JPH04175535A - 制振制御装置 - 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） 本発明はビル等の建築物における制振装置を制御するた
めに用いられる制振制御装置に関するものであり、上記
建築物の振動性状を高速に制御することができる制振制
御装置に関する。

（従来の技術） 従来より建築物においては、地震等に対する耐震、免震
のための構造的補強が施されており、また、建築物の振
動に連動して揺動する振り子を建築物内に配設して、一
般にパッシブ制振制御と呼ばれる耐震制御を行っている
建Ｎ物もある。

このパッシブ方式の制振制御は、上記振り子のおもりに
関する固定周期を建築物の振動周期よりも相対的に長め
に設定しておき、そのおもりの運動を建築物の床面に伝
達することにより上記地震等による振動を減衰させるも
のである。

そして近年ではこのパッシブ方式をさらに進化させた、
建築物の床面や土台等に地面からの振動を減衰させるよ
うな反力を付与するアクティブ方式の制振制御を行う建
築物も見られる。

このアクティブ方式の制振制御は、上記パッシブ方式と
同様に建築物内に振り子を配設し、建築物の振動に応じ
て上記振り子のおもりをサーボモータによって揺動させ
て、おもりの運動を建築物の床面に伝達して地面からの
振動を減衰させるような反力とすることにより、建築物
の制振を行うものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のサーボモータを用いるアクテ
ィブ方式の制振制御装置では、振り子のおもりがサーボ
モータに接続されているので、その接続部分にあける運
動エネルギーの伝達ロスにより建築物の振動に対する反
力が減衰されてしまい、また建築物の振動発生に対する
上記サーボモータの立ち上がりが遅いので、上記建築物
の振動の減衰を効率的且つ短時間で行うことができない
という問題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、振り子
のおもりの運動エネルギーを建築物側に効率良く伝達す
ることができ、また建築物の振動発生に対する反応を早
くすることができ、よって建築物の制振制御を効率良く
且つ短時間で行うことができる制振制御装置を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、建築物の制振床面
に設置され、そのおもりがマグネットで形成された揺動
自在な振り子と、前記右もつの揺動範囲を囲むように前
記建築物の制振床面に設置される磁気コイルと、前記建
築物の制振床面における振動の加速度を検出する加速度
センサと、該加速度センサからの加速度情報に基づいて
前記制振床面の振動における加速度の方向及び大きさを
演算する加速度ベクトル演算装置と、該加速度ベクトル
演算装置からの加速度ベクトル情報に基づいて電流の方
向及び大きさを決定し、この決定された方向及び大きさ
の電流を前記複数の磁気コイルに供給する磁気コイル制
御装置とを備えてなるものである。

（作用） 上記構成による本発明では、加速度センサが制振床面に
あける振動の加速度を検出し、これに基づいて加速度ベ
クトル演算装置がその振動の加速度に関する方向及び大
きさを演算する。

一方この加速度ベクトル情報に基づいて磁気コイル制御
装置が、上記制振床面における振動を減衰させるように
振り子を揺動させるための、好適な方向及び大きさの電
流値を決定して磁気コイルに供給する。

すると上記磁気コイルにて囲まれた振り子のおもりの揺
動範囲に磁界が発生しておもりが揺動し、この揺動が振
り子の支持体を介して制振床面に伝達されてこの制振床
面の振動が減衰される。

この場合、上記おもりを備えた振り子は他の要素に接続
されていないので、おもりの通勤エネルギーを建築物側
に効率良く伝達することができ。

また上記おもりを上記磁気コイル内に発生する磁界によ
って揺動させるので、制振床面の振動発生に対するおも
りの反応を早くし、且つその揺動の速度を早くして揺動
の反力を大きくすることができ、よって建築物の制振制
御を効率良く且つ短時間で行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例による制振制御装置の概略
構成を示す説明図、第２図は第１図イーイ線断面図、第
３図は第１図ローロ線断面図である。

本第１実施例においては、制振制御装置によって制振さ
れる床面ｌ上に架構２が設置してあり。

この梁構２には、そのおもり４部分をマグネットにより
形成した単振り子３が揺動自在に支持されている。

また上記床面ｌ上には、上記単振り子３のおもり４の揺
動範囲を囲むようにその全体形状を環状とした、平面略
円弧状の複数の磁気コイル５゜５、・・・が配設してあ
り、互いに対向する任意の一対の磁気コイル５，５．・
・・に電流を流すことにより、その一対の磁気コイル５
．５の間に磁界が発生して、上記単振り子３のおもり４
がその一対の磁気コイル５，５の対向方向に揺動するよ
うに作用するようにしている。

一方上記床面ｌ上には、この床面ｌにおける振動の加速
度を検出する加速度センサ６が設置してあり、該加速度
センサ６には、上記加速度情報に基づいて上記床面ｌの
振動の加速度ベクトルを演算する加速度ベクトル演算装
置７が、また該加速度ベクトル演算装置７には、上記加
速度ベクトル情報に基づいて上記磁気コイル５に流す電
流の大きさ及び方向を決定する磁気コイル制御装置８が
夫々接読しである。

次に、上記構成による第１実施例の制振制御装置におけ
る動作について説明する。

例えば地震等により建築物に振動が加わると、上記床面
ｌの振動の加速度が加速度センサ６によって検出される
。この加速度情報に基づいて加速度ベクトル演算装置７
は上記床面１の振動の加速度ベクトルを演算し、この演
算結果を磁気コイル制御装置８に通知する。

上記加速度ベクトル演算装置７からの加速度ベクトル情
報を受は取った磁気コイル制御装置８は、床面ｌの振動
を減衰させるような加速度ベクトルの運動（反力）を上
記単振り子３のおもり４に起こさせるために、上記加速
度ベクトル情報の内容のうちベクトルの方向に基づいて
磁界を発生させる一対の磁気コイル５．５を選択し、ま
た上記ベクトルの大きさに基づいて発生させる磁界の強
さに応じた電流値を決定し、この電流を上記選択された
一対の磁気コイル５，５に供給する。

この電流の供給により上記磁気コイル５．５の内部に磁
界が発生すると単振り子３のおもり４が揺動し、この揺
動の反力が上記架構２を介して床面■に伝達されて地震
等による振動を減衰させるように作用する。

尚、上記第１実施例では単振り子３を用いた制振制御装
置について説明したが、上記単振り子３の代わりに多段
振り子を用いた構成としてもよい。

第４図は上記多段振り子を用いた本発明の第２実施例に
よる制振制御装置の概略構成を示す説明図であり、同図
に示すように本第２実施例の制振制御装置には、上記第
１実施例における単振り子３の代わりに多段振り子１０
が床面１上に揺動自在に配設しである。

この多段振り子ｌＯは、上記床面１上に設置される第１
の支持体１１と、この第１の支持体１１に揺動自在に支
持される第２の支持体１２と、この第２の支持体１２に
揺動自在に支持される第３の支持体１３と、この３の支
持体１３に４揺動自在に支持される振り子１４とからな
るものであり、上記振り子１４のおもり１５はマグネッ
トにより形成されている。

そして、上記第１実施例の場合と同様に上記床面ｌの振
動の加速度と加速度ベクトルに基づいて、磁界を発生さ
せる一対の磁気コイル５．５の選択と、この選択された
一対の磁気コイル５．５に対して供給する電流値の決定
とを行い、この電流を上記選択された一対の磁気コイル
５，５に供給する。

この電流の供給により上記磁気コイル５．５の内部に磁
界が発生すると多段振り子１４のおもり１５が揺動し、
この揺動の反力が上記第１乃至第３の支持体１１，１２
．１３を介して床面１に伝達されて地震等による振動を
減衰させるように作用する。

このように上記第１及び第２実施例の制振制御装置によ
れば、床面ｌの振動を電気信号化してその加速度ベクト
ルを算出し、この加速度ベクトルに基づいて床面ｌの振
動を減衰させるための運動（反力）を、単振り子３及び
多段振り子１０のおもり４，１５に起こさせるようにし
たので、従来のサーボモータを用いた制振制御装置に比
べてその制御レスポンスを向上させることができるとい
う効果がある。

また構造的にも、従来のパッシブ匍ｊｓ方式の制振制御
装置における振り子の回りに磁界を発生させる構成を付
加するだけでよいため、構造が複雑となることがないと
いう効果がある。

さらに上記磁気コイル制御装置８等への給電系に停電が
生じても、上記単振り子３及び多段振り子ｌＯのおもり
４，１５が他の構成要素と非接触であるため、そのおも
り４，１５の固有周期を建築物の固有周期と一致するよ
うに設定しておけば、上記振動に伴うおもり４，１５の
揺動を床面１の振動を減衰させるための反力として床面
１に伝達して、従来のパッシブ制御方式の制振制御装置
として使用することができるという効果がある。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば１制振床面における
振動の加速度を加速度センサで検出し。

その加速度の方向及び大きさを加速度ベクトル演算装置
で演算すると共に、この加速度ベクトル情報に基づいて
磁気コイル制御装置が、上記制振床面における振動を減
衰させるように振り子を揺動させるための、好適な方向
及び大きさの電流値を決定して磁気コイルに供給するよ
うにしたので、上記おもりの運動エネルギーを建築物側
に効率良く伝達することができると共に、制振床面の振
動発生に対するおもりの反応を早くし、且つその揺動の
速度を早くして揺動の反力を大きくすることができ、よ
って建築物の制振制御を効率良く且つ短時間で行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による制振制御装置の概略
構成を示す説明図、第２図は第１図イーイ線断面図、第
３図は第２図ローロ線断面図、第４図は本発明の第２実
施例による制振制御装置の概略構成を示す説明図である
。 なお図中１は床面、３は単振り子、４，１５はあもり、
５は磁気コイル、６は加速度センサ、７は加速度ベクト
ル演算装置、８は磁気コイル制御装置、１０は多段振り
子である。 特許出願人　　　　　　フジタ工業株式会社代理人　弁
理士　　　　　　野１）　茂第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 建築物の制振床面に設置され、そのおもりがマグネット
   で形成された揺動自在な振り子と、前記おもりの揺動範
   囲を囲むように前記建築物の制振床面に設置される磁気
   コイルと、前記建築物の制振床面における振動の加速度
   を検出する加速度センサと、 該加速度センサからの加速度情報に基づいて前記制振床
   面の振動における加速度の方向及び大きさを演算する加
   速度ベクトル演算装置と、 該加速度ベクトル演算装置からの加速度ベクトル情報に
   基づいて電流の方向及び大きさを決定し、この決定され
   た方向及び大きさの電流を前記磁気コイルに供給する磁
   気コイル制御装置と、を備えたことを特徴とする制振制
   御装置。