(57)【要約】【課題】本発明は設置工事及びメンテナンスが容易に行えることを課題とする。【解決手段】制振装置１０は、ビル１２の屋上１２ａに設置された動吸振器１４が制御装置１６からの制御信号により制振動作してビル１２の水平方向の振動を制振する構成となっている。この動吸振器１４は、四角形状のベース１８と、このベース１８の内部空間に配置され所定の重量を有する四角形状の付加質量２０と、付加質量２０を支持する積層ゴム２２ａ〜２２ｄと、付加質量２０を直接駆動する第１乃至第８のリニアモータ２４ａ〜２４ｈとより構成されている。リニアモータ２４ａ〜２４ｈは、壁部１８ａ〜１８ｄに対して摺動可能に当接し、連結機構が不要であるので、設置工事が短時間で行えると共に、組み立て作業及びメンテナンス作業が容易に行える。【選択図】　　　　図１
2004060822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に設けられ水平方向に移動可能な付加質量と、
該付加質量を取り囲むと共に前記構造物に固定された枠体と、
該枠体または前記付加質量の何れか一方に設けられ、前記付加質量を前記枠体に対して各方向から任意の水平方向に押圧するように配置された複数のアクチュエータと、
該複数のアクチュエータのうち、前記構造物の振動方向に応じたアクチュエータを選択的に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記付加質量を同一方向に押圧可能に、各方向毎に少なくとも２つ設けたことを特徴とする請求項１記載の制振装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記対向配置した前記アクチュエータのうち、一方のアクチュエータを押圧動作させるとき、他方のアクチュエータを引き込み動作させることを特徴とする請求項１または２記載の制振装置。
【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、特に付加質量を駆動して構造物の振動を制振するよう構成され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ことによりビルの振動を制振するようになっている。
【０００３】
また、従来の制振装置としては、例えば特開平２−３００４７８号に示されているように、構造物の振動に応じて付加質量を移動させて振動を制振するアクティブ動吸振器を使用したものがある。この種の動吸振器では、付加重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により駆動し、付加質量が水平方向に往復動されるように構成されている。
【０００４】
しかしながら、上記のような動吸振器を有する制振装置においては、ボールネジ等の伝達機構を介してモータの駆動力を付加質量に伝達する構成であるため、頻繁に付加質量を駆動させる場合には、ボールネジ等の伝達機構から発生する動作音が構造物に伝わり易いといった問題があった。
【０００５】
さらに、従来の構成では、ボールネジ等の伝達機構を必要とする構成であるので、その分部品点数が多くなり、組み立て工数が増加して製造コストが高価になっていた。
【０００６】
また、従来の制振装置では、付加質量を一方向に駆動させる構成であり、例えば構造物の振動方向が変化する場合には、各方向毎の振動を制振できるように複数の動吸振器を設置する必要があり、構成が複雑になるばかりか施工に多くの手間を要すると共に、メンテナンスの手間も増大することになる。
【０００７】
上記のような問題を解消するため、本出願人は、特開平９−２５６６７５号公報に開示された制振装置を提案している。この公報に記載された制振装置は、付加質量を一方向に移動させる第１のリニアモータと、付加質量を一方向と異なる方向に移動させる第２のリニアモータとを有し、構造物の振動に応じて付加質量を直接駆動する構成であり、駆動力を付加質量に伝達する機械的な伝達機構が不要な構成になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載された制振装置では、互いに直交するＸ方向とＹ方向に付加質量を同時に駆動する場合もあるので、第１のリニアモータ及び第２のリニアモータと付加質量との連結機構が回動可能で、且つ直交方向に摺動可能な構成とする必要があり、連結機構の構成が複雑であり、且つ連結機構の動作音や動作部分の摩耗防止のため、グリス等の潤滑剤を補充するなどのメンテナンスに手間が掛かるという問題があった。
そこで、本発明は上記問題を解決した制振装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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記載の発明は、構造物に設けられ水平方向に移動可能な付加質量と、付加質量を取り囲むと共に構造物に固定された枠体と、枠体または付加質量の何れか一方に設けられ、付加質量を前記枠体に対して各方向から任意の水平方向に押圧するように配置された複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータのうち、構造物の振動方向に応じたアクチュエータを選択的に制御する制御手段と、を備えたものであり、アクチュエータと付加質量との間あるいは枠体とアクチュエータとの間に摺動可能で且つ回動可能な連結機構を設ける必要がないので、組み立て作業が容易となり、設置工事及びメンテナンスを短時間で容易に行うことができる。
【００１０】
また、上記請求項２記載の発明は、付加質量を同一方向に押圧可能に、各方向毎に少なくとも２つ設けられており、付加質量が枠体の内側で回動することを防止する。
【００１１】
また、上記請求項３記載の発明は、対向配置したアクチュエータのうち、一方のアクチュエータを押圧動作させるとき、他方のアクチュエータを引き込み動作させることにより、付加質量が枠体の内側でがたつきのない状態で動作して構造物の振動を制振することが可能になる。
【００１２】
【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。
図１は本発明の一実施例である制振装置１０がビル１２の屋上に設置された状態を示す斜視図である。図２は制振装置１０を上方からみた横断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示されるように、制振装置１０は、大略、構造物としてのビル１２の屋上１２ａに設置された動吸振器１４が制御装置１６からの制御信号により制振動作してビル１２の水平方向の振動を制振する構成となっている。
【００１４】
この動吸振器１４は、四角形状のベース（枠体：図１中、一点鎖線で示す）１８と、このベース１８の内部空間に配置され所定の重量を有する四角形状の付加質量２０と、付加質量２０を支持する第１乃至第４の積層ゴム（弾性支持部材）２２ａ〜２２ｄと、付加質量２０を直接駆動する第１乃至第８のリニアモータ（アクチュエータ）２４ａ〜２４ｈとより構成されている。
【００１５】
各リニアモータ２４ａ〜２４ｈは、例えば、ボイスコイルモータよりなり、電磁力により付加質量２０を水平方向（Ｘ，Ｙ方向）に直接駆動する。リニアモータ２４ａ〜２４ｈは、Ｘ，Ｙ方向に対称に配置されており、各方向において対向配置されたアクチュエータのうち、一方のアクチュエータを押圧動作させるとき、１８０度の方向に配置された他方のアクチュエータを引き込み動作させることにより、付加質量２０がベース１８の内側でがたつきのない状態で動作してビル１２の振動を制振することが可能になる。
【００１６】
尚、本実施例では、四角形の一辺にリニアモータを２台ずつ配し、４方向で合計８台のリニアモータを配したが、これに限らず、各辺毎に２台以上のリニアモータを配設しても良いので、リニアモータの設置数及びその設置箇所はビル１２の質量や構造に合わせて自由に設定することが可能である。
【００１７】
尚、四角形状のベース１８の一辺に一台のリニアモータを設けた構成では、付加質量２０が回動してしまうので、少なくとも各辺に２台のリニアモータを設けて付加質量２０が回動しないように構成する必要がある。
【００１８】
動吸振器１４は、リニアモータ２４ａ〜２４ｈのうち振動方向に対応するリニアモータのみが駆動されて付加質量２０を直接駆動する構成とされているので、従来のようにボールネジ等の伝達機構が不要であり、構成の簡略化が図られており、組み立て作業が簡単になると共に製造コストが安価になっている。
【００１９】
また、ビル１２の屋上には、地震あるいは風圧による振動状態の変位、速度、あるいは加速度により検出する振動状態検出センサ（以下単に「センサ」という）２６（２６ａ〜２６ｄ）が設置されている。各センサ２６（２６ａ〜２６ｄ）は、夫々一方向の変位、速度、あるいは加速度を検出するものであり、例えばセンサ２６ａは東、センサ２６ｂは南、センサ２６ｃは西、センサ２６ｄは北といった具合にビル１２の東西南北の振動を検出する。
【００２０】
そのため、制御装置１６は、このセンサ２６（２６ａ〜２６ｄ）からの検出信号（各方向のベクトル）に基づいてビル１２の振動方向及び加速度のベクトルを求め、ビル１２の振動を制振する方向に付加質量２０が揺動するようにリニアモータ２４ａ〜２４ｈのうち振動方向に対応するリニアモータを選択的に駆動制御する。
【００２１】
図２に示すように、ベース１８は、上方から見ると４方向に対応する壁部１８ａ〜１８ｄが垂立しており、各壁部１８ａ〜１８ｄが枠状に形成されている。各壁部１８ａ〜１８ｄに対向する付加質量２０の各側面２０ａ〜２０ｄは、所定距離Ｌだけ離間しており、付加質量２０はこの所定距離Ｌ以下のストロークで揺動可能に支持されている。
【００２２】
各側面２０ａ〜２０ｄには、２個のリニアモータが平行に配置されており、側面２０ａにリニアモータ２４ａ，２４ｂが配置され、側面２０ｂにリニアモータ２４ｃ，２４ｄが配置され、側面２０ｃにリニアモータ２４ｅ，２４ｆが配置され、側面２０ｄにリニアモータ２４ｇ，２４ｈが配置されている。
【００２３】
第１乃至第８のリニアモータ２４ａ〜２４ｈは、夫々同一構成であるので、第１のリニアモータ２４ａの構成について説明する。第１のリニアモータ２４ａは、付加質量２０の側面２０ａとベース１８の壁部１８ａとの間に介在するように、コイル２７ａを保持するモータ本体２８ａが付加質量２０の側面２０ａに埋設されている。
【００２４】
リニアモータ２４ａは、円筒状に形成されたモータ本体２８ａの内部に駆動シャフト３０ａのマグネット３２ａがＸ方向に摺動可能に挿入されている。そして、駆動シャフト３０ａは、先端に四フッ化エチレン樹脂等の摩擦係数の小さい低摩擦材３４ａが嵌合されており、低摩擦材３４ａを介してベース１８の壁部１８ａに当接する。
【００２５】
従って、付加質量２０が直交方向（Ｙａ，Ｙｂ方向）に揺動する際、低摩擦材３４ａは壁部１８ａの内面を低摩擦で摺動することが可能になる。このように、リニアモータ２４ａは、壁部１８ａに対して低摩擦材３４ａを摺動可能に当接させる構成であるので、従来のような複雑な構成とされた連結機構が不要になり、その結果、設置工事が短時間で行えると共に、連結機構のグリスの補充等の面倒なメンテナンスが不要になるので、組み立て作業及びメンテナンス作業が容易に行える。
【００２６】
また、モータ本体２８ａに通電されて電磁力が駆動シャフト３０ａのマグネット３２ａに作用すると、低摩擦材３４ａが壁部１８ａの内面を押圧する。そのときの反力で付加質量２０を壁部１８ａから離間する方向に移動させて付加質量２０を制振方向に揺動させる。
【００２７】
図３にリニアモータ２４ａの構成を拡大して示す。尚、リニアモータ２４ａ〜２４ｈは同一構成であるので、他のリニアモータの説明は省略する。
【００２８】
リニアモータ２４は、モータ本体２８ａ内に挿入された駆動シャフト３０ａを軸方向に駆動させる構成である。モータ本体２８ａは、筒状の鉄心３５と、鉄心３５の内周に嵌合する筒状のマグネット３２ａと、鉄心３５の中央部から軸方向に延在する直動軸受３７とを有する。
【００２９】
また、駆動シャフト３０ａは、コイル２７ａと直動軸受３７との間に形成された筒状空間３８に挿入されるマグネット３２ａと、コイルバネ３６ａに押圧された低摩擦材３４ａとを有する。
【００３０】
低摩擦材３４ａは、コイルバネ３６ａのバネ力によりベース１８の壁部１８ａに押圧されているので、付加質量２０がＸｂ方向に揺動した際に壁部１８ａから離間することが防止される。
【００３１】
駆動シャフト３０ａに設けられたマグネット３２ａは、コイル３０ａに電流が通電されると、コイル３０ａの磁力とのバランスにより直動軸受３７及び筒状空間３８に非接触で支持され、通電により生じた駆動力（フレミングの左手の法則で得られる磁界及び電流と直交する力）により軸方向（Ｙ方向）に駆動される。そして、コイル３０ａに生じた力は、マグネット３２ａ，駆動シャフト３０ａ，低摩擦材３４ａを介して壁部１８ａを押圧することにより、反力として付加質量２０に伝達される。
【００３２】
また、付加質量２０は積層ゴム２２ａ〜２２ｄによりベース１８上で弾力的に支持されているため、水平方向のどの方向にも変位することができる。従って、制振装置１０はＸ方向あるいはＹ方向だけでなく水平方向のどの方向の振動でも制振することが可能である。
【００３３】
図４は積層ゴム２２ａ〜２２ｄを拡大して示す斜視図である。尚、積層ゴム２２ａ〜２２ｄは同一構成であるので、ここでは、積層ゴム２２ａの構成について説明し、他の積層ゴム２２ｂ〜２２ｄの説明は省略する。
図４に示されるように、積層ゴム２２ａは、円盤状に形成された複数のゴム板４０（４０１〜４０ｎ）と、円盤状に形成された複数の金属板４２（４２１〜４２ｎ−１）とが交互に積層されてなる。積層ゴム２２は、相当な重量を有する付加質量２０を揺動自在に支持するため、粘弾性を有するゴム板４０（４０１〜４０ｎ）だけでは支えきれず、ゴム板４０（４０１〜４０ｎ）間に鉄製の金属板４２（４２１〜４２ｎ−１）が介在することにより強度が確保されている。
【００３４】
また、積層ゴム２２は、金属板４２（４２１〜４２ｎ−１）の方がゴム板４０（４０１〜４０ｎ）よりも大径となっており、さらにゴム板４０（４０１〜４０ｎ）及び金属板４２（４２１〜４２ｎ−１）の外周にはゴム製の被膜４４（図４中、一点鎖線で示す）が被覆されており、ゴム板４０（４０１〜４０ｎ）及び金属板４２（４２１〜４２ｎ−１）が密着した状態のまま一体的に結合されている。
【００３５】
従って、積層ゴム２２は、水平方向の振動が入力されると、あたかも１個の弾性体の如く弾性変形することができ、付加質量２０を水平方向に揺動可能に支持している。よって、動吸振器１４は、リニアモータ２４ａ〜２４ｈが駆動されないときは、パッシブ動吸振器としても機能することができ、リニアモータ２４ａ〜２４ｈが駆動されることによりアクティブ動吸振器として機能することができる。
【００３６】
図５は積層積層ゴム２２ｂ〜２２ｄに支持された付加質量２０をパッシブ動吸振器として使用する場合のモデル化した模式図である。
【００３７】
付加質量２０の質量をＭとし、ｎ層の積層ゴム２２の各層の金属板４２（４２１〜４２ｎ−１）の質量をｍｒとし、ゴム板４０（４０１〜４０ｎ）のばね定数をＫｒ１〜Ｋｒｎとしてモデル化する。そして、一つの積層ゴム２２において、各層の金属板４２の質量ｍｒをゼロとして考えると、一の積層ゴム２２ａのばね定数ＫｒＡは、
１／ＫｒＡ＝１／Ｋｒ１＋１／Ｋｒ２＋　…　＋１／Ｋｒｎ　…　（１）
により求まる。また、他の積層ゴム積層ゴム２２ｂ〜２２ｄのばね定数ＫｒＢ〜ＫｒＤも上式（１）と同様に求まる。そして、４個の積層ゴム積層ゴム２２ｂ〜２２ｄが並列に付加質量２０に接続された本実施例の構成のばね定数Ｋｒは、次式により求まる。
【００３８】
Ｋｒ＝ＫｒＡ＋ＫｒＢ＋ＫｒＣ＋ＫｒＤ　　　　　　　　…　（２）
また、付加質量５の固有振動数ｆは次式（３）により求まる。
【００３９】
ｆ＝１／２π×√（Ｋ／Ｍ）　　　　　　　　…　（３）
従って、付加質量２０の固有振動数がビル１２の水平方向の固有振動数と一致するように、付加質量２０の質量と積層ゴム２２全体のばね定数Ｋｒとを設定することにより、ビル１２の１次振動を抑制することができる。
【００４０】
図６は制振装置１０の制御系のブロック図である。
図６に示されるように、前述した各センサ２６（２６ａ〜２６ｄ）からの各検出信号は、増幅器４８ａ〜４８ｄにより増幅される。
【００４１】
制御装置１６は、上記増幅器２８ａ〜２８ｄと、各センサ２６（２６ａ〜２６ｄ）により検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、Ａ／Ｄ変換器５０から出力された振動状態検出信号に基づいてビル１２の振動方向及び振幅、周期等の演算を行う演算装置５２と、各種データ及び制御プログラムを記憶する記憶装置５４と、演算装置５２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器５６と、演算装置５２から出力された制御信号に応じて上記リニアモータ２４ａ〜２４ｈを駆動制御するドライブ回路５８とを有する。
【００４２】
各増幅器２８ａ〜２８ｄにより増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル信号に変換されて演算装置５２に出力される。演算装置５２は、Ａ／Ｄ変換器３０から入力されたデジタル信号に基づいてリニアモータ２４ａ〜２４ｈへの制御量を演算する。
【００４３】
さらに、演算装置５２の演算結果は、Ｄ／Ａ変換器５６によりアナログ信号に変換されてドライブ回路５８に供給され、ドライブ回路５８は演算装置５２で演算された制御量に応じた駆動信号としてのトルク指令電流をリニアモータ２４ａ〜２４ｈのコイル３０ａ〜３０ｈに出力する。
【００４４】
図７は動吸振器１４をアクティブ動吸振器として駆動する場合に演算装置５２が実行する制御処理のフローチャートである。
図７に示されるように、ステップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）において、各センサ２６（２６ａ〜２６ｄ）からの検出信号を監視しており、各センサ２６（２６ａ〜２６ｄ）の何れかから検出信号が出力されたときは、Ｓ１２に進み、センサ出力を読み込む。
【００４５】
次のＳ１３では、各センサ２６（２６ａ〜２６ｄ）により検出された検出信号に基づいてビル１２の変位方向を求める。尚、ビル１２の変位方向としては、▲１▼Ｘａ方向、▲２▼Ｘｂ方向、▲３▼Ｙａ方向、▲４▼Ｙｂ方向のいずれかを演算により求める。続いて、Ｓ１４でビル１２の加速度を演算する。
【００４６】
Ｓ１５では、ビル１２の変位方向がＸａ方向であるか否かを判定しており、ビル１２の変位方向がＸａ方向であるときは、Ｓ１６に進み、ビル１２の変位方向（Ｘａ方向）のリニアモータ２４ａ，２４ｂの制御量を演算する。その際、リニアモータ２４ａ，２４ｂの制御量は、周知の最適レギュレータ理論に基づいて演算される。
【００４７】
すなわち、最適レギュレータ理論によれば、二次形式評価関数Ｊを最小にする状態フィードバックゲインベクトルＦをリカッチ方程式より求め、状態フィードバックゲインベクトルＦと、各センサ１２からのビル２の変位検出信号に基づいて、制御量ｕを求める。
【００４８】
そして、次のＳ１７では、リニアモータ２４ａに制御量ｕを出力する。これにより、リニアモータ２４ａ，２４ｂのコイル２７ａ，２７ｂに制御量ｕに応じた電流が通電され、図８に示されるように、コイル２７ａ，２７ｂを有する駆動シャフト３０ａ，３０ｂがＸａ方向に駆動される。付加質量２０は積層ゴム２２ｂ〜２２ｄにより支持されているため、リニアモータ２４ａ，２４ｂの駆動シャフト３０ａ，３０ｂがベース１８の壁面１８ａをＸａ方向に押圧すると共に、その反力によりＸｂ方向に揺動する。このように、平行に配された一対の駆動シャフト３０ａ，３０ｂが同時に駆動されるため、付加質量２０は回動せずにＸｂ方向に平行移動することができる。
【００４９】
このように付加質量２０は、リニアモータ２４ａ，２４ｂの駆動シャフト３０ａ，３０ｂにより直接ビル１２の変位方向に押圧され、その逆方向の反力がベース１８の壁部１８ａを介してビル１２に作用してビル１２の振動が制振される。尚、付加質量２０がＸｂ方向に揺動する際、Ｘｂ方向と直交するＹａ方向及びＹｂ方向のリニアモータ２４ｃ，２４ｄ，２４ｇ，２４ｈの低摩擦部材３４ｃ，３４ｄ，３４ｇ，３４ｈは、付加質量２０の側面２０ｂ，２０ｄを摺動する。
【００５０】
続いて、Ｓ１８に進み、上記押圧動作したリニアモータ２４ａ，２４ｂと１８０度逆方向に配置されたリニアモータ２４ｅ，２４ｆの制御量−ｕを演算する。これにより、リニアモータ２４ｅ，２４ｆの駆動シャフト３０ｅ，３０ｆは、付加質量２０内に引込む方向（Ｘａ方向）に駆動される。そのため、付加質量２０は、Ｘｂ方向に移動することが可能になる。
【００５１】
また、上記Ｓ１５において、ビル１２の変位方向がＸａ方向でないときは、Ｓ１９に移行してビル１２の変位方向がＸｂ方向であるか否かを判定する。Ｓ１９でビル１２の変位方向がＸｂ方向であると判定されたときは、Ｓ２０に進み、Ｘｂ方向のリニアモータ２４ｅ，２４ｆの制御量を演算する。その際、リニアモータ２４ｅ，２４ｆの制御量は、前述したＳ１６の場合と同様に周知の最適レギュレータ理論に基づいて演算される。
【００５２】
そして、Ｓ２１に進み、リニアモータ２４ｅ，２４ｆに制御量ｕを出力する。これにより、リニアモータ２４ｅ，２４ｆのコイル２７ｅ，２７ｆに制御量ｕに応じた電流が通電され、図９に示されるように、コイル２７ｅ，２７ｆを有する駆動シャフト３０ｅ，３０ｆがＸｂ方向に駆動される。付加質量２０は、積層ゴム２２ｂ〜２２ｄにより支持されているため、リニアモータ２４ｅ，２４ｆの駆動シャフト３０ｅ，３０ｆがＸｂ方向に駆動されて壁部１８ｃを押圧すると共に、その反力によりＸａ方向に揺動する。
【００５３】
このように付加質量２０は、リニアモータ２４ｅ，２４ｆによりビル１２の変位方向と逆方向に押圧され、そのときの押圧力がベース１８の壁部１８ｃを介してビル１２に作用してビル１２の振動が制振される。尚、付加質量２０がＸｂ方向に揺動する際、Ｘｂ方向と直交するＹａ方向及びＹｂ方向のリニアモータ２４ｃ，２４ｄ，２４ｇ，２４ｈの低摩擦部材３４ｃ，３４ｄ，３４ｇ，３４ｈは、付加質量２０の側面２０ｂ，２０ｄを摺動する。
【００５４】
続いて、Ｓ２２に進み、上記押圧動作したリニアモータ２４ｅ，２４ｆと１８０度逆方向に配置されたリニアモータ２４ａ，２４ｂの制御量−ｕを演算する。これにより、リニアモータ２４ａ，２４ｂの駆動シャフト３０ａ，３０ｂは、付加質量２０内に引込む方向（Ｘｂ方向）に駆動される。そのため、付加質量２０は、Ｘａ方向に移動することが可能になる。
【００５５】
また、上記Ｓ１９において、ビル１２の変位方向がＸｂ方向でないときは、Ｓ２３に移行してビル１２の変位方向がＹａ方向であるか否かを判定する。Ｓ２３でビル１２の変位方向がＹａ方向であると判定されたときは、Ｓ２４に進み、Ｙａ方向のリニアモータ２４ｃ，２４ｄの制御量を演算する。その際、リニアモータ２４ｃ，２４ｄの制御量は、前述したＳ１６，Ｓ２１の場合と同様に周知の最適レギュレータ理論に基づいて演算される。
【００５６】
そして、Ｓ２５に進み、リニアモータ２４ｃ，２４ｄに制御量ｕを出力する。これにより、リニアモータ２４ｃ，２４ｄのコイル２７ｃ，２７ｄに制御量ｕに応じた電流が通電され、図１０に示されるように、コイル２７ｃ，２７ｄを有する駆動シャフト３０ｃ，３０ｄがＹａ方向に駆動される。付加質量２０は、積層ゴム２２ｂ〜２２ｄにより支持されているため、リニアモータ２４ｃ，２４ｄの駆動シャフト３０ｃ，３０ｄがＹａ方向に駆動されて壁部１８ｂを押圧すると共に、その反力によりＹｂ方向に揺動する。
【００５７】
このように付加質量２０は、リニアモータ２４ｃ，２４ｄによりビル１２の変位方向と逆方向に押圧され、その押圧力がベース１８の壁部１８ｂを介してビル１２に作用してビル１２の振動が制振される。尚、付加質量２０がＹｂ方向に揺動する際、Ｙｂ方向と直交するＸａ方向及びＸｂ方向のリニアモータ２４ａ，２４ｂ，２４ｅ，２４ｆの低摩擦部材３４ａ，３４ｂ，３４ｅ，３４ｆは、付加質量２０の側面２０ａ，２０ｃを摺動する。
【００５８】
続いて、Ｓ２６に進み、上記押圧動作したリニアモータ２４ｃ，２４ｄと１８０度逆方向に配置されたリニアモータ２４ｇ，２４ｈの制御量−ｕを演算する。これにより、リニアモータ２４ｇ，２４ｈの駆動シャフト３０ｇ，３０ｈは、付加質量２０内に引込む方向（Ｙａ方向）に駆動される。そのため、付加質量２０は、Ｙｂ方向に移動することが可能になる。
【００５９】
また、上記Ｓ２３において、ビル１２の変位方向がＹａ方向でないときは、Ｓ２７に移行してビル１２の変位方向がＹｂ方向であるか否かを判定する。Ｓ２７でビル１２の変位方向がＹｂ方向であると判定されたときは、Ｓ２８に進み、Ｙｂ方向のリニアモータ２４ｇ，２４ｈの制御量を演算する。その際、リニアモータ２４ｇ，２４ｈの制御量は、前述したＳ１６，Ｓ２１，Ｓ２５の場合と同様に周知の最適レギュレータ理論に基づいて演算される。
【００６０】
そして、Ｓ２９に進み、リニアモータ２４ｇ，２４ｈに制御量ｕを出力する。これにより、リニアモータ２４ｇ，２４ｈのコイル２７ｇ，２７ｈに制御量ｕに応じた電流が通電され、図１１に示されるように、コイル２７ｇ，２７ｈを有する駆動シャフト３０ｇ，３０ｈがＹｂ方向に駆動される。付加質量２０は、積層ゴム２２ｂ〜２２ｄにより支持されているため、リニアモータ２４ｇ，２４ｈの駆動シャフト３０ｇ，３０ｈがＹｂ方向に駆動されて壁部１８ｄを押圧すると共に、その反力によりＹａ方向に揺動する。
【００６１】
このように付加質量２０は、リニアモータ２４ｇ，２４ｈによりビル１２の変位方向と逆方向に押圧され、その押圧力がベース１８の壁部１８ｄを介してビル１２に作用してビル１２の振動が制振される。尚、付加質量２０がＹａ方向に揺動する際、Ｙａ方向と直交するＸａ方向及びＸｂ方向のリニアモータ２４ａ，２４ｂ，２４ｅ，２４ｆの低摩擦部材３４ａ，３４ｂ，３４ｅ，３４ｆは、付加質量２０の側面２０ａ，２０ｃを摺動する。
【００６２】
続いて、Ｓ３０に進み、上記押圧動作したリニアモータ２４ｃ，２４ｄと１８０度逆方向に配置されたリニアモータ２４ｇ，２４ｈの制御量−ｕを演算する。これにより、リニアモータ２４ｃ，２４ｄの駆動シャフト３０ｃ，３０ｄは、付加質量２０内に引込む方向（Ｙｂ方向）に駆動される。そのため、付加質量２０は、Ｙａ方向に移動することが可能になる。
【００６３】
上記Ｓ１１〜Ｓ３０の処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。そのため、ビル１２の変位方向がＸ，Ｙ方向に対してある角度ずれた水平方向であるときは、上記ビル２の変位方向がＸ方向振動した場合の処理Ｓ１６〜Ｓ１８またはＳ２０〜Ｓ２２と、上記Ｙ方向振動した場合の処理Ｓ２４〜Ｓ２６またはＳ２８〜Ｓ３０とを交互に実行することでＸ，Ｙ方向に対してある角度ずれた振動も制振することが可能になる。
【００６４】
ここで、変形例について説明する。
図１２はリニアモータの駆動シャフト３０ａの変形例を示す縦断面図である。尚、図１２において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図１２に示されるように、駆動シャフト３０ａの先端には、前述した低摩擦材３４ａの代わりに小径な複数のボール６０が転動可能に嵌合している。そのため、上記のように付加質量２０がリニアモータ２４ａ〜２４ｈにより駆動される際、駆動方向と直交する壁部１８ａ〜１８ｄの内面に対して複数のボール６０が転動して低摩擦で摺動することが可能である。
【００６５】
また、複数のボール６０の代わりに大径なボールが壁部１８ａ〜１８ｄの内面を転動するように構成しても良いのは勿論である。
【００６６】
図１３は変形例１を上方からみた横断面図である。尚、図１３において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図１３に示されるように、変形例１では、ベース１８及び付加質量２０の形状は八角形に形成されている。また、リニアモータ２４ａ〜２４ｈは、八角形に形成された付加質量２０の各辺２０ａ〜２４ｈのうち４辺にリニアモータ２４ａ〜２４ｈを２個ずつ配置しても良いし、あるいは、各辺２０ａ〜２４ｈの夫々リニアモータを１個ずつ配置させることも可能である。
【００６７】
また、ベース１８及び付加質量２０の形状は四角形以外の多角形でも良いので、例えば、五角形や六角形とすることも可能である。
【００６８】
図１４は変形例２を上方からみた横断面図である。尚、図１４において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図１４に示されるように、変形例２では、リニアモータ２４ａ〜２４ｈは、ベース１８の壁部１８ａ〜１８ｄに取り付けられている。そして、リニアモータ２４ａ〜２４ｈの駆動シャフト３０ａ〜３０ｈは、付加質量２０の側面２０ａ〜２０ｄに摺動可能に当接する。
【００６９】
この変形例２では、リニアモータ２４ａ〜２４ｈがベース１８の壁部１８ａ〜１８ｄに取り付けられているので、例えば、リニアモータ２４ａ〜２４ｈのメンテナンスを行う際には、ベース１８の外側から各リニアモータ２４ａ〜２４ｈを取り出して効率良くメンテナンス作業が行えるので、前述した実施例のものよりも短時間でメンテナンスを完了することができる。
【００７０】
図１５は変形例３を上方からみた横断面図である。尚、図１５において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図１５に示されるように、変形例３では、Ｘ方向に延在して付加質量２０を貫通するように設けられたリニアモータ７０ａ，７０ｂと、Ｙ方向に延在して付加質量２０を貫通するように設けられたリニアモータ７０ｃ，７０ｄとを有する。
【００７１】
リニアモータ７０ａ，７０ｂとリニアモータ７０ｃ，７０ｄとは、高さ位置がずらしてあり、互いに干渉しないように設けられている。
【００７２】
リニアモータ７０ａ〜７０ｄは、夫々同一構成であり、ここでは、リニアモータ７０ａの構成について説明する。リニアモータ７０ａは、付加質量２０を貫通するように挿入された円筒状のモータ本体７２ａの内周にコイル７４ａが挿入され、コイル７４ａの内側には、丸棒状に形成されたマグネット７６ａが軸方向に移動可能に挿通されている。
【００７３】
また、マグネット７６ａの両端には、駆動シャフト７８ａが突出しており、駆動シャフト７８ａの端部には、低摩擦材８０ａが嵌合されている。そして、低摩擦材８０ａは、ベース１８の壁部１８ａ，１８ｃに摺動可能に当接する。
【００７４】
リニアモータ７０ａは、モータ本体７２ａに通電されて電磁力が駆動シャフト７８ａのマグネット７６ａに作用すると、低摩擦材８０ａが壁部１８ａの内面を押圧する。そのときの反力で付加質量２０を壁部１８ａから離間するＸｂ方向に移動させて付加質量２０を制振方向に揺動させる。
【００７５】
このように、リニアモータ７０ａは、付加質量２０を貫通するように構成されているので、軸方向の全長を上記実施例のものよりも長くすることができ、その分コイル７４ａ及びマグネット７６ａの全長も長く形成できるので、より大きな駆動力が得られ、付加質量２０の重量増大に対応することが可能になる。
【００７６】
尚、上記実施例では、付加質量２０が積層ゴム２２ａ〜２２ｄにより揺動可能に支持された構成を一例として挙げたが、これに限らず、積層ゴム２２ａ〜２２ｄの代わりに圧縮空気が充填された空気袋（エアクッション）や水が充填された水袋（ウォータクッション）等の弾性変形可能な部材によって付加質量２０を揺動可能に支持する構成とすることも可能である。
【００７７】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１記載の発明によれば、構造物に設けられ水平方向に移動可能な付加質量と、付加質量を取り囲むと共に構造物に固定された枠体と、枠体または付加質量の何れか一方に設けられ、付加質量を前記枠体に対して各方向から任意の水平方向に押圧するように配置された複数のアクチュエータと、該複数のアクチュエータのうち、構造物の振動方向に応じたアクチュエータを選択的に制御する制御手段と、を備えたものであり、アクチュエータと付加質量との間あるいは枠体とアクチュエータとの間に摺動可能で且つ回動可能な連結機構を設ける必要がないので、組み立て作業が容易となり、設置工事及びメンテナンスを短時間で容易に行うことができる。
【００７８】
また、上記請求項２記載の発明によれば、付加質量を同一方向に押圧可能に、各方向毎に少なくとも２つ設けられており、付加質量が枠体の内側で回動することを防止できる。
【００７９】
また、上記請求項３記載の発明によれば、対向配置したアクチュエータのうち、一方のアクチュエータを押圧動作させるとき、他方のアクチュエータを引き込み動作させることにより、付加質量が枠体の内側でがたつきのない状態で動作して構造物の振動を制振することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である制振装置がビルの屋上に設置された状態を示す斜視図である。
【図２】動吸振器の平面図である。
【図３】リニアモータの構成を示す縦断面図である。
【図４】積層ゴムの斜視図である。
【図５】パッシブ動吸振器をモデル化した模式図である。
【図６】制御装置のブロック図である。
【図７】制御装置が実行する制御処理のフローチャートである。
【図８】付加質量をＸａ方向に揺動させた状態を示す平面図である。
【図９】付加質量をＸｂ方向に揺動させた状態を示す平面図である。
【図１０】付加質量をＹａ方向に揺動させた状態を示す平面図である。
【図１１】付加質量をＹｂ方向に揺動させた状態を示す平面図である。
【図１２】リニアモータの駆動シャフト３０ａの変形例を示す縦断面図である。
【図１３】変形例１を上方からみた横断面図である。
【図１４】変形例２を上方からみた横断面図である。
【図１５】変形例３を上方からみた横断面図である。
【符号の説明】
１０　制振装置
１２　ビル
１４　動吸振器
１６　制御装置
１８　ベース
２０　付加質量
２２ａ〜２２ｄ　積層ゴム
２４ａ〜２４ｈ　リニアモータ
２６（２６ａ〜２６ｄ）　振動状態検出センサ
２７ａ〜２７ｈ　コイル
２８ａ〜２８ｈ　モータ本体
３０ａ〜３０ｈ　駆動シャフト
３２ａ〜３２ｈ　マグネット
３４ａ〜３４ｈ　低摩擦材
３５　鉄心
３７　直動軸受
３８　筒状空間
４０（４０１〜４０ｎ）　ゴム板
４２（４２１〜４２ｎ−１）　金属板
４４　被膜
４８ａ〜４８ｄ　増幅器
５０　Ａ／Ｄ変換器
５２　演算装置
５４　記憶装置
５６　Ｄ／Ａ変換器
５８　ドライブ回路
６０　ボール
７０ａ〜７０ｄ　リニアモータ
７２ａ　モータ本体
７４ａ　コイル
７６ａ　マグネット
７８ａ　駆動シャフト
８０ａ　低摩擦材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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