JPH10184780A

JPH10184780A - 減揺装置

Info

Publication number: JPH10184780A
Application number: JP34839096A
Authority: JP
Inventors: Toru Maeda; 前田　　徹; Isao Masuzawa; 功益沢
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】可動質量と被減揺対象物の間でつねに最適な
位相関係が維持されるように構成された減揺装置を提供
することを目的とする。【解決手段】減揺装置は、軌道に沿って往復運動可能
な可動質量と可動質量の復元力を発生するための復元力
発生装置と復元力を調節するための復元力調節装置とを
有し、復元力調節装置は可動質量の位相が被減揺対象物
の位相に対して所定の最適位相関係を維持しているか否
かを検出し、最適位相関係が劣化したときにその偏倚量
を検出する。この偏倚量に基づいて可動質量の位相を調
節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減揺対象物の動揺
を軽減するための減揺装置に関し、特に、軌道上を往復
運動する可動質量によって減揺対象物の動揺を軽減する
ように構成された動吸振器型の減揺装置に関する。減揺
対象物には、停船中の船舶、パージ等の海上又は水上に
浮遊した海洋構造物及びリフト、ゴンドラ等の空中に吊
り下げられた構造物がある。

【０００２】

【従来の技術】減揺装置には、能動型と受動型が知られ
ている。能動型の減揺装置は、減揺対象物の動揺をセン
サによって検出し、アクチュエータによって可動質量を
振動させるように構成されている。可動質量の振動は、
減揺対象物の動揺を軽減するように位相制御される。ま
たジャイロ効果によるトルクを用いて減揺作用を生成す
るものもある。

【０００３】一方、受動型の減揺装置は動吸振器原理を
用い、可動質量を駆動させるためのアクチュエータを用
いない。従って構造がより簡単であり、また電力を消費
しないため適用範囲が広い。一般に動吸振器原理の減揺
装置は、典型的には軌道に沿って往復運動する可動質量
と可動質量に復元力を付与する復元力発生装置とを有す
る。

【０００４】図５を参照して従来の減揺装置の例につい
て説明する。この減揺装置は本願出願人と同一の出願人
によって平成８年３月２５日付にて出願された特願平第
８−６８１０９号（Ｔ９６０００２２）に記載されたも
のであり、詳細については同出願を参照されたい。

【０００５】この減揺装置は軌道部材１１と軌道部材１
１に沿って自由に移動可能な可動質量１２と軌道部材１
１を両側にて支持する支持部材１３Ａ、１３Ｂと可動質
量１２に装着されたワイヤ１５とワイヤ１５を案内する
１対のローラ１７Ａ、１７Ｂとを有する。可動質量１２
の下端には小さなローラ１２Ａが装着され、ワイヤ１５
の一端１５Ａはこのローラ１２Ａに装着されている。

【０００６】減揺装置は、ワイヤ１５を所定の張力にて
引っ張るための張力発生装置２０とワイヤ１５の張力を
調節するための張力調節装置３０とを有する。張力発生
装置２０によって可動質量２１の往復運動の復元力が生
成される。また張力調節装置３０によって可動質量２１
の往復運動の復元力が調節される。従って張力発生装置
２０は復元力発生装置であり、張力調節装置３０は復元
力調節装置である。

【０００７】張力発生装置２０は、ワイヤ１５の他端１
５Ｂに接続された引っ張りばね２１と張りばね２１の一
端２１Ａに装着されたリミットスイッチ装置２３とを有
する。引っ引っ張りばねはコイルばねであってよい。リ
ミットスイッチ装置２３は引っ張りばね２１の伸びが所
定の大きさより大きくなると信号を生成するように構成
されている。

【０００８】リミットスイッチ装置２３は例えば、引っ
張りばね２１の一端２１Ａに装着された第１の接点２３
Ａと基台５１に装着された第２の接点２３Ｂとを有し、
引っ張りばね２１の伸びが所定の大きさを越えると２つ
の接点の開閉状態が変化し、信号を生成するように構成
されてよい。

【０００９】張力調節装置３０は例えば、張力発生装置
２０の引っ張りばねを変位させるように構成されてよ
い。本例の張力調節装置３０は、引っ張りばね２１の他
端２１Ｂに接続されたワイヤ３１を巻き取るための巻き
取りローラ３３とこのローラ３３に装着された歯車３５
とこの歯車３５と係合するウォーム歯車３７とウォーム
歯車３７を回転させるためのハンドル付き回転軸３８と
を有する。

【００１０】また張力調節装置３０はワイヤ１５の引っ
張力を指示する指示装置を有し、この指示装置は図示の
ように引っ張りばね２１の一端２１Ｂのワイヤ３１に装
着された針４１と目盛り４２とを有する。尚、針４１は
巻き取りローラ３３又は歯車３５に装着されてよく、目
盛り４２はこの針４１の動きを指示するように配置され
る。

【００１１】図示のように軌道部材１１に沿ってｘ軸を
とり、それに垂直下方にｙ軸をとる。またｘｙ軸に垂直
に（紙面に垂直に）ｚ軸をとる。座標の原点Ｏを軌道部
材１１の中央位置にとる。支持部材１３Ａ、１３Ｂは減
揺対象物の所定の基台５１に垂直に装着される。軌道部
材１１は基台５１に平行に配置される。

【００１２】本例の減揺装置はｚ軸（紙面に垂直な軸
線）に平行な回転軸線周りの動揺を減少させるように構
成されている。ローラ１７Ａ、１７Ｂは原点Ｏの下方に
配置されており、可動質量１２が原点Ｏの位置にあると
き、ワイヤ１５はＹ軸に沿って延在する。このときのワ
イヤ１５の張力を初期張力Ｆ₀とする。減揺対象物が動
揺すると可動質量１２は原点Ｏを中心に往復運動する。
例えば、可動質量１２が第１の支持部材１３Ａの近くに
配置されたものとする。このときの可動質量１２の変位
をｘ、ワイヤ１５の張力をＦとする。

【００１３】ワイヤ１５の弾性変形は十分小さいから無
視することができる。ワイヤ１５の初期張力Ｆ₀及び張
力Ｆは、張力発生装置２０の引っ張りばね２１によって
生成される。一方、可動質量１２の往復運動の復元力は
ワイヤ１５の張力Ｆとワイヤ１５の傾斜角θによって決
まる。

【００１４】後に説明するが、ワイヤ１５の張力Ｆは、
引っ張りばね２１の伸びδと引っ張りばね２１の初期張
力Ｆ₀によって決まる。従って、往復運動の復元力を調
節するためには、引っ張りばね２１の初期張力Ｆ₀を調
節すればよい。

【００１５】可動質量１２の固有動揺周期Ｔは復元力の
関数だから、可動質量１２の固有動揺周期Ｔを変化させ
るためには、引っ張りばね２１の初期張力Ｆ₀を調節す
ればよい。

【００１６】本例によると、引っ張りばね２１の初期張
力Ｆ₀は張力調節装置３０によって調節されることがで
きる。張力調節装置３０は手動で作動することができ
る。図示のように、ウォーム歯車３７は、ハンドル付き
回転軸３８に接続されることができるように構成されて
いる。

【００１７】先ず可動質量１２を原点Ｏの位置に配置
し、ハンドル付き回転軸３８をウォーム歯車３７に接続
して作動する。それによって、ウォーム歯車３７は回転
し、それに係合している歯車３５も回転する。歯車３５
が回転するとそれに装着された巻き取りローラ３３が回
転し、引っ張りばね２１の他端２１Ｂに接続されたワイ
ヤ３１が巻き取られ又は緩められる。引っ張りばね２１
は巻き取りローラ３３方向に引っ張られ又は緩められ
る。それによって引っ張りばね２１は伸縮し、ワイヤ１
５に作用する初期張力Ｆ₀は増加又は減少する。

【００１８】以下に、引っ張りばね２１の初期張力Ｆ₀
とワイヤ１５の張力Ｆ、可動質量１２の復元力Ｆ_X及び
固有動揺周期Ｔの関係を解析する。ここでは、図１に示
すように軌道部材１１が直線状であり、可動質量１２の
運動経路が直線である場合について考える。

【００１９】可動質量１２が原点Ｏに配置されていると
き、ワイヤ１５に作用する張力、即ち、初期張力をＦ₀
とする。次に、図示の一点鎖線１２’にて示すように、
可動質量１２が原点Ｏから右側の支持部材１３Ａ方向に
移動した状態を考える。このときの可動質量１２の座標
をｘとし、ワイヤ１５のｙ軸に対する傾斜角をθ、ワイ
ヤ１５に作用する張力をＦとする。

【００２０】引っ張りばね２１の伸びδは次のように表
される。但し、可動質量１２に装着されたローラ１２Ａ
の中心からローラ１７Ａ、１７Ｂの中心までのｙ軸方向
の距離をｂとする。また、ローラ１７Ａ、１７Ｂの半径
は十分小さいものとする。

【００２１】

【数１】δ＝√（ｂ²＋ｘ²）−ｂ

【００２２】引っ張りばね２１のばね定数をＫとする
と、ワイヤ１５に作用する張力Ｆは次のように表され
る。

【００２３】

【数２】Ｆ＝Ｆ₀＋Ｋδ ＝Ｆ₀＋Ｋ〔√（ｂ²＋ｘ²）−ｂ〕

【００２４】可動質量１２に作用する復元力Ｆ_Xは、ワ
イヤ１５の張力Ｆのｘ軸方向の成分であるから次のよう
に表される。

【００２５】

【数３】Ｆ_X＝Ｆｓｉｎθ＝［Ｆ₀＋Ｋ〔√（ｂ²＋ｘ²）−ｂ〕］・［ｘ／√（ｂ²＋ｘ²）］＝Ｋｘ＋（Ｆ₀−Ｋｂ）ｘ／√（ｂ²＋ｘ²）＝Ｋ_EQｘ

【００２６】ここでＫ_EQは等価ばね定数と称され次の式
によって表される。

【００２７】

【数４】Ｋ_EQ＝Ｋ＋（Ｆ₀−Ｋｂ）／√（ｂ²＋ｘ²）

【００２８】ここで、変位ｘが距離ｂに比べて十分小さ
いと仮定すると、等価ばね定数Ｋ_EQ及び復元力Ｆ_Xは次
のように表される。

【００２９】

【数５】Ｋ_EQ＝Ｆ₀／ｂＦ_X＝Ｋ_EQｘ＝（Ｆ₀／ｂ）ｘ

【００３０】この振動系の固有周期Ｔは次の式によって
表される。

【００３１】

【数６】Ｔ＝２π√（ｍ／Ｋ_EQ）

【００３２】ここでｍは可動質量１２の質量である。固
有動揺周期Ｔは、等価ばね定数Ｋ_EQが増加すると減少
し、等価ばね定数Ｋ_EQが減少すると増加する。数４の式
又は数５の式より明らかなように、等価ばね定数Ｋ
_EQは、初期張力Ｆ₀が増加すると増加し、初期張力Ｆ₀
が減少すると減少する。結局、固有動揺周期Ｔは、初期
張力Ｆ₀が増加すると減少し、初期張力Ｆ₀が減少する
と増加する。

【００３３】数４の式及び数５の式により明らかなよう
に、等価ばね定数Ｋ_EQは、初期張力Ｆ₀とＫｂの大小関
係によって変化し、次のような３つの場合に分けられ
る。

【００３４】（１）Ｆ₀＝Ｋｂの場合この場合をここでは、基準状態と称することとする。こ
のとき、等価ばね定数Ｋ_EQ、復元力Ｆ_X及び固有周期Ｔ
は次のようになる。

【００３５】

【数７】Ｋ_EQ＝ＫＦ_X＝ＫｘＴ＝２π√（ｍ／Ｋ）

【００３６】等価ばね定数Ｋ_EQは引っ張りばね２１のば
ね定数Ｋに等しく、復元力Ｆ_X及び固有周期Ｔはばね定
数Ｋと変位ｘのみによって決まる。

【００３７】（２）Ｆ₀＞Ｋｂの場合これは、初期張力Ｆ₀を基準状態の場合より増加させた
場合に相当する。このとき、等価ばね定数Ｋ_EQ、復元力
Ｆ_X及び固有周期Ｔ_EQは次のようになる。

【００３８】

【数８】Ｋ_EQ＞ＫＦ_X＞ＫｘＴ＜２π√（ｍ／Ｋ）

【００３９】基準状態と比較して、等価ばね定数Ｋ_EQ及
び復元力Ｆ_Xは増加し、固有周期Ｔは減少する。

【００４０】（３）Ｆ₀＜Ｋｂの場合これは、初期張力Ｆ₀を基準状態の場合より減少させた
場合に相当する。このとき、等価ばね定数Ｋ_EQ、復元力
Ｆ_X及び固有周期Ｔは次のようになる。

【００４１】

【数９】Ｋ_EQ＜ＫＦ_X＜ＫｘＴ＞２π√（ｍ／Ｋ）

【００４２】基準状態と比較して、等価ばね定数Ｋ_EQ及
び復元力Ｆ_Xは減少し、固有周期Ｔは増加する。

【００４３】以上の解析より明らかなように、この減揺
装置によると、初期張力Ｆ₀を調節することによって等
価ばね定数Ｋ_EQが変化し、復元力Ｆ_X及び固有周期Ｔが
変化する。初期張力Ｆ₀を増加させれば、可動質量１２
の復元力Ｆ_Xは増加し固有周期Ｔは減少する。また初期
張力Ｆ₀を減少させれば、可動質量１２の復元力Ｆ_Xは
減少し固有周期Ｔは増加する。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、動吸振器原理
を用いた減揺装置では、可動質量１２の振動周期と減揺
対象物の動揺周期が等しく且つ可動質量１２の振動と減
揺対象物の動揺の間に最適な位相関係が存在するとき、
最も効果的な減揺効果が得られる。より詳細には、可動
質量１２の振動の位相が減揺対象物の動揺の位相より約
９０°遅れているとき、最も効果的な減揺効果が得られ
ることが知られている。

【００４５】可動質量１２の振動の周期及び位相と減揺
対象物の動揺の周期及び位相はその固有周期Ｔの関数で
ある。従って、搭載している積み荷又は人間の数が変化
して減揺対象物の固有動揺周期が変化した場合には、可
動質量１２の固有周期を変化させることによって最適な
減揺効果が得られる。上述の例では、初期張力Ｆ₀を調
節することによって、可動質量１２の固有周期Ｔを変化
させ、それによって最適な減揺効果を得ることができ
る。

【００４６】しかしながら、従来の減揺装置では、予め
初期張力Ｆ₀を所望の値に設定することはできても、減
揺対象物が動揺している間にこの初期張力Ｆ₀を最適な
値に変化させることはできなかった。

【００４７】例えば、減揺対象物の動揺中に、突然の波
浪又は突風のような外力が加わり、減揺対象物の動揺の
位相が不規則に変化することがある。すると、それまで
維持されていた最適な位相関係が劣化し、所定の減揺効
果が得られなくなる場合がある。

【００４８】本発明は斯かる点に鑑み、減揺対象物が動
揺している間に制御系によって常に最適な位相関係を得
ることができる減揺装置を提供することを目的とする。

【００４９】

【課題を解決するための手段】本発明の減揺装置による
と、所定の軌道に沿って往復運動可能な可動質量と該可
動質量の復元力を発生するための復元力発生装置と復元
力を調節するための復元力調節装置とを有し、該復元力
調節装置は可動質量の振動の位相と減揺対象物の動揺の
位相が常に所定の最適位相関係に維持されるように可動
質量の位相を調節するように構成されている。

【００５０】本発明によると、減揺装置において、復元
力調節装置は可動質量の振動の位相を検出するための第
１の位相検出装置と減揺対象物の動揺の位相を検出する
ための第２の位相検出装置と第１及び第２の位相検出装
置の出力信号を入力して可動質量の振動の位相の所定の
最適位相関係に対する偏差量を演算する位相差演算部と
を有する。第１の位相検出装置は可動質量が軌道に沿っ
て正の方向に原点を通過したときに正のパルスを発生し
軌道に沿って負の方向に原点を通過したときに負のパル
スを発生するように構成されている。

【００５１】本発明によると、減揺装置において、第２
の位相検出装置は減揺対象物の傾斜角が負の最大値に達
したときに正のパルスを発生し減揺対象物の傾斜角が正
の最大値に達したときに負のパルスを発生するように構
成されている。第１の位相検出装置が正又は負のパルス
を発生した時点に時間の計測を開始し第２の位相検出装
置が負又は正のパルスを発生した時点で時間の計測を終
了し、それによって得られた計測時間に基づいて偏差量
を演算するように構成されている。計測時間は所定の最
適位相関係からの偏倚量を表している。

【００５２】本発明によると、減揺装置において、復元
力発生装置は可動質量を引っ張るためのばねを含む。復
元力調節装置はばねの偏差量を調節するように構成され
ている。復元力調節装置はばねの調整量を制限するよう
に構成されている。復元力調節装置は、ばねの端部に接
続された巻き取りワイヤと該巻き取りワイヤを巻き取る
ための巻き取りローラと該巻き取りローラに装着された
歯車と該歯車に係合しているウォーム歯車と該ウォーム
歯車を駆動するためのステップモータとを有し、該ステ
ップモータを作動させることによってばねの偏差量が調
節されるように構成されている。

【００５３】

【発明の実施の形態】図１を参照して本発明による減揺
装置の例を説明する。本例の減揺装置は図５に示した従
来の減揺装置と比較して、張力調節装置３０の構成が異
なり、それ以外の構成は従来の減揺装置の構成と同様で
あってよい。

【００５４】本例の減揺装置によると、張力調節装置３
０は、引っ張りばね２１の先端２１Ｂに接続されたワイ
ヤ３１を巻き取るための巻き取りローラ３３とこのロー
ラ３３に装着された歯車３５とこの歯車３５に係合する
ウォーム歯車３７とウォーム歯車３７を回転させるため
のステップモータ３９を有する。

【００５５】張力調節装置３０は更に、原点Ｏの位置に
配置された可動質量検出装置６１と基台５１に装着され
た傾斜計６２と両者の出力信号を入力する位相差演算部
６３と位相差演算部６３の出力を入力する修正量演算部
６４とステップモータ３９に命令信号を供給するモータ
制御部６５とを有する。

【００５６】可動質量検出装置６１は、可動質量１２が
原点Ｏを通過した時点ｔ₀とそのときの可動質量１２の
運動方向（正又は負）を検出する。傾斜計６２は減揺対
象物の傾斜角が最大となった時点ｔ₁とそのときの傾斜
角の増減方向（正又は負）を検出する。

【００５７】可動質量検出装置６１は、例えば隣接した
２つのフォトインタラプタ６１Ａ、６１Ｂを含むように
構成されてよい。また傾斜計６２は、例えば、加速度
計、ジャイロ等のレートセンサによって構成されてよ
い。可動質量検出装置６１及び傾斜計６２の動作につい
ては以下に図２を参照して説明する。

【００５８】位相差演算部６３は、可動質量検出装置６
１と傾斜計６２の出力信号を入力して、可動質量１２と
減揺対象物の位相関係を演算し、現在の位相関係と最適
な位相関係の間の偏差を演算する。修正量演算部６４
は、位相修正量を演算しそれをモータ制御部６５に供給
する。モータ制御部６５はステップモータ３９にモータ
駆動命令信号を供給する。それによってステップモータ
３９は駆動され、ワイヤ１５の張力が制御され、可動質
量１２の振動の固有周期が調節される。

【００５９】図２を参照して、可動質量検出装置６１及
び傾斜計６２の動作を説明する。可動質量検出装置６１
は、隣接した２つのフォトインタラプタ６１Ａ、６１Ｂ
を含み、可動質量１２の中心が通過したことを検出する
ように構成されてよい。図２Ａは第１のフォトインタラ
プタ６１Ａの出力信号であり、図２Ｂは第２のフォトイ
ンタラプタ６１Ｂの出力信号である。図２Ｃは可動質量
検出装置６１の出力信号である。

【００６０】例えば、図１に示すように、可動質量１２
がｘ軸に沿って正の方向（右方向）に移動するとき、可
動質量１２の中心を第１のフォトインタラプタ６１Ａが
先に検出し、次に第２のフォトインタラプタ６１Ｂが検
出するように、２つのフォトインタラプタ６１Ａ、６１
Ｂを配置する。こうすると、可動質量１２がｘ軸に沿っ
て負の方向（左方向）に移動するとき、可動質量１２の
中心を第２のフォトインタラプタ６１Ｂが先に検出し、
次に第１のフォトインタラプタ６１Ａが検出する。

【００６１】第１のフォトインタラプタ６２Ａが先にパ
ルス信号を出力し次に第２のフォトインタラプタ６２Ｂ
パルス信号を出力した時に、可動質量１２が正の方向に
移動していると判定し、正のパルスを出力し、逆に第２
のフォトインタラプタ６２Ｂが先にパルス信号を出力し
次に第１のフォトインタラプタ６２Ａがパルス信号を出
力した時に、可動質量１２が負の方向に移動していると
判定し、負のパルスを出力する。

【００６２】図２Ｃに示すように、可動質量検出装置６
１が正のパルスを出力すると、可動質量１２は正の方向
に移動しながら原点Ｏを通過し、負のパルスを出力する
と、可動質量１２は負の方向に移動しながら原点Ｏを通
過したことになる。

【００６３】傾斜計６２は、例えば、図２Ｄに示すよう
に水平面に対する減揺対象物の傾斜角θを指示する信号
を生成する傾斜角検出部とこの傾斜角検出部の出力信号
に基づいて図２Ｅに示すように正又は負のパルスを発生
させるパルス発生部とを有する。パルス発生部は例えば
図２Ｅに示すように傾斜角θが正の最大値に達したとき
に負のパルスを発生し、負の最大値に達したときに正の
パルスを発生するように構成されてよい。

【００６４】尚、上述の説明では、可動質量検出装置６
１は図２Ｃに示す如きパルス信号を出力し、傾斜計６２
は図２Ｅに示す如きパルス信号を出力するように構成さ
れているが、可動質量検出装置６１は図２Ａ及び図２Ｂ
に示す如きパルス信号を出力し、傾斜計６２は図２Ｄに
示す如き信号を出力し、図２Ｃ及び図２Ｅに示す如きパ
ルス信号は位相差演算部６３が生成するように構成して
もよい。

【００６５】図３を参照して本例の張力調節装置３０の
制御系の動作を説明する。図３Ａは可動質量検出装置６
１の出力信号であり、図２Ｃのグラフと同一である。可
動質量検出装置６１の出力信号は正負の周期的なパルス
であり、その周期は可動質量１２の振動の周期Ｔ_Wに等
しい。図３Ｂ〜図３Ｄは傾斜計６２の出力信号であり、
図２Ｅのグラフと同一である。傾斜計６２の出力信号は
正負の周期的なパルスであり、その周期は減揺対象物の
動揺の周期Ｔ_Sに等しい。

【００６６】図３Ｂは可動質量１２の振動と減揺対象物
の動揺の間に最適な又は理想的の位相関係が維持されて
いる場合の傾斜計６２の出力信号を示す。上述のよう
に、最適な位相関係が維持されているとき、可動質量１
２の振動の位相は減揺対象物の動揺の位相に対して９０
°遅れている。

【００６７】可動質量検出装置６１は変位がゼロ（ｘ＝
０）となる時点を検出し、傾斜計６２は傾斜角が最大と
なる時点を検出する。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、
両者の検出時点が一致し且つ出力パルスの極性が反対な
ら、可動質量１２の振動と減揺対象物の動揺は最適な位
相関係にある。

【００６８】減揺対象物に急激な外力が作用して位相関
係が劣化したと仮定する。図３Ｃは減揺対象物の位相が
最適位相関係より遅れた状態（可動質量１２の位相が最
適位相関係より進んでいる状態）を示し、その時の傾斜
計６２の出力信号を示す。図３Ｄは減揺対象物の位相が
最適位相関係より進んだ状態（可動質量１２の位相が最
適位相関係より遅れている状態）を示す。

【００６９】可動質量１２が原点Ｏを正の方向に通過し
た時点をｔ₀、減揺対象物の傾斜角が正又は負の最大値
に達した時点をｔ₁とする。両者の偏差δは最適位相関
係に対する偏倚を表す。図３Ｂに示すように最適位相関
係にある場合には偏差量δはゼロであるが、図３Ｃ及び
図３Ｄに示すように、減揺対象物の位相が最適位相関係
より偏倚した場合には偏差量δは進み又は遅れを表す。

【００７０】以下に偏差量δの求め方の例を説明する。
図示のように、可動質量検出装置６１が正のパルスを出
力した時点をｔ₀とし、その後、傾斜計６２が正又は負
のパルスを出力した時点をｔ₁とする。可動質量検出装
置６１が正のパルスを出力した時点ｔ₀より時間の計測
を開始する。時間の計測を開始した後に、傾斜計６２
が、可動質量検出装置６１の出力パルスと反対の極性の
パルス、即ち、負のパルスを出力した場合には、そこで
時間の計測を終了し、次の式によって偏差量δ₁を求め
る。

【００７１】

【数１０】δ₁＝ｔ₁−ｔ₀

【００７２】時間の計測を開始した後に、傾斜計６２
が、可動質量検出装置６１の出力パルスと同一の極性の
パルス、即ち、正のパルスを出力した場合には、そこで
時間の再計測を開始し、可動質量検出装置６１が次のパ
ルスを出力するまで再計測する。再計測開始後に可動質
量検出装置６１は、傾斜計６２の出力パルスと反対の極
性のパルスを出力する。可動質量検出装置６１がパルス
を出力した時点をｔ₂とすると、偏差量δ₂は次の式に
よって求められる。

【００７３】

【数１１】δ₂＝ｔ₂−ｔ₁

【００７４】可動質量１２が原点Ｏを正の方向に通過し
た時点をｔ₀として時間の計測を開始する場合を説明し
たが、可動質量１２が原点Ｏを負の方向に通過した時点
をｔ ₀として時間の計測を開始しても同様である。可動
質量検出装置６１から出力された時間計測の開始パルス
と傾斜計６２から出力された時間計測の終了パルスは互
いに極性が反対となる。

【００７５】数１０の式によって偏差量δ₁を求める場
合は、図３Ｃに示すように減揺対象物の位相が最適位相
関係より遅れた場合（可動質量１２の位相が最適位相関
係より進んでいる場合）となり、数１１の式によって偏
差量δ₂を求める場合は、図３Ｄに示すように減揺対象
物の位相が最適位相関係より進んだ場合（可動質量１２
の位相が最適位相関係より遅れている場合）となる。

【００７６】こうして本例によると、数１０の式及び数
１１の式によって求められた偏差量δ₁、δ₂は最適位
相関係に対する偏倚量及び偏倚の方向を示している。従
って、この偏差量δ₁、δ₂に基づいて可動質量１２の
固有周期を調節すればよい。図３Ｃに示す場合、即ち、
可動質量１２の位相が最適位相関係より進んでいる場合
は、可動質量１２の固有周期が最適固有周期より長い場
合に対応する。従って、張力調節装置３０によって可動
質量１２の固有周期が偏差量δ₁に相当する量だけ短く
なるように調節される。

【００７７】図３Ｄに示す場合、即ち、可動質量１２の
位相が最適位相関係より遅れている場合は、可動質量１
２の固有周期が最適固有周期より短い場合に対応する。
従って、張力調節装置３０によって可動質量１２の固有
周期が偏差量δ₂に相当する量だけ長くなるように調節
される。

【００７８】図５を参照して制御系の演算処理の流れを
説明する。先ずステップ１００にて偏差量δの演算処理
が開始される。ステップ１０１にて時間の計測が開始さ
れる。上述のように時間の計測は可動質量検出装置６１
が正又は負のパルスを出力することによって開始され
る。ステップ１０２にて可動質量検出装置６１のパルス
と傾斜計６２のパルスの極性が判定される。即ち、図３
Ｃの場合か又は図３Ｄの場合かが判定される。

【００７９】可動質量検出装置６１からの出力パルスと
傾斜計６２からの出力パルスの極性が反対の場合にはス
テップ１０３に進み数１０の式によって偏差量δ₁が求
められる。可動質量検出装置６１からの出力パルスと傾
斜計６２からの出力パルスの極性が同一の場合にはステ
ップ１０４に進み、その時点より時間が再計測される。
今度は次の可動質量検出装置６１からの出力パルスによ
って時間の再計測は終了する。このときステップ１０５
に進み、数１１の式によって偏差量δ₂が求められる。

【００８０】最後にステップ１０６にて、偏差量δ₁、
δ₂に対応したステップモータの制御が行われる。第１
の偏差量δ₁に相当する分だけ、可動質量１２の固有周
期が短くなるように制御され、第２の偏差量δ₂に相当
する分だけ、可動質量１２の固有周期が長くなるように
制御される。

【００８１】尚、ステップ１０６では、同時に偏差量δ
₁、δ₂の制限がなされる。偏差量δ₁、δ₂が大きく
なると、ステップモータ３９への命令信号が大きくな
り、ステップモータ３９が脱調することとなる。従って
本例では、ステップモータ３９の脱調を防止するため
に、偏差量δ₁、δ₂が制限される。この制限は次の式
によって表される。

【００８２】

【数１２】｜δ｜≦δ_MAX

【００８３】ここに右辺のδ_MAXは偏差量の許容最大値
である。左辺の｜δ｜は偏差量δ₁、δ₂の絶対値であ
る。ここでは、偏差値δ₁、δ₂の添字１、２の代わり
に、可動質量１２の固有周期の増減に対応して正負の符
号を付して、δ₁＝−δ、δ ₂＝＋δと置き換えた。

【００８４】偏差量δ₁、δ₂の絶対値｜δ｜が許容最
大値δ_MAXを超えた場合には、偏差値δ₁、δ₂の代わ
りに許容最大値δ_MAXが使用され、許容最大値δ_MAXに
対応した命令値がステップモータ３９への供給される。

【００８５】こうして本例ではステップモータ３９へ供
給する命令信号は所定の値より大きくなることが回避さ
れ、ステップモータ３９の脱調が防止される。

【００８６】再び図１を参照して説明する。上述の偏差
量δ₁、δ₂は位相差演算部６３によって求められる。
位相差演算部６３は偏差量δ₁、δ₂を計数するための
クロック装置を含む。偏差量δ₁、δ₂から可動質量１
２の固有周期の修正量を求める演算は、修正量演算部６
４によって求められる。モータ制御部６５は修正量に基
づいて命令信号を生成しステップモータ３９に供給す
る。

【００８７】以上本発明の実施の形態について詳細に説
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。

【００８８】

【発明の効果】本発明によると、減揺対象物の動揺中に
突然外力が作用して最適位相関係が劣化しても、常に、
最適な位相関係が回復される利点を有する。

【００８９】本発明によると、減揺対象物の動揺中に位
相が突然変化しても、常に、最適な位相関係が維持され
るから、減揺対象物に対して最適な減揺効果を達成する
ことができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による減揺装置の構成例を示す図であ
る。

【図２】本発明による可動質量検出装置及び傾斜計の出
力信号を説明するための説明図である。

【図３】可動質量の振動の位相と減揺対象物の動揺の位
相の間の関係を説明するための可動質量検出装置及び傾
斜計の出力信号を示す図である。

【図４】本発明による減揺装置の制御系の制御演算部の
動作を示す流れ図である。

【図５】従来の減揺装置の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１１軌道部材１２可動質量１２Ａローラ１３Ａ、１３Ｂ支持部材１５ワイヤ１７Ａ、１７Ｂローラ２０張力発生装置２１引っ張りばね２３リミットスイッチ装置３０張力調節装置３１ワイヤ３３巻き取りローラ３５歯車３７ウォーム歯車３８ハンドル付き回転軸３９ステップモータ４１針４２目盛り５１基台６１可動質量検出装置６２傾斜計６３位相差演算部６４修正量演算部６５モータ制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の軌道に沿って往復運動可能な可動
質量と該可動質量の復元力を発生するための復元力発生
装置と上記復元力を調節するための復元力調節装置とを
有し、該復元力調節装置は上記可動質量の振動の位相と
減揺対象物の動揺の位相が常に所定の最適位相関係に維
持されるように上記可動質量の位相を調節するように構
成された減揺装置。
【請求項２】請求項１記載の減揺装置において、上記
復元力調節装置は上記可動質量の振動の位相を検出する
ための第１の位相検出装置と上記減揺対象物の動揺の位
相を検出するための第２の位相検出装置と上記第１及び
第２の位相検出装置の出力信号を入力して上記可動質量
の振動の位相の上記所定の最適位相関係に対する偏差量
を演算する位相差演算部とを有することを特徴とする減
揺装置。
【請求項３】請求項２記載の減揺装置において、上記
第１の位相検出装置は上記可動質量が上記軌道に沿って
正の方向に原点を通過したときに正のパルスを発生し上
記軌道に沿って負の方向に原点を通過したときに負のパ
ルスを発生するように構成されていることを特徴とする
減揺装置。
【請求項４】請求項２又３は記載の減揺装置におい
て、上記第２の位相検出装置は上記減揺対象物の傾斜角
が負の最大値に達したときに正のパルスを発生し上記減
揺対象物の傾斜角が正の最大値に達したときに負のパル
スを発生するように構成されていることを特徴とする減
揺装置。
【請求項５】請求項４記載の減揺装置において、上記
第１の位相検出装置が正又は負のパルスを発生した時点
に時間の計測を開始し上記第２の位相検出装置が負又は
正のパルスを発生した時点で時間の計測を終了し、それ
によって得られた計測時間に基づいて上記偏差量を演算
するように構成されていることを特徴とする減揺装置。
【請求項６】請求項５記載の減揺装置において、上記
計測時間は上記所定の最適位相関係からの偏倚量を表し
ていることを特徴とする減揺装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の
減揺装置において、上記復元力発生装置は上記可動質量
を引っ張るためのばねを含むことを特徴とする減揺装
置。
【請求項８】請求項７記載の減揺装置において、上記
復元力調節装置は上記ばねの偏差量を調節するように構
成されていることを特徴とする減揺装置。
【請求項９】請求項８記載の減揺装置において、上記
復元力調節装置は上記ばねの調整量を制限するように構
成されていることを特徴とする減揺装置。
【請求項１０】請求項７又は８記載の減揺装置におい
て、上記復元力調節装置は、上記ばねの端部に接続され
た巻き取りワイヤと該巻き取りワイヤを巻き取るための
巻き取りローラと該巻き取りローラに装着された歯車と
該歯車に係合しているウォーム歯車と該ウォーム歯車を
駆動するためのステップモータとを有し、該ステップモ
ータを作動させることによって上記ばねの偏差量が調節
されるように構成されていることを特徴とする減揺装
置。