JP4986055B2

JP4986055B2 - 制振装置

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Publication number: JP4986055B2
Application number: JP2007304409A
Authority: JP
Inventors: 豊中村
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: JP2009127768A

Description

本発明は、制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させて、制振対象物の揺れを抑えるための制振装置に関する。

従来、例えば超スパン構造物などの制振対象物に生じる地震や歩行、交通振動等による上下方向の揺れ（上下振動）を抑えるために、いわゆるＴＭＤ（Tuned Mass Damper）と称する制振装置が用いられている。一般に、このＴＭＤは、重錘とバネと付加減衰装置とを備え、重錘が往復振動する１自由度振動系として構成されており、制振対象物の１次固有周期と同調させて、重錘を制振対象物の振動と逆方向に振動させることにより、制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させ、制振対象物の揺れを抑えることを可能にしている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、ＴＭＤには以下のような問題があった。
（１）ＴＭＤの固有周期を制振対象物の１次固有周期に同調させる必要があり、正確に固有周期を同調させるためには、制振対象物の振動測定を行うことが必要になる。
（２）ＴＭＤの設置後に制振対象物の質量や剛性が変動した場合には、制振対象物の１次固有周期が変わるため、制振効果を維持するように、その都度ＴＭＤの固有周期を再調整する必要がある。
（３）ＴＭＤの固有周期を調節するための仕掛け（例えば、重錘の重さや位置を調整したり、バネの強さを調整するなど）が必要になる。
（４）例えばオイルダンパー、粘性ダンパー、摩擦ダンパーなどの付加減衰装置が必要であるため、装置が複雑になるとともに高コストである。
（５）重錘の振幅が許容値以上になった場合に備えて、ストッパーやブレーキなどが必要になる。

一方、構成が単純で、固有周期を調整する必要がない制振装置として、単に重錘を容器に収容して構成した衝撃ダンパーが知られている。この衝撃ダンパーは、制振対象物が振動した際に、重錘が容器に衝突することにより制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させるものであり、制振対象物の水平方向の振動を小振幅から効果的に抑えることが可能である。しかしながら、この衝撃ダンパーにおいても、制振対象物が上下方向に振動する場合には、特に上下方向の振幅が小さい場合には、重錘が重力の影響で弾まずに制振対象物と一体化してしまい、すなわち衝突が生じることがなく、制振効果が得られないという問題があった。

これに対し、容器内の重錘をバネで上下方向に懸吊して構成した衝撃ダンパーがある（例えば、特許文献２参照）。この衝撃ダンパーにおいては、重錘がバネで支持されていることで重力の影響をキャンセルすることができ、制振対象物が上下方向に振動するとともにバネが上下に伸縮して、重錘を容器に衝突させることを可能にしている。
特開平１０−２５２２５３号公報特開２００６−３４８９９６号公報

しかしながら、重錘をバネで支持して構成した衝撃ダンパーにおいては、バネのみで重錘が支持されているため、重錘が振動した際にその軌道を拘束することができない。すなわち、重心が常に一定の軌道を通過するように重錘を振動させることができず、重錘の上下方向の振動が安定しない。このため、重錘の衝突箇所が一定にならず、安定した繰り返しの衝突を発生させることが難しく、やはり確実に制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させることができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、制振対象物に作用した振動エネルギーを確実に減衰させることが可能な制振装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の制振装置は、制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させて、前記制振対象物の揺れを抑えるための制振装置であって、回動軸を備え、前記制振対象物に固定して設けられる支持部と、先端側に重錘を備え、前記支持部の前記回動軸に後端側が繋がって前記回動軸の軸線回りの上下方向に回動自在に支持される振動体と、一端が前記制振対象物に、他端が前記回動軸と前記重錘の間の前記振動体の中間部にそれぞれ繋げられ、前記重錘を前記制振対象物と非接触状態にして前記振動体を支持するとともに、重力の影響をキャンセルし前記回動軸の軸線回りの上下方向に往復振動するように前記振動体を支持するバネと、静止した状態の前記振動体との間に隙間をあけて設けられ、前記振動体が前記回動軸の軸線回りに往復振動した際に該振動体が衝突する衝突体とを備えて構成されていることを特徴とする。

この発明においては、バネによって重錘を制振対象物と非接触状態にして振動体が支持されているため、重力の影響をキャンセルすることができる。また、振動体が回動軸によって回動自在に支持されているため、制振対象物に振動エネルギーが作用するとともに振動体を確実に安定した状態で往復振動させることができ、重錘の重心が常に一定の軌道を通るように振動体を振動させることが可能になる。これにより、衝突体に対し、確実に振動体を安定した状態で繰り返し衝突させることが可能になり、制振対象物に作用した振動エネルギーを確実に減衰させることが可能になる。

また、振動体を支持するバネが振動体の中間部に繋げられていることによって、重錘の固有周期を長周期化することが可能になり、確実に制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させることが可能になる。すなわち、本発明の制振装置においては、ＴＭＤのように重錘の固有周期を制振対象物の１次固有周期と同調させる必要はなく、制振対象物の１次固有周期よりも重錘の固有周期を長くすることで確実に振動エネルギーを減衰させることが可能になる。そして、振動体を支持するバネを重錘の重心位置から回動軸側に離れた位置に繋げて設置するほど、重錘の固有周期を長周期にすることができる。このため、振動体の中間部に、且つ制振対象物の１次固有周期に応じて重錘の重心位置から回動軸側に離してバネを設けることにより、確実に制振効果を発揮させることが可能になる。

さらに、ＴＭＤのように重錘の固有周期を制振対象物の１次固有周期と同調させる必要がないため、制振対象物の質量や剛性などが変動して１次固有周期が変化した場合においても、予めバネの位置を調整して、重錘の固有周期を制振対象物の１次固有周期よりも十分に長く設定しておくことで、ＴＭＤのようにその都度固有周期を再調整することなく、確実に制振効果を発揮させることが可能になる。

また、本発明の制振装置においては、前記衝突体が前記振動体の中間部に衝突するように設けられていることが望ましい。

この発明においては、従来の衝撃ダンパーのように重錘を容器（衝突体）に衝突させるものと比較し、振動体の中間部を衝突体に衝突させることによって、制振装置をコンパクトに形成することが可能になる。また、重錘を衝突体に衝突させるものよりも、確実に且つ容易に安定した衝突を発生させることが可能になる。

さらに、本発明の制振装置においては、前記振動体に前記回動軸の軸線方向と同方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記衝突体が前記貫通孔に挿通して設けられていることがより望ましい。

この発明においては、衝突体が振動体の貫通孔に挿通して設けられていることにより、振動体を挟んで外側に対向して衝突体（一対の衝突体）を設ける場合と比較し、制振装置をより確実にコンパクトに形成することが可能になるとともに、より確実に且つ容易に安定した衝突を発生させることが可能になる。

また、本発明の制振装置においては、前記衝突体及び／又は前記振動体に、前記振動体が衝突する前記衝突体の衝突部及び／又は前記衝突体に衝突する前記振動体の衝突部の位置を変えて、前記衝突体と前記振動体の間の前記隙間の大きさを調整するための調整手段が具備されていることがさらに望ましい。

この発明においては、例えば地震動や歩行振動、交通振動等、制振対象物に作用する振動エネルギーの大きさに応じて、調整手段で衝突体と振動体の間の隙間の大きさを調整することが可能になる。これにより、制振対象物に作用する振動エネルギーの大きさに適した隙間を形成するように衝突体と振動体を配置することが可能になり、確実に振動体を衝突体に衝突させて制振効果を発揮させることが可能になる。

さらに、本発明の制振装置においては、前記振動体が衝突する前記衝突体の衝突部及び／又は前記衝突体に衝突する前記振動体の衝突部に、粘弾性部材が設けられていることが望ましい。

この発明においては、衝突体の衝突部に振動体の衝突部が衝突する衝突時に、振動エネルギー（衝撃）を粘弾性部材で吸収して効果的に消散することが可能になる。これにより、確実に振動エネルギーを減衰させて、制振対象物の揺れを抑えることが可能になる。また、このように粘弾性部材が設けられることによって、衝突時の衝撃音を緩和することも可能になる。

本発明の制振装置によれば、バネを振動体の中間部に繋げて設け、且つ振動体を回動軸によって回動自在に設けることによって、重錘の固有周期を長周期化することができ、且つ安定した状態で衝突体に振動体を繰り返し衝突させることが可能になる。これにより、制振対象物の１次固有周期と同調させることを不要にして、制振対象物に作用した振動エネルギーを確実に減衰させることが可能になり、確実に制振対象物の揺れを抑える制振効果を発揮させることが可能になる。

また、振動体を上下方向に往復振動させるように構成することで、重錘を安定した状態で上下方向に振動させることができ、安定した繰り返しの衝突を発生させて、確実に制振対象物の上下振動を抑えることが可能である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る制振装置について説明する。本実施形態は、例えば超スパン構造物の梁や床などの制振対象物に設置されて、地震や歩行、交通振動等による上下方向の揺れ（上下振動）を抑えるための制振装置に関するものである。

本実施形態の制振装置Ａは、図１に示すように、回動軸１ａを備え、制振対象物Ｔに固定して設けられる支持部１と、先端側に重錘２を備え、支持部１の回動軸１ａに後端側が繋がって回動軸１ａの軸線Ｏ１回りに回動自在に支持される振動体３と、一端が制振対象物Ｔに、他端が振動体３にそれぞれ繋げられ、重錘２を制振対象物Ｔと非接触状態にして振動体３を支持するバネ４と、振動体３が回動軸１ａの軸線Ｏ１回りに往復振動した際にこの振動体３が衝突する衝突体５とを備えて構成されている。

支持部１は、例えば金属製でＬ字状に形成した一対の支持部材１ｂに、回動軸１ａがその軸線Ｏ１を横方向（水平方向）に配した状態で架け渡されて構成されている。また、一対の支持部材１ｂはそれぞれ、制振対象物Ｔに固設した基板６上にボルトで下端を固定し、互いの一側面を所定の間隔をあけつつ対向させた状態で立設されている。

さらに、各支持部材１ｂには、幅方向中央の上端側に、一側面から他側面に貫通し上下方向に延びる長孔１ｃが形成されており、各支持部材１ｂの長孔１ｃに端部を挿通させて回動軸１ａが設けられている。また、回動軸１ａは、両端部側の外周にそれぞれ雄ネジが形成されており、長孔１ｃに挿通して外側に突出した部分の雄ネジにナットが螺着されて、一対の支持部材１ｂに固定して支持されている。そして、この回動軸１ａは、その上下位置が長孔１ｃの上下方向の形成範囲内で調整可能に設けられている。

振動体３は、梁部７（本実施形態ではＨ形鋼）を備えて構成され、梁部７の軸線（振動体３の軸線Ｏ２）方向後端側が支持部１の一対の支持部材１ｂの間に配置されるとともに回動軸１ａに繋げられて、回動軸１ａの軸線Ｏ１回りの上下方向に回動自在に支持されている。また、振動体３の重錘２は、梁部７の軸線Ｏ２方向先端側に設けられている。本実施形態においては、この重錘２がそれぞれ所定の重量をもって矩形板状に形成した複数の錘片２ａで構成されており、複数の錘片２ａは、梁部７（Ｈ形鋼）のウェブ７ａと上下のフランジ７ｂ、７ｃにそれぞれボルトによって着脱可能に取り付けられている。

また、梁部７には、図１から図３に示すように、回動軸１ａと重錘２の間の中間部７ｄのウェブ７ａに、回動軸１ａの軸線Ｏ１方向と同方向に貫通する貫通孔８が形成されている。さらに、梁部７には、それぞれ正面視矩形状で板状に形成された一対の振動体側衝突部材９、１０が設けられている。

一方の振動体側衝突部材９は、梁部７の軸線Ｏ２に沿って延設されるとともに、貫通孔８の上端側に重ね合わせるように設けられ、貫通孔８を挟んで梁部７の軸線Ｏ２方向後端側と先端側のウェブ７ａに両端部をそれぞれボルト９ａとナット９ｂで固定して設けられている。他方の振動体側衝突部材１０は、梁部７の軸線Ｏ２に沿って延設されるとともに、貫通孔８の下端側に重ね合わせるように設けられ、一方の振動体側衝突部材９と同様に、貫通孔８を挟んで梁部７の軸線Ｏ２方向後端側と先端側のウェブ７ａに両端部をそれぞれボルト１０ａとナット１０ｂで固定して設けられている。

また、図３に示すように、一対の振動体側衝突部材９、１０はそれぞれ、貫通孔８に重なる一部に直角に折れ曲がって形成された衝突部９ｃ、１０ｃを備え、この部分の断面形状がＬ字状に形成されている。そして、一対の振動体側衝突部材９、１０はそれぞれ、衝突部９ｃ、１０ｃを貫通孔８に挿通して設置されている。

さらに、一対の振動体側衝突部材９、１０をそれぞれ固定するためのボルト９ａ、１０ａが挿通する各ボルト挿通孔９ｄ、１０ｄは、図１に示すように、ウェブ７ａに貫通形成されるとともに、上下方向に延びる長孔として形成されている。これにより、一対の振動体側衝突部材９、１０はそれぞれ、上下位置をボルト挿通孔（長孔）９ｄ、１０ｄの上下方向の形成範囲内で調整可能に設けられている。また、一対の振動体側衝突部材９、１０は、図３に示すように、互いの衝突部９ｃ、１０ｃを上下に間隔Ｗ１をあけて配置するように設けられ、この間隔Ｗ１がボルト挿通孔９ｄ、１０ｄを長孔で形成することによって調整可能とされている。そして、本実施形態においては、振動体３のボルト９ａ、１０ａとナット９ｂ、１０ｂとボルト挿通孔９ｄ、１０ｄが、本発明に係る調整手段の構成要素とされている。

バネ４は、図１に示すように、その軸線Ｏ３方向両端（一端と他端）にそれぞれ保持部材１１、１２が一体に取り付けられている。そして、バネ４は、一方の保持部材１１を基板６にボルトで固定し、他方の保持部材１２を振動体３の梁部７の上フランジ７ｂに固定して、保持部材１１、１２を介して両端を制振対象物Ｔと振動体３にそれぞれ繋げて設置されている。また、バネ４は、梁部７のウェブ７ａを挟んで一方の側と他方の側の両側にそれぞれ１つずつ対向して配置されており、それぞれのバネ４が軸線Ｏ３方向を上下方向に向け、他端（他方の保持部材１２）を回動軸１ａと重錘２の間の振動体３の中間部７ｄに繋げて設けられている。

さらに、本実施形態においては、バネ４の他端を保持する他方の保持部材１２に、バネ４の軸線Ｏ３と軸線を同軸上に配して外側に突出するボルトが設けられている。そして、このボルトを梁部７の上フランジ７ｂに形成した孔に挿通しナットを螺着することによって、バネ４の他端が振動体３に固定されている。このように設置したバネ４によって、振動体３は、重錘２を制振対象物Ｔと非接触状態にして支持されるとともに、回動軸１ａの軸線Ｏ１回りに往復振動するように支持される。なお、本実施形態の制振装置Ａにおいては、支持部１の回動軸１ａの上下位置を調節したり、バネ４を保持する他方の保持部材１２のボルトへのナットの螺入量を調節することによって、振動体３の静止位置を調整することができる。

衝突体５は、例えば金属製で、図１から図３に示すように、矩形平板状の一対の側板５ａと、両側板５ａの上端同士を繋ぐ矩形平板状の衝突板（衝突部）５ｂとを備えて断面コ字状に形成されている。そして、衝突体５は、衝突板５ｂが振動体３の一対の振動体側衝突部材９、１０の衝突部９ｃ、１０ｃの間に挿通し、振動体３の貫通孔８に挿通して設置されている。すなわち、衝突体５は、振動体３が往復振動した際に回動軸１ａと重錘２の間の振動体３の中間部７ｄに衝突するように設けられている。

また、衝突板（衝突部）５ｂの上面と下面にはそれぞれ、例えばゴムシートやウレタンゲルシートなどの粘弾性部材１３が設けられている。そして、衝突体５は、図３に示すように、振動体３が静止した状態で、衝突板５ｂの上面側の粘弾性部材１３と一方の振動体側衝突部材９の衝突部９ｃとの間、及び衝突板５ｂの下面側の粘弾性部材１３と他方の振動体側衝突部材１０の衝突部１０ｃとの間にそれぞれ隙間Ｗ２をあけた状態で設置されている。

また、この衝突体５は、各側板５ａにボルト挿通孔が貫通形成されており、図１及び図２に示すように、一対の側板５ａをボルト１４ａ、１５ａとナット１４ｂ、１５ｂで一対の支持部材１４、１５にそれぞれ固定して設けられている。一対の支持部材１４、１５はそれぞれ、例えば金属製でＬ字状に形成されており、制振対象物Ｔに固設した基板６上にボルトで下端を固定し、振動体３を挟んで互いの一側面を対向させた状態で立設されている。また、各支持部材１４、１５には、幅方向中央の上端側に、一側面から他側面に貫通するボルト挿通孔１４ｃ、１５ｃが形成されており、このボルト挿通孔１４ｃ、１５ｃが上下方向に延びる長孔として形成されている。

そして、衝突体５は、側板５ａのボルト挿通孔と支持部材１４、１５のボルト挿通孔１４ｃ、１５ｃにボルト１４ａ、１５ａを挿通し、このボルト１４ａ、１５ａにナット１４ｂ、１５ｂを螺着して一対の支持部材１４、１５ひいてはこれら支持部材１４、１５を介して制振対象物Ｔに固定して設けられている。このとき、支持部材１４、１５のボルト挿通孔１４ｃ、１５ｃが長孔として形成されているため、衝突体５は、その上下位置をボルト挿通孔（長孔）１４ｃ、１５ｃの上下方向の形成範囲内で調整可能に設けられている。これにより、図３に示した衝突板５ｂの上面側の粘弾性部材１３と一方の振動体側衝突部材９の衝突部９ｃとの間、及び衝突板５ｂの下面側の粘弾性部材１３と他方の振動体側衝突部材１０の衝突部１０ｃとの間の隙間Ｗ２の大きさが調整可能とされている。本実施形態においては、振動体３のボルト９ａ、１０ａとナット９ｂ、１０ｂとボルト挿通孔９ｄ、１０ｄに加え、ボルト１４ａ、１５ａとナット１４ｂ、１５ｂとボルト挿通孔１４ｃ、１５ｃによって、本発明に係る調整手段が構成されている。

ついで、上記構成からなる制振装置Ａの作用及び効果について説明する。ここで、図４は、図１から図３に示した本実施形態の制振装置Ａを模式的に表したものであり、図１から図３に加え、この図４を参照して本実施形態の制振装置Ａの作用及び効果を説明する。

本実施形態の制振装置Ａにおいては、制振対象物Ｔに振動エネルギーが作用して制振対象物Ｔが上下方向に振動するとともに、回動軸１ａに後端側が支持され、先端側に重錘２を設けた振動体３が、回動軸１ａの軸線Ｏ１回りに回動して上下方向に振動する。このとき、バネ４によって重錘２を制振対象物Ｔと非接触状態にして振動体３が支持されて重力の影響がキャンセルされるため、回動軸１ａによって回動自在に支持された振動体３は、制振対象物Ｔに振動エネルギーが作用するとともに確実に重錘２の重心が常に一定の軌道を通るように安定した状態で上下方向に往復振動することになる。

そして、このように制振対象物Ｔに振動エネルギーが作用して振動体３が上下方向に往復振動するとともに、振動体３の梁部７の貫通孔８に挿通した衝突体５の衝突板（衝突部）５ｂが、振動体３の梁部７に設けた一方の振動体側衝突部材９の衝突部９ｃと他方の振動体衝突部材１０の衝突部１０ｃに交互に繰り返し衝突する。

このとき、本実施形態の制振装置Ａにおいては、振動体３の一対の振動体側衝突部材９、１０の上下位置や、衝突体５の衝突板５ｂ（粘弾性部材１３）の上下位置が、それぞれ前記調整手段によって調整でき、衝突板５ｂの上面側の粘弾性部材１３と一方の振動体側衝突部材９の衝突部９ｃとの間、及び衝突板５ｂの下面側の粘弾性部材１３と他方の振動体側衝突部材１０の衝突部１０ｃとの間の隙間Ｗ２の大きさが調整可能とされている。

このため、制振対象物Ｔに作用する振動エネルギーの大きさに応じて、前記隙間Ｗ２の大きさを予め調整しておくことで、確実に且つ容易に、衝突体５の衝突板（衝突部）５ｂと、振動体３の一方の振動体側衝突部材９の衝突部９ｃと他方の振動体衝突部材１０の衝突部１０ｃとが、安定した状態で繰り返し衝突することになる。そして、このように振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃが安定して繰り返し衝突体５の衝突板５ｂに衝突することによって、制振対象物Ｔに作用した振動エネルギーが吸収されて減衰し、制振対象物Ｔの上下方向の振動（揺れ）が確実に抑えられる。

また、このとき、衝突体５の衝突板５ｂの上面と下面に粘弾性部材１３が設けられているため、振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃがこれら粘弾性部材１３に衝突することになる。そして、このように粘弾性部材１３に衝突することで、衝突時の衝撃力が粘弾性部材１３によって吸収される。このため、粘弾性部材１３によって振動エネルギーが効果的に消散されることになり、より確実に振動エネルギーが減衰して制振対象物Ｔの振動が抑制されることになる。また、粘弾性部材１３に振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃを衝突させることで、衝突時の衝撃音が緩和される。

ここで、図４に示すように、重錘２の質量をＭ、バネ４の剛性をＫｓ、回動軸１ａから重錘２の重心までの距離（Ｌ）に対する回動軸１ａからバネ４までの距離（ｎＬ）の比をｎとすると、回動軸１ａの軸線Ｏ１回りに回動して往復振動する振動体３の固有周期（Ｔｓ）は、式（１）で表される。

この式（１）から、バネ４を振動体３の重錘２の重心と同位置（ｎ＝１の位置）に設置した場合に対し、本実施形態の制振装置Ａのように、バネ４を振動体３の中間部７ｂ（０＜ｎ＜１の位置）に設置した場合には、振動体３（重錘２）の固有周期が長くなる。また、バネ４の位置を重錘２の重心よりも回転軸１ａ側に離すほどに振動体３の固有周期が長周期化することになる。

そして、制振対象物Ｔの１次固有周期よりも振動体３の固有周期を長く設定することによって、効果的に振動エネルギーの減衰させることができるため、本実施形態の制振装置Ａのように、バネ４を振動体３の中間部７ｄに繋げて設置して振動体３（重錘２）の固有周期を長周期化することで、従来のＴＭＤのように制振対象物Ｔの１次固有周期と同調させる必要がなく、効果的に振動エネルギーが減衰することになる。

したがって、本実施形態の制振装置Ａにおいては、バネ４によって重錘２を制振対象物Ｔと非接触状態にして振動体３が支持されているため、重力の影響をキャンセルすることが可能になる。また、振動体３が回動軸１ａによって回動自在に支持されているため、制振対象物Ｔに振動エネルギーが作用するとともに振動体３を確実に安定した状態で上下方向に往復振動させることができ、重錘２の重心が常に一定の軌道を通るように振動体３を振動させることが可能になる。これにより、制振対象物Ｔが上下に振動する場合においても、衝突体５に対し、確実に振動体３を安定した状態で繰り返し衝突させることが可能になり、制振対象物Ｔに作用した振動エネルギーを確実に減衰させることができ、確実に制振対象物Ｔの揺れを抑える制振効果を発揮させることが可能になる。

また、振動体３を支持するバネ４を振動体３の中間部７ｄに繋げて設けることによって、ＴＭＤのように重錘２の固有周期を制振対象物Ｔの１次固有周期と同調させる必要はなく、制振対象物の１次固有周期よりも振動体３（重錘２）の固有周期を長くすることで確実に振動エネルギーを減衰させることが可能になる。そして、バネ４を重錘２の重心位置から回動軸１ａ側に離れた位置に繋げて設置するほど、重錘２の固有周期を長周期にすることができる。このため、振動体３の中間部７ｄに、且つ制振対象物Ｔの１次固有周期に応じて重錘２の重心位置から回動軸１ａ側に離してバネ４を設けることにより、確実に制振効果を発揮させることが可能になる。

さらに、ＴＭＤのように重錘２の固有周期を制振対象物Ｔの１次固有周期と同調させる必要がないため、制振対象物Ｔの質量や剛性などが変動して１次固有周期が変化した場合においても、予めバネ４の位置を調整して、重錘２の固有周期を制振対象物Ｔの１次固有周期よりも十分に長く設定しておくことで、ＴＭＤのようにその都度固有周期を再調整することなく、確実に制振効果を発揮させることが可能になる。

また、本実施形態の制振装置Ａにおいては、衝突体５の衝突板（衝突部）５ｂが振動体３の中間部７ｄに衝突するように設けられ、且つこの衝突板５ｂが振動体３の梁部７に形成した貫通孔８に挿通して設けられていることにより、従来の衝撃ダンパーのように重錘２を容器（衝突体）に衝突させるものと比較し、さらに、振動体３を挟んで上下の外側に対向して衝突体（一対の衝突体）５を設けた場合と比較し、制振装置Ａをコンパクトに形成することが可能になる。また、確実に且つ容易に安定した衝突を発生させることが可能になる。

また、衝突体５の衝突板（衝突部）５ｂ及び振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃの上下方向の位置を変えて、衝突体５と振動体３の間の隙間Ｗ２の大きさを調整するための調整手段が具備されていることにより、例えば地震動や歩行振動、交通振動等、制振対象物Ｔに作用する振動エネルギーの大きさに応じて、前記隙間Ｗ２の大きさを調整することが可能になる。これにより、制振対象物Ｔに作用する振動エネルギーの大きさに適した隙間Ｗ２を形成するように衝突体５の衝突部５ｂと振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃを配置することが可能になり、確実に振動体３を衝突体５に衝突させて制振効果を発揮させることが可能になる。

さらに、衝突体５の衝突板５ｂに粘弾性部材１３が設けられていることによって、衝突時に、振動エネルギー（衝撃）を粘弾性部材１３で吸収して効果的に消散することが可能になる。これにより、確実に振動エネルギーを減衰させて、制振対象物Ｔの揺れを抑えることが可能になる。また、このように粘弾性部材１３が設けられることによって、衝突時の衝撃音を緩和することも可能になる。

以上、本発明に係る制振装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、振動体３の梁部７に形成した貫通孔８に衝突体５の衝突部５ｂを挿通して、振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃを繰り返し衝突させるものとしたが、振動体３を挟んで外側に対向して衝突体（一対の衝突体）５を設けて、振動体３を衝突させるように構成してもよい。

また、本実施形態では、衝突体５の衝突板（衝突部）５ｂに粘弾性部材１３が設けられているものとしたが、粘弾性部材１３を設けることに限定する必要はなく、さらに、粘弾性部材１３を設ける場合においても、衝突体５の衝突部５ｂではなく振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃに粘弾性部材１３を設けたり、衝突体５と振動体３の両衝突部５ｂ、９ｃ、１０ｃに粘弾性部材１３を設けてもよい。

さらに、振動体３を横方向（水平方向）に往復振動するように構成して横方向の振動を抑える制振装置と、本実施形態に示した上下方向の振動を抑える制振装置Ａとを併用して、制振対象物Ｔの上下方向と横方向の双方の揺れを抑える制振システムを構成してもよい。

以下に本発明の実施例を具体的に説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本実施例は、振動台を用い、試験体（制振対象物Ｔ）に本発明に係る制振装置Ａを設置した場合と、設置していない場合とでそれぞれ加振試験を行い、試験体Ｔの応答加速度を計測することによって本発明に係る制振装置Ａの優位性を明らかにしたものである。また、本実施例では、正弦波加振、歩行加振、地震波（鉛直動）加振でそれぞれ試験を行っている。

ここで、図５及び図６に示すように、試験体Ｔには、長さＨが３２００ｍｍ、幅Ｂが１５００ｍｍ、重量が９７２ｋｇ、固有振動数が６．５Ｈｚの鉄板を用いた。そして、試験体Ｔは、振動台上に固定して設けた２つのＨ形鋼２０で長さ方向両端部をそれぞれ支持して、振動台の上面との間に４５０ｍｍの隙間Ｒをあけて設置した。

また、本実施例では、図１から図３に示した制振装置Ａを用い、振動体３の重量を３２ｋｇ、衝突体５の衝突部５ｂ（粘弾性部材１３）と振動体３の衝突部９ｃ、１０ｃの隙間Ｗ２をそれぞれ０．８ｍｍとし、粘弾性部材１３にはウレタンゲルシートを使用した。この制振装置Ａは、固有振動数が１．６Ｈｚであり、図５及び図６に示すように、試験体Ｔの略中央に固定して設置した。

図７は、試験体Ｔの１次固有振動数と同じ６．５Ｈｚの振動数、入力加速度を３０ｃｍ／ｓｅｃ^２として正弦波加振を行った際の試験体Ｔの中央における応答加速度の経時変化を示している。

この結果から、本発明の制振装置Ａを設置した場合には、設置していない場合よりも応答加速度が小さくなることが確認され、制振装置Ａによって制振対象物（試験体）Ｔに作用した正弦波の振動エネルギーを確実に吸収して減衰させ、制振対象物Ｔの揺れを抑制できることが実証された。

また、図８は、入力加速度を３０ｃｍ／ｓｅｃ^２とし、振動数を変えて正弦波加振を行った際の応答加速度比（入力加速度／応答加速度）を示し、図９は、振動数を６．５Ｈｚとし、入力加速度を変えて正弦波加振を行った際の最大応答加速度を示している。

そして、図８に示すように、制振装置Ａを設置した場合には、設置していない場合よりも応答加速度比が小さくなり、また、図９に示すように、制振装置Ａを設置することによって、広範の入力加速度において最大応答加速度が小さくなることが確認された。よって、これらの結果から、本発明の制振装置Ａは、制振対象物（試験体）Ｔに作用する広範の振動数及び入力加速度の正弦波振動エネルギーを確実に減衰させ、制振対象物Ｔの揺れを抑制できることが実証された。

ついで、図１０は、試験体Ｔを歩行加振した際の試験体Ｔの中央における応答加速度の経時変化を示しており、図１０（ａ）は、制振装置Ａを設置していない場合、図１０（ｂ）は、制振装置Ａを設置した場合の試験結果を示している。

この結果、制振装置Ａを設置した場合には、設置していない場合よりも応答加速度が小さくなることが確認され、歩行加振においても、制振装置Ａによって制振対象物（試験体）Ｔに作用した振動エネルギーを確実に減衰させ、制振対象物Ｔの揺れを抑制できることが実証された。

ついで、図１１は、試験体Ｔを地震波（鉛直動）加振した際の試験体Ｔの中央における応答加速度の経時変化を示しており、図１１（ａ）はエルセントロ波による加振、図１１（ｂ）はタフト波による加振を行った試験結果を示している。

この結果、エルセントロ波で加振した場合とタフト波で加振した場合の試験結果ともに、制振装置Ａを設置した場合には、設置していない場合よりも応答加速度が小さくなることが確認され、地震波（鉛直動）加振においても、制振装置Ａによって制振対象物（試験体）Ｔに作用した振動エネルギーを確実に吸収して減衰させ、制振対象物Ｔの揺れを抑制できることが実証された。

したがって、本発明の制振装置は、正弦波加振、歩行加振、地震波（鉛直動）加振の全てのケースにおいて、制振対象物Ｔに作用した振動エネルギーを確実に吸収して減衰させることができ、制振対象物Ｔの揺れを確実に抑制できることが実証された。

本発明の一実施形態に係る制振装置を示す図である。図１のＸ−Ｘ線矢視図である。図２の符号Ｓで示した振動体と衝突体のそれぞれの衝突部を拡大した図である。本発明の一実施形態に係る制振装置を示す模式図である。実施例の加振試験で用いた試験体と本発明に係る制振装置を示す図である。図５のＸ−Ｘ線矢視図である。実施例の加振試験において、正弦波加振を行った際の応答加速度の経時変化を示す図である。実施例の加振試験において、正弦波加振を行った際の振動数に対する応答加速度比を示す図である。実施例の加振試験において、正弦波加振を行った際の入力加速度に対する最大応答加速度を示す図である。実施例の加振試験において、歩行加振を行った際の応答加速度の経時変化を示す図である。実施例の加振試験において、エルセントロ波とタフト波によって地震波（鉛直動）加振を行った際の応答加速度の経時変化を示す図である。

符号の説明

１支持部
１ａ回動軸
１ｂ支持部材
２重錘
２ａ錘片
３振動体
４バネ
５衝突体
５ａ側板
５ｂ衝突板（衝突部）
６基板
７梁部（Ｈ形鋼）
７ａウェブ
７ｂ上フランジ
７ｃ下フランジ
７ｄ中間部
８貫通孔
９一方の振動体側衝突部材
９ｃ衝突部
１０他方の振動体側衝突部材
１０ｃ衝突部
１１保持部材
１２保持部材
１３粘弾性部材
１４支持部材
１５支持部材
Ａ制振装置
Ｏ１回動軸の軸線
Ｏ２振動体（梁部）の軸線
Ｔ制振対象物
Ｗ２隙間

Claims

制振対象物に作用した振動エネルギーを減衰させて、前記制振対象物の揺れを抑えるための制振装置であって、
回動軸を備え、前記制振対象物に固定して設けられる支持部と、
先端側に重錘を備え、前記支持部の前記回動軸に後端側が繋がって前記回動軸の軸線回りの上下方向に回動自在に支持される振動体と、
一端が前記制振対象物に、他端が前記回動軸と前記重錘の間の前記振動体の中間部にそれぞれ繋げられ、前記重錘を前記制振対象物と非接触状態にして前記振動体を支持するとともに、重力の影響をキャンセルし前記回動軸の軸線回りの上下方向に往復振動するように前記振動体を支持するバネと、
静止した状態の前記振動体との間に隙間をあけて設けられ、前記振動体が前記回動軸の軸線回りに往復振動した際に該振動体が衝突する衝突体とを備えて構成されていることを特徴とする制振装置。
請求項１記載の制振装置において、
前記衝突体が前記振動体の中間部に衝突するように設けられていることを特徴とする制振装置。
請求項２記載の制振装置において、
前記振動体に前記回動軸の軸線方向と同方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記衝突体が前記貫通孔に挿通して設けられていることを特徴とする制振装置。
請求項３記載の制振装置において、
前記衝突体及び／又は前記振動体に、前記振動体が衝突する前記衝突体の衝突部及び／又は前記衝突体に衝突する前記振動体の衝突部の位置を変えて、前記衝突体と前記振動体の間の前記隙間の大きさを調整するための調整手段が具備されていることを特徴とする制振装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の制振装置において、
前記振動体が衝突する前記衝突体の衝突部及び／又は前記衝突体に衝突する前記振動体の衝突部に、粘弾性部材が設けられていることを特徴とする制振装置。