JPH0754520A - Damping device for structure - Google Patents

Damping device for structure

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Publication number
JPH0754520A
JPH0754520A JP22069993A JP22069993A JPH0754520A JP H0754520 A JPH0754520 A JP H0754520A JP 22069993 A JP22069993 A JP 22069993A JP 22069993 A JP22069993 A JP 22069993A JP H0754520 A JPH0754520 A JP H0754520A
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JP
Japan
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mass
vibration
frame
control
damping device
Prior art date
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Pending
Application number
JP22069993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Kaneda
潔 金多
Hidekazu Nishizawa
英和 西沢
Tetsuo Ono
哲郎 小野
Hideaki Kondou
秀晃 金銅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nikkoshi Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nikkoshi Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Nikkoshi Co Ltd filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP22069993A priority Critical patent/JPH0754520A/en
Publication of JPH0754520A publication Critical patent/JPH0754520A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the thickness and other sizes of a whole device by arranging a frame and a damping mass in parallel with each other and vibrating a horizontally and magnetically levitating mass by a driving device controlled by a control device in horizontal direction. CONSTITUTION:A structural body 1 is vibrated by earthquake, wind, etc., a control device 4 transmits control signals to a drive device 5 with detection signals of a vibration detection sensor 2, and a damping mass 3 is vibrated horizontally. Next the vibration energy is transmitted from a permanent magnet 13 installed on the mass 3 to a frame 6 through a magnet 12 on the frame 6 side for transmitting the energy to the structural body 1. In this case, the mass 3 is vibrated in the direction at right angle to the direction of magnetic levitating flux, and the levitating magnetic flux of the mass 3 is made non-resistant to the vibration of the mass 3 to actively suppress the vibration of the structural body 1.

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、地震や風による構造物
の振動を早期に減衰させる制振装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration damping device for early dampening the vibration of a structure due to an earthquake or wind.

【0002】従来の制振装置では、吊り鐘構造、振り子
構造もしくは積層ゴム等のダンパーにより質量、すなわ
ち制振用マスを支持してあり、マスの振動エネルギーを
当該支持構造を介して構造物に伝えることにより、制振
効果を得ている。
In a conventional vibration damping device, a mass such as a vibration damping mass is supported by a damper such as a bell structure, a pendulum structure or laminated rubber, and the vibration energy of the mass is transmitted to the structure through the supporting structure. By transmitting it, the damping effect is obtained.

【0003】この吊り鐘構造の制振装置によって大きな
振動エネルギーを構造物に与えるためには、マス自身が
大型である必要があり、また、振り子構造の制振装置に
おいて、効率良く振動エネルギーを構造物に与えるため
には、充分な振り子の長さが必要であり、また、積層ゴ
ム等のダンパーの制振装置において、効率良く振動エネ
ルギーを構造物に与えるためには、該ダンパーの長さが
必要となる。
In order to give a large amount of vibration energy to the structure by the vibration control device of the hanging bell structure, the mass itself must be large, and in the vibration control device of the pendulum structure, the vibration energy can be efficiently distributed. In order to give vibration energy to a structure in a vibration damping device for a damper such as laminated rubber, the length of the damper must be sufficiently long to give the vibration energy to a structure. Will be needed.

【0004】すなわち、従来の制振装置では、装置自身
が大きな空間を占有することとなり、特に高さ方向に大
きなスペースが必要であった。その結果、構造物の1階
分程度に相当する空間が装置のために占有され、これは
実質的には構造物のコストアップにつながり、また、既
存の構造物に設置することは困難であった。
That is, in the conventional vibration damping device, the device itself occupies a large space, which requires a large space especially in the height direction. As a result, a space equivalent to about one floor of the structure is occupied by the device, which substantially increases the cost of the structure and is difficult to install in the existing structure. It was

【0005】特開平2−54071号公報に開示された
アクティブ制振装置では、構造物の揺れ方向に沿ってレ
ールを敷設し、レールに載置した台車にマスを搭載し、
レールの末端側に配設した駆動用モータにボールねじを
連結し、ボールねじの回転運動を直線運動に変換するナ
ット体を介して台車をボールねじに連結している。
In the active vibration damping device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-54071, a rail is laid along the swinging direction of a structure, and a mass is mounted on a carriage mounted on the rail.
A ball screw is connected to a drive motor disposed on the terminal side of the rail, and the dolly is connected to the ball screw via a nut body that converts the rotational movement of the ball screw into a linear movement.

【0006】しかしながら、このような支持構造では、
台車とマスの全重量がレールに作用することになり、レ
ールと台車間の摩擦抵抗が大きいので、大型で大出力の
駆動用モータを組み込む必要があり、駆動装置の面から
も制振装置の薄型化と小型化には大きな制約があった。
そのため、設置スペースに比較的余裕のある大規模の構
造物に対してはともかくとして、中小規模の構造物に設
置するには不向きであった。
However, in such a support structure,
Since the total weight of the bogie and the mass acts on the rail, and the frictional resistance between the rail and the bogie is large, it is necessary to incorporate a large and high-power drive motor. There were great restrictions on thinning and miniaturization.
Therefore, it is unsuitable for installation in a small-to-medium-sized structure, even if it is a large-scale structure with a relatively large installation space.

【0007】また、従来の制振装置のシステム構成で
は、構造物の振動を検知するセンサーと、マスを駆動す
るための駆動装置と、駆動装置を運転制御するための制
御装置の外に、独立した形で最適制御を行なうためのコ
ンピュータが用意され、各々がケーブルで接続されてい
る。
In the conventional system configuration of the vibration damping device, a sensor for detecting the vibration of the structure, a driving device for driving the mass, and a control device for controlling the operation of the driving device are provided independently. Computers for optimal control are prepared in the form described above, and each is connected by a cable.

【0008】従来装置では、駆動装置自体の構造が非常
に大型であるため、センサーと制御装置およびコンピュ
ータは、各々独立し、また、駆動装置の設置場所から離
れた場所に設置しなければならないことが多い。その結
果、各構成機器間のケーブル配線が長大かつ複雑とな
り、システム全体をコンパクト化することは困難であっ
た。装置外部に出ているケーブルは、断線やコネクタの
脱落事故の危険性が高く、電気的信頼性や耐久性が悪い
ものであった。
In the conventional device, since the structure of the driving device itself is very large, the sensor, the control device, and the computer must be independent of each other and must be installed in a place distant from the installation place of the driving device. There are many. As a result, the cable wiring between each component becomes large and complicated, and it is difficult to make the entire system compact. The cable exposed outside the device has a high risk of disconnection and accidental disconnection of the connector, and has poor electrical reliability and durability.

【0009】従来の制振装置は、構造物の最上階もしく
は最上階に近い階に設置され、構造物全体の1次固有周
期の振動に対して制振するための装置である。しかしな
がら、構造物は、構造物全体の1次固有周期以外に2次
以上の高次の固有周期を持つ場合がほとんどである。ま
た、近年のインテリジェントビル等のオフィスビルで
は、各種のデータ収集および管理を行なうコンピュータ
ルームあるいは振動を嫌う計測室や制御室等は、構造物
内部の様々な階層にあるのが現状である。
The conventional vibration damping device is a device installed on the top floor of the structure or on a floor close to the top floor, for damping the vibration of the entire structure in the first natural period. However, in most cases, a structure has a second or higher eigen period other than the first eigen period of the entire structure. In recent years, in office buildings such as intelligent buildings, computer rooms for collecting and managing various data, measurement rooms and control rooms that are sensitive to vibrations are currently in various levels inside the structure.

【0010】したがって、従来の制振装置が作動した場
合、構造物全体の1次固有周期の振動は軽減されても、
構造物内部の各階層の振動に対しては、必ずしも振動が
軽減されるとは限らない。また、従来の制振装置は、装
置自身が大きな空間を占有すること、並びに、システム
全体のコンパクト化が困難で機器間の配線が長大かつ複
雑であることから、1つの構造物において複数階に制振
装置を設置し、階層ごとに独立に最適制御することは困
難であった。
Therefore, when the conventional damping device operates, even if the vibration of the primary natural period of the entire structure is reduced,
With respect to the vibration of each floor inside the structure, the vibration is not always reduced. In addition, the conventional vibration damping device occupies a large space by itself, and since it is difficult to make the entire system compact and the wiring between the devices is long and complicated, one structure has multiple floors. It was difficult to install a vibration control device and perform optimum control independently for each hierarchy.

【0011】従来の制御装置における制御方法では、セ
ンサーからの振動の信号を高精度で高桁数の値にディジ
タル変換し、独立したコンピュータを用いて最適制御理
論に従い数値解析を行なうことによって、マスの振動制
御の最適化を図っている。
In the conventional control method of the control device, the vibration signal from the sensor is digitally converted into a high-precision, high-digit number value, and numerical analysis is performed using an independent computer in accordance with the optimal control theory. We are trying to optimize the vibration control of the.

【0012】しかしながら、この最適制御理論は演算処
理が複雑であるために、制振装置の制御機器とは独立の
状態で、汎用コンピュータを用いてソフトウェア上で演
算処理を行なっているが、その場合、センサーからの振
動の信号に対して制御機器が制御信号を受け取るまでに
は、若干の時間差が生じてしまうため、マスの制御が断
続的になってしまう。
However, since this optimal control theory is complicated in arithmetic processing, the arithmetic processing is performed by software using a general-purpose computer in a state independent of the control device of the vibration damping device. Since there is a slight time lag until the control device receives the control signal in response to the vibration signal from the sensor, the mass control becomes intermittent.

【0013】このように信号処理時間が長く、フルタイ
ム制御が行なえないため、地震波のような非定状波に対
しては制振の可能性が低く、また、最適制御理論に依存
しない信号が入力された場合に対しては適用できないも
のであった。
As described above, since the signal processing time is long and full-time control cannot be performed, the possibility of vibration suppression is low for non-stationary waves such as seismic waves, and signals that do not depend on optimal control theory are generated. It was not applicable when it was entered.

【0014】また、マスの駆動のためにサーボモータを
駆動装置に用いた従来の制振装置では、振動エネルギー
を構造物に伝えるために、前記したように釣り鐘構造や
振り子構造や積層ゴムのダンパーでマスを支持してい
る。
Further, in the conventional vibration damping device using the servo motor as a driving device for driving the mass, in order to transmit the vibration energy to the structure, as described above, the bell structure, the pendulum structure or the laminated rubber damper is used. Supports trout.

【0015】このような支持構造を用いた従来の制振装
置では、サーボモーターには負荷トルクや加速度トルク
以外に摩擦トルク等を考慮する必要がある。しかも、構
造物の固有周期や剛性等によってマスと支持体との間の
摩擦トルクが大きく変化するため、大きな安全率を計算
した上での設計が必要となり、高速でマスを振動させる
ためには大出力のモーターが必要となる。
In the conventional vibration damping device using such a support structure, it is necessary to consider friction torque and the like in addition to load torque and acceleration torque in the servo motor. Moreover, since the friction torque between the mass and the support changes greatly depending on the natural period and rigidity of the structure, it is necessary to design after calculating a large safety factor, and to vibrate the mass at high speed. A high output motor is required.

【0016】しかし、既存のサーボモーターには出力の
限界があるので、マスの振動に対する高速応答性が悪く
なる傾向にある。そのため、地震波のような非定状波へ
の対応に難点がある。また、モーター出力の大型化に伴
い、生産コストが上昇し、また駆動装置自身が大型化し
てしまう。
However, since the existing servomotor has a limit of output, the high-speed response to the vibration of the mass tends to deteriorate. Therefore, it is difficult to deal with non-constant waves such as seismic waves. In addition, as the motor output increases, the production cost increases and the drive device itself also increases in size.

【0017】また、従来の制振装置では、前記したよう
に独立の汎用コンピュータで最適制御理論の複雑な演算
処理を行なうため、センサーからの振動の信号に対して
制御機器が制御信号を受け取るまでには若干の時間差が
あること、並びに、既存のサーボモータには出力の限界
があるため、マスの振動に対する高速応答性が悪くなる
傾向にあることから、システム全体の伝達時間が遅く、
そのため断続的な制御を行なっている。
Further, in the conventional vibration damping device, since the independent general-purpose computer performs the complicated arithmetic processing of the optimal control theory as described above, until the control device receives the control signal in response to the vibration signal from the sensor. There is a slight time difference between the two, and because the existing servomotor has a limit of output, the high-speed response to the vibration of the mass tends to deteriorate, so the transmission time of the entire system is slow,
Therefore, intermittent control is performed.

【0018】このように従来の制振装置では、マスを最
適制御するための制御方法が断続的な制御であり、ま
た、駆動装置の加減速の反応(応答加速度)が遅いた
め、装置を構造物に設置する際、構造物の固有周期と駆
動装置の固有周期を同調させ、その固有周期に基づい
て、断続的な振動解を最適制御理論を用いて求め、マス
の振動を制御する方法をとっている。しかしながら、地
震波のような非定状波の信号に対しては、最適にマスを
制御することは困難であった。
As described above, in the conventional vibration damping device, the control method for optimally controlling the mass is intermittent control, and the acceleration / deceleration reaction (response acceleration) of the drive device is slow, so that the device is structured. When installed on an object, the natural period of the structure and the natural period of the drive unit are tuned, and based on the natural period, an intermittent vibration solution is obtained using optimal control theory, and a method of controlling the vibration of the mass is provided. I am taking it. However, it was difficult to control the mass optimally for non-stationary wave signals such as seismic waves.

【0019】また、このように構造物の固有周期と駆動
装置の固有周期を同調させて制御する方式では、構造物
の固有周期を正確に算出し、また、設置に際してマスの
質量やダンパーの定数を構成する必要がある。しかしな
がら、構造物の場合には、固有周期自身を正確に算出す
ることが困難である場合も存在し、また、構造物の部分
的な修復・改造等や、構造物の機能・役割が変化した場
合、構造物の全体の質量や剛性が変化する場合があり、
装置内のマスの質量やダンパーの定数を定期的にメンテ
ナンスする必要がある。
Further, in such a system in which the natural period of the structure and the natural period of the driving device are synchronized and controlled, the natural period of the structure is accurately calculated, and the mass of the mass and the constant of the damper are set at the time of installation. Need to be configured. However, in the case of a structure, there are cases where it is difficult to accurately calculate the natural period itself, and the function / role of the structure has changed, such as partial repair / remodeling of the structure. In that case, the overall mass and rigidity of the structure may change,
It is necessary to regularly maintain the mass of the mass and the constant of the damper in the equipment.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、装置全体の薄型化および小型化が可能であるた
め、装置専用の部屋を用意する必要がなく、既存の構造
物にも従前の部屋空間を保持した状態で設置することが
できる制振装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to make it possible to reduce the thickness and size of the entire apparatus, so that it is not necessary to prepare a room dedicated to the apparatus, and the existing room can be used for the existing structure. An object of the present invention is to provide a vibration damping device that can be installed while maintaining a space.

【0021】更に本発明の目的は、独立したコンピュー
タが不要となり、一体化された非常にコンパクトなシス
テム構成が可能であると共に、配線が装置内部に集約さ
れるため、ケーブルの断線やコネクタの脱落事故の危険
性が非常に低く、システム全体の電気的信頼性と耐久性
が良い制振装置を提供することである。
A further object of the present invention is that an independent computer is not required and an integrated and very compact system configuration is possible. In addition, since the wiring is concentrated inside the device, disconnection of the cable and disconnection of the connector are possible. It is an object of the present invention to provide a vibration damping device with a very low risk of accidents and good electrical reliability and durability of the entire system.

【0022】本発明の他の目的は、構造物全体の制振以
外にも、構造物の内部に特に振動を嫌う部屋や階層に対
しても独立に制振することができる多自由度の制振装置
を提供することである。
Another object of the present invention is not only to suppress the vibration of the entire structure, but also to control the inside of the structure, such as a room or a floor, which is particularly susceptible to vibrations, with independent vibration. It is to provide a shaking device.

【0023】本発明の更に他の目的は、地震波のような
非定状波に対しても制振の可能性が高く、また、最適制
御理論に依存しない信号が入力された場合に対しても適
用できる制振装置を提供することである。
Still another object of the present invention is that there is a high possibility that vibration will be suppressed even for non-constant waves such as seismic waves, and that a signal that does not depend on the optimal control theory will be input. It is to provide an applicable vibration damping device.

【0024】また、本発明の目的は、サーボモータの摩
擦トルクの低減によってマスの高速応答性を良くし、地
震波のような非定状波にも対応が可能であり、充分な制
振効果が得られる制振装置を提供することである。
Further, the object of the present invention is to improve the high-speed response of the mass by reducing the friction torque of the servo motor, and it is possible to deal with non-constant waves such as seismic waves, and a sufficient damping effect can be obtained. The purpose is to provide an obtained vibration damping device.

【0025】更に本発明の目的は、制御系の伝達時間が
非常に早く、ほぼオンタイムの制御が可能であり、ま
た、得られた振動解に対して駆動装置も瞬時に応答する
フルタイムの制御が可能なシステムであるため、地震波
のような非定状波にも対応が可能であり、充分な制振効
果が得られる制振装置を提供することである。
A further object of the present invention is that the transmission time of the control system is very short, control can be performed almost on-time, and the drive device instantly responds to the obtained vibration solution. Since it is a controllable system, it is possible to cope with non-stationary waves such as seismic waves, and to provide a vibration damping device that can obtain a sufficient vibration damping effect.

【0026】本発明の更に他の目的は、構造物に設置す
る際の固有周期調整が不要であり、構造物の固有周期の
算出が不要であり、構造物の質量や剛性等が変化しても
調整等のメンテナンスが不要である制振装置を提供する
ことである。る
Still another object of the present invention is that there is no need to adjust the natural period when the structure is installed in the structure, the calculation of the natural period of the structure is unnecessary, and the mass and rigidity of the structure change. Is to provide a vibration damping device that does not require maintenance such as adjustment. Ru

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】以下、添付図面中の参照
符号に基づいて説明すると、本発明の制振装置の要旨
は、フレーム6と制振用マス3を平行関係に配置し、水
平状態に磁気浮遊させた該マス3を、制御装置4によっ
て運転制御される駆動装置5によって水平方向に振動さ
せることである。このようなマス3の支持構造は、アク
ティブ方式の制御装置とパッシブ方式の制振装置のいず
れにも適用できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following is a description with reference to the reference numerals in the accompanying drawings. The gist of the vibration damping device of the present invention is that the frame 6 and the vibration damping mass 3 are arranged in a parallel relationship and in a horizontal state. That is, the mass 3 magnetically suspended in the horizontal direction is vibrated in the horizontal direction by the driving device 5 whose operation is controlled by the control device 4. Such a support structure for the mass 3 can be applied to both an active control device and a passive vibration control device.

【0028】[0028]

【作用】図1のアクティブ方式の制振装置では、地震や
風によって構築物1が振動するとき、振動検出センサー
2の検出信号に基づいて制御装置4は駆動装置5の制御
信号を発生し、マス3は駆動装置5によって構築物1の
動きと逆位相になるように水平方向に振動させられ、構
築物1の振動を積極的に抑制する。このマス3の振動
は、磁気浮遊用磁束を直角に切る方向に行われるため、
マス3の浮遊用磁力はマス3の振動に対して抵抗要因と
はならない。
In the active type vibration damping device of FIG. 1, when the structure 1 vibrates due to an earthquake or wind, the control device 4 generates the control signal of the driving device 5 based on the detection signal of the vibration detection sensor 2, 3 is vibrated in the horizontal direction by the drive device 5 so as to be in the opposite phase to the movement of the structure 1, and positively suppresses the vibration of the structure 1. Since the vibration of the mass 3 is performed in a direction that cuts the magnetic flux for magnetic levitation at a right angle,
The floating magnetic force of the mass 3 does not become a resistance factor against the vibration of the mass 3.

【0029】図2のパッシブ方式の制振装置では、地震
や風によって構築物1が振動するとき、マス3は構築物
1に対して水平方向に移動させられ、マス3とバネ14
とダンパー15よりなる質点系で構築物1の振動エネル
ギーを吸収して、構築物1の応答を抑制する。このマス
3の移動は、磁気浮遊用磁束を直角に切る方向に行われ
るため、マス3の浮遊用磁力はマス3の移動に対する抵
抗力とはならない。
In the passive type vibration damping device of FIG. 2, when the structure 1 vibrates due to an earthquake or wind, the mass 3 is moved in the horizontal direction with respect to the structure 1, and the mass 3 and the spring 14 are moved.
The vibration energy of the construct 1 is absorbed by the mass system including the damper 15 and the response of the construct 1 is suppressed. Since the movement of the mass 3 is performed in a direction that cuts the magnetic flux for magnetic levitation at a right angle, the magnetic force for levitation of the mass 3 does not become a resistance force against the movement of the mass 3.

【0030】[0030]

【実施例】図1に示した実施例では、制振装置のフレー
ム6は構造物1の屋上部に設置され、構造物1の躯体に
固着されている。フレーム6の下辺部分6aに固着した
永久磁石12と、マス3の下部に固着した永久磁石13
は同極が向かい合うように配置されており、マス3の磁
気浮遊は、永久磁石12と永久磁石13間の磁気反発力
とマス3の重力が釣り合うことによって行われる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the frame 6 of the vibration damping device is installed on the roof of the structure 1 and fixed to the frame of the structure 1. The permanent magnet 12 fixed to the lower side portion 6a of the frame 6 and the permanent magnet 13 fixed to the lower portion of the mass 3
Are arranged so that the same poles face each other, and magnetic levitation of the mass 3 is performed by balancing the magnetic repulsive force between the permanent magnets 12 and 13 with the gravity of the mass 3.

【0031】フレーム6の上辺部分6bには、フレーム
6の長手方向に一定間隔を置いて左右2個のサポート
8,9が固着されており、右側のサポート9にはサーボ
モータで構成した駆動装置5が支持されている。この出
力軸にカプラー16で連結されたボールねじ17の左端
部には軸受ブロック11が嵌められ、軸受ブロック11
は左側にサポート8に支持されている。
Two right and left supports 8 and 9 are fixed to the upper side portion 6b of the frame 6 at regular intervals in the longitudinal direction of the frame 6, and the right support 9 is a drive unit formed of a servo motor. 5 are supported. A bearing block 11 is fitted to the left end portion of a ball screw 17 connected to the output shaft by a coupler 16.
Is supported by a support 8 on the left side.

【0032】ボールねじ17にはナット体18が嵌めら
れ、ナット体18の下部には制振用マス3の固定用ホル
ダー10が固着されている。フレーム6にはボールねじ
17と平行に前後一対のレール7が設けられ、ホルダー
10は両端部においてレール7に摺動可能に係合保持さ
れている。そのため、ナット体18とホルダー10はフ
レーム6に対して回転不能になっている。
A nut body 18 is fitted in the ball screw 17, and a fixing holder 10 for the vibration damping mass 3 is fixed to the lower portion of the nut body 18. The frame 6 is provided with a pair of front and rear rails 7 parallel to the ball screw 17, and the holder 10 is slidably engaged with and held by the rails 7 at both ends. Therefore, the nut body 18 and the holder 10 cannot rotate with respect to the frame 6.

【0033】ホルダー10とレール7の間には摩擦抵抗
の軽減のために、ローラまたはボールベアリングが挿入
されている。駆動装置5のサーボモータでボールねじ1
7を回転させると、この回転運動はナット体18で直線
運動に変換され、マス3はフレーム6の長手方向に振動
する。フレーム6は制振したい振動の方向に整列させて
設置される。
A roller or a ball bearing is inserted between the holder 10 and the rail 7 to reduce frictional resistance. Ball screw 1 by servo motor of drive unit 5
When 7 is rotated, this rotational movement is converted into linear movement by the nut body 18, and the mass 3 vibrates in the longitudinal direction of the frame 6. The frame 6 is installed so as to be aligned in the direction of vibration to be damped.

【0034】駆動装置5を最適制御するためのコンピュ
ータはROM等の記憶保持手段に記憶された形で制御装
置4に組み込まれている。構造物1の振動を検知するセ
ンサー2と制御装置4は駆動装置5と共にフレーム6に
設置されており、これらの各構成機器間のケーブル配線
は装置内部のみになされている。
A computer for optimally controlling the drive unit 5 is incorporated in the control unit 4 in a form stored in a memory holding means such as a ROM. The sensor 2 for detecting the vibration of the structure 1 and the control device 4 are installed in the frame 6 together with the drive device 5, and the cable wiring between these respective constituent devices is provided only inside the device.

【0035】マス3が水平方向に振動すると、その振動
エネルギーはマス3側に装着されている永久磁石13か
ら、フレーム側に装着されている永久磁石12を介して
フレーム6に伝達され、最終的にはマス3の振動エネル
ギーは、構造物1に伝達される。
When the mass 3 vibrates in the horizontal direction, the vibration energy is transmitted from the permanent magnet 13 mounted on the mass 3 side to the frame 6 via the permanent magnet 12 mounted on the frame side, and finally. The vibration energy of the mass 3 is transmitted to the structure 1.

【0036】図2に示した実施例では、制振装置のフレ
ーム6は構造物1の屋上部に設置され、構造物1の躯体
に固着されている。フレーム6の下辺部分6aに固着し
た永久磁石12と、マス3の下部に固着した永久磁石1
3は同極が向かい合うように配置され、マス3の磁気浮
遊は両磁石間の磁気反発力とマス3の重力が釣り合うこ
とによって行われる。フレーム6の左側部とマス3の間
にはマス3の長手方向に沿って圧縮されるコイルバネ1
4を挿入してある。
In the embodiment shown in FIG. 2, the frame 6 of the vibration damping device is installed on the roof of the structure 1 and fixed to the frame of the structure 1. The permanent magnet 12 fixed to the lower side portion 6a of the frame 6 and the permanent magnet 1 fixed to the lower portion of the mass 3
3 are arranged so that the same poles face each other, and magnetic levitation of the mass 3 is performed by balancing the magnetic repulsive force between both magnets and the gravity of the mass 3. A coil spring 1 is compressed between the left side portion of the frame 6 and the mass 3 along the longitudinal direction of the mass 3.
4 is inserted.

【0037】図1に示したアクティブ方式の制振装置に
おいて、駆動装置5として電源オフ時にブレーキが解除
されてフリー動作する構造のモータを使用したときに
は、マス3の長手方向にコイルバネを接続することによ
って、パッシブ方式の制振装置に移行することができ
る。
In the active type vibration damping device shown in FIG. 1, when a motor having a structure in which the brake is released when the power is turned off and free operation is used as the driving device 5, connect a coil spring in the longitudinal direction of the mass 3. By this, it is possible to shift to a passive type vibration damping device.

【0038】各実施例において、マス3の磁気浮遊手段
としては、永久磁石の代わりに電磁石を使用したり、永
久磁石と電磁石を併用することもできる。また、応答性
の問題が解決されれば、サーボモータの代わりに油圧ア
クチュエータ等を使用することもできる。制振装置の設
置場所も構造物の上部に限定されず、下部や中間部に設
置することもでき、設置方向と台数も構造物に応じて適
宜変更することができる。
In each embodiment, as the magnetic levitation means of the mass 3, an electromagnet may be used instead of the permanent magnet, or a permanent magnet and an electromagnet may be used in combination. If the problem of responsiveness is solved, a hydraulic actuator or the like can be used instead of the servo motor. The installation place of the vibration damping device is not limited to the upper part of the structure, and it can be installed in the lower part or the middle part, and the installation direction and the number of units can be appropriately changed according to the structure.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように本発明の制振装置では、フ
レーム6と制振用マス3を平行関係に配置し、水平状態
に磁気浮遊させたマス3を駆動装置5で水平方向に振動
させるものであり、このような支持構造を採用すること
によって、フレーム6とマス3を非常に薄型かつ小型に
設計することができ、その結果、装置全体を大幅に薄型
かつ小型化することができ、特に高さ方向に大きなスペ
ースは不必要となる。
As described above, in the vibration damping device of the present invention, the frame 6 and the vibration damping mass 3 are arranged in a parallel relationship, and the mass 3 magnetically suspended in a horizontal state is vibrated in the horizontal direction by the driving device 5. By adopting such a support structure, the frame 6 and the mass 3 can be designed to be extremely thin and small, and as a result, the entire device can be made significantly thin and small. Especially, a large space is unnecessary in the height direction.

【0040】そのため、従来装置のように装置専用の部
屋を用意する必要がなく、構造物1のコストアップを招
くことがない。構造物1の天井下や床下または床内部に
設置することもできるので、既存の構造物に対しても、
従前の部屋空間を維持した状態で設置することができ
る。
Therefore, unlike the conventional apparatus, it is not necessary to prepare a room dedicated to the apparatus, and the cost of the structure 1 is not increased. Since it can be installed under the ceiling, under the floor, or inside the floor of the structure 1, even for existing structures,
It can be installed while maintaining the conventional room space.

【0041】また、本発明の制振装置では、マス3を水
平方向に振動させるときの抵抗がなく、駆動装置5の負
荷が大幅に軽減されるため、装置全体の薄型化および小
型化が駆動装置の面からも可能であり、中小規模に構造
物に対しても、占有空間的に大きな制約なく設置するこ
とができる。
Further, in the vibration damping device of the present invention, there is no resistance when the mass 3 is vibrated in the horizontal direction, and the load of the driving device 5 is greatly reduced. It is possible from the viewpoint of the device, and it can be installed in a small-to-medium-sized structure without a large restriction in terms of occupied space.

【0042】本発明の制振装置では、駆動装置5を最適
制御するためのコンピュータはROM等の記憶保持手段
に記憶された形で制御装置4に組み込まれているため、
独立したコンピュータの設置が不要であり、また、セン
サー2と制御装置4と駆動装置5がフレーム6に設置さ
れるため、システム全体がクローズド化され、一体化さ
れた非常にコンパクトなシステム構成が可能であり、更
にまた、構成機器間のケーブルの配線が装置内部に納め
られるため、ケーブルの断線やコネクタの脱落事故の危
険性が非常に低く、システム全体の電気的信頼性と耐久
性が良い制振装置が得られる。
In the vibration damping device of the present invention, the computer for optimally controlling the driving device 5 is incorporated in the control device 4 in the form of being stored in a memory holding means such as a ROM.
There is no need to install an independent computer, and since the sensor 2, control device 4, and drive device 5 are installed on the frame 6, the entire system is closed and a very compact integrated system configuration is possible. Furthermore, since the wiring of cables between the components is housed inside the equipment, the risk of cable disconnection and connector disconnection is extremely low, and the electrical reliability and durability of the entire system are good. A shaking device is obtained.

【0043】本発明の制振装置では、前記したように非
常に薄型かつ小型に構成され、複数階の天井下や床下ま
たは床そのものに設置可能であること、並びに、システ
ム全体がクローズド化され、一体化されたコンパクトな
システム構成が可能であることから、複数台のシステム
を各々独立した階層に設置した場合においても、階層毎
に独立に最適制御することができる。そのため、構造物
全体の制振以外にも、構造物の内部の特に振動を嫌う部
屋や階層に対しても独立に制振することが可能であり、
多自由度の制振装置が得られる。
In the vibration damping device of the present invention, as described above, it is constructed to be extremely thin and small, and it can be installed under the ceiling or under the floor of the floors or on the floor itself, and the whole system is closed, Since an integrated and compact system configuration is possible, even when a plurality of systems are installed in independent hierarchies, optimal control can be performed independently for each hierarchy. Therefore, in addition to damping the entire structure, it is possible to independently control the inside of the structure, especially for rooms and floors where vibration is disliked.
A vibration control device having multiple degrees of freedom can be obtained.

【0044】また、本発明の制振装置では、ファジー制
御のためのカスタム化された専用の集積回路とソフトウ
ェアをROM等の記憶保持手段に記憶させた形で制御装
置4に組み込むことによって、信号処理時間が短縮化さ
れ、振動に対してフルタイム制御が可能な制御方式を実
現しているので、地震波のような非定状波に対しても制
振の可能性が高く、また、最適制御理論に依存しない信
号が入力された場合に対しても適用できる制振装置が得
られる。
Further, in the vibration damping device of the present invention, the customized dedicated integrated circuit and software for fuzzy control are stored in the memory holding means such as the ROM to be incorporated in the control device 4 to obtain the signal. Since the processing time has been shortened and a control method that allows full-time control of vibrations has been realized, there is a high possibility of damping even non-stationary waves such as seismic waves, and optimal control is possible. A damping device that can be applied even when a signal that does not depend on theory is input is obtained.

【0045】また、本発明の制振装置では、前記のよう
にマス3を磁気浮遊させて支持してあり、マス3と支持
体との摩擦抵抗をゼロにすることにより駆動装置5のサ
ーボモータの摩擦トルクを低減させることができ、マス
の応答加速度・速度の応答性はともに大きいので、地震
波のような非定状波にも対応が可能であり、充分な制振
効果が得られる。
Further, in the vibration damping device of the present invention, the mass 3 is magnetically suspended and supported as described above, and the frictional resistance between the mass 3 and the support is reduced to zero, so that the servo motor of the drive unit 5 is driven. Since the friction torque of the above can be reduced and the response of the mass to acceleration and velocity is large, it is possible to deal with non-stationary waves such as seismic waves, and a sufficient damping effect can be obtained.

【0046】更に本発明の制振装置は、上記のようにフ
ァジー制御のための集積回路とソフトウェアをROM等
の記憶保持手段に記憶させた形で制御装置4に組み込む
ことによって、信号処理時間を短縮化し、振動に対して
フルタイム制御を行なうと共に、サーボモータの摩擦抵
抗の低減によってマスの加速応答性を向上させたので、
制御系の伝達時間が非常に早く、ほぼオンタイムの制御
が可能であり、また、得られた振動解に対して駆動装置
が瞬時に応答するフルタイムの制御システムが採られて
いるため、地震波のような非定状波にも対応が可能であ
り、充分な制振効果が得られる。
Further, in the vibration damping device of the present invention, the signal processing time can be reduced by incorporating the integrated circuit and software for fuzzy control in the storage unit such as ROM as described above in the form of being stored in the control unit 4. Shortened, full-time control for vibration, and improved mass acceleration response by reducing the friction resistance of the servo motor.
The transmission time of the control system is very fast, almost on-time control is possible, and the full-time control system in which the drive device responds instantly to the obtained vibration solution is adopted. It is possible to deal with non-stationary waves such as, and a sufficient damping effect can be obtained.

【0047】また、本発明の制振装置は、上記のように
フルタイム制御が可能なシステムであるため、構造物に
設置する際の固有周期調整が不要である。そのため、構
造物の固有周期を算出する必要がなく、その結果、既存
の構造物にも簡単に設置することが可能となる。また、
構造物が何らかの理由により、その質量もしくは剛性が
変化した場合においても、装置内のマスの質量等を調整
等するメンテナンスは不要である。構造物の振動に1次
固有周期以外の高次の振動が含まれる場合に対しても適
用可能となる。
Since the vibration damping device of the present invention is a system capable of full-time control as described above, it is not necessary to adjust the natural period when the vibration damping device is installed in a structure. Therefore, it is not necessary to calculate the natural period of the structure, and as a result, it is possible to easily install the structure in an existing structure. Also,
Even if the mass or rigidity of the structure changes for some reason, maintenance such as adjusting the mass of the mass in the apparatus is not necessary. It is also applicable to the case where the vibration of the structure includes high-order vibration other than the first-order natural period.

【0048】構造物が煉瓦造の場合や文化財等の歴史的
建築物である場合には、固有周期の算出が不可能な場合
が多いが、本発明の制振装置では、固有周期の算出自体
が不要であるため、従来装置では適用できないこれらの
分野にも簡単に制振装置を設置することが可能となる。
When the structure is a brick structure or a historic building such as a cultural property, it is often impossible to calculate the natural period. With the vibration damping device of the present invention, however, the natural period can be calculated. Since the device itself is unnecessary, it becomes possible to easily install the vibration damping device even in those fields where the conventional device cannot be applied.

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

【図1】本発明の一実施例に係る制振装置を屋上部に設
置した構築物の概略的な正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view of a structure in which a vibration damping device according to an embodiment of the present invention is installed on a rooftop.

【図2】本発明の別の実施例に係る制振装置を屋上部に
設置した構築物の概略的な正面図である。
FIG. 2 is a schematic front view of a structure in which a vibration damping device according to another embodiment of the present invention is installed on a rooftop.

【図3】本発明の実施例に係る制振装置を途中階の天井
部に設置した構築物の概略的な正面図である。
FIG. 3 is a schematic front view of a structure in which the vibration damping device according to the embodiment of the present invention is installed on the ceiling of an intermediate floor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 構造物 2 振動検出センサー 3 マス 4 駆動装置の制御装置 5 駆動装置 6 フレーム 6a フレームの下辺部分 6b フレームの上辺部分 7 レール 8 サポート 9 サポート 10 ホルダー 11 軸受ブロック 12 フレーム側の永久磁石 13 マス側の永久磁石 14 バネ 15 ダンパー 16 カプラー 17 ボールねじ 18 ナット体 1 Structure 2 Vibration Detection Sensor 3 Mass 4 Drive Control Device 5 Drive Device 6 Frame 6a Frame Lower Side 6b Frame Upper Side 7 Rail 8 Support 9 Support 10 Holder 11 Bearing Block 12 Frame Side Permanent Magnet 13 Mass Side Permanent magnet 14 Spring 15 Damper 16 Coupler 17 Ball screw 18 Nut body

フロントページの続き (72)発明者 小野 哲郎 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 金銅 秀晃 東京都中央区日本橋本町4丁目4番11号 ニッコーシ株式会社内Front page continuation (72) Inventor Tetsuro Ono 2-6-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Steel Corporation (72) Inventor Hideaki Kinko 4-4-11, Nihonbashihoncho, Chuo-ku, Tokyo Nikkoshi Within the corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アクティブ方式またはパッシブ方式の制
振装置において、フレームと制振用マスを平行関係に配
置し、水平状態に磁気浮遊させた該マスを、制御装置に
よって運転制御される駆動装置によって水平方向に振動
させる構造物の制振装置。
1. In an active-type or passive-type damping device, a frame and a damping mass are arranged in a parallel relationship, and the mass that is magnetically suspended in a horizontal state is controlled by a driving device controlled by a controller. Vibration control device for structures that vibrate horizontally.
【請求項2】 フレーム側に装着した永久磁石とマス側
に装着した永久磁石間の磁気反発力と制振用マスの重力
を互いに釣り合わせてマスを磁気浮遊させた請求項1に
記載の制振装置。
2. The control according to claim 1, wherein the magnetic repulsive force between the permanent magnets mounted on the frame side and the permanent magnets mounted on the mass side and the gravity of the damping mass are balanced with each other to magnetically suspend the mass. Shaking device.
【請求項3】駆動装置を運転制御するためのコンピュー
タをROM等の記憶保持手段に記憶させた形で制御装置
に組み込み、構造物の振動を検知するセンサーをフレー
ムに設置した請求項1又は請求項2に記載の制振装置。
3. The computer according to claim 1, wherein a computer for controlling the operation of the drive unit is incorporated in the control unit by storing it in a storage means such as a ROM, and a sensor for detecting the vibration of the structure is installed in the frame. The vibration damping device according to Item 2.
【請求項4】ファジー制御のためのカスタム化された専
用の集積回路とソフトウェアをROM等の記憶保持手段
に記憶させた形で制御装置に組み込んだ請求項1又は請
求項2に記載の制振装置。
4. The vibration damping device according to claim 1 or 2, wherein a customized dedicated integrated circuit for fuzzy control and software are incorporated in the control device in a form of being stored in a memory holding means such as a ROM. apparatus.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010083666A1 (en) * 2009-01-21 2010-07-29 福州市规划设计研究院 Magnetically suspended antiseismic structure
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WO2020239590A1 (en) * 2019-05-24 2020-12-03 Soh Wind Tunnels Aps Pendulum mass damper

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