KR100314309B1 - Vibration control apparatus - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
제진(制震)장치Vibration Control Device
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제2. Technical problem to be solved by the invention
수동형과 능동형의 전환을 가능하게 하고, 제진장치의 고유진동을 조정하는 작업을, 좁은 장소에서도 효율좋게 행하도록 한다.It is possible to switch between passive and active, and to adjust the natural vibration of the vibration damping device efficiently in a small place.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
베이스 프레임(4)의 위쪽에 설치되고 한 방향으로 변위하는 중간프레임(8)과, 중간프레임(8)의 위쪽에 설치되고 중간프레임(8)의 변위방향과 직교하는 방향으로 변위하는 부가질량 부착 프레임(12)과, 한 끝단이 베이스 프레임(4)에 걸어멈춤가능하고 다른 끝단이 중간 프레임(8)에 걸어멈춤된 복수의 X 스프링(17)과, 중간 프레임(8)을 한 방향으로 진동을 가하는 X 구동기구와, 한 끝단이 중간 프레임(8)에 걸어멈춤가능하고 다른 끝단이 부가질량 부착 프레임(12)에 걸어멈춤된 복수의 Y 스프링과, 부가질량 부착프레임(12)을 중간 프레임(8)의 변위방향과 직교하는 방향으로 진동을 가하는 Y 구동기구를 구비한다.The intermediate frame 8 installed above the base frame 4 and displaced in one direction, and the additional mass mounted above the intermediate frame 8 and displaced in a direction orthogonal to the displacement direction of the intermediate frame 8. Vibrates the frame 12, the plurality of X springs 17 whose one end is locked to the base frame 4 and the other end is locked to the intermediate frame 8, and the intermediate frame 8 in one direction The X driving mechanism for applying the load, a plurality of Y springs at which one end is interlocked with the intermediate frame 8 and the other end is engaged with the additional mass attachment frame 12, and the additional mass attachment frame 12 is an intermediate frame. The Y drive mechanism which applies a vibration to the direction orthogonal to the displacement direction of (8) is provided.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
고층건축물, 교량, 철탑등의 구조물에 설치하여, 지진의 진동, 강풍등에 의한 외란으로부터 발생하는 구조물의 흔들림을 감소하는데 사용됨.It is installed in structures such as high-rise buildings, bridges, and steel towers, and is used to reduce the shaking of structures generated from disturbance caused by earthquake vibration and strong wind.
Description
본 발명은, 고층건축물, 교량, 철탑등의 구조물에 설치하여, 지진의 진동, 강풍등에 의한 외란으로부터 발생하는 구조물의 흔들림을 감소시키기 위한 제진장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration isolator for installing on structures such as high-rise buildings, bridges, steel towers, and the like to reduce shaking of structures generated from disturbances caused by earthquake vibrations and strong winds.
종래의 제진장치를 크게 나누면, 수동형 제진장치와 능동형 제진장치의 2 종류로 분별된다. 각각의 특징을 간단히 설명하면,When the conventional vibration suppression apparatus is largely divided into two types, a passive vibration suppression apparatus and an active vibration suppression apparatus are classified. To briefly describe each feature,
1) 수동형 제진장치1) Passive vibration damper
이 형식은, 종래의 진동흡진기(振動吸震器)로 대표되는 바와 같이, 구조물에 수동적인 감쇠요소를 부착하고, 이 감쇠요소가 구조물의 진동에너지를 흡수함으로써, 진동의 저감을 도모하는 것이다.This type is designed to reduce vibrations by attaching a passive damping element to the structure and absorbing the vibration energy of the structure, as represented by a conventional vibration reducer.
2) 능동형 제진장치2) Active vibration damper
이 형식은, 구조물에 외부로부터 제진에너지를 공급하여, 적극적으로 구조물의 진동의 저감을 도모하는 것이다.This form supplies vibration damping energy to the structure from the outside and actively reduces the vibration of the structure.
그러나, 이들 종래의 제진장치에는, 각각 다음과 같은 문제가 있다.However, these conventional vibration dampers have the following problems, respectively.
수동형 제진장치에 대하여는,Regarding the passive vibration damper,
a. 부가질량의 지지부에 마찰이 있기 때문에, 작은 외란에 대하여 부가질량이 진동되지 않고, 제진효과가 얻어지지 않는 것.a. Since there is friction in the supporting portion of the added mass, the added mass does not vibrate against a small disturbance, and the damping effect is not obtained.
능동형 제진장치에 대하여는,As for the active vibration damper,
a. 큰 외란에 대하여, 능동형 제진장치만으로 제진하도록 하면, 구동계가 상당히 큰 것으로 되기 때문에 공간절약에는 적합하지 않은 것,a. In the case of a large disturbance, when the vibration is prevented with only the active vibration isolator, the drive system becomes quite large, which is not suitable for space saving.
b. 정전시에 작동하지 않는 것,등이 있다.b. There are things that do not work during a power outage.
또한, 구조물의 고유진동에 제진장치 자신의 고유진동을 맞추는 X 방향의 스프링과, 이것에 직교하는 Y 방향의 스프링과의 스프링 정수조정이 필요로 하지만, 좁은 설치장소에서의 스프링 정수 조정작업은 곤란하였다.In addition, it is necessary to adjust the spring constant between the spring in the X direction and the spring in the Y direction orthogonal to the vibration of the vibration damper itself. It was.
본 발명은, 이러한 종래의 문제를 해결하고, 수동형 제진장치와 능동형 제진장치의 각각의 단점을 보완하기 위하여 진동의 강약에 따라, 수동형과 능동형의 전환을 가능하게 하고, 제진장치의 고유진동을 조정하는 작업을, 좁은 장소에서도 능률적으로 행하는 제진장치를 제공함을 목적으로 하는 것이다.The present invention, in order to solve this conventional problem and to compensate for the disadvantages of the passive vibration suppression device and the active vibration suppression device, enables the switching between the passive and the active vibration according to the strength and weakness of the vibration, and adjusts the natural vibration of the vibration suppression device. An object of the present invention is to provide a vibration isolator that efficiently performs work in a small place.
도 1 은 본 발명의 실시형태의 일예를 도 2 의 I 방향으로부터 본 정면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a front view which looked at the example of embodiment of this invention from the I direction of FIG.
도 2 는 본 발명의 실시형태의 일예의 평면도이다.2 is a plan view of an example of an embodiment of the present invention.
도 3 은 도 2 의 III 방향으로부터 본 측면도이다.3 is a side view seen from the direction III of FIG. 2.
도 4 는 도 1 의 IV-IV 수평단면도이다.4 is a IV-IV horizontal cross-sectional view of FIG.
도 5 는 도 1 의 V-V 수평단면도이다.5 is a V-V horizontal sectional view of FIG.
도 6 은 본 발명의 개요를 나타내는 블록다이어그램이다.6 is a block diagram showing the outline of the present invention.
도 7 은 Y 스프링의 조정기구의 실시형태의 일예를 나타내는 측면도이다.It is a side view which shows an example of embodiment of the adjustment mechanism of a Y spring.
도 8 은 Y 스프링과 조정와이어의 연결부의 일예를 나타내는 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing an example of a connection portion between the Y spring and the adjustment wire.
도 9 는 X 스프링의 조정기구의 실시형태의 일예를 나타내는 정면도이다.It is a front view which shows an example of embodiment of the adjustment mechanism of a X spring.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 바닥 2, 5 : 방진고무1: floor 2, 5: dustproof rubber
3 : 반력전달 지주 4 : 베이스 프레임3: reaction force prop 4: base frame
6 : X 레일 7, 11 : 완충기6: X rail 7, 11: shock absorber
8 : 중간 프레임 9 : X 축받이8: middle frame 9: X bearing
10 : Y 레일 12 : 부가질량 부착 프레임10: Y rail 12: frame with additional mass
13 : Y 축받이 14 : 부가질량13: Y bearing 14: Additional mass
15, 16 : X 스프링 고정 브라켓 17 : X 스프링15, 16: X spring fixing bracket 17: X spring
18 : 감쇠기구 19, 27 : 서보모터18: attenuation mechanism 19, 27: servo motor
20 : X 구동기구 21 : 클러치20: X drive mechanism 21: clutch
22, 30 : 축받이 23, 24 : Y 스프링 고정브라켓22, 30: bearing 23, 24: Y spring fixing bracket
25 : Y 스프링 26 : 감쇠기구25: Y spring 26: damping mechanism
28 : Y 구동기구 31, 47 : 임시고정 브라켓28: Y drive mechanism 31, 47: temporary fixing bracket
32, 33 : 활차 34 : 와이어 지지브라켓32, 33: pulley 34: wire support bracket
35 : Y 스프링 조정와이어 36 : 체인 블록35: Y spring adjustment wire 36: chain block
37 : 나사끼움 블록 38 : 나사받침 컵37: threaded block 38: threaded cup
39 : 고정나사 40 : 구멍39: set screw 40: hole
41 : 워셔 42, 45 : 숫나사41: washer 42, 45: male thread
43 : 고정너트 44 : 인장 소켓43: fixing nut 44: tension socket
46 : 암나사 구멍 48 : 문형상 지주46: female thread hole 48: door-shaped post
49 : 활차 50 : 체인 블록49: pulley 50: chain block
51 : X 스프링 조정와이어 A : 액츄에이터51: X spring adjustment wire A: Actuator
B : 구조물 G : 지반B: Structure G: Ground
R : 수동·능동 전환 제어기구 R1 : 센서앰프R: Passive and active switching control mechanism R1: Sensor amplifier
R2 : 미분기 R3 : 적분기R2: Integrator R3: Integrator
R4 : A/D 컨버터 R5 : 제어장치R4: A / D Converter R5: Controller
R6 : D/A 컨버터 R7 : 서보앰프R6: D / A Converter R7: Servo Amplifier
R8 : 전원 T1, T2 : 센서R8: power supply T1, T2: sensor
본 발명의 제 1 실시형태의 발명은, 제진되어야 하는 구조물상에 탄성지지된 베이스 프레임과, 이 베이스 프레임의 위쪽에 설치되고 베이스 프레임에 대하여 한방향으로 변위하는 중간 프레임과, 이 중간프레임의 위쪽에 설치되고 중간 프레임의 변위방향과 직교하는 방향으로 변위하는 부가질량 부착 프레임과, 이 부가질량 부착 프레임에 고정된 부가질량과, 상기 중간 프레임의 변위방향과 평행으로 설치되며 한 끝단이 상기 베이스 프레임에 걸어멈춤가능하고 다른 끝단이 중간 프레임에 걸어멈춤된 복수의 X 스프링과, 상기 베이스 프레임과 중간 프레임의 중간에 설치된 감쇠기구와, 상기 중간 프레임을 한 방향으로 진동을 가하는 X 구동기구와, 상기 부가질량 부착 프레임의 변위방향과 평행으로 설치되며 한 끝단이 상기 중간 프레임에 걸어멈춤가능하고 다른 끝단이 부가질량 부착 프레임에 걸어멈춤된 Y 스프링과, 상기 중간 프레임과 부가질량 부착프레임의 사이에 설치된 감쇠기구와, 상기 부가질량 부착프레임을 상기 중간프레임의 변위방향과 직교하는 방향으로 진동을 가하는 Y 구동기구를 구비한 것을 특징으로 하는 제진장치에 관한 것으로서, 구조물에 대한 작은 진동과 큰 진동에 대해서, 그 진동에너지를 흡수하는 것이 가능하게 된다.The invention of the first embodiment of the present invention includes a base frame elastically supported on a structure to be damped, an intermediate frame provided above the base frame and displaced in one direction with respect to the base frame, and above the intermediate frame. An additional mass attachment frame provided and displaced in a direction orthogonal to the displacement direction of the intermediate frame, an additional mass fixed to the additional mass attachment frame, and one end mounted in parallel with the displacement direction of the intermediate frame, A plurality of X springs which are stopable and whose other end is stopped by the intermediate frame, an attenuation mechanism provided between the base frame and the intermediate frame, an X drive mechanism which vibrates the intermediate frame in one direction, and the addition It is installed parallel to the displacement direction of the mass attachment frame and one end hangs on the intermediate frame. Y springs capable of being connected to the additional mass attachment frame at different ends, the damping mechanism provided between the intermediate frame and the additional mass attachment frame, and the additional mass attachment frame in a direction orthogonal to the displacement direction of the intermediate frame. The vibration suppression apparatus is provided with the Y drive mechanism which applies a vibration, and it becomes possible to absorb the vibration energy with respect to the small vibration and big vibration with respect to a structure.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발명은, 제 1 실시형태에 따른 제진장치에 있어서, 부가질량 부착 프레임의 변위량이 설정치 이상인 때에, X 구동기구와 중간프레임의 사이및 Y 구동기구와 상기 중간 프레임의 사이를 잘라 떨어뜨리는 수동·능동 전환제어기구를 구비한 것을 특징으로 하는 것으로서, 구조물에 대한 작은 진동은 부가질량을 능동적으로 진동시키고, 큰 진동은 부가질량을 수동적인 움직임으로 하여, 크고작은 진동을 효율좋게 흡수하는 것이 가능하게 된다.In the vibration suppression apparatus according to the first embodiment of the present invention, in the vibration suppression apparatus according to the first embodiment, when the displacement amount of the frame with additional mass is equal to or larger than a set value, between the X drive mechanism and the intermediate frame, and the Y drive mechanism and the intermediate frame. It is characterized in that it is provided with a passive and active switching control mechanism which cuts and drops the space between, and small vibration to a structure actively vibrates an additional mass, and large vibration makes an additional mass a passive movement, and large and small vibration Can be efficiently absorbed.
본 발명의 제 3 실시형태에 따른 발명은, 제 1 실시형태에 따른 제진장치에 있어서, 한 끝단이 X 스프링의 한 끝단에 걸어멈춤되고, 베이스 프레임에 부착된 활차를 경유하여 위쪽으로 인출되고, 다른 끝단이 부가질량 부착 프레임의 위쪽에서 체인 블록에 걸어멈춤된 X 스프링 조정와이어와, 한 끝단이 Y 스프링의 한 끝단에 걸어멈춤되고, 중간프레임에 부착된 활차를 경유하여 위쪽으로 인출되고, 다른 끝단이 부가질량 부착프레임의 위쪽에서 체인 블록에 걸어멈춤된 Y 스프링 조정와이어를 구비한 것을 특징으로 하는 것으로, 좁은 설치장소에서, 구조물의 고유진동수를 조정할 수 있게 된다.According to a third aspect of the present invention, in the vibration damping apparatus according to the first embodiment, one end is stopped at one end of the X spring, and is pulled upward through a pulley attached to the base frame. X spring adjustment wire, the other end of which is locked to the chain block at the top of the attachment mass frame, one end of which is engaged to one end of the Y spring, drawn upwards via a pulley attached to the intermediate frame, and the other It is characterized in that the end is provided with a Y spring adjustment wire, which is suspended on the chain block at the top of the additional mass attachment frame, so that the natural frequency of the structure can be adjusted in a narrow installation place.
(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention
이하, 본 발명의 실시의 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing.
도 6 은, 본 발명의 개요를 나타내는 블록 다이어그램으로서, 지반(G) 의 위에 제진해야할 구조물(B)이 설치되고, 구조물(B)의 위에는, 부가질량(M)을 직선적으로 이동시키는 이동기구(L)가 설치되어 있으며, 구조물(B)과 부가질량(M)의 사이에는, 구조물(B)과 부가질량(M)을 상호간에 공지시켜서 지진의 진동에너지를 흡수시키기 위한, 스프링(S)및 감쇠장치(D)가 병렬로 배치되어 있다.Fig. 6 is a block diagram showing an outline of the present invention, in which a structure B to be damped on the ground G is provided, and on the structure B, a moving mechanism for linearly moving the added mass M ( L) is provided, and between the structure B and the additional mass M, the spring S for absorbing the vibration energy of the earthquake by making the structure B and the additional mass M mutually known. The damping devices D are arranged in parallel.
또한 구조물(B)에는, 서보기구를 가지는 액츄에이터(A)가 설치되어 있고, 부가질량(M)에는 구동기구(E)가 부착되어 있고, 액츄에이터(A)와 구동기구(E)의 사이에는 클러치(C)가 사이에 존재한다. 그리고 본 발명의 제진장치는, 클러치(C)가 액츄에이터(A)와 구동기구(E)를 결합하고 있는 상태에서는, 능동형 제진장치로서 기능하고, 클러치(C)가 액츄에이터(A)와 구동기구(E)의 결합을 해방하고 있는 상태에서는, 수동형 제진장치로서 기능하는 것이다.In addition, an actuator A having a servo mechanism is provided in the structure B, and a drive mechanism E is attached to the additional mass M, and a clutch is provided between the actuator A and the drive mechanism E. FIG. (C) is present in between. And the vibration damping apparatus of this invention functions as an active vibration damping apparatus in the state in which the clutch C couple | couples the actuator A and the drive mechanism E, and the clutch C actuates the actuator A and the drive mechanism ( In the state in which E) is uncoupled, it functions as a passive vibration damper.
또한, 액츄에이터(A)를 제어하기 위하여, 수동·능동 전환 제어기구(R)가 설치되어 있다. 이 수동·능동 전환 제어기구(R)는, 구조물(B)의 가속도를 검출하는 센서(T1)로부터의 전기신호와 부가질량(M)의 속도및 변위를 검출하는 센서(T2)로부터의 전기신호를 받는 센서앰프(R1), 미분기(R2), 적분기(R3), 아날로그신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 컨버터(R4), A/D 컨버터(R4)로부터의 신호를 처리하는 컴퓨터로 이루어지는 제어장치(R5), 제어장치(R5)로부터의 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 컨버터(R6), D/A 컨버터(6)로부터의 아날로그 신호에 의하여 액츄에이터(A)를 작동시키는 서보앰프(R7), 클러치(C)를 작동시키기 위한 클러치전원(R8)을 온,오프하는 것으로, 수동·능동을 전환하도록 되어 있다. 실제의 장치에 있어서는, 도 6 에 나타낸 좌우방향과, 이것에 직교하는 지면에 수직인 방향으로, 각각 독립한 상술한 각 기구, 센서(T1), (T2)및 수동·능동전환 제어기구 (R)가 설치되어 있다.Moreover, in order to control the actuator A, the passive and active switching control mechanism R is provided. This passive and active switching control mechanism R is an electrical signal from the sensor T1 for detecting the acceleration of the structure B and an electrical signal from the sensor T2 for detecting the speed and displacement of the additional mass M. Consisting of a computer that processes signals from the sensor amplifier (R1), differential (R2), integrator (R3), A / D converter (R4) for converting analog signals into digital signals, and A / D converter (R4). The actuator A is operated by the D / A converter R6 for converting the digital signal from the control device R5, the control device R5 into an analog signal, and the analog signal from the D / A converter 6. By turning on and off the clutch power supply R8 for operating the servo amplifier R7 and the clutch C, the passive and active are switched. In the actual apparatus, each of the above-described mechanisms, sensors T1, T2, and passive and active switching control mechanisms R, which are independent of each other in the left and right directions shown in FIG. ) Is installed.
다음에, 본 발명에 의한 제진장치의 구체적인 실시의 형태를 설명한다.Next, a specific embodiment of the vibration suppression apparatus according to the present invention will be described.
도 1 은 본 발명의 실시형태의 일예를 도 2 의 I 방향으로부터 본 정면도, 도 2 는 본 발명의 실시형태의 일예의 평면도, 도 3 은 도 2 의 III 방향으로부터 본 측면도, 도 4 는 도 1 의 IV-IV 수평단면도, 도 5 는 도 1 의 V-V 수평단면도로서, 도 6 에서 설명한 지반(G)에 상당하는 바닥(1)(도 1, 도 3 참조)에는, 종방향 방진(防振)고무와 반력(反力)전달 지주(3)의 위에는 베이스 프레임(4)이 고정부착되어 있고, 도 4 에 나타낸 바와 같이 반력 전달지주(3)의 내에는, 횡방향 방진고무(5)가 끼워장착되어 있다. 이들 종방향 방진고무(2)와 횡방향 방진고무(5)는, 액츄에이터(A)(도 6 참조)로부터 발생하는 진동이 바닥(1)으로 전달되는 것을 방지하는 목적으로 설치된 것이다.1 is a front view of an example of an embodiment of the present invention as seen from the direction I of FIG. 2, FIG. 2 is a plan view of an example of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a side view seen from the direction III of FIG. 2, FIG. IV-IV horizontal sectional drawing of FIG. 1, FIG. 5 is a VV horizontal sectional drawing of FIG. The base frame 4 is fixedly attached on the rubber and the reaction force prop 3, and as shown in FIG. 4, the anti-vibration anti-vibration 5 is formed in the reaction force transmission column 3. It is fitted. These longitudinal anti-vibration rubbers 2 and the lateral anti-vibration rubbers 5 are provided for the purpose of preventing the vibration generated from the actuator A (see FIG. 6) from being transmitted to the floor 1.
베이스 프레임(4)의 윗면에는, 도 1, 도 4의 좌우방향으로 X 레일(6)이 고정부착되어 있고, X 레일(6)의 양끝단에는, 오일범퍼등의 완충기(7)가 부착되어 있다. 그리고 베이스 프레임(4)의 위쪽에는, 도 6 의 수동·능동 전환제어기구(R)를 설치하는데에 필요한 간격을 두고 중간 프레임(8)이 배치되어 있고, 중간 프레임(8)의 아래면에는, 아래쪽으로 연장되어 있는 복수의 X 축받이(9)(도 1, 도 4 참조)가 고정부착되어 있으며, X 축받이(9)의 아래끝단은 X 레일(6)을 따라서 도 1, 도 4 의 좌우방향으로 이동가능하도록 되어 있다.The X rail 6 is fixedly attached to the upper surface of the base frame 4 in the left and right directions of FIGS. 1 and 4, and shock absorbers 7 such as oil bumpers are attached to both ends of the X rail 6. have. And above the base frame 4, the intermediate frame 8 is arrange | positioned with the space | interval necessary for installing the passive and active switching control mechanism R of FIG. 6, and on the lower surface of the intermediate frame 8, A plurality of X bearings 9 (see FIGS. 1 and 4) extending downward are fixedly attached, and the lower end of the X bearing 9 is along the X rail 6 in the left and right directions in FIGS. 1 and 4. It is made to be movable.
중간프레임(8)의 윗면에는, 상술한 X 레일(6)과 직교하는 방향으로 Y 레일(10)(도 3, 도 5참조)가 고정부착되어 있고, Y 레일(10)의 양 끝단에는, 오일범퍼등의 완충기(11)가 부착되어 있다. 그리고 중간 프레임(8)의 위쪽에는, 수동·능동 전환제어기구(R)를 설치하는데에 필요한 간격을 두고, 도 1, 도 3 에 나타낸 바와 같이 부가질량 부착 프레임(12)이 배치되어 있으며, 부가질량 부착프레임(12)의 아래면에는, 아래쪽으로 연장되어 있는 복수의 Y 축받이(13)가 고정부착되어 있고, Y 축받이(13)의 아래끝단이 Y 레일(10)(도 3, 도 5 참조)를 따라서 이동가능하도록 되어 있다. 부가질량 부착프레임(12)의 윗면에는, 도 1, 도 3 에 나타내는 부가질량(14)이 도시하지 않은 부착볼트등으로 고정하도록 되어 있고, 고정하는 부가질량(14)의 갯수는, 적절히 증가감소 변경하는 것이 가능하도록 되어 있다.The Y rail 10 (refer FIG. 3, FIG. 5) is fixedly attached to the upper surface of the intermediate frame 8 in the direction orthogonal to the above-mentioned X rail 6, At both ends of the Y rail 10, A shock absorber 11 such as an oil bumper is attached. And above the intermediate frame 8, the additional mass attachment frame 12 is arrange | positioned at intervals necessary for providing the passive and active switching control mechanism R, as shown to FIG. 1, FIG. On the lower surface of the mass attachment frame 12, a plurality of Y bearings 13 extending downwards are fixedly attached, and the lower ends of the Y bearings 13 are Y rails 10 (see FIGS. 3 and 5). It is movable along. On the upper surface of the additional mass attachment frame 12, the additional mass 14 shown in Figs. 1 and 3 is fixed by an attaching bolt (not shown), and the number of the additional mass 14 to be fixed is appropriately increased and decreased. It is possible to change.
도 1, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 베이스 프레임(4)의 윗면에는 X 스프링 고정 브라켓(15)이 고정부착되어 있고, 중간 프레임(8)의 아래면에는 X 스프링 고정 브라켓(16)이 고정부착되어 있으며, X 스프링 고정브라켓(15),(16)의 사이에는, 복수의 X 스프링(17)이 X 레일(6)과 평행하게 끌어당겨진 상태로 설치되어 있다.1 and 4, the X spring fixing bracket 15 is fixedly attached to the upper surface of the base frame 4, and the X spring fixing bracket 16 is fixedly attached to the lower surface of the intermediate frame 8. A plurality of X springs 17 are provided in a state where a plurality of X springs 17 are pulled in parallel with the X rail 6 between the X spring fixing brackets 15 and 16.
또한 베이스 프레임(4)과 중간 프레임(8)의 사이에는, 도 4 에 나타낸 바와 같이 오일댐퍼등의 감쇠기구(18)가 X 레일(6)과 평행하게 배치되어 있고, 감쇠기구(18)의 도 4 에 있어서의 우측 끝단은 베이스 프레임(4)의 윗면에 고정되어 있으며, 감쇠기구(18)의 도 4 에 있어서의 좌측 끝단은 중간 프레임(8)의 아래면에 고정되어 있다. 또한 베이스 프레임(4)의 윗면에는, 도 6 의 액츄에이터(A)에 상당하는 서보 모터(19)와, 구동기구(E)에 상당하는 스크류등의 X 구동기구(20)가 설치된 것으로, 서보 모터(19)와 X 구동기구(20)는, 클러치(21)에 의하여 결합되거나, 결합이 해방되거나 하도록 되어 있다. 그리고 스크류등의 X 구동기구(20)에는, 중간 프레임(8)의 아래면에 고정되어 있는 볼나사등의 축받이(22)가 걸어맞춤하고 있다.In addition, between the base frame 4 and the intermediate frame 8, a damping mechanism 18 such as an oil damper is arranged in parallel with the X rail 6, as shown in FIG. The right end in FIG. 4 is fixed to the upper surface of the base frame 4, and the left end in FIG. 4 of the damping mechanism 18 is fixed to the lower surface of the intermediate frame 8. The upper surface of the base frame 4 is provided with a servo motor 19 corresponding to the actuator A of FIG. 6 and an X drive mechanism 20 such as a screw corresponding to the drive mechanism E. The servo motor 19 and the X drive mechanism 20 are engaged by the clutch 21, or the engagement is released. The bearing 22 such as a ball screw fixed to the lower surface of the intermediate frame 8 is engaged with the X drive mechanism 20 such as a screw.
도 3, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 중간프레임(8)의 윗면에는 Y 스프링 고정브라켓(23)이 고정부착되어 있고, 부가질량 부착프레임(12)의 아래면에도 Y 스프링 고정브라켓(24)이 고정부착되어 있으며, Y 스프링 고정브라켓(23),(24)의 사이에는, 복수의 Y 스프링(25)이 Y 레일(10)과 평행하게 당겨걸린 상태로 형성되어 있다.3 and 5, the Y spring fixing bracket 23 is fixedly attached to the upper surface of the intermediate frame 8, and the Y spring fixing bracket 24 is also attached to the lower surface of the additional mass attachment frame 12. A plurality of Y springs 25 are formed in a state of being pulled in parallel with the Y rails 10 between the Y spring fixing brackets 23 and 24.
또한 중간 프레임(8)과 부가질량 부착 프레임(12)의 사이에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 오일댐퍼등의 감쇠기구(26)가 Y 레일(10)과 평행하게 배치되어 있고, 감쇠기구(26)의 도 5 에 있어서의 아래끝단은 중간프레임(8)에 고정되어 있고, 감쇠기구(26)의 도 5 에 있어서의 윗끝단은 부가질량 부착프레임(12)에 고정되어 있다. 또한 중간 프레임(8)의 윗면에는, 도 6 의 액츄에이터(A)에 상당하는 서보모터(27)와, 구동기구(E)에 상당하는 스크류등의 Y 구동기구(28)가 설치된 것으로, 서보모터(27)과 Y 구동기구(28)는, 클러치(29)에 의하여 결합되거나, 결합이 해방되거나 하도록 되어 있다. 그리고 Y 구동기구(28)에는, 부가질량 부착프레임(12)의 아래면에 고정되어 있는 볼나사등의 축받이(30)가 걸어맞춤하고 있다.In addition, between the intermediate frame 8 and the frame with an additional mass 12, a damping mechanism 26 such as an oil damper is disposed in parallel with the Y rail 10, as shown in FIG. The lower end in Fig. 5 is fixed to the intermediate frame 8, and the upper end in Fig. 5 of the damping mechanism 26 is fixed to the additional mass attachment frame 12. In addition, the upper surface of the intermediate frame 8 is provided with a servo motor 27 corresponding to the actuator A of FIG. 6 and a Y drive mechanism 28 such as a screw corresponding to the drive mechanism E. The 27 and the Y drive mechanism 28 are engaged by the clutch 29, or the engagement is released. A bearing 30 such as a ball screw fixed to the lower surface of the additional mass attachment frame 12 is engaged with the Y drive mechanism 28.
이 제진장치가 설치되는 구조물의 고유진동수는 미리 계산된 값에 대응하여, X 스프링(17), Y 스프링(25)의 갯수나 각각의 장력이 결정되지만, 실물의 고유진동수와 설계치의 사이에는 오차가 생긴다. 이 오차를 해소하기 위하여 본 발명의 제진장치에서는, X 스프링(17), Y 스프링(25)의 유효작동 갯수를 바꾸는 조정기구를 설치하여 효율적인 제진작용을 행하는 것이 가능하도록 되어 있다.The natural frequency of the structure in which the vibration isolator is installed corresponds to a pre-calculated value, and the number or the respective tensions of the X spring 17 and the Y spring 25 are determined, but there is an error between the natural frequency and the actual design value. Occurs. In order to eliminate this error, in the vibration damping apparatus of the present invention, it is possible to provide an efficient vibration damping action by providing an adjusting mechanism for changing the effective number of X springs 17 and Y springs 25.
도 7 은 Y 스프링(25)의 조정기구의 실시형태의 일예를 나타내는 측면도로서, Y 스프링(25)의 유효작동 갯수를 바꿀때에는, 중간 프레임(8)과 부가질량 부착프레임(12)을 임시고정 브라켓(31)으로 임시고정하고, Y 스프링 고정브라켓(23)의 뒷면에는 활차(32)를 부착하며, 부가질량(14)의 윗면에는 활차(33)와 와이어 지지브라켓(34)을 임시 고정하며, 유효작동을 바꾸려고 하는 Y 스프링(25)의 갯수와 같은 수의 Y 스프링 조정와이어(35)를 준비하고, Y 스프링 조정와이어(35)의 한끝단은 다음에 설명하는 바와 같이 유효동작을 바꾸려고 하는 Y 스프링(25)의 바깥쪽 끝단에 연결하고, Y 스프링 조정와이어(35)를 활차(32)를 경유하여 위쪽으로 인출하며, 다시 활차(33)를 경유시켜서, Y 스프링 조정와이어(35)의 다른 끝단은 부가질량(14)의 위쪽에서 감아걸기용의 체인블록(35)에 연결한다.Fig. 7 is a side view showing an example of an embodiment of the adjustment mechanism of the Y spring 25, in which the intermediate frame 8 and the additional mass attachment frame 12 are temporarily fixed when the effective number of operations of the Y spring 25 is changed. Temporarily fixed with a bracket 31, the pulley 32 is attached to the back of the Y spring fixing bracket 23, and the pulley 33 and the wire support bracket 34 are temporarily fixed to the upper surface of the additional mass (14). Prepare the same number of Y spring adjustment wires 35 as the number of Y springs 25 to change the effective operation, and one end of the Y spring adjustment wire 35 tries to change the effective operation as described below. Connected to the outer end of the Y spring 25, the Y spring adjustment wire 35 is pulled upward via the pulley 32, and again via the pulley 33, so that the Y spring adjustment wire 35 The other end is chain block 35 for winding on top of additional mass 14 Connect.
도 8 은 Y 스프링(25)과 Y 스프링 조정와이어(35)의 연결부의 일예를 나타내는 단면도로서, Y 스프링(25)의 바깥쪽 끝단이 안쪽에는 나사끼움 블록(37)이 나사끼움되고, Y 스프링(25)의 바깥쪽 끝단의 바깥쪽에는 나사받침 컵(38)이 바깥끼우기되어, 나사끼움 블록(37)과 나사받침 컵(38)에 의하여 Y 스프링(25)의 바깥쪽 끝단을 끼워지지하고 있다. 스프링끼움 블록(37)과 나사받침 컵(38)의 중심에는 고정나사(39)를 관통시키는 것이 가능하도록 되어 있고, 통상은 고정나사(39)의 앞끝단부를 Y 스프링 고정브라켓(23)에 뚫어설치되어 있는 구멍(40)에 끼워 통하고, Y 스프링 고정브라켓(23)의 뒷면으로부터 고정나사(39)의 앞끝단부에 워셔(41)를 끼우고, 고정나사(39)의 앞끝단부 바깥둘레에 깎아 형성되어 있는 숫나사(42)에 고정너트(43)를 나사맞춤하여, 고정너트(43), 고정나사(39), 나사끼움 블록(37), 나사받침 컵(38)을 통하여 Y 스프링(25)의 바깥쪽 끝단을 Y 스프링 고정브라켓(23)에 고정하고, Y 스프링 고정브라켓(24)(도 7 참조)과 Y 스프링 고정브라켓(24)의 사이에서 Y 스프링(25)이 당겨걸려진 상태를 유지하고, 유효동작하도록 하고 있다.8 is a cross-sectional view showing an example of a connecting portion of the Y spring 25 and the Y spring adjustment wire 35, the outer end of the Y spring 25 is screwed block 37 is screwed on the inside, Y spring At the outside of the outer end of the (25) the threaded cup 38 is fitted out, so that the outer end of the Y spring 25 is fitted by the threaded block 37 and the threaded cup 38, have. At the center of the spring fitting block 37 and the threaded cup 38, it is possible to penetrate the set screw 39. Usually, the front end of the set screw 39 is drilled through the Y spring fixing bracket 23. Insert the washer 41 into the front end of the fixing screw 39 from the rear surface of the Y spring fixing bracket 23 by inserting it into the hole 40 provided, and the outer circumference of the front end of the fixing screw 39 The fixing nut 43 is screwed onto the male screw 42, which is formed by shaving, and the Y spring 25 is provided through the fixing nut 43, the fixing screw 39, the screw fitting block 37, and the threaded cup 38. ) To the Y spring fixing bracket 23, and the Y spring 25 is pulled between the Y spring fixing bracket 24 (see FIG. 7) and the Y spring fixing bracket 24 Is maintained and effective operation.
Y 스프링(25)의 일부를 작동시키지 않도록 할 때에는, 도 8 에 나타낸 바와 같이 Y 스프링 조정와이어(35)의 한 끝단에 걸어멈춤되어 있는 인장 소켓(44)의 바깥둘레에 깎아 형성되어 있는 숫나사(45)를, 고정나사(39)의 앞끝단 중심에 깎아 형성되어 있는 암나사 구멍(46)으로 나사결합한 후, 고정너트(43)를 고정나사(39)의 숫나사(42)로부터 빼내고, 도 7 의 체인 블록(36)을 조작하여 Y 스프링 조정와이어(35)를 늦추면, 도 7 의 위쪽의 Y 스프링(25)과 같이 바깥쪽 끝단이 Y 스프링 고정브라켓(23)으로부터 빠지고, 이 Y 스프링(25)은 유효동작하지 않는 상태로 된다. 이 상태로 한 후는, 임시고정 브라켓(31), 활차(32),(33), 와이어 지지 브라켓(34), 체인 블록(36)은 빼내어 놓는다.In order not to operate a part of the Y spring 25, as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8, the male screw cut | disconnected and formed in the outer periphery of the tension socket 44 fastened to one end of the Y spring adjustment wire 35 ( 45 is screwed into the female screw hole 46 formed by shaping the center of the front end of the fixing screw 39, and then the fixing nut 43 is removed from the male screw 42 of the fixing screw 39, When operating the chain block 36 to slow the Y spring adjustment wire 35, the outer end is pulled out of the Y spring fixing bracket 23, as in the upper Y spring 25 in FIG. Becomes in a state of not operating effectively. After making it into this state, the temporary fixing bracket 31, the pulleys 32, 33, the wire support bracket 34, and the chain block 36 are removed.
도 9 는 X 스프링(17)의 조정기구의 실시형태의 일예를 나타내는 정면도이며, X 스프링의 유효동작 갯수를 바꿀때에는, 중간프레임(8)과 베이스 프레임(4)을 임시고정 브라켓(47)로 임시고정하고, 베이스 프레임(4)상에 문형상의 지주(48)를 수직으로 임시설치하고, X 스프링 고정브라켓(15)의 뒷면에는 활차(49)를 부착하고, 문형상 지주(48)의 상부에는 감아걸기용의 체인블록(50)을 부착한다.FIG. 9 is a front view showing an example of an embodiment of the adjustment mechanism of the X spring 17. When changing the number of effective operations of the X spring, the intermediate frame 8 and the base frame 4 are replaced by the temporary fixing bracket 47. As shown in FIG. Temporary fixation, temporary installation of the door-shaped posts 48 vertically on the base frame 4, the pulley 49 is attached to the back of the X spring fixing bracket 15, the upper part of the door-shaped posts 48 Attach the chain block 50 for winding.
X 스프링(17)의 바깥쪽 끝단도, 도 8 에서 설명한 나사끼움 블록(37), 나사받침 컵(38), 고정나사(39), 와이어(41), 고정너트(43)를 통하여 X 스프링 고정브라켓(15)에 고정되어 있고, 작동시키지 않도록 하는 X 스프링(17)의 갯수와 같은 수의 X 스프링 고정와이어(51)를 준바하고, 그 한 끝단을, 작동되지 않도록 하는 X 스프링(17) 바깥쪽 끝단에 연결한다. 그리고 X 스프링 조정와이어(51)를 활차(49)를 경유하여 위쪽으로 인출하고, X 스프링 조정와이어(51)의 다른 끝단은 문형 지주(48)의 상부에 부착하고 있는 체인블록(50)에 연결한다.Outer end view of the X spring 17, X spring fixed through the threaded block 37, the threaded cup 38, the set screw 39, the wire 41, the fixing nut 43 described in FIG. It is fixed to the bracket 15, and the same number of X spring fixing wires 51 as the number of X springs 17 to be deactivated are provided, and one end thereof is outside the X springs 17 to be deactivated. Connect to the end of the page. Then, the X spring adjustment wire 51 is pulled upward through the pulley 49, and the other end of the X spring adjustment wire 51 is connected to the chain block 50 attached to the upper portion of the door post 48. do.
다음에 작동되지 않도록 하는 X 스프링(17)의 바깥쪽 끝단을 X 스프링 고정브라켓(15)에서 빼내고, 체인 블록(50)을 조작하여 X 스프링 조정와이어(51)를 느슨하게 하면, 도 9 의 아래쪽의 아래쪽의 X 스프링(17)과 같이 바깥쪽 끝단이 X 스프링 고정브라켓(15)으로부터 빠지고, 이 X 스프링(17)은 유효동작하지 않는 상태로 된다. 이 상태로 한 후는, 임시고정 브라켓(47), 활차(49), 체인 블록(50), 문형 지주(48)는 빼내어 놓는다.Next, when the outer end of the X spring 17 which is to be disabled from operation is removed from the X spring fixing bracket 15, and the chain block 50 is operated to loosen the X spring adjusting wire 51, the bottom of FIG. As in the lower X spring 17, the outer end is pulled out of the X spring fixing bracket 15, and this X spring 17 is in a state in which it does not operate effectively. After making it into this state, the temporary fixing bracket 47, the pulley 49, the chain block 50, and the door post 48 are taken out.
다음에, 상술한 장치의 작용을 설명한다.Next, the operation of the above-described apparatus will be described.
도 6 에 나타내는 수동·능동 전환제어기구(R)는, 구조물(B)이 받는 지진등의 외란을 3단계의 레벨로 나누어서, 그것에 대응하도록 작동하게 되어 있다.The passive and active switching control mechanism R shown in FIG. 6 divides the disturbances such as the earthquake and the like received by the structure B into three levels and operates to cope with them.
즉, 강풍에 의한 구조물(B)의 흔들림, 비교적 작은 지진등과 같은 작은 외란이 구조물(B)에 가해지면, 구조물(B)에 고정되어 있는 센서(T1)와, 부가질량 M (14)에 고정되어 있는 센서(T2)로부터, 가속도, 속도및 변위에 따른 전기신호가 수동·능동전화 제어기구(R)로 입력된다.That is, when small disturbances such as shaking of the structure B due to strong winds, relatively small earthquake, etc. are applied to the structure B, the sensor T1 fixed to the structure B and the additional mass M 14 are applied. From the fixed sensor T2, electric signals corresponding to acceleration, speed and displacement are input to the passive and active telephone control mechanism R.
수동·능동 전환제어기구(R)에는 미리 작은 외란치가 설정되어 있고, 입력된 전기신호를 작은 외란치와 비교판정하도록 되어 있으며, 전기신호가 작은 외란치 이상으로 되면 수동·능동 전환제어기구(R)는 클러치 C (21,29)에 작동신호를 보내고, 액츄에이터 A [서보모터(19,27)]와 구동기구 E [X 구동기구(20), Y 구동기구(28)]를 접속하고, 동시에 부가질량 M (14)이 적절한 이동방향및 이동속도가 되도록, 액츄에이터 A [서보모터(19,27)]에 동작신호를 보낸다.A small disturbance value is set in advance in the passive / active switching control mechanism R, and the input electrical signal is compared with the small disturbance value in advance. When the electrical signal becomes larger than the small disturbance value, the passive / active switching control mechanism R ) Sends an operation signal to the clutches C (21, 29), and connects the actuator A [servo motors 19, 27] and the drive mechanism E [X drive mechanism 20, Y drive mechanism 28], and simultaneously The operation signal is sent to the actuator A (servo motors 19 and 27) so that the additional mass M 14 is in the proper moving direction and moving speed.
이 때 부가질량(14)은, 부가질량(14)과 X 스프링(17), Y 스프링(25)으로 이루어지는 구동계의 고유진동주기에서 진동하도록 하지만, 수동·능동 전환 제어기구(R)는 센서(T1),(T2)로부터의 전기신호를 피드백하고, 구동기구 E [X 구동기구(20), Y 구동기구(28)]의 작동을 제어함으로써, 효과적인 제진작용이 얻어진다.At this time, the additional mass 14 vibrates in the natural vibration period of the drive system including the additional mass 14, the X spring 17, and the Y spring 25, but the passive and active switching control mechanism R is a sensor ( By feeding back the electric signals from T1) and T2 and controlling the operation of the drive mechanisms E (X drive mechanism 20, Y drive mechanism 28), an effective vibration damping action is obtained.
큰 외란이 구조물(B)에 가해지면, 수동·능동 전환제어기구(R)에 미리 설정하고 있는 큰 외란치와 센서(T1),(T2)로부터의 전기신호를 비교판정하여, 전기신호가 큰 외란치 이상으로 되면 수동·능동 전환 제어기구(R)는 클러치 C (21,29)로 작동신호를 보내고, 액츄에이터 A [서보모터(19,27)]와 구동기구 E [X 구동기구(20), Y 구동기구(28)]를 갈라놓는다. 이것에 의하여, 부가질량(14), X 스프링(17), Y 스프링(25), 감쇠기구(18,26)로 구성되는 진공계가 수동적으로 큰 외란의 진동에너지를 흡수하도록 된다.When a large disturbance is applied to the structure B, the large disturbance value preset in the passive / active switching control mechanism R and the electrical signals from the sensors T1 and T2 are compared and judged. When the disturbance is higher than the disturbance value, the passive / active switching control mechanism R sends an operation signal to the clutches C and 21 and the actuator A [servo motors 19 and 27] and the drive mechanism E [X drive mechanism 20]. , Y drive mechanism 28] is separated. As a result, the vacuum system composed of the additional mass 14, the X spring 17, the Y spring 25, and the damping mechanisms 18 and 26 passively absorbs large disturbance vibration energy.
더욱 큰 외란이 구조물(B)에 가해지면, 부가질량(14)은 서서히 큰 진폭으로 흔들리고, 베이스 프레임(4), 중간 프레임(8)에 고정되어 있는 완충기(7),(11)에 각각 X 축받이(9), Y 축받이(13)가 충돌하고, 진동이 감소된다.When a larger disturbance is applied to the structure B, the additional mass 14 gradually shakes with a large amplitude, and X is respectively applied to the buffers 7 and 11 fixed to the base frame 4 and the intermediate frame 8. The bearing 9 and the Y bearing 13 collide with each other and vibration is reduced.
X 스프링(17), Y 스프링(25)의 유효작동 갯수를 바꾸어 진동계의 고유진동주기를 조절하는 경우에는, 체인블록(36),(50)에 의하여 위쪽으로부터 Y 스프링 조정와이어(35), X 스프링 조정와이어(51)를 조절하면서 당기거나 늦추거나 할 수 있으므로, 제진장치의 설치장소가 좁은 주위에 공간이 없을 때에도, 용이하게 고유진동주기의 조절작업을 행할 수 있다.In the case of adjusting the number of effective operations of the X spring 17 and the Y spring 25 to adjust the natural oscillation period of the vibrometer, the Y spring adjustment wire 35, X from the upper side by the chain blocks 36 and 50. Since the spring adjustment wire 51 can be pulled and slowed while adjusting, the adjustment operation of the natural vibration cycle can be easily performed even when there is no space around the installation place of the vibration suppression device.
본 발명의 제 1 실시형태의 발명은, 구조물에 대한 작은 진동과 큰 진동의 어느 것도, 매우 효과적으로 진동에너지를 흡수하는 것이 가능한 효과가 있다.The invention of the first embodiment of the present invention has the effect that both of the small vibration and the large vibration with respect to the structure can absorb the vibration energy very effectively.
본 발명의 제 2 실시형태의 발명은, 구조물에 대한 작은 진동은 부가질량을 능동적으로 진동시키고, 큰 진동은 부가질량을 수동적인 움직임으로 하여, 대소의 진동을 효율좋게 흡수할 수 있는 효과가 있다.According to the invention of the second embodiment of the present invention, the small vibration of the structure actively vibrates the additional mass, and the large vibration makes the additional mass a passive movement, which has the effect of efficiently absorbing large and small vibrations. .
본 발명의 제 3 실시형태의 발명은, 좁은 설치장소에서도 용이하게 구조물의 고유진동수를 조정할 수 있는 효과가 있다.The invention of the third embodiment of the present invention has the effect of easily adjusting the natural frequency of the structure even in a narrow installation place.
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