JPH08260746A - 構造物の制振用減衰装置 - Google Patents
構造物の制振用減衰装置Info
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- JPH08260746A JPH08260746A JP6073795A JP6073795A JPH08260746A JP H08260746 A JPH08260746 A JP H08260746A JP 6073795 A JP6073795 A JP 6073795A JP 6073795 A JP6073795 A JP 6073795A JP H08260746 A JPH08260746 A JP H08260746A
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- control valve
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- damper
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダンパーがストロークエンドに達するのを防
止して機械的な衝突による損傷を回避する。 【構成】 構造物の架構本体と耐震要素との間にダンパ
ー５に介装し、構造物の振動を減衰するようにした制振
用減衰装置であって、ダンパー５としてのシリンダ１０
の両シリンダ室を連通する連通回路１５と、連通回路１
５に介装した制御弁３０と、この制御弁３０の前後の圧
力をそれぞれ検出するセンサ３２ａ，３２ｂと、構造物
の揺れの周期に対応した減衰力特性を付与するように、
検出した前後差圧に基づいて制御弁３０の開口面積を演
算し、制御する一方、ピストンストローク量を推定し、
これが限界ストローク値に達したときに、制御弁３０の
開度を閉じるコントローラ４０を備える。
止して機械的な衝突による損傷を回避する。 【構成】 構造物の架構本体と耐震要素との間にダンパ
ー５に介装し、構造物の振動を減衰するようにした制振
用減衰装置であって、ダンパー５としてのシリンダ１０
の両シリンダ室を連通する連通回路１５と、連通回路１
５に介装した制御弁３０と、この制御弁３０の前後の圧
力をそれぞれ検出するセンサ３２ａ，３２ｂと、構造物
の揺れの周期に対応した減衰力特性を付与するように、
検出した前後差圧に基づいて制御弁３０の開口面積を演
算し、制御する一方、ピストンストローク量を推定し、
これが限界ストローク値に達したときに、制御弁３０の
開度を閉じるコントローラ４０を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構造物の制振用の高減衰
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高層建築物などが風による揺れや、地震
による揺れを減衰するために、構造物の柱梁架構内にブ
レースや壁などの耐震要素を組み込み、この耐震要素と
架構本体との間をダンパーで連結し、構造物の振動を減
衰する方式が種々提案されている（例えば特開平５−５
９８４１号、特開平６−２４５０号公報等参照）。
による揺れを減衰するために、構造物の柱梁架構内にブ
レースや壁などの耐震要素を組み込み、この耐震要素と
架構本体との間をダンパーで連結し、構造物の振動を減
衰する方式が種々提案されている（例えば特開平５−５
９８４１号、特開平６−２４５０号公報等参照）。
【０００３】ところで、風による構造物の揺れと、地震
による揺れでは、その振動周期が相違し、したがって、
これらの振動を減衰するのに最適なダンパーの減衰特性
も異なる。
による揺れでは、その振動周期が相違し、したがって、
これらの振動を減衰するのに最適なダンパーの減衰特性
も異なる。
【０００４】そこで、特開平６−２４５０号では、ダン
パーのピストン内部に設けた調整弁とリリーフ弁によ
り、図７にも示すように、減衰力特性を、減衰係数Ｃが
大きい傾きが急な部分（減衰係数Ｃａ）、傾きが中程度
の部分（減衰係数Ｃｂ＝中）、傾きの緩やかな部分（減
衰係数Ｃｃ＝小）からなる折れ線特性に設定し、減衰係
数Ｃａの部分では風に対する制振、Ｃｂの部分は地震に
対する制振作用を発揮させ、また、Ｃｃの部分では過大
な外力に対して構造物を保護しつつ制振するようにして
いる。
パーのピストン内部に設けた調整弁とリリーフ弁によ
り、図７にも示すように、減衰力特性を、減衰係数Ｃが
大きい傾きが急な部分（減衰係数Ｃａ）、傾きが中程度
の部分（減衰係数Ｃｂ＝中）、傾きの緩やかな部分（減
衰係数Ｃｃ＝小）からなる折れ線特性に設定し、減衰係
数Ｃａの部分では風に対する制振、Ｃｂの部分は地震に
対する制振作用を発揮させ、また、Ｃｃの部分では過大
な外力に対して構造物を保護しつつ制振するようにして
いる。
【０００５】そして、このように減衰力を変化させるの
に、前記調整弁にスリットを設けたりしてダンパーの発
生減衰力を制御している。
に、前記調整弁にスリットを設けたりしてダンパーの発
生減衰力を制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
減衰装置にあっては、構造物に過大な揺れが入力する
と、ダンパーが最大限度までストロークすることがあ
り、この場合には、ダンパーのピストンがシリンダ壁に
衝突し、この衝撃力により、ひどいときは破壊すること
がある。
減衰装置にあっては、構造物に過大な揺れが入力する
と、ダンパーが最大限度までストロークすることがあ
り、この場合には、ダンパーのピストンがシリンダ壁に
衝突し、この衝撃力により、ひどいときは破壊すること
がある。
【０００７】しかし、従来の減衰装置にはこのような対
策が講じられてなく、安全性や耐久性の点から問題があ
った。
策が講じられてなく、安全性や耐久性の点から問題があ
った。
【０００８】本発明はこのような問題を解決することを
目的とする。
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで第１の発明は、図
６に示すように、構造物の架構本体と耐震要素との間に
ダンパーに介装し、構造物の振動を減衰するようにした
制振用減衰装置において、前記ダンパーとしての作動流
体を封入した両ロッド型のシリンダ（１０）と、シリン
ダのピストンで画成された両シリンダ室を連通する連通
回路（１５）と、連通回路に介装した制御弁（３０）
と、この制御弁の前後の圧力をそれぞれ検出する手段
（３２ａ，３２ｂ）と、構造物の揺れの周期に対応した
減衰力特性を設定する手段５１と、検出した前後差圧に
基づいて設定減衰力特性を付与するための制御弁の開口
面積を演算しかつその開口面積に制御する手段５２と、
同じく前記前後差圧と制御弁開口面積からピストン速度
を演算する手段５３と、このピストン速度を積分してピ
ストンストローク量を推定する手段５４と、このストロ
ーク量が所定の限界値に達したら前記制御弁を強制的に
全閉する停止手段５５とを備える。（ただし、括弧内の
符号は実施例に対応する） 第２の発明は、第１の発明において、前記ピストンスト
ローク量推定手段は、制御弁の前後差圧がゼロから変化
して次に差圧がゼロになるまでの期間、ピストン速度を
積分してストローク量を推定する。
６に示すように、構造物の架構本体と耐震要素との間に
ダンパーに介装し、構造物の振動を減衰するようにした
制振用減衰装置において、前記ダンパーとしての作動流
体を封入した両ロッド型のシリンダ（１０）と、シリン
ダのピストンで画成された両シリンダ室を連通する連通
回路（１５）と、連通回路に介装した制御弁（３０）
と、この制御弁の前後の圧力をそれぞれ検出する手段
（３２ａ，３２ｂ）と、構造物の揺れの周期に対応した
減衰力特性を設定する手段５１と、検出した前後差圧に
基づいて設定減衰力特性を付与するための制御弁の開口
面積を演算しかつその開口面積に制御する手段５２と、
同じく前記前後差圧と制御弁開口面積からピストン速度
を演算する手段５３と、このピストン速度を積分してピ
ストンストローク量を推定する手段５４と、このストロ
ーク量が所定の限界値に達したら前記制御弁を強制的に
全閉する停止手段５５とを備える。（ただし、括弧内の
符号は実施例に対応する） 第２の発明は、第１の発明において、前記ピストンスト
ローク量推定手段は、制御弁の前後差圧がゼロから変化
して次に差圧がゼロになるまでの期間、ピストン速度を
積分してストローク量を推定する。
【００１０】第３の発明は、第１の発明において、前記
ピストンストローク量推定手段は、制御弁の前後差圧の
符号が同一の期間だけ、ピストン速度を積分してストロ
ーク量を推定する。
ピストンストローク量推定手段は、制御弁の前後差圧の
符号が同一の期間だけ、ピストン速度を積分してストロ
ーク量を推定する。
【００１１】
【作用】第１の発明では、構造物に揺れが起きると、架
構本体と耐震要素との間に相対的な変位差が生じ、これ
に応じてシリンダのピストンが変位する。ピストンの変
位により作動流体が連通回路を経由して左右のシリンダ
室間を移動し、このとき制御弁の開度に応じて流体抵抗
が発生し、これが前記変位差を吸収、減衰する減衰力と
なり、構造物の揺れを減少させる。このときの減衰力
は、構造物の揺れの周期に対応しての所定の減衰力特性
となるように、予めピストン速度と減衰力との関係が設
定されており、このため、構造物の揺れの特性に対応し
て最も効果的な制振作用を生じる。
構本体と耐震要素との間に相対的な変位差が生じ、これ
に応じてシリンダのピストンが変位する。ピストンの変
位により作動流体が連通回路を経由して左右のシリンダ
室間を移動し、このとき制御弁の開度に応じて流体抵抗
が発生し、これが前記変位差を吸収、減衰する減衰力と
なり、構造物の揺れを減少させる。このときの減衰力
は、構造物の揺れの周期に対応しての所定の減衰力特性
となるように、予めピストン速度と減衰力との関係が設
定されており、このため、構造物の揺れの特性に対応し
て最も効果的な制振作用を生じる。
【００１２】一方、ピストン速度に基づいてピストンス
トローク量が推定され、このストローク量が所定の限界
値に達すると、制御弁が閉じられ、それ以上のピストン
の移動を阻止する。このため、過大な振動の入力時など
でも、ピストンがストロークエンドに到達してシリンダ
壁に激しく衝突するようなことがなくなり、ダンパーの
損傷が避けられる。
トローク量が推定され、このストローク量が所定の限界
値に達すると、制御弁が閉じられ、それ以上のピストン
の移動を阻止する。このため、過大な振動の入力時など
でも、ピストンがストロークエンドに到達してシリンダ
壁に激しく衝突するようなことがなくなり、ダンパーの
損傷が避けられる。
【００１３】第２の発明では、制御弁の前後差圧が発生
してからゼロになるまでのピストンストローク量が算出
される。ピストンの振動の方向が反転するときに必ず差
圧がゼロとなり、これにより、振動の最大振幅に相当す
るストローク量が推定され、このストローク量をダンパ
ーの最大ストローク量と比較することにより、容易にか
つ正確に限界ストロークに達したことを判断できる。
してからゼロになるまでのピストンストローク量が算出
される。ピストンの振動の方向が反転するときに必ず差
圧がゼロとなり、これにより、振動の最大振幅に相当す
るストローク量が推定され、このストローク量をダンパ
ーの最大ストローク量と比較することにより、容易にか
つ正確に限界ストロークに達したことを判断できる。
【００１４】第３の発明では、同じようにして、前後差
圧の符号が同一の範囲内のピストンストローク量が算出
され、これによっても、最大振幅に相当するストローク
量が正確に推定できる。
圧の符号が同一の範囲内のピストンストローク量が算出
され、これによっても、最大振幅に相当するストローク
量が正確に推定できる。
【００１５】
【実施例】図１は制振用のダンパー、図２、図３はこの
ダンパーを組み込んだ構造物を現すもので、まず、図
２，図３において、１は構造物、２は構造物１の各階を
構成する柱、３は梁であり、さらに、これら柱２、梁３
からなる架構本体の各階には、局所的に耐震要素として
のブレース４が設けられ、例えば、ブレース４と梁３と
をダンパー５で連結し、水平方向の相対振動を減衰す
る。
ダンパーを組み込んだ構造物を現すもので、まず、図
２，図３において、１は構造物、２は構造物１の各階を
構成する柱、３は梁であり、さらに、これら柱２、梁３
からなる架構本体の各階には、局所的に耐震要素として
のブレース４が設けられ、例えば、ブレース４と梁３と
をダンパー５で連結し、水平方向の相対振動を減衰す
る。
【００１６】構造物１に風などにより揺れ（水平方向の
揺れ）が発生したときに、耐震要素としてのブレース４
に対して梁３の移動量が大きく、相対的な振動差を生じ
るが、この振動差をダンパー５の抵抗力で減衰すること
により、梁３の移動を抑制して構造物１の全体の揺れを
小さくすることができる。このとき、構造物１の揺れの
振動周期は、風などによるものと地震によるものとでは
相違し、これら振動特性に対応してダンパー５に要求さ
れる減衰力特性も異なってくる。
揺れ）が発生したときに、耐震要素としてのブレース４
に対して梁３の移動量が大きく、相対的な振動差を生じ
るが、この振動差をダンパー５の抵抗力で減衰すること
により、梁３の移動を抑制して構造物１の全体の揺れを
小さくすることができる。このとき、構造物１の揺れの
振動周期は、風などによるものと地震によるものとでは
相違し、これら振動特性に対応してダンパー５に要求さ
れる減衰力特性も異なってくる。
【００１７】このような減衰力特性の要求に対応するた
め、ダンパー５は、図１のように構成されている。
め、ダンパー５は、図１のように構成されている。
【００１８】図中１０は両ロッド型のシリンダ、１１は
ピストン、１２ａ，１２ｂはシリンダ１０の両端から突
出させた同一径のピストンロッド、１３ａ，１３ｂはピ
ストン１１の両側に形成されたシリンダ室、１４ａ，１
４ｂは一方がピストンロッド１２ａ、他方がシリンダ１
０に取付けた連結ブラケットである。
ピストン、１２ａ，１２ｂはシリンダ１０の両端から突
出させた同一径のピストンロッド、１３ａ，１３ｂはピ
ストン１１の両側に形成されたシリンダ室、１４ａ，１
４ｂは一方がピストンロッド１２ａ、他方がシリンダ１
０に取付けた連結ブラケットである。
【００１９】これら左右のシリンダ室１３ａ，１３ｂ
は、連通回路１５により相互に連通され、ピストン１１
の変位に伴い、内部に封入した作動流体が両方のシリン
ダ室１３ａ，１３ｂ間を移動する。なお、図示しない
が、連通回路１５の一部にアキュムレータを接続し、作
動流体の膨張収縮あるいは漏れ分を補償する。ただし、
漏れがあっても、揺れが停止すると、ピストン１１は強
制的に中立位置に復帰させられる。
は、連通回路１５により相互に連通され、ピストン１１
の変位に伴い、内部に封入した作動流体が両方のシリン
ダ室１３ａ，１３ｂ間を移動する。なお、図示しない
が、連通回路１５の一部にアキュムレータを接続し、作
動流体の膨張収縮あるいは漏れ分を補償する。ただし、
漏れがあっても、揺れが停止すると、ピストン１１は強
制的に中立位置に復帰させられる。
【００２０】連通回路１５には電磁比例制御弁３０が介
装され、この比例制御弁３０の開度に応じて作動流体の
流れに抵抗を付与し、減衰力を発生させる。
装され、この比例制御弁３０の開度に応じて作動流体の
流れに抵抗を付与し、減衰力を発生させる。
【００２１】電磁比例制御弁３０はコントローラ４０か
らの制御信号により作動し、コントローラ４０は、図５
（Ａ）（Ｂ）に示すような、予め設定した目標の減衰力
特性にしたがって電磁比例制御弁３０の開度（開口面
積）を演算し、実際の減衰力が目標値と一致するように
その開度をフィードパック制御する。さらにまた、電磁
比例制御弁３０の開度と、そのときの前後差圧とから求
まる作動流体の流量に基づいてピストン速度を演算し、
同一方向に作動流体が流れている間のピストン速度の積
分値からピストンストローク量を推定し、このストロー
ク量が予め設定された限界値に達したら電磁比例制御弁
３０を閉じて、ダンパー５の作動を停止させるようにな
っている。
らの制御信号により作動し、コントローラ４０は、図５
（Ａ）（Ｂ）に示すような、予め設定した目標の減衰力
特性にしたがって電磁比例制御弁３０の開度（開口面
積）を演算し、実際の減衰力が目標値と一致するように
その開度をフィードパック制御する。さらにまた、電磁
比例制御弁３０の開度と、そのときの前後差圧とから求
まる作動流体の流量に基づいてピストン速度を演算し、
同一方向に作動流体が流れている間のピストン速度の積
分値からピストンストローク量を推定し、このストロー
ク量が予め設定された限界値に達したら電磁比例制御弁
３０を閉じて、ダンパー５の作動を停止させるようにな
っている。
【００２２】このため、コントローラ４０には、電磁比
例制御弁３０の変位（開度）を検出する変位センサ３
１、シリンダ室１３ａ，１３ｂの圧力を検出する圧力セ
ンサ３２ａ，３２ｂからの信号が入力する。
例制御弁３０の変位（開度）を検出する変位センサ３
１、シリンダ室１３ａ，１３ｂの圧力を検出する圧力セ
ンサ３２ａ，３２ｂからの信号が入力する。
【００２３】ここで、コントローラ４０において実行さ
れる減衰力の制御動作について、まずその原理から説明
する。
れる減衰力の制御動作について、まずその原理から説明
する。
【００２４】いま、例えば、目標とする減衰力特性を図
５（Ａ）として、その減衰力特性を発生させるのに必要
な電磁比例制御弁３０の開度特性は図５（Ｂ）のように
なるものとする。
５（Ａ）として、その減衰力特性を発生させるのに必要
な電磁比例制御弁３０の開度特性は図５（Ｂ）のように
なるものとする。
【００２５】実線で示す減衰力特性は２つの直線的な減
衰特性との合成特性となり、それぞれの減衰係数を
Ｃ1，Ｃ2として、この場合、減衰力の制御特性として
は、ピストン速度に対して、直線特性、のいずれか
小さい方を選択すればよいことになる。
衰特性との合成特性となり、それぞれの減衰係数を
Ｃ1，Ｃ2として、この場合、減衰力の制御特性として
は、ピストン速度に対して、直線特性、のいずれか
小さい方を選択すればよいことになる。
【００２６】いま、直線の減衰力特性は、発生減衰力
Ｆ、ピストン速度Ｖとして、 Ｆ＝Ｃ1・Ｖ…(1) で与えられる。ここで、作動流体の圧縮性を無視する
と、減衰力Ｆとピストン速度Ｖは、 Ｆ＝Ａ・Ｐ…(2) Ｖ＝Ｑ／Ａ…(3) ただし、Ｐはシリンダ室１３ａ，１３ｂの差圧（│Ｐａ
−Ｐｂ│）、Ｑはピストン排出量（弁通過流量）、Ａは
ピストン受圧面積 となる。
Ｆ、ピストン速度Ｖとして、 Ｆ＝Ｃ1・Ｖ…(1) で与えられる。ここで、作動流体の圧縮性を無視する
と、減衰力Ｆとピストン速度Ｖは、 Ｆ＝Ａ・Ｐ…(2) Ｖ＝Ｑ／Ａ…(3) ただし、Ｐはシリンダ室１３ａ，１３ｂの差圧（│Ｐａ
−Ｐｂ│）、Ｑはピストン排出量（弁通過流量）、Ａは
ピストン受圧面積 となる。
【００２７】また、シリンダ排出量（弁通過流量）Ｑ
は、弁開口面積ａ1、と、その前後差圧Ｐとから、 Ｑ＝α・ａ1√（Ｐ）…(4) ただし、αは定数として求まる。したがって、これら
(1)〜(4)式により、直線の特性を発生するための電磁
比例制御弁の弁開口面積ａ1（図５（Ｂ）参照）は次の
ようにして求められる。
は、弁開口面積ａ1、と、その前後差圧Ｐとから、 Ｑ＝α・ａ1√（Ｐ）…(4) ただし、αは定数として求まる。したがって、これら
(1)〜(4)式により、直線の特性を発生するための電磁
比例制御弁の弁開口面積ａ1（図５（Ｂ）参照）は次の
ようにして求められる。
【００２８】ａ1＝（Ａ2／Ｃ1・α）・√（Ｐ）…(5) 次に、直線の減衰力特性は、 Ｆ＝Ｃ2・Ｖ＋Ｆ2…(6) ただし、Ｆ2はピストン速度Ｖ＝０のときの減衰力 として与えられる。また、直線と同様にして、 Ｆ＝Ａ・Ｐ…(7) Ｖ＝Ｑ／Ａ…(8) Ｑ＝α・ａ2√（Ｐ）…(9) ただし、ａ2は弁開口面積 が求められる。これら(6)〜(9)式から、弁開口面積ａ2
を求めると、次のようになる。
を求めると、次のようになる。
【００２９】 ａ2＝（Ａ2／Ｃ2・α）［√（Ｐ）−Ｐ2／√（Ｐ）］…(10) ただし、Ｐ2はピストン速度＝０のときの圧力（＝Ｆ2／
Ａ） この式(10)において、Ｐ≦Ｐ2（Ｆ≦Ｆ2）の範囲は制御
しなくてもよいから、 ａ2＝０ （ただし、Ｐ≦Ｐ2） ａ2＝（Ａ2／Ｃ2・α）［√（Ｐ）−Ｐ2／√（Ｐ）］ （ただし、Ｐ＞Ｐ2 ）…(11) となり、したがって、これに基づいて弁開口面積がａ2
となるように制御すれば、直線の特性が得られる。
Ａ） この式(10)において、Ｐ≦Ｐ2（Ｆ≦Ｆ2）の範囲は制御
しなくてもよいから、 ａ2＝０ （ただし、Ｐ≦Ｐ2） ａ2＝（Ａ2／Ｃ2・α）［√（Ｐ）−Ｐ2／√（Ｐ）］ （ただし、Ｐ＞Ｐ2 ）…(11) となり、したがって、これに基づいて弁開口面積がａ2
となるように制御すれば、直線の特性が得られる。
【００３０】全体の減衰力特性は、前にも述べたよう
に、直線とのうち小さい方を選択すればよいから、
弁開口面積ａ1とａ2については、弁開口面積が大きい方
が発生減衰力が小さくなるので、ａ1、ａ2の計算値のう
ち大きい値ａｒを選択すればよいことになる。したがっ
て、 ａｒ＝ｍａｘ（ａ1，ａ2）…(12) ただし、ｍａｘ（ａ1，ａ2）はａ1とａ2のうちいずれか
大きい方を選択するという意味。
に、直線とのうち小さい方を選択すればよいから、
弁開口面積ａ1とａ2については、弁開口面積が大きい方
が発生減衰力が小さくなるので、ａ1、ａ2の計算値のう
ち大きい値ａｒを選択すればよいことになる。したがっ
て、 ａｒ＝ｍａｘ（ａ1，ａ2）…(12) ただし、ｍａｘ（ａ1，ａ2）はａ1とａ2のうちいずれか
大きい方を選択するという意味。
【００３１】なお、以上の説明では、２つの直線、
を合成した減衰力特性の制御について述べたが、Ｎ個の
直線の合成からなる減衰力特性は、前記(11)式に基づい
て、次のようにして算出することができる。
を合成した減衰力特性の制御について述べたが、Ｎ個の
直線の合成からなる減衰力特性は、前記(11)式に基づい
て、次のようにして算出することができる。
【００３２】 ａｉ＝０ （ただし、Ｐ≦Ｐｉ） ａｉ＝（Ａ2／Ｃｉ・α）［√（Ｐ）−Ｐｉ／√（Ｐ）］ （ただし、Ｐ＞ Ｐｉ）…(13) ただし、ｉ＝１，２，…Ｎ 次に、ダンパー５のピストンストローク量を推定し、所
定の限界値に達したときに停止させるための原理につい
て説明する。
定の限界値に達したときに停止させるための原理につい
て説明する。
【００３３】まず、シリンダ排出流量Ｑは、前記(4)(9)
から、 Ｑ＝α・ａｉ√（Ｐ）…(14) として求められる。この流量Ｑからピストン速度Ｖは、
前記(3)(8)式から、 Ｖ＝Ｑ／Ａ…(15) となる。このピストンが同一方向に移動している期間中
の、ピストン速度Ｖを積分することにより、ピストンス
トローク量Ｙを算出できる。すなわち、 Ｙ＝∫Ｖｄｔ…(16) として算出される。
から、 Ｑ＝α・ａｉ√（Ｐ）…(14) として求められる。この流量Ｑからピストン速度Ｖは、
前記(3)(8)式から、 Ｖ＝Ｑ／Ａ…(15) となる。このピストンが同一方向に移動している期間中
の、ピストン速度Ｖを積分することにより、ピストンス
トローク量Ｙを算出できる。すなわち、 Ｙ＝∫Ｖｄｔ…(16) として算出される。
【００３４】なお、ピストンの同一方向へ移動の判定
は、ダンパーへの振動の入力により、移動の方向が反転
する度に必ず差圧がゼロとなるから、積分期間は差圧ゼ
ロからの変化に伴って開始して次にゼロになるまでの間
となり、あるいは、制御弁の上流と下流の圧力差の符号
が移動方向の反転に伴って正から負、または負から正に
変換するので、これら符号が同一の期間だけ積分しても
よい。
は、ダンパーへの振動の入力により、移動の方向が反転
する度に必ず差圧がゼロとなるから、積分期間は差圧ゼ
ロからの変化に伴って開始して次にゼロになるまでの間
となり、あるいは、制御弁の上流と下流の圧力差の符号
が移動方向の反転に伴って正から負、または負から正に
変換するので、これら符号が同一の期間だけ積分しても
よい。
【００３５】そして、このピストンストローク量Ｙの絶
対値を、予め設定してある限界ストローク値Ｙｅと次の
ように比較し、限界ストロークを判定する。
対値を、予め設定してある限界ストローク値Ｙｅと次の
ように比較し、限界ストロークを判定する。
【００３６】│Ｙ│≦Ｙｅ…(17) もし、限界ストローク量Ｙｅに達したときは、前記弁開
口面積ａｒとして、ａ0（全閉を意味する）を出力する
ことにより、制御弁を閉じ、この結果、ピストン１１が
シリンダ壁に衝突するのを阻止することができる。
口面積ａｒとして、ａ0（全閉を意味する）を出力する
ことにより、制御弁を閉じ、この結果、ピストン１１が
シリンダ壁に衝突するのを阻止することができる。
【００３７】ここで、ａ0を出力するときは、瞬間的に
制御弁を閉じると、ピストン停止時のショックが大きく
なるので、時間関数として制御弁をある時間をかけて閉
じるようにするとよい。
制御弁を閉じると、ピストン停止時のショックが大きく
なるので、時間関数として制御弁をある時間をかけて閉
じるようにするとよい。
【００３８】これらのことを実現するために、コントロ
ーラ４０で実行される制御内容は次のようになる。
ーラ４０で実行される制御内容は次のようになる。
【００３９】図４に示すように、まず直線の特性に関
して、ステップ１では、検出した圧力Ｐａ，Ｐｂより、
差圧Ｐを、Ｐ＝│Ｐａ−Ｐｂ│として算出する。ステッ
プ２で、この差圧Ｐと減衰係数Ｃ1とから、弁開口面積
ａ1を、ａ1＝（Ａ2／Ｃ1・α）・√（Ｐ）として算出す
る。
して、ステップ１では、検出した圧力Ｐａ，Ｐｂより、
差圧Ｐを、Ｐ＝│Ｐａ−Ｐｂ│として算出する。ステッ
プ２で、この差圧Ｐと減衰係数Ｃ1とから、弁開口面積
ａ1を、ａ1＝（Ａ2／Ｃ1・α）・√（Ｐ）として算出す
る。
【００４０】次に、直線に関して、ステップ３で差圧
Ｐと、減衰係数Ｃ2、切片圧力Ｐ2とにより、弁開口面積
ａ2を、ａ2＝０（ただし、Ｐ≦Ｐ2）、またａ2＝（Ａ2
／Ｃ２・α）［√（Ｐ）−Ｐ２／√（Ｐ）］（ただし、
Ｐ＞Ｐ2）として算出する。
Ｐと、減衰係数Ｃ2、切片圧力Ｐ2とにより、弁開口面積
ａ2を、ａ2＝０（ただし、Ｐ≦Ｐ2）、またａ2＝（Ａ2
／Ｃ２・α）［√（Ｐ）−Ｐ２／√（Ｐ）］（ただし、
Ｐ＞Ｐ2）として算出する。
【００４１】そして、ステップ４でこれらａ1とａ2のう
ち大きい方の値を、ａｒとして選択し、ステップ５でこ
の弁開口面積ａｒを、弁変位ｘｒに、面積−変位変換テ
ーブルをルックアップして変換する。
ち大きい方の値を、ａｒとして選択し、ステップ５でこ
の弁開口面積ａｒを、弁変位ｘｒに、面積−変位変換テ
ーブルをルックアップして変換する。
【００４２】次にステップ６において、差圧Ｐと弁開口
面積ａｒから求めた流量Ｑと、ピストン断面積Ａからピ
ストン速度Ｖを、Ｖ＝Ｑ／Ａとして算出する。ステップ
７でこのピストン速度Ｖを、ピストン移動方向が同一の
期間中だけ積分し、ピストンストローク量ＹをＹ＝∫Ｖ
ｄｔとして求め、さらにステップ８でこのストローク量
の絶対値を予め設定してある限界ストローク値Ｙｅと比
較する。
面積ａｒから求めた流量Ｑと、ピストン断面積Ａからピ
ストン速度Ｖを、Ｖ＝Ｑ／Ａとして算出する。ステップ
７でこのピストン速度Ｖを、ピストン移動方向が同一の
期間中だけ積分し、ピストンストローク量ＹをＹ＝∫Ｖ
ｄｔとして求め、さらにステップ８でこのストローク量
の絶対値を予め設定してある限界ストローク値Ｙｅと比
較する。
【００４３】ピストンストローク量Ｙが限界値内のとき
は、ステップ９に移り、前記ステップ５で求めた弁変位
ｘｒを電磁比例制御弁３０の弁変位指令信号とする。し
かし、ストローク量が限界ストローク値Ｙｅに達したと
きは、それ以上はダンパー５をストロークさせないよう
に、電磁比例制御弁３０の弁変位指令信号ｘｒをｘ
0（ただしａ0に対応する）として、全閉信号を出力する
（ステップ１０）。
は、ステップ９に移り、前記ステップ５で求めた弁変位
ｘｒを電磁比例制御弁３０の弁変位指令信号とする。し
かし、ストローク量が限界ストローク値Ｙｅに達したと
きは、それ以上はダンパー５をストロークさせないよう
に、電磁比例制御弁３０の弁変位指令信号ｘｒをｘ
0（ただしａ0に対応する）として、全閉信号を出力する
（ステップ１０）。
【００４４】そして、ステップ１１では、弁変位指令信
号ｘｒを実際の弁変位量ｘと比較し、このｘがｘｒと一
致するように、電磁比例制御弁３０への制御信号ＳＩＧ
が修正され、これが出力される。
号ｘｒを実際の弁変位量ｘと比較し、このｘがｘｒと一
致するように、電磁比例制御弁３０への制御信号ＳＩＧ
が修正され、これが出力される。
【００４５】以上の制御により、電磁比例制御弁３０の
開度（変位）が、ダンパー５のピストン速度に応じて変
化し、この開度に対応して、ダンパー５は図５に示すよ
うな減衰力を発生する。
開度（変位）が、ダンパー５のピストン速度に応じて変
化し、この開度に対応して、ダンパー５は図５に示すよ
うな減衰力を発生する。
【００４６】構造物１に風などにより揺れが発生したと
きに、耐震要素としてのブレース４と梁３との間に相対
的な変位を生じるが、この相対変位をダンパー５の抵抗
力で減衰する。構造物１の揺れの周期は、風による場合
と地震による場合とで異なり、これに応じてダンパー５
のピストン速度が変化する。したがって、このピストン
速度に対応して、減衰力が可変的に制御されることによ
り、構造物１の振動を効果的に吸収、減衰できる。
きに、耐震要素としてのブレース４と梁３との間に相対
的な変位を生じるが、この相対変位をダンパー５の抵抗
力で減衰する。構造物１の揺れの周期は、風による場合
と地震による場合とで異なり、これに応じてダンパー５
のピストン速度が変化する。したがって、このピストン
速度に対応して、減衰力が可変的に制御されることによ
り、構造物１の振動を効果的に吸収、減衰できる。
【００４７】一方、ダンパー５のピストンストロークが
最大ストロークに達すると、ピストン１１がシリンダ壁
に衝突し、ダンパー５が損傷する恐れがある。
最大ストロークに達すると、ピストン１１がシリンダ壁
に衝突し、ダンパー５が損傷する恐れがある。
【００４８】しかし、上記のように、常にピストンスト
ローク量が推定され、所定の限界ストローク値に達する
と、電磁制御弁３０の開度が強制的にゼロ、つまり閉弁
し、シリンダ室間の作動流体の移動を阻止する。これに
より、ダンパー５がそれ以上ストロークすることができ
なくなり、ピストン１１の機械的な衝突が回避され、ダ
ンパー５の破壊などを確実に阻止することができる。な
お、この場合、ピストンストローク量を測定するのに、
ストロークセンサ等を備える必要がないので、それだけ
構成が簡略化できる。
ローク量が推定され、所定の限界ストローク値に達する
と、電磁制御弁３０の開度が強制的にゼロ、つまり閉弁
し、シリンダ室間の作動流体の移動を阻止する。これに
より、ダンパー５がそれ以上ストロークすることができ
なくなり、ピストン１１の機械的な衝突が回避され、ダ
ンパー５の破壊などを確実に阻止することができる。な
お、この場合、ピストンストローク量を測定するのに、
ストロークセンサ等を備える必要がないので、それだけ
構成が簡略化できる。
【００４９】ピストンストローク量が限界ストローク値
の範囲内に戻れぱ、自動的に電磁比例制御弁３０の開度
は、振動減衰に最適な開度に戻り、制振動作が再開され
ることになる。
の範囲内に戻れぱ、自動的に電磁比例制御弁３０の開度
は、振動減衰に最適な開度に戻り、制振動作が再開され
ることになる。
【００５０】なお、ダンパー５はシリンダ１０とピスト
ンロッド１２ａの連結ブラケット１４ａ，１４ｂによ
り、梁３とブレース４との間に連結されているので、構
造物１の揺れが止まれば、自動的に初期状態、つまりピ
ストン中立位置に復帰する。このため、作動流体の漏れ
等があっても、ピストン１１の移動は、必ず中立位置か
ら開始されることになる。したがって、ピストンストロ
ークが所定の限界ストローク値に収まる範囲ならば、ピ
ストン１１がストロークエンドに達することは無い。
ンロッド１２ａの連結ブラケット１４ａ，１４ｂによ
り、梁３とブレース４との間に連結されているので、構
造物１の揺れが止まれば、自動的に初期状態、つまりピ
ストン中立位置に復帰する。このため、作動流体の漏れ
等があっても、ピストン１１の移動は、必ず中立位置か
ら開始されることになる。したがって、ピストンストロ
ークが所定の限界ストローク値に収まる範囲ならば、ピ
ストン１１がストロークエンドに達することは無い。
【００５１】前記電磁比例制御弁３０により発生するダ
ンパー５の減衰力特性は、コントローラ４０からの信号
により、自由に調整することができ、図５のように、２
つの直線、の合成特性に限らず、前記した式(13)に
示すようにして、さらに複数の直線を合成した減衰力特
性に設定することも自由に行えるので、実際の構造物１
の振動特性に対応して、最適な制振効果をもたらすこと
が可能となる。
ンパー５の減衰力特性は、コントローラ４０からの信号
により、自由に調整することができ、図５のように、２
つの直線、の合成特性に限らず、前記した式(13)に
示すようにして、さらに複数の直線を合成した減衰力特
性に設定することも自由に行えるので、実際の構造物１
の振動特性に対応して、最適な制振効果をもたらすこと
が可能となる。
【００５２】
【発明の効果】第１の発明は、構造物の架構本体と耐震
要素との間にダンパーに介装し、構造物の振動を減衰す
るようにした制振用減衰装置において、前記ダンパーと
しての作動流体を封入した両ロッド型のシリンダと、シ
リンダのピストンで画成された両シリンダ室を連通する
連通回路と、連通回路に介装した制御弁と、この制御弁
の前後の圧力をそれぞれ検出する手段と、構造物の揺れ
の周期に対応した減衰力特性を設定する手段と、検出し
た前後差圧に基づいて設定減衰力特性を付与するように
制御弁の開口面積を制御する手段と、同じく前記前後差
圧と制御弁開口面積からピストン速度を演算する手段
と、このピストン速度を積分してピストンストローク量
を推定する手段と、このストローク量が所定の限界値に
達したら前記制御弁を強制的に全閉する停止手段とを備
えるため、構造物に揺れが起き、架構本体と耐震要素と
の間に相対的な変位差が生じると、これに応じてダンパ
ーのピストンが変位し、このとき制御弁の開度に応じて
発生する流体抵抗が構造物の振動を減衰する減衰力とな
り、この減衰力は構造物の揺れの周期に対応しての所定
の減衰力特性となるように予め設定されているので、構
造物の揺れの特性に対応して最も効果的な制振作用を生
じる一方、このときのピストンストローク量が推定さ
れ、このストローク量が所定の限界値に達すると、制御
弁を閉じてそれ以上のピストンの移動を阻止するため、
過大な振動の入力時などでも、ピストンがストロークエ
ンドに到達してシリンダ壁に激しく衝突するようなこと
がなく、ダンパーの損傷、破壊を回避することができ、
制振装置としての信頼性、耐久性を向上させられる。
要素との間にダンパーに介装し、構造物の振動を減衰す
るようにした制振用減衰装置において、前記ダンパーと
しての作動流体を封入した両ロッド型のシリンダと、シ
リンダのピストンで画成された両シリンダ室を連通する
連通回路と、連通回路に介装した制御弁と、この制御弁
の前後の圧力をそれぞれ検出する手段と、構造物の揺れ
の周期に対応した減衰力特性を設定する手段と、検出し
た前後差圧に基づいて設定減衰力特性を付与するように
制御弁の開口面積を制御する手段と、同じく前記前後差
圧と制御弁開口面積からピストン速度を演算する手段
と、このピストン速度を積分してピストンストローク量
を推定する手段と、このストローク量が所定の限界値に
達したら前記制御弁を強制的に全閉する停止手段とを備
えるため、構造物に揺れが起き、架構本体と耐震要素と
の間に相対的な変位差が生じると、これに応じてダンパ
ーのピストンが変位し、このとき制御弁の開度に応じて
発生する流体抵抗が構造物の振動を減衰する減衰力とな
り、この減衰力は構造物の揺れの周期に対応しての所定
の減衰力特性となるように予め設定されているので、構
造物の揺れの特性に対応して最も効果的な制振作用を生
じる一方、このときのピストンストローク量が推定さ
れ、このストローク量が所定の限界値に達すると、制御
弁を閉じてそれ以上のピストンの移動を阻止するため、
過大な振動の入力時などでも、ピストンがストロークエ
ンドに到達してシリンダ壁に激しく衝突するようなこと
がなく、ダンパーの損傷、破壊を回避することができ、
制振装置としての信頼性、耐久性を向上させられる。
【００５３】第２の発明は、前記ピストンストローク量
推定手段が、制御弁の前後差圧がゼロから変化して次に
差圧がゼロになるまでの期間、ピストン速度を積分して
ストローク量を推定するので、振動の最大振幅に相当す
るストローク量が推定され、このストローク量をダンパ
ーの最大限界ストローク値と比較することにより、特別
なストロークセンサ等を備えずに、容易にかつ正確に限
界ストロークに達したことを判断できる。
推定手段が、制御弁の前後差圧がゼロから変化して次に
差圧がゼロになるまでの期間、ピストン速度を積分して
ストローク量を推定するので、振動の最大振幅に相当す
るストローク量が推定され、このストローク量をダンパ
ーの最大限界ストローク値と比較することにより、特別
なストロークセンサ等を備えずに、容易にかつ正確に限
界ストロークに達したことを判断できる。
【００５４】第３の発明は、前記ピストンストローク量
推定手段が、制御弁の前後差圧の符号が同一の期間だ
け、ピストン速度を積分してストローク量を推定するの
で、上記と同じく特別なストロークセンサ等を備えず
に、正確にピストンストローク量を測定することができ
る。
推定手段が、制御弁の前後差圧の符号が同一の期間だ
け、ピストン速度を積分してストローク量を推定するの
で、上記と同じく特別なストロークセンサ等を備えず
に、正確にピストンストローク量を測定することができ
る。
【図１】本発明の実施例を示す油圧回路図である。
【図２】構造物の概略構成図である。
【図３】ダンパーの取付状態を示す概略構成図である。
【図４】コントローラの制御動作を示すフローチャート
である。
である。
【図５】ダンパーの減衰力特性を示すもので、（Ａ）は
ピストン速度と減衰力の関係を示す説明図、（Ｂ）はピ
ストン速度と制御弁の開口面積の関係を示す説明図であ
る。
ピストン速度と減衰力の関係を示す説明図、（Ｂ）はピ
ストン速度と制御弁の開口面積の関係を示す説明図であ
る。
【図６】本発明の構成を示す構成図である。
【図７】従来の減衰力特性を示す説明図である。
１０ シリンダ １２ａ，１２ｂ ピストンロッド １３ａ，１３ｂ シリンダ室 １５ 連通回路 ３０ 電磁比例制御弁 ３１ 変位センサ ３２ａ，３２ｂ 圧力センサ ４０ コントローラ
Claims (3)
- 【請求項１】 構造物の架構本体と耐震要素との間にダ
ンパーに介装し、構造物の振動を減衰するようにした制
振用減衰装置において、前記ダンパーとしての作動流体
を封入した両ロッド型のシリンダと、シリンダのピスト
ンで画成された両シリンダ室を連通する連通回路と、連
通回路に介装した制御弁と、この制御弁の前後の圧力を
それぞれ検出する手段と、構造物の揺れの周期に対応し
た減衰力特性を設定する手段と、検出した前後差圧に基
づいて設定減衰力特性を付与するように制御弁の開口面
積を制御する手段と、同じく前記前後差圧と制御弁開口
面積からピストン速度を演算する手段と、このピストン
速度を積分してピストンストローク量を推定する手段
と、このストローク量が所定の限界値に達したら前記制
御弁を強制的に全閉する停止手段とを備えることを特徴
とする構造物の制振用減衰装置。 - 【請求項２】 前記ピストンストローク量推定手段は、
制御弁の前後差圧がゼロから変化して次に差圧がゼロに
なるまでの期間、ピストン速度を積分してストローク量
を推定する請求項１に記載の構造物の制振用減衰装置。 - 【請求項３】 前記ピストンストローク量推定手段は、
制御弁の前後差圧の符号が同一の期間だけ、ピストン速
度を積分してストローク量を推定する請求項１に記載の
構造物の制振用減衰装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6073795A JPH08260746A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 構造物の制振用減衰装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6073795A JPH08260746A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 構造物の制振用減衰装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08260746A true JPH08260746A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13150882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6073795A Pending JPH08260746A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 構造物の制振用減衰装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08260746A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10226477A (ja) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Toshiba Corp | エレベータかご内の気圧調整装置 |
| WO2004070230A1 (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Kajima Corporation | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP6073795A patent/JPH08260746A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10226477A (ja) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Toshiba Corp | エレベータかご内の気圧調整装置 |
| WO2004070230A1 (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Kajima Corporation | 減衰係数切替型油圧ダンパ |
| US7143875B2 (en) | 2003-02-05 | 2006-12-05 | Kajima Corporation | Attenuation coefficient switching type hydraulic damper |
| US7234574B2 (en) | 2003-02-05 | 2007-06-26 | Kajima Corporation | Damping coefficient switching-type hydraulic damper |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041028 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041130 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050517 |