(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回台上に、錘り駆動装置により錘りを前後又は左右方向に反復移動可能に揺動させるよう支持させてなる制振装置本体を、搭載して、旋回台上に設置してある旋回駆動装置により制振装置本体を旋回台と一体に旋回させるようにし、且つ建物の中央部に配置する１つの左右方向用加速度センサーと建物の左右位置に離隔配置する２つの前後方向用加速度センサーとからなる建物の振動方向を検知するための振動方向検知用加速度センサーと、上記前後方向用加速度センサーのいずれか一方と上記左右方向用加速度センサーの信号を基に建物の振動方向を演算して錘りの移動方向が建物の時々刻々と変化する振動方向に向くように上記旋回台上の旋回駆動装置へ駆動指令を送ると共に上記両前後方向用加速度センサーからの信号を基に建物のねじれ角を求め且つ該ねじれ角が設定値以上のときにねじれを抑える方向に制振装置本体を旋回させるように旋回台上の旋回駆動装置に駆動指令を送る方向制御器と、上記前後方向用加速度センサーのいずれか一方と上記左右方向用加速度センサーの信号を位相及び変位制御して上記錘り駆動装置へ駆動指令を送る位相制御器とからなり、上記ねじれ角が設定値以上のときに直線振動制御に優先させてねじれ振動制御を行わせるようにした制御装置を備えた構成を有することを特徴とする制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビル等の建物の主として強風による振動（揺れ）を抑えるようにするための制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の制振装置として、建物に与えられた振動エネルギーを錘りの運動エネルギーに変え、それを効率よく減衰することにより構造物の振動を少なくすることができるようにしたものが提案されている（特開平２−１０２９４５号公報）。これは、単振り子を発展させたもので、図９に概要を示す如く、ベースフレーム１上に、円弧状に湾曲形成した錘り２を、左右の支持ローラ３を介し建物４の振動方向へ単弦振動するように揺動自在に配置して、重力を利用した復元力によるばね系を構成すると共に、上記錘り２の側部中央に設けた突起５がベースフレーム１上の左右のバッファ６に当接する範囲で上記錘り２の揺動領域が規制されるようにし、又、上記錘り２の上面に、揺動方向に沿うようにラック７を設け、該ラック７の上方部にラック７と直交するように配した軸８を減速機を介してモータ９に連結して、該軸８の中間部に上記ラック７と噛合するようにピニオン１０を取り付け、モータ９の駆動により軸８を介しピニオン１０を回転させてラック７と共に錘り２を所要の周期で揺動させられるようにした制振装置本体１１を構成し、更に、建物４の振動を検知する加速度センサーと、該加速度センサーの信号を位相及び変位制御して上記モータ９へ駆動指令を送る制御装置を備えてなる構成として、建物４の振動が加速度センサーによって検知されると、その信号が制御装置で位相及び変位制御されてからモータ９へ送られることにより、錘り２に対し単弦振動として与えられたエネルギーが建物４に対して最適な状態で与えられるため、建物４の振動を素早く抑えることができるものである。
【０００３】
しかし、上記制振装置の場合、錘り２の揺動方向を建物４の振動発生頻度の高い方向に合わせるようにしてあるため、発生頻度の低い方向の建物４の振動に対しては、対応することができないという問題がある。
【０００４】
そのため、錘りの振動方向が水平面で直交するように上下に重ねた型式の制振装置が提案され（特開平３−３３５２５号公報）、開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平３−３３５２５号公報に提案された制振装置の場合、錘りを上下２段重ねとしたことにより、建物の前後方向と左右方向のいずれの振動をも速かに抑えることができるものであるが、２つの錘りを使用することから重量が大となったり、装置が階高になって建物の１フロアに納まらなくなるなどの難点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、建物に発生するあらゆる方向の振動に対応することができるようにし、且つ重量面や装置の高さの面でも有利となるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、旋回台上に、錘り駆動装置により錘りを前後又は左右方向に反復移動可能に揺動させるよう支持させてなる制振装置本体を、搭載して、旋回台上に設置してある旋回駆動装置により制振装置本体を旋回台と一体に旋回させるようにし、且つ建物の中央部に配置する１つの左右方向用加速度センサーと建物の左右位置に離隔配置する２つの前後方向用加速度センサーとからなる建物の振動方向を検知するための振動方向検知用加速度センサーと、上記前後方向用加速度センサーのいずれか一方と上記左右方向用加速度センサーの信号を基に建物の振動方向を演算して錘りの移動方向が建物の時々刻々と変化する振動方向に向くように上記旋回台上の旋回駆動装置へ駆動指令を送ると共に上記両前後方向用加速度センサーからの信号を基に建物のねじれ角を求め且つ該ねじれ角が設定値以上のときにねじれを抑える方向に制振装置本体を旋回させるように旋回台上の旋回駆動装置に駆動指令を送る方向制御器と、上記前後方向用加速度センサーのいずれか一方と上記左右方向用加速度センサーの信号を位相及び変位制御して上記錘り駆動装置へ駆動指令を送る位相制御器とからなり、上記ねじれ角が設定値以上のときに直線振動制御に優先させてねじれ振動制御を行わせるようにした制御装置を備えた構成とする。
【０００８】
建物に振動が発生すると、その振動が振動方向検知用加速度センサーにより検知され、方向制御器にて演算されることでその振動方向が求められ、方向制御器からの駆動指令が旋回駆動装置へ送られることにより、制振装置本体が旋回させられて錘りの移動方向が建物の振動方向に合わせられ、更に、振動方向検知用加速度センサーの信号を基に位相制御器にて位相及び変位制御された駆動指令が錘り駆動装置に送られることで、錘りが反復移動させられる結果、建物の振動が抑えられる。
【０００９】
又、振動方向検知用加速度センサーの信号を分岐させて位相制御器へ送るようにし、振動方向検知用加速度センサーの信号を基に位相制御器で位相及び変位制御を行わせるようにして錘り駆動装置へ駆動指令を送るようにする制御装置とした構成としてあるので、振動レベル検知用加速度センサーを不要にできる。
【００１０】
更に、振動方向検知用加速度センサーを、建物の中央部に配置する１つの左右方向用加速度センサーと、建物の左右位置に離隔配置する２つの前後方向用加速度センサーとの組み合わせとし、更に、方向制御器に、両前後方向用加速度センサーからの信号を基に建物のねじれ角を求め且つ該ねじれ角が設定値以上のときにねじれを抑える方向に制振装置本体を旋回させるように旋回台上の旋回駆動装置に駆動指令を送る機能をもたせた制御装置とした構成としてあるので、建物のねじれ振動やリサージュ振動にも対応できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１乃至図４は本発明の実施の一形態を示すもので、建物１２のたとえば屋上の中央部（重心が通る位置）にベースフレーム１３を介して旋回台１４を据え付け、該旋回台１４上に、左右方向（又は前後方向）に反復移動可能とした錘り１５を有する制振装置本体１６を搭載し、且つ該制振装置本体１６の向き及び錘り１５の移動量を制御する制御装置１７を備えた構成とする。
【００１３】
上記制振装置本体１６は、ベースフレーム１８上に、左右に所要間隔を隔てて２つ宛の支持ローラ１９を左右方向に向けて設置し、該左右の各支持ローラ１９上に、左右のレール体２０ａの内端同士をＶ字となるように突き合わせてヒンジ２１に連結してＶ字の角度を調整可能としてなるＶ字型レール２０を、左右方向へ揺動自在に載置し、該Ｖ字型レール２０上に、可動マスとしての錘り１５を横方向に長くしてＶ字型レール２０の長手方向と平行となるように載置して、該錘り１５の中央部を、上記レール体２０ａ同士を連結したヒンジ２１にブラケット２２を介して連結すると共に、上記錘り１５の左右両端部と、上記Ｖ字型レール２０の両外端部との間に、固有周期調整用ライナー２３を介在させて、該固有周期調整用ライナー２３をブラケット２４を介しピン２５にてＶ字型レール２０に取り付け、上記錘り１５がＶ字型レール２０と一体に支持ローラ１９上を左右方向へ単弦振動する如く揺動させられるようにして、重力を利用した復元力によるばね系を構成し、一方、上記錘り１５の前後両側面の左右側位置に突起２６を設け、上記錘り１５を挟むようにベースフレーム１８上の前後位置に設置した架台２７に、上記突起２６と対応する左右のバッファ２８を取り付けて、上記突起２６がバッファ２８に当接する範囲で上記錘り１５の揺動領域が規制されるようにしてある。又、上記錘り１５の下面所要位置にラック２９を振動方向に沿って設け、該ラック２９と直交するように配した１つの支持ローラ１９の軸３０を減速機３１を介し錘り駆動装置としてのモータ３２に連結して、該軸３０の中間部に、上記ラック２９と噛合するようにピニオン３３を取り付け、モータ３２の駆動により軸３０を介しピニオン３３を回転させてラック２９と共に錘り１５を所要の周期で移動させられるようにしてある。３４はＶ字型レール２０の側面に張り付けたライナプレート、３５は該ライナプレート３４に当接させるようにしたサイドローラである。
【００１４】
又、上記旋回台１４は、ベースフレーム１３上に固定した固定環部４０の上端部に旋回環部４１を旋回自在に組み付けて、該旋回環部４１上に制振装置本体１６のベースフレーム１８を据え付けるようにし、且つ上記旋回環部４１の外周壁部に水平に張り出させたブラケット３６上に、旋回駆動装置としてのモータ３７を、制振装置本体１６と干渉しないようにして下向きに設置し、該モータ３７の駆動軸に取り付けたピニオン３８を、上記固定環部４０の外周面に取り付けた大径のギヤ３９に噛合させ、モータ３７の駆動でピニオン３８を回転させて大径のギヤ３９に沿わせて転動させるようにすることにより、旋回環部４１と一体に制振装置本体１６を旋回させるようにしてある。
【００１５】
制御装置１７は、図３及び図４に示す如く、建物１２の振動方向を検知するための振動方向検知用加速度センサー４２と、該加速度センサー４２の信号を基に建物１２の振動方向を演算して錘り１５の揺動方向が建物１２の振動方向に向くように上記旋回駆動装置としてのモータ３７へ駆動指令を送る方向制御器４４と、建物１２の振動方向の振動レベルを検知するための振動レベル検知用加速度センサー４３と、該加速度センサー４３の信号を位相及び変位制御して上記錘り駆動装置としてのモータ３２へ駆動指令を送る位相制御器４５とからなる。
【００１６】
上記振動方向検知用加速度センサー４２は、２軸式の加速度センサーを採用し、建物１２の重心位置を通り直交するｘ軸方向とｙ軸方向の加速度を検出するようにしてあり、一方、上記振動レベル検知用加速度センサー４３は、１軸式の加速度センサーを採用し、制振装置本体１６のたとえばベースフレーム１８の中央部付近に設置するようにしてある。
【００１７】
建物１２に風荷重による振動が発生すると、振動方向検知用加速度センサー４２によりその振動が加速度信号Ａx ，Ａy として検知され、方向制御器４４にて演算されることで建物１２の振動方向が求められて、旋回駆動装置としてのモータ３７に駆動指令が送られることにより、制振装置本体１６が旋回台１４を介して水平方向に旋回させられて、錘り１５の揺動方向が建物１２の振動方向に向けられる。更に、この際、建物１２の振動方向の振動レベル（大きさ）が振動レベル検知用加速度センサー４３にて加速度信号Ａs として検知され、その信号に基づいて位相及び変位制御された駆動指令が位相制御器４５から錘り駆動装置としてのモータ３２に送られることにより、モータ３２が正逆に駆動され、減速機３１、軸３０、ピニオン３３、ラック２９、Ｖ字型レール２０を介して錘り１５が建物１２の振動方向に沿って揺動させられる結果、建物１２の振動が抑えられる。
【００１８】
上記において、建物１２の振動方向を求める場合は、先ず、建物１２のｘ軸方向とｙ軸方向の加速度から卓越した振動方向を決めるようにする。この場合、図５に一例を示す如く、加速度センサー４２にて求めた加速度信号Ａx ，Ａy の値を、任意に決めておいた設定時間（たとえば、１〜３分）内においてｘｙ座標としてプロットし、これらの値を基に最小２乗法等により、原点０を通る直線ｙ＝ａｘを求め、次に、ｘ軸に対する角度θを、θ＝ｔａｎ-1ａより算出するようにする。
【００１９】
このように、時々刻々と変化する建物１２の振動方向に、制振装置本体１６の錘り１５の揺動方向を合わせることができるので、１台で水平方向のあらゆる方向の振動に対応することができ、重量面及び装置の高さの面でも有利となる。
【００２０】
次に、図６は本発明の実施の他の形態を示すもので、上記実施の形態と同様な構成において、振動レベル検知用加速度センサー４３の信号を位相制御器４５へ送るようにする制御装置１７を用いることに代えて、振動方向検知用加速度センサー４２の信号を分岐させて位相制御器４５へ送るようにし、該位相制御器４５で位相及び変位制御を行わせるようにした制御装置１７Ａとしたものである。
【００２１】
図６に示すような制御装置１７Ａを採用すると、振動レベル検知用加速度センサー４３を不要とすることができる。
【００２２】
次いで、図７及び図８は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図６の実施の形態と同様な制御装置１７Ａの構成において、振動方向検知用加速度センサー４２を、建物の中央部に配置するようにした１つの１軸式左右方向用（ｘ軸用）加速度センサー４２Ｃと、該左右方向用加速度センサー４２Ｃから等距離ｌを隔てて建物１２の左右位置に離隔配置するようにした２つの１軸式前後方向用加速度センサー４２Ｌ，４２Ｒとからなる組み合わせとし、更に、方向制御器４４に、両前後方向用加速度センサー４２Ｌ，４２Ｒからの加速度信号Ａy1，Ａy2を基に建物１２のねじれ角を求め且つ該ねじれ角が設定値以上のときにねじれを抑える方向に制振装置本体１６を旋回させるようにモータ３７に駆動指令を送る機能をもたせた制御装置１７Ｂとしたものである。
【００２３】
図７及び図８に示す制御装置１７Ｂでは、建物１２にねじれのない振動が発生した場合、加速度信号Ａy1又はＡy2のいずれかとＡx とにより、図６に示す制御装置１７Ａの場合と同様な制御が行われるが、加速度信号Ａy1とＡy2の差が設定値を越えると、大きなねじれ振動が発生しているものとしてねじれ振動制御を行わせるようにする。この場合、建物１２のねじれ角加速度θ″は、θ″＝（Ａy2−Ａy1）／２ｌとして求められ、又、建物１２のねじれ角変位Ａθは、θ″＝Ａθθ′より、Ａθ＝θ″／θ′（但し、θ′は既知）として求めることができる。したがって、建物１２のねじれ角変位Ａθが大きくなったときに、直線振動制御に優先させてねじれ振動制御を行うことができるようになる。又、振動制御とねじれ制御を併用させることにより、建物１２にリサージュ振動が発生しても対処することができる。
【００２４】
なお、図３及び図４では、振動方向検知用加速度センサー４２として２軸式のものを採用した場合を示したが、１軸式のものを２台用いて前後方向と左右方向に配置するようにしてもよいこと、又、実施の形態では、ライナー２３の厚みを選定することにより錘り１５の周期を建物１２の周期に完全に同調させることが可能となるように角度調整可能なＶ字型レール２０を錘り１５の下面側に取り付けるようにした型式の制振装置本体１６を採用した場合を示したが、図９に示すような円弧状の錘り２を有する制振装置本体１１や、錘りを直線的に反復移動させる型式の制振装置本体を採用してもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の制振装置によれば、旋回台上に、錘り駆動装置により錘りを前後又は左右方向に反復移動可能に揺動させるよう支持させてなる制振装置本体を、搭載して、旋回台上に設置してある旋回駆動装置により制振装置本体を旋回台と一体に旋回させるようにし、且つ建物の中央部に配置する１つの左右方向用加速度センサーと建物の左右位置に離隔配置する２つの前後方向用加速度センサーとからなる建物の振動方向を検知するための振動方向検知用加速度センサーと、上記前後方向用加速度センサーのいずれか一方と上記左右方向用加速度センサーの信号を基に建物の振動方向を演算して錘りの移動方向が建物の時々刻々と変化する振動方向に向くように上記旋回台上の旋回駆動装置へ駆動指令を送ると共に上記両前後方向用加速度センサーからの信号を基に建物のねじれ角を求め且つ該ねじれ角が設定値以上のときにねじれを抑える方向に制振装置本体を旋回させるように旋回台上の旋回駆動装置に駆動指令を送る方向制御器と、上記前後方向用加速度センサーのいずれか一方と上記左右方向用加速度センサーの信号を位相及び変位制御して上記錘り駆動装置へ駆動指令を送る位相制御器とからなり、上記ねじれ角が設定値以上のときに直線振動制御に優先させてねじれ振動制御を行わせるようにした制御装置を備えた構成としてあるので、建物の振動方向に制振装置本体の錘りの移動方向を合わせることができることにより、１台の装置にて建物の任意の方向の振動を低減させることができて、重量面及び装置の高さの面でも有利である。又、振動方向検知用加速度センサーの信号を分岐させて位相制御器へ送るようにし、振動方向検知用加速度センサーの信号を基に位相制御器で位相及び変位制御を行わせるようにして錘り駆動装置へ駆動指令を送るようにする制御装置とした構成としてあるので、振動レベル検知用加速度センサーを不要にできる。更に、振動方向検知用加速度センサーを、建物の中央部に配置する１つの左右方向用加速度センサーと、建物の左右位置に離隔配置する２つの前後方向用加速度センサーとの組み合わせとし、更に、方向制御器に、両前後方向用加速度センサーからの信号を基に建物のねじれ角を求め且つ該ねじれ角が設定値以上のときにねじれを抑える方向に制振装置本体を旋回させるように旋回台上の旋回駆動装置に駆動指令を送る機能をもたせた制御装置とした構成としてあるので、建物のねじれ振動やリサージュ振動にも対処することができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制振装置の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明の制振装置における制御装置を示すブロック図である。
【図４】図３に示す制御装置における加速度センサーの配置状況を示す概略図である。
【図５】図３に示す制御装置における方向制御器の制御内の一例を示すイメージ図である。
【図６】本発明の実施の他の形態を示す制御装置のブロック図である。
【図７】本発明の実施の更に他の形態を示す制御装置のブロック図である。
【図８】図７に示す制御装置における加速度センサーの配置状況を示す概略図である。
【図９】従来の制振装置の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１２  建物
１４  旋回台
１５  錘り
１６  制振装置本体
１７，１７Ａ，１７Ｂ  制御装置
３２  モータ（錘り駆動装置）
３７  モータ（旋回駆動装置）
４２  振動方向検知用加速度センサー
４２Ｃ  左右方向用加速度センサー
４２Ｌ，４２Ｒ  前後方向用加速度センサー
４３  振動レベル検知用加速度センサー
４４  方向制御器
４５  位相制御器
【図１】
0004419223.tif 000002
【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】
0004419223.tif 000008
【図８】
0004419223.tif 000009
【図９】
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