JPS63180745A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は２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。

〔従来の技術〕

一般に振動体ｌこ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２図はその一例を示したもので
図において、（１）は可動質量で、ころがりベアリング
ａυ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、電力増巾器（
８）によりアクチュエータ（３）に振動速度（こ比例し
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α旬とともにアクチュエータ（３）を構成
する。

第３図はマスダンパの動作を説明するモデル図で１Ｍ、
は振動体（４）の質量、に、はバネ定数、ｃ。

は減衰定数であり９Ｍ２は可動質１ｉｆｌ＋の質量、に
２はマスダンパのバネ（２）のバネ定数である。ここで
Ｉ、ヲ振動体（４）の変位＋　ｘ２ｆ可動質量ｉｌ＋の
変位にとると運動方程式は以下のようになる。

Ｍ２１２＋に２（ｘ２−ｘ、）　−ｖ　　　　　　　　
　−−−−−−１２’ｒ従来のマスダンパでは、振動体
（４）の振動速度粘に比例した制御力■を、ゲイン定数
全Ｃとすると次のような形で発生させている。

Ｖ−Ｃｘ　　　　　　　　　　　　・・・・・・（３）
式（３）を式ｉｌｌ　ｆこ代入すると以下のようになる
。

Ｍ１１１＋（ｃｏ十Ｃりｒ、十に、ｘｌ−＋−ｘ２（ｘ
ｌ−ｘ２）−Ｆ　　−・・−（４１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、ｃｏから（ｃｏ十ｃｍ）ｌこ増加さ
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

マスダンバラ構成する可動質量の大きさは、−収約ｌこ
は振動体質量の数パーセントでめるが、Ｉ！＆動体自体
が巨大な構造物の場合には、可動質量が”ＴＯＮ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を
滑らかに動かすために、水平方向のころがりベアリング
等がよく用いられるが、可動質量の大きさが大きくなる
とこのころがり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。

可動質量の重量をＷ、ころがりベアリングｌこよる摩擦
係数をμとすると、摩擦力Ｐは４次式で表わされる。

Ｐ−μＷ　　　　　　　　　　　・・・・・・（５）ま
た、この摩擦力Ｐは９式（３）で示され可動質量ｔこ作
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４図は、摩擦の無い式（３）の場合の振動速度ｘ。

に対する制御力のグラフであり、第５図は、摩擦を考慮
した式（６１の場合の振動速度↓　に対する制御 偏力のグラフである。

第５図から、＋ｃｍｚ、＋＜＋ｐ＋の範囲では。

摩擦力のために可動質量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ったり。

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ｆｙＪ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ころがりベアリング部分
に加わる可動質量の重量を軽減し、不感帯の小さな振動
制御装置を得ること全目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる振動制御装置は、可動質量の重力方向
に支持力を発生する空気ベアリングを用いて、運動方向
の拘束等を行なうころがりベアリング部分に加わる可動
質量の重量全軽減し、摩擦力を小さくするようｌこした
ものである。

〔作用〕

この発明においては、流体を用いるため摩擦力の極めて
小さい空気ベアリングで可動質量の重量の大半を受は持
つので、ころがりベアリングで発生する摩擦力を大巾に
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。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す図であり。

Ｉｌｌ〜ａυは上記従来装置と全く同一である。＋１２
は可動質量と振動体の間に設けられた空気ベアリングで
あって、圧縮空気α壕を空気圧源ａ４より供給され可動
質量の重力方向に支持力を発生するようになっている。

いま、上記空気ベアリングで発生する支持力をＲとし、
空気ベアリング部分の摩擦力を無視すると、空気ベアリ
ング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
）従って例えば、支持力Ｒを可動質量の重量ｗの９／、
。に選べば、空気ベアリングを用いた場合の摩擦力Ｑｅ
従来の摩擦力Ｐの１／　とすることも可能である。

このように第１図のようｌこ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を用いながら
、摩擦力の大きさを無視しつるものとすることができる
。また可動質量の運動拘束等に用いる従来からのころが
り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。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、可動質量の重量の一部
を空気ベアリングで支持するという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
擦力の影響全有効に軽減し。

振動制御装置の振動低減効果を改善し、可動質量の重量
全支持するころがりベアリング等の寿命を延ばす効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図は従来の
振動制御装置を示す図、第３図は振動制御装置の原理を
示す図、第４図は摩擦の無い場合の制御力特性を示す図
、第５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ｔ　＋　ｆ”ｌはバネ、（
３）はアクチュエータ、（４）は振動体、（５）は加速
度計、（６）は制御器である。 なお各図中同一符号は同一または相嶺部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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と
   、可動質量または振動体に取り付けられ、可動質量に作
   用する重力方向に支持力を発生する空気ベアリングと、
   上記振動体に固定され上記可動質量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。