JPH05272259A - 構造物の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、構造物に対して影響がある場合のみ
に回転体を回転させて回転体の軸受けの寿命を長くで
き、メンテナンス期間を長くする。 【構成】構造物(1) の上部に設けられた風速計(12)によ
り測定された風速がしきい値を越えた場合、運転制御手
段(20)により回転体(10)に対する運転信号が発せられ
る。従って、風速がしきい値を越えた場合に、回転体(1
0)が高速回転して構造物(1) に生じる変形を打ち消す方
向のモーメントが発生し、構造物(1) に生じる振動が制
振される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造物の風等による振
動を抑制する構造物の制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる構造物の制振装置としては、例え
ば特開平１−２４４００１号公報に記載されている技術
がある。この技術はジャイロスタビライザーと呼ばれる
もので、構造物の頂上部近傍に高い回転慣性を有する回
転体を設置する。そして、この設置面が構造物の振動に
より水平面に対して傾くような変形が生じた場合、回転
体を高速で回転させ、構造物に生じる変形を打ち消す方
向のモーメント、（以下、ジャイロモーメントと称す
る）を発生させる。しかるに、このジャイロモーメント
が構造物に作用し、構造物の振動は抑制される。この場
合、ジャイロモーメントの発生は、構造物の頂上部近傍
に設けられた振動の速度又は加速度センサからの測定信
号を受け、振動の速度又は加速度に応じて回転体の軸の
傾きが制御されている。

【０００３】ところで、上記制振装置では、回転体が高
速回転していなければ制振の効果は得られないため、常
時回転体を高速回転させて突発的な構造物の振動を抑制
している。

【０００４】このため、回転体の常時回転により回転体
の軸受け、例えばころがり軸受けの寿命は短くなる。
又、エネルギーの消費が大きく、かつ常時回転体を回転
させることにより新たな振動や騒音の問題が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように回転体の
常時回転のために、回転体の軸受け寿命は短くなる。こ
のため、装置に対する点検等のメンテナンスが大変であ
る。

【０００６】そこで本発明は、構造物に対して影響があ
る場合のみに回転体を回転させて回転体の軸受けの寿命
を長くでき、メンテナンス期間を長くできる構造物の制
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、回転体の高速
回転により構造物に生じる変形を打ち消す方向のモーメ
ントを発生させて構造物に生じる振動を制振する構造物
の制振装置において、構造物の上部に設けられた風速計
と、この風速計により測定された風速がしきい値を越え
た場合に、回転体に対する運転信号を発する運転制御手
段とを備えて上記目的を達成しようとする構造物の制振
装置である。

【０００８】又、本発明の構造物の制振装置は、構造物
の上部に設けられた風速計と、構造物の上部に設けられ
た風向計と、これら風速計及び風向計からの各測定信号
から構造物の制振したい方向の風速を求め、この風速が
しきい値を越えた場合に、回転体に対する運転信号を発
する運転制御手段とを備えて上記目的を達成しようとす
る構造物の制振装置である。

【０００９】

【作用】このような手段を備えたことにより、構造物の
上部に設けられた風速計により測定された風速がしきい
値を越えた場合、運転制御手段により回転体に対する運
転信号が発せられる。従って、風速がしきい値を越えた
場合に、回転体が高速回転して構造物に生じる変形を打
ち消す方向のモーメントが発生し、構造物に生じる振動
が制振される。

【００１０】又、上記手段を備えたことにより、構造物
の上部に設けられた風速計及び風向計からの各測定信号
から構造物の制振したい方向の風速を求め、この風速が
しきい値を越えた場合に、運転制御手段により回転体に
対する運転信号が発せられる。従って、風速がしきい値
を越えた場合に、構造物に生じる振動が制振される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図面を参
照して説明する。

【００１２】図１は構造物の制振装置の構成図である。
構造物１の頂上部近傍にはジャイロスタビライザー２が
設置されている。このジャイロスタビライザー２は、本
体ケース３の内部に水平支持体４、５が設けられ、これ
ら水平支持体４、５の間にジンバル６が回動自在に設け
られている。なお、このジンバル６には各水平軸７、８
が設けられ、これら水平軸７、８が各水平支持体４、５
間に設けられている。又、これら水平軸７、８のうち水
平軸８には旋回用モータ９の回転軸が連結されている。
又、ジンバル６には高い回転慣性を有する高速回転体１
０が回転自在に設けられ、この高速回転体１０の一端に
主軸モータ１１の回転軸が連結されている。

【００１３】又、ジャイロスタビライザー２の設置され
た構造物の上面には風速計１２及び風向計１３が設けら
れている。又、構造物１の各部屋には加速度センサ１４
が設置されている。

【００１４】一方、運転制御装置２０が設けられてい
る。この運転制御装置２０は、風速計１２により測定さ
れた風速が所定値を越えた場合に、高速回転体１０に対
する運転信号を発する機能を有している。

【００１５】具体的には図２に示す構成となっている。
風速計１２及び風向計１３と接続される各変換器（増幅
器）２１、２２が設けられ、これら変換器２１、２２に
Ａ／Ｄ変換器２３を介して主制御器２４が接続されてい
る。

【００１６】この主制御器２４は、風速計１２からの測
定信号を取り込み、測定された風速としきい値とを比較
し、測定風速がしきい値を越えた場合に主軸ドライバ２
５及びジンバルドライバ２６に対してオンの運転信号を
発する機能を有している。なお、主軸ドライバ２５は主
軸モータ１１を回転駆動する機能を有している。

【００１７】又、上記各加速器センサ１４、１５と接続
される各変換器（増幅器）３０、３１が設けられ、これ
ら変換器３０、３１に、ローパスフィルタ３２，３３、
積分器３４，３５、Ａ／Ｄ変換器３６を介して制御演算
器３７が接続されている。

【００１８】この制御演算器３７は、各加速度センサ１
４、１５からの各測定信号を取り込み、予めプログラミ
ングされた手順に従ってジンバル６の旋回速度、つまり
ジャイロモーメントを生じさせる角速度を求め、その制
御指示をジンバルドライバ２６に発する機能を有してい
る。

【００１９】なお、ジンバルドライバ２６は、主制御器
２４からのオンの運転信号を受けている限り、制御演算
器３７からの制御指示に従って旋回用モータ９を回転駆
動する機能を有している。次に上記の如く構成された装
置の作用について説明する。風速計１２から出力される
測定信号は、変換器２１により増幅され、Ａ／Ｄ変換器
２３によりディジタル変換されて主制御器２４に送られ
る。

【００２０】この主制御器２４は、風速計１２からの測
定信号を取り込み、測定された風速としきい値とを比較
する。この比較の結果、測定された風速がしきい値より
小さいければ、主制御器２４はオフの運転信号を主軸ド
ライバ２５及びジンバルドライバ２６に対して発する。
これにより、主軸ドライバ２５及びジンバルドライバ２
６は共に各モータ１１、９の回転駆動を停止する。

【００２１】一方、測定された風速としきい値との結
果、測定された風速がしきい値より大きければ、主制御
器２４はオンの運転信号を主軸ドライバ２５及びジンバ
ルドライバ２６に対して発する。これにより、主軸ドラ
イバ２５は主軸モータ１１を回転駆動し、回転体１０は
高速回転する。このとき、主軸ドライバ２５は、主軸モ
ータ１１の回転数を主制御器２４にフィードバックし、
回転数を一定に制御している。又、ジンバルドライバ２
６はオンの運転信号を受けて可動可能の状態にある。

【００２２】この状態に構造物１に風が加わり、構造物
１に振動が生じると、各加速度センサ１４、１５は構造
物１に加わる振動の加速度を検出してその各測定信号を
出力する。これら測定信号は、各変換器３０、３１で増
幅され、各ローパスフィルタ３２、３３を通って各積分
器３４、３５で積分処理され、Ａ／Ｄ変換器３６でディ
ジタル変換されて制御演算器３７に送られる。

【００２３】この制御演算器３７は、各加速度センサ１
４、１５からの各測定信号を取り込み、予めプログラミ
ングされた手順に従ってジャイロモーメントを生じさせ
る角速度等を求め、その制御指示をジンバルドライバ２
６に発する。このジンバルドライバ２６は制御指示に従
って旋回用モータ９を回転させる。この結果、高速回転
体１０の高速回転により発生するモーメントの方向が、
構造物１の振動を抑制する方向、つまりジャイロモーメ
ントとして作用し、構造物１の振動は抑制される。

【００２４】このように上記第１実施例においては、風
速計１２で測定された風速がしきい値を越えた場合に主
軸ドライバ２５及びジンバルドライバ２６に対してオン
の運転信号を発して高速回転体１０を回転させるように
したので、構造物１に対して影響を与える振動の風速が
加わった場合にのみ高速回転体１０を回転させることが
でき、高速回転体１０の軸受けの寿命を長くでき、メン
テナンス期間を長くできる。

【００２５】一方、構造物１に影響を与える風は季節や
地域、その日の天候によりその強さが異なる。従って、
風速のしきい値をその時期等に応じて変更すれば、常時
構造物１に対する風による振動を抑制できる。又、高速
回転体１０を回転する期間を縮小できるので、運転に伴
うエネルギーを節約できる。次に本発明の第２実施例に
ついて説明する。

【００２６】上記第１実施例と異なるところは主制御器
２４である。この主制御器２４は、風速計１２及び風向
計１３からの各測定信号から構造物１の制振したい方向
の風速を求め、この風速がしきい値を越えた場合に、高
速回転体１０に対する運転信号を発する機能を有してい
る。

【００２７】かかる構成であれば、主制御器２４は、風
速計１２及び風向計１３からの各測定信号を取り込み、
構造物１の制振したい方向の風速を求め、この風速とし
きい値とを比較する。この比較の結果、測定された風速
がしきい値よりも遅ければ、上記同様に主制御器２４は
オフの運転信号を主軸ドライバ２５及びジンバルドライ
バ２６に対して発する。

【００２８】一方、測定された風速がしきい値よりも速
ければ、主制御器２４はオンの運転信号を主軸ドライバ
２５及びジンバルドライバ２６に対して発する。これに
より、回転体１０は高速回転し、かつジンバルドライバ
２６は可動可能の状態となる。

【００２９】この状態に、制御演算器３７は、各加速度
センサ１４、１５からの各測定信号を取り込み、ジャイ
ロモーメントを生じさせる角度等を求めてその制御指示
をジンバルドライバ２６に発する。この結果、高速回転
体１０の高速回転により発生するモーメントの方向が、
構造物１の振動を抑制する方向に作用し、構造物１の振
動は抑制される。

【００３０】このように上記第２実施例においては、風
速計１２及び風向計１３からの各測定信号から構造物１
の制振したい方向の風速を求め、この風速がしきい値を
越えた場合に、回転体１０に対する運転信号を発して構
造物１に生じる振動を制振するようにしたので、上記第
１実施例と同様の効果を奏することができ、かつ構造物
１の制振したい方向の風速のみを検出してその振動を抑
制できる。例えば、構造物１は、特定の方向の風に対し
て強く振動することが多いので、その方向の風を測定す
ることにより効率よく振動を抑制することができる。な
お、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくその
要旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。

【００３１】例えば、一定時間毎に測定した風速の平均
値を求めて予め設定されたしきい値と比較し、風速平均
値がしきい値以下となった場合に主軸ドライバ２５及び
ジンバルドライバ２６に対してオフの運転信号を発して
ジャイロスタビライザ２の運転を停止するようにしても
よい。

【００３２】又、構造物１の風による振動は、この構造
物１に居住人の居心地に影響を与えるものの構造物１の
強度に影響を与えることは少ない。従って、常時居住人
がいない構造物１では、タイマーを備え、居住人のいる
時間帯のみ風速計１２からの測定信号を受けてジャイロ
スタビライザ２を運転させるようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、構
造物に対して影響がある場合のみに回転体を回転させて
回転体の軸受けの寿命を長くでき、メンテナンス期間を
長くできる構造物の制振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる構造物の制振装置の第１実施例
を示す構成図。

【図２】同装置における運転制御装置の具体的な構成
図。

【符号の説明】

１…構造物、２…ジャイロスタビライザ、６…ジンバ
ル、１０…高速回転体、２０…運転制御装置、１２…風
速計、１３…風向計、１４，１５…加速度センサ、２４
…主制御器、２５…主軸ドライバ、２６…ジンバルドラ
イバ、３７…制御演算器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体の高速回転により構造物に生じる
   変形を打ち消す方向のモーメントを発生させて前記構造
   物に生じる振動を制振する構造物の制振装置において、 前記構造物の上部に設けられた風速計と、この風速計に
   より測定された風速がしきい値を越えた場合に、前記回
   転体に対する運転信号を発する運転制御手段とを具備し
   たことを特徴とする構造物の制振装置。
2. 【請求項２】 回転体の高速回転により構造物に生じる
   変形を打ち消す方向のモーメントを発生させて前記構造
   物に生じる振動を制振する構造物の制振装置において、 前記構造物の上部に設けられた風速計と、前記構造物の
   上部に設けられた風向計と、これら風速計及び風向計か
   らの各測定信号から前記構造物の制振したい方向の風速
   を求め、この風速がしきい値を越えた場合に、前記回転
   体に対する運転信号を発する運転制御手段とを具備した
   ことを特徴とする構造物の制振装置。