(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置により、少なくとも一個の振動センサが検出した振動に基づきアクチュエータを駆動して、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じる振動モードを低減する制振装置であって、
前記構造物に生じる振動を検出する前記振動センサと、
所定の方向に駆動力を発生する少なくとも１個のアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結され、前記駆動力を、前記圧縮力または前記伸張力として、あるいは前記圧縮力または前記伸張力に変換して伝達する少なくとも１個の伝達体と、
前記圧縮力または前記伸張力を前記構造物に加えるための、双方が前記構造物に取り付けられ、または一方が前記構造物に取り付けられ他方が前記構造物の一部とされた２つの支持手段と、
前記伝達体を前記圧縮力または前記伸張力の方向に移動可能に支承する支承部材と、
を備え、
前記二点を、当該二点を結ぶ方向の位置を変数とするモード形状関数の距離微分のカーブトップとその隣に存在するカーブボトムとの間、または前記構造物の端点とその隣に存在する前記カーブトップまたは前記カーブボトムとの間に選び、
前記アクチュエータは、非駆動の状態で、所定の大きさの押し力または引張り力を前記伝達体および前記支持手段を介して前記構造物に与え、
前記制御装置は、前記振動センサから前記構造物に生じる振動を検出する信号を受信し、当該信号に基づき、前記制振装置のアクチュエータに駆動信号を送出すること特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記二点が端点を含まない場合において、前記二点を、当該二点間に前記距離微分がゼロとなる点が位置するように選んだことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
制御装置により、少なくとも一個の振動センサが検出した振動に基づきアクチュエータを駆動して、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じる振動モードを低減する制振装置であって、
前記構造物に生じる振動を検出する前記振動センサと、
所定の方向に駆動力を発生する少なくとも１個のアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結され、前記駆動力を、前記圧縮力または前記伸張力として、あるいは前記圧縮力または前記伸張力に変換して伝達する少なくとも１個の伝達体と、
前記圧縮力または前記伸張力を前記構造物に加えるための、双方が前記構造物に取り付けられ、または一方が前記構造物に取り付けられ他方が前記構造物の一部とされた２つの支持手段と、
前記伝達体を前記圧縮力または前記伸張力の方向に移動可能に支承する支承部材と、
を備え、
前記二点のうち一方の点を、当該二点を結ぶ方向の位置を変数とするモード形状関数の距離微分がゼロとなる点と当該ゼロとなる点に最も近いカーブトップとの間に選ぶとともに他方の点を前記カーブトップの前記距離微分がゼロとなる点とは反対側の近傍に選び、または、前記二点のうち一方の点を、前記距離微分がゼロとなる点と当該ゼロとなる点に最も近いカーブボトムとの間に選ぶとともに他方の点を前記カーブボトムの前記距離微分がゼロとなる点とは反対側の近傍に選び、
前記アクチュエータは、非駆動の状態で、所定の大きさの押し力または引張り力を前記伝達体および前記支持手段を介して前記構造物に与え、
前記制御装置は、前記振動センサから前記構造物に生じる振動を検出する信号を受信し、当該信号に基づき、前記制振装置のアクチュエータに駆動信号を送出すること特徴とする制振装置。
【請求項４】
制御装置により、少なくとも一個の振動センサが検出した振動に基づきアクチュエータを駆動して、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じる振動モードを低減する制振装置であって、
前記構造物に生じる振動を検出する前記振動センサと、
所定の方向に駆動力を発生する少なくとも１個のアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結され、前記駆動力を、前記圧縮力または前記伸張力として、あるいは前記圧縮力または前記伸張力に変換して伝達する少なくとも１個の伝達体と、
前記圧縮力または前記伸張力を前記構造物に加えるための、双方が前記構造物に取り付けられ、または一方が前記構造物に取り付けられ他方が前記構造物の一部とされた２つの支持手段と、
前記伝達体を前記圧縮力または前記伸張力の方向に移動可能に支承する支承部材と、
を備え、
前記二点を、当該二点を結ぶ方向の位置を変数とするモード形状関数の距離微分のカーブトップ近傍とその隣に存在するカーブボトム近傍、または前記構造物の端点の近傍とその隣に存在するカーブトップまたはカーブボトム近傍に選び、
前記アクチュエータは、非駆動の状態で、所定の大きさの押し力または引張り力を前記伝達体および前記支持手段を介して前記構造物に与え、
前記制御装置は、前記振動センサから前記構造物に生じる振動を検出する信号を受信し、当該信号に基づき、前記制振装置のアクチュエータに駆動信号を送出すること特徴とする制振装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは圧電素子からなり、当該圧電素子はアクチュエータは、前記振動センサとして動作することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じるモードを低減する制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示す振動低減装置は、図１６に示すように、車両のパネル８０の振動を、逆相の振動により低減するものであって、板状の２枚の圧電素子８１１，８１２からなる振動板８１と、スペーサ８２と、振動板８１に付加された質量体８３とからなる。
【０００３】
圧電素子８１１，８１２は、電圧を印加したときに面に沿う方向へ伸縮する力を発生するように形成され、これら２枚の圧電素子８１１，８１２を電極８４を介在して貼り合せることで、振動板８１が形成されている。スペーサ８２は、振動板８１とパネル８０との間に間隔をおくために設けられている。上記の構成により、パネル８０の振動モードと大きさが実質的に同じで逆相の振動モードをパネル８０に加えることができる。
【０００４】
特許文献１の振動低減装置では振動板８１を使用していることから、車両のパネル８０等の面状の構造物の制振には適しているが、梁や柱などを持つ構造物の制振には適していない。
なお、特許文献２に記載の構造物制振装置に使用されている圧電素子、特許文献３に記載の振動減衰装置に使用されている圧電素子は、特許文献１に記載されている振動板と同様に、面状素子であるので、梁や柱などを持つ構造物の制振には適さないことが予想される。
【０００５】
構造物の梁や柱に対しては、特許文献５に記載されるような可変曲げ剛性の制御システムが知られている。この制御システムでは、図１７に示されるように、構造物９０の柱９１に沿って柱と略平行に拘束材９２を設け拘束材９２と柱９１との連結状態を補助的に変化させ、構造物全体の剛性を制御するように構成されている。すなわち、この制御システムは、柱の伸縮剛性を変化させるものであり、上梁９３と下梁９４との間にジャッキを設けることにより柱の曲げ剛性を補助するものである。
【特許文献１】特開平６−１０９８８号公報
【特許文献２】特開２００２−６１７０８号公報
【特許文献３】特開２００６−１８９６９７号公報
【特許文献４】特開平０１−２６３３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図１７の制御システムでは、固有振動のモード形状を考慮していないので、両端に梁や柱が位置するようなジャッキを使用すれば可変曲げ剛性の制御ができるが、構造物の固有振動を低減する場合（モード形状に着目して、固有振動を低減する場合）には、適用ができない。
【０００７】
本発明の目的は、リニア駆動するアクチュエータにより大型構造物の制振が可能であり、節の長さが短い振動モードについてはもちろん、節の長さが長い振動モードにも高効率の制振を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、（１）から（５）を要旨とする。
（１）
制御装置により、少なくとも一個の振動センサが検出した振動に基づきアクチュエータを駆動して、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じる振動モードを低減する制振装置であって、
前記構造物に生じる振動を検出する前記振動センサと、
所定の方向に駆動力を発生する少なくとも１個のアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結され、前記駆動力を、前記圧縮力または前記伸張力として、あるいは前記圧縮力または前記伸張力に変換して伝達する少なくとも１個の伝達体と、
前記圧縮力または前記伸張力を前記構造物に加えるための、双方が前記構造物に取り付けられ、または一方が前記構造物に取り付けられ他方が前記構造物の一部とされた２つの支持手段と、
前記伝達体を前記圧縮力または前記伸張力の方向に移動可能に支承する支承部材と、
を備え、
前記二点を、当該二点を結ぶ方向の位置を変数とするモード形状関数の距離微分のカーブトップとその隣に存在するカーブボトムとの間、または前記構造物の端点とその隣に存在する前記カーブトップまたは前記カーブボトムとの間に選び、
前記アクチュエータは、非駆動の状態で、所定の大きさの押し力または引張り力を前記伝達体および前記支持手段を介して前記構造物に与え、
前記制御装置は、前記振動センサから前記構造物に生じる振動を検出する信号を受信し、当該信号に基づき、前記制振装置のアクチュエータに駆動信号を送出すること特徴とする制振装置。
上記の伝達体として、棒状体やワイヤーからなるものを使用することができる。棒状体やワイヤーは、通常はアクチュエータに対して長尺であるが、必ずしも長尺でなくともよい。アクチュエータは、押す力（押し力）のみを発生するもの、引く力（引張り力）のみを発生するもの、または押す力と引く力の双方を発生するタイプであってもよい。
また、伝達体の作用力（圧縮力または伸長力）の方向はアクチュエータの駆動力の方向と同じであってもよいし異なっていてもよい。
アクチュエータの押し力および引張り力は伝達体および支持手段を介して構造物に伝えられる。伝達体は、アクチュエータと一体となって、圧縮力や伸長力を２つの支持手段を介して構造物に与えることもあるし、伝達体のみで圧縮力または伸長力を支持手段を介して構造物に与えることもある。
支持手段は、構造物に取り付けられたブラケット（支持片）やブロック（支持ブロック）でもよいし、伝達体がワイヤーであるときは、構造物に形成されたワイヤー係止孔であってもよい。
（２）
前記二点が端点を含まない場合において、前記二点を、当該二点間に前記距離微分がゼロとなる点が位置するように選んだことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
（３）
制御装置により、少なくとも一個の振動センサが検出した振動に基づきアクチュエータを駆動して、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じる振動モードを低減する制振装置であって、
前記構造物に生じる振動を検出する前記振動センサと、
所定の方向に駆動力を発生する少なくとも１個のアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結され、前記駆動力を、前記圧縮力または前記伸張力として、あるいは前記圧縮力または前記伸張力に変換して伝達する少なくとも１個の伝達体と、
前記圧縮力または前記伸張力を前記構造物に加えるための、双方が前記構造物に取り付けられ、または一方が前記構造物に取り付けられ他方が前記構造物の一部とされた２つの支持手段と、
前記伝達体を前記圧縮力または前記伸張力の方向に移動可能に支承する支承部材と、
を備え、
前記二点のうち一方の点を、当該二点を結ぶ方向の位置を変数とするモード形状関数の距離微分がゼロとなる点と当該ゼロとなる点に最も近いカーブトップとの間に選ぶとともに他方の点を前記カーブトップの前記距離微分がゼロとなる点とは反対側の近傍に選び、または、前記二点のうち一方の点を、前記距離微分がゼロとなる点と当該ゼロとなる点に最も近いカーブボトムとの間に選ぶとともに他方の点を前記カーブボトムの前記距離微分がゼロとなる点とは反対側の近傍に選び、
前記アクチュエータは、非駆動の状態で、所定の大きさの押し力または引張り力を前記伝達体および前記支持手段を介して前記構造物に与え、
前記制御装置は、前記振動センサから前記構造物に生じる振動を検出する信号を受信し、当該信号に基づき、前記制振装置のアクチュエータに駆動信号を送出すること特徴とする制振装置。
（４）
制御装置により、少なくとも一個の振動センサが検出した振動に基づきアクチュエータを駆動して、構造物の二点間に圧縮力または伸張力を加えることで前記構造物に生じる振動モードを低減する制振装置であって、
前記構造物に生じる振動を検出する前記振動センサと、
所定の方向に駆動力を発生する少なくとも１個のアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結され、前記駆動力を、前記圧縮力または前記伸張力として、あるいは前記圧縮力または前記伸張力に変換して伝達する少なくとも１個の伝達体と、
前記圧縮力または前記伸張力を前記構造物に加えるための、双方が前記構造物に取り付けられ、または一方が前記構造物に取り付けられ他方が前記構造物の一部とされた２つの支持手段と、
前記伝達体を前記圧縮力または前記伸張力の方向に移動可能に支承する支承部材と、
を備え、
前記二点を、当該二点を結ぶ方向の位置を変数とするモード形状関数の距離微分のカーブトップ近傍とその隣に存在するカーブボトム近傍、または前記構造物の端点の近傍とその隣に存在するカーブトップまたはカーブボトム近傍に選び、
前記アクチュエータは、非駆動の状態で、所定の大きさの押し力または引張り力を前記伝達体および前記支持手段を介して前記構造物に与え、
前記制御装置は、前記振動センサから前記構造物に生じる振動を検出する信号を受信し、当該信号に基づき、前記制振装置のアクチュエータに駆動信号を送出すること特徴とする制振装置。
（５）
前記アクチュエータは圧電素子からなり、当該圧電素子はアクチュエータは、前記振動センサとして動作することを特徴とする（１）から（４）の何れか１項に記載の制振装置。
【０００９】
支承部材として、リニアベアリング、すべり支承体、積層ゴム、滑車を使用することができる。支承部材は、単に置くだけの構造の台座等であってもよい場合もある。
【００１０】
振動センサは、構造物に生じる振動に起因するなんらかの物理的な変化として検出できるものであれば、どのようなセンサであってもよく、たとえば、伝達体の作用力（圧縮力や伸長力）に垂直な方向の構造物の変位、当該変位の一次時間微分（速度）、二次時間微分（加速度）を検出する変位センサ、速度センサ、加速度センサ、あるいは伝達体の作用力（圧縮力や伸長力）に平行な方向の構造物の歪みを検出する歪みセンサである。
【００１１】
本発明の制振装置では、基本的には、前記二点（構造物に圧縮力または伸張力を加える支持手段が配置される点）を、当該二点間（ただし、各点近傍の領域を除く）にモード形状関数の距離微分のカーブトップやカーブボトムが含まれないように選ぶことで、振動モードの次数に対応した制振を効率よく行うことができる。具体的には、前記二点は、上記した（２）から（４）に記載されるような位置に選ばれる。
【００１２】
モード形状関数は、一般にφn（ｎは正の整数）で表されるが、上記したモード形状関数は、制振したいモードの次数についての関数（すなわち、この次数をｋとするとφk）である。
なお、本発明の制振装置における制御では、制御パラメータに温度を含めておき、伝達体等の熱膨張・熱収縮を考慮した補正をするようにできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リニア駆動するアクチュエータにより、大型構造物の制振が可能である。すなわち、節の間隔が短い振動モードについてはもちろん、節の間隔が長い振動モードに対しても高効率の制振を行うことができる（００２９）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態を説明する。
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の制振装置を示す平面図、側面図、正面図であり、この制振装置は構造物に振動を加えることで構造物に生じる振動を低減することができる。図１では、説明の便宜上、構造物１００の一部（ここではＨ鋼）のみを示してある。
制振装置１１は、１つのアクチュエータ１１１と、１つの伝達体（本実施形態では棒状体）１１２と、一対の支持手段１１３Ａ，１１３Ｂと、１つの支承部材１１４とからなる。なお、図１（Ａ）では、支承部材１１４は図示されていないし、図１（Ｃ）ではアクチュエータ１１１，伝達体１１２，支持手段１１３Ｂ，支承部材１１４は図示されていない。
【００１５】
アクチュエータ１１１は、図１では圧電材（素子）であり、図１（Ａ），（Ｂ）に示すＸ軸方向（±Ｘ方向）に押し力を発生する。アクチュエータとして、圧電材のほか、油圧アクチュエータ、電磁アクチュエータ（リニアモータ、回転−直線変換機構を用いた回転モータ）を使用することもできる。
【００１６】
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように構造物１００の二点Ｐ1，Ｐ2に取り付けた支持手段１１３Ａ，１１３Ｂはブラケットとして機能し、アクチュエータ１１１と伝達体１１２とをその両端から支持する。本実施形態では、点Ｐ1は支持手段１１３Ａが構造物１００に接している面の中心点、点Ｐ2は支持手段１１３Ｂが構造物１００に接している面の中心点である。なお、点Ｐ1を支持手段１１３Ａのアクチュエータ１１１側の構造物１００に接している面上の端点とし、点Ｐ2を支持手段１１３Ｂの伝達体１１２側の構造物１００に接している面上の端点とすることもできる。
【００１７】
支承部材１１４はアクチュエータ１１１と構造物１００との間に設けられたリニアベアリングを備えた装置（リニアブッシュ）であり、伝達体１１２を構造物１００側から駆動力の方向に拘束することなく支承する。なお、本発明では、支承部材（図１では符号１１４）は、伝達体１１２の座屈防止やずれ防止等のために設けられるが、座屈やずれ等の危険がないような場合には設けなくてもよい。
【００１８】
本実施形態では、アクチュエータ１１１には、金属からなる取付けジグ１１５が設けられており、取付けジグ１１５はアクチュエータ１１１に押し当てられている。なお、支持手段１１３Ａに設けられたジャッキボルトは、支持手段１１３Ａと１１３Ｂの間の長さと、伝達体１１２とアクチュエータ１１１と取付けジグ１１５の長さを合計した長さの差を調整するとともに、支持手段間に所定の伸張力を与える。
アクチュエータ１１１が押し引き型でない場合、アクチュエータの駆動指令として、一定値のバイアス成分（例えば最大能力の５０％）を加えた状態を非作動状態とすれば、２０％〜８０％の駆動指令を与えた場合、±３０％の押し引き力が作用したことに相当する。
【００１９】
図２（Ａ）は、２つの伝達体要素１１２Ａ，１１２Ｂ（図１（Ａ），（Ｂ）に示した伝達体１１２参照）を連結して１つの伝達体として使用する態様を示す図である。図２（Ａ）では、伝達体要素１１２Ａ，１１２Ｂとの連結のために連結具１１６が設けられており、伝達体要素１１２Ａ，１１２Ｂと構造物１００との間にはそれぞれ支承部材１１４が設けられている。
【００２０】
図２（Ｂ）は、３つの伝達体要素１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃを連結して１つの伝達体として使用する態様を示す図であり、伝達体要素１１２Ａ，１１２Ｂの連結、伝達体要素１１２Ｂ，１１２Ｃの連結のために、それぞれ連結具１１６が設けられている。また、伝達体要素１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃと構造物１００との間にはそれぞれ支承部材１１４が設けられている。
【００２１】
図１の制振装置１１や図２（Ａ）や図２（Ｂ）の制振装置１１では、支承部材１１４としてリニアベアリングを用いた例を示したが、支承部材１１４として、伝達体１１２を移動可能に支承する種々の構成が採用できる。たとえば、図３に示すように支承部材１１４としてすべり支承を用いることができる。このすべり支承は、すべり性に優れた材料により表面処理が施された部材であり（図３では斜線で示す）、この部材により伝達体１１２を支承するように構成されている。また、たとえば支承部材１１４として、すべり性に優れた材料による表面処理が特に施されていない金属やセラミックとすることができる。
【００２２】
また、すべり支承部材１１４として、図４（Ａ）の平面図，（Ｂ）の側面図，（Ｃ）の正面図に示すような板バネを使用することができる。図４では、すべり支承部材１１４は、板バネＨと板バネＨの両端に設けられた板バネ固定部Ｓと板バネ固定部Ｂからなり、板バネ固定部Ｓは構造部材１００に取り付けられ、板バネ固定部Ｂは伝達体１１２に取り付けられる。この板バネＨは、伝達体１１２を中心軸方法に移動可能に支持することができる。
【００２３】
図１の実施形態、図２（Ａ），（Ｂ）の実施形態、図３の実施形態では、アクチュエータ１１１として圧電材を用いたものを示したが、本発明ではこれに限定されず、図５に示すように油圧ジャッキを使用することができる。なお、図５では、アクチュエータ１１１（油圧ジャッキ）は、支持手段１１３Ａにボルト締め等により取り付けられており、取付けジグ１１５は用いてはいない。
【００２４】
上記した制振装置１１では、伝達体１１２に圧縮力が加えられる場合を説明したが、伝達体１１２に伸張力が加えられるように制振装置１１を構成することができる。図６（Ａ）は制振装置１１の側面図、図６（Ｂ）は（Ａ）において矢印ｑ1，ｑ1方向を見た説明図、図６（Ｃ）は（Ａ）において矢印ｑ2，ｑ2方向を見た説明図である。
【００２５】
図６（Ａ）では、伝達体把持具１１７により伝達体１１２の端部を把持し、アクチュエータの押し力を伝達体１１２の伸張力に変換している。
伝達体１１２に圧縮力が加えられる場合には、伝達体１１２として棒状体を使用しなくてはならず座屈の危険があるが、図６（Ａ）から（Ｃ）では伝達体１１２に伸張力が加えられるので、伝達体１１２として棒状体を使用したとしても座屈の危険はない。図６（Ａ）〜（Ｃ）では、伝達体１１２として棒状体を使用しているが、ワイヤーを使用することもできる。
【００２６】
図７は、本発明の制振装置を両端固定の構造物（両端固定の断面が一様な梁とした例）に適用した実施形態を示すモデル図である。以下、図７の制振装置の動作を、図１から図６において説明した制振装置１１の動作を含めて説明する。なお、図７では制振装置１１の全体は示されておらず、支持手段１１３Ａ，１１３Ｂのみが示されている。
【００２７】
本実施形態では、構造物１００の両端が固定されている。また、構造物１００上の二点Ｐ1，Ｐ2に支持手段１１３Ａ，１１３Ｂが取り付けられ、支持手段１１３Ａ，１１３Ｂ間に図示しないアクチュエータと伝達体とが設けられる。図７では、支持手段１１３Ａ，１１３Ｂを押し広げるように伝達体に力が加えられる様子を示してあり、これにより構造物にはモーメントＭ，−Ｍが働く。
【００２８】
構造物１００が固有振動する場合の振る舞いは、一般にモード形状関数φn（ｘ）で表される。
ここで、φn（ｘ）は、長さが構造物のＸ軸方向に定義された関数であり、本実施形態の両端固定の断面が一様な梁では、
φn（ｘ）
＝ｃｏｓｈｋnｘ−ｃｏｓｋnｘ
−〔（ｃｏｓｋnＬ−ｃｏｓｈｋnＬ）／（ｓｉｎｋnＬ−ｓｉｎｈｋnＬ）〕
×（ｓｉｎｈｋnｘ−ｓｉｎｋnｘ）・・・（１）
である。また、φnの微分は以下のように表される。
ｄφn（ｘ）／ｄｘ
＝ｋnｓｉｎｈｋnｘ＋ｋnｓｉｎｋnｘ  
−〔（ｃｏｓｋnＬ−ｃｏｓｈｋnＬ）／（ｓｉｎｋnＬ−ｓｉｎｈｋnＬ）〕
×（ｋnｃｏｓｈｋnｘ−ｋnｃｏｓｋnｘ）・・・（２）
上記の（１）式，（２）式において、ｋn（ｎ＝１，２，３，４，・・・）は、
ｋ1＝（２．２６７）1/2×π／Ｌ
ｋ2＝（６．２４９）1/2×π／Ｌ
ｋ3＝（１２．２５）1/2×π／Ｌ
ｋ4＝（２０．２５）1/2×π／Ｌ
となる。
ここで、Ｌは、梁の長さである。
【００２９】
図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に、ｎ＝１，２，３，４のときのモード形状関数φn（ｘ）を実線で示し、ｄφn（ｘ）／ｄｘを破線で示す。また、ｄφn（ｘ）／ｄｘが極大となる点を白丸で示し、極小となる点を黒丸で示す。図７では、構造物１００の全長を無単位の数値４．０としてあり、振幅も無単位の数値で示してある。
なお、白三角で示してある端点にも、ｄφn（ｘ）／ｄｘ＝０の点と同様に扱うことができる（Ｐ1，Ｐ2を選ぶときの点の候補とできる）。
なお、図７に示すアクチュエータ１１１の取り付け態様の場合、はり上の任意の二点をＰ1、Ｐ2とすると、モードに対する影響を示す関数としてΔ（φn′）が定義できる。
Δ（φn′）＝ｄφn（Ｐ1）／ｄｘ−ｄφn（Ｐ2）／ｄｘ・・・（３）
【００３０】
制振の対象とするｋ次モードの形状関数φkの微分ｄφk（ｘ）／ｄｘの山の頂点（カーブトップ、白丸の点）ｘ1とその隣に存在する谷の最下点（カーブボトム、黒丸の点）ｘ2がとすると、Δ（φk′）は、Ｐ1を点ｘ1（白丸の点）に選び、Ｐ2をその隣に存在する極小となる点（黒丸の点）ｘ2に選んだときに最大となる。
【００３１】
図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に、図８（Ａ）に示した一次モードについての二点Ｐ1，Ｐ2の選択の態様を説明する。
図９（Ａ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、ｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブボトム（黒丸）との間（この領域を斜線で示す）に選んだ場合を示している。図９（Ａ）では、Ｐ1，Ｐ2間にｄφ1／ｄｘがゼロとなる点が位置しないように選んである。
【００３２】
図９（Ｂ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、ｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブボトム（黒丸）との間（この領域を斜線で示す）で、かつＰ1，Ｐ2間に距離微分ｄφ1／ｄｘがゼロとなる点が位置するように選んだ場合を示している。
【００３３】
図９（Ｃ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、ｄφ1／ｄｘがゼロとなる点と当該ゼロとなる点に最も近いｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）との間（この領域を斜線で示す）に選ぶとともに他方の点Ｐ2をｄφ1／ｄｘのカーブトップのｄφ1／ｄｘがゼロとなる前記点とは反対側の近傍に選んだ場合を示している。
【００３４】
図９（Ｄ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、ｄφ1／ｄｘのカーブトップ近傍とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブボトム近傍（カーブトップ近傍およびカーブボトム近傍の領域を斜線で示す）に選んだ場合を示している。
【００３５】
図９（Ｅ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、構造物１００の端点（図では左端の白三角）とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）との間（この領域を斜線で示す）に選んだ場合を示している。
図９（Ｆ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、構造物１００の端点（図では左端の白三角）近傍とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）の近傍（この領域を斜線で示す）に選んだ場合を示している。
【００３６】
図９（Ｄ）の場合が最もモードに対する影響度は大きく制振効率が最も高いが、構造物の何らかの制約から実施できない場合があり、その場合には図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｆ）の何れかを選ぶことになる。
【００３７】
図１０は、本発明の制振装置を片端固定の構造物（片持ち梁）に適用した実施形態を示すモデル図である。以下、図１０の制振装置の動作を説明する。
図１０では、構造物１００の一端が固定され、他端が自由となっている以外は、図７と構成が同じである。
図１０の構造物１００についてのｎ次のモード形状関数φn（ｘ）は、
φn（ｘ）
＝ｃｏｓｈｋnｘ−ｃｏｓｋnｘ
−〔（ｃｏｓｋnＬ＋ｃｏｓｈｋnＬ）／（ｓｉｎｋnＬ＋ｓｉｎｈｋnＬ）〕
×（ｓｉｎｈｋnｘ−ｓｉｎｋnｘ）・・・（４）
で表される。また、φnの微分は以下のように表される。
ｄφn（ｘ）／ｄｘ
＝ｋnｓｉｎｈｋnｘ＋ｋnｓｉｎｋnｘ
−〔（ｃｏｓｋnＬ＋ｃｏｓｈｋnＬ）／（ｓｉｎｋnＬ＋ｓｉｎｈｋnＬ）〕
×（ｋnｃｏｓｈｋnｘ−ｋnｃｏｓｋnｘ）・・・（５）
ｋ1＝（０．３５６）1/2×π／Ｌ
ｋ2＝（２．２３２）1/2×π／Ｌ
ｋ3＝（６．２５２）1/2×π／Ｌ
ｋ4＝（１２．２５）1/2×π／Ｌ
【００３８】
図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に、ｎ＝１，２，３，４のときのモード形状関数φn（ｘ）を実線で示し、ｄφn（ｘ）／ｄｘを破線で示す。また、ｄφn（ｘ）／ｄｘが極大となる点を白丸で示し、極小となる点を黒丸で示す。図１１では、構造物１００の全長を無単位の数値４．０としてあり、振幅も無単位の数値で示してある。なお、白三角で示してある端点にも、ｄφn（ｘ）／ｄｘ＝０の点と同様に扱うことができる（Ｐ1，Ｐ2を選ぶときの点の候補とできる）。
なお、本実施形態でも、モードに対する影響を示す関数として、（３）式のΔ（φn′）が定義できる。ｋ次モードを対象とした場合、Δ（φk′）は、Ｐ1を点ｘ1（白丸の点）に選び、Ｐ2をその隣に存在する極小となる点（黒丸の点）ｘ2に選んだときに最大となる。
【００３９】
図１２（Ａ），（Ｂ）に、図１１（Ａ）に示した一次モードについての二点Ｐ1，Ｐ2の選択の態様を説明する。
図１２（Ａ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、構造物の端点（白三角）（この場合はｄφ1（ｘ）／ｄｘの極小値でもある）とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）（この場合は端点でもある。）との間（この領域を斜線で示す）に選んだ場合を示している。
【００４０】
図１２（Ｂ）は、二点Ｐ1，Ｐ2を、構造物の端点（白三角）近傍とその隣に存在するｄφ1／ｄｘのカーブトップ（白丸）近傍（端点近傍およびカーブトップ近傍の領域を斜線で示す）に選んだ場合を示している。
ここでは、単純な一様断面梁のふたつの例について示したが、複雑な構造に対しても有限要素解析からモード形状関数を求めれば、同様の手法で適切なＰ1、Ｐ2を導き出すことできる。
【００４１】
通常の構造物では、制振が必要とされる振動モードの次数は低次であることが多いが、振動モードが高次の場合にも本発明は有効である。
制振が必要となる振動モードは、１つの構造物について１つであるとは限らず、２つまたは３つ以上であることもある。たとえば、構造物上の異なる所定の二点間における、所定の二点を結ぶ方向が同一であり、構造物に同一構成の２つの制振装置を２つ取り付けることができる。たとえば、構造物の、ある梁または柱については、ｉ次のモード形状関数φAiについて制振が必要であり、同時に構造物の他の梁または柱については、ｊ次のモード形状関数φBjについて制振が必要となることがある。また、矩形枠の対向する２辺について、ｉ次のモード形状関数φAiについての制振を行い、残りの対向する２辺についてｊ次のモード形状関数φBjについての制振を行うこともある。
【００４２】
図１３（Ａ）から（Ｅ）はアクチュエータの駆動力の方向が、伝達体２１２に生じる力の方向と直交する場合の実施形態の説明図である。
図１３（Ａ）において、構造物２００に設けられている制振装置２１は、アクチュエータ２１１とワイヤーからなる伝達体２１２と、支持手段２１３Ａ，２１３Ｂと、滑車からなる支承部材２１４とからなる。図１３（Ｂ）では、支持手段２１３Ａ，２１３ＢがＰ1，Ｐ2に取り付けられた様子が示されている。
図１３（Ｃ）は、たるみ防止用のバネ２１６がアクチュエータ２１１に併設された実施形態を示し、図１３（Ｄ）は、さらに減衰器２１７が併設された実施形態を示している。
図１３（Ｅ）は、図１３（Ａ）の制振装置２１におけるワイヤー，滑車に代えてリンク機構を用いた実施形態を示している。伝達体２１２は二本のリンクロッドであり、支承部材２１４は支点である。それぞれのリンクロッドの一端はアクチュエータに設けられたリンク軸に取り付けられ、リンクロッドのもう一端は、支持手段２１３Ａ、２１３Ｂに設けられたリンク軸にそれぞれ接続されている。図１３（Ｅ）に示していないが、アクチュエータ２１１にばねを併設する場合や減衰器を併設する場合もある。
【００４３】
図１４は、本発明の制振装置の機能ブロック図である。図１４において、構造物１００の振動は振動センサ１１８により検出され、制御装置１１９は振動センサからの情報に基づき、アクチュエータ１１１の駆動信号を生成する。図１４では、制御装置は、図示しない温度計から温度情報Ｔを取得しており、伝達体等の熱膨張・熱収縮によるサイズ変化等を補正することもある。
【００４４】
次に、本発明の振動検出装置の実施形態を説明する。
振動検出装置の構成は、基本的には上述した圧電素子からなるアクチュエータを備えた制振装置の構造と同じである。周知のように、圧電素子は、振動センサとして使用できるので、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、図２（Ａ），（Ｂ）、図３、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に記載の制振装置は、そのまま本発明の振動検出装置として使用することができる。
【００４５】
また、これらの振動検出装置を用いて、本発明の振動検出装置を構成することができる。すなわち、本発明の振動検出装置の構成，作用等は、図７、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）、図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示した両端固定の振動検出装置、図１０、図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）、図１２（Ａ），（Ｂ）に示した片端固定（片持ち梁）の振動検出装置の構成，作用等と概ね同じである。
【００４６】
図１５は、本発明の振動検出装置の機能ブロック図である。図１５において、構造物１００′の振動は、振動検出装置１１′が検出信号を出力し（具体的には圧電素子１１１′が電圧信号を出力し）、振動検出回路１１９′が振動を数値等として出力する。なお、図１５では、支持手段を符号２１３Ａ′，２１３Ｂ′で示し、伝達体を符号１１２′で示してある。
【００４７】
図１５では、振動検出装置１１′は、対応するモード振動の大きさを効率よく検出できる。すなわち、モード振動に対応できない装置では、複数のモード振動を同時に検出してしまうが、本発明では、特定のモード振動に対して感度良く検出することができる。また、たとえば、複数の振動モードに対応して、複数の振動検出装置を構造物に用意しておくこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（Ａ）は本発明の制振装置を示す平面図、（Ｂ）は同じく側面図，（Ｃ）は同じく正面図である。
【図２】（Ａ）は２つの伝達体要素を連結して１つの伝達体として使用する態様を示す図、（Ｂ）は３つの伝達体要素を連結して１つの伝達体として使用する態様を示す図である。
【図３】支承部材として、すべり支承を用いた実施形態を示す図である。
【図４】支承部材として、板バネによる支承を用いた実施形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図５】油圧ジャッキを使用した実施形態を示す図である。
【図６】伝達体に伸張力が加えられるように制振装置を構成した実施形態を示す図であり、（Ａ）は制振装置の側面図、（Ｂ）は（Ａ）において矢印ｑ1，ｑ1方向を見た説明図、（Ｃ）は（Ａ）において矢印ｑ2，ｑ2方向を見た説明図である。
【図７】本発明の制振装置を両端固定の構造物に適用した実施形態を示すモデル図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、図７のモデル図においてｎ＝１，２，３，４としたときのモード形状関数φn（ｘ）とその微分関数ｄφn（ｘ）／ｄｘを示す図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は、図８（Ａ）に示した一次モードについての二点の選択の態様を示す図である。
【図１０】本発明の制振装置を一端固定、一端自由の構造物（片持ち梁）に適用した実施形態を示すモデル図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、図１０のモデル図においてｎ＝１，２，３，４としたときのモード形状関数φn（ｘ）とその微分関数ｄφn（ｘ）／ｄｘを示す図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示した一次モードについての二点の選択の態様を示す説明図である。
【図１３】（Ａ）から（Ｅ）はアクチュエータの駆動力の方向が、伝達体に加えられる力の方向と直交する実施形態の説明図である。
【図１４】本発明の制振装置を示すブロック図である。
【図１５】  振動検出装置の機能ブロック図である。
【図１６】車両のパネルの振動を、逆相の振動により低減する従来技術の説明図である。
【図１７】図１６の制振技術における不都合を解消するために考えられる制振装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  構造物
１１  制振装置
１１１  アクチュエータ
１１２  伝達体
１１３Ａ，１１３Ｂ  支持手段
１１４  支承部材
１１５  取付けジグ
１１６  連結具
Ｌ  はりの長さ
【図１】
0004849413.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】
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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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【図１６】
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【図１７】
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