JPH0518143A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造物の種々の方向の振動を１つの制振装置
で抑制することができる、アクティブ型制振装置の機能
とパッシブ型制振装置の機能とを併せ持った制振装置を
提供する。 【構成】 構造物９の屋上等の適切な個所に、下に凸な
曲線をその中心軸の周りに回転させて形成される凹面１
３を有する支持台２１を積層ゴム２３を介して設置す
る。センサが構造物９の振動を検知すると、その検知信
号に基づいて制御装置で演算された制振制御信号がケー
ブル１７を介して自走体１１に伝送され、自走体１１は
その制御信号により振動方向に沿って凹面１３上を移動
し、アクティブ型制振を行なう。一方、積層ゴム２３
は、自走体１１と支持台２１との総合質量を付加質量と
して、パッシブ型制振を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建物などの構造物の制振
装置に係わり、特に付加質量の変位により構造物の振動
を抑制するように構成された制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビルなどに代表される構造物に
は、地震あるいは風圧などにより振動が発生した場合
に、その振動を制振するための制振装置が屋上などに設
けられている。このような制振装置には、例えば図６に
示すように、付加質量１を貫通するボールネジ軸３が付
加質量１に設けられたボールネジナット５に受けられ、
ボールネジ軸３がサーボモータ７により回転されること
で、付加質量１を変位できるようにしているものがあ
る。この変位を構造物９の振動状態に応じて制御するこ
とで、いわゆるアクティブ型制振を行なう。なお、この
種の技術が記載された公報には特開平２−３００４７８
号公報がある。

【０００３】しかしながら、上記の装置にあっては、付
加質量１の変位量を大きく取るためには、ボールネジ軸
３を長くせねばならないが、そうすると、ボールネジ軸
３が座屈する可能性が生じると同時に、軸剛性が低下し
装置系の固有振動数が低下する。このため制振制御に悪
影響を与えてしまう。そこで、本願出願人は、付加質量
を備えた自走体が自走することでアクティブ型制振を行
なう装置について、すでに提案している。この装置は、
付加質量を備えた自走体が、搭載するＡＣサーボモータ
によって下に凸な曲線状のレールの上を自走するもので
ある。このように、自走体の変位軌跡を下に凸な曲線状
とすることにより、構造物の振動状態に応じて自走体を
往復動させる際に、動力部であるＡＣサーボモータのパ
ワーを節約できる。また、自走体の質量とその変位軌跡
とから定まる自走体の固有振動周期を構造物の固有振動
周期に合わせた形で調整することにより、パッシブ型制
振制御を行なうＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍ
ｐｅｒ，調整質量ダンパ）を構成し、その上でアクティ
ブ型制振制御をも行なうことができ、動力部のパワーの
節約が可能なハイブリッド型の制振装置として用いるこ
とができるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の制振装置にあっては、自走体はレール上を自走する
ものであり、自走の方向が一方向に限られていた。この
ため一方向にのみ振動が生じ易い構造物に対しては有効
であるが、このような方向性がなく、種々の方向に振動
が生じる可能性がある構造物については複数の制振装置
を備えねばならないという問題点があった。この点は、
図６に示す従来技術についても同様である。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、いずれの方向の振動に対しても１つの制振装置
で制振を行なうことができる、アクティブ型制振の機能
とパッシブ型制振の機能とを併せ持った制振装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、構造物に設置され、下方に凸な曲線を
その中心軸の周りに回転させて得られる凹面を有する支
持部材と、前記構造物の振動状態に応じて前記凹面上を
移動可能な質量体と、該質量体に設けられて該質量体を
自走させる質量体移動手段と、前記構造物の振動状態を
検出して前記質量体の移動運動を制御すべく前記質量体
移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とす
る。

【０００７】また、前記支持部材は、前記構造物に対し
て弾性部材を介して支承されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本発明によれば、構造物に振
動が生じた場合に、最も振動の大きな方向に沿って変位
するように質量体が方向転換し、自走することができる
ので、いずれの方向に対する振動をも制振することがで
きる。このときの質量体の変位は、構造物の振動状態に
応じて制御手段により制御される質量体移動手段によっ
て制御されるので、構造物のアクティブ型制振制御を行
なうことができる。また、質量体が凹面上を自走するの
で、構造物の振動特性に応じた所要の変位量を確保する
ことができるとともに、質量体が往復動する際の、質量
体移動手段のパワーを節約できる。

【０００９】さらに、前記凹面を有する支持部材が弾性
部材を介して構造物に対して支承されるようにしたの
で、弾性部材によって支承される、質量体と支持部材と
の総合質量を付加質量とするパッシブ型制振制御をも同
時に行なうことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適実施例につき図１〜図４
を参照して説明する。質量体としての自走体１１が自走
する凹面１３は、支持部材としての、ほぼ椀形の支持台
２１に設けられており、下に凸な曲線をその中心軸の周
りに回転させて形成されるものである。この下に凸な曲
線は、この曲線によって定まる自走体１１の固有振動周
期（付加質量１を備えた自走体１１が動力によらずに自
然走行する際の固有振動周期）が、構造物の固有振動周
期に対して調整され、いわゆるパッシブ型制振を行なう
ＴＭＤが構成されるようになっている。このように構成
した上で、以下に述べるようにアクティブ型制振を行な
う。

【００１１】自走体１１は付加質量１を備えており、図
４に示すように、４つの球状車輪１４により付加質量１
を支持している。この球状車輪１４は定まった回転軸を
持っておらず、自走体１１のボディー底部に凹設された
球面で支持され、どの方向にも回転できるようになって
いる。４つの球状車輪１４の中央には、駆動輪１５が設
けられている。この駆動輪１５は略円筒状で、凹面１３
に対し必要な摩擦を確保できる材料で形成され、自走体
１１内部に設けられた質量体移動手段である図示しない
ＡＣサーボモータにより駆動される。この駆動輪１５お
よびＡＣサーボモータは、自走体１１のボディー底面に
平行な回転軸で支持され、かつ自走体１１のボディーに
対して水平面内で自由に回転できるようになっている。
このように自走体１１のボディーに対して自由に回転す
るＡＣサーボモータに電力を供給するには、例えばスリ
ップリングなどを用いる。さらに、外部から自走体１１
への電力の供給は、図１に示すように、巻取りおよび繰
出しが自由なケーブル１７によって行なわれる。すなわ
ち、このケーブル１７は、フレキシブルな竿状のガイド
部材１９に沿ってガイドされ、そのガイド部材１９の先
端から自走体１１の内部へ引込まれている。このケーブ
ル１７は、図示しない巻取装置により、自動的に弛みが
巻取られるとともに、自走体１１の自走に伴い繰出され
るようになっている。

【００１２】上記凹面１３を有する支持台２１は、弾性
部材である積層ゴム２３によって支承されている。ここ
で、積層ゴム２３の代わりに、コイルバネ等の他の弾性
部材を用いてもよい。

【００１３】なお、図示を省略しているが、本実施例の
制振装置には構造物９の振動状態を検知するセンサが備
えられている。このセンサからの検知信号に基づいて、
制御手段としての制御装置で制振制御演算等が行なわ
れ、その制御装置から入力される制御信号によって上記
ＡＣサーボモータが駆動制御され、自走体１１を自走さ
せる。このとき、自走体１１に対する制御信号は、前記
ケーブル１７を介して伝送される。上記センサとして
は、構造物９が振動した時の変位を検知する変位セン
サ、振動発生時の速度を検知する速度センサ、あるいは
加速度を検知する加速度センサなどが採用される。そし
て、このセンサは、構造物の振動がどの方向に対して最
も大きいかを検出できるように構成されている。そのた
めには、例えば複数のセンサを異なる方向に対して設け
たり、あるいはジャイロを用いて直接に振動の方向、す
なわち加速度の方向を検知するようにすればよい。

【００１４】次に、本実施例の作用について説明する。
構造物９に振動が発生すると、この振動は直ちにセンサ
によって検知され、制御装置に検知信号が入力される。
この制御装置での演算結果に基づく制御信号が、ケーブ
ル１７を介して自走体１１に伝送される。自走体１１で
は、まず、上記制御信号に基づいて、振動の最も大きな
方向に走行方向が一致するように駆動輪１５が回転され
る。走行方向が定まると、図示しないＡＣサーボモータ
により駆動輪１５が回転駆動され、自走体１１は、凹面
１３に沿って自走する。このときの自走経路は、凹面１
３の底部中心を通る下に凸な曲線である。この下に凸な
曲線は、先に述べたように、パッシブ型制振を行なうＴ
ＭＤを構成する曲率分布を有するようにあらかじめ設定
されている。このため、自走体１１の変位によりアクテ
ィブ型制振を行なう際に、ＡＣサーボモータのパワーを
節約するハイブリッド型の制振装置として機能する。す
なわち、自走体１１が自走し凹面１３の端部まで昇った
際に、自走体１１に作用する重力の凹面１３の表面に沿
う分力により自動的に凹面１３の底部に戻ろうとする復
元力が作用するので、この復元力を利用して逆方向に走
行を行なう。この自走体１１の走行モードは、制御装置
で演算される制振制御タイミングにしたがって行なわ
れ、ＡＣサーボモータのパワーが節約できるようになっ
ている。

【００１５】このようなアクティブ型制振が行なわれて
いるのと同時に、積層ゴム２３がパッシブ型制振を行な
う。すなわち付加質量１を含む自走体１１と支持台２１
との総合された質量を付加質量として有し、この付加質
量は、構造物９に振動が生じた際に積層ゴム２３が弾性
変形して自然に制振されるように、構造物に応じて調整
されている。

【００１６】一般に、構造物の振動状態に応じて付加質
量を変位させて制振するアクティブ型制振は、多モード
の振動を抑制するのに有効であり、付加質量を弾性部材
によって支持するパッシブ型制振は１次モードの振動を
抑制するのに有効であるが、本実施例によれば、１つの
制振装置でこれら２つの振動モードのいずれに対しても
有効な制振を行なうことが可能である。

【００１７】上記第１実施例にあっては、凹面１３を有
する支持台２１は弾性部材である積層ゴム２３によって
支持されていたが、例えば図５に示すように、支持台２
１が弾性部材によって支持されていないものであっても
よい。すなわち、凹面１３は構造物９に対する凹部とし
て形成されており、自走体１１はこの凹部内を自走する
のである。なお、本実施例の作用は、上記第１実施例の
アクティブ型制振について説明したのと同様である。

【００１８】なお、上記第１，第２実施例にあっては、
自走体１１は球状車輪１４を有するものとして説明した
が、通常の車両と同じように４つの車輪を設け、うち２
つの車輪を方向転換用の車輪に、他の２つの車輪を駆動
輪とする構成としてもよい。また、車輪の数を６輪や８
輪等に増やすことで自走体１１の安定度を増すととも
に、１輪あたりの負担荷重を軽減するようにしてもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の制振装置
によれば、構造物に振動が生じた場合に、最も振動の大
きな方向に沿って変位するように質量体が方向転換し、
自走することができるので、１つの制振装置でいずれの
方向に対する振動をも制振することができる。そして、
このときの質量体の変位は、構造物の振動状態に応じて
制御手段により制御される質量体移動手段によって制御
されるので、構造物のアクティブ型制振制御を行なうこ
とができる。また、質量体が凹面上を自走するので、構
造物の振動特性に応じた所要の変位量を確保することが
できるとともに、質量体が往復動する際の、質量体移動
手段のパワーを節約できる。

【００２０】さらに、前記凹面を有する支持部材が弾性
部材を介して構造物に対して支承されるようにしたの
で、質量体と支持部材との総合質量である付加質量が弾
性部材によって支承されるパッシブ型制振装置をも同時
に構成することができるなど、種々の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制振装置の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図１のIII −III 断面図である。

【図４】図１の自走体の底部を示す斜視図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す概略断面図である。

【図６】従来の制振装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１１ 自走体 １３ 凹面 １４ 球状車輪 １５ 駆動輪 １７ ケーブル １９ ガイド部材 ２１ 支持台 ２３ 積層ゴム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物に設置され、下方に凸な曲線をそ
   の中心軸の周りに回転させて得られる凹面を有する支持
   部材と、 前記構造物の振動状態に応じて前記凹面上を移動可能な
   質量体と、 該質量体に設けられて該質量体を自走させる質量体移動
   手段と、 前記構造物の振動状態を検出して前記質量体の移動運動
   を制御すべく前記質量体移動手段を制御する制御手段
   と、 を有することを特徴とする制振装置。
2. 【請求項２】 前記支持部材は、前記構造物に対して弾
   性部材を介して支承されていることを特徴とする、請求
   項１に記載の制振装置。