JPH03122377A - 構造物の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、構造物の水平振動および捩じれ動に対して
全方位的な自動感知機能を有する制振装置に関する。

〔従来の技術〕

風、地震等の外力による構造物の振動を制御する装置に
ついて、この発明者は先般、角運動量の原理を用いた制
振装置を開発した。

この制振装置は、フレームに取り付けた回転軸の周りに
回転可能な回転体を、フレームのビームにより、回転体
の回転軸と直交する中心軸線の周りに回転可能に支持し
たものであり、回転体は鉛直方向の回転軸の周りに高速
回転するようにしである（特願平１−１３６７２７号）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の制振装置は、構造物の水平方向一方向の振動を制
御するものであるため、水平方向二方向の制振力を得る
ためには、２台の制振装置を設置しなければならず、ま
た水平方向の制振力を１台の制振装置によって得る場合
、わずかではあるが構造物によって好ましくない捩じれ
力が付随して発生するという不具合がある。

また、外力の影響等により構造物に発生する捩じれ動に
ついては、上記の水平用制振装置では制御することがで
きないので、捩じれ動に対する制振力を得るためには、
水平用制振装置の回転体の回転軸の方向を変えて、水平
方向の回転軸の周りに高速回転させるか、あるいは別個
に１台の捩じれ動専用の制振装置を設置する必要がある
。

この発明は、上記のような問題を解決することを目的と
してなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明においては、構造物
に設置した鉛直方向の軸周りに最大９０゜の回転が可能
な支持台に、主制振装置と副制振装置とを配置している
。

主制振装置および副制振装置は、同一構成部材からなり
、それぞれフレームと、フレームに取り付けられた回転
軸の周りに高速回転する回転体と、フレームの外周を回
転体の回転軸と直交する軸方向両端側で支持するビーム
とを備えている。

主制振装置のフレームのビームと、副制振装置のフレー
ムのビームとは、それぞれ水平方向、かつ平行な軸の周
りに回転可能に支持し、主制振装置の回転体は鉛直方向
の回転軸の周りに回転可能に保持し、副制振装置の回転
体は水平方向の回転軸の周りに回転可能に保持しである
。

支持台と構造物との間を結合する回転機構には、必要に
応じ回転停止機構を設ける。

〔作用〕

この発明の制振装置は、外力により構造物に生じる水平
振動が主制振装置のビームの中心軸の方向と一致してい
るときは、主制振装置が振動を感知して作動し、制振力
としてのモーメントを発生する。

一方、副制振装置はこの方向の振動を感知しないため、
制振力は発生しない。しかし、副制振装置は主制振装置
の作動に付随して生じる捩じり力を感知して作動し、構
造物に捩じり動が加えられるのを防止する。

また、構造物が主制振装置のビームの中心軸と直交する
方向に水平振動しているときは、主制振装置はこの方向
の振動を感知しないため、直ちには作動しない。しかし
、副制振装置がこの振動を感知して作動し、鉛直方向の
軸周りにモーメントを発生する。このモーメントにより
支持台が構造物に対して９０°回転して停止する。この
位置で主制振装置のビームの中心軸が振動方向と一致す
る。そこで主制振装置が振動を感知して制振力としての
モーメントを発生する。

さらに、外力により構造物に捩じり動が生じているとき
は、副制振装置が感知して作動し、制振力としてのモー
メントを発生する。この場合は、支持台の回転機構を停
止し、構造物に固定する。

一方、主制振装置は、捩じり動を感知しないため、制振
力は発生しない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の制振装置の全体構造を、Ｘ軸を含
む鉛直面により切断して示°す図である。

構造物１に支持台２が回転機構（たとえば旋回軸受）３
を介して設置され、鉛直方向の軸の周りに回転できるよ
うになっている。この支持台２に、主制振装置１０と副
制振装置ｆ２０とが上下方向に配置しである。

主制振装置１０は、扁平な防錘円形状のフレーム１１に
、外周部分が内周部分よりも厚肉に成形された円盤状の
回転体１２を収容し、回転体１２の中心線上に設けた回
転軸１３の両端部を、フレーム１１の中心軸線の周りに
回転可能に軸支し、フレーム１１の外周には、回転体１
２の回転軸１３と直交する軸方向（直径方向）両端側に
、それぞれビーム１４．１５を取り付けた構成になって
いる（第２図参照）。

副制振装置２０についても、主制振装置ｌＯと同一の構
成部材、すなわちフレーム２１、回転体２２、回転軸２
３およびビーム２４．２５により構成されている（第３
図参照）。

上記の主制振装置１０のフレーム１１のビーム１４．１
５は、支持台２に水平方向の軸の周りに回転可能に支持
され、回転体１２の回転軸１３は、鉛直方向の保持され
た状態で高速回転するようになっている。

他方の副制振装置２０のフレーム２１のビーム２４．２
５は、支持台２に主制振装置１０のフレーム１１のビー
ム１４．１５と平行な水平方向の軸の周りに回転可能に
支持され、回転体２２の回転軸２３は、水平方向に保持
された状態で高速回転するようになっている。

上記構成の制振装置において、主制振装置１０ノヒーム
１４．１５と副制振装置２０のビーム２４．２５との中
心軸は第１図に示すようにＸ軸方向と平行であって、主
制振装置１０の回転体１２は第２図に示す矢印方向に高
速回転し、副制振装置２０の回転体２２は第１図に示す
矢印方向に高速回転しているものとする。

この状態で構造物ｌが外力による水平方向の振動を生じ
た場合、制振装置は次のように作動する。

まず、構造物ｌが第１図および第４図に示すように、Ｘ
軸方向に振動し、同図の右方向への水平変位（回転角θ
Ｘ）が生じたものとする。

これにより、主制振装置１０の回転体１２の回転軸１３
は、Ｙ軸周りの回転角θ８を強制的に与えられるので、
主制振装置１０のビーム１４．１５の中心軸（Ｘ＋軸）
の周りに発生するモーメントにより、回転体１２はＸ１
軸の周りに（第２図の矢印方向）回動する。この回転体
１２の回動により主制振装置ｌＯのＹ軸の周りに第４図
の矢印方向のモーメントＭ、。が生じる。このモーメン
トＭ、。は、主制振装置１０のＸ、軸をＸ軸と一致させ
る方向の制振力として作用するので、構造物１に生じた
水平変位（回転角θＸ）が相殺されて、振動が抑止され
る。

副制振装置２０は、構造物１がＸ軸方向に振動しても、
回転体２２の回転軸２３はＹ軸周りの回転角が与えられ
ないので、ビーム２４．２５の中心軸（Ｘ、軸）の周り
に回動することはなく、Ｘ軸方向の振動に対する制振力
は発生しない。

上記の主制振装置１０のＹ軸周りに発生したモーメント
Ｍ、。は、支持台２を介して偶力として構造物１に作用
するのであるが、支持台２はＸ軸に対してθ８の回転角
をもっているため、その偶力の水平成分が構造物ｌをＺ
軸の周り（反時計回り）に涙しり力として作用すること
になる。

ところが、この瑛じり力に対しては、副制振装置２０が
作動してＸ軸回りに逆方向のモーメントを発生するから
、構造物１にとって好ましくない捩じり動を抑止するこ
とができる。この捩じり力に対する副制振装置２０の作
動機構については、後段において説明する。

次に、構造物１が第５図および第６図に示すように、Ｙ
軸方向に振動し、同図の右方向への水平変位（回転角θ
Ｖ）が生じたものとする。

これにより、副制振装置２０の回転体２２の回転軸２３
は、Ｘ軸回りの回転角θ、を強制的に与えられるので、
副制振装亘２０のビーム２４，２５の中心軸（ＺＩ軸）
の周りに回動しようとするモーメン）　Ｍ　ｚ。が発生
する（第３図の矢印方向参照）。

このモーメントＭｔ０により支持台２は、構造物１との
間の回転機構３を介して回動を開始する。

支持台２の回動は、副制振装Ｗ、２０の回転体２２の回
転軸２３がＹ軸と直交する位置、すなわちＹ軸方向の振
動を感知しない位置となったときに終了し、第７図に示
すように、９０”回転した位置で停止する。なお、支持
台２が過剰な回転をしないよう、支持台２の回転角は図
示しないストッパーにより最大９０″になるように制御
されている。

この間、主制振装置１０の回転体１２の回転軸１３は、
Ｘ軸周りに強制的な回転角が与えられても、直ちにＹ軸
方向の振動に対する制振力が発生することはないが、支
持台２の構造物１に対する回動が終了して、ビーム１４
．１５の中心軸がＹ軸方向と一致すると、前述のＸ軸方
向の振動の場合と同様の作動によりＸ軸の周りに第７図
の矢印方向のモーメントＭ、。が生じる。このモーメン
トＭＩ０は、主制振装置１０のビーム１４．１５の中心
軸（Ｙ、軸）をＹ軸と一致させる方向の制振力として作
用するので、構造物１に生じた水平変位（回転角θＶ）
が相殺されることになる。

また、構造物ｌが外力によりＺ軸周りの捩じれ動−を生
じた場合は、制振装置は次のように作動する。

この場合は、構造物１と支持台２との間に設けられてい
る回転機構３の作動を図示しない停止機構により停止し
て、支持台２を構造物ｌに固定する。

構造物１の捩じれ動により、副制振装置２０の回転体２
２の回転軸２３に、第８図に示すようにＺ軸周りに回転
角θ２が与えられたものとすると、副制振装置２０のビ
ーム２４．２５の中心軸（Ｘ。

軸）の周りに発生するモーメントにより、回転体２２は
Ｘ１軸の周りに（同図の矢印方向）に回動するので、こ
の回動により副制振装置２０のＺ軸の周りには図示矢印
方向のモーメントＭ２゜が生じる。このモーメントＭ！
。は副制振装置２０のＸｌ軸をＸ軸と一致させる方向の
制振力として作用するので、構造物１に生じた回転角θ
２が相殺されて、捩じり動が抑止される。

構造物１の捩じれ動に対して主制振装？１ｌＩＯの回転
体１２の回転軸１３には、Ｚ軸周りの回転角が与えられ
ず、ビーム１４．１５の中心軸の周りに回動することは
ないので、制振力としてのモーメントは発生しない。

上記実施例においては、主制振装置と副制振装置とを上
下方向にそれぞれ１台配置した場合を図示したが、主制
振装置と副制振装置との配置方法および台数については
、任意の組み合わせを設定することができる。

第９図は、制振装置の他の配置例であり、支持台２の中
央に１台の主制振装置１０を配置し、主制振装置１０の
横方向の左右両側に各１台の副制振装置２０を配置しで
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の制振装置は、高速回転
する回転体を軸支するフレームと、フレームを回転体の
回転軸と直交する軸方向両端側で支持するビームとを構
成部材とする主制振装置および副制振装置を、鉛直方向
の軸の周りに回転可能な支持台に配置し、主副各制振装
置のビームは水平方向の平行な軸の周りに回転可能に支
持し、主制振装置の回転体の回転軸は鉛直方向に、副制
振装置の回転体の回転軸は水平方向に、それぞれ保持す
る構成を採用し、角運動量の原理、すなわち回転体の回
転軸が外力により回転角を与えられたとき、フレームの
支持ビームと直交する軸の周りにモーメントが発生する
という原理により、主制振装置が水平方向の振動を抑止
し、副制振装置は支持台の回転と捩じれ動を抑止する機
能を分担して発揮するようにしている。

したがって、この発明によれば、主制振装置が一方向の
水平振動だけでなく、これと直交する他方向の水平振動
に対しても制振力を有しているため、１台の主制振装置
によって全方位の水平振動を抑止することが可能となり
、また主制振装置の作動時に発生する捩じれ力について
も副制振装置により防止することができるという効果が
得られる。

また、この発明によれば、外力により構造物に捩じれ動
が発生した場合においても、支持台の回転機構を停止す
ることにより、副制振装置により抑止することができる
から、簡単な操作で捩じれ動に対する制振力が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す側面断面図、第２図は
第１図の主制振装置の平面図、第３図は第１図の副制振
装置の平面図、第４図は構造物にＸ軸方向の水平振動が
生じたときの制振装置の作動状態図、第５図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第６図および第７図は、それぞれ構造
物にＹ軸方向の水平振動が生じたときの制振装置の作動
状態図、第８図は構造物に捩じれ動が生じたときの制振
装置の作動状態図、第９図はこの発明の他の実施例を示
す側面断面図である。 図中、１は構造物、２は支持台、３は回転機構、１０は
主制振装置、１１はフレーム、１２は回転体、１３は回
転軸、１４．１５はビーム、２０は副制振装置、２１は
フレーム、２２は回転体、２３は回転軸、２４．２５は
ビームである。 １横遣特 土キｘｉ慴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造物に設置され、鉛直方向の軸の周りに最大９
   ０゜の回転が可能な機構を有する支持台と、それぞれ同
   一構成部材からなり、フレームと、フレームに軸支され
   た回転軸の周りに高速回転可能に取り付けられた回転体
   と、フレームの外周に回転体の回転軸と直交する軸方向
   両端側に取り付けられたビームとを有する主制振装置お
   よび副制振装置とを備え、前記支持台に、主制振装置の
   ビームと副制振装置のビームとを水平方向の平行な軸の
   周りに回転可能に支持し、主制振装置の回転体の回転軸
   を鉛直方向に保持し、副制振装置の回転体の回転軸を水
   平方向に保持したことを特徴とする構造物の制振装置。
2. （２）支持台の回転機構に回転停止機構が設けてある請
   求項（１）記載の構造物の制振装置。