JPH04321836A - 制振装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制振装置に係り、特に振
動体の振動を制振する制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビル（振動体）等の構造物におい
ては地震あるいは風圧等により振動が発生した場合、振
動を制振するための制振装置がビル屋上等に設けられて
いる。この種の制振装置では、主にビルの質量に応じた
所定の重量を有する付加質量を、ビルの振動状態に応じ
て変位させてビルで発生した振動を制振する構成が採用
されている。

【０００３】付加質量は低摩擦で移動できるようにベア
リング等の低摩擦部材により支持されているが、例えば
風圧によりビルが振動する場合、その加速度が小さいた
め付加質量が摩擦により制振動作せず、充分な制振効果
が得られない。

【０００４】そのため、従来は付加質量を支持する低摩
擦部材の摩擦より小さな加速度の振動を制振できるよう
にするため、付加質量にサーボモータ等のアクチュエー
タの駆動力を伝達するアクティブ制御構成として、小さ
な振動でも付加質量が制振動作するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、付加質量を
ビルの振動の大きさに合わせて摺動させ制振動作させる
には、付加質量をビルの固有周期に合わせた正弦波で加
振する必要があり、そのように駆動制御することが難し
かった。

【０００６】そのため、従来の制振装置では、アクチュ
エータ及び制御装置等を要するための構成が複雑化して
おり、しかもビルの振動を効果的に制振することができ
ないといった課題がある。そこで、本発明は上記課題を
解決した制振装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、振動する振動
体上に摺動自在に設けられた付加質量の摺動動作により
振動体の振動を制振する制振装置において、前記振動体
の振動に応じた前記付加質量の加速度を検出するセンサ
と、前記付加質量を浮上させる浮上手段と、前記センサ
からの検出信号に基づき前記浮上手段の浮上動作を制御
する制御手段と、を備えてなる。

【０００８】

【作用】センサにより振動体の振動が検出されると、浮
上手段が動作して付加質量を浮上させ付加質量の摩擦を
ゼロにする。これにより付加質量は振動体の振動の大き
さに拘らず振動を効果的に制振しうる。

【０００９】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる制振装置の一実
施例を示す。

【００１０】各図中、制振装置１はビルの大きさに応じ
た質量を有する付加質量３の摺動動作によりビルの振動
を制振する構成となっており、振動体としての例えばビ
ル屋上に設けられた設置ベース２に設置されている。付
加質量３は設置ベース２の摺動面２ａに摺動可能に設け
られ、この付加質量３の底部３ａには圧縮空気を噴出さ
せて付加質量３を摺動面２ａより浮上させるフローティ
ング装置（浮上手段）４が設けられている。

【００１１】このフローティング装置４は、付加質量３
の底面に当接するフローティングベース５と、このフロ
ーティングベース５の周縁部と設置ベース２の摺動面２
ａとの隙間６を覆うカバー７とよりなる。フローティン
グベース５はその底面に多数の空気噴出口５ａを有し、
この空気噴出口５ａに連通する通路５ｂには圧縮空気を
供給する空気源８からの空気配管９が接続されている。

【００１２】又、空気配管９には２ポート２位置弁より
なる電磁弁１０が配設されている。この電磁弁１０は制
御装置１１からの信号によりソレノイド１０ａが励磁さ
れると弁閉して空気配管９を遮断し、制御装置１１から
の信号がなくなるとバネ１０ｂの押圧力により弁開して
空気配管９を連通する。

【００１３】そのため、フローティング装置４は電磁弁
１０が弁開状態に切換わると、空気源８からの圧縮空気
がフローティングベース５の空気噴出口５ａより噴出さ
れ、フローティングベース５と摺動面２ａとの隙間６に
空気層を形成する。

【００１４】この隙間６を覆うカバー７としては可撓性
を有し、且つ圧縮空気の圧力に耐えうる強度を有するゴ
ム製又は布製のものが使用される。そのため、カバー７
は上記隙間６に供給された圧縮空気が外部に漏れないよ
うにフローティングベース５の周縁部と摺動面２ａとの
間を密閉し、且つフローティングベース５の滑動を妨げ
ないように設けられている。

【００１５】本実施例では、相当な重量を有する付加質
量３が隙間６に形成された空気層によりほとんど摩擦の
ない状態で摺動面２ａより浮上するため、比較的加速度
の小さい振動が発生した場合でも応答性良く制振動作す
ることができる。従って、従来のように、付加質量３を
制振方向に駆動するアクチュエータ及びその制御装置が
不要であり、制振装置１の構成がかなり簡略化されてい
る。

【００１６】しかも、アクチュエータにより付加質量３
を変位させるアクティブ制御のようにビルの固有振動に
合せて動作制御する必要がないので、制御装置１１は電
磁弁１０を開閉制御するだけで振動の大きさに応じて付
加質量３が効果的に制振動作することができる。

【００１７】付加質量３の図１中左側の側面３ｂと設置
ベース２の壁面２ｂとの間にはダンパ１２、コイルバネ
１３が設けられ、反対側の側面３ｃと壁面２ｃとの間に
もダンパ１４、コイルバネ１５が設けられている。従っ
て、付加質量３がＡ，Ｂ方向に摺動するとダンパ１２，
１４の抵抗及びバネ１３，１５の弾発力により、付加質
量３の加速度が減衰される。

【００１８】１６は第１の加速度センサで、設置ベース
２の摺動面２ａのカバー７より外側に位置するように設
けられており、ビルの振動を検出する。即ち、加速度セ
ンサ１６はビルが風圧又は地震等により振動すると、そ
の振動の加速度に応じた検出信号を図２に示す如く出力
する。

【００１９】１７は第２の加速度センサで、付加質量３
の上面３ｄに設けられており、付加質量３の制振動作又
は振動による加速度を検出する。即ち、加速度センサ１
７は付加質量３がビルの振動を制振するように摺動面２
ａ上を滑動するときの加速度及び地震発生時の振動に応
じた検出信号を図２に示すように出力する。

【００２０】尚、加速度センサ１６，１７は制御装置１
１に接続されており、制御装置１１は、加速度センサ１
６，１７からの検出信号が供給されると図３に示す処理
を実行する。

【００２１】通常、ビルが振動していない状態では、電
磁弁１０のソレノイド１０ａが制御装置１１からの信号
により励磁されており、弁閉状態になっている。そのた
め、フローティング装置４には空気が供給されてなく、
付加質量３は摺動面２ａ上に静止している。

【００２２】ここで、ビルが風圧又は地震により振動し
はじめたとする。

【００２３】図３中、制御装置１１はステップＳ１（以
下ステップを省略する）において、ビルの振動発生を第
１の加速度センサ１６が検出し、その検出信号を出力す
ると、Ｓ２に移り、第２の加速度センサ１７の出力をチ
ェックする。振動発生時は付加質量３が設置ベース２と
一体的に振動する。そのため、第２の加速度センサ１７
からも検出信号が出力され、ビルが振動していることを
確認する。従って、一方のセンサが誤動作しても制振動
作せず、ビル振動検知の信頼性が高められている。

【００２４】そして、Ｓ３で電磁弁１０のソレノイド１
０ａを消磁して電磁弁１０を弁開状態に切換える。これ
により、空気源８からの圧縮空気が空気配管９を介して
フローティング装置４のフローティングベース５に供給
される。この圧縮空気はフローティングベース５の底部
に設けられた多数の空気噴出口５ａより摺動面２ａに吹
き付けられカバー７内に充填される。カバー７内は密閉
されているので、フローティングベース５と摺動面２ａ
との隙間６には空気層が形成される。これにより、フロ
ーティングベース５が摺動面２ａより浮上し、隙間６の
空気層により滑動自在に支持される。

【００２５】そのため、付加質量３はほとんど摺動抵抗
のない状態で滑動可能となるため、Ａ，Ｂ方向の振動に
対し相対的にＢ，Ａ方向に摺動する。付加質量３の変位
はダンパ１２，１４、バネ１３，１５により緩衝され、
徐々に減衰する。

【００２６】付加質量３は相当な重量を有しているが、
フローティングベース５と摺動面２ａとの間に形成され
た空気層により摩擦が無くなるため、小さな地震あるい
は風圧によりビルが振動するといった比較的加速度の小
さい振動がビルに発生した場合でも、ビルの振動は付加
質量３の滑動により制振される。

【００２７】ビルの振動は上記付加質量３の制振動作に
より図２の波形で示すように徐々に減衰される。付加質
量３はビルの振動が止った後もしばらくＡ，Ｂ方向に往
復動する。

【００２８】そのため、Ｓ４で第１の加速度センサ１６
の出力がゼロとなり、ビルの振動が止まった後も電磁弁
１０を弁開状態に保持する。そして、Ｓ５で第２の加速
度センサ１７の出力がゼロになったとき、Ｓ６に移り電
磁弁１０を励磁して電磁弁１０を弁閉せしめ空気源８か
らの空気供給を遮断する。

【００２９】これで、付加質量３は再び静止状態となり
、制御装置１はＳ１に戻り、第１の加速度センサ１６の
出力を監視する。

【００３０】このように、両センサ１６，１７の出力が
ゼロになったとき、電磁弁１０を弁閉させるのは、ビル
の振動が制振された時点ではまだ付加質量３がＡ，Ｂ方
向に滑動しているからであり、付加質量３の滑動を妨げ
ないようにしている。又、付加質量３が常時滑動する必
要はないので、電磁弁１０は図２に示す如く、付加質量
３が制振動作するときのみ弁開状態に切換わり空気源８
からの空気を無駄にしないようになっている。

【００３１】又、本実施例では、電磁弁１０が常時開弁
（ノーマルオープン弁）であるので、例えば地震発生に
より停電となっても、電磁弁１０は弁開状態を保持し、
空気源８からの空気をフローティング装置４に安定供給
する。そのため、付加質量３は停電中でも空気源８から
の空気供給によりＡ，Ｂ方向に滑動してビルの振動を制
振しうる。

【００３２】尚、上記実施例では、付加質量３が空気層
により滑動できるようにしたが、これに限らず、例えば
設置ベース２の摺動面２に磁石を埋設し、付加質量３の
底面にコイルを設けて付加質量３を磁力により浮上させ
る構成としても良いのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる制振装置は、
振動がセンサにより検出されると、付加質量が浮上手段
により浮上され、摩擦がほとんどない状態で滑動し、振
動を効果的に制振することができる。特に小さな地震又
は風圧等により加速度の小さい振動が発生した場合でも
、付加質量がその加速度を減衰するようにスムーズに滑
動でき、応答性良く制振しうる。

【００３４】又、相当な重量を有する付加質量をアクチ
ュエータ等により駆動する方式に比べ、装置構成がかな
り簡略化でき、しかも固有振動数に応じた制振動作をす
るような難しい制御も不要となり、付加質量が振動の大
きさに応じてスムーズに制振動作することができる等の
特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる制振装置の一実施例の概略構成図
である。

【図２】第１，第２の加速度センサの出力波形及び電磁
弁の弁開、弁閉を示すタイミングチャートである。

【図３】振動発生により制御装置が実行する処理を説明
するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１　　制振装置 ２　　設置ベース ３　　付加質量 ４　　フローティング装置 ５　　フローティングベース ７　　カバー ８　　空気源 １０　　電磁弁 １１　　制御装置 １２，１４　　ダンパ １３，１５　　コイルばね １６　　第１の加速度センサ １７　　第２の加速度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動する振動体上に摺動自在に設けら
   れた付加質量の摺動動作により振動体の振動を制振する
   制振装置において、前記振動体の振動に応じた前記付加
   質量の加速度を検出するセンサと、前記付加質量を浮上
   させる浮上手段と、前記センサからの検出信号に基づき
   前記浮上手段の浮上動作を制御する制御手段と、を備え
   てなることを特徴とする制振装置。