JPH0953682A

JPH0953682A - 振り子構造物

Info

Publication number: JPH0953682A
Application number: JP7232041A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuhisa; 寛松久; Osamu Nishihara; 修西原; Yoshizo Otake; 嘉三尾竹; Kunihito Sato; 国仁佐藤; Masashi Yasuda; 正志安田
Original assignee: Tokyu Car Corp; Tokkyokiki Corp; Anzen Sakudo Co Ltd; Kyoto University NUC
Current assignee: Tokyu Car Corp; Tokkyokiki Corp; Anzen Sakudo Co Ltd; Kyoto University NUC
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-18
Also published as: JP3324353B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ロープウェイ10では、ゴンドラ12が、支柱を
通過する時と、支柱間にある時とで、ロープ22の撓み量
が変化して、ゴンドラ本体14の横揺れ周期が変動する
が、この横揺れ周期の変動にもかかわらず、ゴンドラ本
体14の横揺れを適切に防止できるようにする。【解決手段】固有周期の相互に異なる円軌道型動吸振
器16，17が、ゴンドラ本体14の懸垂腕18に取り付けられ
る。運行中におけるゴンドラ本体14の横揺れは、円軌道
型動吸振器16，17の内、ゴンドラ本体14のその時の横揺
れ周期に近い固有周期を設定されている方の作動により
適切に抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロープウェイの
ゴンドラ、リフト等の振り子構造物に係り、詳しくは横
揺れを制振する動吸振器を装備する振り子構造物に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ロープウェイのゴンドラ等の横揺れを制
振するために、ゴンドラに、横揺れを制振する動吸振器
を装備させることは公知である（例：特開平６−２８０
９３４号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロープウェイでは、ロ
ープのたわみは、ゴンドラが、ロープを支持する支柱の
個所を通過する時と、支柱間を通過しているときとで、
変化し、これに伴い、ゴンドラ本体の横揺れ中心も変化
し、ゴンドラ本体の横揺れ周期も変動する。また、人が
出入りする箱部が空であるときと、ほぼ定員数だけ乗り
込んでいるときとで、ゴンドラ本体の相当重心位置が変
化し、ゴンドラ本体の固有周期も変動する。

【０００４】従来のロープウェイでは、ゴンドラ本体に
装備される動吸振器の固有周期は１つに固定されている
ため、ゴンドラ本体の横揺れ周期の変動に適切に対処で
きず、横揺れ防止が不十分になっている。

【０００５】この発明の目的は、振り子構造物本体の横
揺れ周期の変動にもかかわらず横揺れを適切に制振でき
る振り子構造物を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の振り子構造物
(12)によれば、固有周期の相互に異なる複数個の動吸振
器(16,17,46,48)が、装備されて、振り子構造物本体(1
4)の横揺れを制振する。

【０００７】振り子構造物本体(14)は、運行中の横揺れ
中心位置の変化及び／又は運搬物の量に関係して、横揺
れ周期が変動する。各動吸振器(16,17,46,48)の固有周
期は、固定されていて、運転中等では、変化しないが、
全体として複数の固有周期を持つことになるので、振り
子構造物本体(14)の横揺れは、その時の横揺れ周期に最
も近い固有周期をもつ動吸振器(16,17,46,48)により的
確に制振される。

【０００８】この発明の別の振り子構造物(12)によれ
ば、各動吸振器(16,17,46,48)の固有周期は、運行中の
振り子構造物本体(14)の横揺れ周期の変動範囲内で分布
して、設定されている。

【０００９】動吸振器(16,17,46,48)がそれぞれもつ固
有の固有周期は、運行中の振り子構造物本体(14)の横揺
れ周期の変動範囲内で適切に分布している。結果、複数
個の動吸振器(16,17,46,48)の固有周期の内の一つは、
運行中の振り子構造物本体(14)のその時々の動吸振器(1
6,17,46,48)に十分に接近した値となっており、運行中
の振り子構造物本体(14)の横揺れは、複数個の動吸振器
(16,17,46,48)により適切に制振されることになる。

【００１０】この発明の別の振り子構造物(12)によれ
ば、さらに、動吸振器(16,17,46,48)は円軌道型動吸振
器(16,17,46,48)である。そして、円軌道型動吸振器(1
6,17,46,48)は、円軌道(26,50)の曲率の選択により固有
周期を設定されている。

【００１１】円軌道型動吸振器(16,17,46,48)の固有周
期は円軌道(26,50)の曲率に関係する。したがって、円
軌道(26,50)の曲率を選択することにより、円軌道型動
吸振器(16,17,46,48)の固有周期を設定値にすることが
できる。

【００１２】この発明の別の振り子構造物(12)によれ
ば、さらに、動吸振器(16,17,46,48)は、円軌道(26,50)
を往復動する制振質量体(28,52)を備える円軌道型動吸
振器(16,17,46,48)で、かつ制振質量体(28,52)は回転慣
性部(34,60,64)を含む。そして、円軌道型動吸振器(16,
17,46,48)は、制振質量体(28,52)の質量に対する回転慣
性部(34,60,64)の等価質量の比の選択により固有周期を
設定されている。

【００１３】円軌道型動吸振器(16,17,46,48)の固有周
期は制振質量体(28,52)の質量に対する回転慣性部(34,6
0,64)の等価質量の比に関係する。したがって、制振質
量体(28,52)の質量に対する回転慣性部(34,60,64)の等
価質量の比を選択することにより、円軌道型動吸振器(1
6,17,46,48)の固有周期を設定値にすることができる。

【００１４】この発明の振り子構造物(12)によれば、振
り子構造物本体(14)が、運搬物を積み卸し可能な搬器部
(20)を含み、固有周期の相互に相違する動吸振器(16,1
7)が搬器部(20)の上側及び下側にそれぞれ配設されてい
る。

【００１５】固有周期の相互に相違する動吸振器(16,1
7)は、振り子構造物本体(14)の搬器部(20)の上側及び下
側にそれぞれ分けて配設されるので、動吸振器(16,17)
が搬器部(20)の上側又は下側に集中的に配設されている
場合に比し、製造又は運行に有利なことがある。

【００１６】この発明の別の振り子構造物(12)によれ
ば、さらに、上側及び下側の動吸振器(16,17)の固有周
期は、振り子構造物本体(14)の相当重心位置が低い方及
び高い方にあるときの振り子構造物本体(14)の固有周期
にほぼ設定されている。

【００１７】振り子構造物本体(14)の相当重心は、例え
ば搬器部(20)が運搬物を積んでいるときは、搬器部(20)
が運搬物を卸されているときより、通常、低くなる。上
側の動吸振器(16,17)の固有周期は、搬器部(20)が運搬
物を積んでいるときのように、振り子構造物本体(14)の
相当重心が低い方のときの振り子構造物本体(14)の横揺
れを制振するものとされ、また、下側の動吸振器(16,1
7)の固有周期は、搬器部(20)が運搬物を卸しているとき
のように、振り子構造物本体(14)の相当重心が高い方の
ときの振り子構造物本体(14)の横揺れを制振するものと
され、この結果、横揺れ制振のために作動している動吸
振器(16,17)の相当質量は、増大し、全体としての制振
機能が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明を
説明する。図１及び図２はロープウェイ10のゴンドラ12
の側面図及び正面図である。ゴンドラ12は、ゴンドラ本
体14と、ゴンドラ本体14の懸垂腕18に前後から同じ高さ
で取付けられる２個の円軌道型動吸振器16，17を有して
いる。円軌道型動吸振器16，17の固有周期は、相互に相
違するとともに、運行中のゴンドラ本体14の横揺れ周期
の範囲内で分布して設定されている。ゴンドラ本体14
は、上端においてロープ22に固定されている懸垂腕18
と、懸垂腕18の下端に結合していて乗客の乗り込む箱部
20とを有している。円軌道型動吸振器16，17の各々は、
箱部20より上に配設されて中心部を懸垂腕18に固定され
て左右に延びる円弧型案内レール26、ゴンドラ本体14の
横揺れの際には円弧型案内レール26の案内により円弧型
案内レール26に沿って往復動する制振質量体28、及び円
弧型案内レール26に対する制振質量体28の相対運動を減
衰させる運動減衰手段30を備える。

【００１９】図２において、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３はゴンド
ラ12の横断面におけるロープ22の位置、及び円軌道型動
吸振器16，17の円弧型案内レール26の円弧の中心位置を
それぞれ示している。０１，０２，０３は、ゴンドラ本
体14の相当重心とロープ22とを結ぶ直線上に位置し、こ
の例では、円軌道型動吸振器16，17の円弧型案内レール
26の半径は相互に等しく、０２，０３は、０１より上の
同一位置となっている。円軌道型動吸振器16，17の円弧
型案内レール26の半径を相互に異ならせて、Ｏ２，０３
を異なる位置としてもよい。

【００２０】図３は制振質量体28の斜視図である。制振
質量体28は、ブロック部32、ブロック部32の前後に配設
されるローラ34、及びブロック部32の幅方向両側から前
後方向へ突出してローラ34を回転自在に軸支するアーム
36を有している。永久磁石38は、ブロック部32の下部に
配設され、導電性の円弧型案内レール26と共に運動減衰
手段30を構成する。すなわち、円弧型案内レール26にお
ける制振質量体28の相対運動に伴って、円弧型案内レー
ル26には渦電流が生じ、これにより、円弧型案内レール
26に対する制振質量体28の相対運動が抑制される。運動
減衰手段30としては、永久磁石38及び導電性の円弧型案
内レール26の代わりに、円弧型案内レール26の端と制振
質量体28とに両端を係止するばねを配設することもでき
る。ばね場合、円弧型案内レール26に対する制振質量体
28の相対運動に伴うばねの伸縮及び発熱により円弧型案
内レール26及び制振質量体28の相対運動を減衰させるこ
とができる。さらに、粘性抵抗を、ばねの弾性及び減衰
機能に代替させて、運動減衰手段30として使用すること
も可能である。

【００２１】図４は別の円軌道型動吸振器46，48を装備
するゴンドラ12を横揺れの状態で示す正面図である。円
軌道型動吸振器46，48は、図１の円軌道型動吸振器16，
17の場合と同様に、懸垂腕18に前後から同じ高さで取付
けられ、それらの固有周期も、図１の円軌道型動吸振器
16，17の場合と同様に、運行中のゴンドラ本体14の横揺
れ周期の範囲内で適切に離されて設定されている。円軌
道型動吸振器46，48の各々において、１対のＣ型横断面
の円弧レール50は、対峙して配設され、制振質量体52
は、円弧レール50に沿って移動できるように相互に屈曲
自在に連結された複数個の質量体ユニット54を備えてい
る。

【００２２】図４において、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３は、図１
と同様に、ゴンドラ12の横断面におけるロープ22の位
置、及び円軌道型動吸振器46，48の円弧レール50の円弧
の中心位置をそれぞれ示している。０１，０２，０３
は、ゴンドラ本体14の相当重心とロープ22とを結ぶ直線
上に位置し、この例では、円軌道型動吸振器46，48の円
弧レール50の半径は相互に等しく、０２，０３は、０１
より上の同一位置となっている。円軌道型動吸振器46，
48の円弧レール50の半径を相互に異ならせて、Ｏ２，０
３を異なる位置としてもよい。

【００２３】図５及び図６は図５の制振質量体52をそれ
ぞれ側方及び上方から見た図、図７は図５のVII−VII矢
視図である。制振質量体52は、複数個、この場合は３個
の質量体ユニット54を前後方向へ一列に配列させて、隣
接同士の質量体ユニット54を連結ピン70により回転自在
に相互に連結されている。各質量体ユニット54におい
て、連結プレート56は、質量体ユニット54の幅方向中央
に配設され、隣接の質量体ユニット54の連結プレート56
と前述の連結ピン70により回転自在に連結している。非
回転円柱体58及び回転円柱体60は幅方向へ連結プレート
56の両側に配設される。軸62は、質量体ユニット54の幅
方向へ非回転円柱体58、連結プレート56、及び回転円柱
体60を貫通し、連結プレート56には固定され、非回転円
柱体58及び回転円柱体60には相対回転自在になってい
る。１対のローラ64は、幅方向へ非回転円柱体58及び回
転円柱体60の外側に配設され、軸62の端部に回転自在に
取り付けられている。ローラ64は、磁極が交互に反転す
るように周方向へ等間隔で埋め込まれた永久磁石72を備
えている。ローラ64がＣ型横断面の円弧レール50の溝部
の中を転動する際、導電性の円弧レール50には渦電流が
生じ、円弧レール50に対する制振質量体52の相対運動を
減衰させる。非回転円柱体58はボルト66により連結プレ
ート56に固定され、回転円柱体60は、ボルト68により回
転円柱体60側のローラ64に固定されて、そのローラ64と
一体回転する。各質量体ユニット54において、連結プレ
ート56、非回転円柱体58、及び軸62は並進慣性部を構成
し、回転円柱体60及びローラ64は回転慣性部を構成す
る。非回転円柱体58及び回転円柱体60を交換して、それ
らの質量を変更することにより、質量体ユニット54の全
体質量に対する質量体ユニット54の回転慣性部の等価質
量の比を変更できる。

【００２４】次に、円軌道型動吸振器において、制振質
量体の質量に対する回転慣性部の等価質量の比、円軌道
の曲率、及び振り子構造物本体の相当重心からの円軌道
までの距離の変更により、円軌道型動吸振器の固有周期
が調整できることを説明する。この説明のために、円軌
道型動吸振器46を例に取り上げ、図４に示される符号を
使用する。

【００２５】

【数１】

【００２６】半径ｌの円弧軌道に沿って運行する制振質
量体の質量をｍ1、仮想的に制振質量体を吊持する振り
子の腕の傾き角をθとすると、その運動エネルギＴは
（１）式で表される。一方、制振質量体の位置エルネギ
Ｖは、制振質量体が最下点にあるときを基準（Ｖ＝０）
とし、重力加速度をｇとすると、（２）式で表される。
オイラーの運動方程式を用いることにより、（３）式が
得られる（傾き角度θは微小と仮定している。）。
（３）式を解くと、制振質量体の周期τが（４）式によ
り表される。（４）式は、回転慣性（慣性モーメントと
同義）を含まない場合には、制振質量体の固有周期が重
力加速度ｇと軌道の曲率半径ｌだけで決定されて、質量
ｍ1によらないことを示している。したがって、動吸振
器においては、他のばね質量系の動吸振器で簡単に実現
できる制振質量体の質量の調整による固有周期の調整が
できない。

【００２７】これに対して、制振質量体が、回転半径ｒ
で回転しつつ、円軌道上を滑ることなく回転しながら運
行し、慣性モーメントをＩを有する場合、制振質量体の
運動エネルギＴは（５）式で表される。ここで、制振質
量体は滑らないという仮定から、（６）式の通りであ
り、慣性モーメントＩに代えて、（７）式の関係を使っ
て、（５）式を変形すると、（８）式、さらに（９）式
のようになる。この時の動吸振器の振動の周期τは（１
０）式で表される。（１０）式は等価質量ｍ2の大きさ
しだいで、制振質量体の振動周期が終わることを示して
いる。制振質量体を中実円柱とすると、慣性モーメント
Ｉは（１１）式で表される。

【００２８】したがって、ｍ2＝ｍ1／２となり、周期は
（４）式で示される回転慣性を含まない場合の周期に比
して長くなり、｛ルート（１．５）｝倍になる。なお、
制振質量体が上述した中実円柱と異なり、外周部に質量
が集中している中空円柱の場合には、さらに、振動の周
期の可変範囲が広がることになる。

【００２９】（１０）式は、また、円軌道型動吸振器の
固有周期がｌ、すなわち、円軌道の曲率によっても調整
できることを示している。

【００３０】図１及び図４のゴンドラ12の作用について
説明する。最初に図１のゴンドラ12の場合、ロープ22
は、ゴンドラ12がロープ22を支持する支柱を通過する時
と支柱間を運行している時とで、撓み量を変化させ、こ
の結果、ゴンドラ本体の横揺れの回転中心が変化して、
ゴンドラ本体14の横揺れ周期が変動する。運行中におけ
るゴンドラ本体14の横揺れ周期の変動範囲を求め、その
範囲内の適当に離れた相互に異なる値（以下、「設定固
有周期」と言う。）を決める。そして、円軌道型動吸振
器16，17が、設定固有周期となるように、調整されて、
懸垂腕18に取付けられる。円軌道型動吸振器16，17は、
（ａ）円弧型案内レール26の曲率及び／又は（ｂ）制振
質量体28の質量に対する等価質量の比を選択して、設定
固有周期にされる。こうして、固有周期をそれぞれ異な
る設定固有周期に設定された円軌道型動吸振器16，17を
装備するゴンドラ12が、運行し、運行中の横揺れ周期の
変動におけるその時々の横揺れ周期に対して円軌道型動
吸振器16又は懸垂腕18のいずれかにより適切に制振され
ることになる。

【００３１】図４のゴンドラ12の場合も同様に、円軌道
型動吸振器46，48は、それらの固有周期が、運行中のゴ
ンドラ本体14の横揺れ周期の変動範囲内の適当に離れた
相互に異なる値としての設定固有周期となるように、調
整されて、円軌道型動吸振器48に取付けられる。円軌道
型動吸振器46，48の固有周期の調整に当たっても、図１
の円軌道型動吸振器16，17の場合と同様に、前述の
（ａ）及び／又は（ｂ）の選択により設定固有周期にさ
れる。

【００３２】なお、図面のゴンドラ12では、動吸振器が
２個装備されるが、各動吸振器の固有周期は相互に異な
らせるという条件を維持しつつ、１個のゴンドラ12に装
備される動吸振器の個数を３個以上としてもよい。ま
た、円軌道型動吸振器16，17，46，48は、同一高さに配
設されているが、高さを相互に相違させてもよいし、箱
部20の下側に取り付けてもよい。

【００３３】図８は円軌道型動吸振器16，17を箱部20の
それぞれ上下に取り付けられているゴンドラ12の正面図
である。図１と対応する要素は同符号で指示して、主要
点についてのみ説明する。円軌道型動吸振器16は、図１
の場合と同じ位置、すなわち箱部20の上側としての懸垂
腕18に取り付けられているのに対し、円軌道型動吸振器
17は、箱部20の下面から垂下するステー70の下端部に、
すなわち箱部20の下側に取り付けられている。Ｗ’，Ｗ
は、それぞれ箱部20内が空であるとき、すなわち人が乗
っていないとき、及び箱部20内にほぼ定員数の人が乗っ
ているときのゴンドラ本体14の相当重心位置を示し、Ｗ
はＷ’より低い位置になる。ゴンドラ本体14の相当重心
位置が変わると、ゴンドラ本体14の固有周期も変化す
る。円軌道型動吸振器16，17は、相当重心がそれぞれ
Ｗ，Ｗ’にあるときの横揺れを的確に制振するように、
固有周期を設定されている。

【００３４】円軌道型動吸振器16，17をそれぞれ箱部20
の上側及び下側に配設する意義について、次の数式リス
トを用いて、説明する。なお、各符号の定義は次の通り
である。ｌ1：ロープ22からＷまでの距離（相当重心がＷである
ときの相当振り子長さ）であり、かつ円軌道型動吸振器
16の円弧型案内レール26の半径。ｌ1’：ロープ22からＷ’までの距離（相当重心がＷ’
であるときの相当振り子長さ）であり、かつ円軌道型動
吸振器17の円弧型案内レール26の半径。ｌ10：ゴンドラ本体14への円軌道型動吸振器16の取付け
位置までのロープ22からの距離。ｌ11：ゴンドラ本体14への円軌道型動吸振器17の取付け
位置までのロープ22からの距離。

【００３５】

【数２】

【００３６】円軌道型動吸振器16が、円弧型案内レール
26の半径をｌ1とされて、箱部20の上側及び下側、すな
わちロープ22から下へｌ10，ｌ11の距離で取り付けられ
たときの相当質量は（２１），（２２）で表される。ま
た、円軌道型動吸振器17が円弧型案内レール26の半径を
ｌ1’とされて、箱部20の上側及び下側、すなわちロー
プ22から下へｌ10，ｌ11の距離で取り付けられたときの
相当質量は（２３），（２４）で表される。そして、
（２１）＞（２２）及び（２３）＜（２４）が成立すれ
ば、円軌道型動吸振器16，17の相当質量は、逆の場合、
すなわち円軌道型動吸振器16，17がそれぞれ箱部20の下
側及び上側に取り付けられている場合よりも増大し、制
振能力が高くなる。

【００３７】例えば、各符号の値（単位：ｍ）として、
ｌ1＝２．５，ｌ1’＝１．５，ｌ10＝１．０，ｌ11＝
３．０を代入すると、（２１）〜（２４）の値は次のと
おりとなるので、円軌道型動吸振器16，17の相当質量は
大きくなり、結果、各円軌道型動吸振器16，17の制振機
能は向上する。（２１）式＝０．３６（２２）式＝０．０４（２３）式＝０．１１１（２４）式＝１

【図面の簡単な説明】

【図１】ロープウェイのゴンドラの側面図である。

【図２】ロープウェイのゴンドラの正面図である。

【図３】制振質量体の斜視図である。

【図４】別の円軌道型動吸振器，を装備するゴンドラを
横揺れの状態で示す正面図である。

【図５】図５の制振質量体を側方から見た図である。

【図６】図５の制振質量体を上方から見た図である。

【図７】図５のVII−VII矢視図である。

【図８】２個の円軌道型動吸振器を箱部のそれぞれ上下
に取り付けられているゴンドラの正面図である。

【符号の説明】

１２ゴンドラ（振り子構造物）１４ゴンドラ本体（振り子構造物本体）１６，１７，４６，４８円軌道型動吸振器（動吸振
器）２０箱部（搬器部）２６円弧型案内レール（円軌道）２８，５２制振質量体３４，６４ローラ（回転慣性部）５０円弧レール（円軌道）６０回転円柱体（回転慣性部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松久寛滋賀県大津市比叡平１−22−27 (72)発明者西原修京都府京都市左京区吉田本町（番地無し) 京都大学工学部内 (72)発明者尾竹嘉三滋賀県甲賀郡水口町笹が丘１番地13 安全索道株式会社内 (72)発明者佐藤国仁神奈川県横浜市金沢区大川３番１号東急車輛製造株式会社内 (72)発明者安田正志兵庫県尼崎市南初島町10番地133 特許機器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固有周期の相互に異なる複数個の動吸振
器(16,17,46,48)が、装備されて、振り子構造物本体(1
4)の横揺れを制振することを特徴とする振り子構造物。
【請求項２】前記各動吸振器(16,17,46,48)の固有周
期は、運行中の前記振り子構造物本体(14)の横揺れ周期
の変動範囲内で分布して、設定されていることを特徴と
する請求項１記載の振り子構造物。
【請求項３】前記動吸振器(16,17,46,48)は円軌道型
動吸振器(16,17,46,48)であり、前記円軌道型動吸振器
(16,17,46,48)は、円軌道(26,50)の曲率の選択により固
有周期を設定されていることを特徴とする請求項１又は
２記載の振り子構造物。
【請求項４】前記動吸振器(16,17,46,48)は、円軌道
(26,50)を往復動する制振質量体(28,52)を備える円軌道
型動吸振器(16,17,46,48)で、かつ前記制振質量体(28,5
2)は回転慣性部(34,60,64)を含み、前記円軌道型動吸振
器(16,17,46,48)は、前記制振質量体(28,52)の質量に対
する前記回転慣性部(34,60,64)の等価質量の比の選択に
より固有周期を設定されていることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の振り子構造物。
【請求項５】振り子構造物本体(14)が、運搬物を積み
卸し可能な搬器部(20)を含み、固有周期の相互に相違す
る動吸振器(16,17)が前記搬器部(20)の上側及び下側に
それぞれ配設されていることを特徴とする振り子構造
物。
【請求項６】上側及び下側の前記動吸振器(16,17)の
固有周期は、前記振り子構造物本体(14)の相当重心位置
が低い方及び高い方にあるときの前記振り子構造物本体
(14)の固有周期にほぼ設定されていることを特徴とする
請求項５記載の振り子構造物。