強枠２上に軸受２３により支持して安定振り子３の振動方向沿いに水平配置したボールネジ、２４はボールネジ２２にナットを介して螺合い係合し且つ上部を前記突出部材２１まわりに緩く嵌合して設けた送り部材、２５はボールネジの駆動モータ、２６は補強枠２上に設けた構造物の振動量検出器、２７は振動量検出器２６からの信号により構造物の振動に応じた速さでボールネジの駆動モータ２４を駆動する制御部である。
【００５１】
送り移動駆動系には、上記ボールネジによる駆動機構のほか、スプロケットチェンによる駆動機構など、他の既知の駆動機構を用いて良い。
また、この送り移動駆動系は、第二実施例型の振り子制振機構に対しても、適用可能である。
【００５２】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
この実施例では、検出器２６により構造物の振動量を検出し、送り移動駆動系２１〜２７を介し、構造物の振動に応じて振り子制振装置を振動駆動するから、振り子機構の自然の応動を助け、より敏速に高精度の制振作用を得ることが可能になる。
【００５３】
〔実施例４〕
図１２は本発明の第四実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、第三実施例で示した送り移動駆動系２１〜２７に代えて、マス９ａと９ｂの間に縦方向の駆動手段３０を設けた場合を示す。
【００５４】
縦方向の駆動手段３０は一方のマス９ｂ上に他方のマス９ａ側へ張出して設けたブラケット２８と、ブラケット２８の先端と他方のマス９ａ上面との間に縦方向に設けたアクチュエータ２９とで構成している。
【００５５】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
構造物２に振動が発生したとき、その振動に応じて、アクチュエータ２９を伸縮駆動し、安定・不安定振り子３，４のマス９ａ、９ｂを同調加振することにより、構造物２側の振動が抑制される。
【００５６】
この構成によると、アクチュエータ２９の駆動ストロークが小さくなり、小さい加振速度でマス９ａ，９ｂに必要な振動を与えることが可能である。
また、マス送り駆動装置がよりコンパクトになる効果がある。
【００５７】
〔実施例５〕
図１３は本発明の第五実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、第四実施例で示したアクチュエータ２９に代えて、安定振り子３と不安定振り子４との間に、縦方向にバネ３１ａ、ダンパー３１ｂ等のバネ系３１を設けて構成した場合である。
【００５８】
前記した振り子機構の最大変位は、安定振り子３と不安定振り子４のアーム長さのうち、より短い方の長さで規定される。
しかし、振り子の変位が最大変位以下の場合でも、機構の質量とアームの長さの組み合わせ次第では、ある一定以上の変形が発生すると、機構の幾何学的非線形性のために、機構全体として不安定になり、振り子が原点に復帰できなくなる場合がある。
また、このように不安定にはならずとも機構の動特性が変化し、意図した振動抑制効果が得られなくなる可能性がある。
【００５９】
この第五実施例では、安定振り子３と不安定振り子４との間に、ローラ支承型の連結部５とともにバネ系３１を設置することで、本機構の幾何学的非線形性を改善することができる。
すなわち、ローラ支承型の連結部５とバネ系３１とを設置した安定・不安定振り子機構の振動方程式は、次の（６）式として得られる。
【００６０】
【数６】
【００６１】
表１で示す「モデル▲３▼」を対象として、この（６）式を用い、バネ定数（ｋ＝０，０．１，０．５，１．０［ｋｇ／ｃｍ］）のバネ３１ａを設置した場合について、数値シュミレーションを行った結果を図１４に示す。
適当なバネを設定することにより、本機構の幾何学的非線形性が改善されることが判り、この機構の制振作用を高める効果がもたらされる。
【００６２】
〔実施例６〕
図１５は本発明の第六実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、制振すべき構造物全体３２を、エレベータ・コア部等からなる固定構造部３３と、この固定構造部３３に対して振動可能に上下２個に分割した上層階構造物ブロック３４と、下層階構造物ブロック３５とにより構成し、上層階構造物ブロック３４及び下層階構造物ブロック３５をマス９ａ及び９ｂとして利用し、固定構造部３３側及び基礎３６側にそれぞれアーム７ａ及び７ｂを介し軸６ａ，８ａ，６ｂ，８ｂで連結し、安定振り子３及び不安定振り子４を構成している。
【００６３】
３７は相互に間隙をおいて嵌まり合うよう上層階・下層階構造物ブロック３４，３５に設けた凹凸嵌合部、３８は凹凸嵌合部３７の対向する垂直面間に介装した垂直方向に相対移動可能で、且つ水平方向に連動可能な連結部である。
連結部３８には、第一実施例と同様な構成、あるいは積層ゴム等の縦方向の可撓手段に水平方向のストッパーを併用したもの等を使用することができる。
【００６４】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
本実施例では、地震等による構造物３２の振動は、エレベータ・コア部等からなる固定構造部３３に発生し、この固定構造部３３の振動とともに、構造物の上層階構造物ブロック３４及び下層階構造物ブロック３５をマスとする安定振り子３及び不安定振り子４が連動して振動することにより、構造物３２全体の振動が減衰され、抑制される。
【００６５】
このとき、安定振り子３、不安定振り子４の、各大重量の上層階・下層階構造物ブロック３４，３５をマスとする振り子作用によって、構造物に発生する激しい振動が吸収され、抑制される効果が得られる。
また、この構成は、構造物３２が細長い矩形断面の場合は、幅方向に振り子機構を構成し、又構造物３２が正方形に近い断面の場合は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方向に振れ動き可能な振り子機構として構成することが可能である。
また、固定構造部３３、上層階構造物ブロック３４及び下層階構造物ブロック３５は、他の適当な区分で分けて構成してよいものである。
【００６６】
〔実施例７〕
図１６は本発明の第七実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、第六実施例のように、構造物ブロックを振り子機構のマスとして利用する場合に、構造物ブロックを、構造物３２の外壁構造物ブロック４３と、内部構造物ブロック４４とに区分し、これをマスとして振り子機構を構成したものである。
【００６７】
外壁構造物ブロック４３は、外壁と外壁を支持する柱・梁部分等を含む一体構造体とし、内部構造物ブロック４４は、エレベータ・コア等の固定構造部３３を除く構造物３２の他の内部構造全体を含む一体構造体とし、外壁構造物ブロック４３と内部構造物ブロック４４の間は、第六実施例と同様な連結部３８を用いて相互を縦方向には相対移動可能に、且つ水平方向には連動移動可能に連結する。
【００６８】
また、外壁構造物ブロック４３と内部構造物ブロック４４の間隙は、可撓性のコーキング剤等により上下方向に可動にシールを行う。
この構成では、地震等による構造物３２の振動は、固定構造部３３に発生し、この固定構造部３３の振動とともに、外壁構造物ブロック４３及び内部構造物ブロック４４をマスとする安定振り子３及び不安定振り子４が連動して振動することにより、構造物３２全体の振動が抑制される。
他の作用・効果は、第六実施例（図１５）の場合と同様である。
【００６９】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る制振装置は、構造物の上部側から吊るした安定振り子と、この安定振り子に対し、垂直方向には変位自由に且つ水平方向には連動変位するよう連結し、構造物の下部から立ち上げた倒立の不安定振り子とにより構成したことによって、単純な構成で、長周期の振動にも、短周期の振動にも対応できる利用し易いコンパクトな制振装置を提供する効果を奏する他、安定振り子と不安定振り子との間に、バネ、ダンパー等のバネ系を併用設置することによって、この振り子機構に存在する幾何学的非線形性を改善し、本装置による振動抑制作用を有効に機能させる効果を奏する。
【００７０】
また、本発明の請求項２に係る制振装置は、前記請求項１において、安定又は不安定振り子の何れか一方を外側に、その他方を内側に配置し、安定及び不安定振り子をそれぞれ自在継手を介し振れ方向自由に支持したことによって、高層の鉄塔や煙突構造など横方向のサイズのほぼ等しい構造物の全方向の振動を１台の装置で抑制する効果を奏する。
また、本発明の請求項３に係る制振装置は、請求項１又は２において、前記安定振り子を構造物の振動に対応して振動方向へ移動させる駆動系を備えることにより、この形式の装置を使用し、より敏速に高精度の制振作用を得る効果を奏する。
【００７１】
更に、前記安定振り子と不安定振り子との間に、縦に駆動系を備えれば、駆動ストロークを小さくし、駆動装置を小型化する効果を奏する。
【００７２】
また、本発明の請求項４に係る制振装置は、請求項１又は２において、制振すべき構造物を、固定構造部と、この固定構造部に対し振動可能な２つの構造物ブロックにより構成し、この構造物ブロックをそれぞれの振り子マスとして、安定振り子、不安定振り子を構成することによって、構造物自体を制振構造化し、構造物に発生する激しい振動を効果的に減衰し、抑制する装置を提供する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図２】図１のII−II矢視の横断面図である。
【図３】図１のIII−III矢視の拡大平面図である。
【図４】図３のIV部の拡大斜視図である。
【図５】図５（ａ）は制振機構の静止状態の正面図、図５（ｂ）は制振機構の変位状態の正面図である。
【図６】本発明の機構を微少振幅時の周期に適用する試験の設計図表である。
【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、不安定振り子の立ち上げ長さを変更し自由振動試験で計測した３例の振り子機構の水平方向変位波形グラフである。
【図８】本発明の第二実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ矢視の平面図である。
【図１０】本発明の第三実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１１】図１０のXII−XII矢視の側面図である。
【図１２】本発明の第四実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１３】本発明の第五実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１４】第五実施例の振動方程式を用い、モデル▲３▼に付いて行った数値シュミレーションの結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の第六実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１６】本発明の第七実施例にかかる制振装置の正面図である
【符号の説明】
１ 制振装置
２ 補強枠
３ 安定振り子
４ 不安定振り子
５，１５ 連結手段
６ａ，６ｂ 連結軸
７ａ，７ｂ アーム
８ａ，８ｂ 連結軸
９ａ，９ｂ マス
１０ リニア軌道
１１ リニアボールベアリング
Ｌs 安定振り子の吊り長さ
Ｌu 不安定振り子の立上げ長さ
Ｍs 安定振り子のマスの質量
Ｍu 不安定振り子のマスの質量
ｘ 振り子のマスの水平方向変位
１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ 自在継手
１９ａ 外側マス
１９ｂ 内側マス
２０ コイルバネ
２１ 突出部材
２２ ボールネジ
２３ 軸受
２４ 送り部材
２５ モータ
２６ 振動量検出器
２７ 送り駆動系の制御部
２８ ブラケット
２９ アクチュエータ
３０ 縦方向の駆動手段
３１ バネ系
３１ａ バネ
３１ｂ ダンパー
３２ 制振すべき構造物
３３ 固定構造部
３４ 上層階構造物ブロック
３５ 下層階構造物ブロック
３６ 基礎部
３７ 凹凸嵌合部
３８ 連結部
４３ 外壁構造物ブロック
４４ 内部構造物ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の振動を減衰させるための制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震などによって構造物に発生する振動を抑制するための同調質量型制振機構として、振り子形式のものが提案され実用化されている。
例えば、構造物の振動に同調移動する振り子形振動体（単に「振り子」ともいう）と構造物との間に変位方向に作用するバネやダンパーを接続して設けたものなどが知られている。
また、長周期のものを得るのに吊り部材を多段に設けて吊り長さを短くする工夫がなされたもの等も実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来使用されているこの形式の制振機構は、製作コスト、装置規模などを考慮した場合、構造物の規模により適用できる範囲が限られてくる。
なぜなら、振り子の周期（単振り子）を微少振幅においてだけ考えた場合、周期は吊り長さだけに依存するためである。
【０００４】
そのため固有周期の長い高層の構造物に振り子形式のものを用いようとすると当然吊り長さは長くなる。
このことは装置の巨大化を意味し、装置の設置スペース、製作コストの面からも実用的でない。
【０００５】
また、固有周期が特に短い構造物に適用しようとする場合、振り子の吊り長さは短くなり装置としては小規模なもので済むが、振り子は振幅の増大に伴い長周期化する非線形系であり、有効なストローク範囲が限られてしまうといった問題が生じる。
【０００６】
また、従来の振り子形式の制振機構は、装置として得られる周期が固定的であり、可変にすることが難しい。
本発明は、上述した従来の問題に鑑み、長周期用の振り子形式の制振装置をコンパクトに構成すること、長周期にも短周期にも対応可能な装置を得ることを目的とした。
【０００７】
【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、上部側から吊るした安定振り子と、この安定振り子に対し、垂直方向には変位自由に且つ水平方向には連動変位するよう連結し、構造物の下部から立ち上げた倒立の不安定振り子とにより、制振機構を構成した制振装置において、前記安定振り子と前記不安定振り子との間に、バネ、ダンパー又は駆動系の何れかを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記安定振り子又は不安定振り子の何れか一方を外側に、その他方を内側に配置し、前記安定及び不安定振り子をそれぞれ自在継手を介し振れ方向自由に支持した。
【０００９】
また、前記安定振り子を構造物の振動に対応して振動方向へ移動させる駆動系を備えた。
【００１０】
また、前記構造物を、エレベータコア等の固定構造部と、この固定構造部に対し振動可能に設けた２つの構造物ブロックとにより構成し、前記２つの構造物ブロックをそれぞれの振り子マスとして安定振り子及び不安定振り子を構成した。
【００１１】
〔作用〕
本発明では、構造物に生じる振動により、安定・不安定振り子が、連動して振れ位置に変位したとき、安定振り子は、元の静止位置に戻ろうと作用する。
それに対して、倒立の不安定振り子の質量は、反対方向に作用して安定振り子の動きを遅らせる働きをする。
【００１２】
また、安定振り子の振幅の大きさに応じて、不安定振り子の質量による反力が比例的に変動して作用し、この作用によって、吊り長さの短い装置で周期の長い振り子を実現できる。
また、安定・不安定振り子機構の質量比と、吊り長さ、立上げ長さを適宜に選定することにより、短周期にも長周期にも対応可能な振り子形式による制振が可能になる。
【００１３】
振り子機構の取付けとチューニングは、振り子機構を設置現場へ持ち込み、振り子アーム長さを調節して、振り子機構の周期を建物の振動数と合わせセットするだけでよい。
振り子機構の振動数調整は、比較的小さな錘の付け変えにより、安定振り子と不安定振り子の質量比を変えることでも可能である。
【００１４】
また、安定・不安定振り子を外・内に配置し、自在継手で支持すると、この振り子形制振装置を構造物の全方位の振動に対応させることができる。
また、構造物の振動に応じて、安定振り子を振動方向へ送り駆動することで、アクティブな制振を行うことができる。
【００１５】
また、安定振り子と不安定振り子との間に、駆動系を備えることで、駆動系を小型に簡易に構成し得る。
また、安定振り子と不安定振り子との間に、バネ系を備えることで、この構成の振り子機構の幾何学的非線形性を改善できる。
【００１６】
また、別個に振動可能に設けた構造物ブロックを振り子マスとし、固定構造部側及び基礎部側に安定・不安定振り子を設けることにより、構造物自身の重量を有効に制振作用に利用し、構造物に発生する激しい振動を減衰し、抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
図１〜図４は本発明の第１実施例を示し、図１は制振装置の正面図、図２は図１のII−II矢視の横断面図、図３は図１のIII−III矢視の拡大平面図、図４は図３のIV部の拡大斜視図である。
【００１８】
図１において、１は制振装置、２は制振装置１を支持する補強枠である。
制振装置１は、補強枠２の上部側に吊るして設けた振り子３（これを安定振り子という）と、補強枠２の下部側に倒立して設けた振り子４（これを不安定振り子という）と、両振り子３及び４の隣り合う端部を垂直方向に移動自由に且つ垂直方向に連動可能に連結する連結手段５とにより構成している。
【００１９】
補強枠２の大きさは、一例として高さｈが８６ｃｍ、厚さｄ（図２）が２６ｃｍ、幅ｂが１６０ｃｍ程度に構成できる。
安定振り子３は、補強枠２の上部側に軸６ａで連結した２本のアーム７ａと、各アーム７ａの下端に軸８ａで連結した所要質量のマス９ａとにより構成している。
【００２０】
不安定振り子４は、補強枠２の下部側に軸６ｂで連結した２本のアーム７ｂと、各アーム７ｂの上端に軸８ｂで連結した所要質量のマス９ｂとにより構成している。
各アーム７ａ，７ｂは取付け現場で振り子の振動数調整ができるように、ネジ伸縮式などの構成で、長さ調節可能にすることが望ましい。
【００２１】
また、連結手段５は、安定・不安定振り子３及び４の各アーム７ａ，７ｂを相互に平行に維持した状態下で両者を垂直方向には変位自在に且つ水平方向には連動変位するよう連結している。
図２において、安定振り子３のアーム７ａは、補強枠２の厚さ方向の中央に軸６ａで連結して設け、マス９ａは、このアーム７ａを挟んでＵ断面に構成し、内底部をアーム７ａの下端に軸８ａで連結して支持している。
なお、不安定振り子４は、安定振り子３と同様の構成で倒立状態に設けている。
【００２２】
図３及び図４において、連結手段５は、隣り合うマス９ａ，９ｂの一方の対向端面に縦に固定した２本の溝付きリニア軌道１０と、他方のマスの対向面に固定されてリニア軌道１０の溝部と直列のローラベアリングを介して係合するスライドブロック１１とにより構成している。
なお、安定振り子３及び不安定振り子４は、他の任意の形状に構成してよいものである。
【００２３】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
図５（ａ）、図５（ｂ）は、図１に示した機構の静止時と変形時の状態を示す概略正面図である。
【００２４】
図５（ａ）、図５（ｂ）において、安定振り子３のマス９ａの質量をＭs、マス９ａの吊り長さをＬs、不安定振り子４のマス９ｂの質量をＭu、マス９ｂの立上げ長さをＬu、水平変位方向をｘ、基礎部絶対加速度を（ｄ2ｘ0／ｄｔ2）と定義する。この機構の運動方程式を（１）式に示す。
【００２５】
【数１】
（１）式をみると、（ｄ2ｘ／ｄｔ2）に掛かる質量項がｘの、またｘに掛かる剛性項がｘ並びに（ｄｘ／ｄｔ）の関数になっており、このことは、本機構が時々刻々、非線形に周期の変わる機構であることがわかる。
次に、本機構の微少振幅時について求めた振動方程式が（２）式である。（２）式は、（１）式の質量項と剛性項のｘと（ｄｘ／ｄｔ）の２次以上の高次項を無視したものである。
【００２７】
【数２】
更に、この（２）式から求めた本機構の微少振幅時における周期Ｔ0を（３）式に示す。
【００２９】
【数３】
これに対して、単振り子の微少振幅時の周期Ｔsが（４）式である。
【００３１】
【数４】
（４）式に示す単振り子の微少振幅時の周期Ｔsが振り子の吊り長さＬ0だけに依存するのに対して、（３）式に示す本機構の周期Ｔ0は、安定振り子３の質量Ｍs、不安定振り子４の質量Ｍu、並びに安定振り子３の吊り長さＬs、不安定振り子４の立上げ長さＬuにより任意にとることが可能である。
また、（３）式と（４）式を等置したものが（５）式である。
【００３３】
【数５】
（５）式は、吊り長さＬuの単振り子の周期Ｔsを本機構で実現するためのＬs、Ｌu、Ｍs／Ｍuの組み合わせを決定する式であり、この（５）式による計算例を表したものが図６の設計図表である。
この設計図表は、振り子のマスの質量比Ｍs／Ｍu＝１，２，３，４のものに付いて示している。
【００３５】
図６の設計図表で、０＜Ｌs／Ｌ0＜１、０＜Ｌu／Ｌ0＜１の領域が単振り子を用いたものよりも本機構を用いることによってコンパクトな装置の実現が可能な領域である。
【００３６】
次に、図１〜図４に示した機構の模型により行った実証実験の内容を示す。
模型装置の大きさは、補強梁２を高さ８６ｃｍ、厚さ２６ｃｍ、幅１６０ｃｍ、安定振り子３の吊り長さＬSを単振り子の微少振幅時の周期Ｔs＝１秒の吊り長さＬ0とほぼ等しい２５ｃｍとして、両振り子の質量比Ｍs／Ｍu、並びに不安定振り子４の立ち上げ長さＬuを変えることにより、２秒、３秒、４秒の周期を実現するものとした。
【００３７】
【表１】
表１は、模型装置の周期決定に用いたパラメータである。
表１では、安定振り子３の吊り長さをＬu＝２５ｃｍ、質量をＭs＝３４ｋｇの一定値とし、（５）式により、目標周期２．００秒、３．００秒、４．００秒に近い周期を得るに必要な不安定振り子４の立上げ長さＬu、質量Ｍu及び質量比Ｍs／Ｍuの６例（▲１▼〜▲６▼）の組合わせを求めた。
【００３９】
実験では、表１の諸元で構成した振り子機構（制振装置）を使用し、自由振動試験下で制振装置の水平方向変位波形の計測を行った。
図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、前記表１の、Ｎｏ.▲１▼、▲３▼、▲５▼の構成になる振り子機構の自由振動試験下で計測した制振装置の水平方向変位波形である。
【００４０】
図７（ａ）〜図７（ｃ）から、本発明の振り子機構が、両振り子の質量比Ｍs／Ｍu、安定振り子の吊り長さＬs、並びに不安定振り子の立ち上げ長さＬuを変えることによって、微少振動時の長い周期に対応できることが明らかである。
【００４１】
上述した制振機構によると、装置の構成が単純になり、装置１の大きさが著しくコンパクトになり、構造物の規模に装置を適応し易くなり、固定された装置で長周期の振動にも、短周期の振動にも、振り子の吊り長さＬs、立上げ長さＬuの調節だけで対応できる効果が得られる。
【００４２】
また、構造物への取り付けは、振り子３，４の各アーム７ａ、立上げアーム７ｂ長さの調節により、振り子機構の周期を構造物の振動数に合わせてセットするだけで良くなる。
【００４３】
〔実施例２〕
図８、図９は本発明の第二実施例を示し、図８は制振装置の正面図、図９は図８のＸ−Ｘ矢視の平面図である。
この実施例は、安定振り子３を外側に配置し、不安定振り子４を安定振り子３の内側に配置して設けた場合である。
【００４４】
逆に、安定振り子３を内側に、不安定振り子４を外側に配置して構成することもできる。
図８、図９において、１９ａは四角筒断面に形成した安定振り子３のマス、１９ｂは四角断面に形成し、マス１９ａ内に配置した不安定振り子４のマス、１５は外側マス１９ａの内面と、内側マス１９ｂの外面に係合可能に、何れかのマス側に固定して設けたリニアボールベアリング型の連結手段である。
【００４５】
連結手段１５は外側マス１９ａと内側マス１９ｂを相互に垂直方向には移動自由に且つ水平方向には連動するよう連結している。
１７ａは外側マス１９ａを補強枠２の上部へ自在継手１６ａ及び１８ａで接続し支持した平行な複数本の吊りアーム、１７ｂは内側マス１９ｂを補強枠２の上部へ自在継手１６ｂ及び１８ｂで接続し支持した平行な複数本の立上げアームである。
【００４６】
２０は構造物のＸ、Ｙ方向の特性が多少異なる場合に、必要に応じＸ、Ｙ何れか一方向に、外側マス１９ａ側面と補強枠２の側部間に接続して設けるコイルバネである。
外側マス１９ａ及び内側マス１９ｂは、四角断面のほか任意の形状の断面とすることができる。
【００４７】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
この構成の振り子機構は、安定振り子３と不安定振り子４が、垂直方向には相対移動しながら、水平方向には全方位方向へ連動して振動できる。
従って、振り子機構が、構造物の全方位方向の振動に対して対応できるようになり、高層の鉄塔や煙突構造などＸ，Ｙ方向のサイズのほぼ等しい構造物の全方向の制振を１台の制振装置で抑制することが可能となる。
【００４８】
また、構造物のＸ，Ｙ方向の特性が多少異なる場合でも、図８に示すようにＸ，Ｙ何れか一方向に必要な強さのコイルバネ２０を追設することで、Ｘ，Ｙ両方向の制振に対応可能である。
【００４９】
〔実施例３〕
図１０、図１１は本発明の第三実施例を示し、図１０は制振装置の正面図、図１１は図１０のXII−XII矢視の側面図である。
この実施例は、第一実施例の振り子制振機構に、構造物の振動に応じて、振り子機構を振動変位方向へ送り移動する駆動系を付加して構成したものである。
【００５０】
図１０、図１１において、２１は安定振り子３のマス９ａの中央下面に固定して設けた突出部材、２２は突出部材２１の下位の補強枠２上に軸受２３により支持して安定振り子３の振動方向沿いに水平配置したボールネジ、２４はボールネジ２２にナットを介して螺合い係合し且つ上部を前記突出部材２１まわりに緩く嵌合して設けた送り部材、２５はボールネジの駆動モータ、２６は補強枠２上に設けた構造物の振動量検出器、２７は振動量検出器２６からの信号により構造物の振動に応じた速さでボールネジの駆動モータ２４を駆動する制御部である。
【００５１】
送り移動駆動系には、上記ボールネジによる駆動機構のほか、スプロケットチェンによる駆動機構など、他の既知の駆動機構を用いて良い。
また、この送り移動駆動系は、第二実施例型の振り子制振機構に対しても、適用可能である。
【００５２】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
この実施例では、検出器２６により構造物の振動量を検出し、送り移動駆動系２１〜２７を介し、構造物の振動に応じて振り子制振装置を振動駆動するから、振り子機構の自然の応動を助け、より敏速に高精度の制振作用を得ることが可能になる。
【００５３】
〔実施例４〕
図１２は本発明の第四実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、第三実施例で示した送り移動駆動系２１〜２７に代えて、マス９ａと９ｂの間に縦方向の駆動手段３０を設けた場合を示す。
【００５４】
縦方向の駆動手段３０は一方のマス９ｂ上に他方のマス９ａ側へ張出して設けたブラケット２８と、ブラケット２８の先端と他方のマス９ａ上面との間に縦方向に設けたアクチュエータ２９とで構成している。
【００５５】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
構造物２に振動が発生したとき、その振動に応じて、アクチュエータ２９を伸縮駆動し、安定・不安定振り子３，４のマス９ａ、９ｂを同調加振することにより、構造物２側の振動が抑制される。
【００５６】
この構成によると、アクチュエータ２９の駆動ストロークが小さくなり、小さい加振速度でマス９ａ，９ｂに必要な振動を与えることが可能である。
また、マス送り駆動装置がよりコンパクトになる効果がある。
【００５７】
〔実施例５〕
図１３は本発明の第五実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、第四実施例で示したアクチュエータ２９に代えて、安定振り子３と不安定振り子４との間に、縦方向にバネ３１ａ、ダンパー３１ｂ等のバネ系３１を設けて構成した場合である。
【００５８】
前記した振り子機構の最大変位は、安定振り子３と不安定振り子４のアーム長さのうち、より短い方の長さで規定される。
しかし、振り子の変位が最大変位以下の場合でも、機構の質量とアームの長さの組み合わせ次第では、ある一定以上の変形が発生すると、機構の幾何学的非線形性のために、機構全体として不安定になり、振り子が原点に復帰できなくなる場合がある。
また、このように不安定にはならずとも機構の動特性が変化し、意図した振動抑制効果が得られなくなる可能性がある。
【００５９】
この第五実施例では、安定振り子３と不安定振り子４との間に、ローラ支承型の連結部５とともにバネ系３１を設置することで、本機構の幾何学的非線形性を改善することができる。
すなわち、ローラ支承型の連結部５とバネ系３１とを設置した安定・不安定振り子機構の振動方程式は、次の（６）式として得られる。
【００６０】
【数６】
表１で示す「モデル▲３▼」を対象として、この（６）式を用い、バネ定数（ｋ＝０，０．１，０．５，１．０［ｋｇ／ｃｍ］）のバネ３１ａを設置した場合について、数値シュミレーションを行った結果を図１４に示す。
適当なバネを設定することにより、本機構の幾何学的非線形性が改善されることが判り、この機構の制振作用を高める効果がもたらされる。
【００６２】
〔実施例６〕
図１５は本発明の第六実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、制振すべき構造物全体３２を、エレベータ・コア部等からなる固定構造部３３と、この固定構造部３３に対して振動可能に上下２個に分割した上層階構造物ブロック３４と、下層階構造物ブロック３５とにより構成し、上層階構造物ブロック３４及び下層階構造物ブロック３５をマス９ａ及び９ｂとして利用し、固定構造部３３側及び基礎３６側にそれぞれアーム７ａ及び７ｂを介し軸６ａ，８ａ，６ｂ，８ｂで連結し、安定振り子３及び不安定振り子４を構成している。
【００６３】
３７は相互に間隙をおいて嵌まり合うよう上層階・下層階構造物ブロック３４，３５に設けた凹凸嵌合部、３８は凹凸嵌合部３７の対向する垂直面間に介装した垂直方向に相対移動可能で、且つ水平方向に連動可能な連結部である。
連結部３８には、第一実施例と同様な構成、あるいは積層ゴム等の縦方向の可撓手段に水平方向のストッパーを併用したもの等を使用することができる。
【００６４】
上記構成を有する本実施例の制振装置の作用効果について説明する。
本実施例では、地震等による構造物３２の振動は、エレベータ・コア部等からなる固定構造部３３に発生し、この固定構造部３３の振動とともに、構造物の上層階構造物ブロック３４及び下層階構造物ブロック３５をマスとする安定振り子３及び不安定振り子４が連動して振動することにより、構造物３２全体の振動が減衰され、抑制される。
【００６５】
このとき、安定振り子３、不安定振り子４の、各大重量の上層階・下層階構造物ブロック３４，３５をマスとする振り子作用によって、構造物に発生する激しい振動が吸収され、抑制される効果が得られる。
また、この構成は、構造物３２が細長い矩形断面の場合は、幅方向に振り子機構を構成し、又構造物３２が正方形に近い断面の場合は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方向に振れ動き可能な振り子機構として構成することが可能である。
また、固定構造部３３、上層階構造物ブロック３４及び下層階構造物ブロック３５は、他の適当な区分で分けて構成してよいものである。
【００６６】
〔実施例７〕
図１６は本発明の第七実施例を示す制振装置の正面図である。
この実施例は、第六実施例のように、構造物ブロックを振り子機構のマスとして利用する場合に、構造物ブロックを、構造物３２の外壁構造物ブロック４３と、内部構造物ブロック４４とに区分し、これをマスとして振り子機構を構成したものである。
【００６７】
外壁構造物ブロック４３は、外壁と外壁を支持する柱・梁部分等を含む一体構造体とし、内部構造物ブロック４４は、エレベータ・コア等の固定構造部３３を除く構造物３２の他の内部構造全体を含む一体構造体とし、外壁構造物ブロック４３と内部構造物ブロック４４の間は、第六実施例と同様な連結部３８を用いて相互を縦方向には相対移動可能に、且つ水平方向には連動移動可能に連結する。
【００６８】
また、外壁構造物ブロック４３と内部構造物ブロック４４の間隙は、可撓性のコーキング剤等により上下方向に可動にシールを行う。
この構成では、地震等による構造物３２の振動は、固定構造部３３に発生し、この固定構造部３３の振動とともに、外壁構造物ブロック４３及び内部構造物ブロック４４をマスとする安定振り子３及び不安定振り子４が連動して振動することにより、構造物３２全体の振動が抑制される。
他の作用・効果は、第六実施例（図１５）の場合と同様である。
【００６９】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る制振装置は、構造物の上部側から吊るした安定振り子と、この安定振り子に対し、垂直方向には変位自由に且つ水平方向には連動変位するよう連結し、構造物の下部から立ち上げた倒立の不安定振り子とにより構成したことによって、単純な構成で、長周期の振動にも、短周期の振動にも対応できる利用し易いコンパクトな制振装置を提供する効果を奏する他、安定振り子と不安定振り子との間に、バネ、ダンパー等のバネ系を併用設置することによって、この振り子機構に存在する幾何学的非線形性を改善し、本装置による振動抑制作用を有効に機能させる効果を奏する。
【００７０】
また、本発明の請求項２に係る制振装置は、前記請求項１において、安定又は不安定振り子の何れか一方を外側に、その他方を内側に配置し、安定及び不安定振り子をそれぞれ自在継手を介し振れ方向自由に支持したことによって、高層の鉄塔や煙突構造など横方向のサイズのほぼ等しい構造物の全方向の振動を１台の装置で抑制する効果を奏する。
また、本発明の請求項３に係る制振装置は、請求項１又は２において、前記安定振り子を構造物の振動に対応して振動方向へ移動させる駆動系を備えることにより、この形式の装置を使用し、より敏速に高精度の制振作用を得る効果を奏する。
【００７１】
更に、前記安定振り子と不安定振り子との間に、縦に駆動系を備えれば、駆動ストロークを小さくし、駆動装置を小型化する効果を奏する。
【００７２】
また、本発明の請求項４に係る制振装置は、請求項１又は２において、制振すべき構造物を、固定構造部と、この固定構造部に対し振動可能な２つの構造物ブロックにより構成し、この構造物ブロックをそれぞれの振り子マスとして、安定振り子、不安定振り子を構成することによって、構造物自体を制振構造化し、構造物に発生する激しい振動を効果的に減衰し、抑制する装置を提供する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図２】図１のII−II矢視の横断面図である。
【図３】図１のIII−III矢視の拡大平面図である。
【図４】図３のIV部の拡大斜視図である。
【図５】図５（ａ）は制振機構の静止状態の正面図、図５（ｂ）は制振機構の変位状態の正面図である。
【図６】本発明の機構を微少振幅時の周期に適用する試験の設計図表である。
【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、不安定振り子の立ち上げ長さを変更し自由振動試験で計測した３例の振り子機構の水平方向変位波形グラフである。
【図８】本発明の第二実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ矢視の平面図である。
【図１０】本発明の第三実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１１】図１０のXII−XII矢視の側面図である。
【図１２】本発明の第四実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１３】本発明の第五実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１４】第五実施例の振動方程式を用い、モデル▲３▼に付いて行った数値シュミレーションの結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の第六実施例にかかる制振装置の正面図である。
【図１６】本発明の第七実施例にかかる制振装置の正面図である
【符号の説明】
１ 制振装置
２ 補強枠
３ 安定振り子
４ 不安定振り子
５，１５ 連結手段
６ａ，６ｂ 連結軸
７ａ，７ｂ アーム
８ａ，８ｂ 連結軸
９ａ，９ｂ マス
１０ リニア軌道
１１ リニアボールベアリング
Ｌs 安定振り子の吊り長さ
Ｌu 不安定振り子の立上げ長さ
Ｍs 安定振り子のマスの質量
Ｍu 不安定振り子のマスの質量
ｘ 振り子のマスの水平方向変位
１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ 自在継手
１９ａ 外側マス
１９ｂ 内側マス
２０ コイルバネ
２１ 突出部材
２２ ボールネジ
２３ 軸受
２４ 送り部材
２５ モータ
２６ 振動量検出器
２７ 送り駆動系の制御部
２８ ブラケット
２９ アクチュエータ
３０ 縦方向の駆動手段
３１ バネ系
３１ａ バネ
３１ｂ ダンパー
３２ 制振すべき構造物
３３ 固定構造部
３４ 上層階構造物ブロック
３５ 下層階構造物ブロック
３６ 基礎部
３７ 凹凸嵌合部
３８ 連結部
４３ 外壁構造物ブロック
４４ 内部構造物ブロック
Claims (4)
- 構造物の上部側から吊るした安定振り子と、この安定振り子に対し、垂直方向には変位自由に且つ水平方向には連動変位するよう連結し、構造物の下部から立ち上げた倒立の不安定振り子とにより構成した制振装置において、前記安定振り子と前記不安定振り子との間に、バネ、ダンパー又は駆動系の何れかを備えたことを特徴とする制振装置。
- 前記安定振り子又は不安定振り子の何れか一方を外側に、その他方を内側に配置し、前記安定振り子及び不安定振り子をそれぞれ自在継手を介し振れ方向自由に支持したことを特徴とする請求項１記載の制振装置。
- 前記安定振り子を構造物の振動に対応して振動方向へ移動させる駆動系を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の制振装置。
- 前記構造物を、エレベータコア等の固定構造部と、この固定構造部に対し振動可能に設けた２つの構造物ブロックとにより構成し、前記２つの構造物ブロックをそれぞれの振り子マスとして安定振り子及び不安定振り子を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の制振装置。
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