JPH0337446A - 同調型動吸振器の同調装置 - 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〕 この発明は、船等の交通機関、ビル等の建築構造物、機
械装置等において振動を減少させるためのアクティフ方
式動吸振器の起動方法に関し、動吸振器の固有振動数を
加振周波数に同調させて、最適な制振効果が得られるよ
うにしたものである。

〔従来の技術〕

動吸振器は機械装置や種々の構造物に発生する振動の防
止に使われるが、動吸振器の固有振動数を加振周波数に
対して十分に良い精度で合わせないと効果が無い。この
事が実用上の大きな障害になっているために、理論的に
は昔から良く知られていながらあまり広くは使われてい
ない。もし動吸振器の固有振動数が可変であって、加振
周波数に容易に同調させられるならば常に大きな防振効
果が期待できる。

この様な型の動吸振器を同調型動吸振器という。

同調の手段としては、バネ定数を可変にする、振り子の
長さを可変にする、回転速度を変えて遠心力の強さを調
整する等がある。そして、これを自動的に行うために例
えば加振源の周波数を検出して同調型動吸振器の固有振
動数の設定を変えたり、或いは防振の対象（主振動系）
の振幅がほぼ最小になるように動吸振器の固有振動数を
変えたりしているが、正しく同調しているかどうかを検
出し同調状態を保つ方法は確立していない。

〔発明が解決しようとする課題〕

通常、加振源の周波数には常に幾らかの変動がある。こ
のため動吸振器の固有振動数を常に主振動系の振動に合
わせておく為には常時、正確に同調状態を検出できてい
る必要がある。従来うまくいっていると報告されている
例には、加振周波数の安定している実験条件での成績で
あって、フィールドテストでは期待したほどの効果の無
い場合もあり、同調型動吸振器を加振周波数に常に十分
な精度で同調させておく簡単な方法は確立していない。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、動
吸振器の固有振動数を簡単な構゛成て加振周波数に精度
よく同調させて、最適な制振効果が得られるようにした
同調型動吸振器の同調装置を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、主振動系の振動を検出する主振動系振動検
出手段と、動吸振器付加質量の振動を検出する付加質量
振動検出手段と、検出された一方の振動の信号を所定の
基準レベルで比較する比較器と、この比較器の出力に応
じて他方の振動の信号をオン、オフするスイッチと、こ
のスイッチの出力を平均化する平均化手段と、この平均
化手段の出力に応じて動吸振器の固有振動数を調節する
固有振動数調整手段を具備してなるものである。

〔作　用〕

この発明は最適な状態に動吸振器が調整されている時に
は、動吸振器と主振動系の振動の位相差は９０度である
という事実を利用している。もし動吸振器の固有振動数
が加振周波数よりも大きいと位相差は９０度よりも小さ
くなり、逆に動吸振器の固有振動数の加振周波数よりも
小さい場合はその位相差は９０度よりも大きくなる。動
吸振器が有効であるためには、動吸振器系の減衰比が小
さい必要があるので、通常は動吸振器の減衰比は十分に
小さいと考えて良い。ところで減衰比か小さい場合には
固有振動数と加振周波数に僅かの差があっても、位相差
の変化が大きく現われる−ので、位相差を９０度に保つ
ということは非常に良い精度で動吸振器の固有振動数を
加振周波数に合わせている事を意味する。

コノ発明では比較器、スイッチ、平均化手段といった簡
単な機器を組み合わせる事により容易に、しかも精度良
く同調状態を検出すると同時に、同調に誤差がある場合
には修正のための指令信号を固有振動数調整手段へ与え
て同調状態に引き込む事が出来る。

〔実施例〕

この発明の実施例を以下説明する。

（実施例］） 第１図の実施例において、主振動系１と動吸振器付加質
量２はバネ３で連結されている。この実施例では、この
バネ３のバネ定数を可変とする事により、動吸振器の固
有振動数を変更して加振周波数に同調できるようにして
いる。振動センサー４．５は、主振動系１、付加質量２
の振動をそれぞれ検出する。加速度、速度、変位等のい
ずれかを測って振動を検出しているが、通常は加速度セ
ンサーが使われる。ここでは、振動センサー４５ではそ
れらのいずれかの同じものを検出しているものとする。

振動センサー４の出力はスイッチ７に人力される。また
振動センサー５の出力は比較器６に入力される。比較器
６は、振動センサー５の出力をゼロレベルでコンパレー
トして、その正負極性に応じたコンパレート出力を得る
。スイッチ７は振動センサー４の出力を比較器６の出力
でスイッチングする。スイッチ７の出力は、係数器８で
適宜の係数を付与された後積分器９て積分して平均化さ
れる。積分器９の出力はバネ定数変更機構１０に与えら
れて、バネ定数変更機構１０は主振動系１の加振周波数
に同調するように動吸振器（＝Ｊ加質量２の固有振動数
を変更して最適な制御効果が得られるようにする。

第１図の動作を第２図に示す。（ａ）は振動セフサ−５
の出力である。これをゼロレベルでコンパレートするこ
とにより、比較器６からは（ｂ）に示すように入力が正
の時ハイレベル、負のときにローレベルとなる比較出力
が得られる。振動センサー４の出力が人力されているス
イッチ７をこの比較出力でオン、オフすることにより、
スイッチ７からは、（Ｃ）または（ｄ）に斜線部分で示
すような出力が得られる。（Ｃ）は動吸振器の固有振動
数が加振周波数よりも小さく位相差が９０度以上になっ
ている場合を、（ｄ）はその逆の場合を示している。こ
の図から明らかな様に（ｃ）の場合にはスイッチ７の出
力の平均値は負となり、（ｄ）の場合には正となる。も
し、動吸振器の固有振動数が加振周波数と一致している
と平均値はＯとなる。従ってスイッチ７の出力を積分器
９で積分すると動吸振器の固有振動数が加振周波数より
小さい間は積分値は減少を続け、大きい場合は増加し続
ける。そして、もし一致すればほぼ一定の値が積分器９
に保持される。

そこで、積分器９の出力に応じてバネ定数変更機構１０
でバネ定数を変える様にしておくことにより、動吸振器
の固有振動数を加振周波数に一致させることができ、一
致した後は積分器９の値は一定に保たれるので、バネ定
数もそれに対応した値に保たれ固有振動数も一定に保た
れる。もし加振周波数が変わると積分器９の値が変わる
のでこれに応じてバネ定数も変り、常に同調状態が保た
れる。

なお、第１図においては、振動センサー４の出力はスイ
ッチ７へ、振動センサー５の出力は比較器６への人力と
なっているが、この逆であっても構わない。

また、第１図に示すように、積分器９を用いる代りにロ
ーパスフィルター１１とゲインの高い増幅器１２を用い
ても実用上同様の事が出来ることも明らかである。

（実施例２） この発明の別の実施例を第３図に示す。これは振り子の
長さの調整により固有振動数を変えるようにしたもので
ある。第１図と共通する部分には同一の符号を用いる。

付加質Ｍ２は可変長振子ロープ１４により主振動系１か
ら吊り下げられている。ロープ１４の長さは巻取機１３
により調整される。振動センサー４で検出される主振動
系１の振動検出信号はスイッチ７に人力される。センサ
ー５で検出される付加質量の振動検出信号は比較器６で
ゼロレベルとコンパレートされる。スイッチ７はこの比
較出力によりオン、オフされてオン期間だけ振動センサ
ー４の検出信号を通過させる。

スイッチ７の出力は係数器８を介して積分器９により平
均化される。この平均化された信号により、巻取機１３
が駆動されてロープ１４の長さが調整されて、主振動系
１の加振周波数に同調するように動吸振器付加質量の固
有振動数が変更されて、最適な制振効果が得られる。

（変更例） 前記実施例では、バネ定数可変式、振り子長さ調整式に
ついて示したが、このほかにも各種方式が可能で、例え
ば遠心振り子穴の場合には、遠心力を与える回転軸の回
転速度を９の出力に応じて変えてやればよい。

また、信号処理部分（比較器６、スイッチ７、係数器８
、ローパフィルタ１１）等はアナログ方式、ディジタル
方式、プログラム方式或いはこれらの混合方式で構成す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、比較器、スイ
ッチ、平均化手段といった簡単な機器を組み合わせる事
により容易に、しかも精度良く同調状態を検出すると同
時に、同調に誤差がある場合には修正のための指令信号
を固有振動数調整手段へ与えて同調状態に引き込む事が
出来るので、最適な制振効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図である
。 第２図は、第１図の装置の動作波形図である。 第３図は、この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。 　０ １・・主振動系、２・・動吸振器何加質量、４　振動セ
ンサー　　（主振動系振動検出手段）、５　振動センサ
ー（イ＝Ｉ加質量振動検出丁段）、６・・比較器、７・
スイッチ、９　積分器（平均化手段）、１１・・ローパ
スフィルタ（平均化手段）　、１．０バネ定数変更機構
（固有振動数調整手段）、１３・・・巻取機（固有振動
数調整手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　主振動系の振動を検出する主振動系振動検出手段と、
   動吸振器付加質量の振動を検出する付加質量振動検出手
   段と、検出された一方の振動の信号を所定の基準レベル
   で比較する比較器と、この比較器の出力に応じて他方の
   振動の信号をオン、オフするスイッチと、このスイッチ
   の出力を平均化する平均化手段と、この平均化手段の出
   力に応じて動吸振器の固有振動数を調節する固有振動数
   調整手段を具備してなる同調型動吸振器の同調装置。