JPH0478343A - 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】 産業上の利用分野 本発明は制振装置に係り、特に付加質量を移動させたと
きの反力により構造物の振動を低減させるよう構成した
制振装置に関する。

従来の技術 例えばビル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、振動を低減するための制振装
置か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低減する機構が採用されて
いる。又、付加質量は一方向にのみリニアベアリングに
より摺動自在に設けられている。そのため、従来の制振
装置はビルの振動の発生しやすい向きに付加質量か移動
できるように設置しなければならなかった。

発明が解決しようとする課題 ところが、従来は制振装置か一方向の振動のみにしか対
応できないようになっているため、例えばビルの構造あ
るいは周囲の環境等によりビルが多方向に振動する場合
、ビルの屋上に各方向に対応てきるように複数の制振装
置を設置しなければならない。従って、多方向の振動を
低減しようとすると、複数の割振装置か必要となって多
額の設備費を要するばかりか、屋上に広い設置スペース
を確保しなければならず、さらには付加質量も複数個と
なるため複数個の付加質量を駆動することとなりエネル
ギロスか大きいといった課題があった。

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。

課題を解決するための手段 本発明は、振動体の平面上に滑動自在に設けられた付加
質量と、 前記付加質量を一方向より駆動する第１の駆動手段と、 前記付加質量を前記第１の駆動手段と異なる方向より駆
動する第２の駆動手段と、 前記振動体の振動方向に応じて前記第１．第２の駆動手
段の動作を制御する制御手段と、よりなる。

作用 第１．第２の駆動手段の動作により、付加質量をとの方
向へも移動させられるため、１個の付加質量でどの方向
からの振動にも対応でき、設置スペースの省スペース化
とともに付加質量を移動させる際のエネルギロスを節約
しうる。

実施例 第１図乃至第３図に本発明になる制振装置の一実施例を
示す。

各図中、制振装ａ１はビル２の屋上２ａに設置されてい
る。ビル２の例えば、３，６，９．１２階の各フロアに
は床面あるいは柱等の振動の状態を検出する振動状態検
知センサ３（３１，３２３、・・・）が設けられており
、ビル２の地下には地震を検出する地震センサ４が埋設
されている。又、ビル２の屋上には風速風向計５が設置
されている。

尚、振動状態検知センサ３は、ビル２が振動したときの
変位を検知する変位センサても良いし、あるいは振動発
生時の速度を検知する速度センサ、あるいは加速度を検
知する加速度センサ等か考えられている。

第２図に示す如く、制振装置１は水平方向のどの方向か
らの振動でも低減できるよう構成されている。制振装置
ｌは大略所定の質量を有する付加質量６と、付加質量６
を側方から駆動する第１の駆動手段７と、第１の駆動手
段７と直交する方向から付加質量６を駆動する第２の駆
動手段８と、第１．第２の駆動手段７．８を付加質量６
の移動方向に応じて駆動制御する制御装置９とよりなる
。

第１の駆動手段７は付加質量６をＸ方向に駆動するよう
に設けられているのに対し、第２の駆動手段８は付加質
量６をＹ方向に駆動するように設けられている。

付加質量６は屋上２ａに設置されたベース１０上に摺接
する４本の支柱６ａ〜６ｄを有しており、各支柱６ａ〜
６ｄの下端には円板上の滑動部材１１ａ〜ｌｉｄが取付
けられている。ベース１０及び滑動部材１１ａ〜Ｉｌｄ
は夫々低摩擦部材により形成されている。よって、付加
質量６は所定の重量を有するにも拘わらず比較的小さな
力で水平方向に滑動しうる。

上記第１の駆動手段７と第２の駆動手段８とは同一構成
であるので、本実施例では第１の駆動手段７の構成につ
いて説明する。

第２図及び第３図に示す如く、第１の駆動手段７はＡＣ
サーボモータＩ２と、サーボモータＩ２の出力軸１２ａ
に連結されたカップリング１３と、ポールねし機構１４
のポールねじ１４ａを軸承する軸受部１５とを有し、タ
ーンテーブル１６上に設けられている。このターンテー
ブル１６は屋上２ａに固定された軸１７の上端に軸受１
８を介して支承されている。

従って、駆動手段７は付加質量６の移動方向に応して旋
回できるように設けられている。

付加質量６の下方にはポールねじ１４ａに螺合するホー
ルナツト１４ｂか対向しており、ポールナツト＋４ｂに
は上方に突出する軸１９が設けられている。付加質量６
の下面には軸１９が挿入される孔６ｅが設けられ、孔６
ｅ内には軸１９を軸承する軸受２０が嵌合している。２
１は軸受２゜を支持する支持板で、付加質量６の下面に
取付けられている。２２は軸１９先端に螺合するナツト
で、軸１９が軸受２ｏから抜は出ることを防止する。

従って、ポールナツト１４ｂは付加質量６に対し回動自
在に連結されており、軸１９は付加質量６の移動方向に
応じて回動する。

第１図において、ビル２が地震発生により振動すると、
各振動状態検知センサ３１〜３４及び地震センサ４から
の検出信号は制御装置９のＡ／Ｄ変換器２３に入力され
、デジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２３からの
信号が入力される演算装置２４には、風速風向計５から
の計測信号及びＡＣサーボモータ１２に内蔵された回転
検出器（図示せず）から回転検出信号も供給されており
、振動状態検知センサ３１〜３４．地震センサ４゜風速
風向計５等からの信号により振動状態が演算され、その
演算結果に基づいて付加質量６の変位方向、変位量、変
位速度、加速度等を算出し、それに応じた第１．第２の
駆動手段７，８のＡＣサーボモータ１２を動作制御する
プログラムか入力されている。そして、演算装置２４に
接続されたサーボコントローラ２５は演算装置２４から
の指令によりＡＣサーボモータ１２に駆動電流を供給す
る。

ここて、上記構成になる制振装置１の動作について説明
する。

例えば地震発生又は風圧の作用によりビル２かＸ方向に
振動した場合、ビル２の各階では夫々異なる変位量、加
速度の振動が発生する。このような、ビル２の振動は各
振動状態検知センサ３．〜３４により検出され、さらに
地震センサ４．風速風向計５からの信号に基づいて付加
質量６の変位方向、変位量、速度、加速度等が演算装置
２４により算出される。サーボコントローラ２５は演算
装置２４からの指令によりＡＣサーボモータ１２に駆動
電流を供給する。

ＡＣサーボモータ１２は駆動電流の供給と同時にボール
ねじ１４ａを回転駆動する。ボールねじ１４ａが回転す
ると、ボールねじ１４ａに螺合するボールナツト１４ｂ
がＸ方向に移動し、軸１９を介して連結された付加質量
６は同方向に駆動される。

従って、付加質量６は各支柱６ａ〜６ｄの滑動部材１１
ａ〜ｌｉｄがベース１０上を滑動してＸ方向に移動する
。これにより、ビル２で発生したＸ方向の振動は付加質
量６の変位に伴う反力により低減される。

又、ビル２がＸ方向に振動した場合は、前記第２の駆動
手段８が上記と同様に動作して付加質量６はＸ方向に移
動する。これにより、ビル２のＸ方向の振動は付加質量
６の変位に伴う反力により低減される。尚、上記のよう
に付加質量６かＸ方向あるいはＸ方向に移動する場合、
他方の駆動手段８あるいは７は付加質量６に追従するよ
うに動作する。

又、ビル２が対角方向（六方向）に振動した場合は、第
４図に示す如く、第１．第２の駆動手段７．８の各ＡＣ
サーボモータ１２により同時に駆動電流が供給される。

そして、六方向の振動がＸ。

Ｘ方向より４５度の方向であるときは、各ボールねじ１
４ａが同じ回転速度で駆動される。そのため、付加質量
６は互いに直交する方向からの第１゜第２の駆動手段７
．８の駆動力が同時に作用するため、その合力の作用方
向に移動する。

これにより、ビル２の六方向の振動は上記付加質■６の
変位に伴う反力により低減される。

又、ビル２が入方向以外の角度に作用したときは、サー
ボコントローラ２５により第１．第２の駆動手段７．８
の各ＡＣサーボモータ１２への駆動電流が制御され第１
の駆動手段７の駆動力と第２の駆動手段８の駆動力との
比が調整される。

従って、ビル２にＸ、Ｘ方向以外の方向の振動が発生し
ても、各第１．第２の駆動手段７．８の駆動力が自動的
に制御され、付加質量６はビル２かとの方向に振動して
も振動方向に応じて制振方向か自動的に変更され振動を
良好に低減しうる。

又、付加質量６をどの方向にも移動させてビル２て発生
した振動を良好に低減できるので、ビル２の構造あるい
は周囲の環境等によってビル２に多方向の振動が発生す
る場合でも上記制振装置Ｉにより対応することができる
。又、制振装置１は第１、第２の駆動手段７，８により
１個の付加質量６を駆動する構成であるのて、比較的エ
ネルギロスが少なくなっている。しかも、各振動方向に
対応させて従来装置を複数設置する場合よりも設置スペ
ースか小さくて済み、省スペース化が図られている。

第５図に本発明の変形例を示す。

第５図中、付加質量６の下面にはポールナツト＋４ｂよ
り突出した軸１９が嵌入する長孔６ｆ。

６ｇが設けられている。各長孔６ｆ、６ｇは各節１、第
２の駆動手段７，８のボールねじ１４ａと直交する方向
に延在するように形成されている。

従って、付加質量６がＸ方向に移動するとき、第２の駆
動手段８の軸１９が長孔６ｇ内を相対的に摺動し、付加
質量６がＸ方向に移動するとき第１の駆動手段７の軸１
９が長孔６ｆ内を相対的に摺動する。

又、入方向の振動が発生したときは各駆動手段７．８の
ＡＣサーボモータ１２が駆動され各ボールナツト１４ｂ
がＸ、Ｘ方向に駆動される。その際ポールナツト１４　
ｂより突出した軸１９は長孔６ｆ、６ｇを摺動しながら
付加質量６をＸ、Ｘ方向に押圧する。

この場合、軸Ｉ９が長孔６ｆ、６ｇ内を相対的に摺動す
るため、各第１．第２の駆動手段７，８を回動自在に支
持するターンテーブル１６が不要になる。

第６図、第７図に本発明の別の変形例を示す。

付加質量６の第１．第２の駆動手段７．８に対向する側
面にはボールねじ１４ａか挿入される凹部２６か設けら
れている。この凹部２６にはボールねじ１４ａを回動自
在に軸承する玉軸受２７か組込まれている。玉軸受２７
はホールねじ１４ａか螺合する球状のポールナツト２７
ａと、ホールナツト２７ａの球面を上、下より回動自在
に支承する受は部材２７ｂ、２７ｃとよりなる。

尚、玉軸受２７は付加質量６の側面に固着された押え板
２８により抜は防止される。

上記の如く、ボールねじ１４ａが球状のホールナツト２
７ａに螺合しているので、付加質量６の移動方向に応じ
てポールナツト２７ａが円滑に回動し、且つターンテー
ブル１６も回動する。そのため、第１．第２の駆動手段
７．８によりボールねじ１４ａが回転駆動されるととも
に付加質量６をＸ、Ｘ方向及びＡ方向等どの方向にも移
動させることかできる。

尚、上記実施例では付加質量６を駆動する駆動源として
ＡＣサーボモータを使用したか、これに限らず他の型式
のモータを使用しても良いのは勿論である。

又、上記実施例では付加質量６を支持する滑動部材とし
て低摩擦部材を使用して説明したか、これに限らず低摩
擦部材に代えて鋼球を転勤自在に支持してなる球面状の
ベアリングを使用しても良いし、あるいは支柱６ａを積
層ゴム構造としても良い。

又、上記実施例ではビルの屋上に制振装置を設置するよ
うにして説明したが、上記制振装置はビル以外の構造物
にも設置できるのは言うまでもない。

又、上記第１．第２の駆動手段は必ずしも直交する向き
に設けなくても良く、夫々異なる方向より付加質量を駆
動するように配置してあれば良い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる制振装置は、付加質量をとの
方向にも摺動可能に設けるとともに付加質量を第１．第
２の駆動手段により異なる方向より駆動するようにした
ため、１個の付加質量でどの方向からの振動に対応して
制振することができ、構造物の構造あるいは周囲の環境
に拘わりなく設置できる。さらに、複数個の従来の装置
を各方向に設ける場合よりも設置スペースが小さく省ス
ペース化を図ることかできるとともに付加質量を駆動す
る際のエネルギロスを無くすことにより省力化を図るこ
ともできる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる制振装置の一実施例を示す構成図
、第２図は制振装置の平面図、第３図は制振装置の側断
面図、第４図は制振装置の動作を説明するための平面図
、第５図は本発明の変形例の平面図、第６図、第７図は
夫々本発明の別の変形例の平面図、側断面図である。 １・・・制振装置、３・・・振動状態検知センサ、４・
・・地震センサ、６・・・付加質量、７・・・第１８・
・・第２の駆動手段、９・・・制御装置、ス、１１　ａ
　〜Ｉ　Ｉ　ｄ−・・滑動部材、１２ボモータ、１４・
・・ホールねじ機構、１２４・・・演算装置、２５・・
・サーボコント２７・・・玉軸受。 の駆動手段、 １０・・・べ一 ・・・ＡＣササ −・・・軸、 ローフ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 振動体の平面上に滑動自在に設けられた付加質量と、 前記付加質量を一方向より駆動する第１の駆動手段と、 前記付加質量を前記第１の駆動手段と異なる方向より駆
   動する第２の駆動手段と、 前記振動体の振動方向に応じて前記第１、第２の駆動手
   段の動作を制御する制御手段と、よりなることを特徴と
   する制振装置。