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公開番号2024108844
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023013446
出願日2023-01-31
発明の名称振動制御装置
出願人国立大学法人東京農工大学,学校法人近畿大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F16F 15/31 20060101AFI20240805BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】制御方法を改善した振動制御装置を提供する。
【解決手段】被制御物100に取付けられて、被制御物の振動を抑制する振動制御装置1であって、被制御物に取付けられる支持部材10と、支持部材に取付けられ、第1面28aA上で第1軸O1回りの第1向きD1に回転する第1錘15Aと、支持部材に取付けられ、第1面と平行な第2面28aB上で第2軸O2回りの第1向きとは反対の第2向きD2に回転し、第1錘の質量に等しい質量を有する第2錘15Bと、被制御物の状態を検出する検出部20と、第1錘及び第2錘を回転駆動する制御部25と、を備え、制御部は、検出部の検出した被制御物の状態の変化に応じて作成した制御信号を用いて、第1錘及び第2錘の回転を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被制御物に取付けられて、前記被制御物の振動を抑制する振動制御装置であって、
前記被制御物に取付けられる支持部材と、
前記支持部材に取付けられ、第１面上で第１軸回りの第１向きに回転する第１錘と、
前記支持部材に取付けられ、前記第１面と平行な第２面上で第２軸回りの前記第１向きとは反対の第２向きに回転し、前記第１錘の質量に等しい質量を有する第２錘と、
前記被制御物の状態を検出する検出部と、
前記第１錘及び前記第２錘を回転駆動する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出した前記被制御物の前記状態の変化に応じて作成した制御信号を用いて、前記第１錘及び前記第２錘の回転を制御する、振動制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記検出部が検出した検出信号の正負に応じて被制御２値信号を出力する被制御２値化部と、
前記第１錘及び前記第２錘の回転に応じて、前記制御信号である錘２値信号を出力する錘２値化部と、
前記第１錘及び前記第２錘の回転速度を制御する速度制御部と、
前記被制御２値信号及び前記錘２値信号が互いに一致するように、前記速度制御部により前記第１錘及び前記第２錘の回転速度を制御する一致制御部と、
を有する、請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記第１軸と前記第１錘との第１距離を調節する第１調節部と、
前記第２軸と前記第２錘との第２距離を調節する第２調節部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１調節部及び前記第２調節部を制御し、前記第１距離及び前記第２距離が互いに等しい状態を保ちつつ変化するように制御する、請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項４】
前記支持部材に取付けられ、第３面上で第３軸回りの前記第１向きに回転する第３錘と、
前記支持部材に取付けられ、前記第３面と平行な第４面上で第４軸回りの前記第２向きに回転し、前記第３錘の質量に等しい質量を有する第４錘と、
を備え、
前記制御部は、前記第１錘に対する前記第３錘の位相差と、前記第２錘に対する前記第４錘の位相差とが、互いに等しくなるように、前記第１錘、前記第２錘、前記第３錘、及び前記第４錘の回転を制御する、請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項５】
前記第１軸と前記第１錘との距離と、前記第２軸と前記第２錘との距離とが互いに等しい、請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
自身の前記第１面上で前記第１錘を載置し、前記第１軸回りを回転する第１支持部材と、
自身の前記第２面上で前記第２錘を載置し、前記第２軸回りを回転する第２支持部材と、
を有する、請求項１又は３に記載の振動制御装置。
【請求項７】
前記第１支持部材及び前記第２支持部材は、外周に外歯を有する円板であり、
前記第１支持部材の前記外歯と前記第２支持部材の前記外歯とが嵌め合うことで、互いに連動する、請求項６に記載の振動制御装置。
【請求項８】
前記第１錘と前記第２錘とは、前記第１軸と前記第２軸を含む面に垂直な面に対し面対称に位置する、請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項９】
前記被制御物の前記状態は、前記被制御物の変位、速度、及び加速度の少なくとも一つである、請求項１に記載の振動制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動制御装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、高層建物等の振動を抑制する代表的な振動制御装置として、屋上等に可動質量（錘）を設置しその反力で建物の振動を抑えるマスダンパ（Mass Damper）がある。マスダンパは、可動質量をばねとダンパを介して制振対象と接続するTuned Mass Damper（以下ではＴＭＤと言う）と、可動質量をアクチュエータを介して制振対象と接続する Active Mass Damper（以下ではＡＭＤと言う）とに分類される。
【０００３】
ＡＭＤでは、可動質量がアクチュエータで駆動するため、ＴＭＤより大きな反力を発生できる。このため、ＡＭＤでは、より高い制振効果を実現できる。ＡＭＤは、可動質量、アクチュエータ、制御装置、制御を行うためのセンサ等から構成される。
また、ＴＭＤとＡＭＤの両方の特徴を合わせもつ、Semiactive Mass Damper、あるいは、Hybrid Mass Damper等も提案されている。いずれも可動質量は、リニアガイドに代表される直動機構を有している（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、リニアガイドにより可動質量を往復移動させている。
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に開示された振動制御装置では、リニアガイドにおける移動範囲の第１端まで可動質量が移動すると、可動質量をリニアガイドにおける移動範囲の第２端に向かって移動させなければならず、被制御物の制振を連続的に行うことができないという問題がある。
【０００５】
そこで、発明者等は、一対の錘をそれぞれ所定の軸回りに逆向きに回転させる振動制御装置を提案した（例えば、非特許文献２参照）。具体的には、所定の平面上で、第１錘を第１軸回りに回転させるとともに、第２錘を第２軸回りに、第１錘と同じ回転速度で逆回りに回転させる。一対の錘が回転する位相を調節することで、前記平面上において、一対の軸が並ぶ方向に対して直交する方向に、被制御物の制振を連続的に行うことができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
Akira Nishitani, Yutaka Inoue, “Overview of the application of active/semiactive control to building structures in Japan”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2001, 30, p.1565-1574
法華津依吹、田川泰敬、「遠心力を利用したアクティブ動吸振器による構造物の制振」、一般社団法人日本機械学会、Dynamics and Design Conference 2018 講演論文集
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献２の振動制御装置における制御方法には、改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、制御方法を改善した振動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１は、被制御物に取付けられて、前記被制御物の振動を抑制する振動制御装置であって、前記被制御物に取付けられる支持部材と、前記支持部材に取付けられ、第１面上で第１軸回りの第１向きに回転する第１錘と、前記支持部材に取付けられ、前記第１面と平行な第２面上で第２軸回りの前記第１向きとは反対の第２向きに回転し、前記第１錘の質量に等しい質量を有する第２錘と、前記被制御物の状態を検出する検出部と、前記第１錘及び前記第２錘を回転駆動する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出部の検出した前記被制御物の前記状態の変化に応じて作成した制御信号を用いて、前記第１錘及び前記第２錘の回転を制御する、振動制御装置である。
【００１０】
（２）本発明の態様２は、前記制御部は、前記検出部が検出した検出信号の正負に応じて被制御２値信号を出力する二値化部と、前記第１錘及び前記第２錘の回転に応じて、前記制御信号である錘２値信号を出力する二値化信号出力と、前記第１錘及び前記第２錘の回転速度を制御する速度制御部と、前記被制御２値信号及び前記錘２値信号が互いに一致するように、前記速度制御部により前記第１錘及び前記第２錘の回転速度を制御する一致制御部と、を有する、（１）に記載の振動制御装置であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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