JPH0214514B2 - - Google Patents
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- JPH0214514B2 JPH0214514B2 JP10625384A JP10625384A JPH0214514B2 JP H0214514 B2 JPH0214514 B2 JP H0214514B2 JP 10625384 A JP10625384 A JP 10625384A JP 10625384 A JP10625384 A JP 10625384A JP H0214514 B2 JPH0214514 B2 JP H0214514B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- feed screws
- movable mass
- drive motor
- feed
- Prior art date
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- Expired
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Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、送りネジを用いて可動質量を可動
させ振動を制御する振動制御装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vibration control device that controls vibration by moving a movable mass using a feed screw.
近年、ビル等の建築構造物はその規模などにお
いてますます高層化、大規模化しているが、設計
手法等の洗練により、柔軟化、軽量化の傾向にあ
る。したがつて強い風や地震等の外乱により、第
1図の点線で示すような振動を生じており、この
ような振動はビルの居住者に不快感を与え、特に
地震の際には非常に大きな振動を引き起こす可能
性がある。このような問題を解決するために、従
来から用いられていたものに、第2図に示す振動
制御装置がある。この振動制御装置は、第1図に
示した高層ビル1の屋上に近い階に設置されてい
て、往復動可能な可動質量2と、この可動質量2
をその端部に固定されたナツト3を介して往復動
させる送りネジ4と、その送りネジ4を回転せし
める駆動モータ5と、その駆動モータ5に制御電
流を与える制御器6と、高層ビル1の振動を検出
し制御器6にそれに対応した制御電流を発生せし
める振動センサ7と、上記可動質量2と高層ビル
1との間に介在するバネ(図示せず)とから構成
されていた。 BACKGROUND ART In recent years, architectural structures such as buildings have become increasingly taller and larger in scale, but due to the sophistication of design methods, they are becoming more flexible and lighter. Therefore, disturbances such as strong winds and earthquakes cause vibrations as shown by the dotted lines in Figure 1. Such vibrations cause discomfort to building occupants, and can be especially severe during earthquakes. May cause large vibrations. A vibration control device shown in FIG. 2 has been conventionally used to solve such problems. This vibration control device is installed on a floor near the roof of a high-rise building 1 shown in FIG.
A feed screw 4 that reciprocates through a nut 3 fixed to the end thereof, a drive motor 5 that rotates the feed screw 4, a controller 6 that applies a control current to the drive motor 5, and a high-rise building 1. It consisted of a vibration sensor 7 that detects vibrations and causes the controller 6 to generate a corresponding control current, and a spring (not shown) interposed between the movable mass 2 and the high-rise building 1.
このような構成からなる従来の振動制御装置
は、振動物体である高層ビル1が図で示す振動方
向に振動しようとすると、振動センサ7によつて
振動が検知される。この検知信号に対応した制御
電流が制御器6によつて駆動モータ5に与えら
れ、送りネジ4からナツト3を介して振動速度に
比例した制御力として可動質量2に作用するの
で、可動質量2は振動方向とは反対の方向に可動
し、その慣性力によつて振動が抑制されていた。 In the conventional vibration control device having such a configuration, when the high-rise building 1, which is a vibrating object, attempts to vibrate in the vibration direction shown in the figure, the vibration sensor 7 detects the vibration. A control current corresponding to this detection signal is applied to the drive motor 5 by the controller 6, and acts on the movable mass 2 via the feed screw 4 and the nut 3 as a control force proportional to the vibration speed. was movable in the opposite direction to the vibration direction, and its inertial force suppressed the vibration.
しかるに従来の振動制御装置にあつては、制御
力の作用方向が反転する都度、送りネジ4とナツ
ト3間にバツクラツシが介在するために、送りネ
ジ4の回転運動と可動質量2の往復動とが対応せ
ず、振動制御の効果が悪くなること、およびこの
バツクラツシのために場合によつては振動制御が
不安定となることなどの欠点があつた。 However, in the conventional vibration control device, each time the direction of action of the control force is reversed, there is a backlash between the feed screw 4 and the nut 3, so that the rotational movement of the feed screw 4 and the reciprocating movement of the movable mass 2 are However, due to this backlash, the vibration control becomes unstable in some cases.
この発明は以上のような欠点を除くためになさ
れたもので、バツクラツシを相殺することにより
安定かつ制御効果の高い振動制御装置を提供する
ものである。以下図面に従つてこの発明の一実施
例について説明する。 The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and provides a vibration control device that is stable and has high control effects by offsetting backlash. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第3図は2つの送りネジなどで構成される振動
制御装置を示すものであつて、それぞれを識別す
る必要がある関連機器にはA,Bの添字を附して
ある。駆動モータ5はマウント16に固定されて
いて、その出力軸9には駆動歯車13がキーなど
を用いてすべらないように取り付けられている。
駆動歯車13には2つの従動歯車14A,14B
が噛み合つており、それぞれの歯車軸15A,1
5Bには同一リード方向、同一ピツチを有する送
りネジ4A,4Bの軸端がキーなどを用いてすべ
らないように取り付けられている。歯車軸15
A,15Bは送りネジ4A,4Bとキーなどを用
いてすべらないように取り付けられている端部近
くを、マウント8に固着された軸受10A,10
Bに回転自在に保持されており、送りネジ4A,
4Bにはナツト3A,3Bが螺着している。この
ナツト3A,3Bは組立時点で、送りネジ4A,
4Bとナツト3A,3B間にそれぞれに介在する
バツクラツシ、ならびに駆動歯車13と従動歯車
14A,14B間にそれぞれ介在するバツクラツ
シを相殺するように、上記2本の送りネジを、送
りネジの軸方向に予圧を生じるようにナツト3
A,3Bにあらかじめ定められた量の初期回転力
を与えて可動質量2に固定されている。したがつ
て2つの送りネジ4A,4Bの軸を駆動モータ5
によつて同一方向に回転させることによつて、レ
ール11上を滑らかに移動できるように組み立て
られたリニア軸受12を下端に設けた可動質量2
は前后に円滑に往復動することができる。 FIG. 3 shows a vibration control device composed of two feed screws, etc., and related devices that need to be identified are given subscripts A and B. The drive motor 5 is fixed to a mount 16, and a drive gear 13 is attached to its output shaft 9 using a key or the like to prevent it from slipping.
The driving gear 13 has two driven gears 14A and 14B.
are in mesh with each other, and the respective gear shafts 15A, 1
The shaft ends of feed screws 4A and 4B having the same lead direction and the same pitch are attached to the feed screw 5B using a key or the like to prevent them from slipping. Gear shaft 15
Bearings 10A, 10 are fixed to the mount 8 near the ends A and 15B are attached to the feed screws 4A and 4B using a key etc. so as not to slip.
B is rotatably held, and feed screws 4A,
Nuts 3A and 3B are screwed onto 4B. These nuts 3A and 3B are attached to the feed screws 4A and 3B at the time of assembly.
The above two feed screws are moved in the axial direction of the feed screws so as to cancel out the backlashes between the nuts 4B and the nuts 3A and 3B, and the backlashes between the drive gear 13 and the driven gears 14A and 14B. Nut 3 to create preload
A and 3B are fixed to the movable mass 2 by applying a predetermined amount of initial rotational force to them. Therefore, the shafts of the two feed screws 4A and 4B are driven by the motor 5.
A movable mass 2 having a linear bearing 12 at its lower end assembled so as to be able to move smoothly on a rail 11 by rotating it in the same direction by a movable mass 2.
can smoothly reciprocate from front to back.
次にこの発明による振動制御装置の動作につい
て説明する。高層ビル1が図の振動方向に振動し
ようとすると、振動センサ7はその信号を検知
し、制御器6に加速信号を送る。制御器6はこの
信号を受け、積分し速度信号に変換した後、速度
信号に対応した電流を駆動モータ5に送るため、
駆動モータ5は振動速度に対応したトルクTを発
生し、駆動歯車13を介してそれぞれの従動歯車
14A,14Bに対してトルクT/2を伝達する。
これによつて従動歯車14A,14Bの歯車軸に
キーなどを用いてすべらないように取り付けられ
ている送りネジ4A,4Bとこれに螺着している
ナツト3A,3Bには、振動方向とは反対方向に
それぞれ
U/2=2π×T/2/L L:送りネジのリード長
の制御力が伝達される。送りネジ4A,4Bとナ
ツト3A,3B間にそれぞれ介在するバツクラツ
シ、ならびに駆動歯車13と従動歯車14A,1
4B間にそれぞれ介在するバツクラツシはあらか
じめ相殺されているので、駆動モータ5のトルク
作用方向が反転すれば、ナツト3A,3Bに加わ
る制御力も反転する。したがつてナツト3A,3
Bが固着されている可動質量2は、ナツト3A,
3Bと一体となつて運動するため、高層ビル1の
振動は減衰し、安定かつ制御効果の高い振動制御
が実現される。 Next, the operation of the vibration control device according to the present invention will be explained. When the high-rise building 1 attempts to vibrate in the vibration direction shown in the figure, the vibration sensor 7 detects the signal and sends an acceleration signal to the controller 6. The controller 6 receives this signal, integrates it, converts it into a speed signal, and then sends a current corresponding to the speed signal to the drive motor 5.
The drive motor 5 generates a torque T corresponding to the vibration speed, and transmits the torque T/2 to each of the driven gears 14A and 14B via the drive gear 13.
As a result, the vibration directions of the feed screws 4A, 4B, which are attached to the gear shafts of the driven gears 14A, 14B using a key or the like to prevent them from slipping, and the nuts 3A, 3B screwed thereto, are determined in the same direction. U/2=2π×T/2/L L: The control force for the lead length of the feed screw is transmitted in the opposite direction. Backlashes interposed between the feed screws 4A, 4B and the nuts 3A, 3B, respectively, as well as the drive gear 13 and the driven gears 14A, 1
Since the backlashes between the nuts 3A and 4B are canceled out in advance, if the direction of torque action of the drive motor 5 is reversed, the control force applied to the nuts 3A and 3B is also reversed. Therefore, Natsuto 3A, 3
The movable mass 2 to which B is fixed has nuts 3A,
Since it moves in unison with 3B, the vibrations of the high-rise building 1 are attenuated, and stable and highly effective vibration control is realized.
この時の運動方程式はつぎの式で表わされる。 The equation of motion at this time is expressed by the following formula.
m1X¨1+k1X1+k2(X2−X1)=F−U ……(1)
m2X¨2+k2(X2−X1)=U ……(2)
U=CX〓1 ……(3)
ここに
m1;高層ビルのモーダル質量
k1;高層ビルのバネ定数
m2;可動質量の質量
k2;可動質量と高層ビル間のバネ定数
X1、X〓1、X¨1;高層ビルの変位、速度、加速度
X2、X〓2、X¨2;可動質量の変位、速度、加速度
F;外力
U;制御力
C;ゲイン定数
なお以上の説明では、高層ビルにこの発明の振
動制御装置を適用した例について説明したが、他
の振動物体、例えば一般家屋、塔、橋梁等にも適
用できることはいうまでもない。 m 1 X¨ 1 + k 1 X 1 + k 2 ( X 2 − CX〓 1 ...(3) Here m 1 ; Modal mass of the high-rise building k 1 ; Spring constant of the high-rise building m 2 ; Mass of the movable mass k 2 ; Spring constant between the movable mass and the high-rise building X 1 , X〓 1 , X¨ 1 ; Displacement, velocity , and acceleration of the high-rise building. X 2 , Although an example in which the vibration control device of the present invention is applied to a high-rise building has been described, it goes without saying that it can also be applied to other vibrating objects, such as ordinary houses, towers, bridges, etc.
第1図は高層ビルの斜視図、第2図は振動制御
装置の従来例を示す図、第3図はこの発明による
振動制御装置の構成図で、図中2は可動質量、4
は送りネジ、5は駆動モータ、6は制御器、7は
振動センサである。なお、図中同一あるいは相当
部分には同一符号を附してある。
Fig. 1 is a perspective view of a high-rise building, Fig. 2 is a diagram showing a conventional example of a vibration control device, and Fig. 3 is a configuration diagram of a vibration control device according to the present invention.
5 is a feed screw, 5 is a drive motor, 6 is a controller, and 7 is a vibration sensor. In addition, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts in the figures.
Claims (1)
サの検知した信号を受け、それに対応した電流を
流す制御器と、この制御器から制御電流を受け回
転する駆動モータと、この駆動モータに歯車を介
して駆動される2本の送りネジと、この2本の送
りネジにそれぞれ螺着したナツトに固定され送り
ネジの軸方向に往復動する可動質量からなる振動
制御装置において、上記2本の送りネジを、送り
ネジの軸方向に予圧を生じるようにそれぞれのナ
ツトにあらかじめ定められた量の初期回転力を与
えて可動質量に組み付けたことを特徴とする振動
制御装置。1. A vibration sensor that detects vibration, a controller that receives a signal detected by this vibration sensor and flows a corresponding current, a drive motor that receives a control current from this controller and rotates, and a gear connected to this drive motor. In a vibration control device consisting of two feed screws that are driven by the two feed screws, and a movable mass that is fixed to a nut screwed onto each of the two feed screws and reciprocates in the axial direction of the feed screws, the two feed screws are is assembled to a movable mass by applying a predetermined amount of initial rotational force to each nut so as to generate preload in the axial direction of the feed screw.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10625384A JPS60250169A (en) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | Vibration control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10625384A JPS60250169A (en) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | Vibration control apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60250169A JPS60250169A (en) | 1985-12-10 |
| JPH0214514B2 true JPH0214514B2 (en) | 1990-04-09 |
Family
ID=14428935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10625384A Granted JPS60250169A (en) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | Vibration control apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60250169A (en) |
-
1984
- 1984-05-25 JP JP10625384A patent/JPS60250169A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60250169A (en) | 1985-12-10 |
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