JP4190878B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

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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