JP6942527B2 - Vertical movement suppression device and vibration control device - Google Patents
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本発明は、振動系の上下動抑制装置および制振装置に関する。 The present invention relates to a vertical movement suppressing device and a vibration damping device for a vibration system.
高層ビルや鉄塔等の構造物の風による振動を抑制するため、マス(錘)と、マスを懸垂するワイヤと、ワイヤを支持するフレームとからなる制振装置が使用されている(例えば、特許文献1)。かかる制振装置は、振幅の大きい構造物の上層や屋上等に設置されており、構造物の振動に伴い、構造物の固有振動数に同調した周期でマスが水平方向に揺動することで、構造物の水平方向への振動応答を低減する。マスの質量や懸垂するワイヤの長さ等により、マスの水平方向の固有振動数が適切に設定される。 In order to suppress the vibration of structures such as high-rise buildings and steel towers due to wind, a vibration damping device consisting of a mass (weight), a wire for suspending the mass, and a frame for supporting the wire is used (for example, a patent). Document 1). Such a vibration damping device is installed on the upper layer or roof of a structure having a large amplitude, and the mass swings in the horizontal direction at a cycle synchronized with the natural frequency of the structure as the structure vibrates. , Reduces the horizontal vibration response of the structure. The natural frequency of the mass in the horizontal direction is appropriately set according to the mass of the mass, the length of the suspended wire, and the like.
一方、柱および梁に設けられるブレースに使用される制振ダンパとして、例えば、特許文献2に記載されているように、軸部材、内筒、および外筒から構成されており、内筒と外筒との間に、軸部材および内筒と、外筒との相対変位時に振動エネルギーを吸収する粘弾性材を充填したものが知られている。軸部材の一端部は外筒から露出しており、軸部材の一端側が外筒から引き出される向きに引っ張られるときは軸部材が内筒と一体に移動し、逆向きに引っ張られるときは軸部材が内筒とは別体に移動するように構成されている。この制振ダンパの一端側では、軸部材の外筒から露出した端部がエンドプレートに取り付けられる。この制振ダンパの他端側では、外筒の端部がコの字プレートに取り付けられる。
On the other hand, as a vibration damping damper used for braces provided on columns and beams, for example, as described in
特許文献1のような制振装置により構造物の水平方向への振動応答を低減することはできても、この制振装置のマスとワイヤの軸方向剛性により定まる鉛直方向の固有振動数と、構造物の鉛直方向の固有振動数とが近接することで、マスの上下動が大きくなる現象が想定される。
かかる制振装置のフレーム構造や、ワイヤとフレームとの取り合い、ワイヤとマスとの取り合い等は、十分に検証を重ねて定められたものであるため、容易には変更できない。ワイヤとの取り合い部分には、典型的には、ワイヤの軸周りに結合したナット状の部材が使用される。
この取り合い部分の構造を考慮すると、マス、懸垂ワイヤ、およびフレームからなる制振装置に、特許文献2のように、軸部材が外筒から引き出される向きに引っ張られたときには軸部材および内筒と外筒とが相対変位し、逆向きに引っ張られたときには軸部材および内筒と外筒とが相対変位しないように両端部が構成された制振ダンパを適用するのは難しい。
さらに、特許文献2の制振ダンパは、軸部材が外筒から引き出される向きとは逆向きに引っ張られたときには、内筒と外筒とが相対変位しないため、粘弾性体により振動エネルギーが吸収されない。そのため、特許文献2の制振ダンパを適用できたとしても、振動系の上下動の応答を低減する効果が十分でない。
Although the vibration response in the horizontal direction of the structure can be reduced by the vibration damping device as in
The frame structure of the vibration damping device, the connection between the wire and the frame, the connection between the wire and the mass, and the like have been determined after sufficient verification, and cannot be easily changed. A nut-shaped member coupled around the axis of the wire is typically used for the connection portion with the wire.
Considering the structure of the connecting portion, when the shaft member is pulled in the direction of being pulled out from the outer cylinder, the vibration damping device composed of the mass, the suspension wire, and the frame is connected to the shaft member and the inner cylinder as in
Further, in the vibration damping damper of
以上より、本発明は、ワイヤの軸方向両側の取り合いの構造を変更する必要がなく、振動系の上下動を十分に抑制することが可能な上下動抑制装置、およびそれを備えた制振装置を提供することを目的とする。 From the above, the present invention is a vertical movement suppressing device capable of sufficiently suppressing the vertical movement of the vibration system without having to change the structure of the connection on both sides in the axial direction of the wire, and a vibration damping device provided with the vertical movement suppressing device. The purpose is to provide.
本発明の上下動抑制装置は、鉛直方向への振動を抑制する上下動抑制装置であって、鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、軸部材の軸方向の一方側で筒と軸部材との間を封止する第1弾性体シールと、軸部材の軸方向の他方側で筒と軸部材との間を封止する第2弾性体シールと、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒の内側に充填される粘性充填物と、軸部材から径方向外側に突出し、軸部材の軸方向への変位に伴い筒の内側を上下動可能に軸部材に支持される1以上の可動部材と、筒の内壁に設置されて径方向内側に突出し、可動部材との間に粘性充填物を圧縮可能な1以上の固定部材と、を備え、鉛直方向から上下動抑制装置を平面視したときに、可動部材と固定部材とが重なっていることを特徴とする。 The vertical movement suppression device of the present invention is a vertical movement suppression device that suppresses vibration in the vertical direction, and is a cylinder arranged around the axis of a shaft member extending in the vertical direction and one side of the shaft member in the axial direction. A first elastic body seal that seals between the cylinder and the shaft member, and a second elastic body seal that seals between the cylinder and the shaft member on the other side in the axial direction of the shaft member, and a viscous material or sticky material. It is made of an elastic material and is supported by a viscous filler that fills the inside of the cylinder and a shaft member that projects radially outward from the shaft member and can move up and down inside the cylinder as the shaft member is displaced in the axial direction. A vertical movement suppressing device including one or more movable members and one or more fixing members that are installed on the inner wall of the cylinder and project inward in the radial direction and can compress a viscous filler between the movable members. Is characterized in that the movable member and the fixed member overlap each other when viewed in a plan view.
本発明の上下動抑制装置において、軸部材は、ワイヤと、いずれもワイヤの軸周りに結合される第1取付部および第2取付部と、を有し、第1弾性体シールは、筒と第1取付部との間を封止し、第2弾性体シールは、筒と第2取付部との間を封止することが好ましい。 In the vertical movement suppressing device of the present invention, the shaft member includes a wire and a first mounting portion and a second mounting portion, both of which are coupled around the shaft of the wire, and the first elastic body seal is a cylinder. It is preferable to seal between the first mounting portion and the second elastic body seal between the cylinder and the second mounting portion.
本発明の上下動抑制装置において、軸部材から径方向外側に突出し、軸部材の軸方向への変位に伴い筒の内側を上下動可能に軸部材に支持される1以上の可動部材をさらに備える。 The vertical movement suppressing device of the present invention further includes one or more movable members that protrude outward in the radial direction from the shaft member and are supported by the shaft member so as to be vertically movable inside the cylinder as the shaft member is displaced in the axial direction. ..
本発明の上下動抑制装置において、筒の内壁に設置されて径方向内側に突出し、可動部材との間に粘性充填物を圧縮可能な1以上の固定部材をさらに備える。 In the vertical movement suppressing device of the present invention, one or more fixing members which are installed on the inner wall of the cylinder, project inward in the radial direction, and can compress the viscous filler between the movable member and the movable member are further provided .
本発明の上下動抑制装置において、軸部材に連結されて軸部材の軸方向の変位を軸周りへの回転運動に変換する変換機構をさらに備え、軸部材は、ワイヤと、ワイヤの軸周りに配置されて変換機構により軸周りに回転される内筒と、を有し、粘性充填物は、筒の内壁と内筒の外壁との間に充填されることが好ましい。 The vertical movement suppressing device of the present invention further includes a conversion mechanism that is connected to the shaft member and converts the axial displacement of the shaft member into a rotational movement around the shaft. It has an inner cylinder that is arranged and rotated about an axis by a conversion mechanism, and the viscous filler is preferably filled between the inner wall of the cylinder and the outer wall of the inner cylinder.
また、本発明の上下動抑制装置は、鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、筒を軸部材に支持する弾性体と、軸部材に設けられて筒の内壁に接触する摩擦付与物と、を備え、軸部材は、ワイヤと、ワイヤの軸周りに結合される取付部と、を有し、弾性体は、筒と取付部との間に装着されることを特徴とする。
摩擦付与物として、ブラシを用いることが好ましい。
Further, the vertical movement suppressing device of the present invention has a cylinder arranged around the axis of the shaft member extending in the vertical direction, an elastic body that supports the cylinder on the shaft member, and is provided on the shaft member and comes into contact with the inner wall of the cylinder. The shaft member comprises a wire and a mounting portion coupled around the axis of the wire, and the elastic body is mounted between the cylinder and the mounting portion. And.
It is preferable to use a brush as the friction-imparting material.
本発明の上下動抑制装置において、軸部材は、ワイヤと、ワイヤの軸周りに結合される取付部と、を有し、弾性体は、筒と取付部との間に装着される。 In the vertical movement suppressing device of the present invention, the shaft member has a wire and a mounting portion coupled around the shaft of the wire, and the elastic body is mounted between the cylinder and the mounting portion .
本発明の上下動抑制装置において、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒の内壁に配置される粘性体をさらに備えることが好ましい。 In the vertical movement suppressing device of the present invention, it is preferable to further include a viscous body made of a viscous material or a viscoelastic material and arranged on the inner wall of the cylinder.
本発明の上下動抑制装置において、粘性材料または粘弾性材料からなり、筒の内側に充填される粘性充填物と、いずれも弾性体としての第1弾性体シールおよび第2弾性体シールと、を備え、第1弾性体シールは、筒の上側で筒と軸部材との間を封止し、第2弾性体シールは、筒の下側で筒と軸部材との間を封止することが好ましい。 In the vertical movement suppressing device of the present invention, a viscous filler made of a viscous material or a viscoelastic material and filled inside a cylinder, and a first elastic body seal and a second elastic body seal as elastic bodies, respectively, are used. The first elastic body seal may seal between the cylinder and the shaft member on the upper side of the cylinder, and the second elastic body seal may seal between the cylinder and the shaft member on the lower side of the cylinder. preferable.
本発明の制振装置は、マスと、マスを懸垂する軸部材と、軸部材を支持するフレームと、軸部材に設けられる上述の上下動抑制装置と、を備えることを特徴とする。 The vibration damping device of the present invention is characterized by including a mass, a shaft member for suspending the mass, a frame for supporting the shaft member, and the above-mentioned vertical movement suppressing device provided on the shaft member.
本発明の制振装置において、軸部材は、ワイヤと、いずれもワイヤの軸周りに結合される第1取付部および第2取付部と、を有し、第1取付部は、フレームと結合し、第2取付部は、マスと結合することが好ましい。 In the vibration damping device of the present invention, the shaft member has a wire and a first mounting portion and a second mounting portion, both of which are coupled around the axis of the wire, and the first mounting portion is coupled to the frame. , The second mounting portion is preferably coupled to the mass.
本発明によれば、上下動抑制装置の弾性体により軸部材が筒に柔に結合されているため、軸部材が軸方向に変位する際に、その場に留まろうとする筒と軸部材との間に上下方向の相対変位が生じる。このとき、筒の内側に充填されている粘性充填物の粘性抵抗や、軸部材に設けられて筒の内壁に接触するブラシ等による摩擦抵抗に基づいて、上下動の抑制に足りる程に振動減衰を十分に付与して振動系および構造物の上下動を抑制することができる。 According to the present invention, since the shaft member is softly coupled to the cylinder by the elastic body of the vertical movement suppressing device, the cylinder and the shaft member that try to stay in place when the shaft member is displaced in the axial direction. A relative displacement in the vertical direction occurs between the two. At this time, based on the viscous resistance of the viscous filler filled inside the cylinder and the frictional resistance of a brush or the like provided on the shaft member and in contact with the inner wall of the cylinder, vibration damping is sufficient to suppress vertical movement. Can be sufficiently applied to suppress the vertical movement of the vibration system and the structure.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
まず、図1を参照し、第1〜第7実施形態に共通する適用対象としての制振装置10を説明する。
図1に示す制振装置10は、風揺れやあるいは地震への対策としてビルや鉄塔等の高層建造物の主に上層フロア10Fや、屋上部分に設置される。
制振装置10は、マス11と、マス11を揺動可能に懸垂する複数の軸部材12と、それらの軸部材12を支持する金属製のフレーム13とを含んで構成された振動系100を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, with reference to FIG. 1, the
The
The
マス11は、振動系100に所定の質量を与える錘である。マス11の形状や材質は適宜に定めることができる。マス11は、鉄等の金属材料を用いて鋳造することができる。あるいは、鉄筋コンクリートからマス11が構成されていてもよい。
The
各軸部材12は、マス11を揺動可能に懸垂する鋼製のワイヤ12Wと、ワイヤ12Wの軸周りに結合される第1取付部121および第2取付部122とを備える。
第1取付部121および第2取付部122は、ワイヤ12Wの軸周りに結合したナット状の金属部材である。
複数の軸部材12のそれぞれの軸周りに、後述する上下動抑制装置1〜7が設置される。
Each
The first mounting
Vertical
フレーム13は、複数の柱13Aと、それらの柱13Aを連結する梁13Bおよび補助梁13Cとを含んで構成されており、軸部材12によりマス11を吊り下げる。複数の柱13Aはそれぞれ、フロア10F上の剛体としての基台14に設置される。
The
軸部材12の第1取付部121は、フレーム13の補助梁13Cと結合している。
軸部材12の第2取付部122は、マス11と結合する。
本実施形態の制振装置10は、4つの軸部材12を備えている。フレーム13やマス11の形状等に応じて、適宜な数の軸部材12を備えることができる。
The first mounting
The
The
制振装置10の振動系100の水平方向の固有振動数は、ワイヤ12Wの長さや、マス11の質量等によって、建物フロア10Fの水平方向への振動応答を抑えるように適切に設定される。フロア10Fに水平方向への振動が入力されると、マス11が、フロア10Fの水平方向の固有振動数と同調する周期で揺動することで、フロア10Fを含め、建物全体の水平方向への振動応答が低減する。
The natural frequency of the
ここで、振動系100の上下方向(鉛直方向)への固有振動数f1と、フロア10Fの固有振動数f0とが近接していると、共振現象より、上下方向への振動が大きくなることが想定される。それを防ぐため、以下で説明する上下動抑制装置1〜7を使用する。
Here, if the natural frequency f 1 in the vertical direction (vertical direction) of the
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係る上下動抑制装置を説明する。
図2(a)および(b)に示す上下動抑制装置1は、上下方向に延びた軸部材12の軸周りに配置される円筒状の筒20と、第1弾性体シール21と、第2弾性体シール22と、筒20の内側に充填される粘性充填物23とを備える。
[First Embodiment]
The vertical movement suppression device according to the first embodiment of the present invention will be described.
The vertical
第1弾性体シール21は、円環状に形成されており、軸部材12の軸方向の上方側で筒20の上端部の内壁20Aと第1取付部121の外周部との間を封止する。第1弾性体シール21により、筒20の上端部と軸部材12とが柔に結合されることとなる。
第2弾性体シール21も、円環状に形成されており、軸部材12の軸方向の下方側で筒20の下端部の内壁20Aと第2取付部122の外周部との間を封止する。この第2弾性体シール21により、筒20の下端部と軸部材12とが柔に結合されることとなる。
第1取付部121および第2取付部122は、第1、第2取付部121,122と筒20との間の隙間を密閉可能なゴム等の弾性材料から構成することができる。この第1、第2弾性体シール21,22を介して筒20が軸部材12に支持される。
The first
The second
The first mounting
粘性充填物23は、高分子化合物を用いた粘性材料または粘弾性材料からなる。粘性材料および粘弾性材料は、いずれも粘性を有し、粘弾性材料は、粘性に加えて弾性も有する。粘性材料からなる粘性充填物23は、例えば、シリコーンオイル等の液状物である。粘弾性材料からなる粘性充填物23は、例えば、流動性を保持したゼリー状の形態に構成されている。粘性材料からなる場合も粘弾性材料からなる場合も、粘性充填物23は流動性を有する。この粘性充填物23が筒20の外部へと流出しないように、第1、第2弾性体シール21,22により筒20の両端部を密閉している。
なお、粘性充填物23により振動減衰効果を十分に得るために、筒20の内側に粘性充填物23が満タンに充填されていることが好ましいが、筒20の内側の上部に空隙が残されていてもよい。空隙が残されている場合も、粘性充填物23が筒20の内側に「充填」されているものとする。
The
In order to obtain a sufficient vibration damping effect from the
制振装置10(図1)を施工する際には、軸部材12に上下動抑制装置1を予め組み付けておき、軸部材12と上下動抑制装置1との組付体によりマス11を懸垂することができる。
上下動抑制装置1は、既設の制振装置10にも適用することができる。その場合、例えば、下記の手順により施工する。
第2取付部122からマス11を取り外し、軸部材12を第2取付部122側から筒20に通すことで、軸部材12の軸周りに筒20を配置する。なお、筒20の半割体(図4(d)参照)を使用する場合は、マス11を取り外す必要がない。軸部材12の周りに半割体を配置した後、溶接すればよい。
When the vibration damping device 10 (FIG. 1) is installed, the vertical
The vertical
By removing the mass 11 from the second mounting
軸部材12の周りに筒20を配置したならば、第2取付部122と筒20の内壁20Aとの間に第2弾性体シール22を装着する。
次いで、筒20の上端側から筒20内に、粘性充填物23をほぼ満タン量となるまで充填する。
そして、筒20の上端部の内壁20Aと第1取付部121との間に第1弾性体シール21を装着する。
以上により、上下動抑制装置1の施工を完了する。
If the
Next, the
Then, the first
With the above, the construction of the vertical
上下動抑制装置1による作用を説明する。
第1、第2弾性体シール21,22により軸部材12が筒20に柔に結合されているため、上述したフロア10Fと振動系100との固有振動数の近接により軸部材12が大きい変位で軸方向に引っ張られたり縮んだりする際に、筒20は動かずにその場に留まろうとする。このとき、筒20の内側に充填されている粘性充填物23が、筒20と軸部材12との相対的な変位の振動のエネルギーを熱に変換することで、振動エネルギーを消散させる。つまり、振動系100およびフロア10Fの上下動に対して減衰を付与し、上下動を抑制することができる。
The operation of the vertical
Since the
ここで、第1、第2弾性体シール21,22により軸部材12と筒20とが柔に結合されていることで、軸部材12と筒20との相対変位が大きく、相対速度も大きい。
減衰要素である粘性充填物23が発生させる力である減衰力をF[N]、減衰係数をc[Ns/m]、速度をv[m/s]とすれば、1自由度減衰自由振動の基本式としてF=cvであり、軸部材12と筒20との相対的な速度vに比例した減衰力Fが得られることとなる。
したがって、上下動抑制装置1により、上下動の抑制に足りる十分な上下動抑制効果を得ることができる。
Here, since the
If the damping force, which is the force generated by the
Therefore, the vertical
本実施形態の上下動抑制装置1によれば、軸部材12とマス11の取り合い構造や軸部材12とフレーム13との取り合い構造を変更することなく、既設の取付部121,122にも簡便に設置可能な構造でありながら、振動系の上下動を十分に抑制することができる。
According to the vertical
〔第2実施形態〕
次に、図3(a)および(b)を参照し、本発明の第2実施形態に係る上下動抑制装置2を説明する。
以降の各実施形態では、第1実施形態と相違する事項を中心に説明する。第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
第2実施形態の上下動抑制装置2は、第1実施形態の上下動抑制装置1(図2)が備えている構成要素に加えて、複数の可動フィン24(可動部材)を備える。なお、上下動抑制装置2が単一の可動フィン24を備えていてもよい。
[Second Embodiment]
Next, the vertical
In each of the following embodiments, the matters different from those of the first embodiment will be mainly described. The same reference numerals are given to the same configurations as those in the first embodiment.
The vertical
可動フィン24は、ワイヤ12Wから径方向外側に突出し、軸部材12の伸縮(軸方向の変位)に伴い筒20の内側を上下動可能にワイヤ12Wに支持されている。
本実施形態の可動フィン24は、図3(b)に示すように円形の板状の部材であり、筒20の内壁20Aと可動フィン24の外端24Aとの間には所定のクリアランスが設定されている。
可動フィン24の形態は、円形の板状に限らず、ワイヤ12Wの伸縮に伴い上下動し、それによって粘性充填物23へ粘性抵抗を付与する限りにおいて、適宜に定めることができる。
The
As shown in FIG. 3B, the
The form of the
上下動抑制装置2によれば、第1実施形態の上下動抑制装置1と同様、粘性充填物23により、軸部材12と筒20との相対的な速度vに比例した減衰力Fを上下動に付与することに加え、可動フィン24により粘性充填物23に粘性抵抗を付与することができる。したがって、同一の速度vにおける減衰が増大するので、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。
According to the vertical
本実施形態では、多数の同じ形状の可動フィン24が、上下方向に同等の間隔をおいて、筒20内におけるワイヤ12Wの長さ方向全体に亘り配置される。但し、減衰増大の効果を得られる限りにおいて、ワイヤ12Wの長さ方向の一部の区間にのみ可動フィン24を設けたり、形状の異なる複数の可動フィン24を用いたり、隣り合う可動フィン24の間隔を変えたりすることもできる。
In the present embodiment, a large number of
〔第3実施形態〕
次に、図4(a)〜(e)を参照し、本発明の第3実施形態に係る上下動抑制装置3を説明する。
第3実施形態の上下動抑制装置3は、第2実施形態の上下動抑制装置2(図3)が備えている構成要素に加えて、筒20の内壁20Aに固定フィン25(固定部材)を備える。
固定フィン25は、内壁20Aに設置されて径方向内側に突出している。筒20と軸部材12とが上下方向に相対変位するとき、実質的に位置が固定されている固定フィン25に対して、可動フィン24がワイヤ12Wの軸方向変位に伴い上下動する。そのため、固定フィン25と可動フィン24との間に粘性充填物23が圧縮される。
[Third Embodiment]
Next, the vertical movement suppressing device 3 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4E.
The vertical movement suppressing device 3 of the third embodiment has fixed fins 25 (fixing members) on the
The fixed
固定フィン25は、可動フィン24と互い違いとなるように、可動フィン24に対応する数だけ、上下方向に所定間隔をおいて内壁20Aに設置される。
最小の単位として、可動フィン24と固定フィン25とを1つずつ設けることが許容される。
The fixed
As the smallest unit, it is permissible to provide one
筒20と軸部材12とが上下方向に相対変位した際に、可動フィン24と固定フィン25との間に粘性充填物23が圧縮されるように、上下方向から上下動抑制装置3を平面視したときに、可動フィン24と固定フィン25とは重なっている。
A plan view of the vertical movement suppressing device 3 from the vertical direction so that the
上下動抑制装置3によれば、第1実施形態および第2実施形態により得られる減衰効果に加えて、可動フィン24と固定フィン25との間に粘性充填物23が圧縮されることで、上下動荷重を負荷することによる減衰効果を得ることができる。そのため、同一の速度vにおける減衰が増大するので、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。
According to the vertical movement suppressing device 3, in addition to the damping effect obtained by the first embodiment and the second embodiment, the
第3実施形態における部材の組み付けを考慮した可動フィン24および固定フィン25の例を2つ示す。
第1の例を図4(b)および(c)に示し、第2の例を図4(d)および(e)に示している。
第1の例では、図4(b)に示すように、略矩形状の一対の固定板251,252から固定フィン25が構成されている。固定板251,252は、内端側に隙間26ができるように内壁20Aに設置される。図4(a)に示す複数の固定フィン25がいずれも一対の固定板251,252から構成されていると、隙間26は、筒20内で上下方向に連続する。
Two examples of the
The first example is shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c), and the second example is shown in FIGS. 4 (d) and 4 (e).
In the first example, as shown in FIG. 4 (b),
そして、固定板251,252の間の隙間26に、図4(c)に示すようにワイヤ12Wから径方向両側に突出した可動フィン24を挿入し、ワイヤ12Wの軸周りに90°回転させれば、フィン24,25同士が上下方向において向き合い、平面視で重なる状態に組み付けることができる。
Then, into the
第2の例では、図4(d)に示すように、筒20を上下方向に沿って半割体201,202に分割してあり、筒20の分割線Lに沿って固定フィン25も半円環状の固定板251,252に分割されている。図4(e)に示す可動フィン24と、図4(d)に示す固定フィン25とが互い違いとなるように、ワイヤ12Wおよび可動フィン24と、半割体201,202とを組み付けた後、半割体201,202を分割線Lに沿って溶接等により一体化すればよい。この手法によれば、可動フィン24の形状は問わない。第2の例によれば、可動フィン24と固定フィン25とが重なる面積を広くとれるので、振動減衰を増大させるにあたって有利である。
In the second example, as shown in FIG. 4 (d), Yes divides the
〔第4実施形態〕
次に、図5(a)および(b)を参照し、本発明の第4実施形態に係る上下動抑制装置4を説明する。
第4実施形態の上下動抑制装置4は、第1実施形態の上下動抑制装置1(図2)と同様に、筒20と、第1、第2弾性体シール21,22と、粘性充填物23とに加えて、筒20の内側でワイヤ12Wの軸周りに配置される内筒123と、軸部材12の軸方向への変位を軸周りへの回転運動に変換する変換機構としてのボールねじ28および軸受291,292とを備える。
粘性充填物23は、筒20(外筒)と同軸に配置された内筒123の外壁123Aと外筒20の内壁20Aとの間に充填される。
[Fourth Embodiment]
Next, the vertical movement suppressing device 4 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
The vertical movement suppressing device 4 of the fourth embodiment is the same as the vertical movement suppressing device 1 (FIG. 2) of the first embodiment, the
The
本実施形態の軸部材12は、ワイヤ12Wと、ワイヤ12Wの軸周りに回転される内筒123と、第1取付部121と、第1取付部121に備えられた第1軸受291と、ボールねじ28および第2軸受292とから構成されている。ボールねじ28および第2軸受292は、マス11に取り付けられる第2取付部を兼ねる。
The
第1軸受291は、第1取付部121の外周部を回転可能に支持する。第1軸受291の外周部と筒20の内壁20Aとの間に介在する第1弾性体シール21により、筒20の上端部で軸部材12と筒20との間が封止されている。
The
ボールねじ28は、ワイヤ12Wの軸方向への変位を軸周り方向への回転運動に変換して内筒123に伝達する。ボールねじ28は、ワイヤ12Wの下端部に連結されたねじ281と、ねじ281が係合するボールナット282とを備えている。ボールナット282は内筒123の下端部に結合されている。
ボールナット282は、第2軸受292により回転可能に支持されている。第2軸受292の外周部と筒20の内壁20Aとの間に介在する第2弾性体シール22により、筒20の下端部で軸部材12と筒20との間が封止されている。
The ball screw 28 converts the axial displacement of the
The
ボールねじ28により、ワイヤ12Wの軸方向への変位がねじ281およびボールナット282を介して軸方向変位量よりも増大した変位量の回転運動へと変換され、ボールナット282に結合された内筒123が軸周りに回転する。そのため、内筒123と外筒20との間に、弾性体シール21,22により柔に結合されていることによる上下方向の相対変位に加えて、軸周りへの増幅された相対変位も生じることとなる。軸周りへの増幅された相対変位により、内筒123と外筒20との間に充填されている粘性充填物23がせん断変形するため、せん断変形時の抵抗が粘性充填物23に生じる。その結果、振動系100の上下方向への振動に対して十分な減衰が付与される。
したがって、本実施形態によれば、第1実施形態により得られる減衰効果と併せて、ボールねじ28による回転方向への変換および変位増幅に基づいて、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。
The ball screw 28 converts the axial displacement of the
Therefore, according to the present embodiment, in addition to the damping effect obtained by the first embodiment, the effect of suppressing the vertical movement of the vibration system is more sufficiently suppressed based on the conversion in the rotation direction and the displacement amplification by the
第4実施形態の上下動抑制装置4は、軸部材12の軸方向変位を回転運動に変換して内筒123に伝達する変換機構を有し、かつ軸部材12の上端側で筒20と軸部材12との間に装着される第1弾性体シール21と、軸部材12の下端側で筒20と軸部材12との間に装着される第2弾性体シール22とを有する限りにおいて、部材の配置や構成を適宜に変更することができる。
例えば、第1軸受291および第1弾性体シール21が内筒123の上端部の外壁123Aと筒20の内壁20Aとの間に装着されていてもよい。
また、図5に示す例とは逆に、ボールねじ28および第2軸受292を軸部材12の上端側に配置し、第1軸受291を軸部材12の下端側に配置することもできる。あるいは、上下両端側とも、ボールねじ28および軸受292を配置することもできる。
ボールねじ28に代えて、その他の直動回転変換機構を用いることもできる。
The vertical movement suppressing device 4 of the fourth embodiment has a conversion mechanism that converts the axial displacement of the
For example, the
Further, contrary to the example shown in FIG. 5, the
Instead of the
〔第5実施形態〕
次に、図6(a)および(b)を参照し、本発明の第5実施形態に係る上下動抑制装置5を説明する。
第5実施形態の上下動抑制装置5は、上下方向への振動に減衰を付与する機構が第1実施形態(図2)とは相違する。第5実施形態では、摩擦により減衰を付与する。上下動抑制装置5は、粘性充填物23を備えていない。
[Fifth Embodiment]
Next, the vertical
The vertical
第5実施形態の上下動抑制装置5は、第1実施形態の上下動抑制装置1と同様に、軸部材12の軸周りに配置される筒20と、ゴム等の弾性材料から形成された第1、第2弾性体21´,22´とを備える。それに加えて、上下動抑制装置5は、ワイヤ12Wに設けられた摩擦付与部材としての金属製のブラシ31を備えている。ブラシ31は適宜な形態に構成することができるが、本実施形態のブラシ31は、ワイヤ12Wから径方向外側に向けて放射状に延びた無数の線材から構成されており、ワイヤ12Wの長さ方向に連続して設けられている。ブラシ31の先端は筒20の内壁20Aに接触している。
Similar to the vertical
粘性充填物23を使用しない第5実施形態では、筒20と軸部材12との間を封止する機能が第1、第2弾性体21´,22´に必要ない。これらの第1、第2弾性体21´,22´が、筒20を軸部材12に支持していれば足りる。第1弾性体21´のみにより筒20を軸部材12に支持することも可能であり、その場合は第2弾性体22´が必要ない。
In the fifth embodiment in which the
本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、第1、第2弾性体21´,22´により軸部材12が筒20に柔に結合されているため、構造物のフロア10Fと振動系100との固有振動数の近接により軸部材12が大きな変位で上下方向に引っ張られたり縮んだりする際に、筒20は動かずにその場に留まろうとする。
このとき、軸部材12と共に軸方向に変位するブラシ31が筒20の内壁20Aを擦るため、摩擦抵抗により、振動系100およびフロア10Fの上下動に対して減衰を付与することができる。
したがって、構造物のフロア10Fに上下動抑制装置5が設置されることに伴ういわば弊害として、上下方向の固有振動数f0,f1(図1)の近接により上下方向の振動が大きくなったとしても、上下動を十分に抑制することができる。
According to the present embodiment, as in the first embodiment, the
At this time, since the
Therefore, as a harmful effect of installing the vertical
第5実施形態の上下動抑制装置5によっても、第1実施形態の上下動抑制装置1と同様、軸部材12とマス11との取り合い構造および軸部材12とフレーム13との取り合い構造を変えることなく、既設の取付部121,122にも簡便に設置可能な構造でありながら、振動系の上下動を十分に抑制することができる。
Similar to the vertical
筒20の内壁20Aとの間に十分な摩擦を発生させることができるように、ブラシ31の線材の密度や長さ、線径等に応じてブラシ31の上下方向の剛性を適切に設定することが好ましい。ブラシ31が内壁20Aを確実に擦るように、例えば、ブラシ31の上下方向の固有振動数を、振動系100の上下方向の固有振動数f1以上に設定するとよい。
The rigidity of the
振動系の上下動の抑制に足りる十分な上下動抑制効果を得ることができる限りにおいて、ワイヤ12Wの長さ方向の一部の区間にのみブラシ31を設けることもできる。
The
上下動抑制装置5は粘性充填物23を備えていないため、第1、第2弾性体21´,22´から粘性充填物が漏れ出ていないかどうかの点検が必要ない。
ブラシ31に適切な剛性を与えていれば、ブラシ31の摩耗はさほど大きくなく、摩耗したとしても内壁20Aに接触しながらワイヤ12Wの軸方向変位に追随するので、長期間に亘り、振動減衰機能を維持しながら上下動抑制装置5を使用できる。
以上の観点より、上下動抑制装置5はメンテナンスが容易である。
なお、ブラシ31以外の摩擦付与物も採用することができる。
Since the vertical
If the
From the above viewpoint, the vertical
It should be noted that a friction imparting material other than the
〔第6実施形態〕
次に、図7(a)および(b)を参照し、本発明の第6実施形態に係る上下動抑制装置6を説明する。
第6実施形態の上下動抑制装置6は、第5実施形態の上下動抑制装置5(図6)が備えている構成要素に加えて、筒20の内壁20Aに配置される粘性体32を備える。
ブラシ31の線材が粘性体32に突き刺さり、内壁20Aに接触している。
[Sixth Embodiment]
Next, the vertical movement suppressing device 6 according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b).
The vertical movement suppressing device 6 of the sixth embodiment includes a
The wire rod of the
粘性体32は、高分子化合物を用いた粘性材料または粘弾性材料からなり、それ自体の形状を保持する。粘性体32は、例えば、筒20の内壁20Aに設置されたゼリー状のシートや、内壁20Aに塗布されて固化したゴムの被膜である。
粘性体32は、筒20の長さ方向の全体に亘って設ける方が減衰付与の効果が高いが、筒20の長さ方向の一部の区間にのみ設けることもできる。
The
The effect of imparting damping is higher when the
第6実施形態の上下動抑制装置6も、第5実施形態の上下動抑制装置5と同様、第1、第2弾性体21´,22´から漏れ出る程の流動性を有する部材を備えていないため、メンテナンスが容易である。
Like the vertical
第6実施形態でも、他の実施形態と同様に、第1、第2弾性体21,22の使用により、軸部材12の伸縮に伴い筒20と軸部材12とが上下方向に相対変位する。その際に、ブラシ31と内壁20Aとの摩擦に加え、粘性体32の変形時の抵抗からも振動エネルギーの吸収が見込めるため、振動系の上下動に対する抑制効果をより十分に得ることができる。
In the sixth embodiment as well, as in the other embodiments, the
〔第7実施形態〕
次に、図8(a)および(b)を参照し、本発明の第7実施形態に係る上下動抑制装置7を説明する。
第7実施形態は、第5実施形態(図6)と第1実施形態(図2)とを組み合わせたものである。
第7実施形態の上下動抑制装置7は、第5実施形態の上下動抑制装置5(図6)が備えている構成要素に加えて、筒20の内側に充填される粘性充填物23を備える。粘性充填物23は、第1実施形態の上下動抑制装置1でも使用されていたものと同様である。
[7th Embodiment]
Next, the vertical
The seventh embodiment is a combination of the fifth embodiment (FIG. 6) and the first embodiment (FIG. 2).
The vertical
軸部材12の伸縮に伴い筒20と軸部材12とが上下方向に相対変位すると、軸部材12に追随するブラシ31と内壁20Aとの摩擦に加え、筒20とワイヤ12Wとの間の粘性充填物23の粘性抵抗からも振動エネルギーの吸収が見込める。ワイヤ12Wの伸縮に伴い、ブラシ31の線材の間で粘性充填物23が圧縮されることでも、上下動荷重を負荷することによる減衰効果を得ることができる。
When the
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明の上下動抑制装置1〜7は、振動等の外力の入力に対してマス11をモータ等により駆動することで水平方向への振動応答を低減するタイプの制振装置にも適用することができる。
また、本発明の上下動抑制装置1〜7は、振動系の上下方向の振動応答を低減するため、制振装置以外にも適用することができる。
In addition to the above, as long as the gist of the present invention is not deviated, the configurations listed in the above embodiments can be selected or changed to other configurations as appropriate.
The vertical
Further, the vertical
1〜7 上下動抑制装置
10 制振装置
10F フロア
11 マス
12 軸部材
12W ワイヤ
13 フレーム
13A 柱
13B 梁
13C 補助梁
14 基台
20 筒
20A 内壁
21 第1弾性体シール
21´ 第1弾性体
22 第2弾性体シール
22´ 第2弾性体
23 粘性充填物
24 可動フィン(可動部材)
24A 外端
25 固定フィン(固定部材)
26 隙間
28 ボールねじ(変換機構)
31 ブラシ(摩擦付与部材)
32 粘性体
100 振動系
121 第1取付部
122 第2取付部
123 内筒
123A 外壁
201,202 半割体
251,252 固定板
281 ねじ
282 ボールナット
291 第1軸受(変換機構)
292 第2軸受(変換機構)
L 分割線
f0,f1 固有振動数
1-7 Vertical
24A
26
31 Brush (friction applying member)
32
292 Second bearing (conversion mechanism)
L dividing line f 0 , f 1 Natural frequency
Claims (8)
前記鉛直方向に延びた軸部材の軸周りに配置される筒と、
前記軸部材の軸方向の一方側で前記筒と前記軸部材との間を封止する第1弾性体シールと、
前記軸部材の軸方向の他方側で前記筒と前記軸部材との間を封止する第2弾性体シールと、
粘性材料または粘弾性材料からなり、前記筒の内側に充填される粘性充填物と、
前記軸部材から径方向外側に突出し、前記軸部材の軸方向への変位に伴い前記筒の内側を上下動可能に前記軸部材に支持される1以上の可動部材と、
前記筒の内壁に設置されて径方向内側に突出し、前記可動部材との間に前記粘性充填物を圧縮可能な1以上の固定部材と、を備え、
前記鉛直方向から前記上下動抑制装置を平面視したときに、前記可動部材と前記固定部材とが重なっている、
ことを特徴とする上下動抑制装置。 It is a vertical movement suppression device that suppresses vibration in the vertical direction.
A cylinder disposed around the axis of the shaft member extending in the vertical direction,
A first elastic body seal that seals between the cylinder and the shaft member on one side in the axial direction of the shaft member,
A second elastic body seal that seals between the cylinder and the shaft member on the other side of the shaft member in the axial direction.
A viscous filler made of a viscous material or a viscoelastic material and filled inside the cylinder ,
One or more movable members that project radially outward from the shaft member and are supported by the shaft member so as to be vertically movable inside the cylinder as the shaft member is displaced in the axial direction.
It is provided with one or more fixing members which are installed on the inner wall of the cylinder, project inward in the radial direction, and can compress the viscous filler between the movable member and the movable member.
When the vertical movement suppressing device is viewed in a plan view from the vertical direction, the movable member and the fixing member overlap each other.
A vertical movement suppression device characterized by this.
前記第1弾性体シールは、前記筒と前記第1取付部との間を封止し、
前記第2弾性体シールは、前記筒と前記第2取付部との間を封止する、
請求項1に記載の上下動抑制装置。 The shaft member includes a wire and a first mounting portion and a second mounting portion, both of which are coupled around the axis of the wire.
The first elastic body seal seals between the cylinder and the first mounting portion.
The second elastic body seal seals between the cylinder and the second mounting portion.
The vertical movement suppressing device according to claim 1.
前記筒を前記軸部材に支持する弾性体と、
前記軸部材に設けられて前記筒の内壁に接触する摩擦付与物と、を備え、
前記軸部材は、ワイヤと、前記ワイヤの軸周りに結合される取付部と、を有し、
前記弾性体は、前記筒と前記取付部との間に装着される、
ことを特徴とする上下動抑制装置。 A cylinder arranged around the axis of a shaft member extending in the vertical direction,
An elastic body that supports the cylinder on the shaft member,
A friction-imparting material provided on the shaft member and in contact with the inner wall of the cylinder is provided .
The shaft member comprises a wire and a mounting portion coupled around the shaft of the wire.
The elastic body is mounted between the cylinder and the mounting portion.
A vertical movement suppression device characterized by this.
請求項3に記載の上下動抑制装置。 The friction-imparting material is a brush.
The vertical movement suppressing device according to claim 3.
請求項3または4に記載の上下動抑制装置。 Further comprising a viscous body made of a viscous material or a viscoelastic material and arranged on the inner wall of the cylinder.
The vertical movement suppressing device according to claim 3 or 4.
いずれも前記弾性体としての第1弾性体シールおよび第2弾性体シールと、を備え、
前記第1弾性体シールは、前記筒の上側で前記筒と前記軸部材との間を封止し、
前記第2弾性体シールは、前記筒の下側で前記筒と前記軸部材との間を封止する、
請求項3または4に記載の上下動抑制装置。 A viscous filler made of a viscous material or a viscoelastic material and filled inside the cylinder ,
Both include a first elastic body seal and a second elastic body seal as the elastic body.
The first elastic body seal seals between the cylinder and the shaft member on the upper side of the cylinder.
The second elastic body seal seals between the cylinder and the shaft member on the lower side of the cylinder.
The vertical movement suppressing device according to claim 3 or 4.
前記マスを懸垂する軸部材と、
前記軸部材を支持するフレームと、
前記軸部材に設けられる請求項1から6のいずれか一項に記載の上下動抑制装置と、
を備える、
ことを特徴とする制振装置。 With trout
The shaft member that suspends the mass and
A frame that supports the shaft member and
The vertical movement suppressing device according to any one of claims 1 to 6 provided on the shaft member.
To prepare
A vibration damping device characterized by this.
前記第1取付部は、前記フレームと結合し、
前記第2取付部は、前記マスと結合する、
請求項7に記載の制振装置。 The shaft member includes a wire and a first mounting portion and a second mounting portion, both of which are coupled around the axis of the wire.
The first mounting portion is coupled to the frame and
The second mounting portion is coupled to the mass.
The vibration damping device according to claim 7.
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