(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加質量体と、該付加質量体を構造物に支持する、弾性変形自在な積層ゴムユニットを複数段に積み重ねてなる支持手段とを備えた制振装置であって、
前記積層ゴムユニットの所定方向への弾性変形を拘束する弾性変形拘束手段が、前記支持手段の一部の積層ゴムユニットに設けられていることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
上記弾性変形拘束手段は、上記構造物が水平方向の外力を受けて水平方向の直交する任意の２方向へ揺動する際に、直交する一方向への揺動を許容し、直交する他方向への揺動を規制することを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
上記弾性変形拘束手段は、揺動を許容する方向に沿って設けられるレールと、該レールに沿ってスライド可能に設けられるスライダーとからなるスライド機構であることを特徴とする請求項２に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震や風による建物や倉庫ラックなどの構造物の振動（揺動）を抑制する制振装置に関し、とくに、構造物の固有周期に同調させる付加質量体を積層ゴムを用いて支持した制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、制振装置として知られる同調質量ダンパ（Tuned Mass Damper、以下ＴＭＤと略称する）は、制振すべき構造物に対し相対移動が可能な付加質量体を備えており、この付加質量体の振動周期を前記構造物の固有周期に同調させてかつこの付加質量体に適切な減衰を持たせることによって前記構造物の振動エネルギーを低減させている。
【０００３】
従来の付加質量体を積層ゴムによって支持した弾性支持方式の制振装置では、構造物の屋上や床面などに分散配置され、上下に重合された積層ゴムでなる多段積層ゴム支承によって付加質量体が支持されている。その付加質量体は、構造物の固有周期と同調した振動周期で揺動するようになっている。そして、その固有周期は主に付加質量体を支持する多段積層ゴム支承の積み上げ段数で決まる。よってこのＴＭＤは、多段積層ゴム支承の積み上げ段数を調整することによって、固有振動数を変更することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、構造物の固有周期は、各々の構造物の形状や内部構造に影響され、その揺動する方向によって異なるのが一般的である。
例えば、平面形状が略長方形状で、内部の構造が略均一な剛性を備えた構造物が揺動する場合、同じ外力が入力されたとしても、短手方向に揺動する方が長手方向に揺動するより周期が長く大きく揺動し、逆に長手方向に揺動する場合には、周期が短く小さく揺れることになる。
また、平面形状が略正方形状の構造物であっても、内部の特定箇所に大きな空間を有するなど、その構造上に剛性の偏りがあると、入力された外力の方向によって構造物の揺動周期が異なってしまう。
【０００５】
しかしながら、上記従来の付加質量体と積層ゴムとによる弾性支持方式の制振装置では、積層ゴムに支持された付加質量体が水平面内のいずれの方向にも同じ周期で揺動する。即ち、この制振装置が同調して減衰できる揺動は、特定周波数に限られてしまうため、特定の方向の振動しか減衰することができないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、その目的は、構造物に発生する異なる振動周期の振動を減衰させることができる安価な制振装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る制振装置は、付加質量体と、該付加質量体を構造物に支持する、弾性変形自在な積層ゴムユニットを複数段に積み重ねてなる支持手段とを備えた制振装置であって、前記積層ゴムユニットの所定方向への弾性変形を拘束する弾性変形拘束手段が、前記支持手段の一部の積層ゴムユニットに設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による制振装置によれば、積層ゴムユニットの所定方向への弾性変形を拘束する弾性変形拘束手段が、支持手段の一部の積層ゴムユニットに設けられているので、支持手段の一部の積層ゴムユニットの所定方向への弾性変形を規制し、規制されていない方向への弾性変形を許容することができる。従って、支持手段全体として、弾性変形拘束手段によって弾性変形が規制された方向に対して剛性を高く、付加質量体の固有振動周期を短くすることができる。この結果、弾性変形が規制された方向に対しては付加質量体を短周期で揺動させ、規制されていない方向に対しては長周期で揺動させることができるので、１台の制振装置で、方向によって異なる固有振動周期が得られることになり、異なる振動周期の揺動をそれぞれ減衰させることができる。
【０００９】
また、弾性変形拘束手段によって弾性変形を規制する積層ゴムユニットの数を調節することにより、構造物の振動周期に制振装置の振動周期が同調するように、制振装置の振動周期を容易に変更することができる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る制振装置は、請求項１に記載の制振装置であって、上記弾性変形拘束手段は、上記構造物が水平方向の外力を受けて水平方向の直交する任意の２方向へ揺動する際に、直交する一方向への揺動を許容し、直交する他方向への揺動を規制することを特徴とする。
【００１１】
本発明による制振装置によれば、制振装置を構造物に設置する際に、構造物が揺動する水平方向の直交する２方向に対して、制振装置の支持手段の一部の積層ゴムユニットの弾性変形が規制されない方向と構造物が長周期で揺動する方向とを一致させ、制振装置の支持手段の一部の積層ゴムユニットの弾性変形が規制される方向と構造物が短周期で揺動する方向とを一致させることにより、構造物の振動周期に合わせて効率良く入力する振動を減衰することができる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に係る制振装置は、請求項２に記載の制振装置であって、上記弾性変形拘束手段は、揺動を許容する方向に沿って設けられるレールと、該レールに沿ってスライド可能に設けられるスライダーとからなるスライド機構であることを特徴とする。
【００１３】
本発明による制振装置によれば、弾性変形拘束手段を、レールとレールに沿ってスライド可能に設けられるスライダーとからなるスライド機構によって構成したので、構造を簡単にすることができるとともに、取り付け、取り外しを容易にすることができ、制振装置の固有振動周期を構造物の振動周期に同調させることを容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は本発明の制振装置をハイブリッド方式の制振装置に適用した一実施形態を示し、図１は制振装置の正面図、図２は図１の平面図であり、図３は本発明に適用される弾性変形拘束手段の側面図である。
【００１６】
本実施形態のハイブリッド方式の制振装置３０は、制振対象である建物１の屋上に設けられ、パッシブマス１２を弾性支持した本発明の制振装置をなすパッシブ制振手段１０と、アクティブマス３８が往復移動自在に設けられたアクティブ制振手段２０とを結合して構成されている。
【００１７】
上記パッシブ制振手段１０は、直方体状に形成され所定の質量が備えられ付加質量体をなすパッシブマス１２と、このパッシブマス１２を建物１の屋上に支持する一対の支持手段１６とによって構成されている。この支持手段１６は、パッシブマス１２の長手方向の両端側に互いに間隔を隔てて設けられている。
【００１８】
上記各支持手段１６は、所定の強度を備え平面形状が長方形状の鋼板でなる支持基板１４ｂと、この支持基板１４ｂの四隅にそれぞれ立設される積層ゴム１４とで構成される積層ゴムユニット１４が、８段に積み重ねられて形成されている。そして、各支持手段１６の最上段の積層ゴムユニット１４には、上記パッシブマス１２が架け渡されて載置され、パッシブマス１２は各積層ゴム１４ａに固定されている。
【００１９】
また、重ねられた８段の積層ゴムユニット１４のうち、上側の２段の積層ゴムユニット１４には、積層ゴム１４ａの所定方向の弾性変形を拘束するための弾性変形拘束手段をなすスライド機構１８が積層ゴム１４ａに並設されている。このスライド機構１８は、スライド方向に配置されるレール１８ａとレール１８ａ上をスライドするスライダー１８ｂとで構成され、各レール１８ａの方向が統一されて配置されている。そして、このスライド機構１８のレール１８ａは、積層ゴムユニット１４の支持基板１４ｂ上に固定され、パッシブマス１２の短手方向に沿わされるとともに、各積層ゴムユニット１４を構成する積層ゴム１４ａ間に設けられている。一方スライダー１８ｂは、レール１８ａが設けられる直上に位置する積層ゴムユニット１４の支持基板１４ｂまたはパッシブマス１２に固定され、上記レール１８ａに沿ってスライドする。ここで用いるスライド機構１８の一例としては、その耐久性能を確保するため、レール１８ａとスライダー１８ｂとの間に複数の鋼球を介在させ、この鋼球が循環して鋼球の摩耗によるスライド性能の劣化を防止しつつスライダー１８ｂをスライドさせるリニアベアリングが適している。
【００２０】
上記アクティブ制振手段２０は、上記パッシブマス１２上にパッシブマス１２の長手方向中央に位置させて設けられている。このアクティブ制振手段２０は、パッシブマス１２上にベース盤３２が設けられ、このベース盤３２上の中央にパッシブマス１２の短手方向、即ちパッシブマス１２が長周期で揺動する方向に沿ってスクリューシャフト３６が設けられ、このスクリューシャフト３６にはアクティブマス３８が螺合されている。上記スクリューシャフト３６は、上記ベース盤３２上に適宜間隔を隔てて立設される支持部材３４に軸受けを介して回動自在に支持され、その一端部が駆動装置としてのサーボモータ４０の軸に連結されている。このサーボモータ４０は、その回転を制御する制御手段と接続され、この制御手段は建物１とパッシブマス１２との振動をそれぞれ検知する検知手段と接続されている。また、ベース盤３２上面には、スクリューシャフト３６に沿って溝部４２が設けられ、その内部に上記アクティブマス３８の下端が入り込んで、スクリューシャフト３６の回転に伴ってアクティブマス３８が回転しないように形成されている。
【００２１】
以上の構成により本実施形態のハイブリッド方式の制振装置３０では、パッシブ制振手段１０を構成する支持手段１６の上側２段の積層ゴムユニット１４に設けられたスライド機構１８によって、当該積層ゴムユニット１４はパッシブマス１２の長手方向の弾性変形が拘束されている。したがって、パッシブマス１２の長手方向に変位する振動が入力されても、上側２段の積層ゴムユニット１４は作用せず、下側の６段の積層ゴムユニット１４の積層ゴム１４ａのみが弾性変形して振動を低減させる。一方、パッシブマス１２の短手方向の振動が入力されたときには、８段すべての積層ゴムユニット１４の積層ゴム１４ａが機能して振動を低減する。即ち、パッシブマス１２の長手方向と短手方向とで、入力された振動に対して振動を抑える機能をする積層ゴムユニット１４の数が異なり、一つの支持手段１６でありながら、方向によって２種類の弾性係数を備えることができる。よって、このパッシブ制振手段１０は、パッシブマス１２の長手方向には短周期の固有振動周期を備え、短手方向には長周期の固有振動周期を備えている。
【００２２】
即ち、このハイブリッド方式の制振装置３０を設置する際には、任意の直交する２方向を特定し、そのうち建物１の揺動周期が長い方向に沿わせて、スライド機構１８が並設された積層ゴム１４ａが弾性変形するように配置する。これにより、建物１が長周期で揺動する方向とパッシブマス１２が大きく揺動する方向とを一致させることができる。したがって、建物１の揺動周期に合わせて効率良く減衰させることができる。
【００２３】
また、スライド機構１８を並設する積層ゴム１４ａの数を任意としたので、その数を調節することで、パッシブ制振手段１０が同調する振動周期を容易に変更することができ、またその振動周期も任意に設定することができる。
【００２４】
殊に、スライド機構１８は、構造が簡単であるため、容易に設置および取り外しを行うことができ、この脱着のみによってパッシブ制振手段１０の固有振動周期を建物１の揺動周期に同調させることが容易である。
【００２５】
また、アクティブ制振装置２０では、上記検出手段が建物１の振動とパッシブマス１２の振動とを検出し、これらの検出データによって制御手段がサーボモータ４０の回転を制御して上記スクリューシャフト３６が回転され、上記アクティブマス１２が上記溝部４２に案内されつつスクリューシャフト３６の軸方向に移動される。このとき、上記サーボモータ４０はこの入力振動に対応して正逆回転されることにより、上記アクティブマス３８は溝部４２内を往復移動する。
【００２６】
即ち、アクティブマス３８はスクリューシャフト３６が設けられたパッシブマス１２の短手方向に沿って往復移動可能に設けられているため、検出手段と制御手段とによって、制振する同調周波数を自由に調節して長周期の振動を、さらに効果的に制振できる。
【００２７】
そして、上記のように本発明の制振装置でなるパッシブ制振手段と１０アクティブ制振手段２０とを結合することによって、両制振手段１０，２０が相互に作用して制振することはもちろんのこと、パッシブ制振装置１０の固有振動周期と建物１の振動周期とが同調しなくなった場合であっても、アクティブ制振装置２０を制御して効果的に制振することができる。
【００２８】
上記実施形態において、パッシブマス１２の積層ゴムユニット１４の積み重ね段数を８段とし、積層ゴム１４ａにスライド機構１８を並設させる段数を上側の２段としたが、これらは単なる例示であって、積層ゴムユニット１４を設ける段数およびスライド機構１８を備える位置はこれに限るものではない。
【００２９】
また、上記実施形態においては、積層ゴム１４ａの履歴減衰によってパッシブマス１２の振動を減衰させることができるが、必要に応じてオイルダンパー等の振動減衰手段を建物１とパッシブマス１２との間に追加してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による制振装置によれば、積層ゴムユニットの所定方向への弾性変形を拘束する弾性変形拘束手段が、支持手段の一部の積層ゴムユニットに設けられているので、支持手段の一部の積層ゴムユニットの所定方向への弾性変形を規制し、規制されていない方向への弾性変形を許容することができる。
従って、支持手段全体として、弾性変形拘束手段によって弾性変形が規制された方向に対して剛性を高く、付加質量体の固有振動周期を短くすることができるので、弾性変形が規制された方向に対しては付加質量体を短周期で揺動させ、規制されていない方向に対しては長周期で揺動させることができる。この結果、１台の制振装置で、方向によって異なる固有振動周期が得られることになるので、異なる振動周期の揺動をそれぞれ減衰させることができる。
【００３１】
また、制振装置を構造物に設置する際に、構造物が揺動する水平方向の直交する２方向に対して、制振装置の支持手段の一部の積層ゴムユニットの弾性変形が規制されない方向と構造物が長周期で揺動する方向とを一致させ、制振装置の支持手段の一部の積層ゴムユニットの弾性変形が規制される方向と構造物が短周期で揺動する方向とを一致させることにより、構造物の振動周期に合わせて効率良く入力する振動を減衰することができる。
【００３２】
さらに、弾性変形拘束手段を、レールとレールに沿ってスライド可能に設けられるスライダーとからなるスライド機構によって構成しているので、構造を簡単にすることができるとともに、取り付け、取り外しを容易にすることができる。従って、制振装置の固有振動周期を構造物の振動周期に同調させることを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制振装置の一実施形態を示すハイブリッド方式の制振装置の正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明に適用される弾性変形拘束手段の側面図である。
【符号の説明】
１  建物
１０  パッシブ制振手段
１２  パッシブマス（付加質量体）
１４  積層ゴムユニット
１４ａ  積層ゴム
１４ｂ  支持基板
１６  支承手段
１８  スライド機構（弾性変形拘束手段）
【図１】
0003738639.tif 000002
【図２】
0003738639.tif 000003
【図３】
0003738639.tif 000004