JPH0788875B2 - 振動制御装置 - Google Patents
振動制御装置Info
- Publication number
- JPH0788875B2 JPH0788875B2 JP19314186A JP19314186A JPH0788875B2 JP H0788875 B2 JPH0788875 B2 JP H0788875B2 JP 19314186 A JP19314186 A JP 19314186A JP 19314186 A JP19314186 A JP 19314186A JP H0788875 B2 JPH0788875 B2 JP H0788875B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- movable mass
- vibration
- vibrating
- mass body
- control device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
- F16F7/1005—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass
- F16F7/1011—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass by electromagnetic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，例えば高架道路等の構造物の振動を低減す
る振動制御装置，特にその制御力の不感帯低減に関する
ものである。
る振動制御装置，特にその制御力の不感帯低減に関する
ものである。
一般に振動体に生じる振動を低減するのに，マスダンパ
が用いられている。第３図はその一例を示したもので図
において（１）は可動質量体で，ベアリング（11）によ
り支持され，バネ（２）とアクチュエータ（３）を介し
て振動体（４）に可動自在に取り付けられている。
（５）は加速度計で，制御器（６）の積分器（７）によ
り振動体（４）の振動速度を検出し，電力増幅器（８）
によりアクチュエータ（３）に振動速度に比例した逆向
きの制御力を発生させている。（９）は固定コアで，可
動コア（10）とともにアクチュエータ（３）を構成す
る。
が用いられている。第３図はその一例を示したもので図
において（１）は可動質量体で，ベアリング（11）によ
り支持され，バネ（２）とアクチュエータ（３）を介し
て振動体（４）に可動自在に取り付けられている。
（５）は加速度計で，制御器（６）の積分器（７）によ
り振動体（４）の振動速度を検出し，電力増幅器（８）
によりアクチュエータ（３）に振動速度に比例した逆向
きの制御力を発生させている。（９）は固定コアで，可
動コア（10）とともにアクチュエータ（３）を構成す
る。
第４図はマスダンパの動作を説明するモデル図で,M1は
振動体（４）の質量,K1はバネ定数,C0は減衰定数であ
り,M2は可動質量体（１）の質量,K2はマスダンパのバネ
（２）のバネ定数である。ここでx1を振動体（４）の変
位,x2を可動質量（１）の変位にとると運動方程式は以
下のようになる。
振動体（４）の質量,K1はバネ定数,C0は減衰定数であ
り,M2は可動質量体（１）の質量,K2はマスダンパのバネ
（２）のバネ定数である。ここでx1を振動体（４）の変
位,x2を可動質量（１）の変位にとると運動方程式は以
下のようになる。
M1 １＋C0 １＋K1x1＋K2（x1−x2）＝Ｆ−Ｖ ……
（１） M2 ２＋K2（x2−x1）＝Ｖ ……（２） 従来のマスダンパでは，振動体（４）の振動速度１に
比例した制御力Ｖを，ゲイン定数をCmとすると次のよう
な形で発生させている。
（１） M2 ２＋K2（x2−x1）＝Ｖ ……（２） 従来のマスダンパでは，振動体（４）の振動速度１に
比例した制御力Ｖを，ゲイン定数をCmとすると次のよう
な形で発生させている。
Ｖ＝Cm １ ……（３） 式（３）を式（１）に代入すると以下のようになる。
M1 １＋（C0＋Cm）１＋K1x1＋K2（x1−x2）＝Ｆ……
（４） 式（４）より従来のマスダンパでは制御をかけることに
より，振動体（４）の見かけの減衰を,C0から（C0＋
Cm）に増加させることにより有効な振動低減効果を得て
いることがわかる。
（４） 式（４）より従来のマスダンパでは制御をかけることに
より，振動体（４）の見かけの減衰を,C0から（C0＋
Cm）に増加させることにより有効な振動低減効果を得て
いることがわかる。
マスダンパを構成する可動質量体の大きさは，一般的に
は振動体質量の数パーセントであるが，振動体自体が巨
大な構造物の場合には，可動質量体が10TON以上の大き
さとなることもある。このような場合に可動質量体を滑
らかに動かすために，水平方向のベアリング等がよく用
いられるが，可動質量体の大きさが大きくなるとこのベ
アリング部分での摩擦が問題となる。
は振動体質量の数パーセントであるが，振動体自体が巨
大な構造物の場合には，可動質量体が10TON以上の大き
さとなることもある。このような場合に可動質量体を滑
らかに動かすために，水平方向のベアリング等がよく用
いられるが，可動質量体の大きさが大きくなるとこのベ
アリング部分での摩擦が問題となる。
簡単のためにこの摩擦をクーロン摩擦と仮定し，可動質
量体の重量をW,ベアリングによる摩擦係数をμとする
と，摩擦力Ｐは，次式で表わされる。
量体の重量をW,ベアリングによる摩擦係数をμとする
と，摩擦力Ｐは，次式で表わされる。
Ｐ＝μＷ ……（５） また，この摩擦力ｐは，式（３）で示され可動質量体に
作用させようとする制御力とは反対向きに働くので，摩
擦力のある場合の制御力は以下のようになる。
作用させようとする制御力とは反対向きに働くので，摩
擦力のある場合の制御力は以下のようになる。
第５図は，摩擦の無い式（３）の場合の振動速度１に
対する制御力のグラフであり，第６図は，摩擦を考慮し
た式（６）の場合の振動速度１に対する制御力のグラ
フである。
対する制御力のグラフであり，第６図は，摩擦を考慮し
た式（６）の場合の振動速度１に対する制御力のグラ
フである。
式（６）より,|Cm 1|≦Ｐの範囲では摩擦力のために可
動質量体が動かず制御力が発生しない，いわゆる不感帯
と呼ばれる領域が生じ，振動レベルをこの大きさ以下に
制御できなかつたり，制御系を不安定にしたりするとい
う問題が生じていた。
動質量体が動かず制御力が発生しない，いわゆる不感帯
と呼ばれる領域が生じ，振動レベルをこの大きさ以下に
制御できなかつたり，制御系を不安定にしたりするとい
う問題が生じていた。
この発明は，かかる問題点を解決するためになされたも
ので，摩擦力の原因となるベアリング部分に加わる可動
質量体の重量を軽減し，不感帯の小さな振動制御装置を
得ることを目的としている。
ので，摩擦力の原因となるベアリング部分に加わる可動
質量体の重量を軽減し，不感帯の小さな振動制御装置を
得ることを目的としている。
この発明に係わる振動制御装置は，重力方向に作用する
磁石を用いて，ベアリング部分に加わる可動質量体の重
量を軽減し，摩擦力を小さくするようにしたものであ
る。
磁石を用いて，ベアリング部分に加わる可動質量体の重
量を軽減し，摩擦力を小さくするようにしたものであ
る。
この発明においては，磁石がベアリング部分に加わる可
動質量体の重量を打ち消してしまうので，摩擦力を大巾
に軽減でき，不感帯を減らし，より振動低減効果を大き
くすることができる。
動質量体の重量を打ち消してしまうので，摩擦力を大巾
に軽減でき，不感帯を減らし，より振動低減効果を大き
くすることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す図であり，（１）〜
（11）は上記従来装置と全く同一である。（12）は可動
質量体と振動体にそれぞれ設けられた磁石であつて，同
極が向かい合うように取り付けられた磁石である。
（11）は上記従来装置と全く同一である。（12）は可動
質量体と振動体にそれぞれ設けられた磁石であつて，同
極が向かい合うように取り付けられた磁石である。
いま，上記一組の磁石が互いに及ぼし合う反発力をＲと
すると，磁石を用いた場合の摩擦力Ｑは，以下のように
なる。
すると，磁石を用いた場合の摩擦力Ｑは，以下のように
なる。
Ｑ＝μ（Ｗ−Ｒ） ……（７） 従つて例えば，反発力Ｒを可動質量体の重量Ｗの9/10に
選べば，磁石を用いた場合の摩擦力Ｑを従来の摩擦力Ｐ
の1/10とすることも可能である。
選べば，磁石を用いた場合の摩擦力Ｑを従来の摩擦力Ｐ
の1/10とすることも可能である。
このように第１図のように構成された振動制御装置で
は，従来の振動制御装置と同等の可動質量体を用いなが
ら，摩擦力の大きさを無視しうるものとすることができ
る。
は，従来の振動制御装置と同等の可動質量体を用いなが
ら，摩擦力の大きさを無視しうるものとすることができ
る。
また，ベアリング等支持装置に加わる荷重が小さくなる
ことからこれらの寿命も大幅に延ばすことができる。
ことからこれらの寿命も大幅に延ばすことができる。
第２図は，この発明の他の実施例に係わるもので，一組
の磁石を互いに吸引力を及ぼし合うように用いた例であ
る。
の磁石を互いに吸引力を及ぼし合うように用いた例であ
る。
このほか，第１図や第２図に示した実施例で，磁石の片
方または両方に電磁石を用いても上記実施例と同等の効
果が期待できることは明らかである。
方または両方に電磁石を用いても上記実施例と同等の効
果が期待できることは明らかである。
この発明は以上説明したとおり，可動質量体の重量の一
部を磁力により支持するという非常に実現しやすい方法
により，低い振動レベルでの振動制御に悪影響を与える
摩擦力の影響を有効に軽減し，振動制御装置の振動低減
効果を改善し，可動質量体の重量を支持するベアリング
等の寿命を延ばす効果がある。
部を磁力により支持するという非常に実現しやすい方法
により，低い振動レベルでの振動制御に悪影響を与える
摩擦力の影響を有効に軽減し，振動制御装置の振動低減
効果を改善し，可動質量体の重量を支持するベアリング
等の寿命を延ばす効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す図，第２図はこの発
明の他の実施例を示す図，第３図は従来の振動制御装置
を示す図，第４図は振動制御装置の原理を示す図，第５
図は摩擦の無い場合の制御力特性を示す図，第６図は摩
擦力を考慮した場合の制御力特性を示す図である。 図において（１）は可動質量体，（２）はバネ，（３）
はアクチュエータ，（４）は振動体，（５）は加速度，
（６）は制御器である。 なお，図中同一符号は同一または相当部分を示す。
明の他の実施例を示す図，第３図は従来の振動制御装置
を示す図，第４図は振動制御装置の原理を示す図，第５
図は摩擦の無い場合の制御力特性を示す図，第６図は摩
擦力を考慮した場合の制御力特性を示す図である。 図において（１）は可動質量体，（２）はバネ，（３）
はアクチュエータ，（４）は振動体，（５）は加速度，
（６）は制御器である。 なお，図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】外力を受けて振動する振動体の振動を検出
する振動検出手段と、上記振動体の振動方向に往復動す
る可動質量体と、上記可動質量体と上記振動体との間に
設けられ、上記可動質量体を支持するベアリング部と、
上記可動質量体および振動体に互いに対向するように取
り付けられ、上記可動質量体に作用する磁力が上記可動
質量体の上記ベアリング部に加わる荷重を軽減する方向
に作用する磁石と、上記振動体に固定され上記可動質量
体を駆動するアクチュエータと、上記振動検出手段によ
り検出された振動体の振動速度に比例した制御力を出力
できるように上記アクチュエータを制御する制御器とを
備えたことを特徴とする振動制御装置。 - 【請求項２】上記磁石は同極が向かい合うように可動質
量体と振動体に取付けられたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の振動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19314186A JPH0788875B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19314186A JPH0788875B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6353331A JPS6353331A (ja) | 1988-03-07 |
| JPH0788875B2 true JPH0788875B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16302965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19314186A Expired - Lifetime JPH0788875B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788875B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2844606B2 (ja) * | 1988-08-19 | 1999-01-06 | 石川島播磨重工業株式会社 | 構造物制振装置 |
| JPH0285478A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-26 | Ohbayashi Corp | 制振方法 |
| US5915508A (en) * | 1994-04-18 | 1999-06-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Tuned mass damper |
| US5558191A (en) * | 1994-04-18 | 1996-09-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Tuned mass damper |
| CA2187890A1 (en) * | 1994-04-18 | 1995-10-26 | Ming-Lai Lai | Tuned mass damper |
| JP5137440B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-02-06 | 株式会社フジタ | 起振装置 |
-
1986
- 1986-08-19 JP JP19314186A patent/JPH0788875B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6353331A (ja) | 1988-03-07 |
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