JPH0556414B2 - - Google Patents
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- JPH0556414B2 JPH0556414B2 JP59192251A JP19225184A JPH0556414B2 JP H0556414 B2 JPH0556414 B2 JP H0556414B2 JP 59192251 A JP59192251 A JP 59192251A JP 19225184 A JP19225184 A JP 19225184A JP H0556414 B2 JPH0556414 B2 JP H0556414B2
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- vibration
- movable mass
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- control device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
- F16F7/1005—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass
- F16F7/1011—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass by electromagnetic means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
- E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、ラツク・ピニオン機構を用いて可
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 [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a vibration control device that controls vibration by moving a movable mass using a rack and pinion mechanism.
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1がある。この振動制御装置1は、第1
図に示した高層ビル2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3と、この可動質
量3を可動さす油圧アクチユエータ4と、この油
圧アクチエエータ4を作動させる油圧サーボ5
と、高層ビル2の振動を検出する振動センサー6
と、上記可動質量3と高層ビル2との間に介在す
るバネ7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. In order to solve such problems, there is a vibration control device 1 shown in FIG. 2 that has been conventionally used. This vibration control device 1 includes a first
A movable mass 3 that is installed on a floor near the roof of the high-rise building 2 shown in the figure and is capable of reciprocating motion, a hydraulic actuator 4 that moves this movable mass 3, and a hydraulic servo 5 that operates this hydraulic actuator 4
and a vibration sensor 6 that detects the vibrations of the high-rise building 2.
and a spring 7 interposed between the movable mass 3 and the high-rise building 2.
このような構成からなる従来の振動制御装置1
は、振動物体である高層ビル2が図で示すX方向
に振動しようとすると、振動センサ6によつて振
動が検知される。この検知信号によつて油圧サー
ボ5は油圧アクチユエータ4に振動速度に比例し
た制御力を作動せしめるため、これに連動した可
動質量3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制御された。 Conventional vibration control device 1 having such a configuration
When the high-rise building 2, which is a vibrating object, tries to vibrate in the X direction shown in the figure, the vibration sensor 6 detects the vibration. In response to this detection signal, the hydraulic servo 5 operates the hydraulic actuator 4 with a control force proportional to the vibration speed, so the movable mass 3 linked thereto moves in the opposite direction to the vibration direction.
Vibration was controlled by the inertial force.
しかるに、従来の振動制御装置は、油圧アクチ
ユエータを使用しているため、装置自身がかなり
大掛りとなり、設置する場合、かなりのスペース
を必要とした。またメンテナスもかなりの頻度で
必要であり、騒音も大きいなどの欠点を有してい
た。 However, since the conventional vibration control device uses a hydraulic actuator, the device itself is quite large and requires a considerable amount of space when installed. In addition, maintenance work is required quite frequently, and there are also drawbacks such as high noise.
この発明は以上のような問題点を除くためにな
されたもので、構造が簡単で、メンナンスが容易
な振動制御装置を提供するものである。
The present invention was made to eliminate the above-mentioned problems, and provides a vibration control device that is simple in structure and easy to maintain.
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。第3図において2,3,6は第2図に
示したものと同様であるが、第2図における油圧
アクチユエータ4と油圧サーボ5は、第3図では
モータ9と制御器8におきかえられており、モー
タ9の駆動軸に取り付けられたピニオン10と、
これに噛み合うラツク11により可動質量3を駆
動するようになつている。また第2図におけるば
ね7は、第3図においてはモータ9と同軸に取つ
けられたエンコーダ12により可動質量3と高層
ビル2の相対変位x2−x1を検出し、これに比例し
た復元力をモータ9により発生させる、いわゆる
電気ばねにおきかえられている。13は可動質量
3を低摩擦で案内するスライドベアリング、14
はレールである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 3, 2, 3, and 6 are the same as those shown in FIG. 2, but the hydraulic actuator 4 and hydraulic servo 5 in FIG. 2 are replaced with a motor 9 and a controller 8 in FIG. and a pinion 10 attached to the drive shaft of the motor 9;
The movable mass 3 is driven by a rack 11 that engages with it. In addition, the spring 7 in FIG. 2 detects the relative displacement x 2 −x 1 between the movable mass 3 and the high-rise building 2 by the encoder 12 installed coaxially with the motor 9 in FIG. It has been replaced with a so-called electric spring whose force is generated by a motor 9. 13 is a slide bearing that guides the movable mass 3 with low friction; 14
is a rail.
以上の構成から成るこの発明の動作について説
明すると、高層ビル2が図のx方向に振動しよう
とすると、振動センサ6はその信号を検知し制御
器8に振動加速度信号を送る。制御器8はこの信
号を受け、積分し速度信号に対応した電流をモー
タ9に速るため、モータ9は振動速度に対応した
トルクTを発生し回転する。発生したトルクT
は、ピニオン・ラツク機構により、ピニオン10
のモジユール円の直径をDとすれば、
U=2T/D ……(1)
なる大きさの制御力Uに変換され可動質量3とモ
ータ9の取付ベース間に作用し、高層ビル2の振
動を減衰させる。この場合の運動方程式は、次式
で表わされる。 The operation of the present invention having the above configuration will be described. When the high-rise building 2 tries to vibrate in the x direction in the figure, the vibration sensor 6 detects the signal and sends a vibration acceleration signal to the controller 8. The controller 8 receives this signal, integrates it, and supplies a current corresponding to the speed signal to the motor 9, so that the motor 9 generates a torque T corresponding to the vibration speed and rotates. Torque T generated
The pinion 10 is
If D is the diameter of the module circle of Attenuate. The equation of motion in this case is expressed by the following equation.
m1x″1+k1x1+k2(x1−x2)=F−U……(2)
m2x″2+k2(x2−x1)=U ……(3)
U=cx′1 ……(4)
ここで、
m1:高層ビルのモーダル質量
k1: 〃 のバネ定数
m2:可動質量の質量
k2:可動質量と高層ビルとの間のバネ定数
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
上記のように、可動質量3と高層ビル2との間
に作用させる制御力Uを、ピニオン・ラツク機構
により回転方向のトルクTより得ているため、メ
ンテナンスが容易で設計のしやすいモータを利用
することができるようになつている。またピニオ
ン・ラツク機構を用いることにより駆動部を非常
にコンパクトに構成することができ、第3図に示
すように駆動部分全体を可動質量3の内側に収め
ることも可能となる。 m 1 x″ 1 +k 1 x 1 +k 2 (x 1 −x 2 )=F−U……(2) m 2 x″ 2 +k 2 (x 2 −x 1 )=U……(3) U= cx' 1 ...(4) where, m 1 : Modal mass of the high-rise building k 1 : Spring constant of 〃 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 high-rise building x 2 , x′ 2 , x″ 2 : Displacement, speed, and acceleration of movable mass F: External force U: Control force C: Gain As mentioned above, Since the control force U acting between the movable mass 3 and the high-rise building 2 is obtained from the torque T in the rotational direction by the pinion rack mechanism, it is possible to use a motor that is easy to maintain and easy to design. It's getting old. Furthermore, by using the pinion rack mechanism, the drive section can be constructed very compactly, and the entire drive section can be housed inside the movable mass 3, as shown in FIG.
第4図は、この発明の他の実施例を示したもの
で、2,3,6,8,9,10,11,12,1
3,14は第3図と同様であるが、第4図におけ
る例では、モータ9が可動質量3例に取り付けら
れ、ラツク11が振動体である高層ビル2側に取
り付けられている。またモータ9とピニオン10
の間にはギアボツクス15が設けられている。 FIG. 4 shows another embodiment of the invention, 2, 3, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 1
3 and 14 are the same as in FIG. 3, but in the example shown in FIG. 4, the motor 9 is attached to three movable masses, and the rack 11 is attached to the side of the high-rise building 2, which is the vibrating body. Also motor 9 and pinion 10
A gearbox 15 is provided between them.
ここで、高層ビル2に振動が生じた場合の各部
の動作は、第3図における例とまつたく同様であ
るが、モータ9で発生するトルクTと制御力Uの
関係は、ギアボツクス15のギア比を1:nと
し、ピニオン10のモジユール円の直径をDとす
れば、
U=2nT/D ……(5)
となり、第3図に示した例と比較すれば、同等の
制御力Uを発生するのに1/nのトルクで良いこ
とがわかる。このように、ラツク11を振動体で
ある高層ビル2側に固定した場合にも設計の容易
なモータ9を利用してコンパクトな振動制御装置
を構成することができ、特にモータ9とピニオン
10の間にギアボツクス15を用いれば、このギ
ア比を適当に選ぶことによりトルクの容量が小さ
いモータでも使用できることになる。このギアブ
ツクス15は、ラツク11を可動質量3側とする
第3図の例にも利用することができることは言う
までもない。 Here, the operation of each part when vibration occurs in the high-rise building 2 is exactly the same as the example shown in FIG. 3, but the relationship between the torque T generated by the motor 9 and the control force U is If the ratio is 1:n and the diameter of the module circle of pinion 10 is D, then U=2nT/D...(5), and if we compare it with the example shown in Figure 3, we can obtain the same control force U. It can be seen that a torque of 1/n is sufficient for generation. In this way, even when the rack 11 is fixed to the side of the high-rise building 2, which is the vibrating body, a compact vibration control device can be constructed using the motor 9, which is easy to design. If a gearbox 15 is used in between, even a motor with a small torque capacity can be used by appropriately selecting the gear ratio. It goes without saying that this gearbook 15 can also be used in the example shown in FIG. 3 in which the rack 11 is on the movable mass 3 side.
第5図はこの発明の他の実施例を示すもので、
第2図におけるラツク11を可動質量3の一部と
して形成したもので、大型のラツクの場合には、
可動質量3の一部に直接歯切りして製作したり、
小型の場合には型による成形等で製作することが
できる。この場合には装置の組み立て、調整が非
常に簡略化され、ラツクの取り付け・調整部分が
不要となるため駆動部を一層コンパクトに設計す
ることが可能となる。 FIG. 5 shows another embodiment of this invention,
The rack 11 in FIG. 2 is formed as a part of the movable mass 3, and in the case of a large rack,
It can be manufactured by directly cutting gears into a part of the movable mass 3, or
In the case of a small size, it can be manufactured by molding or the like. In this case, assembly and adjustment of the device are greatly simplified, and the rack mounting and adjustment parts are no longer necessary, making it possible to design the drive section even more compactly.
また上記は高層ビルにこの発明の振動制御装置
を適用した例を説明したが、他の振動体、例えば
一般家屋、塔、橋梁等にも適用できることは言う
までもない。 Further, although the above description has been given of an example in which the vibration control device of the present invention is applied to a high-rise building, it goes without saying that it can also be applied to other vibrating bodies, such as ordinary houses, towers, bridges, etc.
以上詳述したようにこの発明によれば、高層ビ
ル等の振動を減衰させる振動制御装置においてメ
ンテナンスが容易で設計のしやすいモータを利用
してコンパクトな装置が設計でき、さらにギアボ
ツクス等のトルク変換機構を併用すればトルク容
量の小さいモータによつても振動制御を効率良く
行なうことができる。 As detailed above, according to the present invention, a compact device can be designed using a motor that is easy to maintain and easy to design in a vibration control device for damping vibrations of high-rise buildings, etc., and furthermore, it is possible to design a compact device using a motor that is easy to maintain and easy to design. If the mechanism is used in combination, vibration control can be performed efficiently even with a motor with a small torque capacity.
第1図は高層ビルの斜視図、第2図は従来例を
示す断面図、第3図はこの発明による振動制御装
置の斜視図、第4図はこの発明の他の実施例を示
す斜視図、第5図はこの発明を利用した可動質量
を示す図である。図中3は可動質量、6は振動セ
ンサ、8は制御器、9はモータ、10はピニオ
ン、11はラツクである。
なお、図中同一あるいは相当部分には同一符号
を付して示してある。
Fig. 1 is a perspective view of a high-rise building, Fig. 2 is a sectional view showing a conventional example, Fig. 3 is a perspective view of a vibration control device according to the present invention, and Fig. 4 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. , FIG. 5 is a diagram illustrating a movable mass utilizing the present invention. In the figure, 3 is a movable mass, 6 is a vibration sensor, 8 is a controller, 9 is a motor, 10 is a pinion, and 11 is a rack. It should be noted that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.
Claims (1)
振動セン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、この制御器からら制御電
流を受け回転する駆動モータと、上記振動体に回
転自在に固定され上記駆動モータより駆動トルク
を伝達されるピニオンギアと、このピニオンギア
と噛み合うラツクに固定され、ラツク軸方向に可
動する可動質量により構成され、上記可動質量に
上記ラツクを収納する空間部を設け、上記空間部
においてラツクとピニオンギアとを噛み合うこと
を特徴とする制動制御装置。 2 可動質量と一体にしてラツクを形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項の振動制御装
置。 3 振動体の振動を検知する振動センサと、この
振動セン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、上記振動体に固定
されたラツクと、このラツクに噛み合い、可動質
量に回転自在に固定された上記駆動モータより駆
動トルクを伝達されるピニオンギアと、ラツク軸
方向に可動する可動質量より構成され、上記可動
質量に上記駆動モータを収納する空間部を設け、
上記空間部においてラツクとピニオンギアとが噛
み合うことを特徴とする振動制御装置。[Claims] 1. A vibration sensor that detects the vibration of a vibrating body, a controller that receives a signal detected by the vibration sensor and flows a current corresponding to the signal, and a drive that receives a control current from the controller and rotates. It consists of a motor, a pinion gear that is rotatably fixed to the vibrating body and receives drive torque from the drive motor, and a movable mass that is fixed to a rack that meshes with the pinion gear and is movable in the direction of the rack axis. A brake control device characterized in that the mass is provided with a space for accommodating the rack, and the rack and pinion gear are engaged with each other in the space. 2. The vibration control device according to claim 1, characterized in that a rack is formed integrally with the movable mass. 3. A vibration sensor that detects the vibration of the vibrating body, a controller that receives a signal detected by the vibration sensor and sends a corresponding current, a drive motor that receives a control current from the controller and rotates, and a drive motor that rotates the vibrating body. It consists of a fixed rack, a pinion gear that meshes with the rack and transmits drive torque from the drive motor that is rotatably fixed to the movable mass, and a movable mass that moves in the direction of the rack axis. A space is provided to accommodate the drive motor,
A vibration control device characterized in that a rack and a pinion gear mesh in the space.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19225184A JPS6170243A (en) | 1984-09-13 | 1984-09-13 | Vibration control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19225184A JPS6170243A (en) | 1984-09-13 | 1984-09-13 | Vibration control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170243A JPS6170243A (en) | 1986-04-11 |
| JPH0556414B2 true JPH0556414B2 (en) | 1993-08-19 |
Family
ID=16288179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19225184A Granted JPS6170243A (en) | 1984-09-13 | 1984-09-13 | Vibration control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170243A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2668990B2 (en) * | 1988-10-06 | 1997-10-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | Structure damping device |
| JP2512956Y2 (en) * | 1988-12-08 | 1996-10-02 | 石川島播磨重工業株式会社 | Structural vibration control device |
| JPH0280235U (en) * | 1988-12-08 | 1990-06-20 | ||
| JP2504915Y2 (en) * | 1988-12-08 | 1996-07-24 | 石川島播磨重工業株式会社 | Structural vibration control device |
| KR100354177B1 (en) * | 1994-09-14 | 2003-08-30 | 가부시키가이샤 후지타 | Mass damper |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5685464U (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-09 | ||
| JPS58217838A (en) * | 1982-06-10 | 1983-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | Vibration insulating device |
| JPS5950243A (en) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | dynamic vibration reducer |
-
1984
- 1984-09-13 JP JP19225184A patent/JPS6170243A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6170243A (en) | 1986-04-11 |
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