JPH0542789U - 調整機構付き動吸振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重錘の横ずれを規制する横置き板ばね部材を
使用した動吸振装置において、主振動系に対応して固有
振動数の調整を容易になすこと。 【構成】 重錘の一軸方向への移動を規制する横置き板
ばね部材に併置して空気ばね袋を配し、該空気ばね袋へ
導入される空気圧により動吸振装置のばね定数を調整す
ること。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】 Ａ．考案の目的 (1) 産業上の利用分野 この考案は、建物、塔状構造物、橋梁あるいは機械本体及びその基礎等、外的 強制力を受けて振動する構造物における振動の減衰を増加させる制振装置、いわ ゆる動吸振装置（動吸振器あるいはダイナミックダンパともいう）に関する。

【０００２】 (2) 従来の技術 一般に、動吸振装置は、制振しようとする構造物（被制振構造物）の振動数と ほぼ同じ固有振動数をもつか、あるいはそれよりもやや小さな固有振動数を持っ た振動系であり、これを該被制振構造物すなわち主振動系に付加して、主振動系 の振動を低減するものであり、その理論は既に公知である。すなわち、図７に示 すように、該装置（２）は基本的にはばね体と質量体（重錘）とダンパ（減衰器 ）とから構成され、これを主振動系モデルとして表示すると、図８のようになり 、２自由系の振動モデルとして解析されるものである。ここに、Ｍ１，Ｋ１，Ｃ １はそれぞれ主振動系（１）の等価質量、等価ばね定数、減衰係数である。

【０００３】 本出願人は先に、実願平２−１０８８９３号（以下「先行技術」という）にお いて、横（水平）方向の振動系に適用される動吸振装置を提案した。 すなわち、該先行技術の動吸振装置によれば、底板上に設置された固定支持体 と；該固定支持体に支持部材を介して支持され、一軸方向に移動の許容される重 錘部と；前記固定支持体と前記重錘部の移動方向の対向端部との間に配される横 置き板ばね部材と；前記固定支持体と前記重錘部とに介装される減衰部と；から なる構成を採るものであって、その作用として、外力により主振動系に振動が生 起すると、本装置における固定系たる底板及び固定支持体と可動系たる重錘部と に相対的変位が生じるが、横置き板ばね部材はこの動きをその横剛性により一方 向移動にのみ規制し、かつ、板ばね部材の小さなばね定数特性によりその移動に 対して殆ど抵抗とならない。このため、重錘部は外力の振動に良好に追従し、か つ、減衰部によりその変位と反対方向への減衰力を受けて主振動系の振動を速や かに減衰させる。

【０００４】 しかして、本動吸振装置の固有振動数は、重錘の質量、横置き板ばね部材のば ね定数によって決まるものであり、設計当初においては、これらの決定変量をこ の動吸振装置の設置される構造物すなわち主振動系の固有振動周期に対応させた 理論計算値（設計値）が使用される。 しかるに、主振動系たる構造物の固有振動周期は、設計時の値と構築後の実際 値との差、また、構築後においても種々の要因により一義的に定まらず、主振動 系の固有振動周期に対応して設定される動吸振装置の固有振動数の変更が余儀な くされる事態に立ち至ることがしばしばある。 このような場合、先行技術においては、動吸振装置の固有振動数の変更のため 重錘あるいは板ばねの取り替え作業を要し、正確さを期しがたいうえに、作業手 間もかかる問題がある。

【０００４】 (3) 考案が解決しようとする課題 本考案は上記実情に鑑みなされたものであって、主振動系の固有振動周期の変 化に対してその固有振動数の変更を簡単な操作で、かつ正確に調整できる調整機 構付き動吸振装置を得ることを目的とする。

【０００５】 Ｂ．考案の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本考案の調整機構付き動吸振装置は上記目的を達成するため、次の技術的手段 を採る。 すなわち、第１番目の主たる構成においては、底板上に設置された固定支持体 と；該固定支持体に支持部材を介して支持され、一軸方向に移動の許容される重 錘部と；前記固定支持体と前記重錘部の移動方向の対向端部との間に配される横 置き板ばね部材と；からなる動吸振装置において、前記横置き板ばね部材が配さ れる前記固定支持体と前記重錘部との間に空気ばね袋が介装され、前記空気ばね 袋に封入される空気圧によってばね定数を調整することを特徴とする。 第２番目の主たる構成においては、底板上に設置され四角枠状の外枠体と；前 記外枠体の枠内に所定の空隙を存して収容され、該外枠体の相対向する二辺に固 設された縦置き板ばね部材を介して支持され、他の相対向する二辺に固設された 横置き板ばね部材により一軸方向に移動の許容される四角枠状の内枠体と；前記 内枠体内において支持部材を介して支持され、該内枠体の移動方向に直交する方 向にのみ移動の許容される重錘部と；前記内枠体と前記重錘部の移動方向の対向 端部との間に配される横置き板ばね部材と；からなる動吸振装置において、前記 横置き板ばね部材が配される前記外枠体と前記内枠体との間、及び前記内枠体と 前記重錘部との間に空気ばね袋が介装され、前記空気ばね袋に封入される空気圧 によってばね定数を調整することを特徴とする。

【０００６】 (2) 作用 外力により主振動系に振動が生起すると、本装置における固定系たる固定支持 体あるいは外枠体と可動系たる内枠体・重錘部とに相対的変位が生じるが、横置 き板ばね部材はこの動きをその横剛性により一方向移動にのみ規制し、かつ、そ の移動に対して殆ど抵抗とならない。このため、重錘部は外力の振動に良好に追 従し、かつ、減衰部によりその変位と反対方向への減衰力を受けて主振動系の振 動を減衰させる。 主振動系の振動周期の変化に対し、空気ばね袋内の空気圧の増減をもって本動 吸振装置の固有振動数の調整をなす。

【０００７】 (3) 実施例 本考案の調整機構付き動吸振装置の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例） 図１〜図３はその一実施例（第１実施例）の一軸方向に適用される動吸振装置 Ｄ１を示す。すなわち、図１はその全体の平面構成を示し、図２はその縦断面構 造を示し、図３はその調整機構部を示す。なお、図において、Ｘはこの動吸振装 置Ｄ１が対応する主たる振動系の振動方向、換言すれば重錘部の移動方向を示し 、ＹはＸに直交する方向を示す。

【０００８】 図１及び図２を参照して、この動吸振装置Ｄ１は、底板１と該底板１上に立設 され四角枠体状の外枠体２とからなり、固定系を形成するケーシング３と、該ケ ーシング３の外枠体２内に縦置き板ばね部材４を介して支持されるとともに一方 向にのみ移動可能とされ、可動系を形成する重錘部５と、該ケーシング３の外枠 体２と該重錘部５の移動方向の端面との間に介装される横置き板ばね部材６及び 空気ばね袋７と、重錘部５の下面に設置される減衰部８とからなる。

【０００９】 以下、各部の細部構造を説明する。 ケーシング３は平板状の底板１と該底板１上に設置される四角枠体状の外枠体 ２とからなり、外枠体２は内部に重錘部５の移動を許容する収容空間９を形成す る。なお、２Ｘは該外枠体２のＸ方向に沿う壁体であり、２ＹはＸ方向に直交す る壁体、換言すればＹ方向に沿う壁体である。外枠体２は本考案の固定支持体を 構成する。１０はケーシング３の外側に設けられた補強用リブであり、適宜省略 されうる。

【００１０】 縦置き板ばね部材４は平板状の板ばね体をＵ字状に折り曲げられ、かつ、縦状 に使用され、その一端を外枠体２の壁体２Ｘに適宜の取付け手段（例えば取付け ボルト）をもって固定され、他端を重錘部５の側面に同じく固定される。縦置き 板ばね部材４は本実施例では重錘部５の両側に４か所配されてなるが、その個数 に限定されるものではなく、増減は可能である。また、多段に配されることは自 由であるが、縦方向剛性（鉛直剛性）を大きくし、支持力を増加させる観点から 縦長の一体ものが推奨される。 縦置き板ばね部材４はその使用の態様により、鉛直剛性が大きく、かつ、水平 方向への屈撓性が大きいものであるので、重量物である重錘部５を支持し、かつ 重錘部５の水平方向への変位を抵抗なく許容する。

【００１１】 重錘部５は直方体をなし、所定の重量を有する。そして、ケーシング３の外枠 体２の収容空間９内に所定の空隙を存して配される。

【００１２】 横置き板ばね部材６は、前述した縦置き板ばね部材４と同質のものであって、 平板状の板ばね体をＵ字状に折り曲げて横置きにして使用され、重錘部５の移動 方向（Ｘ）の端面と該端面に対向するケーシング３の外枠体２Ｙの内壁面との間 に１段もしくは多段（本実施例では２段）にわたって設置される。 該横置きばね部材６はその使用特性により、横剛性が大きく、かつ、可撓性が 大きい。換言すればその大きなばね定数特性をもつ。 このため、該横置きばね部材６に連動する重錘部５は一方向にのみ移動が許容 され、かつ、重錘部５の水平方向の変位を抵抗なく許容する。

【００１３】 空気ばね袋７は、中空円筒状をなし、相並ぶ横置き板ばね部材６の間に配され るとともに、その両端部を外枠体２及び重錘５に固設される。本実施例の空気ば ね袋７はベローズ方式を採り、空気導管１１をもって内部に圧縮空気が導入封入 される。

【００１４】 図３はこの空気ばね袋７へ圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構を示す。すな わち、空気圧縮機１２で圧縮された空気は主タンク１３へ導かれ、しかる後空気 弁１４を介して分岐され、補助タンク１５を経由してそれぞれの空気ばね袋７へ 圧送されるものである。 空気圧縮機１２は常時駆動されるものではなく、空気ばね袋７内の圧力を検知 し、その検知信号に基づいて所定圧に維持する制御機構をもって駆動される。

【００１５】 空気ばね袋７はその特性上、ばね定数が小さく、補助タンク１５と連通するこ とにより更に空気ばねのばね定数の低下が図られる。

【００１６】 再び図１及び図２に戻って、減衰部８は、本実施例ではいわゆる油圧ダンパが 使用される。 該油圧ダンパは底板１上に固定され、そのピストン棒１７は重錘５の下面に固 定されたリブ１８に枢着される一方、他端のピストン部はシリンダ１９内に封入 された油とのオリフィス抵抗をもって重錘部５の運動を減衰させる。 該油圧ダンパーは一軸方向の変位に対応し、重錘部５の移動方向に配される。

【００１７】 このような本実施例の動吸振装置Ｄ１は、一軸方向の振動に卓越する構造物（ 例えば、平面形状が長方形をなす中高層建築物）の主振動系において、その方向 に重錘部５の移動方向を合致させて設置する。 そして、本装置の設置にあたり、当該構造物の振動の腹部（通常一次振動系で は構造物の頂部）に設置されることは当然の留意点である。

【００１８】 （実施例の作用・効果） 上記のように構成された本実施例の動吸振装置Ｄ１は以下のように作用する。 外力により主振動系に振動が生起すると、本装置Ｄ１において、固定系をなす ケーシング３と可動系をなす重錘部５とに相対的変位が生じるが、横置き板ばね 部材６はこの動きをその横剛性により一方向移動にのみ規制し、かつ、その移動 を抵抗なく許容する。このため、重錘部５は構造物の振動に良好に追従し、かつ 、減衰部８によりその変位と反対方向への減衰力を受けて主振動系の振動を減衰 させる。 本装置Ｄ１によれば、更に縦置き板ばね部材４によって重錘部５を支持したの で、重錘部５の移動に抵抗が殆ど発生せず該移動に良好に追従し、微小振動に対 して敏感に反応することができる。

【００１９】 主振動系の構造物の振動周期の変化に対し、空気ばね袋７内の空気圧の増減を もって本動吸振装置Ｄ１の固有振動数の調整をなす。 すなわち、構造物の固有振動周期は構築後において設計値とは相違する場合が あり、また、構築後においても増改築等により固有振動周期が変化する。 これに対応して、本動吸振装置Ｄ１の固有振動数を高くする場合には、空気ば ね袋７内の空気圧を高め、ばね定数を大きくする。また、本装置Ｄ１の固有振動 数を低くする場合には、空気ばね袋７内の空気圧を低減させ、ばね定数を小さく する。

【００２０】 このように、本実施例の装置によれば、空気ばね袋７への圧縮空気の圧力調整 により本装置Ｄ１の固有振動数を調整し、容易に主振動系の振動周期の変化に対 応することができる。また、相対置して配された空気ばね袋７相互は空気導管を 介して等圧を保つので、自動的に均等な圧力平衡を得ることができる。空気ばね 袋７に連設して補助空気タンク１５を配したことにより、空気ばね袋７のばね定 数を更に低減化することができる。

【００２１】 なお、本実施例では、重錘部３を縦置き板ばね４で支持したが、円球体（ボー ルベアリング）あるいは円柱体（ローラーベアリング）からなる転動支持体で支 持する態様を採ることができる。

【００２２】 （第２実施例） 図４〜図６に本考案の更に他の実施例（第２実施例）を示す。図において、先 の実施例と同等の部材については同一の符号が付されている。 本実施例の動吸振装置Ｄ２は、平面方向の全変位を許容したものを示す。

【００２３】 この動吸振装置Ｄ２においては、ケーシング３は四角箱状をなし、平板状の底 板１と四角枠状の外枠体２と上蓋２１とから所定の剛性をもって構成され、底板 １をもって構造物の床部に固定される。そして、このケーシング３の外枠体２内 に該外枠体２の相対向する二辺２Ｙに固設された縦置き板ばね部材４Ａ及び他の 二辺２Ｘに固設された横置き板ばね部材６Ａを介して中枠体２２が配される。該 中枠体２２も剛性を保つ。 ７Ａは横置き板ばね部６Ａの中間に配される空気ばね袋である。縦置き板ばね ４Ａは相対向する板ばね要素が二枚一組で配されているが、同一方向に並べても 機能上何ら変わりなく、また、横置き板ばね６Ａも各辺に４枚配されているが、 枚数に限定されるものではない。 そして、この中枠体２２内に同じく該内枠体２２の相対向する二辺２２Ｘに固 設された縦置き板ばね部材４Ｂ及び他の二辺２２Ｙに固設された横置き板ばね部 材６Ｂを介して直方体状の重錘部５が配されている。７Ｂは横置き板ばね部材６ Ｂの中間に配される空気ばね袋である。図から判るように、縦置き板ばねの４Ａ と４Ｂ、及び横置き板ばねの６Ａと６Ｂとは、互いには直交状に配される。

【００２４】 中枠体用の空気ばね袋７Ａ及び重錘用のばね袋７Ｂにはそれぞれ空気導管１１ を介して圧縮空気が導入される。 図６はこれらの空気ばね袋７Ａ・７Ｂに圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構 を示す。すなわち、空気圧縮機１２からタンク１３に圧縮空気が送られ、主タン ク１３より分岐してそれぞれの空気弁１４Ａ，１４Ｂにより補助タンク１５Ａ， １５Ｂを経由して空気ばね袋７Ａ，７Ｂに導かれる。 しかして、空気ばね袋７ＡはＹ軸方向の振動周期の調整に、また、空気ばね袋 ７ＢはＸ軸方向の振動同期の調整に供せられる。

【００２５】 減衰部８はケーシング３の上蓋２１と重錘部５との間に介装設置され、全方向 （二軸方向）の変位に対して対応する粘性せん断抵抗型のダンパが使用される。 すなわち、該減衰部８は、重錘部５の上面に凹設された凹部５Ａと、該凹部５ Ａ内に配置された容器２５と、ケーシング３の上蓋２１に取付けられた支持棒２ ６の下端の円板状の抵抗板２７と、容器２５内に充填される粘性流体Ｌと、から なる。容器２５の底面と抵抗板２７の下面とは所定の間隔ｓに保持され、両者間 に介装する粘性流体Ｌにより生ずる粘性抵抗をもって重錘部５の振動を減衰させ る。

【００２６】 しかして、本実施例の装置Ｄ２においては、中枠体２２はＹ方向に移動が許容 され、重錘部５は中枠体２２に対してＸ方向の移動が許容されるので、全体とし てＸ−Ｙ平面の全方向に自由に変位が許容される。 従って、本実施例装置Ｄ２は塔状構造物のように全方向に振動する構造物系に 適用される。 なお、本実施例では、重錘部５を縦置き板ばね４Ｂで支持したが、該重錘部５ を転動支持体で支持する態様を採ることができる。この場合、円球体（ボールベ アリング）により水平全方向に移動可能に支持するか、Ｘ方向にのみ移動可能な 円柱体（ローラーベアリング）とＹ方向にのみ移動可能な円柱体とを中間プレー トを介して上下に重ねて、水平全方向に移動可能に支持してもよい。

【００２７】 本考案は上記実施例に限定されたものではなく、本考案の基本的技術思想の範 囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本考案の技術範囲内 に包含されるものである。 本実施例図ではいずれも、固定支持体は箱状のケーシング３の態様を採るが、 底板１上に立設される柱材であってもその機能に変るところはない。

【００２８】 Ｃ．考案の効果 本考案の調整機構付き動吸振装置によれば、横置き板ばね部材を使用すること により、良好な振動感度を発揮する動吸振装置において、その固有振動数の調整 を重錘あるいは板ばねの改変作業を伴うことなく、容易にその調整をなすことが できる。しかも、空気ばね袋への圧縮空気の導入加減により連続的にして、かつ 正確な調整ができ、従って、固有振動数の最適値を探し出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の調整機構付き動吸振装置の一実施例
（第１実施例）の全体構成を示す一部断面平面図。

【図２】図１のII−II線断面図。

【図３】調整機構部の模式図。

【図４】本考案の調整機構付き動吸振装置の他の実施例
（第２実施例）の平面図。

【図５】図４のV −V 線断面図。

【図６】調整機構部の模式図。

【図７】動吸振装置の概念説明図。

【図８】動吸振装置の振動モデル。

【符号の説明】

１…底板、２…外枠体、３…ケーシング、４，４Ａ，４
Ｂ…縦置き板ばね部材、５…重錘部、６，６Ａ，６Ｂ…
横置き板ばね部材、７，７Ａ，７Ｂ…空気ばね袋、８…
減衰部

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】底板上に設置された固定支持体と；該固定
   支持体に支持部材を介して支持され、一軸方向に移動の
   許容される重錘部と；前記固定支持体と前記重錘部の移
   動方向の対向端部との間に配される横置き板ばね部材
   と；からなる動吸振装置において、 前記横置き板ばね部材が配される前記固定支持体と前記
   重錘部との間に空気ばね袋が介装され、 前記空気ばね袋に封入される空気圧によってばね定数を
   調整する、 ことを特徴とする調整機構付き動吸振装置。
2. 【請求項２】底板上に設置され四角枠状の外枠体と；前
   記外枠体の枠内に所定の空隙を存して収容され、該外枠
   体の相対向する二辺に固設された縦置き板ばね部材を介
   して支持され、他の相対向する二辺に固設された横置き
   板ばね部材により一軸方向に移動の許容される四角枠状
   の内枠体と；前記内枠体内において支持部材を介して支
   持され、該内枠体の移動方向に直交する方向にのみ移動
   の許容される重錘部と；前記内枠体と前記重錘部の移動
   方向の対向端部との間に配される横置き板ばね部材と；
   からなる動吸振装置において、 前記横置き板ばね部材が配される前記外枠体と前記内枠
   体との間、及び前記内枠体と前記重錘部との間に空気ば
   ね袋が介装され、 前記空気ばね袋に封入される空気圧によってばね定数を
   調整する、 ことを特徴とする調整機構付き動吸振装置。
3. 【請求項３】固定支持体もしくは外枠体と重錘部との間
   に減衰部が介装設置されてなる請求項１又は請求項２に
   記載の調整機構付き動吸振装置。
4. 【請求項４】支持部材は、重錘部の移動方向の側面と固
   定支持体もしくは内枠体との間に介装される縦置き板ば
   ね部材である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の調整機構付き動吸振装置。
5. 【請求項５】支持部材は、底板と重錘部の下面との間に
   介装される転動支持体である請求項１ないし請求項３の
   いずれかに記載の調整機構付き動吸振装置。