JP2780615B2 - Vibration control device - Google Patents
Vibration control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、動吸振器を2質点系型
とし、一方を構造物の1次振動モードに同調させ、他方
を構造物の2次振動モードに同調させ、更にこれらを能
動的に加振することにより、構造物の風や地震による1
次モードのみならず2次モードの振動応答を低減する振
動制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a dynamic vibration absorber having a two-mass system, one of which is tuned to a primary vibration mode of a structure, the other of which is tuned to a secondary vibration mode of a structure. Active vibrations cause the structure
The present invention relates to a vibration control device for reducing not only the second mode but also the second mode vibration response.
【0002】[0002]
【従来の技術】受動型の振動制御装置としては動吸振器
があり、構造物に適用したものとしては、例えば特開昭
63-76932号公報や特開昭63-114773 号公報に記載された
ものがある。図6は構造物に適用される動吸振器の振動
モデルを示したものであり、質量m1 、ばね定数k1 の
主振動系の固有振動数ω1 =(k1 /m1 )1/2 が外力
の振動数ωに近いと共振する恐れがある。この時、質量
m2 、ばね定数k2 なる振動系を付加してω=(k2 /
m2 )1/2 となるようにすると、付加振動系は振動する
が主振動系の振動は止まることはよく知られている。こ
の原理を応用したものが動吸振器である。2. Description of the Related Art As a passive type vibration control device, there is a dynamic vibration absorber.
There are those described in JP-A-63-76932 and JP-A-63-114773. Figure 6 is shows a vibration model of the dynamic vibration reducer to be applied to the construction, the mass m 1, the natural frequency of the main vibration system of the spring constant k 1 ω 1 = (k 1 / m 1) 1 / If 2 is close to the frequency ω of the external force, resonance may occur. At this time, a vibration system having a mass m 2 and a spring constant k 2 is added and ω = (k 2 /
It is well known that when the ratio is set to m 2 ) 1/2 , the additional vibration system vibrates, but the vibration of the main vibration system stops. An application of this principle is a dynamic vibration absorber.
【0003】また能動型制振装置としては、例えば特開
平1-275866〜69号公報に記載されたアクティブマスドラ
イバ等がある。図7はアクティブマスドライバの振動モ
デルを示したものであり、質量m1 の主振動系と質量m
2 の付加振動系の間に油圧或いは電磁力を利用するアク
チュエータを備え、付加質量を強制駆動し、その時の反
力を利用して主振動系の振動を抑制しようとするもので
ある。As an active vibration damping device, there is, for example, an active mass driver described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-275866-69. 7 is shows a vibration model of Active Mass Driver, the main vibration system of the mass m 1 and the mass m
An actuator using a hydraulic or electromagnetic force is provided between the additional vibration systems ( 2 ), the additional mass is forcibly driven, and the reaction force at that time is used to suppress the vibration of the main vibration system.
【0004】この他、上記アクティブマスドライバに対
し図8の振動モデルに示すようにアクチュエータによる
制御力と並列に、ばね定数k2 のばねを付加しアクティ
ブマスドライバに比較して少ない制御力でアクティブマ
スドライバと同程度の振動制御効果を得ようとするアク
ティブチューンドマスダンパが研究されている。[0004] Active addition, in parallel with the control force due to the actuator as shown in the vibration model of Fig. 8 with respect to the active mass driver adds the spring of spring constant k 2 with less control force in comparison with the active mass driver An active tuned mass damper for obtaining a vibration control effect comparable to that of a mass driver has been studied.
【0005】更に特開昭63-156171 号公報記載の発明に
おいて、動吸振器の付加質量に対し、それより小さい質
量の第2の付加質量をばねとアクチュエータを介して連
結し、アクチュエータから第2の付加質量に対し制御力
を加えることにより、地震等による構造物の振動を制御
する形式の能動型制振装置が開発されている。Further, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-156171, a second additional mass having a smaller mass than the additional mass of the dynamic vibration absorber is connected to the spring and the actuator via an actuator. An active vibration damping device of a type that controls vibration of a structure due to an earthquake or the like by applying a control force to an additional mass of the device has been developed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来開
発されている受動型制振装置と能動型制振装置の組み合
わせによる振動制御装置は、図5に示すモデル形状であ
り、受動型制振装置の振動周期を主振動系即ち構造物の
1次固有周期に同調させることで制振装置を形成し、受
動型制振装置に対して小型付加質量を能動的に駆動する
ことにより、受動型制振装置の付加質量の動きを拡大し
て制御性能を高めようとしたものである。As described above, a conventionally developed vibration control device using a combination of a passive vibration control device and an active vibration control device has a model shape shown in FIG. A vibration control device is formed by tuning the vibration period of the vibration control device to the primary natural system, that is, the primary natural period of the structure, and the passive additional vibration control device is driven passively by driving a small additional mass. The purpose is to increase the movement of the additional mass of the mold damper to enhance the control performance.
【0007】このような従来の受動型制振装置と能動型
制振装置の組み合わせによる振動制御装置は、1次の固
有振動のみを制御対象としており、実際の構造物のよう
に高次振動モードを含む、複雑な振動制御は困難であっ
た。そこで本発明では1次固有振動のみならず2次の固
有振動も制御出来る振動制御装置を提供する。[0007] Such a conventional vibration control device using a combination of a passive vibration damper and an active vibration damper controls only the primary natural vibration, and has a higher vibration mode like an actual structure. , Complicated vibration control was difficult. Therefore, the present invention provides a vibration control device capable of controlling not only the primary natural vibration but also the secondary natural vibration.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】構造物の頂部に、分散配
置した積層ゴムで第1付加質量を支持し、該第1付加質
量の上に、分散配置した積層ゴムで第2付加質量を支持
し、該第2付加質量の上に、前記第1付加質量及び第2
付加質量に対して、直交するX、Y両方向に制御力を作
用させる駆動手段を備えて摺動し得る第3の付加質量を
有する構造で、第1付加質量には、前記構造物の第1次
の振動周期を与え、第2付加質量には、前記構造物の第
2次の振動周期を与えてなることを特徴とする振動制御
装置であることを主旨とする。図4のモデルに示すよう
に従来の受動型制振装置の代わりに2質点系の動吸振器
を形成し、その1次及び2次固有周期が主振動系即ち構
造物の1次及び2次の固有周期と、それぞれ同調させて
おく。構造物の頂部に設置した、2質点系の動吸振器
は、このままで1次及び2次の振動の制振に有効である
が更に該2質点系の動吸振器の上に、小型のアクティブ
マスドライバを設置すると2質点系の動吸振器の動きを
拡大することが出来る。つまりアクティブマスドライバ
のアクチュエータに小さい制御力を加えることで、2質
点系の動吸振器に大きな動きを得ることが出来、1次、
2次の振動を有効に制御することが出来る。[Means for Solving the Problems]Distributed distribution on top of structure
The first additional mass is supported by the laminated rubber
The second additional mass is supported by the laminated rubber that is dispersed and arranged on the amount
The first additional mass and the second additional mass are placed on the second additional mass.
Control force is applied to the added mass in both orthogonal X and Y directions.
And a slidable third additional mass with driving means
The first additional mass has a first order mass of the structure.
Of the structure, and the second additional mass
Vibration control characterized by giving a secondary vibration cycle
It is intended to be a device.As shown in the model of FIG.
Instead of a conventional passive vibration damper, a two-mass dynamic absorber
Are formed, and the first and second natural periods are the main vibration system, that is, the structure.
Synchronized with the primary and secondary natural periods of the structure, respectively
deep. Dynamic vibration absorption of a two-mass system installed on the top of a structurevessel
Is effective for damping primary and secondary vibrations as is
Has a small active mass on top of the two-mass dynamic absorber.
When a mass driver is installed, the motion of the two-mass dynamic absorber
Can be expanded. In other words, active mass driver
By applying a small control force to the actuator of
A large motion can be obtained in the point system dynamic vibration absorber,
Secondary vibration can be effectively controlled.
【0009】本発明の制振装置に於いて2質点系の動吸
振器を形成する2個の付加質量は、水平面の全方向に振
動即ち変位が可能であるようにし、水平面内の全方向に
ついて制振効果を得ることができる。2質点系の付加質
量を水平面の全方向に構造物の1次及び2次固有周期に
同調させて振動可能とする支持手段は、構造物の床面等
に分散配置した積層ゴムがある。なお支持手段としての
積層ゴムは、積層ゴムの軸部を中空として水平剛性を小
さくし、長周期としたものや、ゴム自体に大きな減衰性
が期待できる高減衰ゴムを用いることも出来る。In the vibration damping device according to the present invention, the two additional masses forming the two-mass system dynamic vibration absorber are capable of vibrating or displacing in all directions in the horizontal plane, and are provided in all directions in the horizontal plane. A damping effect can be obtained. A supporting means for oscillating the two-mass system by vibrating the added mass in all directions of the horizontal plane with the primary and secondary natural periods of the structure is a laminated rubber dispersedly arranged on the floor surface of the structure. As the laminated rubber as the support means, a rubber having a hollow shaft portion to reduce the horizontal rigidity and have a long period, or a highly damped rubber which can be expected to have a large damping property in the rubber itself can be used.
【0010】また駆動手段からの制御力を直接受けるア
クティブマスドライバの付加質量は、2方向に設けるこ
とにより2質点系の動吸振器の付加質量に対し間接的に
2方向の制御力を与えることになり構造物の応答を水平
面内の全方向について抑制することが出来る。アクティ
ブマスドライバの付加質量を特定方向に振動可能とする
支持手段としてはリニヤガイドで支持する方法がある。
アクティブマスドライバに制御力を作用させる駆動手段
としては例えば電動モータを用いた駆動装置や油圧式の
駆動装置、リニヤモータ等があり風や地震等の振動外力
による構造物の応答、或いは地震応答に基いて解析され
る制御力で駆動する。The additional mass of the active mass driver which directly receives the control force from the driving means is provided in two directions to indirectly apply the control force in two directions to the additional mass of the two-mass system dynamic vibration absorber. And the response of the structure can be suppressed in all directions in the horizontal plane. As a means for supporting the additional mass of the active mass driver to be able to vibrate in a specific direction, there is a method of supporting the mass by a linear guide.
Driving means for applying a control force to the active mass driver include, for example, a driving device using an electric motor, a hydraulic driving device, a linear motor, etc., based on the response of a structure due to external vibrations such as wind or earthquake, or the response to earthquake. And driven by the control force analyzed.
【0011】2質点系の動吸振器及びアクティブマスド
ライバの構成は、構造物の頂部に積層ゴムを介して平板
状の第1、第2付加質量を2段に積重して構成し、更に
上部の第2付加質量の上に架を構築し、最上部と前記第
2付加質量にそれぞれ直交するようにリニヤガイドを設
けて、アクティブマスドライバの2個の付加質量を摺動
可能なように構成する方法がある。The two-mass system dynamic vibration absorber and active mass driver are configured by stacking first and second flat masses in two stages on the top of a structure via laminated rubber. A rack is constructed on the upper second additional mass, and linear guides are provided so as to be orthogonal to the uppermost portion and the second additional mass, respectively, so that the two additional masses of the active mass driver can be slid. There is a way to configure.
【0012】[0012]
【実施例】次に図示した実施例について説明する。図1
は本発明の一実施例の側面図であり、図2は図1のA視
図であり図3は図1のB視図である。先ず構造物1の頂
部に装置全体を設置し、複数の分散した積層ゴム2で動
吸振器の第1付加質量3を支持する。動吸振器の付加質
量は2個に分割して、第1付加質量3と第2付加質量5
とし、積層ゴム2で第1付加質量3を支持すると同様
に、第2付加質量5を積層ゴム4で前記第1付加質量3
の上に積載する。第1付加質量3及び第2付加質量5共
に水平全方向の振動に対応出来るようにする。第1付加
質量3及び第2付加質量5と積層ゴム2及び4で構成さ
れる2自由度系の動吸振器の1次モード及び2次モード
振動数をそれぞれ構造物の1次モード及び2次モードの
振動数に合わせる。また構造物のX、Y方向によって固
有周期が著しく異なる場合は、積層ゴム2及び4の断面
の形状を変えたり取付方法を工夫して対応することも可
能である。次いで第2付加質量5の上に架6を構築す
る。該架6の上と第2付加質量5の上に、直行するX、
Y両方向に対応可能な2個のアクティブマスドライバの
第3付加質量の付加質量となる7及び8が摺動可能な、
リニヤガイド9及び10を敷設する。該付加質量7及び
8は、駆動手段として2個のACサーボモータ11及び
12に接続したボールねじシャフト13及び14が螺合
貫通する。該ボールねじシャフトの回転によって、前記
2個の付加質量7、8は、リニヤガイドに沿ってX、Y
方向に振動が可能である。実際にはX、Y方向の振動成
分に従って、該アクティブマスドライバは複合振動する
ことによって、水平面内の全ての方向の制振に対応する
ことが出来る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the illustrated embodiment will be described. FIG.
2 is a side view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view as viewed from A in FIG. 1, and FIG. 3 is a view as viewed from B in FIG. First, the entire apparatus is installed on the top of the structure 1, and the first additional mass 3 of the dynamic vibration absorber is supported by the plurality of dispersed laminated rubbers 2. The additional mass of the dynamic vibration absorber is divided into two, and a first additional mass 3 and a second additional mass 5
Similarly, when the first additional mass 3 is supported by the laminated rubber 2, the second additional mass 5 is similarly converted into the first additional mass 3 by the laminated rubber 4.
On top of. Both the first additional mass 3 and the second additional mass 5 can cope with vibrations in all horizontal directions. The primary mode and secondary mode frequencies of the two-degree-of-freedom dynamic vibration absorber composed of the first additional mass 3 and the second additional mass 5 and the laminated rubbers 2 and 4 are respectively used for the primary mode and the secondary mode of the structure. Match the frequency of the mode. If the natural periods are significantly different depending on the X and Y directions of the structure, it is also possible to cope with the problem by changing the cross-sectional shape of the laminated rubbers 2 and 4 or devising an attachment method. Next, the rack 6 is constructed on the second additional mass 5. X on the frame 6 and the second additional mass 5,
The additional masses 7 and 8 of the third additional mass of the two active mass drivers capable of responding in both Y directions can slide.
The linear guides 9 and 10 are laid. The additional masses 7 and 8 are threaded through ball screw shafts 13 and 14 connected to two AC servomotors 11 and 12 as driving means. By the rotation of the ball screw shaft, the two additional masses 7, 8 are moved along the linear guide in the X, Y directions.
Vibration in the direction is possible. In practice, the active mass driver performs a composite vibration in accordance with the vibration components in the X and Y directions, so that it can cope with vibration suppression in all directions in the horizontal plane.
【0013】図9は、又別の実施例でアクティブマスド
ライバの第3付加質量が1個の場合の例である。構造物
1の頂部に分散した積層ゴム2で動吸振器の第1付加質
量3を支持し、その上に積層ゴム4で動吸振器の第2付
加質量5を支持することは前例と同様であるが、本例で
は第2付加質量5の上にACサーボモータ11を固定
し、該ACサーボモータ11にボールねじシャフト13
を取着し、別のACサーボモータ12に雌ねじを形成
し、該ACサーボモータ12を螺合せしめて、Y方向に
自由に移動可能にする。前記ACサーボモータ12には
別のボールねじでシャフト14を前記ボールねじ13と
直交するX方向に螺合貫通せしめ、該ボールねじシャフ
ト14にアクティブマスドライバの第3付加質量15を
螺合貫通せしめ、該第3付加質量15には、自在キャス
タ16を取着し水平面内に自由に可動出来るように構成
する。このようにしてアクティブマスドライバの付加質
量は1個でよくACサーボモータ11及び12のX、Y
両方向の制御力によって複合的に水平面内の全ての方向
に振動することが出来る。FIG. 9 shows another embodiment in which the active mass driver has one third additional mass . The first additional material of the dynamic vibration absorber with the laminated rubber 2 dispersed on the top of the structure 1
Supporting the quantity 3 and the second attachment of the dynamic vibration absorber with the laminated rubber 4 on it
The supporting of the additional mass 5 is the same as the previous example, but in this example, the AC servomotor 11 is fixed on the second additional mass 5 and the ball screw shaft 13 is attached to the AC servomotor 11.
Then, a female screw is formed on another AC servomotor 12, and the AC servomotor 12 is screwed together so as to be freely movable in the Y direction. The shaft 14 is screwed through the AC servomotor 12 in the X direction perpendicular to the ball screw 13 with another ball screw, and the third additional mass 15 of the active mass driver is screwed through the ball screw shaft 14. , the said third additional mass 15 is free to structure such that the movable able to then attach the casters 16 in a horizontal plane. In this way, the additional mass of the active mass driver may be one, and the X, Y of the AC servomotors 11 and 12 may be sufficient.
Due to the control force in both directions, it is possible to vibrate in all directions in the horizontal plane in a complex manner.
【0014】実際の建築物は風力或いは地震によって複
雑な振動をするが、従来の制振装置は、建築物の1次モ
ードのみしか考慮されていなかった。例えば高層ビル等
の横振動は、地盤支持の片持ち梁の挙動をとることか
ら、1次モードの振動周期の約1/3の周期で2次モー
ドの振動が現れる。本発明は、動吸振器の付加質量を2
つに分け、1次モードと2次モードの固有周期に同調さ
せて2質点系の動吸振器を構成することにより、これら
1次及び2次のモードの振動も制振し得るようにした。
更に前記2質点系の動吸振器にアクティブマスドライバ
を付加することで前記2質点系の動きを拡大することが
出来、構造物の制振効果を上げることが可能である。ま
たX、Y方向の振動成分に従ってアクティブマスドライ
バが複合振動することによって、水平面内の全ての方向
の制振に対応することができる。 Although an actual building vibrates in a complicated manner due to wind or an earthquake, conventional vibration damping devices only consider the first mode of the building. For example, in lateral vibration of a high-rise building or the like, the behavior of a cantilever supported by the ground takes place, so that a secondary mode vibration appears at a cycle of about 1/3 of the primary mode vibration cycle. The present invention, the added mass of the dynamic vibration reducer 2
The first and second mode vibrations can also be damped by forming a two-mass system dynamic vibration absorber in synchronization with the natural periods of the first and second modes.
Further, by adding an active mass driver to the two-mass system dynamic vibration absorber , the movement of the two-mass system can be expanded, and the vibration damping effect of the structure can be improved. Ma
Active mass dry according to the vibration components in the X and Y directions
All directions in the horizontal plane due to the compound vibration
It can respond to vibration control.
【図1】本発明の構造を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing the structure of the present invention.
【図2】図1のA視図である。FIG. 2 is a view as viewed from A in FIG. 1;
【図3】図1のB視図である。FIG. 3 is a view as viewed from B in FIG. 1;
【図4】本発明の振動制御装置のモデル図である。FIG. 4 is a model diagram of the vibration control device of the present invention.
【図5】従来型の振動制御装置のモデル図である。FIG. 5 is a model diagram of a conventional vibration control device.
【図6】動吸振器のモデル図である。FIG. 6 is a model diagram of a dynamic vibration absorber.
【図7】アクティブマスドライバのモデル図である。FIG. 7 is a model diagram of an active mass driver.
【図8】アクティブチューンドマスダンパのモデル図で
ある。FIG. 8 is a model diagram of an active tuned mass damper.
【図9】本発明でアクティブマスドライバの第3付加質
量が1個の場合を示す斜視図である。FIG. 9 shows a third additional material of the active mass driver according to the present invention.
It is a perspective view showing the case where the quantity is one.
1・・・構造物、2・・・積層ゴム、3・・・動吸振器
の第1付加質量、4・・・積層ゴム、5・・・動吸振器
の第2付加質量、6・・・架、7・・・アクティブマス
ドライバのY方向の第3付加質量、8・・・アクティブ
マスドライバのX方向の第3付加質量、9・・・Y方向
リニヤガイド、10・・・X方向リニヤガイド、11・
・・ACサーボモータ、12・・・ACサーボモータ、
13・・・Y方向ボールねじシャフト、14・・・X方
向ボールねじシャフト、15・・・アクティブマスドラ
イバの第3付加質量、16・・・自在キャスタハ゛DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Structure, 2 ... laminated rubber, 3 ... 1st additional mass of dynamic vibration absorber, 4 ... laminated rubber, 5 ... 2nd additional mass of dynamic vibration absorber, 6 ... Ka, 7 ... third additional mass in the Y direction of the active mass driver, a third additional mass in the X direction of 8 ... active mass driver, 9 ... Y direction linear guide, 10 ... X-direction Linear guide, 11 ・
..AC servo motor, 12 ... AC servo motor,
13: Y-direction ball screw shaft, 14: X-direction ball screw shaft, 15: Third additional mass of active mass driver, 16: Universal caster
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−49387(JP,A) 特開 平5−222863(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04H 9/02 341────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-49387 (JP, A) JP-A-5-222863 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) E04H 9/02 341
Claims (1)
で第1付加質量を支持し、該第1付加質量の上に、分散
配置した積層ゴムで第2付加質量を支持し、該第2付加
質量の上に、前記第1付加質量及び第2付加質量に対し
て、直交するX、Y両方向に制御力を作用させる駆動手
段を備えて摺動し得る第3の付加質量を有する構造で、
第1付加質量には、前記構造物の第1次の振動周期を与
え、第2付加質量には、前記構造物の第2次の振動周期
を与えてなることを特徴とする振動制御装置。 1. A laminated rubber dispersedly arranged on the top of a structure
Supports the first additional mass, and disperses on the first additional mass.
The second additional mass is supported by the disposed laminated rubber, and the second additional mass is supported.
On the mass, the first additional mass and the second additional mass
And a driver who applies a control force in both orthogonal X and Y directions.
A structure having a third additional mass that can slide with a step,
The first additional mass is given the first vibration cycle of the structure.
In addition, the second additional mass includes a second-order vibration cycle of the structure.
And a vibration control device.
Priority Applications (1)
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JP5274152A JP2780615B2 (en) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Vibration control device |
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1993
- 1993-11-02 JP JP5274152A patent/JP2780615B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07127306A (en) | 1995-05-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980414 |