JPH07145847A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は付加質量の移動量を確保するととも
に駆動手段をコンパクトな構成とした制振装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 制振装置は、構造物の振動方向に延在するよ
う形成された軌道Ａ１を有し、軌道Ａ１のほぼ中間位置
を支点Ａ２として揺動自在に支持された揺動部材Ａ３
と、揺動部材Ａ３の軌道Ａ１に沿って摺動自在に設けら
れ、軌道Ａ１の傾斜角度に応じて下方に摺動する付加質
量Ａ４と、構造物の振動を検出する振動検出手段Ａ５
と、一側が付加質量Ａ４に接続されるとともに、他側が
揺動部材Ａ３に接続され、付加質量Ａ４の摺動を緩衝
し、且つ、当該緩衝した力を揺動部材Ａ３に作用させる
緩衝部材Ａ６と、付加質量Ａ４の移動位置を検出する位
置検出手段Ａ７と、振動検出手段Ａ５及び位置検出手段
Ａ７からの検出信号に基づいて構造物の振動を制振する
ように揺動部材Ａ３を揺動させる駆動手段Ａ８と、より
なる。

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。

【０００２】

【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駆動機構
によって変位させ、ビルで発生した振動を制振するもの
である。

【０００３】従来の制振装置としては例えば特開平２−
３００４７８号に示されているように、付加重量をリニ
アベアリング等により摺動自在に支持するとともに、付
加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモータある
いは油圧アクチュエータ等により駆動し、付加質量が水
平方向に往復動されるように構成したものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記制振装
置においては、付加質量の移動量とアクチュエータによ
るストロークとが同一であるので、ビルの振動を効果的
に制振するには付加質量の移動量を長く設定する必要が
あり、その分アクチュエータにストロークの長い大型の
ものが必要となる。そのため、従来の構成では、付加質
量の移動量を確保して制振性能を高めようとすると、ア
クチュエータを選定する際に設置スペースや重量等によ
り制約されてしまい、付加質量の移動量も制限されて十
分な制振性能が得られないといった課題がある。

【０００５】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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。

【０００７】同図中、本発明は、構造物の振動方向に延
在するよう形成された軌道Ａ１を有し、該軌道Ａ１のほ
ぼ中間位置を支点Ａ２として揺動自在に支持された揺動
部材Ａ３と、該揺動部材Ａ３の軌道Ａ１に沿って摺動自
在に設けられ、該軌道Ａ１の傾斜角度に応じて下方に摺
動する付加質量Ａ４と、前記構造物の振動を検出する振
動検出手段Ａ５と、一側が前記付加質量Ａ４に接続され
るとともに、他側が前記揺動部材Ａ３に接続され、前記
付加質量Ａ４の摺動を緩衝し、且つ、当該緩衝した力を
前記揺動部材Ａ３に作用させる緩衝部材Ａ６と、前記付
加質量Ａ４の移動位置を検出する位置検出手段Ａ７と、
前記振動検出手段Ａ５及び前記位置検出手段Ａ７からの
検出信号に基づいて前記構造物の振動を制振するように
前記揺動部材Ａ３を揺動させる駆動手段Ａ８と、よりな
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】構造物が振動すると、振動検出手段Ａ５がこの
振動を検出し、駆動手段Ａ８はこの振動検出値に基づい
て揺動部材Ａ３を揺動させる。これにより、揺動部材Ａ
３の軌道に設けられた付加質量Ａ４が移動して制振動作
するため、駆動手段Ａ８が揺動部材Ａ３を揺動させる際
のストロークが短くて済み、その分駆動手段Ａ８をコン
パクト化することが可能になる。

【０００９】

【実施例】図２及び図３に発明になる制振装置の一実施
例を示す。

【００１０】各図中、制振装置の動吸振器１はビル２の
屋上２ａに設置されている。このビル２は１２階建てで
あり、正面の横幅に対して側面の奥行きが小さいタワー
構造の如く建設されている。

【００１１】ビル２の例えば３，６，９，屋上階の各フ
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
検出手段としての振動状態検知センサ３（３₁ 〜３₄ ）
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。

【００１２】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でも良いし、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が考えられる。

【００１３】図２に示すビル２は例えば地震が発生した
場合あるいは風圧が作用した場合奥行の小さい幅狭方向
（矢印Ｘ方向）に振動が発生しやすい構造となってい
る。そのため、図３に示す動吸振器１は矢印Ｘ方向に発
生する振動を制振するように設置されている。

【００１４】図１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３ ₁ 〜３₄ 及び地震セ
ンサ４、風速風向計５、後述するポテンショメータ１８
からの検出信号は制振制御回路６に入力される。制振制
御回路６は、上記検出信号が入力されてアナログ信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７と、Ａ／Ｄ変換
器６から出力されたデジタル信号に基づいて動吸振器１
の制御量を演算する演算回路８と、演算回路８から出力
された制御量に基づいて動吸振器１を駆動制御するサー
ボコントローラ９とよりなる。

【００１５】従って、演算回路８は上記検出信号により
振動状態を演算し、その演算結果に基づいて付加質量１
５の変位方向及び変位量、速度、加速度等を算出する。

【００１６】図３及び図４に示す如く、動吸振器１は、
ビル２の振動方向（Ｘ方向）に延在する揺動ベース１３
と、揺動ベース１３の長手方向（Ｘ方向）のほぼ中間位
置を支点として揺動自在に支持する支持台１４と、揺動
ベース１３の傾斜角度に応じて下方に摺動する付加質量
１５と、付加質量１５の動きを緩衝するダンパ１６，コ
イルバネ１７（緩衝部材）と、付加質量１５の移動位置
を検出するポテンショメータ（位置検出手段）１８と、
ポテンショメータ１８からの検出信号に基づいてビル２
の振動を制振するように揺動ベース１３を揺動させる一
対の油圧シリンダ１９，２０（駆動手段）と、よりな
る。

【００１７】揺動ベース１３は、上面１３ａに長手方向
に延在する凹部１３ｂを有し、この凹部１３ｂ内には付
加質量１５が挿入されている。付加質量１５は、ビル２
の大きさに応じた所定重量を有し、図４に示すように上
部両側より突出する突出部１５ａ，１５ｂが揺動ベース
１３の凹部１３ｂの両側の上面１３ａに設けられたリニ
アベアリング２１，２２（軌道）に当接して摺動自在に
支持されている。従って、付加質量１５はかなりの重量
を有しているが、揺動ベース１３が傾斜すると凹部１３
ｂに接触することなく低摩擦で揺動ベース１３の長手方
向（Ｘ方向）に移動する。

【００１８】又、揺動ベース１３は底部に突出する揺動
支持部１３ｃを有し、揺動支持部１３ｃの両側には、Ｙ
方向に延在する軸２３，２４が設けられている。この軸
２３，２４は、支持台１４の上部に設けられた軸受２５
に嵌合し、回動自在に軸承されている。従って、揺動ベ
ース１３は軸２３，２４を中心として揺動する。

【００１９】油圧シリンダ１９，２０は夫々ピストンロ
ッド１９ａ，２０ａの上端が揺動ベース１３の長手方向
の両端近傍の底部に設けられた連結部１３ｄ，１３ｅに
回動自在に連結され、シリンダ本体１９ｂ，２０ｂの下
端がビル２の屋上２ａに固定された連結部２６，２７に
回動自在に連結されている。従って、揺動ベース１３の
長手方向の両端に連結された一対の油圧シリンダ１９，
２０が交互に伸縮動作すると、揺動ベース１３は軸２
３，２４を中心として左右両側での最大の傾斜角が±１
０°の範囲内で揺動する。そのため、付加質量１５は揺
動ベース１３の揺動動作により生ずる傾斜角に応じて下
方に向かって摺動し、リニアベアリング２１，２２に沿
って移動する。

【００２０】尚、油圧シリンダ１９，２０は両端が回動
自在に連結されているので、揺動ベース１３が揺動する
際、揺動ベース１３の両端部分の円弧運動を妨げないよ
うに油圧シリンダ１９，２０も揺動できるように設けら
れている。

【００２１】このように、油圧シリンダ１９，２０が付
加質量１５を直接往復駆動するのではなく、揺動ベース
１３を所定角度傾斜させることにより、付加質量１５が
揺動ベース１３のリニアベアリング２１，２２に沿って
移動する。そのため、制振動作時の油圧シリンダ１９，
２０の動作ストロークが短くなり、その分油圧シリンダ
１９，２０の小型化及び軽量化が図られている。従っ
て、付加質量１５の移動量を確保して制振性能を高める
場合でも、油圧シリンダ１９，２０を選定する際に設置
スペースや重量等により制約されることがなく、十分な
制振性能を得ることができる。

【００２２】油圧シリンダ１９，２０は、油圧制御ユニ
ット２８と接続されており、この油圧制御ユニット２８
から給排される作動油により伸縮する。又、油圧制御ユ
ニット２８から給排される作動油は、前述したサーボコ
ントローラ９から出力された制御信号により制御され
る。

【００２３】ダンパ１６は、本体１６ａの一端が揺動ベ
ース１３の壁面１３ｆに設けられた連結部２９に回動自
在に連結され、ピストンロッド１６ｂの先端が付加質量
１５の左側面に固定されている。又、コイルバネ１７は
本体１６ａの一端に突出する鍔部１６ｃと付加質量１５
の左側面との間に介在している。

【００２４】ダンパ１６のピストンロッド１６ｂのスト
ロークは付加質量１５の摺動距離と同一であり、コイル
バネ１７は付加質量１５が揺動ベース１３の中間位置か
ら左側に位置するときは圧縮荷重を受け、付加質量１５
が揺動ベース１３の中間位置から右側に位置するときは
引張荷重を受ける。従って、ダンパ１６及びコイルバネ
１７は付加質量１５の片側のみに設けられているが、付
加質量１５は揺動ベース１３の傾斜角度に応じて移動す
る際、ダンパ１６及びコイルバネ１７により減速され
る。

【００２５】ポテンショメータ１８は、コイル部１８ａ
の一端が揺動ベース１３の壁面１３ｇに設けられた連結
部３０に回動自在に連結され、コイル部１８ａに挿入さ
れたロッド１８ｂの先端が付加質量１５の右側面に固定
されている。従って、ポテンショメータ１８は、付加質
量１５の移動位置に応じてコイル部１８ａに対するロッ
ド１８ｂの相対位置が変位し、付加質量１５の移動位置
に応じた電圧の検出信号がコイル部１８ａから得られ
る。

【００２６】次に、上記構成になる動吸振器１の制振動
作につき説明する。

【００２７】地震あるいは強風等によりビル２が振動す
ると、前述した各振動状態検知センサ３₁ 〜３₄ 及び地
震センサ４、風速風向計５からの検出信号が制振制御回
路６に入力される。制振制御回路６の演算回路８は、上
記検出信号により振動状態を演算し、その演算結果に基
づいて付加質量１５の変位方向及び変位量、速度、加速
度等を算出する。そして、制振制御回路６は上記演算結
果に基づいて油圧制御ユニット２８に制御信号を出力す
る。

【００２８】そのため、油圧シリンダ１９，２０は、油
圧制御ユニット２８から作動油が給排されることによ
り、一方が伸びると他方が縮むように交互に伸縮動作す
る。

【００２９】例えば、図５に示すように、左側の油圧シ
リンダ１９が伸びた状態に動作するとともに右側の油圧
シリンダ２０が縮んだ状態に動作する。この場合、揺動
ベース１３は右下がり状態に傾斜する。従って、揺動ベ
ース１３に摺動自在に設けられた付加質量１５は、揺動
ベース１３が右下がりに傾斜しはじめるとコイルバネ１
７のバネ力に抗して徐々にＸａ方向に移動する。このよ
うに、付加質量１５が重力により下方向に移動するた
め、省力化が図れる 又、このとき、ダンパ１６により抵抗力が発生する。そ
して、このバネ力及び抵抗力が緩衝力として揺動ベース
１３に作用し、この力が制振力として構造物に作用す
る。

【００３０】次に図６に示すように、左側の油圧シリン
ダ１９が縮んだ状態に動作するとともに右側の油圧シリ
ンダ２０が伸びた状態に動作する。この場合、揺動ベー
ス１３は左下がり状態に傾斜する。従って、揺動ベース
１３に摺動自在に設けられた付加質量１５は、揺動ベー
ス１３が左下がりに傾斜しはじめるとコイルバネ１７の
バネ力に抗して徐々にＸｂ方向に移動する。

【００３１】又、このとき、ダンパ１６により抵抗力が
発生する。そして、これらの力が制振力として構造物に
作用する。

【００３２】上記図５と図６に示す揺動動作をビル２の
振動の周期に合わせて繰り返すことにより、付加質量１
５が揺動ベース１３長手方向に延在するリニアベアリン
グ２１，２２に沿って往復動し、これにより生ずる制振
力によりビル２の振動が制振される。そして、ビル２の
振動が収束するにつれて揺動ベース１３の周期も長くな
り、揺動ベース１３の揺動動作がゆっくりとした動作に
なるとともに付加質量１５の往復動の周期も長くなる。

【００３３】尚、本実施例では、付加質量１５の摺動に
より、ダンパ１６，コイルバネ１７に生ずる抵抗力、バ
ネ力（緩衝力）により制振力を発生させているが、緩衝
部材としては、ダンパ１６又はコイルバネ１７のみとし
ても良い。

【００３４】又、上記実施例では、揺動ベース１３の両
端近傍に連結された一対の油圧シリンダ１９，２０によ
り揺動ベース１３を所定角度傾斜させたが、これに限ら
ず、例えば揺動ベース１３の軸２３，２４をモータ又は
揺動型アクチュエータなどにより回動させる構成として
も良い。

【００３５】又、上記制振装置は、ビルに限らず、他の
構造物に設置して構造物の振動を制振させるようにして
も良いのは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる制振装置は、
揺動部材を揺動させることにより揺動部材の軌道に設け
られた付加質量が揺動部材の傾斜方向に移動して制振動
作するため、駆動手段が付加質量を直接往復駆動するの
ではなく、付加質量が傾斜した揺動部材の軌道に沿って
往復動することにより、構造物の振動を制振できるの
で、制振動作時の駆動手段の動作ストロークが短くな
り、その分駆動手段の小型化及び軽量化を図ることがで
きる。従って、付加質量が重力により下方向に移動する
ため、省力化が図れるとともに、駆動手段の制約を受け
ることなく付加質量の移動量を確保して制振性能を高め
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原理図である。

【図２】本発明になる制振装置の一実施例を示す構成図
である。

【図３】動吸振器の正面図である。

【図４】動吸振器の横断面図である。

【図５】動吸振器の制振動作を説明するための正面図で
ある。

【図６】動吸振器の制振動作を説明するための正面図で
ある。

【符号の説明】

１ 動吸振器 ２ ビル ３ 振動状態検知センサ ６ 制振制御回路 １３ 揺動ベース １４ 支持台 １５ 付加質量 １６ ダンパ １８ ポテンショメータ １９，２０ 油圧シリンダ ２１，２２ リニアベアリング ２３，２４ 軸 ２８ 油圧制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の振動方向に延在するよう形成さ
   れた軌道を有し、該軌道のほぼ中間位置を支点として揺
   動自在に支持された揺動部材と、 該揺動部材の軌道に沿って摺動自在に設けられ、該軌道
   の傾斜角度に応じて下方に摺動する付加質量と、 前記構造物の振動を検出する振動検出手段と、 一側が前記付加質量に接続されるとともに、他側が前記
   揺動部材に接続され、前記付加質量の摺動を緩衝し、且
   つ、当該緩衝した力を前記揺動部材に作用させる緩衝部
   材と、 前記付加質量の移動位置を検出する位置検出手段と、 前記振動検出手段及び前記位置検出手段からの検出信号
   に基づいて前記構造物の振動を制振するように前記揺動
   部材を揺動させる駆動手段と、 よりなることを特徴とする制振装置。