JPH0293138A - 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起
振機の１対の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８１題） 前記の制振方法を実際に適用する場合、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。

（！Ｉｔ！題を解決するための手段） 本発明に係る構造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、起振振動数ｆに対してＮ
倍の高速回転を質量に与えるとともに、その回転に合わ
せて質量を、同質量を起振機の回転軸に支持するアーム
上に沿って移動せしめ、構造物の一方向の外力に対する
方向に所要の大きさの起振力を生起せしめ、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。

（作用） 本発明によれば前記したように、起振機の質量に対して
、起振振動数ｆのＮ倍の高速回転を与えるとともに、そ
の回転に合わせて質量を同質量を回転軸に支持するアー
ム上に沿って移動させることによって、前記質量及びア
ームが極めて小さくても所要の大きさの起振力を発生し
、構造物の長周期の振動に対して従来の方法では得られ
なかった制振力を得ることができる。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１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）を取付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
質量において次の（１）式で得られる。

Ｆ＝ｍｒ　ω２−−−（１） ただしｍ：質量 ｒ：回転軸（１）から質量までのアーム長 ω：回転の円振動数 ω−２πｆ、　ｆは振動数） 前記−双の偏心質量に生しる遠心力の和が起振力となる
わけであるが、反時計まわりを正方向とし、回転角をθ
として起振力を算出すると、χ方向起振力は（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Ｆ−ｓｉｎ　θ＋Ｆｓｉｎ　（−〇）−
〇Ｙ方向起振カーＦ−ｃｏｓ　θ＋Ｆ　ｃｏｓ　（−θ
）＝２Ｆ　　−ｃｏｓ　　θ−（３） 従ってこの場合、χ方向には常に力を生じることがなく
、Ｙ方向における最大起振力は２Ｆ、即ち２ｍｒω２と
なる。

一方、円振動数は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ω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。

本発明においては前記第１図において、アーム（２）は
回転軸（１）と質量（３）とを連結するだけでなく、そ
の点対称側にも延長され、質量（３）が起振振動数ｆに
対してＮ倍の高速回転を与えられるとともに、その回転
に合わせて質量（３）を下記のようにアーム（２）上に
沿って移動せしめるように構成されている。

起振力の振動数をｒ、偏心質量の回転の振動数をＮｆと
する。

而して構造物に振動が生じていないとき、アーム（２）
のみが高速回転し、質量（３）がアーム（２）の中心点
に置かれるように構成されている。

構造物が振動を開始することをセンサーで感知し、質量
（３）をアーム（２）の先端にまで移動する。

この点を円周上のＤ点とする。（θ。−一π）このあと
質量（３）はアーム（２）の回転とともに、π Ｄ−Ａ→Ｂ（θＡ−０．θ８−一）と回転し、Ｂ点まで
きたとき、質量（３）はアーム（２）上をＢ　−０−Ｄ
と移動させるように構成されている。

この結果、質量（３）は半円形の運動をすることになる
。

この半円運動をＮ回終了したときは、質量（３）はアー
ム（２）上に沿うＢ−〇−りの移動をすることなく、ア
ーム（２）の回転に任せてＢ−＋Ｃ−＋Ｄ（θ。−π）
と移動し、ここでまた半円運動をＮ回繰返す。即ち回転
軸（１）は常に円振動数ωで回転し、質量（３）はその
振動数に合わせてアーム（２）上を移動する。

ただしアーム（２）上で質量（３）の水平移動は、Ｎ回
の回転のうち１回は行なわないようになっている。この
ときの最大起振力は、−双の偏心質量の回転によって下
記（４）弐のように求められる。

なお前記質量り３）のアーム（２）上の移動は電磁力等
によって行なわれる。

Ｙ方向最大起振力Ｆ＝２Ｆ＝２Ｆｍｒ　（２πＮｆ）２
＝８ｍｒπ２　ｆ２Ｎ”　−−−（４）上記（４）式よ
り明らかなように、最大起振力は振動数ｆで回転させた
ときのＮ２倍となる。

１例として第２図はｆを０．５土、回転軸の円振動数か
ら求まる振動数をｆの８倍（Ｎ＝　８　）の４七とした
場合を示す。図中破線は従来の加振方法による結果を、
実線本方法による結果を夫々示すもので、従来の加振方
法によって得られる最大起振力に対し、本方法によれば
６４倍（Ｎ２倍）の起振力となっている。

前記実施例に示す加振方法では図からも明らかなように
波形の包絡線は矩形に僚だ形となり矩形波形的な起振力
となる。従って、必要に応じ回転軸（１）の回転中に、
同回転軸（１）から質量（３）までのアーム長ｌを調整
することによって第３図に示す正弦波形的な起振力を得
る。

第４図はこのときの質量中心の動きを示すもので、先ず
第１回目の回転ではり、−Ａ、−Ｂ第２回目の回転では
Ｄ２−Ａ、→Ｂ２と第３図の起振力に合わせてアーム長
ｌを徐々に延ばし、第４回目、第５回目で最長１ｍｍｘ
＝ｒとする。

このアーム長２の変化は第１回目、第８回目（第Ｎ回目
）、第９回目（第Ｎ＋１回目）、第１６回目（第Ｎ回目
）、で最小、第４回目 で最大となるように正弦波的に変化させればよいわけで
あるから、次式（５）によって制御すればよいこととな
る。

Ｎ ただしｎ＝１〜２Ｎ なお第４図において第９回目（第Ｎ＋１回目）では質量
中１５はＢ＋−Ｃｒ　−Ｄ　＋　と回転し、前とは反対
側での回転がＮ回、繰返される。

またアーム長ｌの調整によって波形の包絡線は正弦波の
みならず、任意波形の作成ができ、地震時に対する制振
にも効果的である。

次に前記実施例に示す方法の作用効果の一例を挙げる。

構造物の質量をＭ、 構造物の外力によって生じる加速度をα、起振機の１つ
の偏心質量をｍ、 起振機偏心質量の回転半径（アーム長）をＴ、起振機偏
心質量の円振動数をω（ω＝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、Ｆ（外力）
＝Ｍα−（５） 偏心質量がωなる円振動数で回転しているときの起振機
の遠心力は、 Ｆ（起振力）　−２ｍｒω”　＝２ｍｒ　（２πｆ）”
で表わされる。

構造物に作用する外力を前記起振機によって制御する。

即ち前記（４）　（５）式を釣り合わせる。

Ｆ（外力）−Ｆ（起振力） Ｍ・α−２Ｘ４ｘ”　ｒｆ” 従って構造物の質量に対する起振機の１つの質量は、次
式（７）で与えられる。

＝α／　２　Ｘ　４　　π”　ｒｆ”−−−（７）ここ
で−例として α−１０ｇａｌ ｒ　＝２ｍ＝２００　ｃｍ ｆ　＝０．５　Ｈｚ（周期ｔ　＝２ｓｅｃ）とすれば、 ＝１０／２Ｘ４π”　ｘ　２００　ｘｏ、５”＝１／３
９５上記（７）式は外力のαに応じて、ｒ、　ｒｌ　ｍ
のうち２つを決めれば残り１つが決まる。

次に振動数をｆの８倍（Ｎ＝８）とした場合、振動数は
Ｎ　ｆ　＝　８　Ｘｏ、５ルー４０七となる。

従って前記の高速半回転起振機を用いると、Ｍｏ２Ｓ （発明の効果） 本発明によれば前記したように、起振機の質量に、起振
振動数に対してＮ倍の高速回転を与えるとともに、その
回転に合わせて、前記質量をアーム上に沿って移動せし
めることによって、構造物の長周期振動に対して従来の
方法では得られなかった制振力を容易に得ることができ
、所望の起振力を得るための質量、アーム長さを極めて
小さくすることができる。

更に本発明の方法によれば、前記質量に与えられる高速
回転の円振動数は、起振振動数と無関係に一定の値で定
めることができ、従って本発明の゛；′方法によれば回
転源となる動力を得る装置を簡易ビ なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る構造物の制振方法の一実施例の実
施状況を示す平面図、第２図乃至第３図は夫々本発明の
方法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図は第３図の場合における起振機の質量中心点の
運動軌跡を示す平面図である。 （ＬＬ−一回転軸、　　　（２Ｌ−アーム、（３）−ｍ
＝質量 代理人　弁理士　　岡　本　　重　文（外２名）次　− Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 構造物に設置された起振機の１対の偏心質量を互いに逆
   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、起振振動数ｆに対してＮ
   倍の高速回転を質量に与えるとともに、その回転に合わ
   せて質量を、同質量を起振機の回転軸に支持するアーム
   上に沿って移動せしめ、構造物の一方向の外力に対する
   方向に所要の大きさの起振力を生起せしめ、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。