JPH038983A - 受動・能動切り換え形制振装置 - 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　　　の　１ 本発明は、高層建築物、橋りょう′、鉄塔、煙突などの
構造物に設置し、この構造物に加えられる風などの外乱
により構造物に生ずる振動を減少させるための制振装置
に関するものである。

良米玖弦韮 従来、この種類の制振装置として、大きく分けて、受動
形と、能動形との２種類の形式のあることは、公知のと
ころである。すなわち、これらの形式の特徴を簡単に説
明をすると、次ぎのよってある。

１）営□動□形 この形式は、従来の動吸振器に代表されるように、構造
物に受動的な減衰要素を取り付け、この減衰要素が構造
物の振動エネルギーを吸収することにより、振動の低減
を図るものである。

２）ＬＪＬ夛 この形式は、構造物に外部から制振エネルギーを供給し
、積極的に構造物の振動低減を図るものである。

しかしながら、これらの形式には、それぞれ、次ぎのよ
うな問題点がある。

１）　５ＬＪＬＵｌ ａ、付加質量の支持部などに摩擦があり、小さな外乱に
よっては付加質量が振動せず、従って、制振効果が無い
こと １１、大きな外乱によって付加質量が振動しても、その
制振効果には、制限があること なとである。

２）【ｌ」 ａ、建築物の制振装置の場き、付加質量が、数Ｌｏｔ〜
数１０ＯＬとなり、その変位も±１　＋ｎ程度か必要な
こと す、全変位を油圧系統により能動的に行う場合には、油
圧系統が、非常に大掛かりなものとなり、実用的てない
こと Ｃ１油圧系統の容量が不足の場合には、大きな外乱の時
に、付加質量の変位を抑制し、受動形よりも効果が低く
なること（現在、実用化あるいは研究されているのは、
数１０ｋｇ〜数ｔである）ｄ、停電時に作動しないこと などである。

が　゛　しようと　る　題 そこて、本発明は、これらの２形式における問題点を解
決し、しかも、これらの画形式を切り換え可能とした制
振装置を得ることを、その課題とするものである。

課　を解決　るための手段 本発明は、この課題を解決するために、付加質量、ばね
、減衰装置などから構成される受動形制振装置に、受動
と能動との切り換え可能な電気・油圧す−ボ機構を組み
合わせて成る受動・能動切り換え形制振装置を特徴とす
るものである。

本発明は、このような構成を特徴とするものであるが、
その実施のためには、付加質量を数１０〜数１００ｔと
し、これを比較的小形の油圧系統により能動的に制振す
るようにさせるが、油圧系統の切り換えにより、これを
受動的に制振するようにするものである。

すなわち、小さな外乱の場合には、本発明装置を能動的
に作動するように制御することにより、受動形よりも、
より大きな効果を発揮させるが、しかしながら、外乱が
大きくなり、油圧系統の容量を越えた場合には、その振
動を感知して、コンピュータ制御により電気・油圧サー
ボ機構を受動形に切り換え、油圧シリンダを受動的とし
、付加質量の変位を抑制すること無く、従来の受動形制
振装置として作動させるものである。

丸−１−３ 以下、本発明をその実′施例を示す添付図面の第１〜７
図に基づいて、詳細に説明をする。

まず、第１図には、本発明の全体の配置が、略図により
示しであるが、同図に示すように、地盤Ｇの上に、制振
すべき、例えば、構造物口が設置してあり、構造物Ｂの
床の上には、１方向に直線状に移動をする直線運動機＃
ｉＬが設けられており、その上には付加質量Ｈが置かれ
ており、また、構造物Ｂと、付加質量Ｈとの間には、構
造物Ｂが外乱を受けた場合に、ｆ−Ｊ加質量Ｈを構造物
Ｂと共振させるために、ばねＳと、減衰装置りとしてオ
イルダンパ、粘性ダンパなどを並列に配置してあり、更
に、構造物Ｂには、直線運動機構りの移動方向に油圧シ
リンダ０を固定して配置されており、そのピストンＰを
付加質量Ｈに連結しである外、この油圧シリンダ０を受
動形及び能動形の作動に切り換えるための電気・油圧サ
ーボ系統Ｃが付属されている。また、この電気・油圧サ
ーボ機構Ｃを制御するために、受動・能動切り換え制御
機構Ｒが設けられており、この機構Ｒは、構造物Ｂの速
度及び付加質量Ｈの速度及び変位に対応する電気信号を
受けるためのセンサーアンプ、微分器、このアナログ信
号をデジタル信号に変換するためのへ／Ｄコンバータ、
これからの信号を処理するためめ制御装置（コンピュー
タ）、これからのデジタル信号をアナログ信号に変換す
るためのＤ／Δコンバータ、そのアナログ信号を付加質
量Ｈの変位信号と比較するサーボアンプから構成されて
おり、このサーボアンプからの信号が、油圧シリンダ０
に送られ、これを受動形及び能動形に切り換えを行うよ
うになっている。

なお、以上の説明では、直線運動機ＷｉＬが、第１図で
見て、その左右方向に１方向にだけ移動するものとしで
あるが、実際の装置においては、直線運動機［１，の上
に、同図の画面に対して、直角方向に移動自在な他の直
線運動機構が設けられており、付加質量Ｈはその上に載
置されるものであり、また、この直線運動機構と、前記
の直線運動機構りどの間には、それと構造物Ｂとの間に
配置されたばねＳ、減衰装置Ｏ１油圧シリンダＯに対応
する各機器が、配置されるようになっているものである
。

すなわち、第２．３及び４図には、このような直角な２
方向（Ｘ、Ｘ方向）の２種類の直線運動機構を備えた本
発明による制振装置の１実施例が、示されている。

この装置は、図に示すように、制振されるべき構造物の
床１の上に、平面輪郭がＸ方向及びＸ方向に各辺を有す
る長方形状の、ある高さの中空箱状のベースフレーム２
を設置し、その上面に数本のＸ方向レール１３を、ベー
スフレーム２のＸ方向の中心線Ｘ−Ｘに対して対称的に
水平に設置し、これらのＸ方向レール３により、同様に
、平面輪郭が長方形状の、ある高さを有する中空箱状の
中間フレーム４を、数個のＸ方向軸受５を介して、その
下面と、ベースフレーム２の上面との間に、ある空間を
おいて自由に移動自在であるように載置する。

そして、これらのベースフレーム１の上面と、中間フレ
ーム３の下面との間の空間内には、それぞれに固着され
た適当なブラケットの間に、ベースフレーム１の中心０
に対して対称的に４組のＸ方向ばね６が、ベースフレー
ム１の中心線Ｘ−Ｘに対して平行に無応力状態に設置し
である外、同様に、ベースフレーム１のＸ方向の平行な
対向する側壁の近くに、各１組のＸ方向オイルダンパ７
を、Ｘ方向ばね６に対し一 て平行に設置しである。更に、ベースフレーム１と、中
間フレーノ＼３との間には、各Ｘ方向オイルダンパ７の
外側に、それぞれ、それに平行して各１組のＸ方向油圧
シリンダ８を設置しである。その外、中間フレーム３の
下面には、４個のＸ方向ストッパ９が、その中心０に対
して対称的に、Ｘ方向に固着されており、これらのＸ方
向ストッパ９は、ベースフレーム１に対応して設置され
たストッパ部材と協同して、ベースフレーム１と、中間
フレーム３との間のＸ方向の相対移動を抑制するように
しである。

更に、中間フレーム３の上面には、その中心０を通って
１本と、それに対して対称的に各１本との合計３本のＸ
方向レール１０が、Ｘ方向に設置してあり、これらの各
Ｘ方向レール１０の上には、中間フレーム３の上面との
間に、ある空間を置いて、平面輪郭が長方形状の中空箱
状の底部を有する、付加質量を載置するための付加質量
架台１１が、その底部の下面に固着された、それぞれ、
数組のＸ方向軸受１２を介して、Ｘ方向に移動自在に載
置されている。

これらの中間フレーム３の上面と、付加質量架台１１と
の間の空間内には、それぞれに取り付けられたブラケッ
トを介して、４組のＸ方向ばね１３が、中間フフレーム
３の中心０に対して対称的にＸ方向に設置しである外、
中間フレーム３のＸ方向の対向する側壁に近接して、Ｘ
方向に、それぞれ、１組のＸ方向オイルダンパ１４及び
その外側に、それぞれ、１組のＸ方向油圧シリンダ１５
が、それに平行に設置しである。

また、中間フレーム３の上面には、各隅に１組ずつのＸ
方向ストッパ１６がＸ方向に設置してあり、これらのＸ
方向ストッパ１６は、付加質量架台１１に対応して設置
されたストッパ部材と協同し、中間フレーム３と、付加
質量架台１１との間のＸ方向の相対移動を抑制するよう
になっている。

なお、付加質量架台１１の上には、所定重量の付加質量
１７が載置されるようになっている。

このようにして、本発明による制振装置は、構造物床１
の上にベースフレーム２を設置し、その上面に設置され
たＸ方向レール３の上、Ｘ方向軸受５を介してＸ方向に
移動自在に中間フレーム３を載置し、更に、中間フレー
ム３の上面に設置されたＸ方向し０ −ル１０の上に、Ｙ方向軸受１２を介してＹ方向に移動
自在に付加質量架台１１を設置し、この付加質量架台１
１の上に所定重量の付加質量１７を載置するようにしな
ので、付加質量１７は、構造物床１に対して、Ｘ方向及
びＹ方向に移動自在とされ、また、それぞれの方向への
移動の際には、それぞれ、Ｘ方向ばね６及びＹ方向ばね
１３に応力を加え、中間フレーム３ないしは付加質量架
台１１を加振させ、また、その振動は、Ｘ方向オイルダ
ンバフないしはＹ方向オイルダンパ１４により減衰され
るようにする。

更に、これらのＸ方向及びＹ方向の振動に伴って、Ｘ方
向油圧シリンダ８ないしはＹ方向油圧シリンダ１５も、
それぞれのピストンに対して、相対的振動を行う。この
場合、これらの油圧シリンダ８，１５は、前記の電気・
油圧サーボ系統Ｃ（第１図参照）により、能動形と、受
動形とに切り換えられることができる。

すなわち、第５及び６図は、油圧シリンダ８．１５を、
それぞれ、能動形及び受動形として作動させるように油
圧回路を切り換えた状態を示すものである。

この油圧回路は、主として、油圧源の油圧を給排するた
めのサーボ弁３１及び電磁操作弁３２から構成されてお
り、これらの弁３１．３２を介して油圧シリンダ８，１
５への油圧の供給を制御するものであるが、これらの弁
３１．３２の切り換えは、受動・能動切り換え制御機器
Ｒが、検出された構造物１の速度と、付加質量１７の速
度及び変位とを入力信号として受は取り、これらの信号
をその制御機器により処理した後、その出力信号を電気
・油圧サーボ機構Ｃに与え、この電気・油圧サーボ機構
Ｃを介して、行われるものである。

ここで、各切り換え時における油圧シリンダ８゜１５へ
の油圧回路を示すと、それぞれ、第５及び６図に示すと
おりとなる。

１）能動時（第５図） この時には、圧油は、油圧源からサーボ弁３１を介して
＾→Ｃで油圧シリンダ８，１５へ流入し、Ｄ→Ｂで油圧
源へ流出する。従って、制振装置は、能動形として作動
することとなる。

２）受動時（第６図） この時は、油圧源からの圧油は、サーボ弁３１により遮
断され、油圧シリンダ８，１５の両方のシリンダ室は、
電磁操作弁３２の切り換えにより、Ｄ−＋Ｆ−＋Ｅ−＋
Ｃのバイパス回路となり、油圧シリンダ８，１５は、付
加質量１７の移動を抑制すること無く、付加質量１７は
、自由に動き得ることとなり、制振装置は、受動形とし
て作動することとなる。

火敢贋 本発明装置は、上記のような構成を有しており、付加質
量、ばね、減衰装置から成る制振機構に、能動形及び受
動形に切り換え可能な電気・油圧サーボ機構と、油圧シ
リンダ８，１５を組み合わせた構成となっているが、あ
る構造物に、この装置を設置して行われた一つの計算結
果を、第７図について説明をする。

図は、横軸に、時間（Ｓ）、縦軸に加速度（ｍ／ｓ２）
を、それぞれ取って示す線図であるが、同図＜８）は、
制振装置を設置しない場合の構造物の振動特性を示すも
のであり、（＋））は、制振装置を受動形及び能動形に
切り換えた場きのその振動特性を示すものであり、同図
（Ｃ）は、同図（ａ）に示すような振動特性を有する構
造物に、同図（ｂ）に示すような振動特性を有する制振
装置を設置した場合の、構造物の振動状態を示すもので
ある。

なお、同図（ｂ）において ■は、加速度が規定値以上であり、受動制御から能動制
御に切り換えた場合 ■は、定格電流超過（油圧能力超過）で、能動制御から
受動形に切り換えた場合 ■加速度が規定値以下であり、受動制御から能動制御に
切り換えた場合 ■加速度が規定値以下であり、能動制御がら受動制御に
切り換えた場き を、それぞれ、示すものである。

同図の（ａ）と（ｃ）とを比較することにより、本発明
による制振装置の効果が、それを受動形及び能動形に適
宜に切り換えることにより、優れた制振効果を発揮する
ものであることが、明らかである。

隨匪座皇１ 本発明装置は、上記のような構成及び作用を有している
ので、次ぎのような効果を発揮するもの３ ４ であることは、明らかなところである。

■数１０〜数１００ｔの付加質量を有する制振装置が、
比較的小容量の油圧系統により、実現可能であること ■小さな外乱の場合には、能動形として作動させること
ができるので、受動形よりも、制振効果が大きいこと ■大きな外乱の場きには、受動形に切り換えるので、ラ
ンニングコストが低順であること■停電時は、受動形に
自動的に切り換わり、受動形の性能を確保することがで
きることなどである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の全体の配置を示す略図、第２図
は、本発明装置の１実施例を示す平面図、第３図は、第
２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図、第４図は、同じ
＜　ＩＶ−ＩＶ線による断面図、第５及び６図は、その
油圧シリンダを、それぞれ、能動形及び受動形に切り換
えるための油圧回路の例を示す略図、第７図は、本発明
装置の実験例を示す線図である。 １・・・構造物床、２・・・ベースフレーム、３・・・
Ｘ方向レール、４・・・中間フレーム、５・・・Ｘ方向
軸受、６・・・Ｘ方向ばね、７・・・Ｘ方向オイルダン
パ、８・・・Ｘ方向油圧シリンダ、９・・・Ｘ方向スト
ッパ、１０・・・Ｙ方向レール、１１・・・付加質量架
台、１２・・・Ｙ方向軸受、１３・・・Ｙ方向ばね、１
４・・・Ｘ方向オイルダンパ、１５・・・Ｘ方向油圧シ
リンダ、１６・・・Ｙ方向ストッパ、１７・・・付加質
量、Ｂ・・構造物、Ｃ・・・電気・油圧サーボ機構、Ｄ
・・・減衰装置、Ｇ・・・地盤、０・・・油圧シリンダ
、Ｌ・・・直線運動機構、■・・・付加質量、Ｐ・・・
ピストン、Ｒ・・・受動・能動切り換え制御機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、付加質量、ばね、減衰装置などにより構成された受
   動形制振機構に、受動形と能動形との切り換え可能な電
   気・油圧サーボ機構を組合わせ、この受動・能動切り換
   え制御機構により制御される電気・油圧サーボ機構を介
   して、受動形あるいは能動形に制御するようにしたこと
   を特徴とする受動・能動切り換え形制振装置。 ２、受動形制振機構が、制振されるべき構造物の上に設
   置されるようにされたベースフレームと、その上にＸ軸
   方向に移動自在に載置された中間フレームと、その上に
   Ｙ軸方向に移動自在に載置された付加質量架台と、それ
   らのフレームないしは架台との間に設置されたＸ方向ば
   ね、Ｘ方向減衰装置、Ｘ方向油圧シリンダ並びにＹ方向
   ばね、Ｙ方向減衰装置、Ｙ方向油圧シリンダなどから成
   り立っており、これらのＸ方向油圧シリンダ及びＹ方向
   油圧シリンダを、電気・油圧サーボ機構を介して制御す
   るようにした請求項１記載の制振装置。 ３、油圧シリンダが、構造物の速度、付加質量の速度及
   び変位を現す入力信号を受動・能動切り換え制御機構の
   制御機器により処理し、この制御機器の出力信号により
   制御されるサーボ弁、電磁操作弁などを介して油圧源か
   ら圧油を供給あるいはバイパスされるようにした請求項
   １又は２記載の制振装置。