JPS60109473A - 構造物の振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は１例えばビル、アンテナ、原子力の制迦盤な
どに代表される構造物の撮動を低減あるいは制御する振
動制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来この種の装置として第１図に示すものがあった。図
において、（１１は風や地震などの外力を受けて振動を
生ずる構造物で１例えばビル、アンテナ、原子力の制御
盤などである。（２１は付加重錘とアクチュエータを有
する付加重錘駆動装置、（３１は構造物（１）の振動を
検出する撮動検出器で、この例では加速度計、（４１は
振動検出器（３１からの検出信号（２） に基づいて付加重錘駆動装置（２１ヲ制御する制御回路
である。

第２図は第１図に示す付加重錘駆動装置の一例を示す断
面図である。図において、　ＣＵは付加重錘であり、構
造物（１）の約１％の質量を有しているのが一般的であ
る。

のはヨーク部とコイル部を有し、電磁力で両者が相対移
動する動電型アクチュエータであり、ヨーク部が取付台
ｔ２８ｉｒ介して構造物（１１に固定され、コイル部が
駆動部１Ｔｏ）と連結されている。ムは軸受支持台、（
至）は直動軸受、ムは連結仲、曽は連結棒防）とＩＭＡ
動部伽）を結合するカップリングであり、付加重錘（２
１１は連垢棒ムとカップリング（４）を介してアクチュ
エータ（２）の駆動部かに連結されている。例はアクチ
ュエータ■の装Ｍする取付台、　（２９＋は軸受支持台
（２３）および取付台困ヲ固定する架台であり、構造物
（１１０床部または天井部に設置されている。

次に動作について第１図、第２図をもとに説明する。

構造物（１１が風や地膚などの外力に’９ｔけて水平方
向（３） に振動すると、この構造物（１１の振動は振動検出器（
３１によシミ気信号として検出される。この電気信号を
受けた制御回路（４１では、所要の振動変位負あるいは
振動速度などに変換し、付加重錘駆動装置（２１の駆ツ
１１？制御する。すなわち、アクチュエータ（〃は、制
御回路（４）からの制御信号に応じて駆動部−）、カッ
プリング口、および連結棒防；ヲ介して付加：ｊｔ　＠
　ｔ２＋１　？第２図に矢印で示すように直線的、振動
的に水平駆動させる。この時１作用２反作用の法則に基
づき、アクチュエータので発生した駆動力は取付台匈）
および架台＠？介して構造物（１１に印加される。この
駆動力が構造物（１１の振動に対抗するように、以下に
説明するＮ埋に基づいて制御回路（４１ケ設定すると、
構造物（１１の振動は極度に減衰し、振動制＋ｍｌ装置
としての惨能を発揮する。

すなわち、この装置の振動低減原理は、構造物（１）に
５！Ｉｉ制力（外力）と制御力とが作用したとき。

ｍを構造物（１１のモード質量、ｃを減衰係数、に全構
造物（１１のバネ定数５Ｆを外力、Ｕを制御力、Ｘ全構
造物（１１の変位として成立する連動方程式（４） ｍｘ＋ｅｘ＋ｋｘ＝Ｆ−Ｕ　ｆ前提とする。

ここで２例えば構造物ｆｉ＋の振動加速度Ｍｆ検知して
これを速度ｉ、に位Ｉの信号に変換した後これらの値を
上記運動方程式に適用することにより外力Ｆを減衰させ
ることのできる最適な制御力Ｕ（すなわち、構造物（１
１の振動速度に比例する制御力）を得ている（詳しくは
、特願昭５７−４１０９４号出Ｎｉ　ｒ振動制御装置」
に記載）。

従来の振動制御装置は以上のように構成されており、付
加重錘（２Ｎ）は一方向のみに駆動されるので。

付加重錘（２１１の運動方向に直角な方向の撮動に対し
ては全く制撮効来がなく、また、構造物（１）の１％程
度の付加重錘ｃ２１）が必要とされるにもかかわらず。

動電型アクチュエータ（２２１のコイル部とヨーク部で
重い方のヨーク部が構造物（１１に固定されているため
、ヨーク部の重量全有効に利用できていないなどの欠点
があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のよう力従来のものの欠点を除去すさ１
めになされたもので、第１のヨーク部と叫艷　（５） 第１のコイル部を有し、電磁力で両者が相対移動し、第
１のコイル部が外力を受けて振動を生ずる構造物に固定
され、第１のヨーク部が付加重錘の少なくとも一部とな
し上記構造物との間で相対移動可能に収付けられた第１
の動電型アクチュエータ、＠２のヨーク部と第２のコイ
ル部を有し、電磁力で両者が相対移動し、第２のコイル
部が上記構造物に固定され、第２のヨーク部が付加１錘
の少なくとも−となり、第１のヨーク部の駆動方向と直
角方向に駆動され上記構造物との間で相対移　゛動可能
に取付けられた第２の動電型アクチュエータ、上記構造
物における第１．第２のヨーク部駆動方向の振動をそれ
ぞれ検出する第１．第２の振動検出器、および第１．第
２の振動検出器からの検出信号に基づいて、それぞれ第
１．第２の動電型アクチュエータを駆動する第１．第２
の制御回路を備えることにより、上記コイル部より重い
ヨーク部が付加重錘または付加重錘の一部となって移動
するので、上記ヨーク部の重量をも付加重錘として有効
に利用することができると共に、上記（６） 構造物の２次元的な撮動にも対応できる振動制御装置を
提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。

第３因はこの発明の一実施例に係わる動電型アクチュエ
ータを示す断面図、第４図は第３図に示す動電型アクチ
ュエータをそれぞれ直交するＸ、Ｙ軸方向に駆動するよ
うに２個配置した付加重錘駆動装置ケ示す平面図である
。図において、ＧＯ）は励磁コイルすなわちコイル部、
　３１＋、（３１ａ）、（３１ｂ）はコイルボビン、０
２）はコイルボビン固定台であり、架台＋２９ｔ　を介
して構造物に固定されている。鯛）は励磁ヨーク、　＋
３４１は円筒マグネット、　（３５ｉはセンタボールで
あり、これら励磁ヨーク０３ｊ１円筒状マグネット（：
（４）、およびセンタボール□）をヨーク部と総称する
。

ｔ３Ｇ＋、　（３６ａ）、（３６ｂ）、　＠、　（３７
ａ）、　（３７ｂ）はヨーク部全支持台ｆ３３１．　（
３８ａ）、　（３８ｂ）に固定する固定台、　（３９）
、　（３９ａ）。

（３９ｂ）は支持台ｆ３８１　、（３８ａ）、　（３８
ｂ）に固定されたヨーク部を直線運動させるためのリニ
アガイドベアリ（７） ングであり、このリニアガイドベアリング１９１　、（
３９ａ）。

（３９ｂ）は架台０９］　ｋ介して構造物に固定されて
いる。

これらの図から明らかなように、コイル部□□□が構造
物に固定され、ヨーク部が付加Ｎ錘となってリニアガイ
ドベアリング（３９１、（３９ａ）　、　（３９ｂ）に
より構造物との間で相対連動可能に取付けられている。

（２２ａ）は第１の動電型アクチュエータであり、第３
図に示すコイル部（３０）とヨーク部を有し、電磁力で
両者が相対移動する。（２２ｂ）は第２の動電型アクチ
ュエータであり、第１の動電型アクチュエータ（２２ａ
）と同様にコイル部側とヨーク部全有し、Ｎ＠力で両者
が相対移動する。捷た。第４図に示したように、第１．
第２のコイル部（図示せず）は共に。

構造物に固定された同一の固定台すなわちコイルボビン
固定台（３２１にコイルボビン（３１ａ）、　（３１ｂ
）全弁して固定され、この固定台ａｚを支点として第１
．第２のヨーク部（図示せず）が互いに直角方向すなわ
ちこの図ではｘ、ｙ軸方向に駆動する。

この例では第１．第２の動電型アクチュエータがコイル
ボビン固定台＋３２）　’Ｉｋ共官し、全体として１（
８） つの付加重錘駆動装置全構成している。

第５図は第４図に示す付加重錘駆動装置を用いたこの発
明の一実施例による振動制御装置の制御システムケ示す
構成図である。図において、（３ａ）。

（３ｂ）はそれぞれ第１．第２の振動検出器であり。

それぞれ構造物のＸ軸およびＹ軸方向の振動を検出する
。（４ａ）、　（４ｂ）はそれぞれｍｌ、第２の制御回
路であり、それぞれ第１．第２の振動検出器（３ａ）。

（３ｂ）からの検出信号に基づいて第１．第２の動電型
アクチュエータ（２２ａ）、　（２２ｂ）を駆動する。

次に動作について説明する。第１図に示す構造物（１１
が風や地震などの外力を受けて振動するとき。

一般にこの構造物（１１の振動は水平面内で２個の互い
に直角な成分に分けることができる。水平面内で互いに
直角な方向のこれら振動成分を第１．第２の撮動検出器
（３ａ）、　（３ｂ）で電気信号として検出する。

第４図、第５図に示すＸ軸方向の振動に対して。

第１の振動検出器（３ａ）の検出信号金弟１の制御回路
（４ａ）に入力し、ａ遺物（１１のＸ軸方向の振動を減
（９） 衰させるのに心安な変位量または速度量などに俊換する
。第１の制御回路（４ａ）からの出力信号を基に電力増
幅して第１の動電型アクチュエータ（２２ａ）に駆動力
を発生させる。動電型アクチュエータ（２２ａ）では、
コイル部印）が構造物に固定されているため、ヨーク部
が付加重錘となってリニアガイドベアリング（３９ａ）
に沿ってＸ軸方向に振動的に駆動する。Ｙ軸方向の振動
に対しても同様に制御でき＃また。Ｘ軸方向とＹ軸方向
のヨーク部の駆動はそれぞれ独立に制御することができ
る。

第６図はこの発明の他の実施例に係わる動電型アクチュ
エータを示し１図において、　（４０）は支持金儲に配
設された第１の永久磁石、　ｔ４１＋はリニアガイドベ
アリングｃ１９）に配設され、第１の永久磁石（４０）
との間に磁気反発を生ずる第２の永久磁石である。

これら第１．第２の永久磁石（４０）、　＋４１１の磁
気反発力によりヨーク部とリニアガイドベアリング国の
相対移動が容易となる。

なお、上記実施例ではヨーク部を付加重錘とした場合に
ついて説明したが、ヨーク部だけで十分（ｌＯ） なＮ鉾亀が得られ々ければ、ヨーク部に重錘を追加結陰
してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、第１のヨーク部と第
１のコイル部を有し、電磁力で両者が相対移動し、第１
のコイル部が外力を受けて撮動を生ずる構造物に固定さ
れ、第１のヨーク部が付加重錘の少なくとも一部となり
上記構造物との間で相対移動可能に取付けられた第１の
動電型アクチュエータ、第２のヨーク部と第２のコイル
部を有し、電磁力で両者が相対移動し、第２のコイル部
が上記構造物に固定され、第２のヨーク部が付加重錘の
少々くとも一部となり、第１のヨーク部の態動方向と直
角方向に駆動され上記構造物との間で相対移動可能に収
付けられた第２の動電型アクチュエータ、上記構造物に
おける第１．第２のヨーク部駆動方回の振動をそれぞれ
検出する第１゜第２の振動検出器、および第１．第２の
振動検出器からの検出信号に基づいて、それぞれ第１．
第２の動電型アクチュエータ全駆動する第１．第２（１
１） の制−回路を備えたので、上記コイル部より重いヨーク
部が付加型＠または付加重錘の一部となって移Ｗ１シ、
上記ヨーク部の重量をも付加重錘として有効に利用する
ことができると共に、上記構造物の２次元的な振動にも
対応できる振動制御装置が得られる効果がある。

また、第１．第２のコイル部は−共に、上記構造物に固
定された同一の固定台に固だされ、この固定台を支点と
して第１．ｍ２のヨーク部が互いに直角方向に駆動され
るように構成すれは、固定部分のＮ複が回避でき、結末
として専有スペースが小さくなり２重量もまた減らすこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１図は従来の撮動制御装置を不す構成図、第２図は
第１図の従来の付加１錘駆動装置金示す断面図、第３図
はこの発明の一実施例に係わる動電型アクチュエータを
示す断面図、第４因は第３図に示す動電型アクチュエー
タをそれぞれ直交するｘ、ｙ軸方向に駆動するように２
１［ｉ！ｉｔ配直した付加（１２） 重錘駆動装置を示す平面図、第５図は第４図に示す付加
重錘駆動装置を用いたこの発明の一実施例による振動ｉ
ｌＪ御装置の制御システムヶ示す構成図。 第６図はこの発明の他の実施例に係わる動電型アクチュ
エータを示す断面図である。 １図において、（１１は構造物、（２１は付加１錘駆動
装置ｔ、＋３１は振卯１検出器、（：４ａ）、（ａｂ）
はそれぞれ第１゜第２の撮動検出器、（４）は制御回路
、　（４ａ）、　（４ｂ）はそれぞれ＠ｌ、第２の制御
回路、因１は動電型アクチュエータ、　（２２ａ）’、
　（２２ｂ）はそれぞれ第１．第２の動電型アクチュエ
ータ、（刻はコイル部である。０３）は励磁ヨーク１３
４Ｈ１円筒状マグネット、鄭：はセンタボールであり、
これら金ヨーク部と総称する。田。 （３９ａ）、　（３９ｂ）はリニアガイドベアリングで
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 代理人大岩増雄 （１３） 第１図 第１ 第３図 ：’４７　：”、ｆ”。 ｉ　図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　第１のヨーク部と第１のコイル証ヲ有し。 電磁力で両者が相対移動し、第１のコイル部が外力を受
   けて駆動を生ずる構造物に固定され、第１のヨーク部が
   付加重錘の少なくとも一部となり上紀ｓ造物との間で相
   対移動可能に取付けられた第１の動電型アクチュエータ
   、第２のヨーク部と第２のコイル部を有し、電磁力で両
   者が相対移動し。 第２のコイル部が上記構造物に固定され、第２のヨーク
   部が付刀口重錘の少なくとも一部となり、第１のヨーク
   部の駆動方向とＷ角方向に駆動され上記構造物との間で
   相対移動可能に取付けられた第２の動電型アクチュエー
   タ、上記構造物における＄１．第２のヨーク部駆動方回
   の振動をそれぞれ検出する第１．！２の振動検出器、お
   よび第ｌ。 ＄２の撮動検出器からの検出信号に基づいて、それぞれ
   第１．第２の動電型アクチュエータを駆動（１） する第１．第２の制御回路全備えた構造物の振動制御装
   置。
2. （２）　第１．第２のコイル部は共に、構造物に固定さ
   れた同一の固定台に固定され、この固定台を支点として
   第１．第２のヨーク部が互いに直角方向に駆動される特
   許請求の範囲第１項記載の構造物の振動制御装置。