JP3190423B2 - Structure damping device - Google Patents

Structure damping device

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JP3190423B2
JP3190423B2 JP12629792A JP12629792A JP3190423B2 JP 3190423 B2 JP3190423 B2 JP 3190423B2 JP 12629792 A JP12629792 A JP 12629792A JP 12629792 A JP12629792 A JP 12629792A JP 3190423 B2 JP3190423 B2 JP 3190423B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高層ビル,タワー等の
構造物の制振装置に係り、特にジャイロ機構を用いて水
平方向の振動を低減可能な構造物の制振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for structures such as high-rise buildings and towers, and more particularly to a vibration control device for structures capable of reducing horizontal vibrations by using a gyro mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】構造物に対して風や地震等の外力が作用
して生じる振動を制振制御する装置としては、従来、例
えば特開平3−81476号公報等に記載されているジ
ャイロ機構の原理を利用した構造物の制振装置が知られ
ている。この装置は、一定の角速度で高速回転する回転
体の回転軸をフレームが軸支し、そのフレームを、上記
回転体の回転軸に直交し,且つ水平な方向の軸線を支持
軸として該支持軸周りに回転可能に,支持台を介して構
造物に支持されてなる制振用ジャイロ装置を使用したも
のである。
2. Description of the Related Art As a device for controlling vibration generated by an external force such as a wind or an earthquake acting on a structure, a gyro mechanism described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-81476 is known. 2. Description of the Related Art A structure vibration damping device using the principle is known. In this apparatus, a frame supports a rotating shaft of a rotating body that rotates at a high speed at a constant angular velocity, and the frame is supported by an axis in a direction perpendicular to the rotating shaft of the rotating body and in a horizontal direction as a supporting axis. A gyro device for vibration suppression is used which is rotatably supported by a structure via a support base.

【0003】この制振装置では、例えば構造物の水平振
動を制御するときには、予め上記回転体を水平面内(傾
斜角が零の位置)で高速回転させた状態で前記制振用ジ
ャイロ装置を構造物に設置しておき、支持軸の方向をX
軸とすると、X軸方向から入力される外力によって構造
物ならびに回転体に所定の角速度の回転変形が生じる
と、X軸周りに所定のモーメントが発生する。このモー
メントによって、回転体に対してX軸周り,即ち支持軸
周りに所定の角速度の回転動(歳差運動)を生じて、Y
軸周りに、上記角速度に比例した制振モーメントが、上
記構造物に生じている回転変形とは逆方向に発生し、そ
の制振モーメントが両支持台を介して構造物に入力して
構造物に生じている回転変形を低減する。
In this vibration damping device, for example, when controlling horizontal vibration of a structure, the gyro device for vibration damping is constructed in a state where the rotating body is previously rotated at a high speed in a horizontal plane (a position where the inclination angle is zero). Object, and set the direction of the support shaft to X
Assuming that the shaft is an axis, a predetermined moment is generated around the X axis when a rotational deformation at a predetermined angular velocity occurs in the structure and the rotating body due to an external force input from the X axis direction. Due to this moment, a rotational motion (precession) of a predetermined angular velocity is generated around the X axis, that is, around the support axis with respect to the rotating body, and Y
Around the axis, a vibration damping moment proportional to the angular velocity is generated in a direction opposite to the rotational deformation occurring in the structure, and the vibration damping moment is input to the structure via both support bases, and the structure Reduce the rotational deformation occurring in

【0004】この制振モーメントは、構造物に対して正
逆繰り返される回転変形に追従して発生し、もって構造
物に入力した振動を低減する。しかしながら、上記のよ
うな制振用ジャイロ装置の回転体の歳差運動によって発
生する制振モーメントは、構造物に対して支持台を介し
鉛直方向の力(偶力)として作用して制振力となるわけ
であるが、その偶力を構成する力は常に構造物に対して
鉛直方向に作用しているわけではなく、その時点の回転
体の水平面に対する傾斜角によって一部は構造物に捩じ
れ動を生じる水平偶力(捩じれモーメント)となる。
[0004] The vibration damping moment is generated by following the rotational deformation of the structure that is repeated in the forward and reverse directions, thereby reducing the vibration input to the structure. However, the damping moment generated by the precession of the rotating body of the above-described gyro device for vibration suppression acts as a vertical force (couple) on the structure via the support table, and the vibration damping force is generated. However, the force that constitutes the couple is not always acting on the structure in the vertical direction, and a part of the rotating body is twisted by the inclination angle with respect to the horizontal plane at that time. It becomes a horizontal couple (torsion moment) that causes motion.

【0005】これを消去するために、従来の装置にあっ
ては、上記制振装置の半分の性能を有する制振用ジャイ
ロ装置を2台設置し、互いの支持軸を平行にして構造物
に設置すると共に、回転体を互いに逆方向に回転させて
おき、両装置の回転体に逆方向の同じ角速度を発生させ
ることで上記捩じれモーメントを相殺し、水平方向の制
振モーメントのみを構造物に付与するようにしている。
In order to eliminate this, in a conventional device, two vibration control gyro devices having half the performance of the above-described vibration control device are installed, and their supporting shafts are made parallel to each other to form a structure. At the same time, the rotating bodies are rotated in opposite directions to each other, and the rotating bodies of both devices generate the same angular velocity in opposite directions to offset the torsional moment, and only the horizontal damping moment is applied to the structure. I am giving it.

【0006】また、特開平1−244001号公報に記
載されているようなものもある。これは、回転軸を水平
にして高速回転する回転体をフレームが軸支し、そのフ
レームを上記回転軸に直交し且つ鉛直な支持軸周りに回
転可能に支持してなる制振用ジャイロ装置を2基一対と
して、その一対の制振用ジャイロ装置の回転体の回転軸
が共に、制振したい水平な一方向,例えばX軸方向に向
くようにして構造物に設置し、さらに、一対の制振用ジ
ャイロ装置による制振モーメントを、そのモーメントの
Y軸方向の分力が互いに打ち消す方向になるように発生
させて、構造物に入力された水平1方向の振動を低減し
ている。
[0006] Further, there is one disclosed in JP-A-1-244001. This is a vibration suppression gyro device in which a frame supports a rotating body that rotates at a high speed with a rotation axis being horizontal, and the frame is rotatably supported around a vertical support axis perpendicular to the rotation axis. As a pair of two, the rotary shafts of the rotating bodies of the pair of vibration suppression gyro devices are installed on a structure so that both of them are directed in one horizontal direction, for example, the X-axis direction, in which vibration is to be controlled. A vibration damping moment by the vibrating gyro device is generated such that the component forces of the moment in the Y-axis direction cancel each other, thereby reducing vibration in one horizontal direction input to the structure.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制振装置にあっては、一方向の水平振動を制振する
のに少なくとも2台の制振用ジャイロ装置を必要として
いる。このため、任意の水平方向に発生している振動
を、互いに直交する2方向の水平振動とみなして制振し
ようとすると少なくとも4台の制振用ジャイロ装置を必
要とし、制振装置を構造物に設置するために広い専有空
間が必要であるという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional vibration damping device, at least two vibration damping gyro devices are required for damping horizontal vibration in one direction. For this reason, if vibrations generated in an arbitrary horizontal direction are regarded as horizontal vibrations in two directions orthogonal to each other and vibration is to be suppressed, at least four vibration control gyro devices are required, and the vibration control device requires a structure. However, there is a problem that a large exclusive space is required for installation in the area.

【0008】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、1対の制振用ジャイロ装置によって任
意の水平方向の振動を制振できる構造物の制振装置を目
的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vibration damping device for a structure capable of damping an arbitrary horizontal vibration by a pair of vibration damping gyro devices. I have.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物の制振装置は、回転軸を水平にして
高速回転する回転体を、その回転軸に直交し且つ鉛直な
支持軸周りに回転可能に支持してなる制振用ジャイロ装
置を構造物に設置して、上記回転体に支持軸周りの歳差
運動を生じさせ、その歳差運動の角速度に比例して発生
する制振モーメントによって水平方向に発生している構
造物の振動を低減する制振装置において、同一水平面で
互いに直交して形成される,制振する水平2方向をX軸
及びY軸として、各回転体の回転軸の軸線がそれぞれ上
記X軸及びY軸に向くように配置される2基の上記制振
用ジャイロ装置と、その各回転体の回転軸の上記X軸若
しくはY軸に対する傾き角度をそれぞれ検出する角度検
出手段と、各回転体をそれぞれ支持軸周りに回転駆動す
る回転動駆動手段と、構造物に発生している上記水平2
方向の水平動を検出する振動検出手段と、上記角度検出
手段,回転動駆動手段,及び振動検出手段に接続して、
振動検出手段から入力した信号をもとに,構造物に発生
している変位を相殺するのに要する水平2方向の各制振
モーメントを算出すると共に、角度検出手段から入力し
た各回転体の回転軸の傾き角度をもとに、上記算出した
制振モーメントを発生するために各回転体に付与すべき
角速度を算出し、その算出した角速度に対応した量の回
転トルクで各回転体を駆動する駆動指令を回転動駆動手
段に供給するコントローラとを備えたことを特徴として
いる。
In order to achieve the above object, a vibration damping device for a structure according to the present invention comprises a rotating member which rotates at a high speed with a rotating shaft being horizontal. A vibration suppression gyro device rotatably supported around a support shaft is installed on a structure, and the rotating body causes precession around the support shaft, which is generated in proportion to the angular velocity of the precession. In a vibration damping device that reduces vibration of a structure that is generated in the horizontal direction due to a vibration damping moment, two horizontal directions of vibration damping formed in the same horizontal plane and orthogonal to each other are defined as an X axis and a Y axis. Two vibration suppression gyro devices arranged so that the axes of the rotating shafts of the rotating bodies are directed to the X axis and the Y axis, respectively, and the inclination angles of the rotating shafts of the rotating bodies with respect to the X axis or the Y axis. Angle detection means for detecting each rotation, and each rotation And a rotational movement driving means for driving rotation about respective support shafts, the horizontal 2 occurring in the structure
A vibration detecting means for detecting horizontal movement in the direction, the angle detecting means, the rotational movement driving means, and the vibration detecting means,
Based on the signal input from the vibration detecting means, the two horizontal damping moments required to cancel the displacement occurring in the structure are calculated, and the rotation of each rotating body input from the angle detecting means is calculated. Based on the tilt angle of the shaft, calculate the angular velocity to be given to each rotating body in order to generate the above-described calculated vibration damping moment, and drive each rotating body with a rotating torque corresponding to the calculated angular velocity. A controller for supplying a drive command to the rotary drive means.

【0010】また、上記コントローラが、上記角度検出
手段,回転動駆動手段,及び振動検出手段と接続して、
振動検出手段から入力した信号をもとに上記水平2方向
に発生しているそれぞれの振動の大きさを算出し、その
水平2方向の各振動のうちの一方の振動が他方の振動に
比べて卓越して大きい場合には、角度検出手段からの信
号を参照しつつ回転動駆動手段を介して、両回転体の回
転軸を、上記水平2方向のうちの振動が卓越して大きい
制振方向に回転動した後に、振動検出手段から入力した
信号をもとに,構造物に発生している変位を相殺するの
に要する水平2方向の各制振モーメントを算出すると共
に、角度検出手段から入力した各回転体の回転軸の傾き
角度をもとに、上記算出した制振モーメントを発生する
ために各回転体に付与すべき角速度を算出し、その算出
した角速度に対応した量の回転トルクで各回転体を駆動
する駆動指令を回転動駆動手段に供給することを特徴と
する構造物の制振装置でもよい。
Further, the controller is connected to the angle detecting means, the rotation driving means, and the vibration detecting means,
The magnitude of each of the vibrations generated in the two horizontal directions is calculated based on the signal input from the vibration detection means, and one of the two horizontal vibrations is compared with the other vibration. If the vibration is predominantly large, the rotation axes of the two rotators are moved through the rotational driving means while referring to the signal from the angle detection means, and the vibration control direction in which the vibration in the two horizontal directions is predominant is large. After the rotational movement, the two horizontal damping moments required to cancel the displacement occurring in the structure are calculated based on the signal input from the vibration detecting means, and the input from the angle detecting means. Based on the tilt angle of the rotating shaft of each rotating body, the angular velocity to be given to each rotating body in order to generate the above-described calculated vibration damping moment is calculated, and the amount of the rotating torque corresponding to the calculated angular velocity is calculated. Turns the drive command to drive each rotating body. May be vibration damping device of a structure and supplying the dynamic driving means.

【0011】[0011]

【作用】一つの制振用ジャイロ装置において、高速回転
する回転体に対して支持軸周りに回転させる所定のトル
クを入力すると、回転体は、そのトルクに応じた,支持
軸を回転軸とする所定の角速度の回転動(歳差運動)を
生じて、支持軸及び回転軸を含む面内にその歳差運動の
角速度に比例した制振モーメントMを発生する。
In one vibration control gyro device, when a predetermined torque for rotating around a support shaft is input to a rotating body that rotates at a high speed, the rotating body uses the supporting shaft as a rotating shaft according to the torque. A rotational motion (precession) at a predetermined angular velocity is generated, and a vibration damping moment M is generated in a plane including the support shaft and the rotation axis in proportion to the angular velocity of the precession.

【0012】この制振モーメントMは次のような式で表
される。 M=Ω・I・ω ここで、Ω :回転体の支持軸周りの角速度 I :回転体の回転軸周りの質量回転慣性モーメント ω :回転体の回転軸周りの回転角速度 この制振モーメントMは、構造物に対して鉛直方向の力
(偶力)として作用し、構造物に生じる振動による変位
を低減する制振力となる。
The damping moment M is represented by the following equation. M = Ω · I · ω where Ω: angular velocity around the support axis of the rotating body I: mass rotational inertia moment around the rotating axis of the rotating body ω: rotational angular velocity around the rotating axis of the rotating body This acts as a vertical force (couple) on the structure, and serves as a vibration damping force for reducing displacement caused by vibration generated in the structure.

【0013】そして、この制振モーメントは回転体の回
転軸を含む面内に作用するが、本発明では、1対の制振
用ジャイロ装置の各回転体の回転軸の方向をそれぞれ、
制振方向である水平2方向に,即ち一方の回転体の回転
軸をX軸方向に、他方の回転体の回転軸をY軸方向に向
けているので、1対の制振用ジャイロ装置のうちの一方
の制振用ジャイロ装置は、主にX軸方向の制振モーメン
トを発生し、他方の制振用ジャイロ装置は、主にY軸方
向の制振モーメントを発生して、もって任意の方向に発
生している水平方向の変位を相殺し、構造物に発生して
いる水平振動を低減する。
The damping moment acts on a plane including the rotation axis of the rotating body. In the present invention, the direction of the rotation axis of each rotating body of the pair of vibration suppression gyro devices is
Since the two rotation directions are the horizontal directions, that is, the rotation axis of one rotating body is oriented in the X-axis direction, and the rotation axis of the other rotating body is oriented in the Y-axis direction, a pair of gyro apparatus for vibration suppression is used. One of the damping gyro devices generates a damping moment mainly in the X-axis direction, and the other damping gyro device generates a damping moment mainly in the Y-axis direction. The horizontal displacement generated in the direction is canceled, and the horizontal vibration generated in the structure is reduced.

【0014】しかしながら、実際には、各回転体の回転
軸は、支持軸周りの角速度によって予め向けられている
それぞれの制振方向,即ちX軸若しくはY軸から所定角
度だけ傾いてしまう。このため、上記制振モーメントM
は、特定の制振方向,例えば回転体の回転軸が予めX軸
に向けられていた該回転体の回転軸が、X軸からθ1
け回転動していると、上記制振モーメントは、下式のよ
うに、X軸方向の制振モーメントとY軸方向の制振モー
メントとに分けられる。
However, in practice, the rotation axis of each rotating body is inclined by a predetermined angle from the respective vibration damping directions, ie, the X axis or the Y axis, which are previously directed by the angular velocity around the support axis. Therefore, the vibration damping moment M
In a specific vibration damping direction, for example, when the rotation axis of the rotating body whose rotation axis is previously directed to the X axis rotates by θ 1 from the X axis, the vibration suppression moment becomes As shown in the following equation, the vibration damping moment is divided into an X-axis direction damping moment and a Y-axis direction damping moment.

【0015】 MX1=−Ω1 ・I・ω・sinθ1Y1=Ω1 ・I・ω・cosθ1 同様に、回転体の回転軸が予めY軸方向に向いていた制
振用ジャイロ装置の回転体の回転軸がY軸からθ2 だけ
回転動していると、上記制振モーメントは、下記のよう
に、X軸方向の制振モーメントとY軸方向の制振モーメ
ントとに分けられる。
M X1 = −Ω 1 · I · ω · sin θ 1 M Y1 = Ω 1 · I · ω · cos θ 1 Similarly, a vibration control gyro device in which the rotation axis of the rotating body is oriented in the Y-axis direction in advance. When the rotation axis of the rotating body rotates by θ 2 from the Y axis, the vibration damping moment is divided into a vibration damping moment in the X axis direction and a vibration damping moment in the Y axis direction as described below. .

【0016】 MX2=−Ω2 ・I・ω・cosθ2Y2=−Ω2 ・I・ω・sinθ2 ここで、Ω1,Ω2 は、各制振用ジャイロ装置の回転体に
おける支持軸周りに付与された角速度である。よって、
上記一対の制振用ジャイロ装置による、X軸方向及びY
軸方向の制振モーメントは、下式のように、両制振用ジ
ャイロ装置で発生した制振モーメントの合力として表さ
れる。
M X2 = −Ω 2 · I · ω · cos θ 2 M Y2 = −Ω 2 · I · ω · sin θ 2 Here, Ω 1 and Ω 2 are the support of the vibration suppression gyro device in the rotating body. This is the angular velocity given around the axis. Therefore,
X-axis direction and Y by the pair of vibration suppression gyro devices
The axial damping moment is expressed as the resultant of the damping moments generated by the two gyro devices for damping, as in the following equation.

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】これから、From now on,

【0019】[0019]

【数2】 (Equation 2)

【0020】と表現することができる。このとき、本発
明で使用する制振用ジャイロ装置では、支持軸周りに回
転体が回転動させられても、各回転体の回転軸はいつも
水平方向を向いているので、捩じれモーメントが発生す
ることがなく、不要な捩じれモーメントを相殺する処理
を設ける必要はない。
It can be expressed as At this time, in the vibration control gyro device used in the present invention, even if the rotating body is rotated around the support shaft, the rotating shaft of each rotating body is always oriented in the horizontal direction, so that a torsional moment is generated. There is no need to provide a process for canceling unnecessary torsional moment.

【0021】上記原理をもとに、本発明では、予め、1
対の制振用ジャイロ装置の各回転体の回転軸をそれぞれ
X軸及びY軸に向けておく。そして、構造物に風や地震
等による外力が入力されて構造物に水平動が発生する
と、その水平動が、構造物に設置されている振動検出手
段,例えば複数の速度計や加速度計等からなるセンサに
よって検出され、その検出値に応じた信号がコントロー
ラに供給される。
According to the present invention, based on the above principle, 1
The rotation axes of the respective rotating bodies of the pair of vibration suppression gyro devices are directed to the X axis and the Y axis, respectively. When an external force such as a wind or an earthquake is input to the structure and horizontal movement occurs in the structure, the horizontal movement is detected by vibration detecting means installed on the structure, such as a plurality of speedometers and accelerometers. And a signal corresponding to the detected value is supplied to the controller.

【0022】コントローラは、その信号をもとにその時
点で構造物に発生している水平方向の変位を相殺するX
軸方向の曲げモーメントMX ,及びY軸方向の曲げモー
メントMY を発生するための,両回転体に付与する支持
軸周りの角速度Ω1,Ω2 を上記式から求める。ここで、
両回転体の質量回転慣性モーメント及び回転角速度は予
め一定の値に設定されている。
The controller uses the signal to cancel the horizontal displacement currently occurring in the structure at that time.
The angular velocities Ω 1 and Ω 2 around the support shafts to be applied to both rotating bodies for generating the bending moment M X in the axial direction and the bending moment M Y in the Y-axis direction are obtained from the above equations. here,
The mass rotational inertia moment and the rotational angular velocity of both rotating bodies are set to predetermined values in advance.

【0023】なお、角度検出手段は、常時、それぞれの
回転体の回転軸の制振方向,即ちX軸若しくはY軸から
の傾き角度をコントローラに供給している。さらに、コ
ントローラは、上記算出した各角速度が生じるように、
各支持軸を回転軸として回転体を回転動させるための,
所定の回転トルクを発生する駆動指令を回転動駆動手段
に供給する。
The angle detecting means constantly supplies the controller with the vibration damping direction of the rotating shaft of each rotating body, that is, the inclination angle from the X axis or the Y axis. Further, the controller causes the calculated angular velocities to occur,
For rotating the rotating body with each support shaft as the rotation axis,
A drive command for generating a predetermined rotation torque is supplied to the rotation drive unit.

【0024】回転動駆動手段は、夫々回転体を支持軸周
りに所定トルクで回転駆動することで、各回転体に歳差
運動を発生させる。これにより、必要な水平2方向の制
振モーメントが発生して、構造物に生じた振動による、
その時点での水平方向の変位を低減する。これが、振動
による正逆繰り返して発生する変位に対して行われて構
造物の振動を低減する。
The rotary drive means generates a precession in each of the rotating bodies by rotating each of the rotating bodies at a predetermined torque around the supporting shaft. As a result, the necessary two horizontal damping moments are generated, and the vibration generated in the structure causes
The horizontal displacement at that time is reduced. This is performed with respect to the displacement that occurs repeatedly in the forward and reverse directions due to the vibration to reduce the vibration of the structure.

【0025】また、請求項2に記載されている装置にあ
っては、振動検出手段からの信号をもとに構造物に発生
しているX軸方向の振動の大きさとY軸方向の振動の大
きさとを比較して一方の振動の大きさが他方よりも卓越
して大きいと判断すると、上記のような制振処理を実施
する前に、各回転体の支持軸をそれぞれゆっくり回転さ
せて両回転体の回転軸を、共に上記制振する水平2方向
のうちの一方向に向けてから、上記のような制振制御を
実施する。
Further, in the apparatus according to the second aspect, the magnitude of the vibration in the X-axis direction and the magnitude of the vibration in the Y-axis direction generated in the structure based on the signal from the vibration detecting means. If it is determined that the magnitude of one of the vibrations is significantly greater than the other by comparing the magnitude with each other, the support shafts of the respective rotating bodies are each slowly rotated before performing the above-described vibration suppression processing, and the two After the rotation axis of the rotating body is directed to one of the two horizontal directions in which the vibration is suppressed, the above-described vibration suppression control is performed.

【0026】これによって、両制振用ジャイロ装置によ
って発生する制振モーメントは、共に卓越した大きさの
振動を発生している特定の一方向への制振力が大きくな
り、その方向に生じている曲げモーメントを大きな制振
力で低減できるようになる。
As a result, the damping moments generated by the two gyroscopes for vibration suppression have a large damping force in a particular direction in which vibrations of a remarkable magnitude are generated. Bending moment can be reduced with a large damping force.

【0027】[0027]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例の制振装置は、図1に示すように、構造物7の
頂部中央や途中階の中央部など,所定高さの制振位置
に、1対の制振用ジャイロ装置A,Bを互いに所定の間
隔をあけて設置して構成されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vibration damping device according to the present embodiment includes a pair of vibration damping gyro devices A and B at a predetermined height, such as the center of the top of a structure 7 or the center of a middle floor. Are arranged at a predetermined interval from each other.

【0028】構造物に設置する制振装置の主要部であ
る,上記制振用ジャイロ装置A,Bの構成を説明する
と、図2に示されるように、肉厚に成形された円盤形状
の回転体1が、その回転面を左右に向けて配置され、且
つその回転軸2が水平方向へ延びるように配設されてい
る。また、その回転体1の周りを所定の空間をあけて覆
うようにフレーム3が配置されて、上記回転体1の回転
軸2の左右両端側が、そのフレーム3の水平方向での中
心軸上の左右部分にそれぞれ図示しない軸受を介して回
転自在に軸支されている。
The structure of the gyro units A and B for vibration damping, which are the main parts of the vibration damping device installed on the structure, will be described. As shown in FIG. The body 1 is arranged so that its rotation surface faces left and right, and its rotation shaft 2 extends in the horizontal direction. A frame 3 is arranged so as to cover the rotating body 1 with a predetermined space therebetween, and the left and right ends of the rotating shaft 2 of the rotating body 1 are positioned on the center axis of the frame 3 in the horizontal direction. The left and right portions are rotatably supported via bearings (not shown).

【0029】上記回転体1の回転軸2の一端側は、回転
体駆動モータ5と接続している。その回転体駆動モータ
5は、その本体がフレーム3に固定されて、上記回転体
1を高速回転駆動する回転体駆動手段となり、その回転
体1を一定の回転角速度によって高速回転駆動してい
る。そして、上記回転体1の回転軸2に直交し且つ該回
転体1と同一の鉛直面内での鉛直方向を支持軸Sとし
て、上記フレーム3の上部及び下部から一対の支持ビー
ム4a,4bがそれぞれその支持軸S方向に,即ち上方
及び下方に向かって延びている。
One end of the rotating shaft 2 of the rotating body 1 is connected to a rotating body drive motor 5. The rotating body drive motor 5 has its main body fixed to the frame 3 and serves as rotating body driving means for rotating the rotating body 1 at a high speed. The rotating body driving motor 5 drives the rotating body 1 at a high rotational speed at a constant rotational angular velocity. A pair of support beams 4a and 4b are formed from the upper and lower portions of the frame 3 with the vertical direction in the same vertical plane as the rotary body 1 as the support axis S perpendicular to the rotary shaft 2 of the rotary body 1. Each extends in the direction of its support axis S, that is, upward and downward.

【0030】下方に延びた支持ビーム4aの下端部は、
電動モータ6に連結されている。その電動モータ6は、
構造物7に固定されていて、上記回転体1を上記支持軸
S周りに回転駆動する,回転動駆動手段を構成すると共
に、その電動モータ6は、コントローラ8に接続され
て、該コントローラ8から供給される指令によりフレー
ム3を支持軸S周りに所定のトルクで回転駆動し、上記
トルクに応じた所定角速度Ωで回転体1を支持軸S周り
に回転動(歳差運動)させるようになっている。
The lower end of the support beam 4a extending downward has
It is connected to the electric motor 6. The electric motor 6
The electric motor 6 is fixed to a structure 7 and drives the rotating body 1 to rotate around the support shaft S. The electric motor 6 is connected to a controller 8 and In response to the supplied command, the frame 3 is driven to rotate around the support shaft S with a predetermined torque, and the rotating body 1 is rotated around the support shaft S (precession) at a predetermined angular velocity Ω according to the torque. ing.

【0031】また、同じ支持ビーム4aの下端部側に
は、傾斜計9も取り付けられている。その傾斜計9は、
回転体1の回転軸2のそれぞれの制振方向に対する角傾
き角度を検出する角度検出手段となると共に、その傾斜
計9は、コントローラ8に接続されて、検出した回転体
1の傾き角度θに応じた信号を常時コントローラ8に供
給している。
An inclinometer 9 is also attached to the lower end of the same support beam 4a. The inclinometer 9
The angle sensor 9 serves as angle detecting means for detecting the angle of inclination of the rotating shaft 2 of the rotating body 1 with respect to each vibration damping direction, and the inclinometer 9 is connected to the controller 8 to detect the detected inclination angle θ of the rotating body 1. The corresponding signal is constantly supplied to the controller 8.

【0032】また、上方に延びる支持ビーム4bは、軸
を上下にして回転可能に図示しない軸受を介して支持枠
10へ支持されている。その支持枠10は、上記フレー
ム3のさらに外周側に所定の空間をあけて配置されてい
て、その下端部が構造物7に固定されている。そして、
上記構成の一対の制振用ジャイロ装置A,Bが、電動モ
ータ6及び傾斜計9を備えて、図1に示すように、一方
Aの回転体1の回転軸2がX軸に向くように、一方Bの
回転体1の回転軸2がY軸に向くようにして構造物7に
配設されている。
The support beam 4b extending upward is supported by a support frame 10 via a bearing (not shown) so as to be rotatable with its axis up and down. The support frame 10 is arranged at a predetermined space on the outer peripheral side of the frame 3, and a lower end portion thereof is fixed to the structure 7. And
The pair of vibration suppression gyro devices A and B having the above-described configuration include the electric motor 6 and the inclinometer 9 so that the rotating shaft 2 of the rotating body 1 of the A is directed to the X axis as shown in FIG. On the other hand, the rotating body 1 of the B is disposed on the structure 7 such that the rotating shaft 2 of the rotating body 1 faces the Y axis.

【0033】なお、この1対の制振用ジャイロ装置A,
Bの両回転体1は、同じ質量回転慣性モーメントIを有
してそれぞれ同じ回転角速度ωで高速回転している。ま
た、両制振用ジャイロ装置A,Bの支持軸Sと直交する
X軸方向で、且つ両制振用ジャイロ装置A,Bを中心と
した対称位置においては、一対の速度計11がそれぞれ
構造物7に設置されていると共に、上記両制振用ジャイ
ロ装置A,Bの中心位置を通るY軸方向に第3の速度計
11が設置されて、その3台の速度計11によって振動
検出手段が形成されている。そして、その3台の速度計
11は、コントローラ8に接続されていて、振動によっ
て発生している構造物7の移動速度を検出して、その移
動速度に応じた信号をコントローラ8に供給している。
The pair of vibration control gyro devices A,
The two rotating bodies 1 of B have the same mass rotational inertia moment I and are rotating at the same rotational angular velocity ω at high speed. Further, in the X-axis direction orthogonal to the support axis S of both the vibration suppression gyro devices A and B, and at a symmetrical position around the both vibration suppression gyro devices A and B, a pair of speedometers 11 has a structure. A third speedometer 11 is installed in the object 7 and in the Y-axis direction passing through the center position of both the gyro devices A and B for vibration suppression. Are formed. The three speedometers 11 are connected to the controller 8, detect the moving speed of the structure 7 generated by vibration, and supply a signal corresponding to the moving speed to the controller 8. I have.

【0034】コントローラ8は、3台の速度計11から
入力した信号をもとに、その時点での構造物7に発生し
ている水平方向の変位を相殺するためのX軸方向の制振
モーメントMX ,及びY軸方向の制振モーメントMY
大きさを算出すると共に、常時,傾斜計9から入力する
各回転体1の基準の制振方向からの傾き角度θに応じた
信号を入力し、下記の式から両制振用ジャイロ装置A,
Bの回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2 を求め、その
角速度Ω1,Ω2 に応じた回転トルクを発生する駆動信号
を夫々の各電動モータ6に供給するようになっている。
Based on signals input from the three speedometers 11, the controller 8 controls the X-axis vibration damping moment for canceling the horizontal displacement occurring in the structure 7 at that time. In addition to calculating the magnitude of M X and the vibration damping moment M Y in the Y-axis direction, a signal corresponding to the inclination angle θ of the rotating body 1 input from the inclinometer 9 from the reference vibration damping direction is always input. Then, from the following formula, the gyro device A for both vibration suppression is used.
Angular velocities Ω 1 and Ω 2 to be generated in the rotating body 1 of B are obtained, and a drive signal for generating a rotational torque corresponding to the angular velocities Ω 1 and Ω 2 is supplied to each electric motor 6.

【0035】[0035]

【数3】 (Equation 3)

【0036】この式において、ωは、両制振用ジャイロ
装置A,Bの回転体1の回転軸2周りの回転角速度を表
し、Iは、両回転体1の質量回転慣性モーメントを表
し,また、θ1 は、一方の制振用ジャイロ装置Aにおけ
る,回転体1の回転軸2のX軸からの傾き角度を表し、
θ2 は、他方の制振用ジャイロ装置Bにおける,回転体
1の回転軸2のY軸からの傾き角度を表している。
In this equation, ω represents the angular velocity of rotation of the rotary body 1 of both gyro apparatus A and B around the rotation axis 2, I represents the mass rotational inertia moment of both rotary bodies 1, , Θ 1 represent the inclination angle of the rotating shaft 2 of the rotating body 1 from the X axis in one of the vibration suppression gyro devices A,
theta 2 is at the other vibration damping gyro device B, and represents the tilt angle from the Y axis of the rotary shaft 2 rotating body 1.

【0037】上記のような制振装置においては、図3に
示すフローのように、通常時,即ち風や地震等による所
定以上の外力が構造物7に入力されていない状態では、
角度検出手段である傾斜計9から入力される両回転体1
の傾き角が零になるように、電動モータ6を介して制振
モーメントが発生しないように回転体1をゆっくりと回
転動させて、一方の回転体1の回転軸2をX軸方向に向
け、他方の回転体1の回転軸2をY軸方向に向けておく
(ステップ1)。
In the above-described vibration damping device, as shown in the flow chart of FIG. 3, in a normal state, that is, in a state where an external force exceeding a predetermined value due to wind, earthquake, or the like is not input to the structure 7,
Both rotating bodies 1 input from the inclinometer 9 as the angle detecting means
The rotating body 1 is slowly rotated via the electric motor 6 so that the inclination angle of the rotating body 1 becomes zero so that no vibration damping moment is generated, and the rotating shaft 2 of one of the rotating bodies 1 is oriented in the X-axis direction. The rotating shaft 2 of the other rotating body 1 is oriented in the Y-axis direction (step 1).

【0038】これは、上記傾き角が小さいほうが個々の
制振用ジャイロ装置A,Bによって発生する制振モーメ
ントのほとんどがそれぞれX軸方向,及びY軸方向の制
振力として利用できると共に、制振制御時に各回転体1
が45度以上,基準とする各制振方向から傾いてしまう
恐れを少なくするためである。45度以上傾いてしまう
と、基準とする制振方向への制振力が小さくなってしま
う。
The reason for this is that as the inclination angle becomes smaller, most of the damping moments generated by the individual gyro devices A and B can be used as the damping forces in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. Each rotating body 1 during vibration control
This is to reduce the risk of tilting from each reference vibration suppression direction by 45 degrees or more. If the inclination is 45 degrees or more, the damping force in the reference damping direction becomes small.

【0039】上記状態で、構造物7に風や地震等による
所定以上の外力が入力すると、その外力によって、構造
物7に水平方向の曲げ変形となる水平振動が生じる(ス
テップ2)。すると、制振装置が設置してある位置での
構造物7の移動速度が3台の速度計11によって計測さ
れ、その移動速度に応じた信号が各速度計11からコン
トローラ8にそれぞれ供給される(ステップ3)。
In the above state, when an external force exceeding a predetermined value due to a wind, an earthquake, or the like is input to the structure 7, the external force causes horizontal vibration in the structure 7 to bend in the horizontal direction (step 2). Then, the moving speed of the structure 7 at the position where the vibration damping device is installed is measured by the three speedometers 11, and a signal corresponding to the moving speed is supplied from each speedometer 11 to the controller 8. (Step 3).

【0040】コントローラ8は、3台の速度計11から
入力した信号をもとに構造物7に発生しているその時点
での水平方向の移動速度を求め,水平変位(振動)を相
殺するための水平2方向であるX軸方向及びY軸方向の
制振モーメントMX,Y を算出して(ステップ4)、そ
の値を上記の式に代入して両制振用ジャイロ装置A,B
の各回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2 を計算する
(ステップ5)。
The controller 8 obtains the moving speed of the structure 7 in the horizontal direction at that time based on the signals input from the three speedometers 11 to cancel the horizontal displacement (vibration). damping moment M X in the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal two directions, M Y calculates the (step 4), the value is substituted into the above equation both vibration damping gyro device a, B
Calculate the angular velocities Ω 1 and Ω 2 generated in each of the rotating bodies 1 (step 5).

【0041】ここで上記式における回転体1の質量回転
慣性モーメントI, 及び回転角速度ωは予め設定されて
いる一定値であり、また、各回転体1の回転軸2の各制
振方向に対する傾き角度θ1,θ2 は角度検出手段である
それぞれの傾斜計9から常時コントローラ8に供給され
ている値である。次に、コントローラ8は、上記求めた
夫々の角速度Ω1,Ω2 に対応するトルクに応じた駆動信
号を、それぞれの電動モータ6に個々別々に供給する。
[0041] Here is constant mass rotational moment of inertia I of the rotating body 1, and the rotational angular speed ω is set in advance in the above equation, The slope for each damping direction of the rotary shaft 2 of the rotary body 1 The angles θ 1 and θ 2 are values that are constantly supplied to the controller 8 from the respective inclinometers 9 serving as angle detecting means. Next, the controller 8 individually supplies a drive signal corresponding to the torque corresponding to each of the obtained angular velocities Ω 1 and Ω 2 to each of the electric motors 6.

【0042】電動モータ6は、上記供給された駆動信号
に応じたトルクで支持ビーム4aを回転駆動すること
で、各フレーム3をそれぞれの支持軸S周りに回転動さ
せ、そのフレーム3を介して各回転体1がそれぞれの上
記トルクに比例した角速度Ω1,Ω2 で回転動(歳差運
動)する(ステップ6)。この歳差運動によって、両制
振用ジャイロ装置A,Bに与えられた角速度Ω1,Ω2
比例したモーメントが支持軸S方向に発生し、各制振用
ジャイロ装置A,Bから構造物7に対して鉛直方向の力
(偶力)が、それぞれX軸方向若しくはY軸方向の水平
2方向の制振モーメントMX,Y として発生し(ステッ
プ7)、その水平2方向の合力によって、構造物7に入
力された外力によるその時点での構造物7に発生してい
る曲げモーメントを低減する。
The electric motor 6 rotates the support beam 4a with a torque corresponding to the supplied drive signal, thereby rotating each frame 3 around its respective support axis S, and via the frame 3 Each rotating body 1 rotates (precesses) at angular velocities Ω 1 and Ω 2 proportional to the respective torques (step 6). Due to this precession, a moment proportional to the angular velocity Ω 1, Ω 2 given to both the vibration control gyro devices A, B is generated in the direction of the support shaft S, and the vibrations from the respective vibration control gyro devices A, B are vertical force to 7 (couple) is, the damping moment M X in the two horizontal directions of the X-axis direction or Y axis direction occurs as M Y (step 7), by its two horizontal directions of the resultant force In addition, the bending moment generated in the structure 7 at that time due to the external force input to the structure 7 is reduced.

【0043】上記発生させる両回転体1の角速度Ω1,Ω
2 は、従来にあっては、直交方向の無効制振力を小さ
く,望ましくは零になるように、両回転体1に発生させ
る角速度が等しくなるように制御していたが、本実施例
では、上記無効にしていた制振力を積極的に利用して、
その時点で構造物7に発生している任意の水平方向の曲
げモーメントを低減する。
The angular velocities Ω 1, Ω of the two rotating bodies 1 generated above
In the prior art, control 2 is performed so that the angular velocities generated in the two rotating bodies 1 are equal to each other so that the ineffective damping force in the orthogonal direction is small and desirably zero. , By actively using the damping force that was disabled,
Any horizontal bending moment generated in the structure 7 at that time is reduced.

【0044】また、本実施例の制振ジャイロ装置では、
支持軸S周りに回転体1が回転しても、回転体1の回転
軸2は常に水平になっているので無用な捩じれモーメン
トが発生せず構造物7に入力されることはない。そし
て、構造物7に発生している変位に対して、所定以下の
振動になるまで上記処理が繰り返されることで(ステッ
プ8)、構造物7に入力された振動が低減される。
In the vibration control gyro device of the present embodiment,
Even if the rotating body 1 rotates around the support shaft S, the rotating shaft 2 of the rotating body 1 is always horizontal, so that no unnecessary torsional moment is generated and no input is made to the structure 7. Then, the above processing is repeated until the vibration generated in the structure 7 becomes equal to or less than the predetermined vibration (step 8), so that the vibration input to the structure 7 is reduced.

【0045】上記処理によって構造物7の振動が所定値
以下になったら上記制振処理をやめ、各回転体1の回転
軸2の傾き角度θ1,θ2 が零になるまでゆっくりと回転
体1を支持軸S周りに回転させる。なお、上記実施例に
おいては、電動モータ6によって直接支持ビーム4aを
回転させて回転体1を支持軸S周りに回転させている
が、回転動駆動手段としてはこれに限られるものではな
く、例えば各フレーム3の下端部に軸を上下にした大き
な歯車を固定し、その歯車の回転軸2を構造物7に対し
て回転可能に支持させると共に、その大きな歯車に噛合
する別の歯車を駆動モータで回転することで回転体1を
支持軸S周りに回転駆動させるなど,回転動駆動手段は
他の公知の構造になっていてもよい。
When the vibration of the structure 7 becomes equal to or less than the predetermined value by the above processing, the vibration damping processing is stopped, and the rotating bodies 1 are slowly rotated until the inclination angles θ 1 and θ 2 of the rotating shafts 2 of the rotating bodies 1 become zero. 1 is rotated about the support axis S. In the above-described embodiment, the rotating body 1 is rotated around the support axis S by directly rotating the support beam 4a by the electric motor 6, but the rotary drive means is not limited to this. At the lower end of each frame 3, a large gear with an up and down shaft is fixed, the rotating shaft 2 of the gear is rotatably supported with respect to the structure 7, and another gear meshing with the large gear is a drive motor. The rotation driving means may have another known structure, such as rotating the rotating body 1 around the support shaft S by rotating the rotating body 1.

【0046】また、上記実施例では、構造物7の振動を
測定する振動検出手段として3台の速度計11を使用し
ているが、これに限るものではなく、加速度計や変位計
などを使用してもよいし、他の公知のセンサの組み合わ
せを使用してもよい。また、上記実施例においては、2
つの制振用ジャイロ装置A,Bの回転体1の質量回転慣
性モーメントI及び回転角速度ωの大きさを同じ大きさ
にして説明しているが、2つの制振用ジャイロ装置A,
Bの回転体1の各質量回転慣性モーメントI及び回転角
速度ωを大きさは、必ずしも同じ値である必要はなく別
の値になるように設定してあっても構わない。
In the above embodiment, the three speedometers 11 are used as the vibration detecting means for measuring the vibration of the structure 7. However, the present invention is not limited to this. For example, an accelerometer or a displacement meter may be used. Alternatively, a combination of other known sensors may be used. In the above embodiment, 2
Although the description has been made with the magnitudes of the mass rotational inertia moment I and the rotational angular velocity ω of the rotating body 1 of the two vibration suppression gyro devices A and B being the same,
The magnitudes of the mass rotational inertia moment I and the rotational angular velocity ω of the rotating body 1 of B need not necessarily be the same value, and may be set to different values.

【0047】また、回転動駆動手段として、支持軸Sに
直接トルクを与えるものとして電動モータ6を使用して
いるが、これに限られるものではなく、油圧機構など他
の機構を使用してもよい。次に、第2実施例の制振装置
について説明する。この制振装置のコントローラ8は、
最初に、振動検出手段である3台の速度計11からの信
号をもとに、制振方向とした水平2方向であるX軸及び
Y軸方向の構造物7に発生している振動の大きさを求
め、その2方向の振動を比較して、その2方向の振動の
大きさの比が、所定以上,例えば一方の振動の大きさが
他方の3倍以上である場合に、一方の振動が卓越して大
きいと判断する。そして、コントローラ8は、一方の方
向,例えば、X軸方向の振動がY軸方向の振動よりも卓
越して大きいと判定したら、傾斜計9によって現在の傾
き角度θ1,θ2 を計測しながら、図4に示すように、電
動モータ6を介して各フレーム3をゆっくり回転動させ
て両制振用ジャイロ装置A,Bの回転体1の回転軸2を
共にX軸方向に向けた後に、コントローラ8は、3台の
速度計11から入力した信号をもとに、その時点での構
造物7に発生している水平方向の変位を相殺するための
X軸方向の制振モーメントMX 及びY軸方向の制振モー
メントMY の大きさを算出すると共に、常時,傾斜計9
から入力する各回転体1の回転軸2の基準の制振方向か
らの傾き角度θに応じた信号を入力し、両制振用ジャイ
ロ装置A,Bの回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2
求め、その角速度Ω1,Ω2 に応じた回転トルクを発生す
る駆動信号を夫々の各電動モータ6に供給するようにな
っている。
Although the electric motor 6 is used as the rotary drive means for directly applying a torque to the support shaft S, the present invention is not limited to this, and other mechanisms such as a hydraulic mechanism may be used. Good. Next, a vibration damping device according to a second embodiment will be described. The controller 8 of this vibration damping device
First, based on the signals from the three speedometers 11 as the vibration detecting means, the magnitude of the vibration generated in the structure 7 in the X-axis direction and the Y-axis direction which are the two horizontal directions as the vibration damping directions. The vibrations in the two directions are compared, and when the ratio of the magnitudes of the vibrations in the two directions is equal to or more than a predetermined value, for example, when the magnitude of one of the vibrations is three times or more of the other, Is determined to be outstandingly large. When the controller 8 determines that the vibration in one direction, for example, the X-axis direction is significantly larger than the vibration in the Y-axis direction, the controller 8 measures the current tilt angles θ 1 and θ 2 with the inclinometer 9. As shown in FIG. 4, after rotating each frame 3 slowly through the electric motor 6 to turn both the rotating shafts 2 of the rotating bodies 1 of both the vibration suppression gyro apparatus A and B in the X-axis direction, Based on the signals input from the three speedometers 11, the controller 8 controls the X-axis damping moment M X for canceling the horizontal displacement occurring in the structure 7 at that time, and In addition to calculating the magnitude of the damping moment M Y in the Y-axis direction, the inclinometer 9
Angular velocities Ω 1, which are generated in the rotating bodies 1 of the two gyroscopic devices A and B by inputting a signal corresponding to the inclination angle θ of the rotating shaft 2 of each rotating body 1 with respect to the reference vibration damping direction . Ω 2 is obtained, and a drive signal for generating a rotational torque according to the angular velocity Ω 1, Ω 2 is supplied to each electric motor 6.

【0048】他の構成は第1実施例と同様である。上記
のような制振装置においては、図5に示すフローのよう
に、通常時,即ち風や地震等による所定以上の外力が構
造物7に入力されていない状態では、角度検出手段であ
る傾斜計9から入力される両回転体1の回転軸2の傾き
角が零になるように、電動モータ6を介して不要な制振
モーメントが発生しないように回転体1をゆっくりと回
転動させて、一方の回転体1の回転軸2をX軸方向に向
け、他方の回転体1の回転軸2をY軸方向に向けておく
(ステップ11)。
The other structure is the same as that of the first embodiment. In the above-described vibration damping device, as shown in the flow chart of FIG. 5, in a normal state, that is, in a state where a predetermined or more external force due to a wind, an earthquake, or the like is not input to the structure 7, the inclination detecting means as the angle detecting means is used. The rotating body 1 is slowly rotated via the electric motor 6 so that an unnecessary vibration damping moment is not generated so that the inclination angle of the rotating shafts 2 of the two rotating bodies 1 inputted from the total 9 becomes zero. The rotating shaft 2 of one rotating body 1 is oriented in the X-axis direction, and the rotating shaft 2 of the other rotating body 1 is oriented in the Y-axis direction (step 11).

【0049】これは、上記傾き角が小さいほうが個々の
制振ジャイロ装置によって発生する制振モーメントのほ
とんどがそれぞれX軸及びY軸の制振として利用できる
と共に、制振制御時に各回転体1が45度以上基準とす
る制振方向から傾いてしまう恐れを少なくするためであ
る。上記状態で、構造物7に風や地震等による所定以上
の外力が入力すると、その外力によって、構造物7に水
平方向の曲げ変形となる水平振動が生じる(ステップ1
2)。すると、制振装置が設置してある位置での構造物
7の移動速度が3台の速度計11によって計測され、そ
の移動速度に応じた信号が各速度計11からコントロー
ラ8にそれぞれ供給される(ステップ13)。
The reason for this is that, as the inclination angle is smaller, most of the damping moments generated by the individual damping gyro devices can be used as X-axis and Y-axis damping, respectively. This is to reduce the risk of inclining from the damping direction of 45 degrees or more. In the above state, when an external force exceeding a predetermined value due to a wind, an earthquake, or the like is input to the structure 7, the external force generates horizontal vibration that causes horizontal deformation in the structure 7 (step 1).
2). Then, the moving speed of the structure 7 at the position where the vibration damping device is installed is measured by the three speedometers 11, and a signal corresponding to the moving speed is supplied from each speedometer 11 to the controller 8. (Step 13).

【0050】コントローラ8は、3台の速度計11から
入力した信号をもとにその時点での水平方向の移動速度
を求め、構造物7に対して発生しているX軸方向の振動
の大きさとY軸方向の振動の大きさを比較して、一方の
振動の大きさが他方の大きさの3倍以上になっているか
どうか検査する(ステップ14)。次に、コントローラ
8は、上記一方の振動の大きさが他方の振動よりも所定
以上大きいと判定したら、各傾斜計9からの信号によっ
て各回転体1の回転軸2の傾き角度を検出しつつ両回転
体1の回転軸2の軸線を共に振動の大きい,X軸若しく
はY軸と平行になるまでゆっくりと回転動させる(ステ
ップ15)。
The controller 8 determines the horizontal moving speed at that time based on the signals input from the three speedometers 11, and determines the magnitude of the X-axis vibration generated with respect to the structure 7. Is compared with the magnitude of the vibration in the Y-axis direction to check whether or not the magnitude of one vibration is three times or more the magnitude of the other (step 14). Next, when the controller 8 determines that the magnitude of the one vibration is larger than the other vibration by a predetermined amount or more, the controller 8 detects the inclination angle of the rotating shaft 2 of each rotating body 1 based on a signal from each inclinometer 9. The axes of the rotating shafts 2 of the two rotating bodies 1 are slowly rotated until they become parallel to the X-axis or the Y-axis with large vibration (step 15).

【0051】次に、コントローラ8は、上記求めた変位
を相殺するためのX軸方向及びY軸方向の制振モーメン
トを算出し(ステップ16)、その値をもとに両制振用
ジャイロ装置A,Bの各回転体1に発生させる角速度Ω
1,Ω2 を計算する(ステップ17)。ここで上記式にお
ける回転体1の質量回転慣性モーメントI, 及び回転角
速度ωは予め設定されている一定の値であり、また、各
回転体1の回転軸2の各制振方向に対する傾き角度θ1,
θ2 は角度検出手段であるそれぞれの傾斜計9から常
時,コントローラ8に供給されている値である。
Next, the controller 8 calculates the damping moments in the X-axis direction and the Y-axis direction for canceling the above-mentioned displacement (step 16), and based on the calculated values, the gyro apparatus for both damping. Angular velocity Ω generated in each of the rotating bodies 1 of A and B
1, Ω 2 is calculated (step 17). Wherein the rotating body 1 of the mass rotating inertia moment I in the above equation, and the rotational angular speed ω is a constant value that is set in advance, also the inclination angle θ for each damping direction of the rotary shaft 2 of the rotary body 1 1,
theta 2 is at all times from each inclinometer 9 is an angle detecting unit is a value which is supplied to the controller 8.

【0052】次に、コントローラ8は、上記求めたそれ
ぞれの角速度Ω1,Ω2 に対応するトルクに応じた駆動信
号を、それぞれの電動モータ6に個々別々に供給する。
電動モータ6は、上記供給された駆動信号に応じたトル
クで支持ビーム4aを回転駆動することで、各フレーム
3をそれぞれの支持軸S周りに回転させ、そのフレーム
3を介して各回転体1がそれぞれの上記トルクに比例し
た違う角速度Ω 1,Ω2 で回転動(歳差運動)する(ステ
ップ18)。
Next, the controller 8 determines the above
Each angular velocity Ω1,ΩTwoDrive signal according to torque corresponding to
Are supplied to each electric motor 6 individually.
The electric motor 6 is driven by a torque corresponding to the supplied drive signal.
Each support frame 4a is driven to rotate by
3 is rotated around each support axis S, and the frame
3, each rotating body 1 is proportional to the respective torque.
Different angular velocity Ω 1,ΩTwoTo rotate (precession)
18).

【0053】この歳差運動によって、両制振用ジャイロ
装置A,Bに与えられた角速度Ω1,Ω2 に比例したモー
メントが、支持軸S方向に発生し、各制振用ジャイロ装
置A,Bから構造物7に対して鉛直方向の力(偶力)
が、それぞれX軸方向若しくはY軸方向の水平2方向の
それぞれの制振モーメントとして発生して(ステップ1
9)、その水平2方向の合力によって、構造物7に入力
された外力によるその時点での構造物7に発生している
曲げモーメントを低減する。
Due to this precession, a moment proportional to the angular velocity Ω 1, Ω 2 given to both the vibration control gyro devices A, B is generated in the direction of the support shaft S, and the respective vibration control gyro devices A, B Vertical force (couple) on structure 7 from B
Are generated as respective damping moments in two horizontal directions in the X-axis direction or the Y-axis direction (step 1).
9) Due to the resultant force in the two horizontal directions, the bending moment generated in the structure 7 at that time due to the external force input to the structure 7 is reduced.

【0054】このとき、両回転体1の回転軸2が共に同
一方向に向いているとき、水平2方向に発生している振
動の大きさを比較して(ステップ20)両振動の大きさ
の比が所定の値,例えば同じ大きさになったことが検知
されたら、各回転体1の回転軸2をゆっくり回転動して
初期位置,即ち一方Bの回転体1の回転軸2をX軸方向
に,他方Aの回転体1の回転軸2をY軸方向に、それぞ
れに戻して(ステップ21)、上記処理を続行する。
At this time, when both the rotating shafts 2 of the rotating bodies 1 are oriented in the same direction, the magnitudes of the vibrations generated in the two horizontal directions are compared (step 20). When it is detected that the ratios have reached a predetermined value, for example, the same size, the rotating shafts 2 of the respective rotating bodies 1 are slowly rotated and moved to the initial position, that is, the rotating shaft 2 of the rotating body 1 on the X-axis. The rotation axis 2 of the other rotating body 1 is returned in the Y-axis direction (step 21), and the above processing is continued.

【0055】そして、構造物7に発生している変形モー
メントに対して、所定以下の振動になるまで上記処理が
繰り返されることで(ステップ22)、構造物7に入力
された振動が低減される。この実施例では、卓越して振
動が大きい制振方向,例えばX軸方向に両回転体1の回
転軸2を向けて制振することで、両回転体1による制振
モーメントのほとんどがX軸方向に作用して、X軸方向
の振動に対する制振力を大きくすることができる。
The above-described processing is repeated until the deformation moment generated in the structure 7 becomes equal to or less than the predetermined vibration (step 22), so that the vibration input to the structure 7 is reduced. . In this embodiment, most of the vibration damping moments of the two rotators 1 are set in the X-axis direction by damping the rotary shafts 2 of the two rotators 1 in the vibration damping direction in which the vibration is predominantly large, for example, in the X-axis direction. Acting in the direction, it is possible to increase the damping force against vibration in the X-axis direction.

【0056】なお、構造物7に発生している水平振動が
所定値以下に低減したら、各回転体1の回転軸2を初期
位置にゆっくり回転動させて戻し待機させる。また、上
記説明では、X軸方向の振動が卓越して大きい場合で説
明したが、Y軸方向の振動の方が卓越して大きければ、
両回転体1の回転軸2をY軸方向に向けてY軸方向の振
動を重点的に制振する。
When the horizontal vibration generated in the structure 7 is reduced to a predetermined value or less, the rotating shaft 2 of each rotating body 1 is slowly rotated to the initial position and returned to standby. In the above description, the case where the vibration in the X-axis direction is predominantly large has been described. However, if the vibration in the Y-axis direction is predominantly large,
The rotation shafts 2 of both rotating bodies 1 are directed in the Y-axis direction, and the vibration in the Y-axis direction is mainly controlled.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構造
物の制振装置では、一対の制振用ジャイロ装置だけで、
不要な捩じれモーメントを発生することなく水平2方向
の振動の制振制御を同時に実施可能となる。このため、
従来少なくとも4台必要であった制振用ジャイロ装置が
2台で済むので、制振モーメントを発生させる制振用ジ
ャイロ装置の台数が低減して構造物に設置するために必
要な制振装置の占めるスペースが低減できるという効果
が得られる。
As described above, in the structure vibration damping device of the present invention, only a pair of vibration damping gyro devices is used.
It is possible to simultaneously control vibrations in two horizontal directions without generating an unnecessary twisting moment. For this reason,
Since only two vibration suppression gyro devices conventionally required at least four are required, the number of vibration suppression gyro devices for generating a vibration suppression moment is reduced, and the vibration suppression device required for installation on a structure is reduced. The effect that the space occupied can be reduced is obtained.

【0058】また、上下方向を軸とした無用な捩じれモ
ーメントを発生させることなく、両回転体1の回転軸2
を振動が大きい制振方向へ向けることで、2倍の制振力
で振動が大きい水平方向の制振が可能となる。
Further, the rotating shaft 2 of both rotating bodies 1 can be used without generating an unnecessary twisting moment about the vertical direction.
Is directed in the vibration damping direction in which the vibration is large, the horizontal vibration damping in which the vibration is large can be performed with twice the vibration damping force.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る実施例の構造物の制振装置を構成
を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a structure vibration damping device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る実施例の制振用ジャイロ装置を示
す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing the gyro device for vibration damping of the embodiment according to the present invention.

【図3】本発明に係る実施例の制振装置の処理の流れを
示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a processing flow of the vibration damping device according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る第2実施例を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a second embodiment according to the present invention.

【図5】本発明に係る第2実施例の制振装置の処理の流
れを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of a vibration damping device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転体 2 回転軸 3 フレーム 4a,4b 支持ビーム 6 電動モータ 7 構造物 8 コントローラ 9 傾斜計 11 速度計 A,B 制振用ジャイロ装置 S 支持軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body 2 Rotating shaft 3 Frame 4a, 4b Support beam 6 Electric motor 7 Structure 8 Controller 9 Inclinometer 11 Speedometer A, B Gyro device for vibration suppression S Support shaft

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−96064(JP,A) 特開 平3−122377(JP,A) 特開 平3−125766(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02 341 F16F 15/02 Continuation of front page (56) References JP-A-2-96064 (JP, A) JP-A-3-122377 (JP, A) JP-A-3-125766 (JP, A) (58) Fields studied (Int .Cl. 7 , DB name) E04H 9/02 341 F16F 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 回転軸を水平にして高速回転する回転体
を、その回転軸に直交し且つ鉛直な支持軸周りに回転可
能に支持してなる制振用ジャイロ装置を構造物に設置し
て、上記回転体に支持軸周りの歳差運動を生じさせ、そ
の歳差運動の角速度に比例して発生する制振モーメント
によって水平方向に発生している構造物の振動を低減す
る制振装置において、同一水平面で互いに直交して形成
される,制振する水平2方向をX軸及びY軸として、各
回転体の回転軸の軸線がそれぞれ上記X軸及びY軸に向
くように配置される2基の上記制振用ジャイロ装置と、
その各回転体の回転軸の上記X軸若しくはY軸に対する
傾き角度をそれぞれ検出する角度検出手段と、各回転体
をそれぞれ支持軸周りに回転駆動する回転動駆動手段
と、構造物に発生している上記水平2方向の水平動を検
出する振動検出手段と、上記角度検出手段,回転動駆動
手段,及び振動検出手段に接続して、振動検出手段から
入力した信号をもとに,構造物に発生している変位を相
殺するのに要する水平2方向の各制振モーメントを算出
すると共に、角度検出手段から入力した各回転体の回転
軸の傾き角度をもとに、上記算出した制振モーメントを
発生するために各回転体に付与すべき角速度を算出し、
その算出した角速度に対応した量の回転トルクで各回転
体を駆動する駆動指令を回転動駆動手段に供給するコン
トローラとを備えたことを特徴とする構造物の制振装
置。
A gyro device for vibration suppression, in which a rotating body that rotates at a high speed with a rotating shaft horizontal and is rotatably supported about a vertical support axis perpendicular to the rotating shaft is installed on a structure. In the vibration damping device, the precession around the support axis is caused in the rotating body, and the vibration of the structure that is generated in the horizontal direction is reduced by the vibration suppression moment generated in proportion to the angular velocity of the precession. The two horizontal directions for damping, which are formed orthogonally to each other on the same horizontal plane, are arranged such that the axes of the rotation axes of the rotating bodies are oriented to the X axis and the Y axis, respectively, with the X axis and the Y axis being 2 A base gyro device for vibration suppression,
Angle detecting means for detecting the inclination angle of the rotation axis of each rotating body with respect to the X axis or Y axis, rotating driving means for rotating each rotating body about the support axis, and Vibration detecting means for detecting the horizontal movement in the two horizontal directions, and the angle detecting means, the rotation driving means, and the vibration detecting means, and connecting to the structure based on the signal inputted from the vibration detecting means. The vibration damping moments in the two horizontal directions required to cancel the generated displacement are calculated, and the vibration damping moments calculated above are calculated based on the inclination angles of the rotating shafts of the rotating bodies input from the angle detecting means. Calculate the angular velocity to be given to each rotating body in order to generate
And a controller for supplying a drive command for driving each rotating body to a rotary drive unit with a rotation torque of an amount corresponding to the calculated angular velocity.
【請求項2】 上記角度検出手段,回転動駆動手段,及
び振動検出手段と接続して、振動検出手段から入力した
信号をもとに上記水平2方向に発生しているそれぞれの
振動の大きさを算出し、その水平2方向の各振動のうち
の一方の振動が他方の振動に比べて卓越して大きい場合
には、角度検出手段からの信号を参照しつつ回転動駆動
手段を介して、両回転体の回転軸を、上記水平2方向の
うちの振動が卓越して大きい制振方向に回転動した後
に、振動検出手段から入力した信号をもとに,構造物に
発生している変位を相殺するのに要する水平2方向の各
制振モーメントを算出すると共に、角度検出手段から入
力した各回転体の回転軸の傾き角度をもとに、上記算出
した制振モーメントを発生するために各回転体に付与す
べき角速度を算出し、その算出した角速度に対応した量
の回転トルクで各回転体を駆動する駆動指令を回転動駆
動手段に供給するコントローラを備えたことを特徴とす
る請求項1記載の構造物の制振装置。
2. The magnitude of each of the vibrations generated in the two horizontal directions based on a signal input from the vibration detecting means, connected to the angle detecting means, the rotary driving means, and the vibration detecting means. When one of the two vibrations in the horizontal direction is significantly larger than the other vibration, the rotation driving unit refers to the signal from the angle detection unit, After rotating the rotating shafts of both rotating bodies in the vibration damping direction in which the vibration in the two horizontal directions is predominantly large, the displacement generated in the structure based on the signal input from the vibration detecting means. To calculate the respective damping moments in the two horizontal directions required to cancel the vibrations, and to generate the above-described calculated damping moments based on the inclination angles of the rotating shafts of the respective rotating bodies input from the angle detecting means. Calculate the angular velocity to be given to each rotating body, 2. The structural vibration damping device according to claim 1, further comprising a controller that supplies a driving command for driving each rotating body to the rotary drive unit with a rotation torque of an amount corresponding to the calculated angular velocity.
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