JPH09195582A

JPH09195582A - 制振装置

Info

Publication number: JPH09195582A
Application number: JP846296A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲夫鈴木; Mitsuru Kageyama; 満蔭山; Takahide Kobayashi; 隆英小林
Original assignee: Obayashi Corp; Tokico Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は各階に設けられた振動状態検出セン
サの異常の有無を検査する際、各階毎に複数のセンサを
設けなければならないといった問題を解決するものであ
る。【解決手段】制振装置１は、ビル２の屋上に設置され
た動吸振器３が制御回路４からの制御信号により制振動
作してビル２の水平方向の振動を制振する。ビル２の奇
数階には各階の変位を検出する振動状態検出センサ１４
（１４₁〜１４₅）が設けられ、昇降箱２３には検査用
センサ２６が設置されている。従って、検査用センサ２
６は、エレベータ２２の昇降箱２３が昇降移動すると共
にビル２の各階に移動することができる。制御装置４の
センサ出力比較器３０は、振動状態検出用センサ１４か
らの出力と検査用センサ２６からの出力とが一致した場
合には「センサ異常なし」と判断し、振動状態検出用セ
ンサ１４からの出力と検査用センサ２６からの出力とが
一致しない場合には「センサ異常」と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制振装置に係り、特
に構造物の振動状態を検出するセンサからの出力に基づ
いて付加質量を駆動させて構造物の振動を制振する構成
とした制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビル等の構造物においては地震あ
るいは風圧等による振動を制振するための制振装置が設
けられている。この種の制振装置では、主にビルの質量
に応じた所定の重量を有する付加質量を、ビルの振動状
態に応じて変位させる動吸振器を動作させてビルで発生
した振動を制振するようになっている。そのため、ビル
の各階には、変位センサ、速度センサ又は加速度センサ
等の振動状態を検出するセンサが設置されている。

【０００３】従来の制振装置としては、例えば付加質量
をリニアベアリング等により摺動自在に支持するととも
に、付加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモー
タ等により駆動し、付加質量が水平方向に往復動される
よう構成された動吸振器を有する装置がある。そして、
動吸振器はビルの各階毎の変位又は速度などの振動状態
を検出するセンサからの出力値の大きさに応じた制御量
を演算する制御装置からの駆動信号によりモータを駆動
制御され、付加質量を移動させるようになっている。

【０００４】そのため、センサからの出力値に基づいて
制振制御を行うため、センサの検出精度が重要である。
よって、従来の制振装置においては、センサに異常があ
るかどうかをチェックしている。従来のセンサ検査方法
としては、例えばセンサから出力された信号レベルが
予め設定された範囲内に入っているか否かを判定する方
法と、各階にセンサを２個ずつ設けて２個のセンサ出
力を比較して一致しない場合、いずれかのセンサに異常
があると判断する方法とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のセ
ンサ検査方法では、センサの断線や極端なセンサ信号の
異常を判定することができるが、わずかなセンサ異常や
正常な範囲内で信号の正負が反転しているような異常を
検出することが難しかった。

【０００６】また、上記のセンサ検査方法では、わず
かなセンサ異常を判定することができる反面、複雑な振
動をする中高層ビル用の制振装置のように構造物の複数
階の揺れを検出する場合には、センサを複数箇所に設置
する必要があるので、比較するためのセンサを取り付け
るとセンサの設置数が大幅に増加して制振装置の設備費
が高価になると共に、メンテナンス時の点検箇所が増大
して点検時間及び点検のための手間が余計にかかるとい
った問題がある。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。上記請求項１
の発明によれば、構造物の各階に振動状態を検出する振
動状態検出用センサを設け、各階毎の振動状態に応じた
各階の振動状態検出用センサからの出力値に基づいて駆
動信号を生成し、該駆動信号によりアクチュエータを駆
動して付加質量を移動させ、該構造物の振動を制振する
制振装置において、前記構造物の各階間を昇降移動する
昇降手段と、該昇降手段に設けられた検査用センサと、
前記検査用センサの停止階を検出する停止階検出手段
と、該停止階検出手段により前記検査用センサの停止階
が検出されたとき、当該停止階に設けられた振動状態検
出用センサの出力と前記検査用センサの出力とを比較す
る比較手段と、該比較手段の比較結果により各階に設置
された振動状態検出用センサの出力と前記検査用センサ
の出力とが一致したときセンサ正常と判定し、各階に設
置された振動状態検出用センサの出力と前記検査用セン
サの出力とが不一致のときセンサ異常と判定する判定手
段と、を備えてなることを特徴とするものである。

【０００９】従って、請求項１の発明によれば、検査用
センサを各階へ昇降可能に設け、検査用センサの停止階
に設けられた振動状態検出用センサの出力と検査用セン
サの出力とを比較することにより各階に設置された振動
状態検出用センサの出力と検査用センサの出力とが一致
したときセンサ正常と判定し、各階に設置されたセンサ
の出力と検査用センサの出力とが不一致のときセンサ異
常と判定することができる。そのため、わずかなセンサ
異常を検出することができると共に、センサ設置数を減
らすことができるので設備費を安価に抑えられ、且つメ
ンテナンス作業にかかる手間を軽減することができる。

【００１０】また、請求項２の発明によれば、前記昇降
手段がエレベータであることを特徴とするものである。
従って、請求項２の発明によれば、エレベータに検査用
センサを設けることができるので、特別な昇降手段を設
ける必要がなく、構成の簡略化を図れると共にエレベー
タの昇降移動により検査用センサを自動的に検査するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例について説明する。尚、図１は本発明になる制振装置
の一実施例の概略構成図である。制振装置１は、大略、
構造物としてのビル２の屋上に設置された動吸振器３が
制御回路４からの制御信号により制振動作してビル２の
水平方向の振動を制振する。

【００１２】図２は動吸振器３の正面図であり、図３は
動吸振器３の縦断面図である。動吸振器３は、ビル２の
屋上に設置された基台５上に付加質量６がＸ方向に摺動
する構成であり、付加質量６はビル２の総質量に対し約
０．５％程度の質量を有し、例えば５〜１０ｔ程度の重
量を有する。そのため、付加質量６は基台５上のリニア
ベアリング７により摺動自在を支持されている。

【００１３】また、基台５上にはアクチュエータとして
のＡＣサーボモータ（以下「モータ」と言う）８、電磁
ブレーキ９が設けられており、モータ８の出力軸８ａは
カップリング１０を介して軸受１１，１２に軸承された
ボールねじ１３に結合されている。ボールねじ１３は付
加質量６に螺合して貫通している。従って、モータ８に
よりボールねじ１３が回転駆動されると、付加質量６は
基台５の凹部５ａ内を移動する。

【００１４】風圧又は地震発生によりビル２が振動する
と、制御回路４は後述するように振動の大きさに応じた
制御量を演算して動吸振器３のモータ８へ駆動信号を出
力する。モータ８は駆動信号の供給によりボールねじ１
３を回転させ、付加質量６をＸ方向（振動方向）に移動
させる。このとき、発生する付加質量６の慣性力の反作
用によりビル２の振動が制振される。

【００１５】尚、電磁ブレーキ９は制振モード時オフ状
態であり、電源をオフにされた停止モード時にボールね
じ１３を回転不可状態に制動する。ここで、再び図１に
戻って説明する。ビル２の例えば奇数階の各階及び屋上
には、地震あるいは風圧による振動状態を変位、速度、
あるいは加速度として検出する振動状態検出用センサ１
４（１４ ₁〜１４₅）が設置されている。

【００１６】また、動吸振器３には付加質量６の変位、
速度及び加速度を検出するセンサ１５が設けられてい
る。各センサ１４（１４₁〜１４₅）及びセンサ１５か
らの各検出信号は増幅器１６₁〜１６₅，１７により増
幅される。各センサ１４（１４₁〜１４₅）及びセンサ
１５のセンサ信号は、増幅器１６ ₁〜１６₅，１７によ
り増幅されてＡ／Ｄ変換器１８に出力される。

【００１７】１９は演算装置で、上記Ａ／Ｄ変換器１８
を介してセンサ１４（１４₁〜１４ ₅）からの検出信号
及びセンサ１５からの検出信号がデジタル信号に変換さ
れて入力されると、このセンサ信号に基づいて動吸振器
３への制御量を演算する。演算装置１９の演算結果は、
Ｄ／Ａ変換器２０によりアナログ信号に変換されてモー
タ８のドライブ回路２１に供給され、ドライブ回路２１
は演算装置１９で演算された制御量に応じた駆動信号を
動吸振器３のモータ８に出力する。

【００１８】また、ビル２には、各階を昇降移動するエ
レベータ（昇降手段）２２が設けられている。このエレ
ベータ２２は、ビル２の内部に形成された昇降通路２ａ
内を移動する昇降箱２３と、昇降箱２３を吊り下げるワ
イヤ２４を巻き取るウインチ２５とよりなる。昇降箱２
３は、各階で人が乗降できるように指定された各階へ向
かって昇降移動するように制御されている。

【００１９】さらに、昇降箱２３には、上記振動状態検
出用センサ１４（１４₁〜１４₅）と同様に振動状態を
検出する検査用センサ２６が設置されている。従って、
検査用センサ２６は、エレベータ２２の昇降箱２３が昇
降移動すると共にビル２の各階に移動することができ
る。また、昇降箱２３は、昇降通路２ａ内に設けられた
レール（図示せず）にガイドされており、水平方向にが
たつきの無い状態で昇降移動できるように設けられてい
る。そのため、検査用センサ２６は、昇降箱２３が停止
した階で静止状態に保持されるため、その階で生じた振
動を正確に検出することができる。

【００２０】また、ウインチ２５は、モータ（図示せ
ず）の駆動によりワイヤ２４を巻き取ることができる。
昇降箱２３はウインチ２５のワイヤ巻き取り動作により
上昇し、ウインチ２５のワイヤ繰り出し動作により下降
する。そして、ウインチ２５には、昇降箱２３の停止階
を検出する停止階検出センサ２７が設けられている。

【００２１】この停止階検出センサ２７としては、例え
ばロータリエンコーダ等が使用されている。停止階検出
センサ２７から出力された信号は、停止階演算部２８に
供給され、停止階演算部２８では、ロータリエンコーダ
の回転方向から昇降箱２３の移動方向を判別することが
でき、停止階検出センサ２７から出力されたパルス数を
カウントすることにより昇降箱２３の移動階数を求める
ことができる。

【００２２】２９はセンサ出力選択回路で、振動状態検
出用センサ１４（１４₁〜１４₅）の中から停止階演算
部２８により演算された昇降箱２３の停止階に設置され
た振動状態検出用センサを選択し、当該停止階のセンサ
信号をセンサ出力比較器３０に出力する。

【００２３】また、昇降箱２３に設けられた検査用セン
サ２６から出力されたセンサ信号は、増幅器３１で増幅
されてセンサ出力比較器３０に供給される。そのため、
センサ出力比較器３０では、昇降箱２３の停止階に設置
された振動状態検出用センサ１４からの出力と検査用セ
ンサ２６からの出力とを比較する。

【００２４】本実施例では、センサ出力比較器３０にお
いて、振動状態検出用センサ１４（１４₁〜１４₅）か
らのアナログ信号と検査用センサ２６からのアナログ信
号とを比較し、その比較結果を演算装置１９に出力する
ように構成されている。センサ出力比較器３０は、振動
状態検出用センサ１４からの出力と検査用センサ２６か
らの出力とが一致した場合には「センサ異常なし」と判
断し、振動状態検出用センサ１４からの出力と検査用セ
ンサ２６からの出力とが一致しない場合には「センサ異
常」と判断する。

【００２５】そして、「センサ異常」と判断したとき
は、演算装置１９に当該振動状態検出用センサ１４が異
常であることを知らせる信号を出力すると共に、表示器
３２に「センサ異常」を表示させ、且つ警報機３３から
警報（アラーム）を発生させて管理室（図示せず）に知
らせることができる。また、振動状態検出用センサ１４
からの出力と検査用センサ２６からの出力とを比較する
ため、わずかなセンサ異常や正常な範囲内で信号の正負
が反転しているような異常を検出することができる。

【００２６】また、センサ出力比較器３０では、上記の
ようなアナログ信号を比較する場合に限らず、デジタル
信号を比較するようにしても良い。その場合、センサ１
４（１４₁〜１４₅）からの検出信号及びセンサ１５か
らの検出信号がＡ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換
されてセンサ出力選択回路２９に出力されるように構成
すると共に、増幅器３１から出力された検査用センサ２
６からのアナログ信号を別のＡ／Ｄ変換器によりデジタ
ル信号に変換させてセンサ出力比較器３０に供給するよ
うに構成する。そして、センサ出力比較器３０では、Ａ
／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換された振動状態検
出用センサ１４（１４₁〜１４₅）からの信号と、別の
Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換された検査用セ
ンサ２６からの信号とを比較し、その比較結果を演算装
置１９に出力する。

【００２７】次に、制御装置４が実行するセンサ異常判
定処理につき図４のフローチャートを参照して説明す
る。尚、図４のセンサ異常判定処理は、所定時間毎（例
えば１秒毎）に繰り返し実行される。制御装置４は、ス
テップＳ１（以下「ステップ」を省略する）において、
停止階検出センサ２７からの出力によりエレベータ２２
の昇降箱２３が停止しているか否かを判定する。このＳ
１で、エレベータ２２の昇降箱２３が停止しているとき
は、Ｓ２以降の処理を実行し、エレベータ２２の昇降箱
２３が昇降動作中であるときは今回の処理を終了させ
る。

【００２８】従って、Ｓ１で、エレベータ２２の昇降箱
２３が停止しているときは、Ｓ２に進み、センサカウン
タｉをｉ＝１とする。そして、Ｓ３でセンサカウンタｉ
がセンサ数（本実施例では、センサ数＝５）以下である
か否かを判定する。Ｓ３において、センサカウンタｉが
センサ数以下であるときは、次のＳ４に進み、振動状態
検出用センサ１４の設置階であるか否かを判定する。し
かし、Ｓ３において、センサカウンタｉがセンサ数以上
であるときは、全ての振動状態検出用センサ１４（１４
₁〜１４₅）を検査したため、今回の処理を終了する。

【００２９】また、Ｓ４において、現在エレベータ２２
の昇降箱２３が停止している階に振動状態検出用センサ
１４が設置されているときは、Ｓ５に進み、昇降箱２３
が停止している階の振動状態検出用センサ１４に異常が
ないかどうかをチェックする。

【００３０】また、Ｓ４において、現在エレベータ２２
の昇降箱２３が停止している階に振動状態検出用センサ
１４が設置されていないときは、センサチェックを行え
ないので今回の処理を終了する。図５は上記Ｓ５の処理
の内容を説明するためのフローチャートである。

【００３１】図５のＳ６では、昇降箱２３の停止階に設
置された振動状態検出用センサ１４からの出力と検査用
センサ２６からの出力とを比較して一致するか否かを判
定する。このＳ６において、昇降箱２３の停止階に設置
された振動状態検出用センサ１４からの出力と検査用セ
ンサ２６からの出力とが一致したときは、Ｓ７に進み、
現在昇降箱２３が停止している階の振動状態検出用セン
サ１４が正常であると判定すると共に表示器３２に「セ
ンサｉ正常」を表示する。

【００３２】ところが、Ｓ６において、昇降箱２３の停
止階に設置された振動状態検出用センサ１４からの出力
と検査用センサ２６からの出力とが一致しないときは、
Ｓ８に進み、現在昇降箱２３が停止している階の振動状
態検出用センサ１４が異常であると判定すると共に、表
示器３２に「センサｉ異常」を表示し、且つ警報機３３
より警報を発して管理室等に報知する。

【００３３】このように、エレベータ２２の昇降箱２３
に検査用センサ２６を設けて各階の振動状態検出用セン
サ１４（１４₁〜１４₅）の異常の有無を検査すること
ができるので、検査用センサ２６を各階に設ける必要が
なく、その分センサ数を減らして設備費を安価に抑えら
れるとともに、メンテナンス時の点検作業にかかる手間
を削減することができる。

【００３４】また、本実施例では、エレベータ２２を利
用して検査用センサ２６を各階へ昇降移動させることが
できるので、検査用センサ２６を移動させるために特別
な昇降手段を設ける必要がないばかりか、検査用センサ
２６を昇降制御する必要もない。

【００３５】図６は上記Ｓ５の処理の変形例のフローチ
ャートである。図６のＳ１１では、昇降箱２３の停止階
に設置された振動状態検出用センサ１４からの出力と検
査用センサ２６からの出力とを比較して一致するか否か
を判定する。このＳ１１において、昇降箱２３の停止階
に設置された振動状態検出用センサ１４からの出力と検
査用センサ２６からの出力とが一致したときは、Ｓ１２
に進み、現在昇降箱２３が停止している階の振動状態検
出用センサ１４が正常であると判定する。

【００３６】ところが、Ｓ１１において、昇降箱２３の
停止階に設置された振動状態検出用センサ１４からの出
力と検査用センサ２６からの出力とが一致しないとき
は、Ｓ１３に進み、現在昇降箱２３が停止している階の
振動状態検出用センサ１４を異常の疑いがあると判定す
る。

【００３７】上記Ｓ１２又はＳ１３の処理が実行される
と、Ｓ１４に進み、全ての振動状態検出用センサ１４
（１４₁〜１４₅）をチェックしたか否かを確認する。
このＳ１４において、全ての振動状態検出用センサ１４
（１４₁〜１４₅）がチェック済みでないときは、今回
の処理を終了させる。

【００３８】しかし、Ｓ１４において、全ての振動状態
検出用センサ１４（１４₁〜１４₅）がチェック済みで
あるときは、Ｓ１５に進み、全ての振動状態検出用セン
サ１４（１４₁〜１４₅）が仮に異常であると判定され
た否かをチェックする。すなわち、全ての振動状態検出
用センサ１４（１４₁〜１４₅）が仮に異常であると判
定された場合、その可能性が極めて少なく検査用センサ
２６が異常である可能性が高いため、Ｓ１６に進み、全
ての振動状態検出用センサ１４（１４₁〜１４ ₅）が正
常と判定する。そして、Ｓ１７では検査用センサ２６が
異常であると判定する。

【００３９】しかしながら、上記Ｓ１５において、全て
の振動状態検出用センサ１４（１４ ₁〜１４₅）が仮に
異常であると判定されていないときは、すなわち上記Ｓ
１２で正常であると判定された振動状態検出用センサ１
４があるときは、Ｓ１８に進み、センサカウンタｉをｉ
＝１とする。そして、Ｓ１９でセンサカウンタｉがセン
サ数（本実施例では、センサ数＝５）以下であるか否か
を判定する。

【００４０】Ｓ１９において、センサカウンタｉがセン
サ数以下であるときは、次のＳ２０に進み、昇降箱２３
が停止している階の振動状態検出用センサ１４が異常の
疑いがあるか否かを判定する。このＳ２０において、昇
降箱２３が停止している階の振動状態検出用センサ１４
が異常の疑いがある場合には、Ｓ２１に進み、この停止
階の振動状態検出用センサ１４を異常であると判定する
と共に、表示器３２に「センサｉ異常」を表示し、且つ
警報機３３より警報を発して管理室等に報知する。そし
て、上記Ｓ１９に戻る。

【００４１】しかし、Ｓ１９において、センサカウンタ
ｉがセンサ数以上であるときは、全ての振動状態検出用
センサ１４（１４₁〜１４₅）を検査したため、今回の
処理を終了する。また、Ｓ２０において、停止階の振動
状態検出用センサ１４に異常の疑いがないときは、上記
Ｓ１９に戻る。従って、全ての振動状態検出用センサ１
４（１４ ₁〜１４₅）をチェックするまでＳ１９〜Ｓ２
１の処理を繰り返す。

【００４２】従って、検査用センサ２６に異常があった
場合、全ての振動状態検出用センサ１４（１４₁〜１４
₅）が異常の疑いがあると判定されるため、その場合に
は振動状態検出用センサ１４（１４₁〜１４₅）に異常
があるのではなく、検査用センサ２６に異常があるもの
と判断することができる。

【００４３】尚、上記Ｓ１５で全ての振動状態検出用セ
ンサ１４（１４₁〜１４₅）が異常の疑いがあると判定
された場合に検査用センサ２６に異常があると判定した
が、これに限らず、例えば２個の振動状態検出用センサ
１４が同時に異常となったときは検査用センサ２６に異
常があるものと判断するようにしても良い。

【００４４】また、上記実施例では、エレベータ２２の
昇降箱２３に検査用センサ２６を設けたが、これに限ら
ず、例えば貨物用エレベータに検査用センサ２６を設け
るようにしても良いし、あるいはエレベータ以外の他の
昇降機構が設けられている場合には他の昇降機構（例え
ば、構造物の各階の窓を掃除するための昇降装置等）を
使用するようにしても良い。

【００４５】

【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明によれば、
検査用センサを各階へ昇降可能に設け、検査用センサの
停止階に設けられた振動状態検出用センサの出力と検査
用センサの出力とを比較することにより各階に設置され
た振動状態検出用センサの出力と検査用センサの出力と
が一致したときセンサ正常と判定し、各階に設置された
センサの出力と検査用センサの出力とが不一致のときセ
ンサ異常と判定することができる。そのため、わずかな
センサ異常を検出することができると共に、センサ設置
数を減らすことができるので設備費を安価に抑えられ、
且つメンテナンス作業にかかる手間を軽減することがで
きる。

【００４６】また、請求項２の発明によれば、エレベー
タに検査用センサを設けることができるので、特別な昇
降手段を設ける必要がなく、構成の簡略化を図れると共
にエレベータの昇降移動により検査用センサを自動的に
検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる制振装置の一実施例の概略構成図
である。

【図２】動吸振器の正面図である。

【図３】動吸振器の縦断面図である。

【図４】制御装置が実行するセンサ異常判定処理のメイ
ンフローチャートである。

【図５】図４のセンサチェックの処理Ｓ５をさらに説明
するためのフローチャートである。

【図６】センサ異常判定処理の変形例のフローチャート
である。

【符号の説明】

１制振装置２ビル３動吸振器４制御装置６付加質量８ＡＣサーボモータ１４（１４₁〜１４₅）振動状態検出センサ１９演算回路２２エレベータ２３昇降箱２６検査用センサ２７停止階検出センサ２８停止階演算部２９センサ出力選択回路３０センサ出力比較器３２表示器３３警報機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林隆英神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の各階に振動状態を検出する振動
状態検出用センサを設け、各階毎の振動状態に応じた各
階の振動状態検出用センサからの出力値に基づいて駆動
信号を生成し、該駆動信号によりアクチュエータを駆動
して付加質量を移動させ、該構造物の振動を制振する制
振装置において、前記構造物の各階間を昇降移動する昇降手段と、該昇降手段に設けられた検査用センサと、前記検査用センサの停止階を検出する停止階検出手段
と、該停止階検出手段により前記検査用センサの停止階が検
出されたとき、当該停止階に設けられた振動状態検出用
センサの出力と前記検査用センサの出力とを比較する比
較手段と、該比較手段の比較結果により各階に設置された振動状態
検出用センサの出力と前記検査用センサの出力とが一致
したときセンサ正常と判定し、各階に設置された振動状
態検出用センサの出力と前記検査用センサの出力とが不
一致のときセンサ異常と判定する判定手段と、を備えてなることを特徴とする制振装置。
【請求項２】前記昇降手段は、エレベータであること
を特徴とする請求項１の制振装置。