(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に据え付けるためのベース上に、上下方向のガイド機構に沿わせて重錘を上下動できるように配設し、該重錘を挟んで対峙するよう上記ベース上に、所要高さの架台をそれぞれ設けて、該各架台に支点部をそれぞれ回動可能に取り付けたレバーの一端側を長レバー部とし且つ他端側を短レバー部とし、該各レバーの長レバー部の先端部を上記重錘に補助リンクを介し上下方向に回動自在に連結して、上記レバーの回動時における長レバー部と上記重錘の移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収するようにすると共に、各レバーの短レバー部を、上記構造物の振動周期に上記重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構を介してベースに連結した構成を有することを特徴とする上下方向制振装置。
【請求項２】
レバーの長レバー部の先端部が補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されて上記レバーの回動時における長レバー部との移動軌跡の誤差を補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある重錘をモータの駆動で上下動できるようにし、且つ構造物の上下方向の揺動を検知する揺動検知センサと該揺動検知センサの信号を位相制御して上記モータへ駆動指令を送る位相制御器とを備えた請求項１記載の上下方向制振装置。
【請求項３】
長レバー部の先端部が重錘に補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されていてレバー回動時における長レバー部と重錘との移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある各レバーの短レバー部の回動変位が伝えられるように、構造物の振動周期に重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構に並列させて減衰機を設置した請求項１又は２記載の上下方向制振装置。
【請求項４】
長レバー部の先端部が重錘に補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されていてレバー回動時における長レバー部と重錘との移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある各レバーの短レバー部に、構造物の振動周期に重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構の取付位置を変更できるように複数の取付孔を長手方向に並べて設けた請求項１，２又は３記載の上下方向制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は橋梁等の構造物に発生する上下方向の揺動を抑制するために用いる上下方向制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、橋梁の分野において、床版（橋床）に発生する揺動（振動）のうち、上下方向の揺動を抑制する制振装置として、これまでに提案されているものとしては、図９にその一例の概略を示す如く、橋梁の床版ａの下面に据え付けるようにしたベースｂの下面側に、上下方向ガイドｃに沿わせて重錘ｄを上下動できるように配置すると共に、該重錘ｄを、周期同調機構としてのばねｅによりベースｂの下面から吊り下げるようにして、床版ａに発生した揺動力を抑えようとする力を、重錘ｄの上下方向の振幅変位によって得られるようにしてある。
【０００３】
すなわち、この制振装置の場合、受動型であるため、床版ａに上下方向の揺動が発生すると、その揺動変位に対し重錘ｄが９０度遅れの位相で上下方向へ変位させられることによって、床版ａの上下方向の揺動に減衰力が与えられることになる。
【０００４】
又、上記制振装置において、重錘ｄをモータの駆動で上下方向に変位させるようにした能動型とした場合は、モータの駆動で、床版ａの上下方向の揺動変位に対して重錘ｄを９０度遅れ位相で上下方向に振幅変位させることにより、床版ａの上下方向の揺動に制御力を与えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記制振装置では、受動型、能動型のいずれの型式とした場合でも、重錘ｄの質量と変位量（ストローク）に応じてばねｅの強度（長さ）が決定されるため、上下方向の長さ（高さ）が大きくなってコンパクト化が困難であり、又、ばねｅは強度を高めることにより大質量を支持することはできるが、大きいストロークを許容できるように伸縮するには限度があり、したがって、長周期化を実現することは困難であり、更に、固有周期の調整も簡単に行うことはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、構造物の上下方向の揺動を抑制するための上下方向制振装置において、コンパクト化を達成することができるようにすると共に、長周期化にも対応でき且つ固有周期の調整を容易に行うことができるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、構造物に据え付けるためのベース上に、上下方向のガイド機構に沿わせて重錘を上下動できるように配設し、該重錘を挟んで対峙するよう上記ベース上に、所要高さの架台をそれぞれ設けて、該各架台に支点部をそれぞれ回動可能に取り付けたレバーの一端側を長レバー部とし且つ他端側を短レバー部とし、該各レバーの長レバー部の先端部を上記重錘に補助リンクを介し上下方向に回動自在に連結して、上記レバーの回動時における長レバー部と上記重錘の移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収するようにすると共に、各レバーの短レバー部を、上記構造物の振動周期に上記重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構を介してベースに連結した構成とする。
【０００８】
上下方向に揺動が発生する構造物にベースを据え付けて用いると、構造物の上下方向の揺動が重錘に伝えられて、該重錘が９０度遅れの位相で上下方向に振幅変位させられるため、構造物の揺動が抑制される。この際、重錘から周期同調機構へ伝えられる動きはレバーの回動により縮小されたものとなるため、小型の周期同調機構を用いることができ、全体の高さを低くできてコンパクトにまとめることができる。
【０００９】
又、レバーの長レバー部の先端部が補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されて上記レバーの回動時における長レバー部との移動軌跡の誤差を補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある重錘をモータの駆動で上下動できるようにし、且つ構造物の上下方向の揺動を検知する揺動検知センサと該揺動検知センサの信号を位相制御して上記モータへ駆動指令を送る位相制御器とを備えた構成とすることにより、モータの駆動で重錘の振幅を制御できるため、構造物の揺動を素早く抑えることができる。
【００１０】
更に、長レバー部の先端部が重錘に補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されていてレバー回動時における長レバー部と重錘との移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある各レバーの短レバー部の回動変位が伝えられるように、構造物の振動周期に重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構に並列させて減衰機を設置した構成とすることにより、重錘の運動エネルギーを減衰機で消費させることができ、構造物の揺動を速やかに減衰させることができる。
【００１１】
更に又、長レバー部の先端部が重錘に補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されていてレバー回動時における長レバー部と重錘との移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある各レバーの短レバー部に、構造物の振動周期に重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構の取付位置を変更できるように複数の取付孔を長手方向に並べて設けた構成とすることにより、周期同調機構の取付位置を変更すると、固有周期を調整できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１乃至図３は本発明の実施の一形態を示すもので、矩形平盤状に形成したベース１の中央部上に、前後方向の寸法を長くして左右方向の寸法を短くした所要質量の重錘２を配設し、上記ベース１の前後方向の中央部付近の上面に、該重錘２を左右方向より挟んで対峙するように左右２本ずつの支柱３を前後方向に所要間隔をあけて立設すると共に、該左右方向に対峙する支柱３同士の上端をビーム４でそれぞれ連結し、且つ該前後に位置する両ビーム４の中間部を連結材５で連結して、各支柱３とビーム４と連結材５により重錘２を左右方向に跨ぐようにした門型の支持フレーム６を構成し、且つ上記重錘２の上下方向のガイド機構７として、該支持フレーム６の各支柱３の内側面となる左右対向面に、上下方向に延びるリニアガイドレール８を取り付けると共に、該リニアガイドレール８に係合させたリニアガイドブロック９を、上記重錘２の左右側面に取り付け、重錘２がガイド機構７に沿って上下方向へ自由に変位できるようにする。
【００１４】
又、上記ベース１上の四隅に、所要高さとした架台１０をそれぞれ立設して、各架台１０上に軸受１２を設置し、左右別々に前後方向に配した支軸１１をそれぞれ軸受１２により回転自在に支持させ、該支軸１１の両端部付近の位置に、支点部Ａから両端部までの長さが異なるようにして一端側を長レバー部１３ａ、他端側を短レバー部１３ｂとし且つ短レバー部１３ｂの長手方向に複数の固有周期調整用の取付孔１４を設けて支点部Ａを屈曲させてへの字状に形成してなるレバー１３の上記支点部Ａをそれぞれ取り付けて、該レバー１３が支軸１１を中心として上下方向へ回動できるようにし、又、上記重錘２をガイドレール８に沿う上下方向中間部に位置させた状態として、上記レバー１３の長レバー部１３ａの先端部を、重錘２の上面に固設したブラケット１５に、補助リンク１６を介してピン１７，１８により上下方向へ回動自在に連結し、且つ上記レバー１３の短レバー部１３ｂとベース１上の左右方向の中央部付近の位置との間に、構造物の振動周期に重錘２の固有周期を合わせるための周期同調機構１９を、短レバー部１３ｂの屈曲角度に合わせて傾斜状態に配置して、該周期同調機構１９の先端部となる上端部を、上記短レバー部１３ｂの所要の取付孔１４に取付ピン２０にて取り付けると共に、該周期同調機構１９の基端部となる下端部を、上記ベース１上に固定したブラケット２２にピン２１にて取り付けてなる受動型の上下方向制振装置とする。
【００１５】
上記周期同調機構１９は、圧縮力と引張力の両方に作用するようにしたもので、たとえば、図４（イ）に示す如く、長手方向の両端を塞いだ円筒ケース２３内に、該円筒ケース２３の長手方向の一端を通してロッド２４を出入自在に挿入し、該ロッド２４の挿入端（内端）に、円筒ケース２３内を長手方向に摺動できるようにしたピストン２５を取り付け、且つ該ピストン２５の両側に均等に振り分けて配置するように円筒ケース２３内に皿ばね２６を組み入れた構成としたものや、図４（ロ）に示す如く、図４（イ）に示したものと同様な構成において、皿ばね２６に代えて、コイルばね２７を用いたもの等を採用する。
【００１６】
上記構成とした本発明の上下方向制振装置は、たとえば、図５（イ）に示す如く、橋梁の床版２８の下面に取り付けたケージ２９に搭載して、ベース１をケージ２９の底部に据え付けて用いるようにしたり、あるいは、図５（ロ）に示す如く、天地を逆にして、ベース１を床版２８の下面側に据え付けて用いるようにする。又、床版２８の上面に据え付けるスペースがあれば、上面に据え付けるようにしてもよい。
【００１７】
今、一例として、上下方向制振装置が図５（イ）に示す如く据え付けてある状態において、床版２８に上下方向の揺動が発生すると、その揺動エネルギーはケージ２９からベース１を経て支持フレーム６へ伝達されるため、重錘２はガイド機構７を介し床版２８の揺動変位に対し９０度の遅れ位相で上下方向に振幅変位させられることにより、床版２８の上下方向の揺動が効果的に減衰させられる。
【００１８】
上記において、重錘２の上下方向の振幅変位は、支軸１１を中心とするレバー１３の回動変位により周期同調機構１９に伝えられることで床版２８の揺動に周期が合わせられるが、この際、レバー１３は、支軸１１が通る屈曲部を支点部Ａとして力点側が長レバー部１３ａで作用点側が短レバー部１３ｂとなっているため、周期同調機構１９に対し重錘２の振幅変位をレバー比（長レバー部１３ａと短レバー部１３ｂの長さの比）に応じて縮小して伝えることができる。なお、レバー１３の回動時、長レバー部１３ａの先端部の補助リンク１６はクランク運動をするため、長レバー部１３ａと重錘２の移動軌跡の誤差を吸収することができる。したがって、周期同調機構１９は小型のもので済むため、装置全高を低く抑えることができてコンパクト化を達成することができる。
【００１９】
このように、周期同調機構１９は重錘２の振幅変位を直接受けることがないので、重錘２が大質量で変位量が大きい場合でも、レバー１３のレバー比を適正に選定しておくことによって容易に長周期化を図ることができる。又、現場での使用状態において、固有周期の調整が必要になったような場合でも、レバー１３の短レバー部１３ｂには長手方向に複数の取付孔１４が設けてあるため、周期同調機構１９の取付位置を変更して装置自身の固有周期を変更することで容易に対処することができる。
【００２０】
次に、図６及び図７は本発明の実施の他の形態を示すもので、能動型に構成したものである。すなわち、図１乃至図３に示した受動型の上下方向制振装置と同様な構成において、支持フレーム６の上面部にモータ３０を下向きに設置して、該モータ３０の出力軸に、ボールスクリューの如きねじ軸３１を直結し、該ねじ軸３１を、重錘２の中心部に、軸受３２を介して上下方向に貫通させて、モータ３０の駆動で重錘２を上下方向に変位させられるようにし、且つ図５（イ）（ロ）に示した床版２８の如き構造物の揺動を検出する加速度センサからなる揺動検知センサ３３と、該揺動検知センサ３３で検知した信号を位相制御して上記モータ３０へ駆動指令を送る位相制御器３４とを備えた構成としたものである。なお、モータ３０は装置全体の据え付け向きに応じて二点鎖線で示すようにベース１の下面に設置してもよい。
【００２１】
図６及び図７に示すように構成してある上下方向制振装置を、図５（イ）や（ロ）に示したものと同様に橋梁の床版２８に据え付けて用いた場合、床版２８の上下方向の揺動が揺動検知センサ３３で検知されると、その信号が位相制御装置３４で位相制御されてからモータ３０へ出力されることで、モータ３０が駆動される。この場合、モータ３０の駆動力とは、重錘２の上下方向振幅変位を加速する制御力であり、又、重錘２が必要とする振幅を保持するための減衰力を与える制動力でもある。すなわち、床版２８が揺動することにより重錘２に与えられたエネルギーは制御力を与えないと発散してしまうので、モータ３０の駆動により、重錘２を必要とする振幅まで加速する制御力と、発散を抑える制動力を与えることができる。したがって、床版２８の上下方向の揺動を素早く抑えることができる。
【００２２】
なお、上記図６及び図７の実施の形態では、モータ３０の駆動で回転させられるようにしたねじ軸３１を重錘２に貫通させて螺合させるようにした場合を示したが、これに代えて、重錘２の側面にラックを上下方向に取り付け、且つ該ラックに噛合させたピニオンをモータ３０で駆動することにより、重錘２を上下動させるようにしてもよい。又、このラック・ピニオン方式の場合、モータ３０の抵抗あるいは励磁電圧を変えることで減衰力を調整できるので、受動型として構成することもできる。
【００２３】
次いで、図８は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１乃至図３に示した上下方向制振装置と同様な構成において、重錘２を挟んで左右各側に設置してある前後の周期同調機構１９に並列させて、減衰機としてのダッシュポット３５を配置し、且つ前後に位置する各周期同調機構１９の先端部をレバー１３の短レバー部１３ｂに止めるためにピン２０を用いることに代えて、前後方向に長い共通のピン軸３６を用いて、該ピン軸３６の中央部に上記ダッシュポット３５の先端部を連結すると共に、ダッシュポット３５の基端部を、ベース１上に固設したブラケット３７にピン３８で枢着させるようにしたものである。
【００２４】
図８に示すように構成した場合は、重錘２の上下方向の振幅変位に基づいてレバー１３の短レバー部１３ｂの回動変位がピン軸３６を介してダッシュポット３５に伝えられるため、床版２８の揺動エネルギーが重錘２の運動エネルギーに変換されると同時にダッシュポット３５にて消費されることにより、床版２８の揺動が速やかに且つ効果的に減衰させられる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、図８に示した減衰機としてのダッシュポット３５は図６及び図７に示した能動型のものに対して同様に設置することができると共に設置数も任意に選定できること、又、ダッシュポット３５に代えて、他の型式の減衰機を採用することは任意であること、周期同調機構１９は他の型式のものであってもよいこと、更に、レバー１３の長レバー部１３ａと重錘２との連結には、補助リンク１６に代えて長孔とピンとの組み合わせを用いるようにしてもよいこと、更に又、上記実施の形態では、橋梁の床版に採用した場合を示したが、他の構造物に採用するようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の上下方向制振装置によれば、構造物に据え付けるためのベース上に、上下方向のガイド機構に沿わせて重錘を上下動できるように配設し、該重錘を挟んで対峙するよう上記ベース上に、所要高さの架台をそれぞれ設けて、該各架台に支点部をそれぞれ回動可能に取り付けたレバーの一端側を長レバー部とし且つ他端側を短レバー部とし、該各レバーの長レバー部の先端部を上記重錘に補助リンクを介し上下方向に回動自在に連結して、上記レバーの回動時における長レバー部と上記重錘の移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収するようにすると共に、各レバーの短レバー部を、上記構造物の振動周期に上記重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構を介してベースに連結した構成としてあるので、ベースを構造物に据え付けて用いるようにした状態において、構造物に上下方向の揺動が発生すると、その揺動変位に対し９０度遅れの位相で重錘が上下方向に振幅変位させられることにより、構造物の揺動を減衰させることができ、この際、重錘の振幅変位を、長レバー部と短レバー部とを有するレバーの回動変位によって周期同調機構へ縮小して伝えることができることから、周期同調機構を小型に構成することができ、装置全高を低くすることができてコンパクト化を達成することができ、上記レバーの長レバー部と短レバー部とのレバー比を選定することにより長周期化が可能となり、又、レバーの長レバー部の先端部が補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されて上記レバーの回動時における長レバー部との移動軌跡の誤差を補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある重錘をモータの駆動で上下動できるようにし、且つ構造物の上下方向の揺動を検知する揺動検知センサと該揺動検知センサの信号を位相制御して上記モータへ駆動指令を送る位相制御器とを備えた構成とすることにより、構造物の揺動変位に合わせてモータの駆動で重錘の変位を制御することができるので、構造物の揺動を素早く抑えることができると共に、コンパクトな設計とすることができ、更に、長レバー部の先端部が重錘に補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されていてレバー回動時における長レバー部と重錘との移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある各レバーの短レバー部の回動変位が伝えられるように、構造物の振動周期に重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構に並列させて減衰機を設置した構成とすることにより、重錘の振幅変位に基づく運動エネルギーを減衰機で消費させることができるので、構造物の揺動を速やかにかつ効果的に減衰させることができ、更に又、長レバー部の先端部が重錘に補助リンクを介し上下方向へ回動自在に連結されていてレバー回動時における長レバー部と重錘との移動軌跡の誤差を上記補助リンクのクランク運動により吸収できるようにしてある各レバーの短レバー部に、構造物の振動周期に重錘の固有周期を合わせるための周期同調機構の取付位置を変更できるように複数の取付孔を長手方向に並べて設けた構成とすることにより、周期同調機構の取付位置を変更して装置自身の固有周期を変更することで、固有周期の調整を容易に行うことができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の上下方向制振装置の実施の一形態を示す一部切断正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】周期同調機構の構造例を示すもので、（イ）は皿ばね方式を示す概略図、（ロ）はコイルばね方式を示す概略図である。
【図５】本発明の上下方向制振装置の据え付け例を示すもので、（イ）は橋梁床版の下面にケージを介して据え付けた状態の概要図、（ロ）は橋梁床版の下面に天地を逆にして直接据え付けた状態の概要図である。
【図６】本発明の実施の他の形態を示す一部切断正面図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】本発明の実施の更に他の形態を示す側面図である。
【図９】これまでに提案されている上下方向制振装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  ベース
２  重錘
７  ガイド機構
１０  架台
１１  支軸
１３  レバー
１３ａ  長レバー部
１３ｂ  短レバー部
１４  取付孔
１６  補助リンク
１９  周期同調機構
３０  モータ
３１  ねじ軸
３３  揺動検知センサ
３４  位相制御器
３５  ダッシュポット（減衰機）
Ａ  支点部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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