JP2000130498A

JP2000130498A - 制振装置

Info

Publication number: JP2000130498A
Application number: JP10311270A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukui; 宏治福井
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は構造物の水平２方向の振動を効果的
に制振できることを課題とする。【解決手段】制振装置１１は、水平２方向制振用の第
１、第２の動吸振器１３，１４を有し、制御装置１５か
らの制御信号により第１、第２の動吸振器１３，１４が
制振動作してビル１２のＸ，Ｙ方向の振動を制振する。
２台の動吸振器１３，１４は、ビル１２の屋上１２ａに
固定された同一ベース１８に設置されている。また、動
吸振器１３，１４で駆動される第１、第２の付加質量１
６，１７は、夫々上方からみると傾斜面１６ａ，１７ａ
を長辺とする相似形状の直角三角形に形成されている。
そして、付加質量１６，１７は、傾斜面１６ａ，１７ａ
が対向する向きに設けられており、夫々Ｘ，Ｙ方向に移
動可能に設けられている。付加質量１６，１７は、四角
形のベース１８の平面上をＸ，Ｙ方向に移動可能に設け
られているにも拘わらず、互いに干渉しないように移動
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制振装置に係り、特
に構造物の２方向の振動を効率よく制振するよう構成さ
れた制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビル等の構造物においては地震あ
るいは風圧等による振動を制振するための制振装置が設
けられている。この種の制振装置では、主にビルの質量
に応じた所定の重量を有する付加質量をビルの振動状態
に応じて駆動させる動吸振器をビルの屋上に設置し、付
加質量が振動方向に移動してビルの振動を制振するよう
に構成されている。

【０００３】一般的な動吸振器としては、付加質量が振
動方向に移動されるように付加質量をリニアベアリング
等により摺動自在に支持するとともに、付加質量に螺合
するボールネジ等の伝達機構をモータ等により駆動し、
付加質量が水平方向に往復動されるよう構成されてい
る。この種の制振装置では、ビルの変位及び速度などの
振動状態を検出するセンサからの出力値の大きさに応じ
た制御量を演算する制御装置からの駆動信号により動吸
振器のモータが駆動制御され、付加質量が移動すること
によりビルの振動を制振するようになっている。

【０００４】また、構造物の振動方向が水平２方向
（Ｘ，Ｙ方向）である場合、２方向の振動を制振するた
め、２台の動吸振器を設置していた。例えば、２台の動
吸振器は、夫々ビルの屋上に互いに直交するＸ，Ｙ方向
の振動を制振する向きに設置される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制振装置においては、２台の動吸振器を別々に設置
するため、設置スペースが２倍必要となるばかりか、ビ
ルの屋上に設置される他の設備機器と干渉しないように
設置しなければならないので、設置場所が制限されてし
まうことが多い。

【０００６】また、従来は、２台の動吸振器を交差させ
るように重ね合わせた構成とすることにより設置スペー
スの省スペース化を図ることが考えられているが、２台
の動吸振器を縦方向に重ね合わせた構成では、例えば下
方に位置する動吸振器のメンテナンス作業を行なう際に
上方に位置する動吸振器が邪魔になり、メンテナンス作
業に手間がかかるといった問題がある。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。上記請求項１
記載の発明は、構造物の第１の振動方向に対し所定角度
の傾斜面を有する第１の付加質量を第１の振動方向に移
動させて第１の振動方向の振動を制振する第１の動吸振
器と、前記構造物の第１の振動方向に対し所定角度の傾
斜面を有する第２の付加質量を第２の振動方向に移動さ
せて第２の振動方向の振動を制振する第２の動吸振器
と、からなり、前記第１、第２の付加質量は、前記傾斜
面が互いに対向する向きで近接又は離間するように駆動
されることを特徴とするものである。

【０００９】従って、請求項１記載の発明によれば、第
１、第２の動吸振器により駆動される第１、第２の付加
質量が傾斜面が互いに対向する向きで近接又は離間する
ように移動するため、異なる水平２方向の振動を効果的
に制振することができると共に、第１、第２の付加質量
を同一平面上に設置しているにも拘わらずコンパクトな
構成とすることができ、設置スペースの省スペース化を
図ることができる。また、第１、第２の動吸振器のメン
テナンス作業が容易に行なえる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、前記請求項
１記載の制振装置であって、前記第１、第２の付加質量
は、夫々前記傾斜面を長辺とする相似形状の直角三角形
に形成されたことを特徴とするものである。従って、請
求項２記載の発明によれば、第１、第２の付加質量の夫
々傾斜面を長辺とする相似形状の直角三角形に形成され
ているので、第１、第２の付加質量を交差する方向に移
動させるときに互いに干渉しないように配置することが
でき、且つコンパクトな構成とすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面と共に本発明の実施の形
態について説明する。図１は本発明になる制振装置の一
実施例を示す正面図である。また、図２は制振装置がビ
ルの屋上に設置された状態を示す左側面図である。ま
た、図３は制振装置がビルの屋上に設置された状態を示
す平面図である。

【００１２】図１乃至図３に示されるように、制振装置
１１は、大略、構造物としてのビル１２の屋上１２ａに
設置された水平２方向制振用（Ｘ，Ｙ方向制振用）の第
１、第２の動吸振器１３，１４と、第１、第２の動吸振
器１３，１４を駆動制御する制御装置１５とから構成さ
れている。ビル１２の屋上１２ａに固定されたベース１
８上には、Ｘ方向の振動を制振する第１の動吸振器１３
と、Ｙ方向の振動を制振する第２の動吸振器１４とが設
けられている。そして、第１、第２の動吸振器１３，１
４は、制御装置１５からの制御信号により制振動作して
ビル１２の水平２方向（Ｘ，Ｙ方向）の振動を制振す
る。

【００１３】このように２台の動吸振器１３，１４は、
効率良く制振力をビル１２の屋上１２ａに伝達するた
め、上下位置に重ねるのではなくビル１２の屋上１２ａ
に固定された同一ベース１８に設置されており、メンテ
ナンス作業が容易に行なえるように取り付けられてい
る。また、動吸振器１３，１４で駆動される第１、第２
の付加質量１６，１７は、夫々上方からみると傾斜面１
６ａ，１７ａを長辺とする相似形状の直角三角形に形成
されている。すなわち、第１、第２の付加質量１６，１
７は、夫々同一形状とされており、且つ傾斜面１６ａ，
１７ａが互いに対向する向きで組み合わされて四角形の
設置スペース内に収まるように設けられている。そし
て、付加質量１６，１７は、直角三角形の傾斜面１６
ａ，１７ａが対向した状態でＸ，Ｙ方向に移動可能に設
けられている。

【００１４】このように付加質量１６，１７は、平面形
状が傾斜面１６ａ，１７ａを長辺とする相似形状の直角
三角形に形成されているため、四角形に形成された同一
ベース１８の平面上をＸ，Ｙ方向に移動可能に設けられ
ているにも拘わらず、互いに干渉しないように移動する
ことができる。よって、制振装置１１では、従来のよう
に２台の動吸振器１３，１４を別々に設置する構成のも
のよりもコンパクトな構成となっており、ベース１８の
設置スペースも省スペース化されている。

【００１５】ここで、上記動吸振器１３，１４の構成に
ついて説明する。図４はＸ，Ｙ方向の動吸振器１３，１
４の平面図である。また、図５は図４中Ｖ−Ｖ線に沿う
縦断面図である。図４及び図５に示されるように、第１
の動吸振器１３と第２の動吸振器１４とは、上方からみ
ると正方形に形成されたベース１８の平面１８ａの対角
線Ａを境界線として設けられている。そして、動吸振器
１３の付加質量１６は、移動方向（Ｘ方向）に対し、４
５°の角度で傾斜した長辺部分に傾斜面１６ａが形成さ
れている。また、動吸振器１４の付加質量１７は、移動
方向（Ｙ方向）に対し、４５°の角度で傾斜した長辺部
分に傾斜面１７ａが形成されている。

【００１６】付加質量１６の傾斜面１６ａと付加質量１
７の傾斜面１７ａとは、互いに四角形の上記ベース１８
に収容されるようにベース１８の対角線Ａを境界線とし
て対向するように取り付けられている。そのため、ベー
ス１８の対角線Ａより左側の三角形状の領域１８Ａに
は、付加質量１６が移動可能に設けられ、ベース１８の
対角線Ａより右側の三角形状の領域１８Ｂには、付加質
量１６が移動可能に設けられている。

【００１７】また、付加質量１６，１７は、夫々底部に
３個にボールベアリング１９，２０が取り付けられてい
る。このボールベアリング１９，２０は、夫々低摩擦で
回転するボールがベース１８の平面１８ａに接した状態
で転動する構造であり、付加質量１６，１７のＸ，Ｙ方
向への移動を容易にしている。また、ボールベアリング
１９，２０は、付加質量１６，１７の底部のうちベース
１８の側壁１８ｃ，１８ｄに近接する側に２個配置さ
れ、反対側の角部に１個配置されている。このように付
加質量１６，１７の底部は、３個のボールベアリング１
９，２０により滑動可能に支持されている。そのため、
付加質量１６，１７は、４点支持とするよりも水平状態
に安定的に支持され、制振動作時の移動がスムーズに行
なえる。

【００１８】第１の動吸振器１３のＡＣサーボモータ
（以下「モータ」と言う）２１は、ベース１８の側壁１
８ｅに取り付けられたモータ支持部２２のフランジ２２
ａに支持されている。また、モータ支持部２２の内部に
は、モータ２１の回転駆動力が伝達されるカップリング
２３が設けられている。モータ支持部２２により覆われ
た軸受ケース２４は、ベース１８の側壁１８ｅに支持さ
れており、軸受ケース２４の内部に軸受２５が収容され
ている。軸受２５は、ボールねじ２６の基端側端部を回
転自在に軸承している。また、ボールねじ２６の先端側
端部は、付加質量１６のＸ方向に延在するネジ孔２７に
挿入されためねじ部２８に螺合して貫通している。

【００１９】モータ２１の出力軸２１ａは、カップリン
グ２３を介して軸受３２に軸承されたボールねじ２６に
結合されている。従って、モータ２１の回転駆動力は、
出力軸２１ａに結合されたカップリング２３を介してボ
ールねじ２６に伝達される。そして、付加質量１６はボ
ールねじ２６の回転によりベース１８の平面１８ａ上を
Ｘ方向へ移動する。

【００２０】また、第２の動吸振器１４は、上記第１の
動吸振器１３と同一構成であり、ベース１８の側壁１８
ｆには、ＡＣサーボモータ（以下「モータ」と言う）２
９ががモータ支持部３０のフランジ３０ａに取り付けら
れている。また、モータ支持部３０の内部には、モータ
２９の回転駆動力が伝達されるカップリング３１が設け
られている。

【００２１】モータ支持部３０により覆われた軸受ケー
ス３２は、ベース１８の側壁１８ｆに支持されており、
軸受ケース３２の内部に軸受３３が収容されている。軸
受３３は、ボールねじ３４の基端側端部を回転自在に軸
承している。また、ボールねじ３４の先端側端部は、付
加質量１７のＹ方向に延在するネジ孔３５に挿入された
めねじ部３６に螺合して貫通している。

【００２２】モータ２９の出力軸２９ａはカップリング
３１を介して軸受３２に軸承されたボールねじ３４に結
合されている。従って、モータ２９の回転駆動力は、出
力軸２９ａに結合されたカップリング３１を介してボー
ルねじ３４に伝達される。そして、付加質量１７はボー
ルねじ３４の回転によりベース１８の平面１８ａ上をＹ
方向へ移動する。

【００２３】制御装置１５は、例えば風圧又は地震発生
によりビル１２が振動すると、振動方向（Ｘ，Ｙ方向）
の振幅、加速度の大きさに応じた制御量を演算して動吸
振器１３，１４のモータ２１，２９へ駆動信号を出力す
る。そして、モータ２１，２９は、制御装置１５からの
駆動信号の供給によりボールねじ２６を回転させて付加
質量１６をＸ方向に移動させ、あるいはボールねじ３４
を回転させて付加質量１７をＹ方向に移動させる。この
とき、Ｘ，Ｙ方向に移動する付加質量１６，１７の慣性
力の反作用によりビル１２のＸ，Ｙ方向の振動が制振さ
れる。

【００２４】また、図１乃至図３に示されるように、ビ
ル１２のＹ方向の壁面の奇数階及び屋上には、地震ある
いは風圧によるＸ方向の振動状態を変位、速度、あるい
は加速度により検出するＸ方向振動状態検出センサ（以
下単に「センサ」という）３５（３５₁〜３５₅）が設
置されている。また、ビル１２には、Ｘ方向の壁面の奇
数階及び屋上には、Ｙ方向の振動状態を変位、速度、あ
るいは加速度により検出するＹ方向振動状態検出センサ
（以下単に「センサ」という）３６（３６₁〜３６₅）
が設置されている。

【００２５】尚、これらのセンサ３５，３６は、ビル１
２が一方向へ移動すると正の検出信号を出力し、ビル１
２が他方向へ移動すると負の検出信号を出力するように
なっている。そのため、制御装置１５は、各センサ３
５，３６から出力された信号によりビル１２の各振動方
向（Ｘ，Ｙ方向）毎の変位、速度、あるいは加速度が検
出される。

【００２６】さらに、各動吸振器１３，１４は、各付加
質量１６，１７の移動量を測定する変位センサ３７，３
８がベース１８に設けられており、制御装置１５は、変
位センサ３７，３８より出力された検出信号がフィード
バックされてモータ２１，２９への制御信号を出力す
る。図６は制御装置１５の構成を示すブロック図であ
る。

【００２７】図６に示されるように、センサ３５，３６
により測定されたビル１２のＸ，Ｙ方向の振動状態検出
信号は、夫々増幅器４１，４２により増幅されてＡ／Ｄ
変換器４５でデジタル信号に変換されて制御回路４０に
出力される。また、上記ベース１８に設けられた変位セ
ンサ３７，３８により測定された各付加質量１６，１７
の移動量に応じた検出信号は、夫々増幅器４３，４４に
より増幅されてＡ／Ｄ変換器４５でデジタル信号に変換
されて制御回路４０に出力される。

【００２８】また、制御回路４０は、Ａ／Ｄ変換器４５
から入力された各センサ３５〜３８からのデジタル信号
に基づいて振動方向（Ｘ，Ｙ方向）毎の制御量を演算す
る。そして、制御回路４０の演算結果は、Ｄ／Ａ変換器
４６によりアナログ信号に変換されてモータ２１，２９
の第１、第２のドライブ回路４７，４８に供給される。
さらに、ドライブ回路４７，４８は、制御回路４０で演
算された制御量に応じた駆動信号としての速度指令電圧
を動吸振器１３，１４のモータ１９，２９に出力する。

【００２９】このようにしてビル１２のＸ，Ｙ方向の振
動は、動吸振器１３，１４のモータ２１，２９が駆動制
御されることにより付加質量１６，１７がＸ，Ｙ方向に
駆動されて制振される。上記制御回路４０において、セ
ンサ３５，３６からの検出信号に基づいて演算する制御
量の演算方法としては、ＬＱ制御を用いて演算する。
尚、ＬＱ制御は、従来から用いられている周知の技術で
あるので、ここではその説明は省略する。また、制御回
路４０では、ＬＱ制御方法に限らず、此れ以外のスカイ
フック制御等の他の制御方法を用いることもできる。

【００３０】ここで、上記付加質量１６，１７の動作位
置について説明する。図７は付加質量１６，１７が待機
位置にある状態を示す平面図である。図７に示されるよ
うに、制振装置１１において、待機状態あるいはメンテ
ナンスを行なう場合、各付加質量１６，１７は、モータ
２１，２９側に移動しており、互いに対向する付加質量
１６の傾斜面１６ａと付加質量１７の傾斜面１７ａとが
最大距離Ｌだけ離れた位置にある。そのため、付加質量
１６，１７及びボールベアリング１９，２０のメンテナ
ンス作業が容易に行なえる。

【００３１】また、通常、ビル１２が振動していないと
きは、付加質量１６，１７を図７に示す待機位置に停止
させておくことにより、例えば地震発生によりＸ方向あ
るいはＹ方向の何れか一方に大きな振動が加えられた場
合でも、付加質量１６，１７の何れか一方を最大振幅で
移動させて制振動作させることができる。図８は付加質
量１６を待機位置に停止させたまま付加質量１７を最大
振幅で移動させた状態を示す平面図である。

【００３２】図８に示されるように、例えば地震のよる
Ｙ方向の振動が伝播された場合、制御回路４０はＸ方向
制振用の付加質量１６を待機位置に停止させたままＹ方
向制振用の付加質量１７を最大振幅で移動させる。その
際、付加質量１６の傾斜面１６ａと付加質量１７の傾斜
面１７ａとが接触しないように制振動作させない付加質
量１６を待機位置に退避させておくことができる。

【００３３】図９は本発明の変形例を示す平面図であ
る。図９に示されるように、付加質量１６は、側壁１８
ｃに対向する側壁１６ｂにガイドローラ５１が設けられ
ている。このガイドローラ５１は、付加質量１６がＸ方
向に移動する過程で側壁１８ｃを転動しながら付加質量
１６の移動方向をガイドする。

【００３４】また、付加質量１７は、側壁１８ｄに対向
する側壁１７ｂにガイドローラ５２が設けられている。
このガイドローラ５２は、付加質量１７がＹ方向に移動
する過程で側壁１８ｄを転動しながら付加質量１７の移
動方向をガイドする。そのため、ベース１８の側壁１８
ｃ及び側壁１８ｄは、付加質量１６，１７の移動をガイ
ドするガイドレールとして機能する。これにより、付加
質量１６，１７は、上記ボールベアリング１９，２０に
よりベース１８の平面１８ａに沿って移動すると共に、
ガイドローラ５１，５２により側壁１８ｃ，１８ｄに沿
って移動する。

【００３５】従って、付加質量１６，１７は、ボールベ
アリング１９，２０とガイドローラ５１，５２により２
方向から移動位置をガイドされるため、ボールねじ２
６，３４に横方向の荷重がかからないように移動位置が
規制される。これにより、付加質量１６，１７は、ボー
ルベアリング１９，２０が延在するＸ，Ｙ方向にスムー
ズに移動することができる。

【００３６】尚、上記実施例では、ビル１２の制振を行
う制振装置を一例として挙げたが、これに限らず上記制
振装置１１をビル以外の構造物（例えば橋梁、鉄塔、高
架建築物、スタジアム等）にも適用できるのは勿論であ
る。また、上記実施の形態では、第１の動吸振器１３と
第２の動吸振器１４とが互いに直交する水平２方向を制
振するように設置されるものとして説明したが、これに
限らず、例えば第１の動吸振器１３の制振方向に対して
第２の動吸振器１４のの制振方向が９０°以外の角度と
なるように所定角度傾斜させて設置させるようにしても
良いのは勿論である。

【００３７】また、上記実施の形態では、付加質量１
６，１７の平面形状を三角形としたが、これに限らず、
ベース１８の境界線Ａに沿う傾斜面を有する形状であれ
ば、三角形以外の形状であっても良い。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、第１、第２の動吸振器により駆動される第１、第２
の付加質量が傾斜面が互いに対向する向きで近接又は離
間するように移動するため、異なる水平２方向の振動を
効果的に制振することができると共に、第１、第２の付
加質量を同一平面上に設置しているにも拘わらずコンパ
クトな構成とすることができ、設置スペースの省スペー
ス化を図ることができる。また、第１、第２の動吸振器
が同一平面上に設置されているので、第１、第２の動吸
振器を上下に重ね合わせる構成のものよりもメンテナン
ス作業が容易に行うことができる。

【００３９】また、請求項２記載の発明によれば、第
１、第２の付加質量の夫々傾斜面を長辺とする相似形状
の直角三角形に形成されているので、第１、第２の付加
質量を交差する方向に移動させるときに互いに干渉しな
いように配置することができ、且つコンパクトな構成と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる制振装置の一実施例の概略構成図
である。

【図２】制振装置がビルの屋上に設置された状態を示す
左側面図である。

【図３】制振装置がビルの屋上に設置された状態を示す
平面図である。

【図４】Ｘ，Ｙ方向の動吸振器１３，１４の平面図であ
る。

【図５】図４中Ｖ−Ｖ線に沿う縦断面図である。

【図６】制御装置１５の構成を示すブロック図である。

【図７】付加質量１６，１７が待機位置にある状態を示
す平面図である。

【図８】付加質量１６を待機位置に停止させたまま付加
質量１７を最大振幅で移動させた状態を示す平面図であ
る。

【図９】本発明の変形例を示す平面図である。

【符号の説明】

１１制振装置１２ビル１３第１の動吸振器１４第２の動吸振器１５制御装置１６，１７付加質量１８ベース１９，２０ボールベアリング２１，２９モータ２６，３４ボールねじ３５（３５₁〜３５₅）Ｘ方向振動状態検出センサ３６（３６₁〜３６₅）Ｙ方向振動状態検出センサ３７，３８変位センサ４０制御回路４５Ａ／Ｄ変換器４６Ｄ／Ａ変換器４７第１のドライブ回路４８第２のドライブ回路５１，５２ガイドローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の第１の振動方向に対し所定角度
の傾斜面を有する第１の付加質量を第１の振動方向に移
動させて第１の振動方向の振動を制振する第１の動吸振
器と、前記構造物の第１の振動方向に対し所定角度の傾斜面を
有する第２の付加質量を第２の振動方向に移動させて第
２の振動方向の振動を制振する第２の動吸振器と、から
なり、前記第１、第２の付加質量は、前記傾斜面が互いに対向
する向きで近接又は離間するように駆動されることを特
徴とする制振装置。
【請求項２】前記請求項１記載の制振装置であって、前記第１、第２の付加質量は、夫々前記傾斜面を長辺と
する相似形状の直角三角形に形成されたことを特徴とす
る制振装置。