JPH05141976A - 制振力発生装置 - Google Patents
制振力発生装置Info
- Publication number
- JPH05141976A JPH05141976A JP30917691A JP30917691A JPH05141976A JP H05141976 A JPH05141976 A JP H05141976A JP 30917691 A JP30917691 A JP 30917691A JP 30917691 A JP30917691 A JP 30917691A JP H05141976 A JPH05141976 A JP H05141976A
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- JP
- Japan
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- axis
- couple
- gyro stabilizer
- bending deformation
- damping force
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ジャイロスタビライザの偶力発生軸を駆動する
ことにより一基のジャイロスタビライザで、構造物に発
生するあらゆる方向の曲げ変形を消去可能とする制振力
発生装置を提供する。 【構成】構造物内に設置した回転体２を回転軸３の周り
に高速回転させることにより構造物１の曲げ方向と直交
する偶力発生軸Ｙ回りに偶力Ｍ2 を発生して該構造物の
曲げ変形とは逆方向に曲げ変形を生じさせるジャイロス
タビライザ４をターンテーブル８上に設置し、加速度セ
ンサ９ａ〜９ｄの検出信号からコントローラ１０が構造
物１に働く加速度の方向を算出し、この加速度の方向と
前記偶力発生軸Ｙとが直交するようにターンテーブル８
を回転させる構造とした。
ことにより一基のジャイロスタビライザで、構造物に発
生するあらゆる方向の曲げ変形を消去可能とする制振力
発生装置を提供する。 【構成】構造物内に設置した回転体２を回転軸３の周り
に高速回転させることにより構造物１の曲げ方向と直交
する偶力発生軸Ｙ回りに偶力Ｍ2 を発生して該構造物の
曲げ変形とは逆方向に曲げ変形を生じさせるジャイロス
タビライザ４をターンテーブル８上に設置し、加速度セ
ンサ９ａ〜９ｄの検出信号からコントローラ１０が構造
物１に働く加速度の方向を算出し、この加速度の方向と
前記偶力発生軸Ｙとが直交するようにターンテーブル８
を回転させる構造とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、風や地震等に起因す
る構造物の振動を制御する制振力の発生装置に関するも
のである。
る構造物の振動を制御する制振力の発生装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】この種の制振力発生装置は従来から種々
のものが開発されている。しかし、それらは構造が複雑
で、重量が重く、しかも制振効果の精度がそれほど高く
ないという問題を有していた。かかる課題を解決するた
めに、本出願人は先に特願平１−１３６７２７号に記載
した制振力発生装置を提案した。この制振力発生装置で
は、いわゆるジャイロスタビライザが用いられ、図３に
示すように構造物１内に設置した回転体２を回転軸３の
周りに高速回転させ、例えば図７の水平Ｘ軸負方向に加
わる外力により構造物１及び回転体２に角速度Ω1 の回
転速度を生じた場合、前記回転体２にＸ軸周りにモーメ
ントＭ1 が発生し、更にこのモーメントＭ1 により回転
体のＸ軸周りに角速度Ω2 を生じさせることによって、
水平Ｙ軸周りにモーメントＭ2 を発生させ、このモーメ
ントＭ2 により構造物の曲げ変形とは逆方向に生じる曲
げ変形によって構造物の外力による曲げ変形を消去す
る。
のものが開発されている。しかし、それらは構造が複雑
で、重量が重く、しかも制振効果の精度がそれほど高く
ないという問題を有していた。かかる課題を解決するた
めに、本出願人は先に特願平１−１３６７２７号に記載
した制振力発生装置を提案した。この制振力発生装置で
は、いわゆるジャイロスタビライザが用いられ、図３に
示すように構造物１内に設置した回転体２を回転軸３の
周りに高速回転させ、例えば図７の水平Ｘ軸負方向に加
わる外力により構造物１及び回転体２に角速度Ω1 の回
転速度を生じた場合、前記回転体２にＸ軸周りにモーメ
ントＭ1 が発生し、更にこのモーメントＭ1 により回転
体のＸ軸周りに角速度Ω2 を生じさせることによって、
水平Ｙ軸周りにモーメントＭ2 を発生させ、このモーメ
ントＭ2 により構造物の曲げ変形とは逆方向に生じる曲
げ変形によって構造物の外力による曲げ変形を消去す
る。
【０００３】この制振力発生装置によれば、構造物の曲
げ変形をセンサ等により検出してその検出量に対応する
曲げ変形力を構造体に与えるという操作ないしは制御手
段を用いる必要がないので、構造が簡潔で、しかも精度
の高い制振効果を得ることができるという利点がある。
また制振力を得るために必要な回転体の重量は構造物の
重量に比して極めて軽量のもので足りるから、経済的に
も安価なコストで実施できるという利点もある。なお、
前記水平Ｙ軸の如く、構造物の曲げ変形を消去するよう
にジャイロスタビライザがモーメントを発生する軸をジ
ャイロスタビライザの偶力発生軸と称する。
げ変形をセンサ等により検出してその検出量に対応する
曲げ変形力を構造体に与えるという操作ないしは制御手
段を用いる必要がないので、構造が簡潔で、しかも精度
の高い制振効果を得ることができるという利点がある。
また制振力を得るために必要な回転体の重量は構造物の
重量に比して極めて軽量のもので足りるから、経済的に
も安価なコストで実施できるという利点もある。なお、
前記水平Ｙ軸の如く、構造物の曲げ変形を消去するよう
にジャイロスタビライザがモーメントを発生する軸をジ
ャイロスタビライザの偶力発生軸と称する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の制振力発生装置ではジャイロスタビライザの偶力発生
軸が一つしかないので、例えば図３に示すような構造物
においてＸ軸、Ｙ軸のいずれの方向からも曲げ変形が生
じるとすると、少なくとも両軸に対応するためにジャイ
ロスタビライザを少なくとも二基以上設置しなければな
らない。このため構造が大掛かりで複雑となり、コスト
や設置スペースなどの問題も大きい。また、二基以上の
ジャイロスタビライザの諸元が異なる場合は、それらの
性能のバランシングが困難であるという問題もある。
の制振力発生装置ではジャイロスタビライザの偶力発生
軸が一つしかないので、例えば図３に示すような構造物
においてＸ軸、Ｙ軸のいずれの方向からも曲げ変形が生
じるとすると、少なくとも両軸に対応するためにジャイ
ロスタビライザを少なくとも二基以上設置しなければな
らない。このため構造が大掛かりで複雑となり、コスト
や設置スペースなどの問題も大きい。また、二基以上の
ジャイロスタビライザの諸元が異なる場合は、それらの
性能のバランシングが困難であるという問題もある。
【０００５】この発明はかかる諸問題に鑑みて開発され
たものであり、前記ジャイロスタビライザの偶力発生軸
を駆動することにより一基のジャイロスタビライザで、
構造物に発生するあらゆる方向の曲げ変形を消去可能と
する制振力発生装置を提供するものである。
たものであり、前記ジャイロスタビライザの偶力発生軸
を駆動することにより一基のジャイロスタビライザで、
構造物に発生するあらゆる方向の曲げ変形を消去可能と
する制振力発生装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の制振力発生装置
は、風や地震等に起因する構造物の振動を制御する制振
力の発生装置であって、構造物内に設置した回転体を回
転軸の周りに高速回転させることにより構造物の曲げ方
向と直交する偶力発生軸回りに偶力を発生して該構造物
の曲げ変形とは逆方向に曲げ変形を生じさせるジャイロ
スタビライザと、少なくとも前記ジャイロスタビライザ
の偶力発生軸が前記構造物の曲げ方向と直交する方向に
該ジャイロスタビライザを駆動する駆動手段と、前記構
造物の曲げ方向を検出する検出手段と、前記検出手段か
らの検出信号に基づいて前記駆動手段を駆動して前記ジ
ャイロスタビライザの偶力発生軸が前記構造物の曲げ方
向と直交するように制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするものである。
は、風や地震等に起因する構造物の振動を制御する制振
力の発生装置であって、構造物内に設置した回転体を回
転軸の周りに高速回転させることにより構造物の曲げ方
向と直交する偶力発生軸回りに偶力を発生して該構造物
の曲げ変形とは逆方向に曲げ変形を生じさせるジャイロ
スタビライザと、少なくとも前記ジャイロスタビライザ
の偶力発生軸が前記構造物の曲げ方向と直交する方向に
該ジャイロスタビライザを駆動する駆動手段と、前記構
造物の曲げ方向を検出する検出手段と、前記検出手段か
らの検出信号に基づいて前記駆動手段を駆動して前記ジ
ャイロスタビライザの偶力発生軸が前記構造物の曲げ方
向と直交するように制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするものである。
【０００７】
【作用】この発明の制振力発生装置においては、前記検
出手段が構造物の曲げ方向を検出し、前記制御手段が前
記検出手段からの検出信号に基づいて駆動手段を駆動す
ることにより、ジャイロスタビライザの偶力発生軸が構
造物の曲げ方向と直交するように制御されるものである
ため、構造物に発生する様々な方向の曲げ変形を一基の
ジャイロスタビライザで消去することができる。
出手段が構造物の曲げ方向を検出し、前記制御手段が前
記検出手段からの検出信号に基づいて駆動手段を駆動す
ることにより、ジャイロスタビライザの偶力発生軸が構
造物の曲げ方向と直交するように制御されるものである
ため、構造物に発生する様々な方向の曲げ変形を一基の
ジャイロスタビライザで消去することができる。
【０００８】
【実施例】本発明の制振力発生装置の一実施例を図１に
基づいて詳述する。図に示す制振力発生装置のジャイロ
スタビライザ４は、図示しないモータ等の駆動源により
図１の矢印ｂ−ｃ方向に回転するターンテーブル８上に
設置されている。このターンテーブル８は方形の構造物
１内ほぼ中央部に設置されており、水平方向には回転す
るが、鉛直方向、即ち構造物の高さ方向には、ジャイロ
スタビライザ４の作用力が分散されることなく、ダイレ
クトに伝わる構造としてある。前記駆動源にはモータが
使用されており、該モータの回転角を検出することによ
りターンテーブル８の位相角を検出することができるよ
うにしてある。
基づいて詳述する。図に示す制振力発生装置のジャイロ
スタビライザ４は、図示しないモータ等の駆動源により
図１の矢印ｂ−ｃ方向に回転するターンテーブル８上に
設置されている。このターンテーブル８は方形の構造物
１内ほぼ中央部に設置されており、水平方向には回転す
るが、鉛直方向、即ち構造物の高さ方向には、ジャイロ
スタビライザ４の作用力が分散されることなく、ダイレ
クトに伝わる構造としてある。前記駆動源にはモータが
使用されており、該モータの回転角を検出することによ
りターンテーブル８の位相角を検出することができるよ
うにしてある。
【０００９】前記ジャイロスタビライザ４は、ターンテ
ーブル８上に二つの支持台５を設置し、この支持台５に
水平方向のＸ軸周りに回転可能なビーム６を支持し、こ
のビーム６に直径方向両端が取付けられた円形中空フレ
ーム７の鉛直方向中心線上に、回転軸３を回転可能に支
承し、該フレーム７内に配設した円板状の回転体２を、
回転軸３に取りつけた構成のものであり、図示しない駆
動機構により、前記回転体２は図１の矢印ａ方向に高速
回転されるようにしてある。
ーブル８上に二つの支持台５を設置し、この支持台５に
水平方向のＸ軸周りに回転可能なビーム６を支持し、こ
のビーム６に直径方向両端が取付けられた円形中空フレ
ーム７の鉛直方向中心線上に、回転軸３を回転可能に支
承し、該フレーム７内に配設した円板状の回転体２を、
回転軸３に取りつけた構成のものであり、図示しない駆
動機構により、前記回転体２は図１の矢印ａ方向に高速
回転されるようにしてある。
【００１０】次にこのジャイロスタビライザの作用につ
いて説明する。前記Ｘ軸に直交する水平方向軸をＹ軸と
して、いま、簡略のために構造物１への外力による振動
が、Ｘ軸負方向からだけ加えられたものとすると、この
振動により図２ａに示す構造物１に生じた回転変形θA
（角速度Ω1 ）に伴って、回転体２にはターンテーブル
８を介して構造物１と同一の角速度Ω1が与えられるの
で、Ｘ軸周りには図１に示す矢印方向のモーメントＭ1
が発生する。そしてこのモーメントＭ1 によってＸ軸周
りに角速度Ω2 を与えられるので、Ｙ軸周りには図１に
示す矢印方向のモーメントＭ2 が発生することになる。
このモーメントＭ2 は支持台５を介してターンテーブル
８及び構造物１にＮなる鉛直方向力として作用する。こ
のようにして発生したモーメントＭ2 により、図２ａに
示す構造物１の曲げ変形δA とは逆方向の曲げ変形δB
が図２ｂのように生じるから、このδB によってδA が
相殺されて振動が制御される。なお、前記Ｙ軸は従前と
同様にジャイロスタビライザ４の偶力発生軸Ｙと称す
る。
いて説明する。前記Ｘ軸に直交する水平方向軸をＹ軸と
して、いま、簡略のために構造物１への外力による振動
が、Ｘ軸負方向からだけ加えられたものとすると、この
振動により図２ａに示す構造物１に生じた回転変形θA
（角速度Ω1 ）に伴って、回転体２にはターンテーブル
８を介して構造物１と同一の角速度Ω1が与えられるの
で、Ｘ軸周りには図１に示す矢印方向のモーメントＭ1
が発生する。そしてこのモーメントＭ1 によってＸ軸周
りに角速度Ω2 を与えられるので、Ｙ軸周りには図１に
示す矢印方向のモーメントＭ2 が発生することになる。
このモーメントＭ2 は支持台５を介してターンテーブル
８及び構造物１にＮなる鉛直方向力として作用する。こ
のようにして発生したモーメントＭ2 により、図２ａに
示す構造物１の曲げ変形δA とは逆方向の曲げ変形δB
が図２ｂのように生じるから、このδB によってδA が
相殺されて振動が制御される。なお、前記Ｙ軸は従前と
同様にジャイロスタビライザ４の偶力発生軸Ｙと称す
る。
【００１１】前記構造物１の四辺中央部近傍には構造物
１に発生する加速度を検出するセンサ９ａ〜９ｄが設け
られている。これらのセンサ９ａ〜９ｄにはいわゆる一
軸加速度センサが使用され、対向するセンサ９ａ〜９ｄ
の設置位置は夫々前記Ｘ軸、Ｙ軸に対応する。従って、
このうちセンサ９ａ，９ｃはＸ軸方向の加速度を、セン
サ９ｂ，９ｄはＹ軸方向の加速度を検出し、その検出さ
れた加減速度は前記曲げ変形力の大きさに応じた出力値
を有する検出信号として後述するコントローラ１０に出
力される。なお、このセンサには前記加速度センサの他
にも速度センサ、変位センサ等を使用することもでき
る。
１に発生する加速度を検出するセンサ９ａ〜９ｄが設け
られている。これらのセンサ９ａ〜９ｄにはいわゆる一
軸加速度センサが使用され、対向するセンサ９ａ〜９ｄ
の設置位置は夫々前記Ｘ軸、Ｙ軸に対応する。従って、
このうちセンサ９ａ，９ｃはＸ軸方向の加速度を、セン
サ９ｂ，９ｄはＹ軸方向の加速度を検出し、その検出さ
れた加減速度は前記曲げ変形力の大きさに応じた出力値
を有する検出信号として後述するコントローラ１０に出
力される。なお、このセンサには前記加速度センサの他
にも速度センサ、変位センサ等を使用することもでき
る。
【００１２】前記コントローラ１０では、前記対向する
センサ９ａ，９ｃの検出信号の出力値の平均値及び対向
するセンサ９ｂ，９ｄの検出信号の出力値の平均値を算
出し、両平均値の方向と大きさとを用いて正接弦から構
造物１に働く加速度の方向を算出する。更にこの曲げ方
向とジャイロスタビライザ４の偶力発生軸Ｙとが直交す
るためのターンテーブル８の位相角を算出し、該位相角
を達成するためのモータの回転角を算出し、該回転角を
満足するための制御信号を該モータに向けて出力する。
センサ９ａ，９ｃの検出信号の出力値の平均値及び対向
するセンサ９ｂ，９ｄの検出信号の出力値の平均値を算
出し、両平均値の方向と大きさとを用いて正接弦から構
造物１に働く加速度の方向を算出する。更にこの曲げ方
向とジャイロスタビライザ４の偶力発生軸Ｙとが直交す
るためのターンテーブル８の位相角を算出し、該位相角
を達成するためのモータの回転角を算出し、該回転角を
満足するための制御信号を該モータに向けて出力する。
【００１３】これによりジャイロスタビライザのモーメ
ントＭ2 は曲げ変形力を消去する方向に前記鉛直作用力
Ｎを発生させるので、該曲げ変形力による構造物の曲げ
変形は最も効率よく消去される。ちなみにこの実施例で
は、構造物の曲げ変形力が水平方向に振動した場合にジ
ャイロスタビライザ方向の制御がハンチングしないよう
に、前記変形センサからの検出信号を所定時間サンプリ
ングし、曲げ変形力が最も大きく作用する方向を算出す
るようにしてある。また、ジャイロスタビライザのモー
メント及びその鉛直作用力が構造物に対して効率よく作
用しているか否かを、前記変形センサの出力値の低減を
もって自己補償するようにしてある。
ントＭ2 は曲げ変形力を消去する方向に前記鉛直作用力
Ｎを発生させるので、該曲げ変形力による構造物の曲げ
変形は最も効率よく消去される。ちなみにこの実施例で
は、構造物の曲げ変形力が水平方向に振動した場合にジ
ャイロスタビライザ方向の制御がハンチングしないよう
に、前記変形センサからの検出信号を所定時間サンプリ
ングし、曲げ変形力が最も大きく作用する方向を算出す
るようにしてある。また、ジャイロスタビライザのモー
メント及びその鉛直作用力が構造物に対して効率よく作
用しているか否かを、前記変形センサの出力値の低減を
もって自己補償するようにしてある。
【００１４】なお、この実施例では変形センサに一軸セ
ンサを用いて、これを対向する二箇所ずつ、四つ設け
た、このうち対向する二個の変形センサの検出信号の出
力値の平均値を算出するようにしたが、同じ一軸センサ
でもその検出軸が直交するように最低二個設けるだけで
もよい。また、二軸センサや三軸センサを使用すること
も可能である。
ンサを用いて、これを対向する二箇所ずつ、四つ設け
た、このうち対向する二個の変形センサの検出信号の出
力値の平均値を算出するようにしたが、同じ一軸センサ
でもその検出軸が直交するように最低二個設けるだけで
もよい。また、二軸センサや三軸センサを使用すること
も可能である。
【００１５】また、この実施例ではジャイロスタビライ
ザの偶力発生軸の駆動手段としてターンテーブルを用い
たが、本発明における駆動手段は特にこれに限定される
ものではない。
ザの偶力発生軸の駆動手段としてターンテーブルを用い
たが、本発明における駆動手段は特にこれに限定される
ものではない。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の制振力発生
装置によれば、前記制御手段が前記検出手段からの検出
信号に基づいて駆動手段を駆動して、ジャイロスタビラ
イザの偶力発生軸が構造物の曲げ方向と直交するように
制御することにより、構造物に発生する様々な方向の曲
げ変形を一基のジャイロスタビライザで消去することが
できるため、従来のようにジャイロスタビライザを二基
以上も設置する必要がなく、構造が簡潔でコンパクトに
なり、コストや設置スペースの問題が一掃される。
装置によれば、前記制御手段が前記検出手段からの検出
信号に基づいて駆動手段を駆動して、ジャイロスタビラ
イザの偶力発生軸が構造物の曲げ方向と直交するように
制御することにより、構造物に発生する様々な方向の曲
げ変形を一基のジャイロスタビライザで消去することが
できるため、従来のようにジャイロスタビライザを二基
以上も設置する必要がなく、構造が簡潔でコンパクトに
なり、コストや設置スペースの問題が一掃される。
【図１】本発明の制振力発生装置の一実施例を示す斜視
図である。
図である。
【図２】構造物の曲げ変形と制振力発生装置による曲げ
変形の説明図である。
変形の説明図である。
【図３】従来の制振力発生装置の一例を示す斜視図であ
る。
る。
１は構造物 ２は回転体 ３は回転軸 ４はジャイロスタビライザ ５は支持台 ６はビーム ７はフレーム ８はターンテーブル ９ａ〜９ｄは変形センサ １０はコントローラ
Claims (1)
- 【請求項１】 風や地震等に起因する構造物の振動を制
御する制振力の発生装置であって、構造物内に設置した
回転体を回転軸の周りに高速回転させることにより構造
物の曲げ方向と直交する偶力発生軸回りに偶力を発生し
て該構造物の曲げ変形とは逆方向に曲げ変形を生じさせ
るジャイロスタビライザと、少なくとも前記ジャイロス
タビライザの偶力発生軸が前記構造物の曲げ方向と直交
する方向に該ジャイロスタビライザを駆動する駆動手段
と、前記構造物の曲げ方向を検出する検出手段と、前記
検出手段からの検出信号に基づいて前記駆動手段を駆動
して前記ジャイロスタビライザの偶力発生軸が前記構造
物の曲げ方向と直交するように制御する制御手段とを備
えたことを特徴とする制振力発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30917691A JPH05141976A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 制振力発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30917691A JPH05141976A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 制振力発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141976A true JPH05141976A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17989850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30917691A Pending JPH05141976A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 制振力発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05141976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6907800B1 (en) * | 2000-10-05 | 2005-06-21 | William E. Inman | Shaftless gyrostabilizer for aerial platforms |
| WO2013130656A1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | Lit Motors Corporation | Gyroscope stabilization in two-wheeled vehicles |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0381476A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-04-05 | Taisei Corp | 構造物の振動制御方法 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30917691A patent/JPH05141976A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0381476A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-04-05 | Taisei Corp | 構造物の振動制御方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6907800B1 (en) * | 2000-10-05 | 2005-06-21 | William E. Inman | Shaftless gyrostabilizer for aerial platforms |
| WO2013130656A1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | Lit Motors Corporation | Gyroscope stabilization in two-wheeled vehicles |
| US9273961B2 (en) | 2012-02-27 | 2016-03-01 | Lit Motors Corporation | Dynamically balanced flywheel |
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