JPH0293137A - 構造物の制振方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は構造物の制振方法に係るものである。

（従来の技術） 本発明者等は同日付特許出願（Ａ）（発明の名称：高層
構造物の制振方法）において、構造物内に設置された１
対の起振機の各偏心重量を夫々逆方向に回転せしめて、
外力を相殺する方向の起振力を発生せしめて、構造物の
外力による振動を制御する構造物の制振方法を提案した
。

（発明が解決しようとする課題） 前記の制振方法を実際に通用する際、構造物の長周期の
振動に対する制振力が容易に得られることは勿論、構造
物の規模、設計方式に対応して前記起振力を得るために
必要となる質量及び同質量を回転軸に支持するアームの
長さが縮減できる小型の装置ですむように構成されるこ
とが課題となる。

（課題を解決するだめの手段） 本発明に係る構築物の制振方法は、このような課題を解
決するために提案されたもので、振動数を一定のまま前
記偏心質量の回転速度を変化させ、構造物の一方向の外
力に対応する方向に所要の起振力を生起せしめ、他方向
には起振力を殆んど生起せしめることなく、構造物の外
力による振動を制御することを特徴とするものである。

前記の方法において、起振機における一定速度で回転す
る駆動軸と、アームを介して質量を支持する従動軸との
間に、ギヤ比の異なる多段変形ギヤによる歯車伝動機構
を介装して、構造物の外力による振動を制御するもので
ある。

（作用） 本発明によれば前記したように、振動数を一定としたま
ま、起振機の偏心質量の回転軸の速度を変化させ、構造
物の一方向の外力に対応する方向の起振力が最大となる
点の近傍における速度を早め、他方向の起振力が最大に
なる点の近傍における速度を落として、同他方向には起
振力が殆んど生起しないようにし、前記起振機におＬＪ
ろ回転軸にアームを介して支持された質量及び同アーム
長が小さくても、大きな起振力が得られるようにするも
のである。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第４図は本発明に係る制振方法に使用される起振機の原
理を示し、回転軸（１）にアーム（２）を介して質量（
３）を取イ］けた一双の偏心質量（４）を、モーター等
の動力を用いて互いに逆方向に回転させることによって
起振力を得る。

この際、回転によって生起する遠心力Ｆは夫々の偏心質
量において下記の（１）式で得られる。

Ｆ−ｍ１ｗ２−（１） ただし　ｍ：質量 Ｔ；回転軸（１）から質量までのアーム長Ｗ：回転の円
振動数 （ｗ−２πｆ、ｆは振動数） 前記−双の偏心質量に生し７る遠心力の和が起振力とな
るわりであるが、反■、旨１廻りを正方向とし、回転角
をθとして起振力を算出すると、Ｘ方向起振力ば（２）
式で、Ｙ方向起振力は（３）式で与えられる。

Ｘ方向起振カード−ｓｉｎ　θ＋Ｆ−ｓｉｎ（−θ）−
〇−（２） Ｙ方向起振カーＦ−ｃｏｓ　θ＋−Ｆ−ｃｏｓ（−θ）
−２Ｆ　−ｃｏｓ　θ−（３） 従ってこの場合、Ｘ方向には常に力を生しることがなく
、Ｙ方向における最大起振力は２Ｆ、即ち２ｍγｗ２と
なる。

一方、円振動数Ｗは２πｆで表現され、必要とする振動
数ｆが定まると、−船釣には一義的にＷが定まる。従っ
て（１）式からも明らかなように、小さな振動数ｆに対
しては大きな起振力が得難い。

第１図及び第２図に示す実施例は振動数［を−定にした
まま、回転軸の回転中の速度を変化させ、質量ｍ及びア
ーム長Ｔが小さくても大きな起振力が得られるようにし
たものである。

図中（１旧よ駆動軸、０２）は従動軸で、同従動軸０２
）にはアーム０３）を介して質Ｈ４）が支持されている
。

前記駆動軸（１１）には直径方向両端外周にのみ歯列（
１５ａ）を有する変形ギヤに形成された駆動歯車（１５
）　。

及び小径の歯車（１ωがＬ下に取付けられ、従動軸０２
）には前記駆動歯車面の歯列（１５ａ）と９０°位相が
離齢する直径方向の両端位置にのみ、前記小径の歯車０
ωと噛合すべき歯列（１７ａ＞を有する変形ギヤに形成
された、従動歯車（１７１と、前記駆動歯車面の歯列（
１５ａ）と噛合する小径の歯車０８）とがＬ下に取付け
られている。

従って駆動軸（！１）のモーター等による等速回転に伴
って従動軸１〕２）は不等速回転し、駆動歯車θ０と小
径の歯車θ８）とが噛合した時点、即ち点（θ−０゜１
８０°）の近傍で従動軸０２）の回転速度が速まり、質
量０４）のＷが大きくなる。

これに反して小径の歯車Ｏωと従動歯車面とが噛合した
時点、即ち点（θ−９０°　　２７０°）の近傍で従動
軸θ２）の回転速度が低減し、質量０４）のＷが小さく
なる。

前記各歯車０５）０ω０７）０８）がギヤ比の異なる多
段変形ギヤによる歯車伝動機構を構成する。

図示の実施例では、前記歯車機構のギヤ比が３倍と１／
３倍とされ、回転軸が一定回転する起振機における質量
のＷに対して、前記歯車０５）０８）の組合せでは３Ｗ
、前記歯車θ６）０７）の組合せではｗ　／　３となる
。

従って等速回転で得られる最大起振力に対し、前記歯車
（１５）θ８）の組合せでは９倍、前記歯車（１００′
７）の組合せでは１／９倍となる。

このようにして得られる起振力を第３図に示す。

図中破線は等速回転の場合を示し、前記実施例の場合の
起振力は実線で示す。

第３図について更に詳述すると、本実施例によって質量
に生起する遠心力は前掲（１）式よりＦ＝ｍγｗ　２−
（１） で表わされる。

等速回転における構造物の一方向（Ｙ方向）の起振力は
次式（４）で表わされる。

Ｆ（起振力）＝２Ｆ−ｃｏｓ　θ−（４）前記伝動歯車
機構のギヤ比をＮ倍にしたときの一方向（Ｙ方向）の起
振力は次式で与えられる。

Ｆ（Ｎ起振力）　−２ｍ７　（Ｎｗ）”ｃｏｓ　θ−２
（ｍ１ｗ２）Ｎ”　　・ｃｏｓ　θ−２ＦＣＯ３θＸＮ
”　　−（５） 前記歯車０５）０８）の組合せで、ギヤ比を３倍（Ｎ３
）としたときの起振力は次の（６）式で与えられる。

Ｆ　（Ｎ＝３）＝　（２Ｆｃｏｓ　θ）　Ｘ３２−（２
Ｆｃｏｓθ）　Ｘ　９−（６） 前記歯車０ｆｉ）Ｑ７）の組合せでギヤ比を１／３倍（
Ｎ＝１／３）としたときの起振力は次式（７）で与えら
れる。

Ｆ　（Ｎ＝１／３）＝　（２Ｆｃｏｓ　　θ）ｘ（１／
３）２−２Ｆ　　−ｃｏｓ　　θ／　９−（力次に本発
明の方法の作用効果の一例を挙げる。

構造物の質量をＭ、 ゛構造物の外力により生じる増分加速度をα、起振機偏
心質量をｍ、 起振機の回転半径（アーム長）をＴ、 起振機の円振動数をｗ＝２πｆ （ｆ：振動数） とすれば、 構造物に作用する外力と加速度との関係は次式１式％ また偏心質量がＷなる円振動数で回転しているときの起
振機の遠心力は次式（８）で与えられる。

Ｆ（起振力）＝ｍｒｗ”　＝２Ｘｍｒ　（２πｆ）２構
造物に作用する外力を前記実施例に示す起振機によって
制御する。即ち（力式と（８）式とを釣り合わせると、 Ｆ（外力）−Ｆ（起振力） Ｍ・ｃｘ＝２×４π２ｍ７ｆ２ 故に構造物の質量に対する起振機の質量は次式１式％ ここで−例としてα−１０Ｇａ　１ ｒ＝２”　＝２００　Ｃｌ１１ ｆ　＝０．５Ｈ２ （周期ｔ　＝　２５ｅｃ） とすれば、 Ｍ　＝１０／２Ｘ４π２ｘ２００　ｘＯ，５２＝　１　
／３９５前記（９）式は外力のαに応じてγ、ｆ、ｍの
うち２つを決めれば一つが求められる。

更にギヤ比が３倍の歯車伝動機構を用いると、ｍ＝１／
３９５　Ｘ３２＝１／３５５５となる。

なお図示の実施例では２段階のギヤ比を有する歯車伝動
機構を示したが、ギヤ比の種類を増加することによって
、従動軸の不等速回転が滑らかに行なわれるようにコン
トロールできる。

（発明の効果） 本発明によれば前記したように、構造物に設置された起
振機の１対の偏心質量を逆方向に回転せしめるとともに
、その回転速度を変化させ、構造物の一方向の外力に対
応する方向に所要の起振力を生起せしめ、他の方向には
起振力を殆んど生起せしめることなく、構造物の外力に
よる振動を制御することによって、構造物の長周期の振
動に対する制振力を得ることができ、また所要の起振力
を得るために必要となる起振機における質量、アーム長
を小さ（することができるので、小規模な装置で所期の
目的を達成することができる。

請求項２の発明は前記起振機において、一定速度で回転
する駆動軸と、アームを介して質量を支持する従動輪と
の間にギヤ比の異なる多段変形ギヤによる伝動歯車機構
を介装することによって、前記したように起振機におけ
る質量、アーム長を小さくすることができ、またギヤ比
の種類を増加することによって、従動軸の不等速回転の
滑らかさをコントロールすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明に係る構造物の制振方法
に使用される起振機の一実施例を示す平面回航に正面図
、第３図は前記起振機によって得られた起振力と時間と
の関係を示す図表、第４図は起振機の原理を示す説明図
である。 （Ｉ＋）−−一駆動軸　　　　０２）−従動軸θ■−ア
ーム　　　　圓−質量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造物に設置された起振機の１対の偏心質量を夫
   々逆方向に回転せしめて、外力を相殺する方向の起振力
   を発生せしめる制振方法において、振動数を一定のまま
   前記偏心質量の回転速度を変化させ、構造物の一方向の
   外力に対応する方向に所要の起振力を生起せしめ、他方
   向には起振力を殆んど生起せしめることなく、構造物の
   外力による振動を制御することを特徴とする構造物の制
   振方法。
2. （２）前記起振機において、一定速度で回転する駆動軸
   と、アームを介して質量を支持する従動軸との間に、ギ
   ヤ比の異なる多段変形ギヤによる歯車伝動機構を介装し
   、構造物の一方向の外力に対応する方向に所定の起振力
   を生起せしめ、他方向には起振力を殆んど生起せしめる
   ことなく、構造物の外力による振動を制御する、請求項
   １記載の構造物の制振方法。