JP2019035432A

JP2019035432A - Vibration suppression device

Info

Publication number: JP2019035432A
Application number: JP2017155389A
Authority: JP
Inventors: 啓介山田; Keisuke Yamada; 航慈山下; Koji Yamashita
Original assignee: Kansai University
Current assignee: Kansai University
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2019-03-07

Abstract

【課題】自由振動系として振り子を用いても、その腕部の長さが長尺となることを抑えつつ固有振動数を小さくできる振動抑制装置の提供。
【解決手段】振り子３の振り子運動の運動エネルギーだけでなく、台車２の並進運動の運動エネルギーも働かせることで、振動抑制装置１の固有振動数を小さくさせられるから、固有振動数を小さくするために振り子３の腕部１２の長さを過度に長くする必要がない。
【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration suppressing device capable of reducing a natural frequency while suppressing a length of an arm portion from being long even when a pendulum is used as a free vibration system.
SOLUTION: The natural frequency of the vibration suppressing device 1 can be reduced by using not only the kinetic energy of the pendulum motion of the pendulum 3 but also the kinetic energy of the translational motion of the carriage 2 to reduce the natural frequency. In addition, it is not necessary to excessively lengthen the arm portion 12 of the pendulum 3.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、例えば、高層ビルや橋梁などの構造物の振動を抑制するのに用いられる振動抑制装置に関する。 The present invention relates to a vibration suppressing device used for suppressing vibration of a structure such as a high-rise building or a bridge.

下記特許文献１に、この種の振動抑制装置（動吸振器）が提案されている。特許文献１の振動抑制装置では、振り子運動する自由振動系として振り子機構が用いられている。振り子機構は、支点を中心として振り子運動する制振質量体と、制振質量体の振り子運動を減衰させる減衰要素とを有する。 Patent Document 1 below proposes this type of vibration suppressing device (dynamic vibration absorber). In the vibration suppression device of Patent Document 1, a pendulum mechanism is used as a free vibration system that performs a pendulum motion. The pendulum mechanism includes a damping mass body that performs a pendulum motion around a fulcrum, and a damping element that attenuates the pendulum motion of the damping mass body.

なお、特許文献１では、例えば制振質量体は、円弧状の金属製軌道に案内される部材が例示され、減衰要素として、制振質量体に取付けられた磁石が例示されている。 In Patent Document 1, for example, the damping mass body is exemplified by a member guided by an arcuate metal track, and the magnet attached to the damping mass body is exemplified as the damping element.

特開平９−５３６８１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-53681

ところで、この種の振動抑制装置では、構造物の振動を抑制するために、構造物の固有振動数に合わせて振動抑制装置の固有振動数を小さくすることが求められる。そして、自由振動系として振り子機構を用いた振動抑制装置では、固有振動数は、振り子機構における、支点から制振質量体までの腕部の長さに依存する。 By the way, in this kind of vibration suppression device, in order to suppress the vibration of the structure, it is required to reduce the natural frequency of the vibration suppression device in accordance with the natural frequency of the structure. In the vibration suppression device using the pendulum mechanism as the free vibration system, the natural frequency depends on the length of the arm portion from the fulcrum to the damping mass body in the pendulum mechanism.

つまり、特許文献１に記載の振動抑制装置では、固有振動数を小さくするためには腕部の長さを長くする必要があり、求められる固有振動数によっては腕部の長さを長尺にしなければならず、また、腕部の長さの変更に伴って軌道の形状を変更しなければならないといった不都合がある。 That is, in the vibration suppression device described in Patent Document 1, it is necessary to increase the length of the arm portion in order to reduce the natural frequency, and depending on the required natural frequency, the length of the arm portion is increased. In addition, there is an inconvenience that the shape of the track has to be changed with the change of the length of the arm portion.

そこで本発明は、自由振動系として振り子を用いても、その腕部の長さが長尺となることを抑えつつ固有振動数を小さくできる振動抑制装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration suppressing device that can reduce the natural frequency while suppressing the length of the arm portion from being long even when a pendulum is used as a free vibration system.

本発明の振動抑制装置は、並進運動をする第一振動部と、振り子運動をする第二振動部とを備え、前記第一振動部は、車輪を有して振動抑制対象物に載置可能な台車であり、前記第二振動部は、前記台車に支持された振り子であり、該振り子は、支点回りに揺動可能に取付けられた腕部、および腕部に取付けられた重錘を備え、支点回りの振り子運動である揺動を前記台車の並進運動とすべく前記車輪に伝達する伝達機構を介して前記台車に支持されたことを特徴としている。 The vibration suppressing device of the present invention includes a first vibrating part that performs translational movement and a second vibrating part that performs pendulum movement, and the first vibrating part has wheels and can be placed on a vibration suppressing object. The second vibration part is a pendulum supported by the carriage, and the pendulum includes an arm part that is swingably mounted around a fulcrum, and a weight attached to the arm part. The swing is supported by the carriage via a transmission mechanism that transmits the swing, which is a pendulum movement around the fulcrum, to the wheel so as to make it a translational movement of the carriage.

上記構成の本発明によれば、振動抑制対象物に台車を載せ、振動抑制対象物が振動することで、振り子の腕部および腕部に取付けられた重錘が支点回りに揺動すると、振り子の揺動に伴う復元モーメントは、伝達機構を介して台車が並進運動するよう車輪に伝達されるから、台車が質量要素として働き、その分だけ固有振動数が小さくなる。その際に振動抑制対象物には車輪を介して制振力が加えられ、振動抑制対象物の振動が抑制される。 According to the present invention having the above-described configuration, when the carriage is placed on the vibration suppression target object, and the weight attached to the arm part swings around the fulcrum when the vibration suppression target object vibrates, the pendulum The restoring moment that accompanies the swing of the wheel is transmitted to the wheels through the transmission mechanism so that the carriage moves in translation, so that the carriage functions as a mass element, and the natural frequency is reduced accordingly. At that time, a vibration suppression force is applied to the vibration suppression target object via the wheels, and the vibration of the vibration suppression target object is suppressed.

本発明の振動抑制装置では、前記腕部に取付けられる重錘の位置が、前記腕部の長手方向において調整可能とされた構成を採用できる。 In the vibration suppressing device of the present invention, it is possible to adopt a configuration in which the position of the weight attached to the arm portion can be adjusted in the longitudinal direction of the arm portion.

上記構成によれば、重錘の位置を腕部の長手方向において位置調整することで、振り子における実質的な腕部の長さが調整されるから、容易に固有振動数を変更することが可能である。 According to the above configuration, by adjusting the position of the weight in the longitudinal direction of the arm portion, the substantial arm portion length of the pendulum is adjusted, so that the natural frequency can be easily changed. It is.

本発明の振動抑制装置では、前記伝達機構は、前記振り子の支点回りの揺動を前記車輪の車軸に伝達する歯車を組合せた構成を採用できる。 In the vibration suppressing device of the present invention, the transmission mechanism can employ a configuration in which gears that transmit the swing around the fulcrum of the pendulum to the axle of the wheel are combined.

上記構成によれば、振り子の振れ量である揺動量は、振り子の揺動に伴い伝達機構の歯車が回転することで、車輪の車軸の回転数に変換されて車輪に伝達されるから、歯車を変更することで、並進運動における台車の移動量を変更させて、固有振動数を小さくできる。 According to the above configuration, the swing amount, which is the swing amount of the pendulum, is converted to the rotational speed of the axle of the wheel and transmitted to the wheel by rotating the gear of the transmission mechanism as the pendulum swings. By changing, the moving amount of the carriage in the translational movement can be changed, and the natural frequency can be reduced.

本発明の振動抑制装置によれば、自由振動系として振り子を用いても、腕部の長さが長尺となることを抑えつつ固有振動数を小さくできる。 According to the vibration suppressing device of the present invention, even if a pendulum is used as the free vibration system, the natural frequency can be reduced while suppressing the length of the arm portion from being long.

本発明の一実施形態に係る振動抑制装置の正面図である。It is a front view of the vibration suppression device concerning one embodiment of the present invention. 同振り子が一方側に振り子運動した状態の振動抑制装置の側面図である。It is a side view of the vibration suppression device in a state where the pendulum is pendulum moved to one side. 同振り子が他方側に振り子運動した状態の振動抑制装置の側面図である。It is a side view of a vibration suppression device in the state where the pendulum moved pendulum to the other side. 同振動抑制装置の解析モデル図である。It is an analysis model figure of the vibration suppression device.

以下、本発明の一実施形態に係る振動抑制装置を説明する。図１に示すように、振動抑制装置１は、振動抑制対象物１Ａの振動を抑制するために用いられ、台車２と、振り子３と、振り子３の振り子運動を、台車２（台車２の車輪８）の並進運動とするよう伝達する伝達機構４とを備える。 Hereinafter, a vibration suppressing device according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the vibration suppressing device 1 is used to suppress the vibration of the vibration suppressing object 1 A, and the cart 2, the pendulum 3, and the pendulum motion of the pendulum 3 are moved to the cart 2 (the wheel of the cart 2. And 8) a transmission mechanism 4 for transmitting the translational motion.

なお、以下の説明において、前後方向とは台車２の並進運動方向である。左右方向とは、並進運動方向と同一平面内で直交する方向であり、台車２の幅方向である。 In the following description, the front-rear direction is the translational movement direction of the carriage 2. The left-right direction is a direction orthogonal to the translational movement direction in the same plane and is the width direction of the carriage 2.

図１ないし図３に示すように、台車２は、台部５と、台部５の下面５ａに軸受Ｂ１，Ｂ２を介して支持された車軸６，７と、車軸６，７の軸端に取付けられた前後の車輪８，９と、台部５に立設された支持柱１０，１１とを備える。 As shown in FIGS. 1 to 3, the cart 2 includes a platform 5, axles 6 and 7 supported on the lower surface 5 a of the platform 5 via bearings B 1 and B 2, and shaft ends of the axles 6 and 7. The front and rear wheels 8 and 9 are provided, and the support pillars 10 and 11 are erected on the base 5.

本実施形態では、台部５は矩形の平板状に形成されている。軸受Ｂ１，Ｂ２は、台部５の下面５ａの前後寄り、且つ左右寄りの四箇所に配置されている。前後の車軸６，７は、それぞれ台部５の左右方向に亘り、互いに平行に配置されている。前後の車輪８，９は、それぞれ車軸６，７の端部に配置されて、台部５に対して左右方向外側に外れた位置に配置されている。支持柱１０，１１は、台部５の上面５ｂのうち前方寄りに配置され、且つ左右方向に離間して配置されている。本実施形態では、支持柱１０，１１は互いに平行に配置された一対の板状体である。この台車２は、第一振動部に相当する。 In this embodiment, the base part 5 is formed in a rectangular flat plate shape. The bearings B 1 and B 2 are arranged at four locations near the front and rear of the lower surface 5 a of the base 5 and near the left and right. The front and rear axles 6, 7 are arranged in parallel to each other over the left-right direction of the platform 5. The front and rear wheels 8, 9 are arranged at the ends of the axles 6, 7, respectively, and are arranged at positions outside the left and right direction with respect to the platform 5. The support pillars 10 and 11 are disposed on the front side of the upper surface 5b of the base portion 5 and are spaced apart in the left-right direction. In the present embodiment, the support columns 10 and 11 are a pair of plate-like bodies arranged in parallel to each other. This carriage 2 corresponds to a first vibration part.

振り子３は、腕部１２と、腕部１２に取付けられた重錘１３とを備える。腕部１２は杆状であり、可撓性の低い材料（例えば金属）により形成されている。重錘１３は腕部１２の長手方向に摺動自在に取付けられており、例えば、図示しないストッパの位置を変更することにより、腕部１２の長手方向の任意の位置に位置決めさせることができる。この振り子３は第二振動部に相当する。 The pendulum 3 includes an arm portion 12 and a weight 13 attached to the arm portion 12. The arm portion 12 has a bowl shape and is made of a material having low flexibility (for example, metal). The weight 13 is slidably attached in the longitudinal direction of the arm portion 12, and can be positioned at an arbitrary position in the longitudinal direction of the arm portion 12 by changing the position of a stopper (not shown), for example. This pendulum 3 corresponds to a second vibrating part.

伝達機構４は、複数の杆部材と、複数の歯車の組品とを備える。杆部材は支持杆部材１５と伝達杆部材１６とを備える。歯車の組品は支持杆部材１５側の第一組品１７と車軸６（前方の車軸６）側の第二組品１８とを備える。 The transmission mechanism 4 includes a plurality of flange members and a plurality of gear assemblies. The eaves member includes a support eaves member 15 and a transmission eaves member 16. The gear assembly includes a first assembly 17 on the support rod member 15 side and a second assembly 18 on the axle 6 (front axle 6) side.

支持杆部材１５は、振り子３の腕部１２を支持する杆状の部材である。支持杆部材１５は、支持柱１０，１１の上部に渡されて左右方向に沿うよう配置されている。支持杆部材１５は、支持柱１０，１１に軸受Ｂ３，Ｂ４を介して回転自在に支持されている。振り子３の腕部１２の基端が、支持杆部材１５に挿通され、支持杆部材１５と腕部１２とは支持杆部材１５の軸心回りに一体的に揺動（回動）可能とされている。 The support rod member 15 is a rod-shaped member that supports the arm portion 12 of the pendulum 3. The support rod member 15 is placed over the support columns 10 and 11 so as to be along the left-right direction. The support rod member 15 is rotatably supported by the support columns 10 and 11 via bearings B3 and B4. The proximal end of the arm portion 12 of the pendulum 3 is inserted into the support rod member 15, and the support rod member 15 and the arm portion 12 can swing (rotate) integrally around the axis of the support rod member 15. ing.

伝達杆部材１６は、支持杆部材１５の揺動を、前方の車軸６に伝達するための部材である。伝達杆部材１６は、支持杆部材１５の下側に配置され、その長手方向を上下方向に沿うよう配置されている。伝達杆部材１６の上端は支持杆部材１５の直下に配置され、下端は台部５を貫通して、車軸６の直上に配置されている。支持杆部材１５は、その長手方向途中部分を、上下に離間して配置した軸受Ｂ５，Ｂ６により、上下方向の軸心回りに回転可能に配置されている。この軸受Ｂ５，Ｂ６は、一方の支持柱１１に取付けられている。なお、前記支持杆部材１５と伝達杆部材１６とは同径に形成され、断面円形に形成されている。 The transmission rod member 16 is a member for transmitting the swing of the support rod member 15 to the front axle 6. The transmission rod member 16 is disposed on the lower side of the support rod member 15 and is disposed such that its longitudinal direction is along the vertical direction. The upper end of the transmission rod member 16 is disposed immediately below the support rod member 15, and the lower end is disposed directly above the axle 6 through the base portion 5. The support rod member 15 is disposed so as to be rotatable about an axis in the vertical direction by bearings B5 and B6 arranged in the middle in the longitudinal direction so as to be spaced apart from each other in the vertical direction. The bearings B5 and B6 are attached to one support column 11. The support rod member 15 and the transmission rod member 16 are formed to have the same diameter and have a circular cross section.

第一組品１７は、傘歯車の組合わせからなる。すなわち、第一組品１７は、支持柱１０，１１の間で支持杆部材１５の長手方向途中に外嵌された支持杆歯車２０と、伝達杆部材１６の上端に外嵌された上歯車２１との組合わせから構成されている。支持杆歯車２０と上歯車２１とは同径に形成され、同一の歯数である。 The first assembly 17 is a combination of bevel gears. That is, the first assembly 17 includes a support gear 20 that is externally fitted in the longitudinal direction of the support rod member 15 between the support columns 10 and 11, and an upper gear 21 that is externally fitted to the upper end of the transmission rod member 16. It is comprised from the combination. The support spear gear 20 and the upper gear 21 are formed to have the same diameter and the same number of teeth.

第二組品１８は、傘歯車の組合わせからなる。すなわち、第二組品１８は、車軸６の途中に外嵌された車軸歯車２２と、伝達杆部材１６の下端（台部の下側）に外嵌された下歯車２３との組合わせから構成されている。車軸歯車２２は、前記支持杆歯車２０および上歯車２１と同径に形成され、支持杆歯車２０および上歯車２１と同一の歯数である。下歯車２３は車軸歯車２２に比べて大径に形成され、車軸歯車２２の歯数に比べて歯数が多く設定されている。 The second assembly 18 is a combination of bevel gears. That is, the second assembly 18 is configured by a combination of an axle gear 22 that is externally fitted in the middle of the axle 6 and a lower gear 23 that is externally fitted to the lower end (below the base portion) of the transmission rod member 16. Has been. The axle gear 22 is formed to have the same diameter as the support gear 20 and the upper gear 21, and has the same number of teeth as the support gear 20 and the upper gear 21. The lower gear 23 is formed to have a larger diameter than the axle gear 22 and has a larger number of teeth than the number of teeth of the axle gear 22.

伝達機構４は、振り子３の振り子運動を、台車２の並進運動とするよう伝達する構成であるから、第一振動部（台車２）と第二振動部（振り子３）とが伝達機構４により連繋されて、振動抑制装置１は全体として、一自由度振動系の構成とされている。 Since the transmission mechanism 4 is configured to transmit the pendulum motion of the pendulum 3 to the translational motion of the carriage 2, the first vibration unit (cart 2) and the second vibration unit (pendulum 3) are transmitted by the transmission mechanism 4. As a whole, the vibration suppression device 1 is configured as a one-degree-of-freedom vibration system.

上記構成の振動抑制装置１は、免震台、動吸振器の何れの用い方も可能である。本実施形態の図１ないし図３では、振動抑制対象物１Ａとしては高層ビル等であり、その建屋に水平方向に付設された屋上に、振動抑制装置１を載置した状態を示しており、振動抑制装置１を動吸振器として用いている。 The vibration suppressing device 1 having the above-described configuration can use either a base isolation table or a dynamic vibration absorber. In FIG. 1 thru | or FIG. 3 of this embodiment, it is a high-rise building etc. as a vibration suppression target object 1A, The state which has mounted the vibration suppression apparatus 1 on the roof attached to the building in the horizontal direction is shown. The vibration suppressing device 1 is used as a dynamic vibration absorber.

本実施形態では、振動抑制対象物１Ａが振動するとその振動によって振り子３全体が支持杆部材１５の軸心回りの振り子運動（揺動）をする。つまり振り子３は、支持杆部材１５の軸心を支点として振り子運動をする。振り子３の腕部１２は、支持杆部材１５に一体的に取付けられていることから、振り子３が支持杆部材１５の軸心回りに振り子運動すると、この振り子運動とともに、支持杆部材１５がその軸心回りに回動する。 In the present embodiment, when the vibration suppressing object 1 A vibrates, the entire pendulum 3 performs a pendulum motion (oscillation) around the axis of the support rod member 15 due to the vibration. That is, the pendulum 3 performs a pendulum motion with the axis of the support rod member 15 as a fulcrum. Since the arm portion 12 of the pendulum 3 is integrally attached to the support rod member 15, when the pendulum 3 moves around the axis of the support rod member 15, the support rod member 15 is moved along with the pendulum movement. It rotates around the axis.

支持杆部材１５がその軸心回りに回動すると、支持杆部材１５に一体的に取付けられている支持杆歯車２０が軸心回りに回動し、これに噛合している上歯車２１がその上下方向に沿う軸心回りに回動をする。そうすると、上歯車２１を一体的に取付けた伝達杆部材１６がその軸心回りに回動し、伝達杆部材１６の回動は、伝達杆部材１６に一体的に取付けられている下歯車２３の軸心回りの回動となる。 When the support rod member 15 is rotated about its axis, the support rod gear 20 integrally attached to the support rod member 15 is rotated about the axis, and the upper gear 21 meshed with the support rod gear 20 is rotated. It rotates around the axis along the vertical direction. Then, the transmission lever member 16 integrally attached with the upper gear 21 rotates about its axis, and the rotation of the transmission lever member 16 is caused by the rotation of the lower gear 23 integrally attached to the transmission lever member 16. It turns around the axis.

下歯車２３は車軸歯車２２と噛合しているから、下歯車２３が回動すると車軸歯車２２がその軸心回りに回動し、車軸歯車２２を一体的に取付けた車軸６がその軸心回りに回動をする。そして、車軸６の端部には車輪８が取付けられているから、車輪８が回動する。このように、振り子３の振り子運動は、台車２の車輪８にその回動動作（転動動作）として伝えられる。 Since the lower gear 23 meshes with the axle gear 22, when the lower gear 23 rotates, the axle gear 22 rotates about its axis, and the axle 6 to which the axle gear 22 is integrally attached is rotated around its axis. Turn to. And since the wheel 8 is attached to the edge part of the axle shaft 6, the wheel 8 rotates. In this way, the pendulum movement of the pendulum 3 is transmitted to the wheels 8 of the carriage 2 as its rotation operation (rolling operation).

すなわち、振り子３の振り子運動に伴う復元モーメントは、伝達機構４を介して台車２の並進運動（水平方向の往復運動）として伝達される。このため、振り子３の重錘１３だけでなく、質量を有する台車２も制振質量体である質量要素となって、その分だけ振動抑制装置１の固有振動数が小さくなる。振動抑制装置１の車輪８が振動抑制対象物１Ａに制振力を加えることで、振動抑制対象物１Ａの振動が抑制される。 That is, the restoring moment accompanying the pendulum movement of the pendulum 3 is transmitted as a translational movement (horizontal reciprocation) of the carriage 2 via the transmission mechanism 4. For this reason, not only the weight 13 of the pendulum 3 but also the cart 2 having a mass becomes a mass element that is a damping mass body, and the natural frequency of the vibration suppression device 1 is reduced accordingly. The wheels 8 of the vibration suppression device 1 apply a damping force to the vibration suppression target 1A, so that the vibration of the vibration suppression target 1A is suppressed.

振り子３の振り子運動による振れ量（揺動量）は、振り子３の振り子運動に伴い伝達機構の歯車が回転することで、車輪の車軸の回転数に変換されて車輪に伝達されるから、歯車を変更することで、並進運動における台車２の移動量を変更させられる。 The swing amount (swing amount) due to the pendulum movement of the pendulum 3 is converted to the rotation speed of the wheel axle by the rotation of the gear of the transmission mechanism along with the pendulum movement of the pendulum 3, and is transmitted to the wheel. By changing, the movement amount of the carriage 2 in the translational movement can be changed.

本実施形態における伝達機構４では、第一組品１７および第二組品１８において、支持杆歯車２０、上歯車２１、車軸歯車２２に対し下歯車２３の径を大きくして歯数を増加させたものを用いている。このため、振り子３の振り子運動の一振幅に対する台車２の並進運動量（往復移動量）の割合が大きくなる。そうなると、振り子３の一振幅中に制振質量体である台車２（質量）が動く距離が長くなることから、その分だけ固有振動数を急速に小さくできる。 In the transmission mechanism 4 in the present embodiment, in the first assembly 17 and the second assembly 18, the diameter of the lower gear 23 is increased with respect to the support gear 20, the upper gear 21, and the axle gear 22 to increase the number of teeth. Is used. For this reason, the ratio of the translational momentum (reciprocating amount) of the carriage 2 with respect to one amplitude of the pendulum movement of the pendulum 3 increases. Then, since the distance that the carriage 2 (mass) that is the damping mass body moves in one amplitude of the pendulum 3 becomes longer, the natural frequency can be rapidly reduced by that amount.

このように、本実施形態では、振動抑制装置１に振り子３の振り子運動の運動エネルギーだけでなく、台車２の並進運動の運動エネルギーも働くことで、振動抑制装置１の固有振動数を小さくさせられる。このため、固有振動数を小さくするために、振り子３の腕部１２の長さを過度に長くする必要がない。 Thus, in this embodiment, not only the kinetic energy of the pendulum motion of the pendulum 3 but also the kinetic energy of the translational motion of the carriage 2 acts on the vibration suppression device 1, thereby reducing the natural frequency of the vibration suppression device 1. It is done. For this reason, it is not necessary to lengthen the length of the arm part 12 of the pendulum 3 excessively in order to reduce the natural frequency.

すなわち、一般的な振り子では、重錘が運動エネルギー（慣性力）と位置エネルギー（復元力）の双方を担当することになる。これに対し、本実施形態における振動抑制装置１の振り子３では、位置エネルギーについては一般的な振り子と同様であるが、運動エネルギーについては台車２の質量に相当する分だけ増加しているから、その分だけ固有振動数を小さくできる。 That is, in a general pendulum, the weight is responsible for both kinetic energy (inertial force) and potential energy (restoring force). On the other hand, in the pendulum 3 of the vibration suppression device 1 in the present embodiment, the potential energy is the same as that of a general pendulum, but the kinetic energy is increased by an amount corresponding to the mass of the carriage 2. The natural frequency can be reduced accordingly.

本実施形態における振動抑制装置１では、重錘１３は腕部１２の長手方向に摺動自在に取付けられており、ストッパの位置を変更することにより、腕部１２の長手方向の任意の位置に位置決めさせられる構成である。したがって、例えば重錘１３を、図１の仮想線に示す位置から実線で示す位置に変更したとすると、振り子３の揺動中心から重錘１３までの距離である腕部１２の長さを実質的に長くさせられる。 In the vibration suppression device 1 according to the present embodiment, the weight 13 is slidably attached in the longitudinal direction of the arm portion 12, and can be moved to an arbitrary position in the longitudinal direction of the arm portion 12 by changing the position of the stopper. It is the structure made to position. Therefore, for example, if the weight 13 is changed from the position indicated by the phantom line in FIG. 1 to the position indicated by the solid line, the length of the arm 12 that is the distance from the swing center of the pendulum 3 to the weight 13 is substantially reduced. Can be made longer.

また、重錘１３を、図１の実線に示す位置から仮想線で示す位置に変更したとすると、振り子３の揺動中心から重錘１３までの距離である腕部１２の長さを実質的に短くさせられる。このようにすることで、容易に固有振動数を調整することができる。また、制振質量体である台車２の質量を変更しても、容易に固有振動数を調整することができる。 If the weight 13 is changed from the position shown by the solid line in FIG. 1 to the position shown by the phantom line, the length of the arm 12 that is the distance from the swing center of the pendulum 3 to the weight 13 is substantially reduced. To be shortened. By doing so, the natural frequency can be easily adjusted. Moreover, even if the mass of the carriage 2 that is the damping mass body is changed, the natural frequency can be easily adjusted.

下記（数１）に、図４の解析モデル図に基づいた振動抑制装置１に係る運動方程式を示す。

The following (Equation 1) shows an equation of motion related to the vibration suppression device 1 based on the analysis model diagram of FIG.

ここで、
ｍ_ｄ：台車２の質量、
ｍ：重錘１３の質量、
ｌ：振り子３の腕部１２の長さ、
α：相対変位（ｘ_１−ｘ_２）と振り子３における支点を基準とした回動角θｓの比、
ｇ：重力加速度、
である。特にαは、第一組品１７、第二組品１８における傘歯車の歯数（径）や、車輪８，９の径を変更することで変更可能である。このαの値を小さくすることで、固有振動数が小さくなることが確認されている。したがって、実際の現場で振動抑制装置１を用いる場合は、要求される固有振動数に適合するαとなるよう、傘歯車の歯数や、車輪８，９の径を選択することも好ましい。 here,
m _d : mass of the carriage 2,
m: mass of the weight 13
l: length of arm 12 of pendulum 3;
α: Ratio of relative displacement (x ₁ -x ₂ ) and rotation angle θs with reference to the fulcrum in the pendulum 3
g: acceleration of gravity,
It is. In particular, α can be changed by changing the number of teeth (diameter) of the bevel gear and the diameters of the wheels 8 and 9 in the first assembly 17 and the second assembly 18. It has been confirmed that the natural frequency is reduced by reducing the value of α. Therefore, when using the vibration suppression device 1 at an actual site, it is also preferable to select the number of teeth of the bevel gear and the diameters of the wheels 8 and 9 so that α is suitable for the required natural frequency.

上記実施形態では、振動抑制装置１を動吸振器として用いた場合を例示した。しかしながら振動抑制装置１は、免震台として用いることもできる。免震台として用いる場合では、台車２に対し直接的または間接的に振動抑制対象物（例えば文化財、美術工芸品等）が載置される。この場合では、振動抑制装置１では、固有振動数が小さいことにより、振動を絶縁するようにして抑制対象物の振動を抑制できる。 In the said embodiment, the case where the vibration suppression apparatus 1 was used as a dynamic vibration absorber was illustrated. However, the vibration suppression device 1 can also be used as a base isolation table. When used as a base isolation table, vibration suppression objects (for example, cultural properties, arts and crafts, etc.) are placed directly or indirectly on the carriage 2. In this case, the vibration suppressing device 1 can suppress the vibration of the object to be suppressed by insulating the vibration because the natural frequency is small.

ところで、従来のこの種の振動抑制装置として、制振質量体に対して引張ばねを復元力発生用の弾性要素として用いた例がある。制振質量体に対して引張ばねを用いる場合では、制振質量体の両側に対向するよう引張ばねを配置し、しかも引張ばねを伸長させた状態で用いる必要がある。そうなると、振動抑制装置が大型化してしまうという問題があった。これに対し、本実施形態における振動抑制装置１は、振り子３の振り子運動と台車２の並進運動とを連繋させた構成であり、振り子３の復元モーメントが引張ばねの弾性の代わりとなる構成であるから、振動抑制装置１の大型化が抑えられる。 By the way, as this type of conventional vibration suppression device, there is an example in which a tension spring is used as an elastic element for generating a restoring force with respect to a damping mass body. When a tension spring is used for the damping mass body, it is necessary to arrange the tension spring so as to face both sides of the damping mass body and to use the tension spring in an extended state. In this case, there is a problem that the vibration suppressing device becomes large. On the other hand, the vibration suppression device 1 according to the present embodiment has a configuration in which the pendulum motion of the pendulum 3 and the translational motion of the carriage 2 are linked, and the restoring moment of the pendulum 3 replaces the elasticity of the tension spring. Therefore, the increase in size of the vibration suppressing device 1 can be suppressed.

本実施形態の振動抑制装置１では、振り子３の復元モーメントが台車２の並進運動に用いられる。このため、振り子３の腕部１２の長さを短くすると、固有振動数が小さくなる。すなわち、同じ質量の重錘１３を用いた場合、腕部１２の長さが短いほど振り子運動に伴って支持杆部材１５に働く復元モーメントは小さいから、車輪８（車軸６）を回転させる力が小さくなり、台車２の並進運動の復元力が低下し、固有振動数が小さくなる。このように、本実施形態の振動抑制装置１では、固有振動数を小さくするために振り子３の腕部１２の長さを長くする必要がない。 In the vibration suppression device 1 of the present embodiment, the restoring moment of the pendulum 3 is used for the translational motion of the carriage 2. For this reason, when the length of the arm portion 12 of the pendulum 3 is shortened, the natural frequency is reduced. That is, when the weight 13 having the same mass is used, the shorter the length of the arm portion 12, the smaller the restoring moment that acts on the support rod member 15 along with the pendulum movement, so that the force for rotating the wheel 8 (axle 6) is reduced. As a result, the restoring force of the translational movement of the carriage 2 decreases, and the natural frequency decreases. Thus, in the vibration suppression device 1 of the present embodiment, it is not necessary to increase the length of the arm portion 12 of the pendulum 3 in order to reduce the natural frequency.

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。上記実施形態では、伝達機構として、杆部材および歯車の組合せによる機構が用いられた場合を例示した。しかしながら、図示しないが、振り子の振り子運動を車軸に伝達するために、例えばタイミングベルト等を用いることができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the said embodiment, the case where the mechanism by the combination of a saddle member and a gear was used as a transmission mechanism was illustrated. However, although not shown, for example, a timing belt can be used to transmit the pendulum motion of the pendulum to the axle.

上記実施形態では、振り子は前後方向に振り子運動をするよう構成した場合を例示した。しかしながら、振り子は左右方向に振り子運動する構成であってもよく、振り子運動の方向は鉛直面内で行われるなら、特に限定されない。 In the said embodiment, the case where the pendulum comprised the pendulum motion in the front-back direction was illustrated. However, the pendulum may be configured to perform a pendulum movement in the left-right direction, and the direction of the pendulum movement is not particularly limited as long as it is performed in a vertical plane.

上記実施形態では、振り子３は支点回りに揺動可能としているが、他の実施形態として、振り子３に減衰を付与するために、振り子３の揺動をロータリーダンパにより支持することが考えられる。この場合では、振動抑制装置１に係る運動方程式は、次の（数２）となる。

In the above embodiment, the pendulum 3 can swing around the fulcrum. However, as another embodiment, it is conceivable that the swing of the pendulum 3 is supported by a rotary damper in order to impart damping to the pendulum 3. In this case, the equation of motion related to the vibration suppression device 1 is the following (Equation 2).

ここで、
ｃ：回転減衰係数
である。
このように構成することで、振動抑制装置１に減衰を付与することができる。 here,
c: Rotational damping coefficient.
By configuring in this way, the vibration suppressing device 1 can be attenuated.

なお、振動抑制装置１に減衰を付与する手段は、振り子３の揺動支点をロータリーダンパとすることに限定されず、例えば車軸６，７の回動をロータリーダンパにより支持することが考えられる。また他の実施形態として、回転減衰以外に、振動抑制対象物１Ａ上に金属板を配置し、台車２の台部５の下面５ａに永久磁石を設置して、金属板に渦電流を発生させることで、台車２に粘性減衰を付与することで振動抑制装置１に減衰を付与することが考えられる。特に、渦電流を発生させる場合は、金属板と永久磁石との距離を調整することで、減衰係数の値を容易に調整できる。 Note that the means for applying damping to the vibration suppression device 1 is not limited to using the swing fulcrum of the pendulum 3 as a rotary damper. As another embodiment, in addition to rotational damping, a metal plate is disposed on the vibration suppression object 1A, and a permanent magnet is installed on the lower surface 5a of the base portion 5 of the carriage 2 to generate an eddy current in the metal plate. Thus, it can be considered that damping is imparted to the vibration suppressing device 1 by imparting viscous damping to the carriage 2. In particular, when an eddy current is generated, the value of the attenuation coefficient can be easily adjusted by adjusting the distance between the metal plate and the permanent magnet.

なお、振動抑制装置１は、一つの振動抑制対象物に対して一個配置することに限定されず、場合に応じて複数個配置することもできる。さらに、本発明の振動抑制装置を、台車の並進方向が直交する方向となるよう上下二段に重ねて配置して免震台として用い、直交する二方向の振動を抑制させることもできる。 In addition, the vibration suppression apparatus 1 is not limited to arrange | positioning with respect to one vibration suppression target object, Plurality can also be arrange | positioned according to the case. Further, the vibration suppressing device of the present invention can be used as a seismic isolation table arranged in two upper and lower stages so that the translational direction of the carriage is orthogonal, and vibration in two orthogonal directions can be suppressed.

１…振動抑制装置、１Ａ…振動抑制対象物、２…台車、３…振り子、４…伝達機構、６，７…車軸、８，９…車輪、１２…腕部、１３…重錘、１５…支持杆部材、１６…伝達杆部材、１７…第一組品、１８…第二組品、２０…支持杆歯車、２１…上歯車、２２…車軸歯車、２３…下歯車 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration suppression apparatus, 1A ... Vibration suppression object, 2 ... Dolly, 3 ... Pendulum, 4 ... Transmission mechanism, 6, 7 ... Axle, 8, 9 ... Wheel, 12 ... Arm part, 13 ... Weight, 15 ... Support rod member, 16 ... transmission rod member, 17 ... first assembly, 18 ... second assembly, 20 ... support rod gear, 21 ... upper gear, 22 ... axle gear, 23 ... lower gear

Claims

A first vibration part that performs translational movement and a second vibration part that performs pendulum movement;
The first vibration unit is a cart that has wheels and can be placed on a vibration suppression object, and the second vibration unit is a pendulum supported by the cart,
The pendulum includes an arm portion that is swingably mounted around a fulcrum, and a weight attached to the arm portion. The swing that is a pendulum motion around the fulcrum is attached to the wheel so as to be a translational motion of the carriage A vibration suppression device supported by the carriage via a transmission mechanism for transmission.

The vibration suppressing device according to claim 1, wherein a position of a weight attached to the arm portion is adjustable in a longitudinal direction of the arm portion.

3. The vibration suppressing device according to claim 1, wherein the transmission mechanism is configured by combining a gear that transmits a swing around a fulcrum of the pendulum to an axle of the wheel.