JP3035455B2 - 制振装置用油圧アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架設中の斜張橋などの
構造物において、風力等によって発生する上下方向の振
動を低減する制振装置用油圧アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】斜張橋のうちＰＣ斜張橋の架設中におい
ては、図７に示すように、主塔５１と主桁５０を同時に
施工し、ケーブル５２を張っていく。主桁５０の端部に
設置された施工用ワーゲン５３は、施工の進行に伴って
移動して主桁５０の全長は増大していく。主桁５０の全
長の増大に伴って橋全体の固有振動数は低下して、その
振幅も増大する。

【０００３】この振動数は、例えば、０．３Hz以下の低
周波数振動となるため、主桁５０の端部で作業を行う作
業員に船酔いが発生する場合があり、さらに、強風時で
は主桁５０の振幅が過大になる場合がある。

【０００４】このような振動を抑制するために、本願出
願人は特願平６−２２１３３６号として図８に示すよう
な制振装置を提案した。

【０００５】これについて説明すると、上下方向に配設
したリニアガイド４、４を介してフレーム１０内に制振
マス１を上下方向へ変位自由に支持し、この制振マス１
を油圧シリンダ７０で上下に駆動するもので、制振マス
１とフレーム１０との間にはバネ８０、８０が介装され
て油圧シリンダ７０に加わる制振マス１の荷重を軽減し
ている。

【０００６】この制振装置に使われている制振装置用油
圧アクチュエータは、図９に示すように、一般的に使用
されているものである。

【０００７】油圧シリンダ７０のロッド７３は、油室７
１、７２を貫通して外部へ突出する両ロッド型で構成さ
れ、制振マス１側の図中上部へ突出したロッド７３の外
周には所定の間隔で図示しない磁性部が形成されるとと
もに、油室７１にはロッド７３の伸縮に応じて変化する
磁界を検出するストロークセンサ１２が配設され、この
磁界の変動からロッド７３の変位量を検出する。

【０００８】このストロークセンサ１２は、例えば、本
願出願人が特開平４−１３６７１３号公報として提案し
た非接触式の磁気センサで構成され、斜張橋の主桁５０
に加わる振動を図示しない速度センサなどで検出し、こ
の振動に基づいて図示しないコントローラでは制振マス
１の変位量を算出する一方、ストロークセンサ１２から
のロッド７３の伸縮量、すなわち制振マス１の位置でフ
ィードバック制御を行い、制振マス１は油圧シリンダ７
０に駆動されで上下方向に変位し、変位する制振マス１
の反力によって主桁５０の振動を減衰するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては制振マス１の自重の一部をバネ８０で支
持して油圧シリンダ７０の駆動力を軽減するが、ＰＣ斜
張橋では橋全体の重量が大きくなり、これに伴って制振
マス１の重量も、例えば１０ｔ程度の大重量が必要とな
る。このため、装置の停止時にも油圧シリンダ７０には
制振マス１の荷重の大部分を支持するための圧油が必要
となって、作動油の漏れが生じるとロッド７３の中立位
置が変動して制振動作の最大ストロークが確保できない
場合があり、また、制振マス１の支持を油圧シリンダ７
０に依存するため圧油を供給する油圧ユニットの大型化
が避けられず、さらに、制振マス１の下部にバネ８０を
介装する空間が必要となってフレーム１０の小型化が難
しいという問題や、０．３Hz以下の低周波数振動を減衰
させる制振装置では、バネの固有振動数が０．５Hz程度
になり、バネが柔らかすぎて圧縮時に座屈する場合があ
った。

【００１０】加えて、ストロークセンサ１２が検出する
磁性部を外部に突出するロッド７３の外周にも形成する
必要があり、防錆のために磁性を備えたニッケルメッキ
等を採用できず、磁性に与える影響の少ないハードクロ
ームメッキだけでは海上などで使用する場合にロッド７
３に錆が発生して変位量の検出を阻害するだけでなく、
耐久性を確保できない場合がある。

【００１１】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、装置の小型化を推進するとともに、ロッド
の伸縮量を確実に検出可能でありながら海上などでの使
用においても耐久性を確保可能な制振装置用油圧アクチ
ュエータを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、斜張橋の
架設時の主桁の上下方向の振動を減衰させる制振装置を
構成する制振マスを斜張橋の振動に対応して上下方向に
駆動するため、油圧シリンダの内部に形成され、ピスト
ンにより上下に画成された第１及び第２の油室と、ピス
トンから上下方向に延設し、第１の油室を貫通した上端
で制振マスを駆動する一方、下端で第２の油室を貫通す
るロッドとを備えた制振装置用油圧アクチュエータにお
いて、前記第２の油室から突出したロッドの端部を収装
する支持油室と、この支持油室内を前記制振マスに対応
して加圧する加圧手段とを備えた。

【００１３】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記加圧手段は加圧気体によって作動油を加圧す
るアキュームレータで構成される。

【００１４】また、第３の発明は、前記第１または第２
の発明において、前記支持油室には、前記油圧アクチュ
エータをフィードバック制御するためのロッドの変位量
を検出する変位量検出手段を収装する。

【００１５】また、第４の発明は、前記第３の発明にお
いて、前記変位量検出手段は、支持油室に突出するロッ
ドの外周に形成された磁性部と、ロッドの伸縮に応じて
変化する磁気を検出する手段とから構成される。

【００１６】

【作用】したがって、第１の発明は、制振マスの停止時
にはロッドの端部に加わる圧力によってロッドは支持さ
れ、制振マスを支持するための動力は不要となり、油圧
アクチュエータの駆動は制振マスの変位に必要な動力を
備えるだけでよく、駆動用動力源の小型化を推進でき
る。

【００１７】また、第２の発明は、ロッドの中立位置は
端部が突出した支持油室の押しのけ容積に比例するアキ
ュームレータの圧力を受けるロッド端部の受圧面積が、
制振マスとロッドの重量の和と平衡した位置に設定さ
れ、制振動作の終了後、第２の油室の油圧を抜けば、特
別な制御を必要とすることなくロッドは中立位置に変位
し、その位置を保持することができ、アキュームレータ
のガス圧によって制振マスを支持するため、装置の小型
化を推進できる。

【００１８】また、第３の発明は、ロッドの変位量検出
手段を支持油室に収装したため、変位量検出手段を塩害
や付着物から保護して錆などの劣化を抑制し、耐久性を
向上させながら変位量の検出を確実に行うことができ
る。

【００１９】また、第４の発明は、支持油室に突出する
ロッドの外周に磁性部を形成したため、磁性部は外部と
接触することがなくなって塩害による錆の発生を防止し
て耐久性を向上させることができる。

【００２０】

【実施例】図１〜図５に本発明の実施例を示す。

【００２１】図１〜図３において、制振装置を収装する
フレーム１０はほぼ箱状に形成されて、下部には主桁５
０上で水平方向へ移動するための車輪７と、任意の位置
でフレーム１０を主桁５０へ固定するための支持脚８が
配設され、支持脚８は図示しないジャッキにより伸縮自
在に構成される。

【００２２】フレーム１０の内部には上下方向に固設さ
れたリニアガイド４、４が所定の間隔で配設され、リニ
アガイド４、４の間には角筒状の制振マス１が上下方向
（主桁５０の上面に対して鉛直方向）へ変位自在に案内
される。

【００２３】制振マス１の上面からはアーム４０、４０
が上方へ向けて突設され、アーム４０の上端は、制振マ
ス１の内周の穴１Ａに挿通された油圧シリンダ２から突
出したロッド２０の上端２０Ａと連結される。

【００２４】油圧シリンダ２は下端を支柱５に支持され
て上下方向に配設され、この支柱５の下端はフレーム１
０の底部１０Ａで軸支され、油圧シリンダ２は支柱５の
下端を軸に揺動可能となってリニアガイド４の歪み等に
よる水平方向の変位を許容する。

【００２５】制振マス１の荷重はアーム４０を介してロ
ッド２０に加わり、油圧シリンダ２及び支柱５で支持さ
れる。なお、底部１０Ａにはオイルバッファ９が配設さ
れ、過大な変位によって制振マス１が底部１０Ａと衝突
するのを抑制する。

【００２６】ここで、油圧シリンダ２は、図３に示すよ
うに両ロッド型で構成され、シリンダチューブ２Ａの内
周には油室２２、２３がピストン２１で画成されるとと
もに、油室２３の下方には隔壁２５を介して支持油室２
４が画成される。

【００２７】ロッド２０の上端２０Ａは油室２２からシ
リンダチューブ２Ａの上方へ突出する一方、ロッド２０
の下端２０Ｂは油室２３から隔壁２５を貫通して支持油
室２４内へ突出し、支持油室２４はロッド２０の最収縮
位置において、下端２０Ｂが外部へ突出しないように形
成される。

【００２８】油室２２、２３はロッド２０を伸縮駆動す
るためにフレーム１０と別体で構成された油圧ユニット
６と接続される一方、支持油室２４はフレーム１０の底
部１０Ａに固設されたアキュームレータ３に接続され
る。

【００２９】アキュームレータ３は内部をフリーピスト
ン３０によってガス室３１と油室３２に画成され、ガス
室３１には所定の圧力の気体が封入される一方、油室３
２はシリンダチューブ２Ａの支持油室２４と連通し、フ
リーピストン３０を介して加わる圧力に応じた油圧でロ
ッド２０の下端２０Ｂを支持し、油圧シリンダ２に加わ
る制振マス１の荷重はロッド２０の下端２０Ｂに加わる
アキュームレータ３の油圧で支持され、油室２３には制
振マス１を支持するための油圧を加える必要がない。

【００３０】ここで、油圧ユニット６は図４に示すよう
に、油圧ユニット６で発生した油圧は、図示しないコン
トローラからの電流に応動するサーボ弁６１からストッ
プ弁６２を介して油室２２、２３へ油圧を加えてロッド
２０を伸縮駆動し、ロッド２０に過大な負荷、例えば、
制振対象の過大な変動などが加わると、ブレーキ弁６３
が作動して油圧シリンダ２に加わる油圧はリリーフされ
る。

【００３１】一方、図３に示すように、ピストン２１か
ら下端２０Ｂの間のロッド２０の外周には前記従来例と
同様に図示しない磁性部が形成される一方、支持油室２
４の内部にはシリンダチューブ２Ａに固設されてロッド
２０の変位量を検出するストロークセンサ１２の一端が
突出し、前記従来例と同様にして磁気センサで構成され
た非接触式のストロークセンサ１２の一端はロッド２０
の外周と所定の間隔で対峙する。そして、ストロークセ
ンサ１２の検出した変位量は、後述するコントローラへ
送出されて制振マス１の変位量としてフィードバックさ
れる。

【００３２】このコントローラは図５に示すように、主
桁５０の端部には上下方向の速度を検出する速度計１１
が配設され、速度計１１の出力は高周波数振動成分を除
去するフィルタ１３及び増幅回路１４を介して油圧シリ
ンダ２の駆動回路１６に入力され、駆動回路１６は所定
の制御ゲインを乗じた指令値を油圧ユニット６へ送る一
方、ストロークセンサ１２からの出力は増幅回路１５を
介して駆動回路１６へフィードバックされ、主桁５０の
端部の振動に応じて制振マス１を正確に変位させる。

【００３３】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００３４】フレーム１０は施工の進行に伴って順次延
設される主桁５０の端部へ車輪７で移動した後、支持脚
８で固定され、速度計１１が検出した速度に応じて油圧
ユニット６から油圧シリンダ２へ圧油を供給し、制振マ
ス１を上下方向へ駆動した反力によって主桁５０に加わ
る振動を減衰するもので、この制振作用については前記
従来例と同様に行われるため詳述を省略する。

【００３５】ここで、制振マス１の停止時あるいは非駆
動時には、ロッド２０の下端２０Ｂに加わる支持油室２
４の油圧、すなわち、アキュームレータ３のガス室３１
の圧力によって制振マス１を支持することができ、前記
従来例のように、制振マス１を支持するために油圧シリ
ンダ２の油室２３に圧油を供給あるいは保持する必要が
なく、油圧シリンダ２へ加える圧油は制振マス１を駆動
可能なものであればよいため、油圧ユニット６の所要動
力を低減することができ、油圧ユニット６の小型化を推
進できる。

【００３６】ガス室３１の圧力によるロッド２０の支持
は、制振マス１の荷重とロッド２０の自重の和がロッド
２０の下端２０Ｂの受圧面積と下端２０Ｂの押しのけ容
積に比例するガス室３１の圧力の積が平衡する位置とな
り、この平衡位置において、ピストン２１が油圧シリン
ダ２のストロークのほぼ中央に位置するように支持油室
２４へのロッド２０の突出量、すなわち、支持油室２４
の押しのけ容積とガス圧等を適宜設定すればよい。

【００３７】制振動作の終了後、あるいは停止時に油室
２３の油圧を抜けば、ロッド２０は制振マス１の荷重と
自身の自重に応じて収縮し、下端２０Ｂを支持油室２４
へ所定量だけ突出させて上記平衡位置で静止するため、
ピストン２１を中立位置へ駆動するための制御が不要と
なって制御装置の構成を簡易にすることができ、製造コ
ストの増大を抑制することができるのである。

【００３８】前記従来例においては制振マス１とフレー
ム１０との間に支持バネを介装したが、ロッド２０をガ
ス室３１で支持するようにしたため、支持バネを収装す
る空間が不要となって装置の小型を推進でき、さらに、
主桁５０の規模に応じて制振マス１の重量を変更する場
合にはガス室３１の圧力を変更することで対応でき、装
置の取り扱いを容易にして作業の効率化を推進すること
ができる。

【００３９】ストロークセンサ１２を支持油室２４内に
設けると共に、ロッド２０の下端２０Ｂがシリンダチュ
ーブ２Ａから外部へ突出することがないように支持油室
２４に収装したため、ピストン２１より下端２０Ｂ側の
ロッド２０の外周は防錆処理を施す必要がなくなり、製
造コストの増大を抑制できるとともに、海上などでの使
用時にもロッド２０に形成する磁性部の錆びの発生を考
慮する必要がなくなって、耐久性能及び検出精度を確保
することができ、さらに異物の付着などを防止して信頼
性を向上させながら確実にロッド２０の変位量を検出で
きるのである。

【００４０】図６は第２の実施例を示し、ピストン２１
から上端２０Ａまでのロッド２０の外周には、耐食性の
高いニッケルクロムメッキ層２６を形成する一方、ピス
トン２１から下端２０Ｂまでのロッド２０の外周には磁
性に与える影響が少ないクロムメッキ層２７を形成する
とともに所定の磁性部を形成したもので、その他の構成
は前記第１実施例と同様である。

【００４１】シリンダーチューブ２Ａから外部へ突出す
る上端２０Ａ側にニッケルクロムメッキ層２６を形成し
たため、ロッド２０の錆びなどによる劣化を防止するこ
とができ、一方、下端２０Ｂ側に形成したクロムメッキ
層２７は図示しない磁性部に与える影響が少ないため、
ロッド２０の変位量の検出を確実に行うことができると
ともに、隔壁２５における摺動抵抗を低減することがで
きるのである。

【００４２】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、斜張
橋の架設時の主桁の上下方向の振動を減衰させる制振装
置を構成する制振マスを斜張橋の振動に対応して上下方
向に駆動するため、油圧シリンダの内部に形成され、ピ
ストンにより上下に画成された第１及び第２の油室と、
ピストンから上下方向に延設し、第１の油室を貫通した
上端で制振マスを駆動する一方、下端で第２の油室を貫
通するロッドとを備えた制振装置用油圧アクチュエータ
において、前記第２の油室から突出したロッドの端部を
収装する支持油室と、この支持油室内を前記制振マスに
対応して加圧する加圧手段とを備え、制振マスの停止時
にはロッドの下端に加わる圧力によってロッドは支持さ
れ、制振マスを支持するための動力は不要となって油圧
シリンダの駆動は制振マスの変位に必要な動力を備える
だけでよく、前記従来例のように制振マスを支持するバ
ネが不要となって装置全体の小型化を推進することが出
来る。

【００４３】また、第２の発明は、前記加圧手段は加圧
気体によって作動油を加圧するアキュームレータで構成
され、ロッドの中立位置は下端が突出した支持油室の押
しのけ容積に比例するアキュームレータの圧力とロッド
下端の受圧面積が、制振マスとロッドの重量が平衡した
位置に設定され、特別な制御を必要とすることなくロッ
ドは中立位置に保持することができ、制御手段の構成を
簡易にして製造コストの増大を抑制するとともに、アキ
ュームレータのガス圧によって制振マスを支持するた
め、前記従来例に比して装置の小型化を推進できる。

【００４４】また、第３の発明は、前記支持油室には、
前記油圧アクチュエータをフィードバック制御するため
にロッドの変位量を検出する手段を収装し、変位量検出
手段を塩害や付着物から保護して錆などの劣化を抑制
し、耐久性を向上させるとともに、ロッドの変位量の検
出精度を保持して信頼性の向上を推進する。

【００４５】また、第４の発明は、前記変位量検出手段
は、支持油室に突出するロッドの外周に形成された磁性
部と、ロッドの伸縮に応じて変化する磁気を検出する手
段とから構成され、磁性部は外部と接触することがなく
なって塩害等によるロッドの錆の発生を防止して耐久性
を向上させるとともに、ロッドの変位量を確実に検出し
て信頼性の向上を推進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す制振装置の正面図であ
る。

【図２】同じく平面図である。

【図３】同じく制振装置用油圧アクチュエータの概略図
である。

【図４】同じく油圧回路図である。

【図５】制振システムを示すブロック図である。

【図６】同じく、制振装置用油圧アクチュエータの概略
図である。

【図７】架設中の斜張橋を示す概略側面図である。

【図８】従来の制振装置を示す正面図である。

【図９】同じく従来の制振装置用油圧アクチュエータの
概略図である。

【符号の説明】

１ 制振マス ２ 油圧シリンダ ３ アキュームレータ ４ リニアガイド ６ 油圧ユニット １０ フレーム １２ ストロークセンサ ２０ ロッド ２２、２３ 油室 ２４ 支持油室 ５０ 主桁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箭野 憲一 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 大塩 真 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 中野 龍児 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平５−231048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−79038（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 15/00 - 15/36 E01D 1/00 E01D 11/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜張橋の架設時の主桁の上下方向の振動
   を減衰させる制振装置を構成する制振マスを斜張橋の振
   動に対応して上下方向に駆動するため、油圧シリンダの
   内部に形成され、ピストンにより上下に画成された第１
   及び第２の油室と、ピストンから上下方向に延設し、第
   １の油室を貫通した上端で制振マスを駆動する一方、下
   端で第２の油室を貫通するロッドとを備えた制振装置用
   油圧アクチュエータにおいて、前記第２の油室から突出
   したロッドの端部を収装する支持油室と、この支持油室
   内を前記制振マスに対応して加圧する加圧手段とを備え
   たことを特徴とする制振装置用油圧アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記加圧手段は加圧気体によって作動油
   を加圧するアキュームレータで構成されたことを特徴と
   する請求項１に記載の制振装置用油圧アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記支持油室には、前記油圧アクチュエ
   ータをフィードバック制御するためのロッドの変位量を
   検出する変位量検出手段を収装したことを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の制振装置用油圧アクチュ
   エータ。
4. 【請求項４】 前記変位量検出手段は、支持油室に突出
   するロッドの外周に形成された磁性部と、ロッドの伸縮
   に応じて変化する磁気を検出する手段とから構成された
   ことを特徴とする請求項３に記載の制振装置用油圧アク
   チュエータ。