(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象である構造物に対し上下動可能にアーム部を介し保持された振動体と、該振動体のアーム部と前記構造物間に接続され、該振動体の上下方向の振動を吸収する振動吸収機構と、前記振動体のアーム部に自在軸受を介し装着したナット部に螺合し、前記振動吸収機構に並設するように前記構造物側に対して鉛直方向に設けられ、回転することにより前記アーム部を上下動させ、これに保持された前記振動体を上下往復移動させるボールねじ及び同ボールねじを回転し前記構造物の振動周期に応じて前記アーム部を上下動させるモータからなる加振機構とを具備すると共に、前記自在軸受を介して装着したナット部は前記振動体のアーム部にアーム部長手方向へ移動自由に支持した自在軸受と、該自在軸受に設けられた一対の軸受部にトラニオン軸部を介し回動可能に設けられたナット部とで構成されたことを特徴とする上下方向アクティブ制振装置。
【請求項２】
前記アーム部の振動体保持部の構造体側には該アーム部の上下の揺れストロークエンド個所に防弦材を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の上下方向アクティブ制振装置。
【請求項３】
前記制振装置が前記構造物の上部から懸吊するように上部固定式に構成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の上下方向アクティブ制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は制振対象の構造物に付設して使用し、構造体の上下方向の振動を抑制する上下方向のアクティブ制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上下方向制振装置として、例えば図６の側面図に示すようなものが存在する。この制振装置は、橋梁等の主桁０１間に固着して設けた水平固定枠体０２上に一端を水平軸０３で回動可能に支持した可動枠体０４を設け、同可動枠体０４上に重錘０５を固着してこれを振動体とし、同可動枠体０４と水平固定枠体０２間に上下方向のばね０６及び油圧ダンパー０７からなる振動吸収機構０８を接続して構成されている。
【０００３】
このような構成で、橋梁等に上下方向の振動が発生した時、その振動によって重錘０５を固着した可動枠体０４が水平軸０３を中心として他端側を上下動する振動を生じ、この時重錘０５と可動枠体０４との振動衝撃がばね０６及び油圧ダンパー０７からなる振動吸収機構０８により吸収されることにより、橋梁等の構造物の上下方向振動が減衰される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の上下方向制振装置では、通常制振すべき構造物の振動周期（加速度）に応じて予め調節された一定強さのばね０６及び油圧ダンパー０７を設定して使用している。即ち制振すべき構造物に発生する異なった強さの上下振動に対して一定強さの振動吸収機構０８を使用するため、構造物に発生する全ての上下振動を一様に抑制することはできない。
【０００５】
他方、水平方向の制振装置では、この欠点を克服するため、水平方向の振動体（重錘）に水平方向の駆動機構を係合させ、構造物に発生する水平振動速度に応じて同一方向へ、駆動体を移動させ能動的に振動エネルギーを相殺する方法が使用され始めているが、上下方向の制振装置においては斯かる機構の装置は未だ開発されていない。
【０００６】
又、水平方向の制振装置で前記振動体の水平駆動機構を使用したものは、一般に振動体及び水平駆動機構により装置全体が大型になり、広い設置場所が必要になる問題点がある。
【０００７】
本発明は、上述した状況に鑑み、上下方向制振装置において上下方向の振動を受動的に吸収する振動吸収機構と能動的な振動エネルギーの抑制を行う加振機構とを備え、かつコンパクトな装置を得ることを目的として提案された。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明は、アーム部に保持された振動体と、振動体の上下方向の振動を吸収する振動吸収機構と、アームを上下動させることにより振動体を上下往復動させるボールねじ及びこのボールねじを回転させるモータからなる加振機構とを備えた構成とする。又、アーム部にボールねじを装着するための自在軸受を介して装着したナット部を移動自在にした構成、アーム部の上下の揺れストロークを制限する防弦材を設けた構成、更に、制振装置を構造物の上部に固定式とする構成も提供する。
【０００９】
即ち、本発明は、（１）制振対象である構造物に対し上下動可能にアーム部を介し保持された振動体と、該振動体のアーム部と前記構造物間に接続され、該振動体の上下方向の振動を吸収する振動吸収機構と、前記振動体のアーム部に自在軸受を介し装着したナット部に螺合し、前記振動吸収機構に並設するように前記構造物側に対して鉛直方向に設けられ、回転することにより前記アーム部を上下動させ、これに保持された前記振動体を上下往復移動させるボールねじ及び同ボールねじを回転し前記構造物の振動周期に応じて前記アーム部を上下動させるモータからなる加振機構とを具備すると共に、前記自在軸受を介して装着したナット部は前記振動体のアーム部にアーム部長手方向へ移動自由に支持した自在軸受と、該自在軸受に設けられた一対の軸受部にトラニオン軸部を介し回動可能に設けられたナット部とで構成されたことを特徴とする上下方向アクティブ制振装置を提供する。
【００１０】
（２）又、前述の（１）において、前記アーム部の振動体保持部の構造体側には該アーム部の上下の揺れストロークエンド個所に防弦材を具備してなることを特徴とする上下方向アクティブ制振装置を提供する。
【００１１】
（３）又、前述の（１）又は（２）において、前記制振装置が前記構造物の上部から懸吊するように上部固定式に構成されてなることを特徴とする上下方向アクティブ制振装置を提供する。
【００１２】
【作用】
本発明に係る前記（１）の発明においては、構造物に上下運動可能にアーム部を介し保持した振動体が、構造体の振動により上下運動するとき、アーム部と構造物間に接続した振動吸収機構例えば、ばね、油圧ダンパー等が上下構造体の上下振動エネルギーを受動的に吸収し、同時に構造物上に発生した上下振動速度を、例えば速度計で検出し、制御装置等でこれに対応する制御信号を出力し、この信号を駆動モータに伝えてボールねじが駆動され、アーム部が上下動する。
【００１３】
それによって構造物に発生した上下振動に応じて振動体が上下移動されて構造物の上下振動エネルギーを相殺する。
【００１４】
従って、装置は常に構造物に発生する上下振動に対応した抑制力で上下振動を抑制できる。又振動体を保持するアーム部の長さ調節を調節することで振動体の振動周期の調節が容易にできる。更に、アーム部と直交方向に振動吸収機構とボールねじ及び駆動モータを配置出来るから装置を著しくコンパクトに構成できる。
【００１５】
更に、前記（１）の発明では、自在軸受はアーム部の長手方向に移動可能であり、ボールねじを支持するナット部はこの自在軸受に設けられた軸受部にトラニオン軸部を介して接続されているので、ボールねじの回転によりアーム部が容易に上下に回動し、アーム部に保持された振動体を振動させ、上下振動を精度良く抑制することができる。
【００１６】
（２）の発明では、前述の（１）と同様の作用、効果を奏すると共に、構造物側には防弦材が設けられているので振動体が過度に揺れた場合にはアーム部の移動がこの防弦材で妨げられてその衝撃を吸収して衝撃を和らげ、装置の安全性を保つものである。
【００１７】
（３）の発明では、前述と同様の作用効果を奏すると共に、制振装置が上部固定式であるので、下部固定にとらわれることなく、装置の構造物への選択幅が広がり、取付けの自由度が高まるものである。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る上下方向アクティブ制振装置の全体構成を示すブロック図である。図において、１は制振装置、２は制振すべき構造物３に取付けた速度計、４は速度計２の検出速度の信号２ａを入力し、検出速度に応じて制振すべき制御信号４ａを出力し、制振装置１の振動体８を加振制御する制御装置である。
【００１９】
制振装置１は、装置をユニット化するための枠体５と、枠体５に一端を水平軸６で回転可能に軸着したアーム部７と、アーム部７先端に長さ調節可能に固定保持した所定重量の振動体８と、枠体５及びアーム部７間に上下に並列に接続したばね９及び油圧ダンパー１０からなる振動吸収機構１１と、アーム部７上に支持したナット部１２に螺合して枠体５に上下方向に設けたボールねじ１３と、同ボールねじ駆動用のサーボモータ１４からなる加振機構１５とで構成している。
【００２０】
図２は図１の制振装置１を拡大した具体例の側面図、図３は図２の矢視Ａ−Ａに添う平面図である。図２及び図３において、枠体５は、上部の構造物３への取付け部５ａを設け、上部で制振すべき構造物３に固定した場合を示す。又、５ｂは振動体８の上下動を確保する枠体５の左側の開口部、１６は上記開口部５ｂを形成する上下の枠体５の水平材５ｃ，５ｄ部にアーム部７を受けるように設けた防弦材である。
【００２１】
アーム部７は、図３に示すように水平軸６連結側が間隔を大きく、先端側が間隔の小さい二股状に形成し、先端寄りの小さい間隔のアーム部７内側に自在軸受１７を設け、この自在軸受１７にナット部１２を支持している。
【００２２】
ナット部１２に螺合したボールねじ１３は端部を枠体５上の上下の軸受１８及び１９により支持し、下部軸受１９を貫通して延びる軸端が枠体５底部に設けたギヤー箱２０を介してサーボモータ１４の駆動軸と接続されている。
【００２３】
ばね９は、間隔の小さい二股状アーム部７の両外側に一対配置し、アーム部７側に下端部を軸２１で支持したシリンダー型フレーム２２と、一端を枠体５の天井部に軸２３に軸着してシリンダー型フレーム２２の上端板２２ａを貫通してシリンダー型フレーム２２内に伸縮可能に延びるロッド２４と、一端を同ロッド２４先端に保持した端板２４ａに接し他端を前記シリンダー型フレーム２２の上端板２２ａ下面に保持して装着したコイルばね２５とで構成される。
【００２４】
又、油圧ダンパー１０は二股状アーム部７の対称位置と枠体上面との間に一対上下方向に並列に接続して設けている。
【００２５】
図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図、図５は図４のＣ−Ｃ矢視図であり、自在軸受１７の実施例を示す。自在軸受１７は、中央部に開口２６を備え且つ両側縁に移動用ローラ２７を備えた座板２８をアーム部７のガイド部３１上に設け、この座板２８上に固定され、開口２６に面して設けた一対の軸受部２９と、アーム部７の対向部に形成されて上記座板２８のローラ２７と緩く嵌合する溝３０を有するガイド部３１とで構成している。
【００２６】
ナット部１２は一対のトラニオン軸部を上記一対の軸受部２９に支持して開口２６内で傾動自由に、又、上記自在軸受１７を介しアーム部７の長手方向へ一定距離移動自由に支持されると共にボールねじ１３と螺合した状態下でアーム部７が自由に上下回動可能にしている。
【００２７】
なお、前記振動吸収機構１１は、ばね９又は油圧ダンパー１０の何れか一方だけで構成しても良く、又前記制振装置１の形状等も、更に適宜に変更されてよいものである。
【００２８】
上述した装置は、橋梁等、上下振動を発生し易い構造物３上に図１〜図２のように上部取付け式、又は図示してない下部取付け式のように、複数個のユニットを分散配置して取付けることができる。
【００２９】
このような装置によると、橋梁等制振すべき構造物３に、風や地震によって、上下方向の振動を発生したとき、その上下振動は一方でばね９及び油圧ダンパー１０からなる振動吸収機構１１により受動的なパッシブ機能で吸収され、同時に他方で速度計２により構造物３の上下振動速度の信号２ａを検出し、制御装置４に入力し、制御装置４がサーボモータ１４及びボールねじ１３からなる加振機構１５に制御信号４ａを出力し、この出力信号によりボールねじ１３を回転させ、振動体８を前記検出された振動速度に応じた速さで能動的に上下方向に振動させるアクティブ機能で構造物振動を相殺する。即ち、構造物３に発生する上下振動は、振動吸収機構１１のパッシブ機能と加振機構１５のアクティブ機能の両方で制振される。
【００３０】
従って、構造物３に発生する振動は、低風速域から高風速域まで広い範囲で高い制振効果を挙げることができ、且つ地震動に対しても有効である。
【００３１】
又、アーム部７を使用したカンチレバー式の振動体８を使用することによりアーム長さの調節や、ばね９のアーム取付位置の調節で振動周期の調整が容易になり、振動吸収機構１１のばね９と油圧ダンパー１０及び加振機構１５のボールねじ１３駆動系をアーム部７と交差方向に並列に配置し得るから装置ユニットを著しくコンパクトに構成できるようになり、装置の分散配置と、取付け場所の選定を容易にし、小型の装置を分散配置することによって構造物側の補強の負担を低減できる。
【００３２】
又、装置の大きさに比較して大きなマス重量の振動体８を備え、大きい振動ストロークを得ることが可能になるため、１ユニット単位の制振性能が高まる。
【００３３】
又、装置ユニットを上記実施例で示したように構造物３に上部側で固定することも、下部側で固定することも可能であるから装置の構造物３への取付けが容易になり、取付けの自由度が増し、更に振動体８のアクティブ振動に際し、振動体８が過度に揺れた場合に防弦材１６がその衝撃を吸収してユニット枠体５及び構造物３への衝撃を和らげ、装置の安全性を保てる。
【００３４】
なお、前記加振機構は、非常の際にはブレーキ運転となる自動運転を行うと制振装置の故障時の危険防止が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上、具体的に説明したように、本発明によれば、アーム部に保持された振動体と、振動体の上下方向の振動を吸収する振動吸収機構と、アームを上下動させることにより振動体を上下往復動させるボールねじ及びこのボールねじを回転させるモータからなる加振機構とを備えた構成とし、又、アーム部にボールねじを装着するための自在軸受を介して装着したナット部を移動自在にした構成、アーム部の上下の揺れストロークを制限する防弦材を設けた構成、更に、制振装置を構造物の上部に固定式とする構成も提供したので次のような効果を奏するものである。
【００３６】
（１）風や地震等により構造物に発生した上下方向振動のエネルギーが、振動吸収機構により受動的に振動吸収するパッシブ機能と、加振機構により構造物の振動速度に応じて振動体を能動的に上下移動させて構造物の上下振動エネルギーを相殺するアクティブ機能との両方で同時に抑制され、振動防止を計れることになり、低風速域から高風速域までの各上下振動範囲に効率的な制振を実現する効果を奏した。
【００３７】
（２）又、前記ナット部を、上記振動体のアーム部にアーム部長手方向へ移動自由に支持した一対の軸受部にトラニオン軸部を介し回動可能に支持したことにより、アーム部の回動に係わらず、ナット部を自由にボールねじと螺合駆動できるようにし、振動体の迅速な加振を可能にする。
【００３８】
（３）又、それによって、装置の構成を著しくコンパクトにし、装置の分散配置と、取付け場所の選定を容易にし、更に分散配置で構造物側の補強の負担を低減することができる。
【００３９】
（４）又、振動体の揺れストロークエンド個所のフレーム又は構造体側に前記振動体と係合する防弦材を具備したから、振動体の構造物側への予期しない衝突時の衝撃を緩和し、危険を防止することができる。
【００４０】
（５）更に、前記制振装置を上部固定式に使用できるように構成したから、装置を分配配置するに当たって装置の取付け方法の自由度を増し、取付けを容易にする等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る上下方向アクティブ制振装置の全体を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施例の制振装置部分の詳細な側面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図４におけるＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】従来の上下方向制振装置の側面図である。
【符号の説明】
１            制振装置
２            速度計
３            構造物
４            制御装置
５            枠体
６            水平軸
７            アーム部
８            振動体
９            ばね
１０          油圧ダンパー
１１          振動吸収機構
１２          ナット部
１３          ボールねじ
１４          サーボモータ
１５          加振機構
１６          防弦材
１７          自在軸受
１８，１９    軸受
２１，２３    軸
２２          シリンダー型フレーム
２４          ロッド
２５          コイルばね
２６          開口
２７          移動用ローラ
２８          座板
２９          軸受部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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