JP2002070933A - Structure vibration damping device - Google Patents

Structure vibration damping device

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JP2002070933A
JP2002070933A JP2000264214A JP2000264214A JP2002070933A JP 2002070933 A JP2002070933 A JP 2002070933A JP 2000264214 A JP2000264214 A JP 2000264214A JP 2000264214 A JP2000264214 A JP 2000264214A JP 2002070933 A JP2002070933 A JP 2002070933A
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Japan
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piezoelectric element
vibration
damping device
shunt circuit
variable inductor
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Application number
JP2000264214A
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Japanese (ja)
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Kazuhisa Kabeya
和久 壁矢
Daijiro Yuasa
大二郎 湯浅
Tadahira Ishida
匡平 石田
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure vibration damping device that is applicable to a heavy structure. SOLUTION: The structure vibration damping device comprises a piezoelectric element 4 inserted between a vibration-controlled structure 1 and a fixed system to transform vibration energy of the vibration-controlled structure into electrical energy, a shunt circuit 6 made up of a resonance system including a resistor and a variable inductor to absorb the electrical energy transformed in the piezoelectric element, and an inductance value adjusting means 7 for adjusting the inductance value of the variable inductor of the shunt circuit 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造物あるい
は建築構造物などの重量構造物の振動を抑制する構造物
制振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure damping device for suppressing vibration of a heavy structure such as a mechanical structure or a building structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】機械構造物あるいは建築構造物に発生す
る振動は、その構造物が発揮すべき機能を阻害するのみ
ならず、その構造物に対して損傷を発生させる原因とも
なるので、振動の効果的な抑制は重要な技術として位置
付けられている。
2. Description of the Related Art Vibrations generated in a mechanical structure or a building structure not only hinder the function of the structure but also cause damage to the structure. Effective suppression is a key technology.

【0003】振動を抑制するための制振技術は、大別す
るとアクティブ制振技術とパッシブ制振技術に分類され
る。
[0003] Vibration suppression techniques for suppressing vibration are roughly classified into active vibration suppression techniques and passive vibration suppression techniques.

【0004】アクティブ制振技術は外部よりエネルギを
付加して振動を抑制するもので、その制振方法の例とし
ては、構造物にアクチュエータを設置し、そのアクチュ
エータを振動を打ち消すように駆動させることにより振
動の抑制を図る技術が知られている。この制振方法はコ
ンパクトな装置で実現でき、かつ優れた制振効果を期待
できるが、別途エネルギを付加することが必要であるこ
とからコストの低減が課題とされている。
[0004] The active vibration suppression technique is to suppress vibration by adding energy from the outside. As an example of the vibration suppression method, an actuator is installed on a structure and the actuator is driven so as to cancel the vibration. There is known a technique for suppressing the vibration by using the technique. This vibration damping method can be realized with a compact device, and excellent vibration damping effects can be expected. However, since additional energy needs to be added, cost reduction is an issue.

【0005】パッシブ制振技術は外部から特別にエネル
ギを付加することなく振動を抑制するもので、その例と
しては、TMD(Tuned Mass Damper)制振法が知られ
ている。図11のTMD制振法の原理図に示すように、
本制振法では構造物51に付加重量、ばね、ダンパで構
成されるTMD52を設置し、その動作によって振動の
抑制を図ろうとするものである。
[0005] The passive vibration suppression technique suppresses vibration without adding extra energy from the outside. For example, a TMD (Tuned Mass Damper) vibration suppression method is known. As shown in the principle diagram of the TMD damping method in FIG.
In this vibration control method, a TMD 52 including an additional weight, a spring, and a damper is installed on a structure 51, and the operation thereof is intended to suppress vibration.

【0006】構造物51が振動を起こしたとき、その振
動を起振力として付加重量も振動を生ずるが、TMD5
2を構成する付加重量、ばね、ダンパからなる機械的な
共振系の作用で、付加重量が大きく振動することによっ
て構造物51の振動を抑制(吸収)することができる。
従って、振動の抑制効果を高めるためには、各要素から
構成されるTMD52の機械的共振周波数を、その構造
物の固有周波数に応じて適切な値になるように、ばね、
ダンパの特性を調整しておくことが重要である。
When the structure 51 generates vibration, the added weight also generates vibration using the vibration as a vibration generating force.
The vibration of the structure 51 can be suppressed (absorbed) by vibrating the additional weight largely by the action of the mechanical resonance system including the additional weight, the spring, and the damper that constitutes 2.
Therefore, in order to enhance the effect of suppressing vibration, the spring, the mechanical resonance frequency of the TMD 52 composed of each element is set to an appropriate value according to the natural frequency of the structure,
It is important to adjust the characteristics of the damper.

【0007】本制振原理は、見方を変えれば、構造物5
1の振動エネルギの一部が付加重量の運動エネルギに変
換されダンパに吸収されるため振動が抑制されると考え
ることができる。この制振方法は、構成が単純で複雑な
制御などを必要としないため、信頼性の高いものである
が、構造物51が大きくなればそれに従って、振動を吸
収するためのTMD52の機構も大きなものとなるとい
う欠点があり、更に機械的な共振周波数を所定値になる
ようにばね、ダンパを調整することが容易でないという
欠点をもつ。
[0007] From a different point of view, this vibration damping principle is based on the structure 5
It can be considered that the vibration is suppressed because a part of the vibration energy of 1 is converted into the kinetic energy of the added weight and absorbed by the damper. This vibration damping method is highly reliable because the structure is simple and does not require complicated control. However, the larger the structure 51, the larger the mechanism of the TMD 52 for absorbing vibration. In addition, there is a disadvantage that it is not easy to adjust the spring and the damper so that the mechanical resonance frequency becomes a predetermined value.

【0008】このようなTMD法の欠点を解決する別の
パッシブ制振法として、圧電素子とそれに接続された電
気回路であるシャント回路から構成される装置を用いた
Piezoelectric Shunt法(以下、圧電シャント法と称
す)と呼ばれる制振方法がある。この制振方法について
は、例えばN.W.Hagood and A.von Flotow,”Damping of
Structural Vibrations with Piezoelectric Materials
and Passive Electrical Networks,”Journal of Soun
d and Vibration,vol.146,no.2,pp.245268,1991 に
記載されている。
As another passive vibration suppression method which solves such a drawback of the TMD method, a device comprising a piezoelectric element and a shunt circuit which is an electric circuit connected to the piezoelectric element is used.
There is a vibration suppression method called a Piezoelectric Shunt method (hereinafter, referred to as a piezoelectric shunt method). Regarding this damping method, see, for example, NW Hagood and A. von Flotow, “Damping of
Structural Vibrations with Piezoelectric Materials
and Passive Electrical Networks, ”Journal of Soun
d and Vibration, vol. 146, no. 2, pp. 245268, 1991.

【0009】この基本原理は、構造物の振動エネルギを
圧電素子を用いて電気エネルギに変換し、更に共振回路
を構成したシャント回路中の電気抵抗でそのエネルギを
効率良く吸収することで振動抑制を図ろうとするもので
あり、TMD制振法と比較して装置をコンパクトに構成
でき、さらにその調整も電気回路の特性を変更すること
になるため、TMD法と比較して容易に行うことができ
る。
The basic principle is that vibration energy of a structure is converted into electric energy by using a piezoelectric element, and the energy is efficiently absorbed by electric resistance in a shunt circuit which constitutes a resonance circuit, thereby suppressing vibration. The device can be made more compact than the TMD damping method, and the adjustment also changes the characteristics of the electric circuit, so that it can be performed more easily than the TMD method. .

【0010】図12は圧電シャント法を用いた制振装置
の構成原理を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration principle of a vibration damping device using a piezoelectric shunt method.

【0011】本制振装置は圧電素子53と、それと電気
的に接続されたシャント回路54で構成され、前記シャ
ント回路54にはコイル55と電気抵抗56が直列に接
続された構成である。
The present vibration damping device comprises a piezoelectric element 53 and a shunt circuit 54 electrically connected to the piezoelectric element 53. The shunt circuit 54 has a coil 55 and an electric resistor 56 connected in series.

【0012】圧電素子は機械エネルギと電気エネルギを
相互に変換することができる素子であり、圧電素子に圧
力(歪)を加えると電圧が発生(ピエゾ圧電効果)し、
逆に圧電素子に電圧をかけると歪が発生(ピエゾ逆圧電
効果)する性質をもつ。
A piezoelectric element is an element capable of mutually converting mechanical energy and electric energy. When a pressure (strain) is applied to a piezoelectric element, a voltage is generated (piezoelectric effect).
Conversely, when a voltage is applied to the piezoelectric element, distortion occurs (piezo-inverse piezoelectric effect).

【0013】図12において、圧電素子53に圧力57
が加えられると、ピエゾ圧電効果によって電圧が発生す
る。このとき、圧電素子53が保有する固有容量58と
コイル55と電気抵抗56でLCR共振回路が構成され
るため、コイル56または抵抗57で電気的共振周波数
を適切に調整することによって大きな共振電流59を取
出すことができる。
In FIG. 12, a pressure 57 is applied to the piezoelectric element 53.
Is applied, a voltage is generated by the piezoelectric effect. At this time, since an LCR resonance circuit is formed by the inherent capacitance 58, the coil 55, and the electric resistance 56 held by the piezoelectric element 53, a large resonance current 59 is obtained by appropriately adjusting the electric resonance frequency by the coil 56 or the resistance 57. Can be taken out.

【0014】特開平7−49388、特開平10−28
7127にこの圧電シャント法による制振方法が開示さ
れている。これらの制振技術ではいずれも、薄いシート
状の圧電素子を構造物に貼り付け、構造物の振動に対し
て前記圧電素子に曲げモーメントが作用するように構成
されている。
JP-A-7-49388, JP-A-10-28
7127 discloses a vibration damping method using the piezoelectric shunt method. In any of these vibration suppression techniques, a thin sheet-like piezoelectric element is attached to a structure, and a bending moment acts on the piezoelectric element with respect to vibration of the structure.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この圧
電シャント法による制振技術の実用化はスキー板やスノ
ーボードなどの比較的に軽い構造物に限られており、生
産機械設備や建築物などの重量構造物に適用された例は
まだ知られていない。
However, the practical application of the vibration damping technology by the piezoelectric shunt method is limited to relatively light structures such as skis and snowboards, and the weight of production machinery and equipment and buildings is reduced. Examples applied to structures are not yet known.

【0016】そもそも圧電素子の特性である電気機械結
合係数は機械(振動)エネルギを電気エネルギに変換す
る場合も、電気エネルギを機械(振動)エネルギに変換
する場合も同一値であるため、抑制しようとする振動と
同レベルの振動を発生できるような圧電素子を使用しな
ければ、構造物の振動エネルギを電気エネルギに変換し
て吸収する効果は期待できない。したがって、従来技術
で使用されているような薄いシート状の圧電素子を構造
物に貼り付ける構成では、構造物の重量が大きい場合、
圧電素子のパワー不足から抑制しようとする振動と同レ
ベルの振動を発生できないため、制振効果も期待できな
い。
In the first place, the electromechanical coupling coefficient, which is the characteristic of a piezoelectric element, is the same value both when converting mechanical (vibration) energy to electrical energy and when converting electrical energy to mechanical (vibration) energy. Unless a piezoelectric element capable of generating the same level of vibration as that described above is used, the effect of converting the vibration energy of the structure into electric energy and absorbing it cannot be expected. Therefore, in a configuration in which a thin sheet-like piezoelectric element as used in the related art is attached to a structure, when the weight of the structure is large,
Since vibration at the same level as vibration to be suppressed due to insufficient power of the piezoelectric element cannot be generated, a vibration damping effect cannot be expected.

【0017】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、広く重量構造物にも適用可能な構造物制
振装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a structure damping device which can be widely applied to heavy structures.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、制振対象構造
物に装着された圧電素子と該圧電素子に接続されたシャ
ント回路で構成する構造物制振装置において、前記圧電
素子が前記制振対象構造物と固定系との間に挿入された
構造物制振装置である。
According to the present invention, there is provided a structure damping device comprising a piezoelectric element mounted on a structure to be damped and a shunt circuit connected to the piezoelectric element. It is a structure damping device inserted between a vibration target structure and a fixed system.

【0019】本発明は、制振対象構造物に装着された圧
電素子と該圧電素子に接続されたシャント回路で構成す
る構造物制振装置において、前記圧電素子が第1の制振
対象構造物と第2の制振対象構造物との間に挿入された
構造物制振装置である。
According to the present invention, there is provided a structure damping device comprising a piezoelectric element mounted on a structure to be damped and a shunt circuit connected to the piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is a first structure to be damped. And a structure damping device inserted between the second damping target structure and the second damping target structure.

【0020】また本発明は、制振対象構造物と固定系と
の間に挿入され、前記制振対象構造物の振動エネルギを
電気エネルギに変換する圧電素子と、抵抗と可変インダ
クタとを含む共振系で構成され前記圧電素子で変換され
た前記電気エネルギを吸収するシャント回路と、前記シ
ャント回路の可変インダクタのインダクタンス値を調整
するインダクタンス値調整手段とを備えた構造物制振装
置である。
According to the present invention, there is provided a resonance device including a piezoelectric element inserted between a structure to be damped and a fixed system for converting vibration energy of the structure to be damped into electric energy, and a resistor and a variable inductor. A structure damping device comprising: a shunt circuit configured to absorb the electric energy converted by the piezoelectric element; and an inductance value adjusting unit configured to adjust an inductance value of a variable inductor of the shunt circuit.

【0021】また本発明は、第1の制振対象構造物と第
2の制振対象構造物との間に挿入され、前記制振対象構
造物の振動エネルギを電気エネルギに変換する圧電素子
と、抵抗と可変インダクタとを含む共振系で構成され前
記圧電素子で変換された前記電気エネルギを吸収するシ
ャント回路と、前記シャント回路の可変インダクタのイ
ンダクタンス値を調整するインダクタンス値調整手段と
を備えた構造物制振装置である。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric element inserted between a first damping target structure and a second damping target structure for converting vibration energy of the damping target structure into electric energy. A shunt circuit configured by a resonance system including a resistor and a variable inductor to absorb the electric energy converted by the piezoelectric element; and an inductance value adjusting unit for adjusting an inductance value of the variable inductor of the shunt circuit. It is a structure damping device.

【0022】また本発明は、上記発明である構造物制振
装置において、前記インダクタンス値調整手段が、前記
シャント回路を圧電素子から切り離した状態で前記圧電
素子から出力された電気信号の主たる周波数を検出し、
その周波数から前記可変インダクタの最適インダクタン
ス値を算出するチューニング量算出部と、前記算出した
インダクタンス値を目標値として前記可変インダクタを
調整するチューニング制御部とを備えた構造物制振装置
である。
Further, according to the present invention, in the structural vibration damping device according to the above invention, the inductance value adjusting means adjusts a main frequency of an electric signal output from the piezoelectric element in a state where the shunt circuit is separated from the piezoelectric element. Detect
A structure damping device comprising: a tuning amount calculating unit that calculates an optimum inductance value of the variable inductor from the frequency; and a tuning control unit that adjusts the variable inductor by using the calculated inductance value as a target value.

【0023】また本発明は、上記発明である構造物制振
装置において、前記圧電素子が複数の圧電素子を並列に
接続した構造物制振装置である。
According to the present invention, there is provided the structural vibration damping device according to the above invention, wherein the piezoelectric element has a plurality of piezoelectric elements connected in parallel.

【0024】また本発明は、上記発明である構造物制振
装置において、前記可変インダクタが複数のオペアンプ
と複数の抵抗とキャパシタで構成された構造物制振装置
である。
Further, the present invention is the structure damping device according to the above invention, wherein the variable inductor is constituted by a plurality of operational amplifiers, a plurality of resistors and a capacitor.

【0025】また本発明は、上記発明である構造物制振
装置において、前記圧電素子が積層型圧電素子である構
造物制振装置である。
Further, the present invention is the structural vibration damping device according to the above invention, wherein the piezoelectric element is a laminated piezoelectric element.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る構造物制振装
置の実施の形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a structure vibration damping device according to the present invention.

【0027】図1において、振動を抑制すべき構造物1
は固定基礎3に設けられた架台2上に積載された構造で
ある。この構造物1と固定基礎3との間に圧電素子4と
スペーサ5を組込み、圧電素子4が構造物1によって圧
縮力を受けるように構成している。ここで、スペーサ5
は例えばジャッキのようなものであって、圧電素子4と
構造物1に対して圧力(初期圧縮力)を加えることによ
り圧電素子4を保持固定する働きをしている。
In FIG. 1, a structure 1 in which vibration is to be suppressed is shown.
Is a structure loaded on the gantry 2 provided on the fixed foundation 3. A piezoelectric element 4 and a spacer 5 are incorporated between the structure 1 and the fixed foundation 3 so that the piezoelectric element 4 receives a compressive force by the structure 1. Here, the spacer 5
Is a jack, for example, and functions to hold and fix the piezoelectric element 4 by applying pressure (initial compressive force) to the piezoelectric element 4 and the structure 1.

【0028】以上の構成からなる重量構造物の振動を抑
制するため、本実施の形態に係る制振装置は、前記圧電
素子4と、その圧電素子で発生した電気エネルギを共振
回路を用いて効率良く取出し制振効果を高める働きをす
るシャント回路6と、制振機能が最適な状態で動作する
ように前記シャント回路6を調節するチューニング装置
7とを備えている。
In order to suppress the vibration of the heavy structure having the above-described structure, the vibration damping device according to the present embodiment uses the piezoelectric element 4 and the electric energy generated by the piezoelectric element to efficiently use the resonance circuit. A shunt circuit 6 that functions to enhance the take-out vibration suppression effect and a tuning device 7 that adjusts the shunt circuit 6 so that the vibration suppression function operates in an optimal state are provided.

【0029】そして、前記チューニング装置7は、切換
器8を介して構造物1の振動波形を読込み処理する振動
信号入力部7aと、前記処理された信号から調節すべき
シャント回路6のインダクタンスを算出するチューニン
グ量算出部7bと、前記インダクタンスになるようにシ
ャント回路6を調節するチューニング制御部7cを備え
た構成である。
The tuning device 7 calculates the inductance of the shunt circuit 6 to be adjusted from the processed signal by reading the vibration waveform of the structure 1 through the switch 8 and processing the vibration signal. And a tuning control unit 7c for adjusting the shunt circuit 6 so as to obtain the inductance.

【0030】次に本装置の動作を図面を参照して説明す
る。
Next, the operation of the present apparatus will be described with reference to the drawings.

【0031】本実施の形態では圧電素子4は制振対象構
造物1と固定基礎3などの固定系との間に挿入し、圧縮
力が作用するように構成しているが、このように圧電素
子を構造物間に挿入する形態とすることで、シート状圧
電素子に比べて大きな加振力を発生することができる積
層型圧電素子を使用することが可能となる。
In this embodiment, the piezoelectric element 4 is inserted between the structure 1 to be damped and a fixed system such as the fixed foundation 3 so that a compressive force acts thereon. By adopting a configuration in which the element is inserted between the structures, it is possible to use a laminated piezoelectric element that can generate a larger excitation force than a sheet-shaped piezoelectric element.

【0032】この積層型圧電素子は圧電セラミック素子
を複数枚積み重ねた構造をしており、電圧を付加するこ
とにより積層方向に増幅された歪が発生する性質を利用
してアクティブ制振用のアクチュエータとして用いられ
ているものである。現在、標準的に入手できる積層型圧
電素子には1個で約数トンの荷重を発生するものも作ら
れている。従って、前述の重量構造物の制振に適用でき
る条件である「抑制しようとする振動(変位)と同レベ
ルの振動(変位)を発生できるような圧電素子」であ
る。
The laminated piezoelectric element has a structure in which a plurality of piezoelectric ceramic elements are stacked, and an actuator for active vibration damping utilizing the property of generating a strain amplified in the laminating direction by applying a voltage. It is used as At present, some laminated piezoelectric elements which are available as standard are capable of generating a load of about several tons by one. Therefore, it is a "piezoelectric element capable of generating the same level of vibration (displacement) as the vibration (displacement) to be suppressed" which is a condition applicable to the above-described vibration control of a heavy structure.

【0033】図2は、本実施の形態の制振装置におい
て、構造物1の上下方向に振動が発生した場合に圧電素
子4に働く力を模式的に示す図である。構造物1が振動
することによって圧電素子4には観念的には圧縮力と引
っ張り力が働くが、圧電素子4にはスペーサ5によって
初期圧縮力が加えられているため、圧電素子4に働く力
は初期圧縮力を中心として変動する圧縮力のみである。
したがって、圧電素子4の出力電圧は初期圧縮力が付加
された状態を基準(電圧=0)として、構造物1の振動
周期で変化する交流電圧を生ずる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a force acting on the piezoelectric element 4 when vibration occurs in the up-down direction of the structure 1 in the vibration damping device of the present embodiment. When the structure 1 vibrates, the piezoelectric element 4 conceptually exerts a compressive force and a tensile force. However, since the initial compressive force is applied to the piezoelectric element 4 by the spacer 5, the force acting on the piezoelectric element 4 Is only the compression force that fluctuates around the initial compression force.
Therefore, the output voltage of the piezoelectric element 4 generates an AC voltage that changes with the oscillation cycle of the structure 1 with the state where the initial compressive force is applied as a reference (voltage = 0).

【0034】この発生交流電圧は圧電素子4に接続した
シャント回路6に入力される。シャント回路6は基本的
にはインダクタ(インダクタンスL)と抵抗(抵抗値
R)とから構成される共振回路であり、効果的に振動を
抑制するためにはシャント回路の回路を構成するLとR
の値を抑制しようとする重量構造物1の固有振動数と、
圧電素子4のキャパシタンスCなどの諸パラメータに応
じた適切な値としなければならない。
The generated AC voltage is input to a shunt circuit 6 connected to the piezoelectric element 4. The shunt circuit 6 is basically a resonance circuit composed of an inductor (inductance L) and a resistance (resistance value R). To effectively suppress vibration, L and R constituting the circuit of the shunt circuit are used.
The natural frequency of the heavy structure 1 for which the value of
An appropriate value must be set according to various parameters such as the capacitance C of the piezoelectric element 4.

【0035】このLとRの最適値は既出文献(N.W.Hagood
and A.von Flotow,”Damping of Structural Vibratio
ns with Piezoelectric Materials and Passive Electr
icalNetworks,”Journal of Sound and Vibration,vol.
146,no.2,pp.245268,1991)に記述されており、一次
モードの振動に対して最適なインダクタンスLoptと最
適な抵抗Roptは、式(1)および式(2)で与えられ
る。
The optimal values of L and R can be found in the literature (NWHagood
and A. von Flotow, ”Damping of Structural Vibratio
ns with Piezoelectric Materials and Passive Electr
icalNetworks, ”Journal of Sound and Vibration, vol.
146, no. 2, pp. 245268, 1991), and the optimum inductance Lopt and the optimum resistance Ropt for the primary mode vibration are given by Expressions (1) and (2).

【0036】[0036]

【数1】 (Equation 1)

【0037】ただし、式(1)および式(2)で表わさ
れる値は、理論的に導き出されたものであり、例えば構
造物の剛性などは実験設備と実設備では異なる値をと
る。また、同じ実設備においても例えば高負荷運転時と
低負荷運転時とでは前記パラメータは異なる値となる。
従って、発生振動を効果的に抑制するためにはシャント
回路の回路定数の調整(チューニング)を振動発生の都
度行う必要がある。
However, the values represented by the equations (1) and (2) are theoretically derived. For example, the rigidity of the structure differs between the experimental facility and the actual facility. Further, even in the same actual equipment, for example, the parameter has a different value during high-load operation and during low-load operation.
Therefore, in order to effectively suppress the generated vibration, it is necessary to adjust (tune) the circuit constant of the shunt circuit every time the vibration is generated.

【0038】本実施の形態ではチューニングは、シャン
ト回路6のインダクタンスLを変更することにより行う
構成とするが、その理由は次の通りである。
In the present embodiment, the tuning is performed by changing the inductance L of the shunt circuit 6. The reason is as follows.

【0039】発生した振動エネルギが効率良く吸収され
て制振効果が発揮されるためには、発生した振動の周波
数とシャント回路6を構成する共振回路の共振周波数が
一致することが必要である。いま、シャント回路6をイ
ンダクタンスLと抵抗値Rと圧電素子4のキャパシタン
スCで構成される共振回路であるとすると、その共振周
波数fはL×Cの平方根に反比例する。従って、Cまたは
Lを変更することでfを変更することができるが、Cは
圧電素子がもつ固有の値でありその値を変更することは
困難である。このため共振周波数fの調整はインダクタ
ンスLを変更することによって行う。
In order for the generated vibration energy to be efficiently absorbed and to exhibit the vibration damping effect, it is necessary that the frequency of the generated vibration matches the resonance frequency of the resonance circuit forming the shunt circuit 6. Now, assuming that the shunt circuit 6 is a resonance circuit including the inductance L, the resistance value R, and the capacitance C of the piezoelectric element 4, the resonance frequency f is inversely proportional to the square root of L × C. Therefore, f can be changed by changing C or L, but C is a unique value of the piezoelectric element, and it is difficult to change the value. Therefore, the resonance frequency f is adjusted by changing the inductance L.

【0040】図3は可変インダクタの構成例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the variable inductor.

【0041】一般に重量構造物の共振周波数は比較的低
い値であるため、重量構造物に適したシャント回路では
大きなLをもつ可変インダクタの使用が必要である。本
方式の可変インダクタはこの条件を充たす構成で、その
原理はコイル10中のコア11を移動させることによっ
てインダクタンスを変化させるものである。
In general, since the resonance frequency of a heavy structure is relatively low, a shunt circuit suitable for a heavy structure requires the use of a variable inductor having a large L. The variable inductor of the present system satisfies this condition, and its principle is to change the inductance by moving the core 11 in the coil 10.

【0042】図4は可変インダクタの別の構成例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the variable inductor.

【0043】本方式のインダクタはオペアンプ12a,
12bと、抵抗R1,R2,R3,R5と、キャパシタ
Cvで構成される能動回路であって、この回路で代用さ
れるインダクタのインダクタンスLvは式(3)で表わ
される。従って、抵抗値を変えることによりインダクタ
ンスを変更することが可能である。
The inductor of this system is composed of an operational amplifier 12a,
12b, an active circuit composed of the resistors R1, R2, R3, R5, and the capacitor Cv. The inductance Lv of the inductor used in this circuit is represented by Expression (3). Therefore, the inductance can be changed by changing the resistance value.

【0044】 Lv = R1・R3・R3・Cv/R2 …(3) 本方式では、インダクタンスの値は抵抗値を変更するこ
とで調整できるため、前記方式に比して大型のコイルを
必要とせず、またコアを移動させる機構も不要となり、
コンパクトな装置として構成することができる。
Lv = R1, R3, R3, Cv / R2 (3) In this method, since the inductance value can be adjusted by changing the resistance value, a large coil is not required as compared with the above method. Also, there is no need for a mechanism to move the core,
It can be configured as a compact device.

【0045】次に、チューニング装置7の動作について
図1を参照して説明する。
Next, the operation of the tuning device 7 will be described with reference to FIG.

【0046】構造物1に振動が発生した場合は圧電素子
4には起電力が発生するが、この振動が大きい場合、即
ち発生起電力が所定値以上の時にチューニング装置7が
動作を開始する。先ず、切換器8によってシャント回路
を切り離した状態で、圧電素子から出力された電気信号
を振動信号入力部7aが読込む。その際には振動波形が
再現できるように対象構造物の共振周波数に応じた周期
で前記電気信号が読込まれる。続いて、チューニング量
算出部7bが起動し、前記読込んだ振動信号に基づいて
周波数変換を行い振動の周波数分布を求める。
When vibration occurs in the structure 1, an electromotive force is generated in the piezoelectric element 4. When the vibration is large, that is, when the generated electromotive force is equal to or more than a predetermined value, the tuning device 7 starts operating. First, in a state where the shunt circuit is disconnected by the switch 8, the vibration signal input unit 7a reads an electric signal output from the piezoelectric element. At that time, the electric signal is read at a period corresponding to the resonance frequency of the target structure so that the vibration waveform can be reproduced. Subsequently, the tuning amount calculation unit 7b is activated and performs frequency conversion based on the read vibration signal to obtain a frequency distribution of the vibration.

【0047】図5は発生振動の周波数分布を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the frequency distribution of the generated vibration.

【0048】本図において、実線で示すグラフが前記周
波数変換処理によって求められた分布でありこの分布か
ら振動の主たる周波数はf1であることがわかる。一
方、点線で示すグラフは実験設備などで事前に得られた
振動の分布でありこの分布から振動の主たる周波数はf
0であることがわかる。従ってシャント回路6は、振動
周波数がf0である振動が発生した場合に適正に作動す
るように調整されているため、このままでは、制振効果
が十分に発揮できずチューニングが必要である。
In the figure, the graph shown by the solid line is the distribution obtained by the frequency conversion processing, and it can be seen from this distribution that the main frequency of the vibration is f1. On the other hand, the graph shown by the dotted line is the distribution of vibration obtained in advance in experimental facilities and the like, and from this distribution, the main frequency of vibration is f
It turns out that it is 0. Therefore, the shunt circuit 6 is adjusted so as to operate properly when a vibration having a vibration frequency of f0 occurs. In this state, the vibration suppression effect cannot be sufficiently exerted, and tuning is required.

【0049】チューニング算出部7bは、前記周波数変
換した周波数分布に基づいて周波数が(f0−Δf)〜
(f0+Δf)の範囲において最大値を与える周波数を
求め、その値を発生振動の主たる周波数f1とする。こ
こで、|f0−f1|が所定の値より小さい場合はシャ
ント回路6の調整は正常であると判断しチューニング動
作は行わないが、|f0−f1|が所定の値より大きい
場合はシャント回路6の再調整が必要と判断しチューニ
ングすべきインダクタンス値を算出する。
The tuning calculator 7b calculates the frequency (f0−Δf) based on the frequency distribution after the frequency conversion.
A frequency that gives the maximum value in the range of (f0 + Δf) is obtained, and that value is set as a main frequency f1 of the generated vibration. Here, if | f0−f1 | is smaller than a predetermined value, it is determined that the adjustment of the shunt circuit 6 is normal, and no tuning operation is performed. If | f0−f1 | is larger than a predetermined value, the shunt circuit is not. It is determined that readjustment of step 6 is necessary, and an inductance value to be tuned is calculated.

【0050】いま、共振周波数f0を与えるインダクタ
ンスをL0、共振周波数f1を与えるインダクタンスを
L1とすると、シャント回路6で構成される共振回路の
共振周波数fはL×Cの平方根に反比例するため、インダ
クタンスL1は式(4)で表わされる。
Assuming that the inductance giving the resonance frequency f0 is L0 and the inductance giving the resonance frequency f1 is L1, the resonance frequency f of the resonance circuit constituted by the shunt circuit 6 is inversely proportional to the square root of L × C. L1 is represented by equation (4).

【0051】 L1 = L0×(f0/f1) …(4) チューニング制御部7cは上記手順で算出されたインダ
クタンスL1を制御目標値としてシャント回路6の可変
インダクタを制御する。制御方法としては、PID制
御、プリセット制御いずれを用いても良く、またチュー
ニング装置7が周期的に上述の処理を繰り返して制御す
るように構成することもできる。
L1 = L0 × (f0 / f1) 2 (4) The tuning controller 7c controls the variable inductor of the shunt circuit 6 using the inductance L1 calculated in the above procedure as a control target value. As a control method, either PID control or preset control may be used, and the tuning device 7 may be configured to periodically repeat the above-described processing to perform control.

【0052】そして、インダクタンス値が所望の値にチ
ューニングされた後に、切換器8を切換えて圧電素子4
とシャント回路6を接続して制振装置を作動させること
で振動が抑制される。
After the inductance value is tuned to a desired value, the switch 8 is switched to switch the piezoelectric element 4.
By connecting the shunt circuit 6 and the vibration control device, the vibration is suppressed.

【0053】図6は本実施の形態による制振装置の制振
効果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the vibration damping effect of the vibration damping device according to the present embodiment.

【0054】本図において、振動が発生してからTs秒
間は制振装置のシャント回路6の動作を停止しているた
め振動変位が大きいが、シャント回路6の動作を開始し
たTs秒以降では振動が良好に抑制されていることがわ
かる。
In this figure, the vibration displacement is large because the operation of the shunt circuit 6 of the vibration damping device is stopped for Ts seconds after the occurrence of the vibration, but the vibration becomes large after Ts seconds when the operation of the shunt circuit 6 is started. It can be seen that is well suppressed.

【0055】尚、同じ構造物に対してシート状圧電素子
を構造物に貼り付けて制振を試みたがほとんど効果は見
られなかった。これは用いたシート状の圧電素子をアク
チュエータとして作用させてみた場合でも構造物を十分
に振動させることができなかったことからパワー不足に
よるためであると考えられる。
The sheet-like piezoelectric element was affixed to the same structure to attempt vibration damping, but little effect was observed. This is considered to be due to insufficient power because the structure could not be sufficiently vibrated even when the sheet-shaped piezoelectric element used was used as an actuator.

【0056】このことからも、圧電素子をアクチュエー
タとして動作させたときに対象構造物に対して十分な振
動を発生させることができるような圧電素子の形式、設
置方法を採用することが制振効果を得るための条件であ
ると考えられる。
From this, it can be seen that it is necessary to adopt a type and installation method of the piezoelectric element which can generate a sufficient vibration to the target structure when the piezoelectric element is operated as an actuator. It is considered to be a condition for obtaining

【0057】次に、本発明に係る制振装置を各種の構造
物に適用して構成した例を説明する。
Next, examples in which the vibration damping device according to the present invention is applied to various structures will be described.

【0058】図7はグラインダなどの工作機械に適用し
た制振装置の構成例である。
FIG. 7 shows an example of the configuration of a vibration damping device applied to a machine tool such as a grinder.

【0059】固定基礎23上には往復台22が設置さ
れ、その設置台22には前後に移動可能に砥石台21が
搭載されている。そして、この砥石台21の先端には回
転する砥石24が取り付けられ、例えば回転するロール
25に前記回転する砥石24を押し付けることでロール
表面を研磨するように構成されている。
A carriage 22 is set on the fixed base 23, and a grindstone base 21 is mounted on the setting base 22 so as to be movable back and forth. A rotating grindstone 24 is attached to the tip of the grindstone table 21. For example, the rotating grindstone 24 is pressed against a rotating roll 25 to polish the roll surface.

【0060】以上のように構成されたグラインダなどの
工作機械においては機械系の共振などによる振動が発生
すると対象物であるロール25などに振動に起因するマ
ークが転写される恐れがある。
In a machine tool such as a grinder constructed as described above, if vibration occurs due to mechanical system resonance or the like, a mark due to the vibration may be transferred to the target roll 25 or the like.

【0061】本構成例においてはスペーサ27を備えた
積層型圧電素子26を砥石台21と固定基礎23との間
に挿入し、機械系の共振周波数を吸収するように回路定
数を調整したシャント回路28を用いて振動発生の防止
を図っている。
In this configuration example, a shunt circuit in which a laminated piezoelectric element 26 having a spacer 27 is inserted between the grindstone base 21 and the fixed base 23 and the circuit constant is adjusted so as to absorb the resonance frequency of the mechanical system. 28 is used to prevent the occurrence of vibration.

【0062】図8は圧延機に適用した制振装置の構成例
である。
FIG. 8 shows a structural example of a vibration damping device applied to a rolling mill.

【0063】圧延機はハウジング(図示せず)と呼ばれ
る構造体の中に、上ロールチョック32aと下ロールチ
ョック32aとがそれぞれ上ロール31aと下ロール3
1aを支持して組込まれており、前記上ロールチョック
32aと下ロールチョック32aとに油圧等によって圧
延荷重をかけて、上ロール31aと下ロール31aに前
記圧延荷重を伝えることで圧延材30を圧延するように
構成されている。
The rolling mill includes an upper roll chock 32a and a lower roll chock 32a in a structure called a housing (not shown).
The rolling material 30 is rolled by applying a rolling load to the upper roll chock 32a and the lower roll chock 32a by hydraulic pressure or the like, and transmitting the rolling load to the upper roll 31a and the lower roll 31a. It is configured as follows.

【0064】以上のように構成された圧延機では、圧延
操業中に特定の条件が成立した場合にロールが振動を起
こし、ハウジングの固有振動数と共振してチャタリング
と呼ばれる振動を発生することがある。
In the rolling mill configured as described above, when a specific condition is satisfied during the rolling operation, the roll vibrates, and resonates with the natural frequency of the housing to generate vibration called chattering. is there.

【0065】本構成例では、積層型の圧電素子33a、
33bを上下のロールチョックの間に挿入した構成とし
ている。この構成例では両ロールチョックともに振動す
る構造物であるが、これらの構造物はロールの振動をハ
ウジングに伝える起振源として作用することから、圧電
素子を用いてこれらの構造物の振動を抑制することによ
ってチャタリング振動を低減することができる。
In this configuration example, the laminated piezoelectric element 33a,
33b is inserted between the upper and lower roll chocks. In this configuration example, both roll chocks vibrate, but since these structures act as a vibration source for transmitting the vibration of the roll to the housing, the vibration of these structures is suppressed using a piezoelectric element. Thereby, chattering vibration can be reduced.

【0066】この例のように、圧電素子を制振対象構造
物と固定物の間に挿入するのみでなく、制振対象構造物
同士の間に挿入する形態であっても振動低減の効果を得
ることが可能である。
As in this example, the effect of vibration reduction can be obtained not only when the piezoelectric element is inserted between the damping target structure and the fixed object but also between the damping target structures. It is possible to get.

【0067】図9は建築構造物に適用した制振装置の適
用例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an application example of a vibration damping device applied to a building structure.

【0068】風、地震などによってビルなどの建築構造
物に発生した揺れを低減するために、本適用例では、建
築部材40に設けた反力部材41と固定基礎45の間に
複数の積層型圧電素子42a、42bを挿入し、その近
傍に設置したシャント回路43で振動を低減するように
構成している。
In order to reduce the shaking generated in a building structure such as a building due to a wind, an earthquake, or the like, in this application example, a plurality of stacked molds are provided between a reaction force member 41 provided on a building member 40 and a fixed foundation 45. The piezoelectric elements 42a and 42b are inserted, and the vibration is reduced by a shunt circuit 43 installed near the piezoelectric elements 42a and 42b.

【0069】図10は圧電素子42a、42bの設置部
分を拡大して示す図である。
FIG. 10 is an enlarged view showing the installation portions of the piezoelectric elements 42a and 42b.

【0070】各圧電素子にはスペーサ44a、44bに
よって初期圧縮力が加えられ、各圧電素子42a、42
bは並列に接続されてシャント回路43に入力されてい
る。
An initial compressive force is applied to each piezoelectric element by spacers 44a and 44b, and each piezoelectric element 42a and 42b
b are connected in parallel and input to the shunt circuit 43.

【0071】前述したように、構造物が振動する場合の
ような比較的に低い共振周波数を有する物体を対象とし
てシャント回路43の共振回路を構成するときは、L×
Cを大きくすること即ち、大きなLまたは大きなCが回
路に必要とされる。
As described above, when configuring the resonance circuit of the shunt circuit 43 for an object having a relatively low resonance frequency such as when the structure vibrates, L ×
To increase C, that is, a large L or large C is required for the circuit.

【0072】一般に、インダクタンスについてはLが大
きくなれば、それに応じてコイルの外形寸法も大きなも
のとなるため装置が大型化することになり、コストの増
大を招く。一方、キャパシタンスCを大きくすること
は、本シャント回路の構成では圧電素子の固有容量を大
きくすることを意味するが、これは圧電素子42a、4
2bを複数並列に接続することにより容易に実現するこ
とが可能である。
In general, as the inductance L increases, the outer dimensions of the coil also increase accordingly, resulting in an increase in the size of the device and an increase in cost. On the other hand, increasing the capacitance C means increasing the specific capacitance of the piezoelectric element in the configuration of the present shunt circuit.
It can be easily realized by connecting a plurality of 2b in parallel.

【0073】従って、圧電素子42a、42bを並列に
接続する構成とすることにより、装置を大型化すること
なくコスト低減に大きな効果をもつ。さらに、圧電素子
を並列入力化することは、複数の圧電素子42a、42
bで構造物40を分担して支持する構成とできるため、
1個の圧電素子にかかる負荷荷重を低減することにな
り、特別に耐荷重の大きな仕様・構造の圧電素子を用い
る必要がなく、制振装置のコスト低減につなげることが
できる。
Therefore, the configuration in which the piezoelectric elements 42a and 42b are connected in parallel has a great effect on cost reduction without increasing the size of the device. Further, the parallel input of the piezoelectric elements means that the plurality of piezoelectric elements 42a, 42a
b, the structure 40 can be shared and supported.
Since the load applied to one piezoelectric element is reduced, it is not necessary to use a piezoelectric element having a specification and structure with a large load resistance, which can lead to a reduction in the cost of the vibration damping device.

【0074】尚、図10に示すシャント回路43との接
続形態は、圧電素子42a、42bに作用する荷重が同
位相の場合の例であって、作用する荷重が逆位相である
場合は一方の圧電素子の出力を逆にしてシャント回路と
接続すれば同様の効果を得ることができる。
The connection with the shunt circuit 43 shown in FIG. 10 is an example in which the loads acting on the piezoelectric elements 42a and 42b are in the same phase. A similar effect can be obtained by connecting the shunt circuit with the output of the piezoelectric element reversed.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば種
々の効果を生ずる。
As described above, various effects are produced according to the present invention.

【0076】本発明は、構造物と固定物の間、または構
造物同士の間に圧電素子を挿入する形態であるため、圧
電素子を用いた制振技術をこれまで適用が困難であった
重量構造物に適用することができる。
In the present invention, since the piezoelectric element is inserted between the structure and the fixed object or between the structures, it is difficult to apply the vibration damping technology using the piezoelectric element. Applicable to structures.

【0077】本発明は、シャント回路のインダクタンス
を変更するチューニング回路を備えているため、常に適
切に制振機能を発揮することができる。
Since the present invention includes the tuning circuit for changing the inductance of the shunt circuit, the vibration control function can always be properly performed.

【0078】本発明に係る制振装置では、複数の圧電素
子を並列に接続した構成としているため、コンパクトな
装置構成とすることができる。
In the vibration damping device according to the present invention, since a plurality of piezoelectric elements are connected in parallel, a compact device structure can be obtained.

【0079】本発明に係る制振装置では、能動回路によ
る可変インダクタを用いて構成しているため、コンパク
トな装置構成とすることができる。
In the vibration damping device according to the present invention, since the vibration damping device is configured using the variable inductor formed by the active circuit, a compact device configuration can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る構造物制振装置の実施の形態を示
す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a structure vibration damping device according to the present invention.

【図2】本発明に係る構造物制振装置の実施の形態にお
いて圧電素子に働く力を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a force acting on a piezoelectric element in the embodiment of the structural vibration damping device according to the present invention.

【図3】可変インダクタの構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a variable inductor.

【図4】可変インダクタの構成例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a variable inductor.

【図5】発生振動の周波数分布を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a frequency distribution of generated vibration.

【図6】本発明に係る構造物制振装置の実施の形態によ
る制振効果を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a vibration damping effect according to the embodiment of the structure vibration damping device according to the present invention.

【図7】工作機械に適用した制振装置の構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a vibration damping device applied to a machine tool.

【図8】圧延機に適用した制振装置の構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a vibration damping device applied to a rolling mill.

【図9】建築構造物に適用した制振装置の構成を示す
図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a vibration damping device applied to a building structure.

【図10】建築構造物に適用した制振装置の圧電素子の
設置部分を拡大した図。
FIG. 10 is an enlarged view of an installation part of a piezoelectric element of a vibration damping device applied to a building structure.

【図11】TMD制振法の原理を示す図。FIG. 11 is a diagram showing the principle of the TMD vibration suppression method.

【図12】圧電シャント法を用いた制振装置の原理を示
す図。
FIG. 12 is a diagram showing the principle of a vibration damping device using a piezoelectric shunt method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…構造物 3…固定基礎 4…圧電素子 5…スペーサ 6…シャント回路 7…チューニング装置 7a…振動信号入力部 7b…チューニング量算出部 7c…チューニング制御部 8…切換器 10…コイル 11…コア 12a…オペアンプ 12b…オペアンプ 32a…上ロールチョック 32b…下ロールチョック 51…構造物 52…TMD 53…圧電素子 54…シャント回路 55…コイル 56…抵抗 57…圧力 58…固有容量 59…共振電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Structure 3 ... Fixed foundation 4 ... Piezoelectric element 5 ... Spacer 6 ... Shunt circuit 7 ... Tuning device 7a ... Vibration signal input part 7b ... Tuning amount calculation part 7c ... Tuning control part 8 ... Switching device 10 ... Coil 11 ... Core 12a ... operational amplifier 12b ... operational amplifier 32a ... upper roll chock 32b ... lower roll chock 51 ... structure 52 ... TMD 53 ... piezoelectric element 54 ... shunt circuit 55 ... coil 56 ... resistance 57 ... pressure 58 ... intrinsic capacitance 59 ... resonance current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 匡平 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 3J048 AA07 AB07 BG10 CB21 DA01 EA07 EA38  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kouhei Ishida 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nihon Kokan Co., Ltd. 3J048 AA07 AB07 BG10 CB21 DA01 EA07 EA38

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制振対象構造物に装着された圧電素子と
該圧電素子に接続されたシャント回路で構成する構造物
制振装置において、 前記圧電素子が前記制振対象構造物と固定系との間に挿
入されたものであることを特徴とする構造物制振装置。
1. A structure vibration damping device comprising a piezoelectric element mounted on a structure to be damped and a shunt circuit connected to the piezoelectric element, wherein the piezoelectric element comprises a structure for fixing the structure to be damped and a fixed system. A structure damping device inserted between the two.
【請求項2】制振対象構造物に装着された圧電素子と該
圧電素子に接続されたシャント回路で構成する構造物制
振装置において、 前記圧電素子が第1の制振対象構造物と第2の制振対象
構造物との間に挿入されたものであることを特徴とする
構造物制振装置。
2. A structure damping device comprising a piezoelectric element mounted on a structure to be damped and a shunt circuit connected to the piezoelectric element, wherein the piezoelectric element has a first structure to be damped and a shunt circuit. A structure damping device inserted between the damping target structure and the damping target structure.
【請求項3】 制振対象構造物と固定系との間に挿入さ
れ、前記制振対象構造物の振動エネルギを電気エネルギ
に変換する圧電素子と、 抵抗と可変インダクタとを含む共振系で構成され前記圧
電素子で変換された前記電気エネルギを吸収するシャン
ト回路と、 前記シャント回路の可変インダクタのインダクタンス値
を調整するインダクタンス値調整手段とを備えたことを
特徴とする構造物制振装置。
3. A piezoelectric element inserted between a structure to be damped and a fixed system for converting vibration energy of the structure to be damped into electric energy, and a resonance system including a resistor and a variable inductor. And a shunt circuit for absorbing the electric energy converted by the piezoelectric element, and an inductance value adjusting means for adjusting an inductance value of a variable inductor of the shunt circuit.
【請求項4】 第1の制振対象構造物と第2の制振対象
構造物との間に挿入され、前記制振対象構造物の振動エ
ネルギを電気エネルギに変換する圧電素子と、 抵抗と可変インダクタとを含む共振系で構成され前記圧
電素子で変換された前記電気エネルギを吸収するシャン
ト回路と、 前記シャント回路の可変インダクタのインダクタンス値
を調整するインダクタンス値調整手段とを備えたことを
特徴とする構造物制振装置。
4. A piezoelectric element inserted between a first damping target structure and a second damping target structure for converting vibration energy of the damping target structure into electric energy; A shunt circuit configured with a resonance system including a variable inductor and absorbing the electric energy converted by the piezoelectric element, and an inductance value adjusting unit configured to adjust an inductance value of the variable inductor of the shunt circuit. Structure damping device.
【請求項5】 請求項3または4記載の構造物制振装置
において、 前記インダクタンス値調整手段は、 前記シャント回路を圧電素子から切り離した状態で前記
圧電素子から出力された電気信号の主たる周波数を検出
し、その周波数から前記可変インダクタの最適インダク
タンス値を算出するチューニング量算出部と、 前記算出したインダクタンス値を目標値として前記可変
インダクタを調整するチューニング制御部とを備えたこ
とを特徴とする構造物制振装置。
5. The structure vibration damping device according to claim 3, wherein the inductance value adjusting unit adjusts a main frequency of an electric signal output from the piezoelectric element in a state where the shunt circuit is separated from the piezoelectric element. A tuning amount calculating unit that detects and calculates an optimum inductance value of the variable inductor from the frequency, and a tuning control unit that adjusts the variable inductor with the calculated inductance value as a target value. Object damping device.
【請求項6】 請求項3乃至5のいずれか1の請求項に
記載の構造物制振装置において、 前記圧電素子は複数の圧電素子を並列に接続したもので
あることを特徴とする構造物制振装置。
6. The structure vibration damping device according to claim 3, wherein the piezoelectric element is configured by connecting a plurality of piezoelectric elements in parallel. Damping device.
【請求項7】 請求項3乃至5のいずれか1の請求項に
記載の構造物制振装置において、 前記可変インダクタは複数のオペアンプと複数の抵抗と
キャパシタで構成されたものであることを特徴とする構
造物制振装置。
7. The structure vibration damping device according to claim 3, wherein the variable inductor includes a plurality of operational amplifiers, a plurality of resistors, and a capacitor. Structure damping device.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1の請求項に
記載の構造物制振装置において、 前記圧電素子は積層型圧電素子であることを特徴とする
構造物制振装置。
8. The structure vibration damping device according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a laminated piezoelectric element.
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