JP2017187092A - Vibration suppression device for structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物を含む系内の第1部位と第2部位の間に設けられ、構造物の振動を抑制するための構造物の振動抑制装置に関し、特に、セミアクティブ型又はアクティブ型の流体ダンパを備える構造物の振動抑制装置に関する。 The present invention relates to a vibration suppressing device for a structure that is provided between a first part and a second part in a system including a structure and suppresses vibration of the structure, and more particularly, a semi-active type or an active type. The present invention relates to a vibration suppression device for a structure including a fluid damper.
従来、この種の構造物の振動抑制装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この従来の振動抑制装置は、セミアクティブ型の流体ダンパと、コントローラと、センサを備えている。この流体ダンパは、シリンダと、シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられるとともに、シリンダ内を一対の油圧室に区画するピストンと、一対の油圧室に充填されたオイルと、一対の油圧室を互いに連通する一対の流入用油路及び流出用油路と、これらの流入用油路及び流出用油路に、互いに並列に接続されたパッシブ回路及びセミアクティブ回路を有している。上記のパッシブ回路には、オイルの油圧が所定圧力に達したときに開弁するリリーフ弁と、オリフィスが設けられており、セミアクティブ回路には、電動式の開閉制御弁が設けられている。また、シリンダ内におけるピストンの位置が上記のセンサによって検出され、開閉制御弁の開閉動作は、検出されたピストンの位置に基づき、上記のコントローラによって制御される。
Conventionally, for example, a device disclosed in
以上の構成の従来の振動抑制装置では、適用された構造物が地震などで小さく振動しているときには、コントローラで開閉制御弁を開弁するとともに、その開度を制御し、それにより、ピストンで押圧されたオイルを、セミアクティブ回路を介して一対の油圧室の間で流動させることによって、所望の減衰係数の減衰力を得るようにしている。また、構造物が大きく振動しているときには、コントローラで開閉制御弁を閉弁し、それにより、ピストンで押圧されたオイルを、パッシブ回路を介して一対の油圧室の間で流動させることによって、より大きな減衰係数の減衰力を得るようにしている。このように、構造物の大振動時に、電力供給が不要なパッシブ回路を用いて流体ダンパの減衰力を得ることによって、セミアクティブ回路についてのフェールセーフ機能を不要としている。 In the conventional vibration suppression device having the above configuration, when the applied structure vibrates slightly due to an earthquake or the like, the controller opens the open / close control valve and controls the opening degree, thereby The pressed oil is caused to flow between a pair of hydraulic chambers via a semi-active circuit, thereby obtaining a damping force having a desired damping coefficient. Further, when the structure is vibrated greatly, the controller closes the open / close control valve, thereby causing the oil pressed by the piston to flow between the pair of hydraulic chambers via the passive circuit, A damping force having a larger damping coefficient is obtained. In this way, the fail-safe function for the semi-active circuit is made unnecessary by obtaining the damping force of the fluid damper using a passive circuit that does not require power supply when the structure vibrates.
上述したように、従来の振動抑制装置では、シリンダの一対の油圧室に、パッシブ回路及びセミアクティブ回路が、流入用油路及び流出用油路を介して、互いに並列に接続されている。このため、これらの油圧回路を含む振動抑制装置の構成が非常に複雑になっており、それにより、その製造コストが増大してしまう。 As described above, in the conventional vibration suppression device, the passive circuit and the semi-active circuit are connected in parallel to each other via the inflow oil passage and the outflow oil passage in the pair of hydraulic chambers of the cylinder. For this reason, the configuration of the vibration suppressing device including these hydraulic circuits is very complicated, and the manufacturing cost thereof is increased.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、構造物の振動が比較的小さいときに所望の制振力を、比較的大きいときにより大きな制振力を、それぞれ得られるとともに、製造コストを削減することができる構造物の振動抑制装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and obtains a desired damping force when the vibration of the structure is relatively small and a larger damping force when the vibration is relatively large. In addition, an object of the present invention is to provide a vibration suppressing device for a structure that can reduce manufacturing costs.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、構造物を含む系内の第1部位と第2部位の間に設けられ、構造物の振動を抑制するための構造物の振動抑制装置であって、第1及び第2部位の一方に連結されたシリンダと、第1及び第2部位の他方に連結され、シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられるとともに、シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画し、構造物が振動していないときに、シリンダ内の所定の中立位置に位置するピストンと、第1及び第2流体室に充填された粘性流体と、ピストンが中立位置を含む所定の内側区間に位置しているときに、ピストンをバイパスするとともに、第1及び第2流体室に連通し、第1流体室と第2流体室の間で粘性流体を流動させるための第1連通路と、第1連通路に設けられ、第1連通路と第1及び第2流体室との間を流れる粘性流体の流動量を調整するための流量調整機構と、流量調整機構による粘性流体の流動量の調整を制御するための制御手段と、第1及び第2流体室に連通し、第1流体室と第2流体室の間で粘性流体を流動させるための第2連通路と、第2連通路に設けられ、第1流体室における粘性流体の圧力が第1所定値よりも小さいときに第2連通路を閉鎖し、第1所定値に達したときに第2連通路を開放する第1調圧弁と、第2連通路に設けられ、第2流体室における粘性流体の圧力が第2所定値よりも小さいときに第2連通路を閉鎖し、第2所定値に達したときに第2連通路を開放する第2調圧弁と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、シリンダが、構造物を含む系内の第1及び第2部位の一方に連結されており、ピストンが、第1及び第2部位の他方に連結されている。ピストンは、シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられるとともに、シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画し、構造物が振動していないときに、シリンダ内の所定の中立位置に位置している。また、第1及び第2流体室には、粘性流体が充填されており、ピストンが中立位置を含む所定の内側区間に位置しているときに、第1流体室と第2流体室の間で粘性流体を流動させるための第1連通路が、ピストンをバイパスするとともに、第1及び第2流体室に連通する。 According to this configuration, the cylinder is connected to one of the first and second parts in the system including the structure, and the piston is connected to the other of the first and second parts. The piston is provided in the cylinder so as to be slidable in the axial direction, and the cylinder is divided into a first fluid chamber and a second fluid chamber, and when the structure is not vibrating, a predetermined neutral position in the cylinder. Is located. The first and second fluid chambers are filled with a viscous fluid, and when the piston is located in a predetermined inner section including the neutral position, the first and second fluid chambers are disposed between the first fluid chamber and the second fluid chamber. A first communication passage for flowing the viscous fluid bypasses the piston and communicates with the first and second fluid chambers.
さらに、第1連通路には、第1連通路と第1及び第2流体室との間を流れる粘性流体の流動量を調整するための流量調整機構が設けられており、流量調整機構による粘性流体の流動量の調整が、制御手段によって制御される。また、第1流体室と第2流体室の間で粘性流体を流動させるための第2連通路が、第1及び第2流体室に連通しており、第2連通路には、第1及び第2調圧弁が設けられている。この第1調圧弁によって、第1流体室における粘性流体の圧力が第1所定値よりも小さいときに第2連通路が閉鎖され、第1所定値に達したときに第2連通路が開放される。また、上記の第2調圧弁によって、第2流体室における粘性流体の圧力が第2所定値よりも小さいときに第2連通路が閉鎖され、第2所定値に達したときに第2連通路が開放される。 Further, the first communication path is provided with a flow rate adjusting mechanism for adjusting the flow rate of the viscous fluid flowing between the first communication path and the first and second fluid chambers. The adjustment of the fluid flow rate is controlled by the control means. In addition, a second communication path for allowing the viscous fluid to flow between the first fluid chamber and the second fluid chamber communicates with the first and second fluid chambers, and the second communication path includes the first and second fluid paths. A second pressure regulating valve is provided. The first pressure regulating valve closes the second communication path when the pressure of the viscous fluid in the first fluid chamber is smaller than the first predetermined value, and opens the second communication path when the first predetermined value is reached. The Further, the second pressure control valve closes the second communication path when the pressure of the viscous fluid in the second fluid chamber is smaller than the second predetermined value, and when the pressure reaches the second predetermined value, the second communication path. Is released.
以上より、構造物の振動に伴って発生した第1部位と第2部位の間の相対変位は、シリンダ及びピストンに伝達され、それにより、ピストンがシリンダ内を摺動する。構造物の振動が比較的小さく、それによりピストンが内側区間内を摺動しているときには、粘性流体が第1及び第2流体室と第1連通路との間で流動するのに伴って、第1流体室における粘性流体の圧力と第2流体室における粘性流体の圧力との差に応じた制振力が、第1及び第2部位に作用する。この場合、第1流体室における粘性流体の圧力と第2流体室における粘性流体の圧力との差は、第1連通路を流れる粘性流体の流動量に応じて変化する。したがって、構造物の振動が比較的小さいときに、第1連通路と第1及び第2流体室との間を流れる粘性流体の流動量を、流量調整機構を介して制御手段で制御することによって、所望の制振力を得ることができる。 As described above, the relative displacement between the first part and the second part generated with the vibration of the structure is transmitted to the cylinder and the piston, and thereby the piston slides in the cylinder. When the vibration of the structure is relatively small so that the piston slides in the inner section, as the viscous fluid flows between the first and second fluid chambers and the first communication path, A damping force corresponding to the difference between the pressure of the viscous fluid in the first fluid chamber and the pressure of the viscous fluid in the second fluid chamber acts on the first and second portions. In this case, the difference between the pressure of the viscous fluid in the first fluid chamber and the pressure of the viscous fluid in the second fluid chamber changes according to the flow amount of the viscous fluid flowing through the first communication path. Therefore, when the vibration of the structure is relatively small, the flow amount of the viscous fluid flowing between the first communication path and the first and second fluid chambers is controlled by the control means via the flow rate adjusting mechanism. A desired vibration damping force can be obtained.
また、構造物の振動が比較的大きく、それによりピストンが内側区間外を摺動しているときには、第1連通路が第1及び第2流体室に連通しなくなり、粘性流体は、第1及び第2流体室と第1連通路との間で流動しなくなる。この場合、ピストンで押圧された第1流体室における粘性流体の圧力が第1所定値に達したときに、第2連通路が第1調圧弁によって開放され、粘性流体が第1及び第2流体室と第2連通路との間で流動する。また、ピストンで押圧された第2流体室における粘性流体の圧力が第2所定値に達したときに、第2連通路が第2調圧弁によって開放され、粘性流体が第1及び第2流体室と第2連通路との間で流動する。以上により、構造物の振動が比較的大きいときに、より大きな制振力を得ることができる。 Further, when the vibration of the structure is relatively large, and the piston slides outside the inner section, the first communication path is not communicated with the first and second fluid chambers, and the viscous fluid is It does not flow between the second fluid chamber and the first communication path. In this case, when the pressure of the viscous fluid in the first fluid chamber pressed by the piston reaches the first predetermined value, the second communication path is opened by the first pressure regulating valve, and the viscous fluid is the first and second fluids. It flows between the chamber and the second communication passage. In addition, when the pressure of the viscous fluid in the second fluid chamber pressed by the piston reaches the second predetermined value, the second communication path is opened by the second pressure regulating valve, and the viscous fluid is transferred to the first and second fluid chambers. And the second communication passage. As described above, a greater damping force can be obtained when the vibration of the structure is relatively large.
さらに、上述したように、前述した従来の振動抑制装置と異なり、セミアクティブ回路及びパッシブ回路が流入用油路及び流出用油路に並列に接続された複雑な油圧回路を用いずに、互いに別個に設けられた第1及び第2連通路を含むより簡易な構成を用いるので、振動抑制装置の製造コストを削減することができる。また、流量調整機構及び/又は制御手段に異常が発生したような場合でも、粘性流体を第2連通路により第1及び第2流体室の間で適切に流動させることができるとともに、当該異常による影響が及ぶのはピストンが内側区間内を移動しているときに限られるので、当該異常による振動抑制装置の制振力の過大化及び過小化を防止でき、当該異常による構造物への損傷を防止することができる。 Further, as described above, unlike the above-described conventional vibration suppression device, the semi-active circuit and the passive circuit are separated from each other without using a complicated hydraulic circuit connected in parallel to the inflow oil path and the outflow oil path. Since a simpler configuration including the first and second communication passages provided in is used, the manufacturing cost of the vibration suppression device can be reduced. Further, even when an abnormality occurs in the flow rate adjusting mechanism and / or the control means, the viscous fluid can be appropriately flowed between the first and second fluid chambers by the second communication path, and the abnormality is caused. Since the influence is limited only when the piston moves in the inner section, it is possible to prevent the vibration suppression device from being excessively and excessively reduced due to the abnormality, and damage to the structure due to the abnormality. Can be prevented.
なお、本明細書及び特許請求の範囲において「制振力」は、構造物の振動を抑制する力のことであり、減衰力や制御力などを含む。 In the present specification and claims, the “vibration suppression force” is a force that suppresses the vibration of the structure, and includes a damping force, a control force, and the like.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の構造物の振動抑制装置において、第2連通路は、ピストンの軸線方向に貫通する複数の連通孔で構成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the vibration suppressing device for a structure according to the first aspect, the second communication path includes a plurality of communication holes penetrating in the axial direction of the piston.
この構成によれば、第2連通路として、ピストンの軸線方向に貫通する複数の連通孔を用いるので、ピストンをバイパスするタイプの連通路を用いた場合よりも、より簡易に構成でき、それにより、振動抑制装置の製造コストをさらに削減することができる。 According to this configuration, since the plurality of communication holes penetrating in the axial direction of the piston are used as the second communication passage, it can be configured more simply than the case of using a communication passage of a type that bypasses the piston. Further, the manufacturing cost of the vibration suppressing device can be further reduced.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の構造物の振動抑制装置において、構造物の振動による第1部位と第2部位の間の相対速度を検出する相対速度検出手段をさらに備え、制御手段は、シリンダ及びピストンを介して第1及び第2部位に作用する制振力が所定値になるように、検出された相対速度に応じて、流量調整機構による粘性流体の流動量の調整を制御する流動量制御を実行することを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、構造物の振動による第1部位と第2部位の間の相対速度が相対速度検出手段により検出されるとともに、シリンダ及びピストンを介して第1及び第2部位に作用する制振力が所定値になるように、検出された相対速度に応じて、流量調整機構による粘性流体の流動量の調整を制御する流動量制御(流動圧制御)が実行される。振動抑制装置の制振力は、その前述した構成から明らかなように、第1及び第2流体室における粘性流体の圧力差に起因する。したがって、構造物の振動に伴ってピストンが内側区間内を摺動しているときに、相対速度に応じて、構造物に作用する制振力を所定値になるように制御することができる。 According to this configuration, the relative speed between the first part and the second part due to the vibration of the structure is detected by the relative speed detecting means, and is controlled on the first and second parts via the cylinder and the piston. Flow amount control (flow pressure control) for controlling adjustment of the flow amount of the viscous fluid by the flow rate adjustment mechanism is executed according to the detected relative speed so that the vibration force becomes a predetermined value. The damping force of the vibration suppression device is caused by the pressure difference between the viscous fluids in the first and second fluid chambers, as is apparent from the above-described configuration. Therefore, when the piston slides in the inner section with the vibration of the structure, the damping force acting on the structure can be controlled to be a predetermined value according to the relative speed.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の構造物の振動抑制装置において、構造物の振動による第1部位と第2部位の間の相対変位を検出する相対変位検出手段をさらに備え、制御手段は、検出された相対変位が所定変位以上になったときに、流動量制御を開始し、その後、相対変位が所定変位よりも小さい状態が第1所定時間、継続したときに、流動量制御を終了し、所定変位は、構造物の振動中、相対変位が所定変位よりも小さいときに、ピストンが内側区間よりも内側の所定区間内を摺動するような大きさに、設定されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、構造物の振動による第1部位と第2部位の間の相対変位が、相対変位検出手段によって検出されるとともに、構造物の振動中、検出された相対変位が所定変位以上になったときに、流動量制御が開始される。この場合、所定変位は、構造物の振動中、相対変位が所定変位よりも小さいときに、ピストンが内側区間よりも内側の所定区間内を摺動するような大きさに、設定されている。以上により、構造物の振動が非常に小さく、それにより第1部位と第2部位の間の相対変位が所定変位よりも小さいときに、流動量制御が無駄に行われるのを防止することができる。また、流動量制御の開始後、相対変位が所定変位よりも小さい状態が第1所定時間、継続したときに、流動量制御を終了するので、構造物の振動が確実に非常に小さくなるのを待って、流動量制御を終了することができる。同じ理由により、流動量制御の実行と終了が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。 According to this configuration, the relative displacement between the first part and the second part due to the vibration of the structure is detected by the relative displacement detection means, and the detected relative displacement during the vibration of the structure is equal to or greater than a predetermined displacement. When it becomes, flow amount control is started. In this case, the predetermined displacement is set to such a size that the piston slides in the predetermined section inside the inner section when the relative displacement is smaller than the predetermined displacement during the vibration of the structure. As described above, when the vibration of the structure is very small, and the relative displacement between the first part and the second part is smaller than the predetermined displacement, it is possible to prevent the flow amount control from being performed wastefully. . In addition, when the state in which the relative displacement is smaller than the predetermined displacement is continued for the first predetermined time after the flow amount control is started, the flow amount control is ended, so that the vibration of the structure is surely very small. The flow amount control can be ended after waiting. For the same reason, it is possible to prevent the execution and termination of the flow amount control from being repeated frequently.
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の構造物の振動抑制装置において、シリンダ内におけるピストンの位置であるピストン位置を検出するピストン位置検出手段をさらに備え、制御手段は、流動量制御の開始後、検出されたピストン位置が内側区間内にあるときに、流動量制御を実行し、ピストン位置が内側区間外にあるときに、流動量制御を停止することを特徴とする。
The invention according to
前述したように、第1連通路は、ピストン位置が内側区間内にあるときに、第1及び第2連通路に連通し、流量調整機構は、第1連通路と第1及び第2流体室との間を流れる粘性流体の流動量を調整する。このため、制御手段の流動量制御による制振力の調整は、ピストンが内側区間を摺動しているときに限って行うことができる。上述した構成によれば、シリンダ内におけるピストンの位置であるピストン位置が、ピストン位置検出手段によって検出されるとともに、流動量制御は、その開始後、検出されたピストン位置が内側区間内にあるときに実行され、ピストン位置が内側区間外にあるときに停止される。したがって、流動量制御に用いられるエネルギを節約することができる。 As described above, the first communication passage communicates with the first and second communication passages when the piston position is in the inner section, and the flow rate adjusting mechanism includes the first communication passage and the first and second fluid chambers. The amount of viscous fluid flowing between the two is adjusted. For this reason, the adjustment of the damping force by the flow amount control of the control means can be performed only when the piston slides in the inner section. According to the above-described configuration, when the piston position, which is the position of the piston in the cylinder, is detected by the piston position detecting means, and the flow amount control is started after the start, the detected piston position is in the inner section. And is stopped when the piston position is outside the inner section. Therefore, energy used for flow rate control can be saved.
請求項6に係る発明は、請求項4に記載の構造物の振動抑制装置において、シリンダ内におけるピストンの位置であるピストン位置を検出するピストン位置検出手段をさらに備え、制御手段は、流動量制御の開始後、検出されたピストン位置が内側区間内にあるときに、流動量制御を実行し、ピストン位置が内側区間を外れた以降に、流動量制御を停止し、流動量制御の停止中に、ピストン位置が内側区間内にある状態が第2所定時間、継続したときに、流動量制御を再開することを特徴とする。
The invention according to
請求項5に係る発明の説明で述べたように、制御手段の流動量制御による制振力の調整は、ピストンが内側区間を摺動しているときに限って行うことができる。上述した構成によれば、シリンダ内におけるピストンの位置であるピストン位置が、ピストン位置検出手段によって検出される。また、流動量制御の開始後、検出されたピストン位置が内側区間内にあるときに、流動量制御が実行され、ピストン位置が内側区間を外れた以降に、流動量制御が停止されるとともに、この流動量制御の停止中に、ピストン位置が内側区間内にある状態が第2所定時間、継続したときに、流動量制御が再開される。
As described in the description of the invention according to
これにより、ピストン位置が内側区間を外れた以降に、すなわち、構造物の振動が比較的大きくなった以降に、流動量制御を停止し、構造物の振動が確実に小さくなるのを待って、流動量制御を再開できるので、流動量制御に用いられるエネルギを十分に節約することができる。同じ理由により、流動量制御の実行と停止が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。 Thereby, after the piston position deviates from the inner section, that is, after the vibration of the structure becomes relatively large, the flow amount control is stopped, waiting for the vibration of the structure to be reliably reduced, Since the flow amount control can be resumed, the energy used for the flow amount control can be sufficiently saved. For the same reason, it is possible to prevent the flow amount control from being repeatedly executed and stopped.
請求項7に係る発明は、請求項4に記載の構造物の振動抑制装置において、シリンダ内におけるピストンの位置であるピストン位置を検出するピストン位置検出手段をさらに備え、制御手段は、流動量制御の開始後、検出されたピストン位置が内側区間内にあるときに、流動量制御を実行し、ピストン位置が内側区間外に位置した以降に、流動量制御を停止し、流動量制御の停止中に、相対変位が所定変位よりも小さい状態が第1所定時間、継続したときに、流動量制御の停止を解除するとともに、流動量制御を終了することを特徴とする。
The invention according to
請求項5に係る発明の説明で述べたように、制御手段の流動量制御による制振力の調整は、ピストンが内側区間を摺動しているときに限って行うことができる。上述した構成によれば、シリンダ内におけるピストンの位置であるピストン位置が、ピストン位置検出手段によって検出される。また、流動量制御の開始後、検出されたピストン位置が内側区間内にあるときに、流動量制御が実行され、ピストン位置が内側区間外に位置した以降に、流動量制御が停止されるとともに、流動量制御の停止中に、相対変位が所定変位よりも小さい状態が第1所定時間、継続したときに、流動量制御の停止が解除されるとともに、流動量制御が終了される。
As described in the description of the invention according to
これにより、ピストン位置が内側区間を外れた以降に、すなわち、構造物の振動が比較的大きくなった以降に、流動量制御を停止し、この停止状態を、請求項4に係る発明の説明で述べた流動量制御の終了条件が成立するまで、すなわち、構造物の振動が確実に非常に小さくなるまで、継続させるので、流動量制御に用いられるエネルギを十分に節約することができる。同じ理由により、流動量制御の実行と停止が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。また、流動量制御の終了に伴って、流動量制御の停止を解除するので、構造物の振動が再度、大きくなることで相対変位が所定変位以上になったときに、流動量制御を改めて実行することができる。
Thereby, after the piston position deviates from the inner section, that is, after the vibration of the structure becomes relatively large, the flow amount control is stopped, and this stopped state is described in the description of the invention according to
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態による振動抑制装置1を示している。振動抑制装置1は、いわゆるアクティブ型の流体ダンパとして構成されており、シリンダ2と、シリンダ2内に軸線方向に摺動自在に設けられたピストン3と、ピストン3と一体のピストンロッド4と、シリンダ2に接続された連通路5と、連通路5に設けられた流量調整機構6を備えている。シリンダ2は、円筒状の周壁2aと、周壁2aの軸線方向の一端部及び他端部にそれぞれ一体に同心状に設けられた円板状の第1側壁2b及び第2側壁2cを有している。これらの周壁2a、第1及び第2側壁2b、2cで画成された空間は、ピストン3によって第1流体室2dと、第2流体室2eに区画されており、第1及び第2流体室2d、2eには、粘性流体HFが充填されている。粘性流体HFは、例えばシリコンオイルで構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
また、シリンダ2の第1側壁2bには、軸線方向に外方に突出する凸部2fが同心状に一体に設けられており、この凸部2fには、自在継手を介して、第1取付具FL1が設けられている。さらに、上記の第2側壁2cの径方向の中央には、軸線方向に貫通するロッド案内孔2gが形成されている。ピストンロッド4は、その一端部がピストン3に取り付けられ、シリンダ2内に軸線方向に移動自在に部分的に収容されるとともに、ロッド案内孔2gにシールを介して挿入されており、第2側壁2cから外方に延びている。ピストンロッド4の他端部には、自在継手を介して、第2取付具FL2が設けられている。
Further, the
また、ピストン3の外周面は、シールを介して、シリンダ2の周壁2aの内周面に接触しており、ピストン3の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の第1連通孔3a及び第2連通孔3b(それぞれ1つのみ図示)が形成されている。第1連通孔3aには、第1調圧弁15が、第2連通孔3bには第2調圧弁16が、それぞれ設けられている。
Further, the outer peripheral surface of the
第1調圧弁15は、弁体と、これを閉弁方向に付勢するばねなどで構成されており、第1流体室2d内の粘性流体HFの圧力が所定値よりも小さいときには、第1連通孔3aを閉鎖し、所定値に達したときには、第1連通孔3aを開放する。第1調圧弁15による第1連通孔3aの開放によって、第1及び第2流体室2d、2eが、第1連通孔3aを介して互いに連通する。第2調圧弁16は、第1調圧弁15と同様、弁体と、これを閉弁方向に付勢するばねなどで構成されており、第2流体室2e内の粘性流体HFの圧力が所定値よりも小さいときには、第2連通孔3bを閉鎖し、所定値に達したときには、第2連通孔3bを開放する。第2調圧弁16による第2連通孔3bの開放によって、第2及び第1流体室2e、2dが、第2連通孔3bを介して互いに連通する。
The first
また、ピストン3には、第1リリーフ弁及び第2リリーフ弁(いずれも図示せず)が設けられている。これらの第1及び第2リリーフ弁によって、第1及び第2流体室2d、2e内の粘性流体HFの圧力が、上記の所定値よりも大きな所定の上限値をそれぞれ超えないように制限される。
The
前記連通路5は、ピストン3が後述する中立位置を含む所定の内側区間INIに位置しているときに、ピストン3をバイパスし、第1及び第2流体室2d、2eに連通するように、シリンダ2に接続されている。シリンダ2内には、内側区間INIの軸線方向の両外側に、所定の外側区間INO、INOが設けられている。また、連通路5の断面積(軸線方向に直交する面の面積)は、シリンダ2のそれよりも小さな値に設定されるとともに、ピストン3の第1及び第2連通孔3a、3bのそれよりも大きな値に設定されている。さらに、連通路5には、第1及び第2流体室2d、2eと同様、粘性流体HFが充填されている。
The
前記流量調整機構6は、電気モータ7を動力源とする歯車ポンプを有している。歯車ポンプは、外接歯車型のものであり、ケーシング8と、ケーシング8に収容された第1ギヤ9及び第2ギヤ10などで構成されている。なお、歯車ポンプとして内接歯車型のものを用いてもよい。ケーシング8は、連通路5の中央部に一体に設けられており、その内部が互いに対向する2つの出入口8a、8bを介して、連通路5に連通している。
The flow
また、上記の第1ギヤ9は、スパーギヤで構成され、第1回転軸11に一体に設けられている。第1回転軸11は、連通路5に直交する方向に水平に延び、ケーシング8に回転自在に支持されており、ケーシング8の外部に若干、突出している(図2参照)。第2ギヤ10は、第1ギヤ9と同様、スパーギヤで構成され、第2回転軸12に一体に設けられており、第1ギヤ9と噛み合っている。第2回転軸12は、第1回転軸11と平行に延び、ケーシング8に回転自在に支持されている。また、第1及び第2ギヤ9、10の互いの噛合い部分は、ケーシング8の出入口8a、8bに臨んでいる。
The
前記電気モータ7は、例えば、発電可能なDCモータであり、そのロータ(図示せず)が、第1回転軸11に同心状に連結されており、第1ギヤ9及び第1回転軸11と一体に回転可能である。また、図3に示すように、電気モータ7は、制御装置21を介して、例えばバッテリなどで構成された電源22に接続されている。制御装置21は、整流器や、CPU、RAM、ROM、I/Oインターフェースなどの組み合わせで構成されている。
The
以上の構成の振動抑制装置1は、例えば、図4に示すように、高層の建物Bの上梁BU及び左柱PLの接合部分と、建物Bの上梁BU及び右柱PRの接合部分とに、V字状のブレース材BRを介して連結されるとともに、建物Bの下梁BD及び右柱PRの接合部分に、連結部材ENを介して連結される。この場合、前記第1取付具FL1がブレース材BRの下端部に、第2取付具FL2が連結部材ENに、それぞれ取り付けられており、振動抑制装置1は、左右方向に延びている。ブレース材BR及び連結部材ENは、例えばH型鋼で構成されている。また、建物Bが振動していないときには、ピストン3は、図1に示す中立位置にある。なお、図4では便宜上、連通路5及び流量調整機構6の図示を省略している。また、左右一対の振動抑制装置を、ブレース材BRを中心として左右対称に設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 4, the
さらに、振動抑制装置1では、建物Bの振動により上下の梁BU、BDの間で左右方向に相対変位が発生すると、この相対変位が外力としてシリンダ2及びピストンロッド4に伝達されることによって、ピストンロッド4がシリンダ2に対して軸線方向に移動するとともに、ピストンロッド4と一体のピストン3が、シリンダ2内を軸線方向に摺動する。この場合、ピストン3がシリンダ2の第1側壁2b側に摺動したとき(振動抑制装置1が縮んだとき)には、第1流体室2dにおける粘性流体HFがピストン3で押圧され、その一部が、連通路5を通って第2流体室2e側に流動する。これとは逆に、ピストン3がシリンダ2の第2側壁2c側に摺動したとき(振動抑制装置1が伸びたとき)には、第2流体室2eにおける粘性流体HFがピストン3で押圧され、その一部が、連通路5を通って第1流体室2d側に流動する。
Furthermore, in the
以上の動作から明らかなように、建物Bの振動中、第1流体室2dにおける粘性流体HFの圧力と第2流体室2eにおける粘性流体HFの圧力との差に応じた制振力が、シリンダ2及びピストンロッド4を介して、建物Bの振動を抑制するように作用する。振動抑制装置1では、地震などによる建物Bの振動中、制御装置21により流量調整機構6の電気モータ7を制御することによって、この制振力が調整される。
As apparent from the above operation, during the vibration of the building B, the damping force according to the difference between the pressure of the viscous fluid HF in the
また、制御装置21には、例えば半導体式の第1及び第2加速度センサ23、24が接続されている。第1及び第2加速度センサ23、24は、上梁BUの振動による加速度(以下「上梁振動加速度」という)ACBU及び下梁BDの振動による加速度(以下「下梁振動加速度」という)ACBDをそれぞれ検出し、それらの検出信号は、制御装置21に出力される。制御装置21は、第1及び第2加速度センサ23、24の検出信号に応じ、ROMに記憶されたプログラムに従って、図5及び図6に示す処理を実行する。
Further, for example, semiconductor-type first and
この図5は、後述する流動量制御に関する各種のパラメータを設定するための処理を示している。本処理は、所定時間(例えば10msec)ごとに、繰り返し実行される。まず、図5のステップ1(「S1」と図示。以下同じ)では、検出された上梁振動加速度ACBUを積分することによって、上梁BUの振動による絶対速度(絶対座標系における速度)である上梁振動速度VBUを算出する。次いで、検出された下梁振動加速度ACBDを積分することによって、下梁BDの振動による絶対速度である下梁振動速度VBDを算出する(ステップ2)。
FIG. 5 shows a process for setting various parameters relating to the flow rate control described later. This process is repeatedly executed every predetermined time (for example, 10 msec). First, in
このステップ1では、上梁振動速度VBUは、振動により上梁BUが図4における右方に運動しているときには正値(+)に算出され、左方に運動しているときには負値(−)に算出される。このことは、下梁振動速度VBDについても同様である。上記ステップ2に続くステップ3では、上記ステップ1で算出された上梁振動速度VBUから、ステップ2で算出された下梁振動速度VBDを減算することによって、梁間相対速度REVBを算出する。
In
次いで、上梁振動速度VBUを積分することによって、振動による上梁BUの絶対変位(絶対座標系における変位)である上梁絶対変位DBUを算出する(ステップ4)。次に、下梁振動速度VBDを積分することによって、振動による下梁BDの絶対変位である下梁絶対変位DBDを算出する(ステップ5)。このステップ4では、上梁絶対変位DBUは、振動により上梁BUが中立位置から図4における右方に変位しているときには正値(+)に算出され、左方に変位しているときには負値(−)に算出される。このことは、下梁絶対変位DBDについても同様である。ステップ5に続くステップ6では、上記ステップ4で算出された上梁絶対変位DBUから、ステップ5で算出された下梁絶対変位DBDを減算することによって、梁間相対変位REDBを算出する。
Next, by integrating the upper beam vibration velocity VBU, an upper beam absolute displacement DBU that is an absolute displacement (displacement in the absolute coordinate system) of the upper beam BU due to vibration is calculated (step 4). Next, the lower beam absolute displacement DBD, which is the absolute displacement of the lower beam BD due to vibration, is calculated by integrating the lower beam vibration velocity VBD (step 5). In
次に、上記ステップ6で算出された梁間相対変位の絶対値|REDB|が所定変位DREF以上であるか否かを判別する(ステップ7)。この所定変位DREFは、建物Bの振動中、|REDB|<DREFのときに、ピストン3が内側区間INIよりも内側の所定区間内を摺動するような大きさに設定され、具体的には、建物B内の人が認識できるような大きさで建物Bが振動しているときの上下の梁BU、BDの間の相対変位の絶対値に設定されており、例えば1mmである。
Next, it is determined whether or not the absolute value | REDB | of the relative displacement between beams calculated in
このステップ7の答がNOのとき(|REDB|<DREF)には、流動量制御実行フラグF_CONTが「1」であるか否かを判別する(ステップ8)。流動量制御実行フラグF_CONTは、前記流動量制御の実行条件が成立していることを「1」で表すものであり、制御装置21の起動時に「0」に初期化される。このステップ8の答がNO(F_CONT=0)のときには、そのまま本処理を終了する。
When the answer to step 7 is NO (| REDB | <DREF), it is determined whether or not the flow amount control execution flag F_CONT is “1” (step 8). The flow amount control execution flag F_CONT represents that the execution condition of the flow amount control is satisfied by “1”, and is initialized to “0” when the
一方、ステップ7の答がYES(|REDB|≧DREF)のときには、アップカウント式の第1タイマのタイマ値tM1を値0に初期化する(ステップ9)とともに、流動量制御実行フラグF_CONTが「1」であるか否かを判別する(ステップ10)。このステップ10の答がNO(F_CONT=0)のときには、ステップ7の答がYESであることで流動量制御の実行条件が成立したとして、そのことを表すために、流動量制御実行フラグF_CONTを「1」に設定し(ステップ11)、本処理を終了する。一方、ステップ10の答がYES(F_CONT=1)のときには、ステップ11をスキップし、本処理を終了する。なお、流動量制御実行フラグF_CONTが「1」に設定されると、後述する図6の処理において、流動量制御が開始される。
On the other hand, if the answer to step 7 is YES (| REDB | ≧ DREF), the timer value tM1 of the up-counting first timer is initialized to the value 0 (step 9), and the flow amount control execution flag F_CONT is “ It is determined whether it is “1” (step 10). When the answer to step 10 is NO (F_CONT = 0), the answer to step 7 is YES, and the flow amount control execution flag F_CONT is set to indicate that the flow amount control execution condition is satisfied. “1” is set (step 11), and this process is terminated. On the other hand, when the answer to step 10 is YES (F_CONT = 1),
一方、前記ステップ8の答がYES(F_CONT=1)のときには、ステップ9で初期化された第1タイマのタイマ値tM1が第1所定時間TREF1(例えば10sec)以上であるか否かを判別する(ステップ12)。この答がNO(tM1<TREF1)のときには、そのまま本処理を終了する。
On the other hand, if the answer to step 8 is YES (F_CONT = 1), it is determined whether or not the timer value tM1 of the first timer initialized in
一方、上記ステップ12の答がYES(tM1≧TREF1)のとき、すなわち、|REDB|≧DREFが成立するのに伴って流動量制御が開始されてから、その実行中に、|REDB|<DREFである状態が第1所定時間TREF1、継続したときには、流動量制御を終了するために、流動量制御実行フラグF_CONTを「0」に設定し(ステップ13)、本処理を終了する。 On the other hand, when the answer to step 12 is YES (tM1 ≧ TREF1), that is, after the flow amount control is started as | REDB | ≧ DREF is satisfied, | REDB | <DREF When the state continues for the first predetermined time TREF1, the flow amount control execution flag F_CONT is set to “0” in order to end the flow amount control (step 13), and this process ends.
また、前記図6は、流動量制御を実行するための処理を示している。本処理は、図5に示す処理に続いて、所定時間(例えば10msec)ごとに、繰り返し実行される。まず、図6のステップ21では、図5のステップ11又は13で設定された流動量制御実行フラグF_CONTが「1」であるか否かを判別する。この答がNO(F_CONT=0)のときには、流動量制御を停止し(ステップ22)、本処理を終了する。このステップ22の実行によって、電源22と電気モータ7の間が電気的に遮断され、電気モータ7に電流が流れなくなる。
FIG. 6 shows a process for executing the flow amount control. This process is repeatedly executed every predetermined time (for example, 10 msec) following the process shown in FIG. First, in
一方、上記ステップ21の答がYES(F_CONT=1)のときには、図5のステップ3で算出された梁間相対速度REVBに応じて、流動量制御を実行し(ステップ23)、本処理を終了する。
On the other hand, when the answer to step 21 is YES (F_CONT = 1), the flow rate control is executed according to the beam-to-beam relative speed REVB calculated in
このステップ23では、流動量制御は次のようにして実行される。梁間相対速度REVBの符号が+(−)であるとき、すなわち、上梁BUが下梁BDに対して右方(左方)に変位しているときには、両者BU、BDの間の相対変位を抑制する方向の所定値+FREF(−FREF、後述する図7及び図8参照)の制振力が上下の梁BU、BDに作用するように、連通路5を流れる粘性流体HFの流動量が、電気モータ7を介して制御される。なお、以下の説明では、所定値+FREF(−FREF)の「+」及び「−」を適宜、省略する。
In this
振動抑制装置1の制振力は、粘性流体HFに基づいているため、入力される梁間相対速度REVBが小さいほど、より小さくなるので、所定値FREFの制振力を作用させるために、連通路5における粘性流体HFの流動量は、より小さくなるように(粘性流体HFが流れにくくなるように)調整される。この場合、梁間相対速度REVBが比較的大きいときには、電気モータ7の回生(発電)を制御することによって、連通路5における粘性流体HFの流動量が調整される。また、入力される梁間相対速度REVBが比較的小さいときには、電気モータ7の力行(電力供給)を制御することによって、梁間相対速度REVBの入力によるピストン3の摺動方向と反対方向にピストン3を摺動させるように、連通路5における粘性流体HFの流動量が調整される。
Since the damping force of the
また、図7は、梁間相対変位REDBと、振動抑制装置1の制振力FDとの関係を、ピストン3が内側区間INI内を摺動している場合について示している。図7において、所定値+DPIN及び所定値−DPINで規定される区間(|+DPIN|=|−DPIN|)は、内側区間INIに相当しており、+FMAX(−FMAX)は、制振力FDの最大値である。なお、以下の説明では、所定値+DPIN(−DPIN)及び最大値+FMAX(−FMAX)の「+」及び「−」を適宜、省略する。
FIG. 7 shows the relationship between the inter-beam relative displacement REDB and the damping force FD of the
前述したように、建物Bの振動に伴い、梁間相対変位の絶対値|REDB|が所定変位DREF以上になると(図5のステップ7:YES)、流動量制御が開始される(ステップ11、図6のステップ21:YES、ステップ23)。これにより、図7に示すように、制振力FDは、所定値+FREF(−FREF)になるように制御される。この場合、制振力FDが上下の梁BU、BDに対して梁間相対変位REDBを抑制する方向に作用するように、連通路5内の粘性流体HFの流動量を制御するので、それにより、制振力FDは、図7の太い実線と矢印で示すように推移する。
As described above, when the absolute value | REDB | of the relative displacement between beams becomes greater than or equal to the predetermined displacement DREF accompanying the vibration of the building B (
また、図8は、梁間相対変位REDBと、振動抑制装置1の制振力FDとの関係を、ピストン3が内側区間INI及び外側区間INOを摺動している場合について示している。ピストン3が外側区間INOを摺動しているとき(REDB>+DPIN、REDB<−DPIN)には、連通路5が第1及び第2流体室2d、2eに連通しなくなるので、第1及び第2流体室2d、2e内の粘性流体HFはそれぞれ、第1及び第2調圧弁15、16の開弁に伴い、第1及び第2連通孔3a、3bを通って、第2及び第1流体室2e、2dに流入する。これにより、ピストン3が外側区間INOを摺動しているときには、振動抑制装置1は、いわゆるパッシブダンパとして機能する。以上の結果、ピストン3が内側区間INI及び外側区間INOを摺動しており、かつ、梁間相対速度REVBが比較的小さいときには、制振力FDは、太い実線と矢印で示すように推移する。
FIG. 8 shows the relationship between the inter-beam relative displacement REDB and the damping force FD of the
また、ピストン3が内側区間INI及び外側区間INOを摺動しており、かつ、梁間相対速度REVBが非常に大きいときには、流動量制御によって連通路5内の粘性流体HFの流動量を調整しても、流量調整機構6の構成上、制振力FDを所定値+FREF(−FREF)に制御できず、また、第1及び第2流体室2d、2e内の粘性流体HFの圧力が、前記第1及び第2リリーフ弁による制限によって、前記上限値に達する。このため、この場合には、制振力FDは、その最大値+FMAX(−FMAX)になり、太い一点鎖線と矢印で示すように推移する。
Further, when the
以上のように、第1実施形態によれば、シリンダ2が建物Bの上梁BUに、ピストン3が建物Bの下梁BDに、それぞれ連結されている。ピストン3は、シリンダ2内に軸線方向に摺動自在に設けられるとともに、シリンダ2内を第1流体室2dと第2流体室2eに区画し、建物Bが振動していないときに、シリンダ2内の所定の中立位置に位置している(図1参照)。また、第1及び第2流体室2d、2eには、粘性流体HFが充填されており、ピストン3が中立位置を含む所定の内側区間INIに位置しているときに、第1流体室2dと第2流体室2eの間で粘性流体HFを流動させるための連通路5が、ピストン3をバイパスするとともに、第1及び第2流体室2d、2eに連通する。
As described above, according to the first embodiment, the
さらに、連通路5には、前述した流量調整機構6が設けられており、流量調整機構6による粘性流体HFの流動量の調整が、制御装置21によって制御される。また、ピストン3に、その軸線方向に貫通する第1及び第2連通孔3a、3bが形成されている。第1及び第2連通孔3a、3bは、第1及び第2流体室2d、2eに連通しており、両連通孔3a、3bには、前述した第1及び第2調圧弁15、16が設けられている。
Further, the flow
以上より、建物Bの振動に伴って発生した上下の梁BU、BDの間の梁間相対変位REDBは、シリンダ2及びピストン3に伝達され、それにより、ピストン3がシリンダ2内を摺動する。建物Bの振動が比較的小さく、それによりピストン3が内側区間INI内を摺動しているときには、粘性流体HFが第1及び第2流体室2d、2eと連通路5との間で流動するのに伴って、第1流体室2dにおける粘性流体HFの圧力と第2流体室2eにおける粘性流体HFの圧力との差に応じた制振力が、上下の梁BU、BDに作用する。この場合、第1流体室2dにおける粘性流体HFの圧力と第2流体室2eにおける粘性流体HFの圧力との差は、連通路5を流れる粘性流体HFの流動量に応じて変化する。したがって、建物Bの振動が比較的小さいときに、連通路5と第1及び第2流体室2d、2eとの間を流れる粘性流体HFの流動量を、流量調整機構6を介して制御装置21で制御することによって、所望の制振力を得ることができる。
As described above, the inter-beam relative displacement REDB between the upper and lower beams BU and BD generated along with the vibration of the building B is transmitted to the
また、建物Bの振動が比較的大きく、それによりピストン3が内側区間INI外、すなわち、外側区間INOを摺動しているときには、連通路5が第1及び第2流体室2d、2eに連通しなくなり、粘性流体HFは、第1及び第2流体室2d、2eと連通路5との間で流動しなくなる。この場合、ピストン3で押圧された第1流体室2dにおける粘性流体HFの圧力が所定値に達したときに、第1連通孔3aが第1調圧弁15によって開放され、粘性流体HFが第1及び第2流体室2d、2eと第1連通孔3aとの間で流動する。また、ピストン3で押圧された第2流体室2eにおける粘性流体の圧力が所定値に達したときに、第2連通孔3bが第2調圧弁16によって開放され、粘性流体HFが第1及び第2流体室2d、2eと第2連通孔3bとの間で流動する。以上により、建物Bの振動が大きいときに、比較的大きな制振力を得ることができる。
Further, when the vibration of the building B is relatively large and the
さらに、上述したように、前述した従来の振動抑制装置と異なり、セミアクティブ回路及びパッシブ回路が流入用油路及び流出用油路に並列に接続された複雑な油圧回路を用いずに、互いに別個に設けられた連通路5、第1及び第2連通孔3a、3bを含むより簡易な構成を用いるので、振動抑制装置1の製造コストを削減することができる。また、流量調整機構6及び/又は制御装置21に異常が発生したような場合でも、粘性流体HFを第1及び第2連通孔3a、3bにより第1及び第2流体室2d、2eの間で適切に流動させることができるとともに、当該異常による影響が及ぶのはピストン3が内側区間INI内を移動しているときに限られるので、当該異常による振動抑制装置1の制振力FDの過大化及び過小化を防止でき、当該異常による建物Bへの損傷を防止することができる。
Further, as described above, unlike the above-described conventional vibration suppression device, the semi-active circuit and the passive circuit are separated from each other without using a complicated hydraulic circuit connected in parallel to the inflow oil path and the outflow oil path. Since a simpler structure including the
また、本発明における第2連通路として、第1及び第2連通孔3a、3bを用いるので、ピストン3をバイパスするタイプの連通路を用いた場合よりも、より簡易に構成でき、それにより、振動抑制装置1の製造コストをさらに削減することができる。
In addition, since the first and
さらに、建物Bの振動による上下の梁BU、BDの間の相対速度である梁間相対速度REVBが算出される(図5のステップ3)とともに、梁間相対速度REVBに応じて、前述した流動量制御が実行される(図6のステップ23)。これにより、建物Bの振動に伴ってピストン3が内側区間INI内を摺動しているときに、梁間相対速度REVBに応じて、建物Bに作用する制振力FDを所定値FREFになるように制御することができる。
Further, the relative velocity REVB between the beams, which is the relative velocity between the upper and lower beams BU and BD due to the vibration of the building B, is calculated (
また、建物Bの振動による上下の梁BU、BDの間の相対変位である梁間相対変位REDBが算出されるとともに、建物Bの振動中、梁間相対変位の絶対値|REDB|が所定変位DREF以上になったとき(図5のステップ7:YES)に、流動量制御が開始される(ステップ11、図6のステップ21:YES、ステップ23)。また、所定変位DREFは、建物Bの振動中、|REDB|<DREFのときに、ピストン3が内側区間INIよりも内側の所定区間内を摺動するような大きさに、設定されている。以上により、建物Bの振動が非常に小さく、それにより梁間相対変位REDBが所定変位DREFよりも小さいときに、流動量制御が無駄に行われるのを防止することができる。
Further, the relative displacement REDB between the beams, which is the relative displacement between the upper and lower beams BU and BD due to the vibration of the building B, is calculated, and the absolute value | REDB | of the relative displacement between the beams during the vibration of the building B is greater than or equal to the predetermined displacement DREF. (
また、流動量制御の開始後、梁間相対変位REDBが所定変位DREFよりも小さい状態が第1所定時間TREF1、継続したとき(図5のステップ12:YES)に、流動量制御を終了する(ステップ13、図6のステップ21:NO、ステップ22)ので、建物Bの振動が確実に非常に小さくなるのを待って、流動量制御を終了することができる。同じ理由により、流動量制御の実行と終了が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。
Further, after the flow amount control is started, when the state in which the inter-beam relative displacement REDB is smaller than the predetermined displacement DREF continues for the first predetermined time TREF1 (step 12: YES in FIG. 5), the flow amount control is ended (step) 13,
さらに、流動量制御によって、振動抑制装置1の制振力FDを所定値+FREF(−FREF)に制御できるので、制振力FDを上下の梁BU、BDに伝達するためのブレース材BR及び連結部材ENの剛性は、制振力FDの最大値FMAXに対して、短期許容応力度を満足するように設定すれば十分であり、そのようにブレース材BR及び連結部材ENの剛性を設定することによって、ブレース材BR及び連結部材ENの断面積を小さくすることができる。
Further, since the damping force FD of the
次に、図9〜図11を参照しながら、本発明の第2実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第1実施形態と比較して、制御装置21によって実行される処理の実行内容のみが異なっている。図9〜図11において、第1実施形態と同じ実行内容については、同じ符号を付している。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Next, a vibration suppressing device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This vibration suppressing device is different from the first embodiment only in the execution contents of the processing executed by the
図9では、前記ステップ6に続いて、ステップ31を実行する。このステップ31では、前記ステップ6で算出された梁間相対変位REDBに基づき、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、シリンダ2内におけるピストン3の位置であるピストン位置POPIを算出する。次いで、図10の前記ステップ7以降を実行する。上記のマップは、建物Bの振動に伴うブレース材BRの変形剛性を考慮して、梁間相対変位REDBとピストン位置POPIとの関係を実験により求め、マップ化したものである。これにより、ピストン位置POPIは、前述した中立位置については値0に算出され、中立位置よりも第1側壁2b側にあるときには正値(+)に、第2側壁2c側にあるときには負値(−)に、それぞれ算出される。
In FIG. 9,
図10では、前記ステップ10の答がYES(F_CONT=1)のとき、及び、前記ステップ11に続いて、ステップ41を実行する。このステップ41では、上記ステップ31で算出されたピストン位置の絶対値|POPI|が所定値POREF以下であるか否かを判別する。この所定値POREFは、ピストン3が前記内側区間INI内にあることを判別するためのものである。
In FIG. 10,
このステップ41の答がYES(|POPI|≦POREF)のとき、すなわち、ピストン3が内側区間INI内にあるときには、停止フラグF_STOPが「1」であるか否かを判別する(ステップ42)。この停止フラグF_STOPは、流動量制御の停止中であることを「1」で表すものであり、制御装置21の起動時に「0」に初期化される。ステップ42の答がNO(F_STOP=0)のときには、そのまま本処理を終了する。
When the answer to step 41 is YES (| POPI | ≦ POREF), that is, when the
また、図10の前記ステップ12の答がNO(tM1<TREF1)のとき、すなわち、流動量制御の実行の開始後、|REDB|<DREFである状態が第1所定時間TREF1、継続していないときには、上記ステップ42を実行する。なお、前述した所定変位DREFの設定から明らかなように、ステップ7の答がNOで、|REDB|<DREFのときには、ピストン3は内側区間INI内に位置している。
Also, when the answer to step 12 in FIG. 10 is NO (tM1 <TREF1), that is, after starting the flow rate control, the state where | REDB | <DREF does not continue for the first predetermined time TREF1. Sometimes step 42 is executed. As is clear from the setting of the predetermined displacement DREF described above, when the answer to step 7 is NO and | REDB | <DREF, the
一方、前記ステップ41の答がNO(|POPI|>POREF)で、ピストン3が内側区間INI外にあるときには、流動量制御を停止するために、停止フラグF_STOPを「1」に設定し(ステップ43)、本処理を終了する。
On the other hand, if the answer to step 41 is NO (| POPI |> POREF) and the
一方、前記ステップ42の答がYESのとき、すなわち、流動量制御の停止中に、ピストン3が内側区間INI内に位置したときには、当該流動量制御の停止を解除するために、停止フラグF_STOPを「0」に設定し(ステップ44)、本処理を終了する。
On the other hand, when the answer to step 42 is YES, that is, when the
また、図11は、第2実施形態による流動量制御を実行するための処理を示しており、図11の前記ステップ21の答がYES(F_CONT=1)のときには、図10の前記ステップ43又は44で設定された停止フラグF_STOPが「1」であるか否かを判別する(ステップ51)。この答がYES(F_STOP=1)のときには、前記ステップ22を実行し、流動量制御を停止する。一方、ステップ51の答がNO(F_STOP=0)のときには、前記ステップ23を実行し、流動量制御を実行した後、本処理を終了する。
FIG. 11 shows a process for executing the flow amount control according to the second embodiment. When the answer to the
以上のように、第2実施形態によれば、シリンダ2内におけるピストン3の位置であるピストン位置POPIが算出される(図9のステップ31)。また、流動量制御は、その開始後、ピストン位置POPIが内側区間INI内にあるときに実行され(図10のステップ41:YES、ステップ7:NO、ステップ12:NO、ステップ42、ステップ44、図11のステップ51:NO、ステップ23)、ピストン位置POPIが内側区間INI外にあるときに停止される(図10のステップ41:NO、ステップ43、図11のステップ51:YES、ステップ22)。したがって、流動量制御に用いられる電気エネルギを節約することができる。
As described above, according to the second embodiment, the piston position POPI that is the position of the
次に、図12を参照しながら、本発明の第3実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第2実施形態と比較して、制御装置21によって実行される各種のパラメータを設定するための処理の実行内容のみが異なっている。図12において、第1及び第2実施形態と同じ実行内容については、同じ符号を付している。以下、第1及び第2実施形態と異なる点を中心に説明する。
Next, a vibration suppression device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This vibration suppression device is different from the second embodiment only in the execution contents of processing for setting various parameters executed by the
図12の前記ステップ41の答がNO(|POPI|>POREF)のときには、アップカウント式の第2タイマのタイマ値tM2を値0に初期化する(ステップ61)。次いで、前記ステップ43を実行し、停止フラグF_STOPを「1」に設定した後、本処理を終了する。
When the answer to step 41 in FIG. 12 is NO (| POPI |> POREF), the timer value tM2 of the up-counting type second timer is initialized to 0 (step 61). Next,
また、図12の前記ステップ42の答がYES(F_STOP=1)で、流動量制御の停止中であるときには、上記ステップ61で初期化された第2タイマのタイマ値tM2が第2所定時間TREF2以上であるか否かを判別する(ステップ62)。この第2所定時間TREF2は、前記第1所定時間TREF1以下の値に設定されており、例えば5secである。 If the answer to step 42 in FIG. 12 is YES (F_STOP = 1) and the flow amount control is stopped, the timer value tM2 of the second timer initialized in step 61 is equal to the second predetermined time TREF2. It is determined whether or not this is the case (step 62). The second predetermined time TREF2 is set to a value equal to or shorter than the first predetermined time TREF1, and is, for example, 5 seconds.
このステップ62の答がNO(tM2<TREF2)のときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ62の答がYESのとき、すなわち、流動量制御の停止中に、|POPI|≦POREFの状態(ピストン3が内側区間INI内にある状態)が第2所定時間TREF2、継続したときには、流動量制御の停止を解除し、流動量制御を再開するために、前記ステップ44を実行し、停止フラグF_STOPを「0」に設定した後、本処理を終了する。
When the answer to step 62 is NO (tM2 <TREF2), this process ends. On the other hand, when the answer to step 62 is YES, that is, when the state of | POPI | ≦ POREF (the state where the
以上のように、第3実施形態によれば、第2実施形態と同様、ピストン位置POPIが算出される(図9のステップ31参照)。また、流動量制御の開始後、第2実施形態と同様、ピストン位置POPIが内側区間INI内にあるときに、流動量制御が実行され(図12のステップ41:YES、ステップ7:NO、ステップ12:NO、ステップ42:NO、図11のステップ51:NO、ステップ23)、ピストン位置POPIが内側区間INI外にあるときに停止される(図12のステップ41:NO、ステップ43、図11のステップ51:YES、ステップ22)。
As described above, according to the third embodiment, the piston position POPI is calculated as in the second embodiment (see
さらに、この流動量制御の停止中(図12のステップ42:YES)に、ピストン位置POPIが内側区間INI内にある状態が第2所定時間、継続したとき(ステップ62:YES)に、流動量制御が再開される(ステップ44、図11のステップ51:NO、ステップ23)。これにより、ピストン位置POPIが内側区間INIを外れた以降に、すなわち、建物Bの振動が比較的大きくなった以降に、流動量制御を停止し、建物Bの振動が確実に小さくなるのを待って、流動量制御を再開できるので、流動量制御に用いられる電気エネルギを十分に節約することができる。同じ理由により、流動量制御の実行と停止が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。なお、流動量制御の停止中(停止条件が成立しているとき。停止フラグF_STOP=1)で、かつ、ピストン3が内側区間INIを移動しているときに、電気モータ7で発電を行うとともに、電源22を充電してもよい。
Further, when the flow amount control is stopped (
次に、図13を参照しながら、本発明の第4実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第2実施形態と比較して、制御装置21によって実行される各種のパラメータを設定するための処理の実行内容のみが異なっている。図13において、第1及び第2実施形態と同じ実行内容については、同じ符号を付している。以下、第1及び第2実施形態と異なる点を中心に説明する。
Next, a vibration suppressing device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This vibration suppression device is different from the second embodiment only in the execution contents of processing for setting various parameters executed by the
図13では、前記ステップ10の答がYES(F_CONT=1)のとき、及び、前記ステップ11に続いて、ステップ71を実行する。このステップ71では、停止フラグF_STOPが「1」であるか否かを判別する。この答がYES(F_STOP=1)で、流動量制御の停止中であるときには、そのまま本処理を終了する。
In FIG. 13, step 71 is executed when the answer to step 10 is YES (F_CONT = 1) and following
一方、ステップ71の答がNO(F_STOP=0)のときには、前記ステップ41を実行する。ステップ41の答がYES(|POPI|≦POREF)のときには、そのまま本処理を終了する。
On the other hand, when the answer to step 71 is NO (F_STOP = 0), the
また、図13の前記ステップ12の答がNO(tM1<TREF1)のときには、そのまま本処理を終了する。 If the answer to step 12 in FIG. 13 is NO (tM1 <TREF1), this process ends.
以上のように、第4実施形態によれば、第2実施形態と同様、ピストン位置POPIが算出される(図9のステップ31参照)。また、流動量制御の開始後、ピストン位置POPIが内側区間INI内にあるときに、流動量制御が実行され(図13のステップ71:NO、ステップ41:YES、図11のステップ51:NO、ステップ23)、ピストン位置POPIが内側区間INI外に位置した以降に、流動量制御が停止される(図13のステップ41:NO、ステップ43、図11のステップ51:YES、ステップ22)。さらに、流動量制御の停止中に、梁間相対変位の絶対値|REDB|が所定変位DREFよりも小さい状態が第1所定時間TREF1、継続したとき(図13のステップ12:YES)に、流動量制御の停止が解除される(ステップ44)とともに、流動量制御が終了される(ステップ13、図11のステップ21:NO、ステップ22)。
As described above, according to the fourth embodiment, the piston position POPI is calculated as in the second embodiment (see
これにより、ピストン位置POPIが内側区間INIを外れた以降に、すなわち、建物Bの振動が比較的大きくなった以降に、流動量制御を停止し、この停止状態を、前述したステップ12による流動量制御の終了条件が成立するまで、すなわち、建物Bの振動が確実に非常に小さくなるまで、継続させるので、流動量制御に用いられる電気エネルギを十分に節約することができる。同じ理由により、流動量制御の実行と停止が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。また、流動量制御の終了に伴って、流動量制御の停止を解除するので、建物Bの振動が再度、大きくなることで梁間相対変位の絶対値|REDB|が所定変位DREF以上になったときに、流動量制御を改めて実行することができる。なお、第3実施形態と同様、流動量制御の停止中で、かつ、ピストン3が内側区間INIを移動しているときに、電気モータ7で発電を行うとともに、電源22を充電してもよい。
Thereby, after the piston position POPI deviates from the inner section INI, that is, after the vibration of the building B becomes relatively large, the flow amount control is stopped, and this stopped state is changed to the flow amount according to the
なお、本発明は、説明した第1〜第4実施形態(以下、総称して「実施形態」という)に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、シリコンオイルで構成された粘性流体HFを用いているが、他の適当な粘性流体を用いてもよい。また、実施形態では、シリンダ2に接続された連通路5を用いているが、シリンダ2の周壁2aに形成された連通路を用いてもよい。さらに、実施形態では、本発明における第2連通路として、第1及び第2連通孔3a、3bを用いているが、ピストンをバイパスするとともに、シリンダに接続された連通路や、シリンダの周壁に形成された連通路を用いてもよい。
The present invention is not limited to the described first to fourth embodiments (hereinafter collectively referred to as “embodiments”), and can be implemented in various modes. For example, in the embodiment, the viscous fluid HF made of silicon oil is used, but other appropriate viscous fluid may be used. In the embodiment, the
また、実施形態では、本発明における流量調整機構として、歯車ポンプを有する流量調整機構6を用いているが、他の適当な機構、例えば、図14に示すピストン機構31を有する流量調整機構を用いてもよい。このピストン機構31は、本出願人による特願2015-147612号の図5などに開示されたものと同じであるので、その詳細な説明については省略する。なお、ピストン機構31を有する流量調整機構を用いる場合には、図14に示すように、また、特願2015-147612号の図5などに開示されているように、ピストン機構31のピストンの移動範囲を十分に確保するために、連通路32は、シリンダ2と平行に延びる部分が比較的長くなるように構成される。あるいは、流量調整機構として、ベーンポンプや、本出願人による特許第5191579号の段落[0049]や図2、図5に記載されたスクリュー機構を有する流量調整機構、第1連通路を開閉する開閉弁などを用いてもよい。流量調整機構としてこの開閉弁を用いた場合には、振動抑制装置は、いわゆるセミアクティブ型の流体ダンパとして構成される。
In the embodiment, the flow
さらに、実施形態では、第1及び第2調圧弁15、16が開弁する粘性流体HFの圧力を、互いに同じ所定値に設定しているが、互いに異なる第1所定値及び第2所定値にそれぞれ設定してもよい。
Furthermore, in the embodiment, the pressures of the viscous fluids HF at which the first and second
また、実施形態では、流量調整機構6を前述したように制御しているが、その制御手法は、これらに限らず、他の適当な手法を用いてもよい。例えば、実施形態では、流量調整機構6を、梁間相対速度REVBに応じて制御しているが、梁間相対変位REDBに応じて制御してもよく、その場合、梁間相対変位REDBが値0になるように、フィードバック制御アルゴリズムを用いて、流量調整機構6を制御してもよい。さらに、実施形態では、梁間相対速度REVBを算出しているが、センサで検出してもよい。このことは、梁間相対変位REDB及びピストン位置POPIについても同様に当てはまる。
In the embodiment, the flow
また、実施形態では、シリンダ2を上梁BUに、ピストン3を下梁BDに、それぞれ連結しているが、これとは逆に、シリンダ2を下梁BDに、ピストン3を上梁BUに、それぞれ連結してもよい。さらに、実施形態では、本発明における第1及び第2部位として、上梁BU及び下梁BDをそれぞれ採用し、2層間の層間変位を抑制しているが、他の適当な部位を採用してもよい。例えば、互いの間に1つ以上の梁が設けられた上下の梁をそれぞれ採用し、3層以上の間の層間変位を抑制してもよい。また、第1及び第2部位として、構造物の下層部の梁及び上層部の梁をそれぞれ採用してもよいことは、もちろんである。
In the embodiment, the
また、実施形態では、振動抑制装置1を、建物Bの左右方向の振動を抑制するように設けているが、前後方向の振動や、上下方向の振動を抑制するように設けてもよい。さらに、実施形態では、本発明における構造物は、高層の建物Bであるが、他の適当な構造物、例えば、鉄塔や橋梁などでもよい。以上の実施形態に関するバリエーションを適宜、組み合わせて適用してもよいことは、もちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
In the embodiment, the
B 建物(構造物)
BU 上梁(第1及び第2部位の一方)
BD 下梁(第1及び第2部位の他方)
1 振動抑制装置
2 シリンダ
2d 第1流体室
2e 第2流体室
INI 内側区間
3 ピストン
3a 第1連通孔(第2連通路)
3b 第2連通孔(第2連通路)
5 連通路(第1連通路)
6 流量調整機構
HF 粘性流体
15 第1調圧弁
16 第2調圧弁
21 制御装置(制御手段、相対速度検出手段、相対変位検出手段、ピストン位置 検出手段)
REVB 梁間相対速度(相対速度)
REDB 梁間相対変位(相対変位)
+FREF 所定値
−FREF 所定値
DREF 所定変位
TREF1 第1所定時間
POPI ピストン位置
TREF2 第2所定時間
B Building (structure)
BU upper beam (one of the first and second parts)
BD Lower beam (the other of the first and second parts)
DESCRIPTION OF
3b Second communication hole (second communication passage)
5 communication path (first communication path)
6 Flow adjustment mechanism
REVB Relative speed between beams (relative speed)
REDB Relative displacement between beams (relative displacement)
+ FREF predetermined value -FREF predetermined value DREF predetermined displacement TREF1 first predetermined time POPI piston position TREF2 second predetermined time
Claims (7)
前記第1及び第2部位の一方に連結されたシリンダと、
前記第1及び第2部位の他方に連結され、前記シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられるとともに、当該シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画し、前記構造物が振動していないときに、前記シリンダ内の所定の中立位置に位置するピストンと、
前記第1及び第2流体室に充填された粘性流体と、
前記ピストンが前記中立位置を含む所定の内側区間に位置しているときに、前記ピストンをバイパスするとともに、前記第1及び第2流体室に連通し、前記第1流体室と前記第2流体室の間で粘性流体を流動させるための第1連通路と、
当該第1連通路に設けられ、前記第1連通路と前記第1及び第2流体室との間を流れる粘性流体の流動量を調整するための流量調整機構と、
当該流量調整機構による粘性流体の流動量の調整を制御するための制御手段と、
前記第1及び第2流体室に連通し、前記第1流体室と前記第2流体室の間で粘性流体を流動させるための第2連通路と、
当該第2連通路に設けられ、前記第1流体室における粘性流体の圧力が第1所定値よりも小さいときに前記第2連通路を閉鎖し、前記第1所定値に達したときに前記第2連通路を開放する第1調圧弁と、
前記第2連通路に設けられ、前記第2流体室における粘性流体の圧力が第2所定値よりも小さいときに前記第2連通路を閉鎖し、前記第2所定値に達したときに前記第2連通路を開放する第2調圧弁と、を備えることを特徴とする構造物の振動抑制装置。 A vibration suppressing device for a structure, which is provided between a first part and a second part in a system including a structure, for suppressing vibration of the structure,
A cylinder coupled to one of the first and second portions;
The cylinder is connected to the other of the first and second portions and is slidably provided in the cylinder in the axial direction. The cylinder is divided into a first fluid chamber and a second fluid chamber, and the structure vibrates. A piston located at a predetermined neutral position in the cylinder when not
A viscous fluid filled in the first and second fluid chambers;
When the piston is located in a predetermined inner section including the neutral position, the piston is bypassed and communicated with the first and second fluid chambers, and the first fluid chamber and the second fluid chamber A first communication path for flowing a viscous fluid between
A flow rate adjusting mechanism provided in the first communication path, for adjusting the flow rate of the viscous fluid flowing between the first communication path and the first and second fluid chambers;
Control means for controlling adjustment of the flow rate of the viscous fluid by the flow rate adjusting mechanism;
A second communication path that communicates with the first and second fluid chambers and causes a viscous fluid to flow between the first fluid chamber and the second fluid chamber;
The second communication path is provided in the second communication path, and the second communication path is closed when the pressure of the viscous fluid in the first fluid chamber is smaller than a first predetermined value, and when the pressure reaches the first predetermined value, the second communication path is closed. A first pressure regulating valve that opens the two communication passages;
The second communication path is provided in the second communication path, and the second communication path is closed when the pressure of the viscous fluid in the second fluid chamber is smaller than a second predetermined value, and the second communication path is closed when the second predetermined value is reached. And a second pressure regulating valve that opens the two communication passages.
前記制御手段は、前記シリンダ及び前記ピストンを介して前記第1及び第2部位に作用する制振力が所定値になるように、前記検出された相対速度に応じて、前記流量調整機構による粘性流体の流動量の調整を制御する流動量制御を実行することを特徴とする、請求項1又は2に記載の構造物の振動抑制装置。 A relative speed detecting means for detecting a relative speed between the first part and the second part due to vibration of the structure;
The control means has a viscosity by the flow rate adjusting mechanism according to the detected relative speed so that a damping force acting on the first and second parts via the cylinder and the piston becomes a predetermined value. The vibration suppression device for a structure according to claim 1 or 2, wherein flow amount control for controlling adjustment of a flow amount of fluid is executed.
前記制御手段は、前記検出された相対変位が所定変位以上になったときに、前記流動量制御を開始し、その後、前記相対変位が前記所定変位よりも小さい状態が第1所定時間、継続したときに、当該流動量制御を終了し、
前記所定変位は、前記構造物の振動中、前記相対変位が前記所定変位よりも小さいときに、前記ピストンが前記内側区間よりも内側の所定区間内を摺動するような大きさに、設定されていることを特徴とする、請求項3に記載の構造物の振動抑制装置。 A relative displacement detecting means for detecting a relative displacement between the first part and the second part due to vibration of the structure;
The control means starts the flow amount control when the detected relative displacement becomes equal to or greater than a predetermined displacement, and thereafter, the state in which the relative displacement is smaller than the predetermined displacement continues for a first predetermined time. Sometimes, the flow amount control is finished,
The predetermined displacement is set to a size such that the piston slides in a predetermined section inside the inner section when the relative displacement is smaller than the predetermined displacement during vibration of the structure. The structure vibration suppression device according to claim 3, wherein the vibration suppression device is a structure.
前記制御手段は、前記流動量制御の開始後、前記検出されたピストン位置が前記内側区間内にあるときに、当該流動量制御を実行し、前記ピストン位置が前記内側区間外にあるときに、前記流動量制御を停止することを特徴とする、請求項4に記載の構造物の振動抑制装置。 A piston position detecting means for detecting a piston position which is a position of the piston in the cylinder;
The control means executes the flow amount control when the detected piston position is within the inner section after the start of the flow amount control, and when the piston position is outside the inner section, 5. The structure vibration suppressing device according to claim 4, wherein the flow amount control is stopped.
前記制御手段は、前記流動量制御の開始後、前記検出されたピストン位置が前記内側区間内にあるときに、当該流動量制御を実行し、前記ピストン位置が前記内側区間を外れた以降に、前記流動量制御を停止し、当該流動量制御の停止中に、前記ピストン位置が前記内側区間内にある状態が第2所定時間、継続したときに、前記流動量制御を再開することを特徴とする、請求項4に記載の構造物の振動抑制装置。 A piston position detecting means for detecting a piston position which is a position of the piston in the cylinder;
The control means executes the flow amount control when the detected piston position is within the inner section after the start of the flow amount control, and after the piston position deviates from the inner section, The flow amount control is stopped, and the flow amount control is resumed when the state where the piston position is in the inner section continues for a second predetermined time during the stop of the flow amount control. The structure vibration suppression device according to claim 4.
前記制御手段は、前記流動量制御の開始後、前記検出されたピストン位置が前記内側区間内にあるときに、当該流動量制御を実行し、前記ピストン位置が前記内側区間外に位置した以降に、前記流動量制御を停止し、当該流動量制御の停止中に、前記相対変位が前記所定変位よりも小さい状態が前記第1所定時間、継続したときに、当該流動量制御の停止を解除するとともに、前記流動量制御を終了することを特徴とする、請求項4に記載の構造物の振動抑制装置。 A piston position detecting means for detecting a piston position which is a position of the piston in the cylinder;
The control means executes the flow amount control when the detected piston position is within the inner section after the start of the flow amount control, and after the piston position is located outside the inner section. The flow amount control is stopped, and the stop of the flow amount control is released when the state in which the relative displacement is smaller than the predetermined displacement continues for the first predetermined time during the stop of the flow amount control. At the same time, the flow amount control is terminated, and the structure vibration suppressing device according to claim 4.
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