JPH08177265A - 制振装置 - Google Patents
制振装置Info
- Publication number
- JPH08177265A JPH08177265A JP32273494A JP32273494A JPH08177265A JP H08177265 A JPH08177265 A JP H08177265A JP 32273494 A JP32273494 A JP 32273494A JP 32273494 A JP32273494 A JP 32273494A JP H08177265 A JPH08177265 A JP H08177265A
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- JP
- Japan
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- weight
- vibration
- pedestal
- arm
- frame
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被制振体の振動周期に対応して駆動周期を容
易に変更出来る制振装置。 【構成】 水平方向に移動自在の下部錘４と振り子式回
動をする上部錘６と、架台２を支点とし下部錘４と上部
錘６とを連結するアーム７を備え、上下の錘のアーム７
との連結ピン９及び１０の移動を容易にした。 【効果】 被制振体の振動周期が変化してもこれに対応
して連結ピン９及び１０を移設することにより、有効適
切な位相制御を容易に行うことができる。
易に変更出来る制振装置。 【構成】 水平方向に移動自在の下部錘４と振り子式回
動をする上部錘６と、架台２を支点とし下部錘４と上部
錘６とを連結するアーム７を備え、上下の錘のアーム７
との連結ピン９及び１０の移動を容易にした。 【効果】 被制振体の振動周期が変化してもこれに対応
して連結ピン９及び１０を移設することにより、有効適
切な位相制御を容易に行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は例えば、高層建物、鉄
塔等の構造物の上部に取り付けられてこれら構造物の地
震、風等による振動振幅を抑えて早期に振動を滅衰させ
るため用いる制振装置に関するものである。
塔等の構造物の上部に取り付けられてこれら構造物の地
震、風等による振動振幅を抑えて早期に振動を滅衰させ
るため用いる制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、構造物制振装置としては、多
くの研究がなされており、各種の技術が提案されてい
る。元来、このような構造物制振装置において制振効果
を効率的に得るには、被制振体の固有周期と制振装置の
固有周期を一致させることが求められる。
くの研究がなされており、各種の技術が提案されてい
る。元来、このような構造物制振装置において制振効果
を効率的に得るには、被制振体の固有周期と制振装置の
固有周期を一致させることが求められる。
【０００３】また、エネルギー効率を高く得るには、振
り子運動をするような保存系のものが有利であり、この
場合は制振装置の駆動装置が最小限度なもので所期の性
能を得ることが出来る上、ランニングコストも最小にな
る。
り子運動をするような保存系のものが有利であり、この
場合は制振装置の駆動装置が最小限度なもので所期の性
能を得ることが出来る上、ランニングコストも最小にな
る。
【０００４】ところが、被制振体が建物などの場合、そ
の一次の固有周期は４秒以上であることが多い。そのた
め振り子の回転半径を長くする必要があり、ワイヤ等で
振り子を形成するには４メートル以上の長さになるの
で、建物の中に収めることが出来なくなる。
の一次の固有周期は４秒以上であることが多い。そのた
め振り子の回転半径を長くする必要があり、ワイヤ等で
振り子を形成するには４メートル以上の長さになるの
で、建物の中に収めることが出来なくなる。
【０００５】ワイヤ式の振り子でこの問題を解決したの
が特開平２−２８９７２０号公報（以下引例１という）
に開示された技術であり、ワイヤを折り返すことにより
制振装置の固有周期を得るものである。
が特開平２−２８９７２０号公報（以下引例１という）
に開示された技術であり、ワイヤを折り返すことにより
制振装置の固有周期を得るものである。
【０００６】次に、油圧のアキュムレータによりエネル
ギーを吸収させ、振り子運動をさせるものに特開平１−
２４２８４５号公報（以下引例２という）に開示された
技術がある。同様にばねにエネルギーを吸収させ、振り
子運動をさせるものに特開平２−３００４７８号公報
（以下引例３という）に開示された技術がある。
ギーを吸収させ、振り子運動をさせるものに特開平１−
２４２８４５号公報（以下引例２という）に開示された
技術がある。同様にばねにエネルギーを吸収させ、振り
子運動をさせるものに特開平２−３００４７８号公報
（以下引例３という）に開示された技術がある。
【０００７】また、錘を円弧運動させることで振り子運
動と同じ効果を得るものに特開平２−１０２９４５号公
報（以下引例４という）に開示された技術がある。この
場合円弧状に錘が運動するように円弧状の案内軌道が備
えられる。
動と同じ効果を得るものに特開平２−１０２９４５号公
報（以下引例４という）に開示された技術がある。この
場合円弧状に錘が運動するように円弧状の案内軌道が備
えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】建物等の被制振体の固
有周期は予測していたものと実際の物とは多少の違いが
あり、これに対応して制振装置の固有周期を調整するこ
とが望ましい。
有周期は予測していたものと実際の物とは多少の違いが
あり、これに対応して制振装置の固有周期を調整するこ
とが望ましい。
【０００９】しかしながら、引例１の場合、ワイヤの長
さを調整して被制振体の固有周期と制振装置の固有周期
を一致させることは極めて困難である。
さを調整して被制振体の固有周期と制振装置の固有周期
を一致させることは極めて困難である。
【００１０】引例２及び引例３の場合は、バルブの制御
やばねを交換することで被制振体の固有周期に合わせて
制振装置の固有周期を調整することは可能であるが容易
に出来るものではなく、引例２の場合は油の管理上に問
題があり、引例３の場合はばねの定数の設定が難しいも
のとなる。
やばねを交換することで被制振体の固有周期に合わせて
制振装置の固有周期を調整することは可能であるが容易
に出来るものではなく、引例２の場合は油の管理上に問
題があり、引例３の場合はばねの定数の設定が難しいも
のとなる。
【００１１】引例４の場合は、円弧状の錘の半径を変更
しなければならないため、被制振体の固有周期に合わせ
て制振装置の固有周期を調整することは殆ど不可能であ
る。
しなければならないため、被制振体の固有周期に合わせ
て制振装置の固有周期を調整することは殆ど不可能であ
る。
【００１２】上記のように従来の構造物制振装置では、
被制振体の固有周期に合わせて制振装置の固有周期を調
整することは困難であるという問題点があった。
被制振体の固有周期に合わせて制振装置の固有周期を調
整することは困難であるという問題点があった。
【００１３】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、被制振体の振動周期に対応して制振
装置の駆動周期を容易に変更出来る制振装置を得ること
を目的とするものである。
になされたもので、被制振体の振動周期に対応して制振
装置の駆動周期を容易に変更出来る制振装置を得ること
を目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は前記の目的を
達成するためになされたもので、被制振体上に設けられ
た架台と、架台上に設けられた直線案内軌道に沿って水
平方向に運動自在に設けられ且つ上部に凹形の円弧面を
形成する下部錘と、下部錘上部の円弧面に沿って運動可
能な上部錘と、前記架台に回動自在に軸止めされ、下部
錘、上部錘とはそれぞれ長手方向に可動かつ回動可能に
連結された連結アームを備えると共に、前記架台上に設
けられ前記上部錘に移動力を与える駆動装置と、前記上
部錘の回転角度を検知する回転角度センサと、この回転
角度センサの信号と所定の角度との比較演算を行い、比
較演算の結果に基づいて前記駆動装置の駆動力を制御す
る制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
達成するためになされたもので、被制振体上に設けられ
た架台と、架台上に設けられた直線案内軌道に沿って水
平方向に運動自在に設けられ且つ上部に凹形の円弧面を
形成する下部錘と、下部錘上部の円弧面に沿って運動可
能な上部錘と、前記架台に回動自在に軸止めされ、下部
錘、上部錘とはそれぞれ長手方向に可動かつ回動可能に
連結された連結アームを備えると共に、前記架台上に設
けられ前記上部錘に移動力を与える駆動装置と、前記上
部錘の回転角度を検知する回転角度センサと、この回転
角度センサの信号と所定の角度との比較演算を行い、比
較演算の結果に基づいて前記駆動装置の駆動力を制御す
る制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】図３は本発明の基本的計算根拠を示す数学モデ
ル図である。図において、ビル等の被制振体１に対して
架台２を設け、その架台２の上に水平方向に移動可能に
下部錘としての質量Ｍ2 のフレームが設けられ、その上
には上部錘としての質量Ｍ1 の錘が設けられている。錘
Ｍ1 とフレームＭ2 との接触面は円弧面を形成し、こ
ろ、車輪等を介して接しており、錘Ｍ1 はフレームＭ2
上で回転運動を与えられ、直動方向に半径ｌの振り子運
動をする。（ｌは、回転の中心から上部錘の重心までの
距離である。）一方、錘Ｍ1 とフレームＭ2 と架台２と
はアーム７により連結されている。アーム７は、架台２
に回動自在に軸止めされ、錘Ｍ1 、フレームＭ2 とはそ
れぞれ長手方向に可動かつ回動可能に連結されている。
錘Ｍ1の回転はアーム７によりフレームＭ2 に伝えら
れ、フレームＭ2 が錘Ｍ1 の振れる同一方向に直線駆動
ｙをする。
ル図である。図において、ビル等の被制振体１に対して
架台２を設け、その架台２の上に水平方向に移動可能に
下部錘としての質量Ｍ2 のフレームが設けられ、その上
には上部錘としての質量Ｍ1 の錘が設けられている。錘
Ｍ1 とフレームＭ2 との接触面は円弧面を形成し、こ
ろ、車輪等を介して接しており、錘Ｍ1 はフレームＭ2
上で回転運動を与えられ、直動方向に半径ｌの振り子運
動をする。（ｌは、回転の中心から上部錘の重心までの
距離である。）一方、錘Ｍ1 とフレームＭ2 と架台２と
はアーム７により連結されている。アーム７は、架台２
に回動自在に軸止めされ、錘Ｍ1 、フレームＭ2 とはそ
れぞれ長手方向に可動かつ回動可能に連結されている。
錘Ｍ1の回転はアーム７によりフレームＭ2 に伝えら
れ、フレームＭ2 が錘Ｍ1 の振れる同一方向に直線駆動
ｙをする。
【００１６】上記の構成条件において、振り子運動の周
期を目標とする制振周期に一致させるための計算理論は
以下の計算式となる。
期を目標とする制振周期に一致させるための計算理論は
以下の計算式となる。
【００１７】即ち、錘Ｍ1 の回転中心から錘Ｍ1 とアー
ム７の結合点までの距離をａ、アーム７の回動軸からア
ーム７とフレームフレームＭ2 との結合点までの距離を
ｂ、錘Ｍ1 とアーム７の結合点からアーム７とフレーム
フレームＭ2 の結合点までの距離をｃ、錘Ｍ1 の重心の
水平方向移動量をｘ、錘Ｍ1 とアーム７の結合点の水平
方向移動量をｚとすると、 ｘ＝ｌ・ｓｉｎθ＋ｙ ｙ＝ｂ・ｔａｎβ ｚ＝ａ・ｓｉｎθ＋ｙ θ≒ｓｉｎθの範囲にて考えると ｔａｎβ≒ａθ／ｃ ここにおいて図４によりｘ方向の力のつり合いを求める
と −Ｍ1 (d2x/dt2)・ｌｃｏｓθ−Ｍ1 ｇｌｓｉｎθ−Ｐ
1 ｃｏｓβ・ｃｏｓθ・ａ＋Ｆｄ＝０ 同様に図５によりｙ方向の力のつり合いを求めると −Ｍ2 (d2y/dt2)−Ｆ＋Ｐ2 ｃｏｓβ＝０ 又、図６によりモーメントのつり合いを求めると Ｐ1 ・ｚ／ｓｉｎβ−Ｐ2 ・ｂ／ｃｏｓβ＝０ 上記の計算から、振り子運動周期の方程式としては ｛Ｍ1 （ｌ2 ＋ａｂｌ／ｃ）＋Ｍ2 ａ2 ｂ2 ／ｃ（ｂ＋
ｃ）｝ (d2θ/dt2)＋Ｍ1 ｇｌθ＝０ ここにおいてＭ2 ＝ｋ・Ｍ1 とおくと 以上の数式から錘Ｍ1 の振り子運動周期τは 数１ に
より求められる。
ム７の結合点までの距離をａ、アーム７の回動軸からア
ーム７とフレームフレームＭ2 との結合点までの距離を
ｂ、錘Ｍ1 とアーム７の結合点からアーム７とフレーム
フレームＭ2 の結合点までの距離をｃ、錘Ｍ1 の重心の
水平方向移動量をｘ、錘Ｍ1 とアーム７の結合点の水平
方向移動量をｚとすると、 ｘ＝ｌ・ｓｉｎθ＋ｙ ｙ＝ｂ・ｔａｎβ ｚ＝ａ・ｓｉｎθ＋ｙ θ≒ｓｉｎθの範囲にて考えると ｔａｎβ≒ａθ／ｃ ここにおいて図４によりｘ方向の力のつり合いを求める
と −Ｍ1 (d2x/dt2)・ｌｃｏｓθ−Ｍ1 ｇｌｓｉｎθ−Ｐ
1 ｃｏｓβ・ｃｏｓθ・ａ＋Ｆｄ＝０ 同様に図５によりｙ方向の力のつり合いを求めると −Ｍ2 (d2y/dt2)−Ｆ＋Ｐ2 ｃｏｓβ＝０ 又、図６によりモーメントのつり合いを求めると Ｐ1 ・ｚ／ｓｉｎβ−Ｐ2 ・ｂ／ｃｏｓβ＝０ 上記の計算から、振り子運動周期の方程式としては ｛Ｍ1 （ｌ2 ＋ａｂｌ／ｃ）＋Ｍ2 ａ2 ｂ2 ／ｃ（ｂ＋
ｃ）｝ (d2θ/dt2)＋Ｍ1 ｇｌθ＝０ ここにおいてＭ2 ＝ｋ・Ｍ1 とおくと 以上の数式から錘Ｍ1 の振り子運動周期τは 数１ に
より求められる。
【００１８】
【数１】
【００１９】即ち、ｌ，ａ，ｂ，ｃとｋの値により、自
由に周期を設計できることが分かる。
由に周期を設計できることが分かる。
【００２０】とくに、ｌとｋの値が予め決まっている場
合でも、連結アームの長孔に嵌挿される上部錘及び下部
錘の止軸位置を変更して前記ａ、ｂ、ｃの値を変更する
ことにより、被制振体の固有振動周期と制振装置の固有
周期を一致させることができる。
合でも、連結アームの長孔に嵌挿される上部錘及び下部
錘の止軸位置を変更して前記ａ、ｂ、ｃの値を変更する
ことにより、被制振体の固有振動周期と制振装置の固有
周期を一致させることができる。
【００２１】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示すため一
部断面を示す正面図、図２はこの駆動及び制御装置の構
成図である。図において、被制振体１に対して架台２が
取り付けられ、架台２に対して直線案内３によりフレー
ム４が水平方向に移動する。このフレーム４の凹円形の
円弧面上に車輪５の回転案内材を介して円弧面に沿って
振り子式回動する錘６が設けられている。この架台２側
面にはアーム７をピン８によって軸止してあり、さらに
このアーム７はフレーム４及び錘６に対しては長孔を以
てそれぞれピン９、ピン１０により連結されている。ま
た、錘６の凸円弧形下面には駆動及び制御装置と歯合す
るラック１１が形成されている。
部断面を示す正面図、図２はこの駆動及び制御装置の構
成図である。図において、被制振体１に対して架台２が
取り付けられ、架台２に対して直線案内３によりフレー
ム４が水平方向に移動する。このフレーム４の凹円形の
円弧面上に車輪５の回転案内材を介して円弧面に沿って
振り子式回動する錘６が設けられている。この架台２側
面にはアーム７をピン８によって軸止してあり、さらに
このアーム７はフレーム４及び錘６に対しては長孔を以
てそれぞれピン９、ピン１０により連結されている。ま
た、錘６の凸円弧形下面には駆動及び制御装置と歯合す
るラック１１が形成されている。
【００２２】次に駆動及び制御装置として、図２に示す
ように、錘６の位置を検出する回転角度センサ１３と、
この回転角度センサ１３からの位置信号を受けて、これ
と目標とする位置とを比較演算して運動を制御する制御
装置１４と、この制御装置１４よりの指令信号を受けて
モータ１２ｃを駆動させるモータドライバ１２ｄとが設
けられており、モータ１２ｃの駆動力は減速機１２ｂ、
歯車１２ａを通して錘６の凸円弧形下面に形成されてい
るラック１１に伝えられ、錘６に回動運動を与えるよう
になっている。
ように、錘６の位置を検出する回転角度センサ１３と、
この回転角度センサ１３からの位置信号を受けて、これ
と目標とする位置とを比較演算して運動を制御する制御
装置１４と、この制御装置１４よりの指令信号を受けて
モータ１２ｃを駆動させるモータドライバ１２ｄとが設
けられており、モータ１２ｃの駆動力は減速機１２ｂ、
歯車１２ａを通して錘６の凸円弧形下面に形成されてい
るラック１１に伝えられ、錘６に回動運動を与えるよう
になっている。
【００２３】なお、制振制御のアルゴリズムについて
は、従来より周知の方法と変わる所がないのでその説明
を省略する。上記のように構成された制御装置において
は、フレーム４及び錘６のピン９、ピン１０を移設する
ことにより、アーム７との軸止連結位置を変更すること
は極めて容易である。したがって被制振体１の固有振動
周期が変化しても、これに対応して錘６及びフレーム４
の往復移動が行われるように、前記振り子運動周期の決
定要素となるｌ，ａ，ｂ，ｃとｋの値を計算してアーム
７の長孔に嵌挿される錘６及びフレーム４の止軸を移設
しておけば、被制振体１の揺れを抑制するために適切な
位相制御すると共に効率のよい駆動をすることが出来
る。
は、従来より周知の方法と変わる所がないのでその説明
を省略する。上記のように構成された制御装置において
は、フレーム４及び錘６のピン９、ピン１０を移設する
ことにより、アーム７との軸止連結位置を変更すること
は極めて容易である。したがって被制振体１の固有振動
周期が変化しても、これに対応して錘６及びフレーム４
の往復移動が行われるように、前記振り子運動周期の決
定要素となるｌ，ａ，ｂ，ｃとｋの値を計算してアーム
７の長孔に嵌挿される錘６及びフレーム４の止軸を移設
しておけば、被制振体１の揺れを抑制するために適切な
位相制御すると共に効率のよい駆動をすることが出来
る。
【００２４】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、架台を支
点とした上部錘及び下部錘との連結アームの止軸の位置
移動を容易にしたので、被制振体の揺れ周期が変化して
もこれに対応して連結アームの上部錘及び下部錘との止
軸を移設することにより、被制振体の固有振動周期と制
振装置の固有周期を一致させることができる。従って、
常に効率のよい駆動をすることが出来るという効果が得
られる。
点とした上部錘及び下部錘との連結アームの止軸の位置
移動を容易にしたので、被制振体の揺れ周期が変化して
もこれに対応して連結アームの上部錘及び下部錘との止
軸を移設することにより、被制振体の固有振動周期と制
振装置の固有周期を一致させることができる。従って、
常に効率のよい駆動をすることが出来るという効果が得
られる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すため一部断面を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図２】本発明の駆動及び制御装置の構成図である。
【図３】本発明の基本的計算根拠を示す数学モデル図で
ある。
ある。
【図４】ｘ方向の力のつり合いを求めるための数学モデ
ル図である。
ル図である。
【図５】ｙ方向の力のつり合いを求めるための数学モデ
ル図である。
ル図である。
【図６】モーメントのつり合いを求める数学モデル図で
ある。
ある。
１．被制振体 ２．架台 ３．直線案内軌道 ４．フレーム（下部錘） ５．車輪 ６．錘（上部錘） ７．連結アーム ８．ピン ９．ピン １０．ピン １１．歯形 １２ａ．歯車 １２ｂ．減速機 １２ｃ．モータ １２ｄ．モータドライバ １３．回転角度センサ １４．制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 被制振体上に設けられた架台と、架台上
に設けられた直線案内軌道に沿って水平方向に運動自在
に設けられ且つ上部に凹形の円弧面を形成する下部錘
と、下部錘上部の円弧面に沿って運動可能な上部錘と、
前記架台に回動自在に軸止めされ、下部錘、上部錘とは
それぞれ長手方向に可動かつ回動可能に連結された連結
アームを備えると共に、前記架台上に設けられ前記上部
錘に移動力を与える駆動装置と、前記上部錘の回転角度
を検知する回転角度センサと、この回転角度センサの信
号と所定の角度との比較演算を行い、比較演算の結果に
基づいて前記駆動装置の駆動力を制御する制御装置とを
備えたことを特徴とする制振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06322734A JP3085113B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06322734A JP3085113B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 制振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177265A true JPH08177265A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3085113B2 JP3085113B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=18147035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06322734A Expired - Fee Related JP3085113B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085113B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012049931A1 (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | 株式会社Ｗｉｎｄ－Ｓｍｉｌｅ | 風力発電装置および風力発電装置を備えた塔状構造物 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP06322734A patent/JP3085113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012049931A1 (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | 株式会社Ｗｉｎｄ－Ｓｍｉｌｅ | 風力発電装置および風力発電装置を備えた塔状構造物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3085113B2 (ja) | 2000-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000606 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |