JPH07127306A - 振動制御装置 - Google Patents

振動制御装置

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JPH07127306A
JPH07127306A JP27415293A JP27415293A JPH07127306A JP H07127306 A JPH07127306 A JP H07127306A JP 27415293 A JP27415293 A JP 27415293A JP 27415293 A JP27415293 A JP 27415293A JP H07127306 A JPH07127306 A JP H07127306A
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功 西村
Mitsuo Sakamoto
光雄 坂本
Shunichi Yamada
俊一 山田
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 能動型制振装置に於いて、1次モードの振動
のみならず2次モードの振動をも制振する装置を提供す
る。 【構成】 構造物1の頂部に、2質点系の動吸振器を設
け、その上に該動吸振器と共に振動する第三の付加質量
7,8を持つ能動型制振系を構築する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動吸振器を2質点系型
とし、一方を構造物の1次振動モードに同調させ、他方
を構造物の2次振動モードに同調させ、更にこれらを能
動的に加振することにより、構造物の風や地震による1
次モードのみならず2次モードの振動応答を低減する振
動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】受動型の振動制御装置としては動吸振器
があり、構造物に適用したものとしては、例えば特開昭
63-76932号公報や特開昭63-114773 号公報に記載された
ものがある。図6は構造物に適用される動吸振器の振動
モデルを示したものであり、質量m1 、ばね定数k1
主振動系の固有振動数ω1 =(k1 /m1 1/2 が外力
の振動数ωに近いと共振する恐れがある。この時、質量
2 、ばね定数k2 なる振動系を付加してω=(k2
2 1/2 となるようにすると、付加振動系は振動する
が主振動系の振動は止まることはよく知られている。こ
の原理を応用したものが動吸振器である。
【0003】また能動型制振装置としては、例えば特開
平1-275866〜69号公報に記載されたアクティブマスドラ
イバ等がある。図7はアクティブマスドライバの振動モ
デルを示したものであり、質量m1 の主振動系と質量m
2 の付加振動系の間に油圧或いは電磁力を利用するアク
チュエータを備え、付加質量を強制駆動し、その時の反
力を利用して主振動系の振動を抑制しようとするもので
ある。
【0004】この他、上記アクティブマスドライバに対
し図8の振動モデルに示すようにアクチュエータによる
制御力と並列に、ばね定数k2 のばねを付加しアクティ
ブマスドライバに比較して少ない制御力でアクティブマ
スドライバと同程度の振動制御効果を得ようとするアク
ティブチューンドマスダンパが研究されている。
【0005】更に特開昭63-156171 号公報記載の発明に
おいて、動吸振噐の付加質量に対し、それより小さい質
量の第2の付加質量をばねとアクチュエータを介して連
結し、アクチュエータから第2の付加質量に対し制御力
を加えることにより、地震等による構造物の振動を制御
する形式の能動型制振装置が開発されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来開
発されている受動型制振装置と能動型制振装置の組み合
わせによる振動制御装置は、図5に示すモデル形状であ
り、受動型制振装置の振動周期を主振動系即ち構造物の
1次固有周期に同調させることで制振装置を形成し、受
動型制振装置に対して小型付加質量を能動的に駆動する
ことにより、受動型制振装置の付加質量の動きを拡大し
て制御性能を高めようとしたものである。
【0007】このような従来の受動型制振装置と能動型
制振装置の組み合わせによる振動制御装置は、1次の固
有振動のみを制御対象としており、実際の構造物のよう
に高次振動モードを含む、複雑な振動制御は困難であっ
た。そこで本発明では1次固有振動のみならず2次の固
有振動も制御出来る振動制御装置を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】図4のモデルに示すよう
に従来の受動型制振装置の代わりに2質点系の動吸振器
を形成し、その1次及び2次固有周期が主振動系即ち構
造物の1次及び2次の固有周期と、それぞれ同調させて
おく。構造物の頂部に設置した、2質点系の動吸振噐
は、このままで1次及び2次の振動の制振に有効である
が更に該2質点系の動吸振器の上に、小型のアクティブ
マスドライバを設置すると2質点系の動吸振器の動きを
拡大することが出来る。つまりアクティブマスドライバ
のアクチュエータに小さい制御力を加えることで、2質
点系の動吸振器に大きな動きを得ることが出来、1次、
2次の振動を有効に制御することが出来る。
【0009】本発明の制振装置に於いて2質点系の動吸
振器を形成する2個の付加質量は、水平面の全方向に振
動即ち変位が可能であるようにし、水平面内の全方向に
ついて制振効果を得ることができる。2質点系の付加質
量を水平面の全方向に構造物の1次及び2次固有周期に
同調させて振動可能とする支持手段は、構造物の床面等
に分散配置した積層ゴムがある。なお支持手段としての
積層ゴムは、積層ゴムの軸部を中空として水平剛性を小
さくし、長周期としたものや、ゴム自体に大きな減衰性
が期待できる高減衰ゴムを用いることも出来る。
【0010】また駆動手段からの制御力を直接受けるア
クティブマスドライバの付加質量は、2方向に設けるこ
とにより2質点系の動吸振器の付加質量に対し間接的に
2方向の制御力を与えることになり構造物の応答を水平
面内の全方向について抑制することが出来る。アクティ
ブマスドライバの付加質量を特定方向に振動可能とする
支持手段としてはリニヤガイドで支持する方法がある。
アクティブマスドライバに制御力を作用させる駆動手段
としては例えば電動モータを用いた駆動装置や油圧式の
駆動装置、リニヤモータ等があり風や地震等の振動外力
による構造物の応答、或いは地震応答に基いて解析され
る制御力で駆動する。
【0011】2質点系の動吸振器及びアクティブマスド
ライバの構成は、構造物の頂部に積層ゴムを介して平板
状の第1、第2付加質量を2段に積重して構成し、更に
上部の第2付加質量の上に架を構築し、最上部と前記第
2付加質量にそれぞれ直交するようにリニヤガイドを設
けて、アクティブマスドライバの2個の付加質量を摺動
可能なように構成する方法がある。
【0012】
【実施例】次に図示した実施例について説明する。図1
は本発明の一実施例の側面図であり、図2は図1のA視
図であり図3は図1のB視図である。先ず構造物1の頂
部に装置全体を設置し、複数の分散した積層ゴム2で動
吸振器の第1付加質量3を支持する。動吸振器の付加質
量は2個に分割して、第1付加質量3と第2付加質量5
とし、積層ゴム2で第1付加質量3を支持すると同様
に、第2付加質量5を積層ゴム4で前記第1付加質量3
の上に積載する。第1付加質量3及び第2付加質量5共
に水平全方向の振動に対応出来るようにする。第1付加
質量3及び第2付加質量5と積層ゴム2及び4で構成さ
れる2自由度系の動吸振器の1次モード及び2次モード
振動数をそれぞれ構造物の1次モード及び2次モードの
振動数に合わせる。また構造物のX、Y方向によって固
有周期が著しく異なる場合は、積層ゴム2及び4の断面
の形状を変えたり取付方法を工夫して対応することも可
能である。次いで第2付加質量5の上に架6を構築す
る。該架6の上と第2付加質量5の上に、直行するX、
Y両方向に対応可能な2個のアクティブマスドライバの
第3付加質量の付加質量となる7及び8が摺動可能な、
リニヤガイド9及び10を敷設する。該付加質量7及び
8は、駆動手段として2個のACサーボモータ11及び
12に接続したボールねじシャフト13及び14が螺合
貫通する。該ボールねじシャフトの回転によって、前記
2個の付加質量7、8は、リニヤガイドに沿ってX、Y
方向に振動が可能である。実際にはX、Y方向の振動成
分に従って、該アクティブマスドライバは複合振動する
ことによって、水平面内の全ての方向の制振に対応する
ことが出来る。
【0013】図9は、又別の実施例でアクティブマスド
ライバの第三付加質量が1個の場合の例である。構造物
1の頂部に分散した積層ゴム2で動吸振器の第一付加質
量3を支持し、その上に積層ゴム4で動吸振器の第二付
加質量5を支持することは前例と同様であるが、本例で
は第二付加質量5の上にACサーボモータ11を固定
し、該ACサーボモータ11にボールねじシャフト13
を取着し、別のACサーボモータ12に雌ねじを形成
し、該ACサーボモータ12を螺合せしめて、Y方向に
自由に移動可能にする。前記ACサーボモータ12には
別のボールねじでシャフト14を前記ボールねじ13と
直交するX方向に螺合貫通せしめ、該ボールねじシャフ
ト14にアクティブマスドライバの第三付加質量15を
螺合貫通せしめ、該第三付加質量には、自在キャスタ1
6を取着し水平面内に自由に可動出来るように構成す
る。このようにしてアクティブマスドライバの付加質量
は1個でよくACサーボモータ11及び12のX、Y両
方向の制御力によって複合的に水平面内の全ての方向に
振動することが出来る。
【0014】
【発明の効果】実際の建築物は風力或いは地震によって
複雑な振動をするが、従来の制振装置は、建築物の1次
モードのみしか考慮されていなかった。例えば高層ビル
等の横振動は、地盤支持の片持ち梁の挙動をとることか
ら、1次モードの振動周期の約1/3の周期で2次モー
ドの振動が現れる。本発明は、動吸振噐の付加質量を2
つに分け、1次モードと2次モードの固有周期に同調さ
せて2質点系の動吸振噐を構成することにより、これら
1次及び2次のモードの振動も制振し得るようにした。
更に前記2質点系の動吸振噐にアクティブマスドライバ
を付加することで前記2質点系の動きを拡大することが
出来、構造物の制振効果を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構造を示す側面図である。
【図2】図1のA視図である。
【図3】図1のB視図である。
【図4】本発明の振動制御装置のモデル図である。
【図5】従来型の振動制御装置のモデル図である。
【図6】動吸振噐のモデル図である。
【図7】アクティブマスドライバのモデル図である。
【図8】アクティブチューンドマスダンパのモデル図で
ある。
【図9】本発明でアクティブマスドライバの第三付加質
量が1個の場合を示す斜視図である。 1・・・構造物、2・・・積層ゴム、3・・・動吸振器
の第一付加質量、4・・・積層ゴム、5・・・動吸振器
の第二付加質量、6・・・架、7・・・アクティブマス
ドライバのY方向の第三付加質量、8・・・アクティブ
マスドライバのX方向の第三付加質量、9・・・Y方向
リニヤガイド、10・・・X方向リニヤガイド、11・
・・ACサーボモータ、12・・・ACサーボモータ、
13・・・Y方向ボールねじシャフト、14・・・X方
向ボールねじシャフト、15・・・アクティブマスドラ
イバの第三付加質量、16・・・自在キャスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物に対し相対移動可能な第1付加質
    量及び該第1付加質量に対して相対移動可能な第2付加
    質量とを、前記構造物と第1付加質量及び第1付加質量
    と第2付加質量との間に、それぞればね手段を介して2
    質点系の振動系を形成し、該ばね手段は前記第1及び第
    2付加質量に前記構造物の1次及び2次の固有周期に同
    調する周期を与え、前記第1及び第2付加質量に対し相
    対移動可能な第3付加質量と、前記第1及び第2付加質
    量と第3付加質量との間に、制御力を作用させる駆動装
    置とからなることを特徴とした振動制御装置。
  2. 【請求項2】 第1付加質量と構造物の間に介在するば
    ね手段として、複数の積層ゴムを用いてなる請求項1記
    載の振動制御装置。
  3. 【請求項3】 構造物の頂部に取着した積層ゴム上に設
    けた板状の第1付加質量の上に、積層ゴムを介して板状
    の第2付加質量を取着してなる請求項1又は2記載の振
    動制御装置。
  4. 【請求項4】 第2付加質量の上に互いに直交する方向
    に摺動可能な第3付加質量を設けてなる請求項1、2又
    は3記載の振動制御装置。
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