JP4190878B2 - 制振装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、送電用や通信用の鉄塔、あるいは高速道路や高架橋などに設置される照明柱や標識柱などの制振対象物に取り付けてその振動を低減する制振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の制振装置としては、種々の形式のものが知られている。例えば特許文献1には、内部空間を有するケースと、このケースの内部空間内に下面に剛球を介して水平移動可能に配置された重量体(重り)とを備え、制振対象物の振動時に重量体が水平移動してケースの内周面に衝突し、振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収する衝突式のものが開示されている。
【0003】
また、特許文献2には、内部空間を有するケースと、このケースの内部空間内に上下方向に配置されかつ下端がケースの下面中央部に固定されたばねと、このばねの上端に固定してケースの内部空間内に配置された重量体と、上記ケースの内部空間内に収容された高粘性液体とを備え、制振対象物の振動時にばね及び重量体が振動し、ばねを浸漬している部分の高粘性液体により振動エネルギーを吸収する粘性液体式のものが開示されている。尚、特許文献1及び2では、共に1つのケースに重量体などを収納する内部空間を複数設けることが開示されている。
【0004】
【特許文献1】
実開平4−131804号公報(第1−2頁、図1)
【特許文献2】
特開平8−100546号公報(第1−3頁、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の制振装置のうち、衝突式のものは、構成が簡単で小型化を図ることができる利点がある反面、制振効果がケースの内部空間内での重量体の移動方向である水平方向(詳しくは水平面の任意方向)の振動つまり水平振動に限られるという欠点がある。
【0006】
一方、粘性液体式のものは、重量体を支持するばねがケースの内部空間内で水平方向と鉛直方向(上下方向)の両方に振動できることから、水平振動及び鉛直振動の両方に対し制振効果を得ることができる反面、ケースの内部空間として、ばね及び重量体が水平方向と鉛直方向の両方に振動できる比較的広い空間を確保する必要があるため、ケースひいては制振装置が大型化するという欠点がある。その上、振動数を制振対象物と同調させるため、一つの方向については一つのモードにしか対応できないという欠点もある。さらに、ケースの内部空間を液密にする必要があることから、寸法精度を高めなければならないなど製造上の問題もある。
【0007】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に従来の衝突式制振装置に対し改良を加えて、小型化及び製造の容易化を図りつつ、水平振動及び鉛直振動の両方に対し制振効果を効果的に発揮し得る制振装置を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明は、制振対象物に取り付けてその振動を低減する制振装置として、内部空間を有する略円筒状のケースと、このケースの内部空間内に下面に剛球を介して水平移動可能に配置された円形平板状の可動体と、この可動体にコイルばねを介して上下変位可能に支持された円柱状又は逆円錐台形状の重量体とを備える。上記重量体を、可動体と一体的に水平移動してケースの内周面に衝突可能に設けるとともに、重量体の上面及び下面を、それぞれケースの上面及び可動体に対し所定寸法隔てさせてコイルばねの弾性変形により衝突可能に設ける。また、上記コイルばねを、重量体の外周で可動体と重量体の上端部外周に固着したばね受け座との間に配置し、上記ばね受け座の外径を、可動体の外径と略同一に設定する構成とする。
【0009】
この構成では、制振対象物の水平振動時には可動体がケースの下面上を剛球を介して水平方向に振動し、この可動体と一体的に振動する重量体及びばね受け座がケースの内周面に衝突することにより、振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収して制振効果を発揮することができる。また、制振対象物の鉛直振動時には重量体を支持するコイルばねが振動し、重量体の上面がケースの上面に、重量体の下面が可動体にそれぞれ衝突することにより、制振対象物の水平振動時と同様に振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収して制振効果を発揮することができる。しかも、このような制振効果は、制振対象物の水平振動及び鉛直振動の両方共に複数の振動モードに対応することができる。さらに、ケースの内部空間は、可動体、重量体及びばね受け座を若干の隙間を有した状態で収納できる大きさで足り、その小型化を図ることができる。また、液密性を確保する必要がなく、寸法精度を特別に高める必要もない。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2は本発明の第1の実施形態に係る制振装置Aを示す。この制振装置Aは、制振対象物としての送電用鋼管鉄塔の腹材1に取り付けてその振動を低減するもので、腹材1に取り付けられた矩形状の取付板2と、この取付板2に固定された制振装置本体3とからなる。
【0011】
上記取付板2は、互いに対向する二辺に補強用フランジ部2a,2aを有するとともに、四隅部に各々ボルト挿通孔(図示せず)を設けてなる。そして、腹材1に巻き付けた2本のU字状ボルト5,5の両端部を、取付板2の四隅部の各ボルト挿通孔に挿通しかつそれぞれナット6を用いて締結することにより、取付板2が腹材1に取り付けられている。
【0012】
上記制振装置本体3は、図3に拡大詳示するように、内部空間を有するケース10と、このケース10の内部空間内に下面に多数の剛球20,20,…を介在して水平移動可能に配置された可動体21と、この可動体21にコイルばね22を介して上下変位可能に支持された重量体23とを備えている。
【0013】
上記ケース10は、円筒部材11と、この円筒部材11の上端に溶接により固着された上部連結部材12と、この上部連結部材12にパッキン13を介在して重ね合わされかつボルト14止めにより固定された円形状の天板15と、円筒部材11の下端に溶接により固着された底板16とからなる。円筒部材11の内周面には当たり板17が嵌め込んで固定されているとともに、円筒部材11内側の底板16上にはパッキン18を介在して所定の厚みのスペーサー19が敷設され、このスペーサー19上に上記剛球20が転動可能に載置されている。
【0014】
上記可動体21は円形状の平板からなり、その外径はケース10の内径(詳しくは当たり板17の内径)よりも所定寸法小さく設定されており、この可動体21の周縁部には筒状のフランジ材25が垂直に固着されている。そして、この可動体21の周縁部に上記コイルばね22の下端が支持されており、可動体21及びフランジ材25は、このコイルばね22のばね受け座としての機能を有している。
【0015】
上記重量体23は、円柱状又は逆円錐台形状の金属塊からなり、その上端部外周にはばね受け座26が固着され、このばね受け座26に上記コイルばね22の上端が支持されている。ばね受け座26の外径は、ケース10の内径よりも所定寸法小さく設定されている。重量体23の上面には重量調整材27を介在してパッキン28が固定されており、このパッキン28とケース10の天板15とは所定寸法の隙間δ1を隔てて対向している。また、重量体23の下面に対向する可動体21上にもパッキン29が固定されており、このパッキン29と重量体23の下面とは所定寸法の隙間δ2を隔てて対向している。そして、パッキン28とケース10の天板15との間の隙間δ1と、パッキン29と重量体23の下面との間の隙間δ2とは略同一に設定されており、コイルばね22の弾性変形により重量体23が上下変位するときには重量体23の上面(詳しくはパッキン28)とケース10の天板15との間及び重量体23の下面と可動体21(詳しくはパッキン29)と間で衝突が生じるようになっている。
【0016】
さらに、上記ケース10の上部連結部材12及び底板16は、共に円筒部材11側から取付板2側に延出する延出部12a(底板16の延出部は図示せず)と、この延出部12aの先端から円筒部材11と反対側に直角に折り曲げられ取付板2に当接可能なフランジ部12b,16bとを有している。この両部材のフランジ部12b,16bにはそれぞれ平面的に見てケース10の中心点を中心とする円弧状の長孔31,32が形成され、この各長孔31,32には、取付板2に設けたボルト挿通孔(図示せず)を通して突出させた締結部材としてのボルト33が挿通され、このボルト33にナット34を螺合締結することにより連結部材としての上部連結部材12及び底板16の各フランジ部12b,16bが取付板2に固定されている。この取付板2と締結部材としてのボルト33及びナット34と上下2つの連結部材としての上部連結部材12及び底板16と長孔31,32とにより、ケース10の軸中心線Lを鉛直方向に向けて制振装置Aを腹材1に取り付けるための調節機構35が構成されている。
【0017】
次に、上記制振装置Aの作用・効果について説明するに、鋼管鉄塔の腹材1が水平方向に振動するとき、制振装置Aにおいては、その可動体21がケース10のスペーサー19上を剛球20を介して水平方向に振動し、この可動体21と一体的に振動する重量体23及びばね受け座26がケース10の当たり板17に衝突することにより、振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収して制振効果を発揮することができる。
【0018】
また、鋼管鉄塔の腹材1が鉛直方向に振動するとき、制振装置Aにおいては、重量体23を支持するコイルばね22が振動し、重量体23の上面側のパッキン28がケース10の天板15に、重量体23の下面が可動体21上のパッキン29にそれぞれ衝突することにより、上述の水平方向に振動するときと同様に振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収して制振効果を発揮することができる。
【0019】
その上、このような制振効果は、腹材1の水平振動及び鉛直振動の両方に対し共に複数の振動モードに対応することができるので、実用性に優れている。さらに、上記ケース10の内部空間は、可動体21及び重量体23などを若干の隙間を有した状態で収納できる大きさで足りるため、ケース10の小型化ひいては制振装置Aの小型化を図ることができる。また、ケース10の内部空間は、液密性を確保する必要もないので、その分構造的にも簡単なもので足り、製造の容易化及びコストダウン化を図ることができる。
【0020】
加えて、上記制振装置Aは、調整機構35によってケース10の軸中心線Lを確実に鉛直方向に向けた状態で腹材1に取り付けられるため、上述した制振装置Aによる水平振動及び鉛直振動の両方に対する制振効果を設定通り確保することができる。しかも、本実施形態の場合、調整機構35によってケース10の軸中心線Lを鉛直方向に向けるように調整するときには、取付板2を腹材1に取り付けた後、この取付板2側の上下2本のボルト33,33をそれぞれケース10の上部連結部材12及び底板16の各フランジ部12b,16bの長孔31,32に挿通させながら上部連結部材12及び底板16の各フランジ部12b,16bを取付板2に当接し、この取付板2に対する上部連結部材12及び底板16の各フランジ部12b、16bの位置を長孔31,32内で各ボルト33が挿通したまま変位し得る範囲内で調整してケース10の軸中心線Lを鉛直方向に向け、この状態で上記各ボルト33にナット34を螺合締結して上部連結部材12及び底板16の各フランジ部12b,16bを取付板2に固定すればよく、腹材1に対する取付板2の取付作業とこの取付板2に対するケース10側つまり制振装置本体3の取付作業ないし調整作業とを分離するができるので、その分調整作業を容易にかつ確実に行うことができる。
【0021】
図4及び図5は上記制振装置Aの性能評価実験の結果を示す。すなわち、図4(a)は制振装置Aを取り付けずに腹材1の面内方向(図1で腹材1の軸方向と直交する方向)に所定の初期変位を付与して解放したときの自由減衰波形を示し、図4(b)は制振装置Aを取り付けた腹材1の面内方向に所定の初期変位を付与して解放したときの自由減衰波形を示す。図5(a)は制振装置Aを取り付けずに腹材1の面外方向(図1で紙面と直交する方向)に所定の初期変位を付与して解放したときの自由減衰波形を示し、図5(b)は制振装置Aを取り付けた腹材1の面外方向に所定の初期変位を付与して解放したときの自由減衰波形を示す。
【0022】
上記性能評価実験の結果からは、本実施形態の制振装置Aによって、腹材1の面内方向の振動及び面外方向の振動の両方に対し顕著な制振効果が得られることが分かる。
【0023】
図6及び図7は本発明の第2の実施形態に係る制振装置Bを示す。この制振装置Bは、上記第1の実施形態に係る制振装置Aと同じく送電用鋼管鉄塔の腹材1に取り付けられるものであるが、腹材1に取り付けるための取付板40及びこの取付板40に固定された制振装置本体50のケース60の構成が異なる。
【0024】
すなわち、上記取付板40は、直径が腹材1の直径よりも大きい円形状の平板からなり、この取付板40の周縁部には、各々取付板40の中心点を中心とする4つの円弧状の長孔41,41,…が等間隔(つまり90°間隔)に設けられている。そして、腹材1に巻き付けた2本のU字状ボルト42,42の両端部を、取付板40の各長孔41に挿通しかつそれぞれナット43を用いて締結することにより、取付板40が腹材1に取り付けられている。また、この取付板40と長孔41と締結部材としてのU字状ボルト42及びナット43とにより、ケース60の軸中心線Lを鉛直方向に向けて制振装置Bを腹材1に取り付けるための調節機構45が構成されている。
【0025】
上記取付板40の下部にはこれと直交して水平方向に突出する支持プレート46の基端が溶接により固着され、この支持プレート46上に制振装置本体50のケース60が取り付けられている。このケース60は、円筒部材61と、この円筒部材61の上端に溶接により固着されたリング状のフランジ板62と、このフランジ板62に重ね合わされかつボルト64止めにより固定された円形状の天板65と、円筒部材61の下端に溶接により固着された円形状の底板66とからなる。底板66は、その外径が円筒部材61の外径よりも一回り大きく設定されているとともに、支持プレート46上に載置してボルト止めにより固定されている。
【0026】
上記制振装置本体50は、ケース60の外に、ケース60の内部空間内に下面に多数の剛球70,70,…を介して水平移動可能に配置された可動体71と、この可動体71にコイルばね72を介して上下変位可能に支持された重量体73とを備えているが、これらの構成などは、第1の実施形態に係る制振装置Aの場合と同じであるので、その説明は省略する。
【0027】
そして、上記制振装置Bにおいても、第1の実施形態に係る制振装置Aの場合と同様に、腹材1の水平振動及び鉛直振動の両方に対し、振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収して制振効果を発揮することができるなどの効果を奏するのは勿論である。
【0028】
尚、本発明は上記第1及び第2の実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば上記各実施形態では、いずれもケース10,60に重量体23,73などを収納する内部空間を1つだけ設けた場合について述べたが、本発明は、従来の技術の項で述べた特許文献1及び2の如く1つのケースに重量体などを収納する内部空間を複数設けるようにしてもよい。
【0029】
また、上記各実施形態では、送電用鋼管鉄塔の腹材1に取り付けてその振動を低減する制振装置A,Bについて述べたが、本発明は、高速道路などに設置される照明柱や標識柱などその他の制振対象物に取り付けてその振動を低減する制振装置にも同様に適用することができるのは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】
以上のように、本発明の制振装置によれば、制振対象物の水平振動及び鉛直振動の両方に対し、振動エネルギーを衝突エネルギーに変換吸収して制振効果を効果的に発揮することができる上、小型化及び製造の容易化などをも図ることができるので、実用性に優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る制振装置の取付状態を示す一部を切開して見た側面図である。
【図2】図1のX−X線に沿って見た矢視図である。
【図3】上記制振装置の制振装置本体の縦断側面図である。
【図4】上記制振装置の性能評価実験の結果を示す波形図である。
【図5】同じく波形図である。
【図6】第2の実施形態を示す図1相当図である。
【図7】図6のY方向から見た矢視図である。
【符号の説明】
A,B 制振装置
1 腹材(制振対象物)
10,60 ケース
20,70 剛球
21,71 可動体
22,72 コイルばね
23,73 重量体
26 ばね受け座
Claims (1)
- 制振対象物に取り付けてその振動を低減する制振装置であって、
内部空間を有する略円筒状のケースと、このケースの内部空間内に下面に剛球を介して水平移動可能に配置された円形平板状の可動体と、この可動体にコイルばねを介して上下変位可能に支持された円柱状又は逆円錐台形状の重量体とを備えており、上記重量体は、可動体と一体的に水平移動してケースの内周面に衝突可能に設けられているとともに、重量体の上面及び下面は、それぞれケースの上面及び可動体に対し所定寸法隔てていてコイルばねの弾性変形により衝突可能に設けられており、上記コイルばねは、重量体の外周で可動体と重量体の上端部外周に固着したばね受け座との間に配置されており、上記ばね受け座の外径は、可動体の外径と略同一に設定されていることを特徴とする制振装置。
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