JP2018173138A - Vibration control device and vibration control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の地震動対策などに用いることができる制振装置および制振システムに関する。 The present invention relates to a vibration damping device and a vibration damping system that can be used for countermeasures against seismic motion of buildings.
高層ビルなどの建物の地震動対策として、各種の制振装置が開発されている。制振装置には、主に、パッシブ方式、アクティブ方式、およびセミアクティブ方式がある。パッシブ方式の制振装置は、能動的にエネルギーを与えることなく、オイルダンパーなどの減衰特性に基づいて建物の振動を減衰させる。アクティブ方式およびセミアクティブ方式の制振装置は、建物の揺れをセンサで検出し、センサの検出結果に基づいて制振ダンパーを制御して振動を減衰させる。 Various vibration control devices have been developed as countermeasures against seismic motion in buildings such as high-rise buildings. The vibration control device mainly includes a passive method, an active method, and a semi-active method. A passive vibration damping device attenuates building vibration based on damping characteristics such as an oil damper without actively applying energy. Active and semi-active vibration control devices detect building vibrations with a sensor, and control the vibration damper based on the detection result of the sensor to attenuate the vibration.
アクティブ方式の制振装置としては、例えば特許文献1に記載の減衰装置が提案されている。特許文献1に記載の減衰装置は、基盤に連結されたハウジングと、構造体に連結されたスクリューロッドと、前記ハウジング内で回転可能に支持されて前記スクリューロッドに螺合したロータと、前記ロータを回転させる電動モータとを備える。前記ハウジングと前記ロータとの間には粘性流体が封入されている。前記電動モータは、前記基盤と前記構造体との間に相対的な振動が生じた場合、前記振動によって生じる前記ロータの回転方向と順方向の回転トルクを前記ロータに与えるように制御される。 As an active vibration damping device, for example, a damping device described in Patent Document 1 has been proposed. The damping device described in Patent Document 1 includes a housing connected to a base, a screw rod connected to a structure, a rotor rotatably supported in the housing and screwed into the screw rod, and the rotor An electric motor for rotating the motor. A viscous fluid is sealed between the housing and the rotor. The electric motor is controlled such that, when relative vibration is generated between the base and the structure, the rotor is imparted with rotational torque in the rotation direction and forward direction of the rotor generated by the vibration.
ところで、特許文献1に記載の減衰装置では、前記基盤と前記構造体との間の相対的な振動の速度と、前記電動モータにより付与される回転トルクとの両方の影響がスクリューロッドの移動速度およびロータの回転速度に影響する。すなわち、上記のような減衰装置では、複数の要素がスクリューロッドおよびロータを通じて複合的に影響し合うため、減衰力の大きさをコントロールするためには複雑な制御が必要となる場合があった。 Incidentally, in the damping device described in Patent Document 1, the influence of both the relative vibration speed between the base and the structure and the rotational torque applied by the electric motor is the moving speed of the screw rod. And the rotational speed of the rotor is affected. That is, in the damping device as described above, since a plurality of elements influence each other through the screw rod and the rotor, complicated control may be necessary to control the magnitude of the damping force.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、減衰力の大きさを容易に制御可能な制振装置および制振システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the damping device and damping system which can control the magnitude | size of damping force easily.
(1)本発明の一態様の制振装置は、外筒と前記外筒の内側で回転可能であり前記外筒に対する回転に減衰力が作用する回転体と前記外筒の外部に突出して前記回転体を回転させる力が入力される軸部材とを有した回転型ダンパーと、前記回転型ダンパーの外部に設けられ、前記軸部材を介さずに前記回転体に対して前記外筒を回転させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする。 (1) The vibration damping device according to one aspect of the present invention is configured to protrude to the outside of the outer cylinder and a rotating body that is rotatable inside the outer cylinder and in which a damping force acts on rotation with respect to the outer cylinder. A rotary damper having a shaft member to which a force for rotating the rotating body is input, and provided outside the rotating damper, and rotates the outer cylinder with respect to the rotating body without the shaft member interposed therebetween. And an actuator.
(2)上記の制振装置において、前記外筒に設けられた伝達部をさらに備え、前記アクチュエータは、前記伝達部に動力を作用させることで前記外筒を回転させる。 (2) The above vibration damping device further includes a transmission portion provided in the outer cylinder, and the actuator rotates the outer cylinder by applying power to the transmission section.
(3)上記の制振装置において、前記伝達部は、前記外筒の外周面に設けられている。 (3) In the vibration damping device, the transmission unit is provided on an outer peripheral surface of the outer cylinder.
(4)上記の制振装置において、前記アクチュエータは、前記軸部材に入力された力によって前記外筒に対して前記回転体が第1方向に回転する場合に、前記回転体に対して前記外筒を前記第1方向とは反対の第2方向に回転させる動力を出力可能である。 (4) In the above-described vibration damping device, the actuator may be configured such that when the rotating body rotates in the first direction with respect to the outer cylinder by a force input to the shaft member, Power for rotating the cylinder in the second direction opposite to the first direction can be output.
(5)上記の制振装置において、建物の第1部材に対して前記軸部材の軸方向の位置を固定する第1固定部と、前記建物の第2部材に対して前記外筒の前記軸方向の位置を固定するとともに、前記第2部材に対して前記外筒を回転可能に支持する第2固定部とをさらに備える。 (5) In the above vibration damping device, a first fixing portion that fixes an axial position of the shaft member with respect to the first member of the building, and the shaft of the outer cylinder with respect to the second member of the building A second fixing portion that fixes the position in the direction and rotatably supports the outer cylinder with respect to the second member.
(6)上記の制振装置において、ラックピニオン機構をさらに備え、前記軸部材は、前記回転体に固定されて前記回転体と一体に回転可能であり、前記ラックピニオン機構は、建物に対して固定されるラックギアと、前記ラックギアに係合するとともに前記軸部材に取り付けられたピニオンギアとを含む。 (6) The above vibration damping device further includes a rack and pinion mechanism, the shaft member is fixed to the rotating body and is rotatable together with the rotating body, and the rack and pinion mechanism is A rack gear to be fixed; and a pinion gear engaged with the rack gear and attached to the shaft member.
(7)本発明の一態様の制振システムは、上記(1)から(6)のいずれかに記載された制振装置と、建物の振動に関する情報を検出するセンサと、前記センサにより検出された情報に基づき、前記アクチュエータを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。 (7) A vibration damping system according to one aspect of the present invention is detected by the vibration damping device described in any one of (1) to (6) above, a sensor that detects information related to building vibration, and the sensor. And a control unit for controlling the actuator based on the information.
本発明によれば、簡単な構成で減衰力の調整が可能な制振装置および制振システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damping device and damping system which can adjust damping force with a simple structure can be provided.
以下、実施形態の制振装置および制振システムについて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。 Hereinafter, the vibration damping device and the vibration damping system of the embodiment will be described. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. And the description which overlaps those structures may be abbreviate | omitted.
(第1の実施形態)
まず、実施形態の制振システム1の全体構成について説明する。なお、制振システム1の全体構成は、第1および第2の実施形態で共通である。
(First embodiment)
First, the whole structure of the vibration suppression system 1 of embodiment is demonstrated. The overall configuration of the vibration suppression system 1 is common to the first and second embodiments.
図1は、本実施形態の制振システム1の全体構成を示す図である。図1に示すように、制振システム1は、例えば、高層または超高層の建物(建造物)BLに設けられ、地震動の発生時など(以下、単に「振動発生時」と称する)に建物BLの揺れを抑制する。制振システム1は、例えば建物BLの長周期地震動対策として設けられるアクティブ制振システムである。本実施形態の制振システム1は、複数の制振装置11と、複数のセンサ12と、制御部13とを備えている。なお、制振装置11およびセンサ12は、それぞれ1つだけでもよい。なお、制振システム1は、高層の建物BLに限らず、低層(例えば3階から5階建)の建物BLに適用されてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a vibration damping system 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the vibration suppression system 1 is provided in a high-rise or super-high-rise building (building) BL, for example, and when the earthquake motion occurs (hereinafter simply referred to as “vibration occurrence”), the building BL Suppresses shaking. The vibration suppression system 1 is an active vibration suppression system provided as a countermeasure against long-period ground motion of a building BL, for example. The vibration damping system 1 of this embodiment includes a plurality of
制振装置11は、例えば建物BLの下層部(低層階)に配置される。制振装置11は、後述する回転型ダンパー23を含み、振動発生時に減衰力を作用させる。複数の制振装置11は、例えば建物BLの複数の階に分かれて配置される。なお、制振装置11の設置個所は、建物BLの下層部に限らず、任意の層でよい。
The
センサ(振動センサ)12は、建物BLの任意の層に配置され、建物BLの振動に関する情報を検出する。センサ12は、例えば建物BLの振動を加速度として検出する加速度センサであるが、これに限定されない。複数のセンサ12は、例えば建物BLの複数の階に分かれて配置される。複数のセンサ12は、建物BLの上層部(高層階)、中層部(中層階)、下層部(低層階)にそれぞれ設置されてもよい。
The sensor (vibration sensor) 12 is arranged in an arbitrary layer of the building BL, and detects information related to the vibration of the building BL. The
制御部13は、有線または無線を介して複数の制振装置11および複数のセンサ12と通信可能に接続される。制御部13は、センサ12からセンサ12の検出結果を取得する。そして、制御部13は、センサ12の検出結果に基づき、制振装置11に発生させる減衰力の大きさおよびタイミングを計算する。そして、制御部13は、計算により求められた減衰力の大きさおよびタイミングを示す情報に基づき、制振装置11を制御する。
The
制御部13は、例えば、制振システム1のプロセッサがプログラムを実行することで実現されるソフトウェア機能部である。ただし、制御部13は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェア機能部とハードウェアとが協働することで実現されてもよい。
The
次に、本実施形態の制振装置11について説明する。
図2は、制振装置11が設置される建物BLの一部を示す図である。図2に示すように、建物BLは、例えば、建物BLの1フロアを形成する構造材の一部として、第1梁B1、第2梁B2、第1柱P1、第2柱P2、およびY形ブレースBrを有する。
Next, the
FIG. 2 is a diagram illustrating a part of the building BL where the
第1梁B1は、略水平方向に延びており、制振装置11が設置されるフロアの床部Fの一部を形成している。第2梁B2は、第1梁B1と略平行に配置され、略水平方向に延びており、制振装置11が設置されるフロアの天井部Cの一部を形成している。第1柱P1および第2柱P2は、それぞれ略鉛直方向に延びており、第1梁B1と第2梁B2とに亘っている。制振装置11は、例えば、第1梁B1、第2梁B2、第1柱P1、および第2柱P2により囲まれる空間Sに配置される。
The first beam B1 extends in a substantially horizontal direction and forms a part of the floor portion F of the floor on which the
Y形ブレースBrは、第1ブレースBr1、第2ブレースBr2、および連結部Br3を有する。第1ブレースBr1の第1端部Br1aは、第2梁B2と第1柱P1との結合部に接続されている。第1ブレースBr1の第2端部Br1bは、第1端部Br1aに対して斜め下方に位置し、空間Sの水平方向の略中央部に位置する。同様に、第2ブレースBr2の第1端部Br2aは、第2梁B2と第2柱P2との結合部に接続されている。第2ブレースBr2の第2端部Br2bは、第1端部Br2aに対して斜め下方に位置し、空間Sの水平方向の略中央部に位置する。連結部(頂部)Br3は、第1ブレースBr1の第2端部Br1bと第2ブレースBr2の第2端部Br2bとを連結している。 The Y-shaped brace Br has a first brace Br1, a second brace Br2, and a connecting portion Br3. The first end portion Br1a of the first brace Br1 is connected to a joint portion between the second beam B2 and the first column P1. The second end portion Br1b of the first brace Br1 is located obliquely below the first end portion Br1a and is located at a substantially central portion in the horizontal direction of the space S. Similarly, the first end Br2a of the second brace Br2 is connected to the joint between the second beam B2 and the second column P2. The second end portion Br2b of the second brace Br2 is located obliquely downward with respect to the first end portion Br2a and is located at a substantially central portion in the horizontal direction of the space S. The connecting portion (top portion) Br3 connects the second end Br1b of the first brace Br1 and the second end Br2b of the second brace Br2.
図2に示すように、本実施形態では、制振装置11は、Y形ブレースBrの連結部Br3と、第2柱P2との間に設置されている。制振装置11は、Y形ブレースBrの連結部Br3と、第2柱P2とに対してそれぞれ固定される。本願でいう「XXに対して固定」とは、「XX」に対して直接に固定される場合に限らず、別の部材を介在させて間接的に固定される場合も含む。言い換えると、「XXに対して固定」とは、「XXに対して相対的に固定」を意味する。Y形ブレースBrは、「第1部材」の一例である。第2柱P2は、「第2部材」の一例である。Y形ブレースBrおよび第2柱P2は、振動発生時に相対変位(相対変形)する部材の組の一例である。なお、制振装置11が設けられる建物BLの構造は、上記例に限定されない。建物BLの構造の別の例は、後述される。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
次に、本実施形態の制振装置11の構成について説明する。
図3は、本実施形態の制振装置11を示す断面図である。図3に示すように、制振装置11は、ケース21、固定部材22、回転型ダンパー23、固定機構24、伝達部25、およびアクチュエータ26を備えている。
Next, the configuration of the
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
ケース21は、第1梁B1によって形成される床部Fの上に設置される。ケース21は、箱状に形成され、回転型ダンパー23の一部、固定機構24の第2固定部52、伝達部25、およびアクチュエータ26を収容している。ケース21は、回転型ダンパー23が通される開口部21aを有する。なお、ケース21は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。
The
固定部材(取付部材、連結部材)22は、ケース21と第2柱P2との間に設けられている。固定部材22は、第2柱P2(例えば、第2柱P2の脚部)に対して固定され、振動発生時に第2柱P2(例えば、第2柱P2の脚部)と一体に変位する。固定部材22には、ケース21、固定機構24の第2固定部52、およびアクチュエータ26が固定される。言い換えると、固定部材22は、ケース21、固定機構24の第2固定部52、およびアクチュエータ26を第2柱P2(例えば、第2柱P2の脚部)に対して固定している。なお、固定部材22は、ケース21、固定機構24の第2固定部52、およびアクチュエータ26を、第2柱P2に代えて、または第2柱P2に加えて、床部Fに固定してもよい。また、固定部材22は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。この場合、固定機構24の第2固定部52およびアクチュエータ26は、直接、またはケース21や別の部材を介して第2柱P2および床部Fの少なくとも一方に固定されてもよい。また、本実施形態の制振装置11は、図3に示される配置例に代えて、図3において左右が逆に配置されてもよい。すなわち、回転型ダンパー23の外筒31が固定機構24の第2固定部52によって例えばY形ブレースBrの連結部Br3に固定され、一方で、回転型ダンパー23の軸部材36が固定機構24の第1固定部51によって固定部材22に固定されてもよい。また、この場合、固定機構24の第1固定部51は、固定部材22に固定されることに代えて、直接、または別の部材を介して第2柱P2および床部Fの少なくとも一方に回転型ダンパー23の軸部材36を固定してもよい。
The fixing member (attachment member, connecting member) 22 is provided between the
回転型ダンパー23は、Y形ブレースBrの連結部Br3と、固定部材22との間に配置されている。ここで、回転型ダンパー23の「軸方向Z」および「径方向R」を定義する。軸方向Zは、回転型ダンパー23の後述する軸部材36の軸方向(長手方向)である。径方向Rは、軸方向Zとは略直交する方向であり、例えば軸部材36から放射状に離れる方向である。また、以下の説明における「回転」とは、軸方向Zに延びた中心線周りの回転を意味する。
The
本実施形態では、回転型ダンパー23は、軸方向Zを略水平にして配置されている。回転型ダンパー23は、ケース21に設けられた開口部21aを通じて、ケース21の内部からケース21の外部に突出している。詳しく述べると、回転型ダンパー23の外筒31は、軸方向Zの両端部として、第1端部31aと、第2端部31bとを有する。第1端部31aは、ケース21の外部において、Y形ブレースBrの連結部Br3とケース21の外面との間に位置する。一方で、第2端部31bは、第1端部31aとは反対側に位置し、ケース21の内部に収容されている。
In the present embodiment, the
図4は、回転型ダンパー23を示す断面図である。図4に示すように、回転型ダンパー23は、外筒31、回転体(内筒)32、第1軸受33、第2軸受34、粘性体35、軸部材36、変換部37、および接続部38を有する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the
外筒31は、円筒状に形成されている。外筒31は、回転型ダンパー23の外形の大部分を形成している。本実施形態では、外筒31は、軸方向Zにおいて比較的大きな長さを有する。
The
回転体32は、外筒31の内側に収容されている。本実施形態の回転体32は、筒状に形成されており、軸部材36が軸方向Zに進退可能な空間を内部に有する。回転体32の軸方向Zの一端部は、第1軸受33によって回転可能に支持されている。回転体32の軸方向Zの他端部は、例えば接続部38を介して第2軸受34によって回転可能に支持されている。このため、回転体32は、外筒31の内側で外筒31に対して回転可能である。
The rotating
粘性体35は、外筒31の内周面と回転体32の外周面との間に収容されている。粘性体35は、例えば、オイルのような液体であるが、これに限定されない。粘性体35は、外筒31に対して回転体32が回転する場合に、流動抵抗に基づく減衰力を外筒31と回転体32との間に作用させる。粘性体35は、例えば、外筒31に対する回転体32の回転速度に応じた減衰力を外筒31と回転体32との間に作用させる。すなわち、外筒31と回転体32との間に作用する減衰力は、外筒31に対する回転体32の回転速度が大きい場合に大きくなる。一方で、外筒31と回転体32との間に作用する減衰力は、外筒31に対する回転体32の回転速度が小さい場合に小さくなる。
The
軸部材36は、外筒31の第1端部31aにおいて、外筒31の内部から外筒31の外部に突出している。軸部材36は、軸方向Zに沿って外筒31の内部から外筒31の外部に突出している。軸部材36は、外筒31および回転体32に対して軸方向Zに進退可能(移動可能)である。軸部材36の外周面には、断面略半円状のボール転動溝(ねじ溝)36aが螺旋状に形成されている。本実施形態の軸部材36は、ボールねじ機構Mのねじ軸として機能する。軸部材36は、回転体32を回転させる外力が入力される軸部材の一例である。
The
変換部37は、軸部材36の軸方向Zの直線移動を、回転体32の回転移動に変換する変換機構である。言い換えると、本実施形態では、軸部材36と変換部37とによりボールねじ機構Mが実現されている。変換部37は、例えば、ボールナット41と、複数の軸受42とを有する。ボールナット41および複数の軸受42は、外筒31に収容されている。
The
ボールナット41は、軸部材36が挿通される挿通穴41hを有する。挿通穴41hを規定するボールナット41の内周面には、断面略半円状のボール転動溝(ねじ溝)41aが螺旋状に形成されている。ボールナット41のボール転動溝41aは、軸部材36のボール転動溝36aと向かい合う。ボールナット41のボール転動溝41aと、軸部材36のボール転動溝36aとの間には、複数のボール43が転動可能に配置される。また、ボールナット41は、ボール転動溝36a,41aを転動したボール43を変換部37の内部で循環させる無限循環路41bを有する。
The ball nut 41 has an
複数の軸受42は、外筒31に対してボールナット41を回転可能に支持する。また、複数の軸受42は、外筒31に対してボールナット41の軸方向Zおよび径方向Rの位置を保持する。これにより、軸部材36が軸方向Zに移動した場合、複数のボール43がボール転動溝36a,41aに沿って転動することでボールナット41が回転し、軸部材36の直線移動がボールナット41の回転移動に変換される。
The plurality of
接続部38は、外筒31の内側において回転体32とボールナット41との間に設けられ、回転体32とボールナット41とを接続している。これにより、ボールナット41が回転する場合、ボールナット41と一体に回転体32が回転する。このため、軸部材36を軸方向Zに移動させる外力が軸部材36に入力された場合、軸部材36が軸方向Zに移動し、外筒31に対して回転体32が回転する。例えば、回転体32は、軸部材36の進退に応じて、第1方向と、第1方向とは反対の第2方向で回転する。
The connecting portion 38 is provided between the
ただし、回転型ダンパー23の構成は、上記例に限定されない。回転型ダンパー23は、外筒31に対する回転体32の回転に減衰特性を有するものであればよい。例えば、回転型ダンパー23は、オイルダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、鋼材ダンパー、または摩擦ダンパーなどのいずれでもよい。
However, the configuration of the
次に、図3に戻り、固定機構24、伝達部25、およびアクチュエータ26について説明する。固定機構24は、回転型ダンパー23を建物BLに対して固定する。固定機構24は、第1固定部51と、第2固定部52とを含む。
Next, returning to FIG. 3, the fixing
第1固定部51は、外筒31から突出した軸部材36の端部に取り付けられる。第1固定部51は、軸部材36の前記端部を、Y形ブレースBrの連結部Br3に対して固定する。言い換えると、第1固定部51は、Y形ブレースBrの連結部Br3に対して軸部材36の軸方向Zの位置(相対位置)を固定する。これにより、振動発生時にY形ブレースBrの連結部Br3が軸方向Zに変位する場合、回転型ダンパー23の軸部材36は、Y形ブレースBrの連結部Br3と一体に軸方向Zに変位する。例えば、回転型ダンパー23の軸部材36は、第1固定部51によって、Y形ブレースBrの連結部Br3に対して回転しないように固定されている。
The
第2固定部52は、回転型ダンパー23の外筒31の第2端部31bと固定部材22との間に設けられている。第2固定部52は、回転型ダンパー23の外筒31を、固定部材22に固定する。言い換えると、第2固定部52は、回転型ダンパー23の外筒31を、固定部材22を介して例えば建物BLの第2柱P2の脚部に固定する。すなわち、第2固定部52は、第2柱P2の脚部に対して外筒31の軸方向Zの位置(相対位置)を固定する。これにより、振動発生時に第2柱P2が軸方向Zに変位する場合、回転型ダンパー23の外筒31は、第2柱P2の脚部と一体に軸方向Zに変位する。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、第2固定部52は、直接、または固定部材22やケース21などを介して床部Fに固定されてもよい。この場合、回転型ダンパー23の外筒31は、第2柱P2と一体に変位することに代えて、床部Fと一体に変位してもよい。また、別の例として、回転型ダンパー23の外筒31は、第2柱P2や床部Fとは異なる部材と一体に変位してもよい。
The
本実施形態の第2固定部52は、第2柱P2に対して回転型ダンパー23の外筒31を回転可能に支持する。詳しく述べると、第2固定部52は、支持軸56と、回転支持機構57とを有する。
The 2nd fixing | fixed
支持軸56は、回転型ダンパー23の外筒31の第2端部31bに固定され、外筒31と一体に回転可能である。支持軸56は、軸方向Zに沿って、外筒31の第2端部31bから固定部材22に向けて延びている。支持軸56のなかで固定部材22の近くに位置する端部は、支持軸56の直径が大きくなった拡径部56aを有する。
The
回転支持機構57は、固定部材22に固定されている。回転支持機構57は、軸受57aと、ホルダ57bとを有する。軸受57aは、支持軸56の拡径部56aを回転可能に支持する。すなわち、軸受57aは、固定部材22に対して(すなわち第2柱P2に対して)支持軸56および外筒31を回転可能に支持する。ホルダ57bは、箱状に形成され、拡径部56aおよび軸受57aを収容する。ホルダ57bは、軸方向Zから拡径部56aに面する部分を有し、固定部材22に対する(すなわち第2柱P2に対する)拡径部56aの軸方向Zの位置を保持する。
The
以上のような構成により、第2固定部52は、第2柱P2(例えば、第2柱P2の脚部)に対して外筒31の軸方向Zの位置を固定するとともに、第2柱P2に対して外筒31を回転可能に支持する。言い換えると、外筒31は、第2固定部52によって、建物BL、ケース21、およびアクチュエータ26に対して回転可能に支持されている。
With the configuration as described above, the second fixing
また、上述したように、本実施形態の制振装置11は、図3に示される配置例に代えて、図3において左右が逆に配置されてもよい。この場合、回転型ダンパー23の外筒31は、第2固定部52によってY形ブレースBrの連結部Br3に対して固定されてもよい。これにより、振動発生時にY形ブレースBrの連結部Br3が軸方向Zに変位する場合、回転型ダンパー23の外筒31は、Y形ブレースBrの連結部Br3と一体に軸方向Zに変位する。例えば、第2固定部52は、Y形ブレースBrの連結部Br3に対して外筒31を回転可能に支持する。アクチュエータ26やケース21は、Y形ブレースBrに固定され、Y形ブレースBrによって支持されてもよい。一方で、回転型ダンパー23の軸部材36は、第1固定部51によって、直接、または固定部材22や別の部材を介して第2柱P2に固定されてもよい。すなわち、第1固定部51は、第2柱P2の脚部に対して軸部材36の軸方向Zの位置(相対位置)を固定してもよい。これにより、振動発生時に第2柱P2が軸方向Zに変位する場合、回転型ダンパー23の軸部材36は、第2柱P2の脚部と一体に軸方向Zに変位する。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、第1固定部51は、直接、または固定部材22や別部材などを介して床部Fに固定されてもよい。この場合、回転型ダンパー23の軸部材36は、第2柱P2と一体に変位することに代えて、床部Fと一体に変位してもよい。また、別の例として、回転型ダンパー23の軸部材36は、第2柱P2や床部Fとは異なる部材と一体に変位してもよい。
Further, as described above, the
次に、伝達部25について説明する。
伝達部25は、アクチュエータ26と回転型ダンパー23の外筒31との間に設けられ、アクチュエータ26からの動力を回転型ダンパー23の外筒31に伝える。伝達部25は、例えば、外筒31の外周面に設けられたギアである。伝達部25は、例えば、外筒31の外周面に沿う環状に形成され、外筒31の外周面の全周に亘って設けられている。なお、伝達部25は、アクチュエータ26からの動力を回転型ダンパー23の外筒31に伝えることができる部材であれば、構成や取付位置などは限定されない。伝達部25は、外筒31とは別体に形成されて外筒31に取り付けられていてもよく、外筒31と一体に成形されていてもよい。また、伝達部25は、ギアに限定されず、高摩擦部材(例えばゴム部材)などでもよい。
Next, the
The
アクチュエータ26は、回転型ダンパー23の外部に設けられている。アクチュエータ26は、例えば電動アクチュエータであり、モータ(駆動源)61、減速機62、およびギア63を有する。減速機62は、モータ61に接続されており、モータ61から動力が伝達される。ギア63は、減速機62に接続されており、減速機62から動力が伝達される。ギア63は、回転型ダンパー23の外筒31に設けられた伝達部25に係合している。モータ61は、減速機62を介してギア63を回転させることで、伝達部25に動力(回転トルク)を作用させる。なお、減速機62は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。この場合、モータ61が直接にギア63に接続されてもよい。
The
アクチュエータ26は、伝達部25に動力を作用させることで、伝達部25を介して回転型ダンパー23の外筒31に動力(回転トルク)を直接に作用させる。これにより、アクチュエータ26は、建物BLに対して回転型ダンパー23の外筒31を回転させる。なお、「回転型ダンパーの外筒に動力を直接に作用させる」とは、回転型ダンパー23の軸部材36を介さずに、回転型ダンパー23の外筒31に動力を作用させる(軸部材36を介さずに外筒31を回転させる)ことを意味する。言い換えると、「回転型ダンパーの外筒に動力を直接に作用させる」とは、外筒31に対する軸部材36の位置や移動速度(回転体32の回転速度)とは関係なく、外筒31を外部から強制的に回転させることを意味する。
The
アクチュエータ26は、建物BLに対して外筒31を回転させることで、回転型ダンパー23の回転体32に対して外筒31を回転させる。これにより、アクチュエータ26は、外筒31と回転体32との間の相対回転速度を変化させ、外筒31と回転体32との間に作用する減衰力の大きさや発生タイミングを変化させることで、制振装置11の減衰特性を変化させる。
The
例えば、アクチュエータ26は、軸部材36に入力された外力(例えば、Y形ブレースBrと第2柱P2の脚部(または床部F)との間の相対変位により軸部材36に作用する力)によって軸部材36が移動し、外筒31に対して回転体32が第1方向に回転する場合に、回転体32に対して外筒31を前記第1方向とは反対の第2方向に回転させる動力を出力することができる。アクチュエータ26は、第1方向に回転する回転体32に対してその反対方向に外筒31を回転させることで、制振装置11の減衰力を高めることができる。
For example, the
また、アクチュエータ26は、軸部材36に入力された外力によって軸部材36が移動し、外筒31に対して回転体32が第1方向に回転する場合に、回転体32に対して外筒31を前記第1方向と同じ方向に回転させる動力を出力することができる。アクチュエータ26は、第1方向に回転する回転体32に対して同じ方向に外筒31を回転させることで、制振装置11の減衰力を小さくするまたはゼロにすることができる。
Further, the
以上説明したような制振装置11によれば、アクチュエータ26によって回転型ダンパー23の外筒31を回転させることで、制振装置11の減衰特性を動的に変化させ、建物BLの振動をより効果的に減衰させることができる。例えば、制振装置11は、建物BLの振動に応じてアクチュエータ26の出力(モータ61の回転速度など)を変化させることで、回転型ダンパー23の外筒31の回転状態を変化させ、建物BLの振動をより効果的に抑制することができる。
According to the
次に、本実施形態の制振システム1の作用について説明する。
本実施形態の制振システム1では、センサ12は、振動発生時に、建物BLの振動に関する情報を検出する。制御部13は、センサ12により検出された検出結果(振動データ)に基づき、制振装置11のアクチュエータ26を制御し、回転型ダンパー23の外筒31を回転させる。
Next, the operation of the vibration damping system 1 of the present embodiment will be described.
In the vibration suppression system 1 of the present embodiment, the
詳しく述べると、例えば、制御部13は、センサ12の検出結果と、建物BLの設計情報とに基づき、振動によって建物BLに作用する負担度を導出する。「負担度」は、例えば、建物BLの構造材(例えば、第1梁B1、第2梁B2、第1柱P1、および第2柱P2)の最大許容応力(限界応力)に対して実際に建物BLの構造材に生じる応力の大きさ(例えば、最大層間変形時の応力の大きさ)である。「建物の設計情報」は、建物BLの構造材の太さや結合関係などである。
More specifically, for example, the
また、制御部13は、回転型ダンパー23の設計情報(出力特性)と建物BLの設計情報とに基づき、アクチュエータ26によって回転型ダンパー23の外筒31を回転させることによって建物BLに追加で加わる負担(応力)の大きさを導出する。そして、制御部13は、振動により建物BLに作用する負担度、アクチュエータ26によって外筒31を回転させることにより建物BLに追加で加わる負担度、および制振装置11の動作効率などを総合的に考慮して、アクチュエータ26によって回転させる外筒31の回転量、回転速度、および回転のタイミングなどを導出する。そして、制御部13は、導出された外筒31の回転量、回転速度、および回転のタイミングなどの情報に基づき、アクチュエータ26の動作を制御して外筒31を回転させる。
The
これにより、制振システム1は、振動発生時に、Y形ブレースBrの連結部Br3と第2柱P2の脚部(または床部F)との間の相対変位に基づき回転型ダンパー23の軸部材36が移動することで回転体32が回転することに加え、アクチュエータ26によって外筒31を追加で回転させることで、回転型ダンパー23の外筒31と回転体32との間に作用する減衰力の大きさや発生タイミングを調整することができる。これにより、制振システム1は、アクティブ方式の制振作用を奏し、パッシブ制振よりも効果的な制振を行うことが可能となる。
As a result, the vibration damping system 1 causes the shaft member of the
以下、制振システム1におけるいくつかの制御例について説明する。
図5は、回転型ダンパー23の相対回転速度の時刻歴を示す図である。また、図6は、図5に示された回転型ダンパー23の相対回転速度の時刻歴に対応して発生する回転型ダンパー23の減衰力を示す図である。ここで、「相対回転速度」とは、外筒31に対する回転体32の回転速度を意味する。また、図5および図6において、波形a,bは、建物BLの構造材(例えばY形ブレースBrと第2柱P2の脚部)の相対変位による軸部材36の移動に基づく回転型ダンパー23の相対回転速度を示す。一方で、波形ACT−a,ACT−bは、建物BLの構造材の相対変位による軸部材36の移動による回転体32の回転と、アクチュエータ26により外筒31を直接に回転させることによる外筒31の回転とを合わせた回転型ダンパー23の相対回転速度を示す。
Hereinafter, some control examples in the vibration suppression system 1 will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a time history of the relative rotational speed of the
まず、図5中の(a)の場合について説明する。
図5中の(a)は、アクチュエータ26を動作させない場合(アクチュエータ26による外筒31の回転量がゼロの場合)を示す。この場合、回転型ダンパー23は、パッシブ方式の回転型ダンパーとして機能する。図中の波形aは、相対的に小さな振動が入力された場合の回転型ダンパー23の相対回転速度の時刻歴を示す。一方で、図中の波形bは、相対的に大きな振動が入力された場合の回転型ダンパー23の相対回転速度の時刻歴を示す。波形a,bとして示すように、回転型ダンパー23がパッシブ方式の回転型ダンパーとして機能する場合、回転型ダンパー23の相対回転速度は、例えば、建物BLの構造材の相対変位による軸部材36の移動に応じたサインカーブ状の波形に沿って変化する。
First, the case of (a) in FIG. 5 will be described.
(A) in FIG. 5 shows a case where the
図6中の(a)は、図5中の(a)の時刻歴に対応する回転型ダンパー23の減衰力を示す図である。図6中の(a)に示すように、回転型ダンパー23は、建物BLの構造材の相対変位速度(回転型ダンパー23の軸部材36に移動速度)が大きくなればなるほど、大きな減衰力を発生させる。
(A) in FIG. 6 is a diagram illustrating the damping force of the
次に、図5中の(b)の場合について説明する。
図5中の(b)は、アクチュエータ26によって外筒31が回転される場合の一例を示す。なお、図5中の(b)は、建物BLに生じる応力が建物BLの構造材の最大許容応力に対して余裕がある場合(例えば、建物BLに生じる応力が所定の閾値未満の場合)を示す。この場合、アクチュエータ26は、回転型ダンパー23の外筒31を、軸部材36の移動に基づく回転体32の回転方向とは反対向きに回転させる。例えば、アクチュエータ26は、アクティブに制御しなければ波形aとなる回転型ダンパー23の相対回転速度を、波形ACT−aとなるように外筒31を回転させる。
Next, the case of (b) in FIG. 5 will be described.
FIG. 5B shows an example in which the
図6中の(b)は、図5中の(b)の時刻歴に対応する回転型ダンパー23の減衰力を示す図である。図6中の(b)に示すように、制振装置11は、アクティブに制御しなければ破線aとなる回転型ダンパー23の減衰力を、実線ACT−aとなるように大きくすることができる。これにより、建物BLの揺れを早期に収めることができる。
(B) in FIG. 6 is a diagram showing the damping force of the
次に、図5中の(c)の場合について説明する。
図5中の(c)は、アクチュエータ26によって外筒31が回転される場合の別の一例を示す。なお、図5中の(c)は、建物BLの層間変位が大きく、建物BLに生じる応力が建物BLの構造材の最大許容応力に近い場合(例えば、建物BLに生じる応力が前記閾値以上の場合)を示す。この場合、アクチュエータ26は、軸部材36の移動に基づく回転型ダンパー23の相対回転速度の位相(波形a)とは異なる位相で、外筒31を回転させる。すなわち、アクチュエータ26は、アクティブに制御しなければ波形aとなる回転型ダンパー23の相対回転速度を、波形ACT−bとなるように外筒31を回転させる。これにより、制振装置11は、回転型ダンパー23にエネルギーが蓄えられたかのように振る舞う減衰力を回転型ダンパー23によって発生させることができる。
Next, the case of (c) in FIG. 5 will be described.
(C) in FIG. 5 shows another example when the
図6中の(c)は、図5中の(c)の時刻歴に対応する回転型ダンパー23の減衰力を示す図である。図6中の(c)に示すように、制振装置11は、アクティブに制御しなければ破線bとなる回転型ダンパー23の減衰力を、破線bの1/2周期で相対変形が増加する一方向の振動時には、回転型ダンパー23の相対回転速度を減少させることで回転型ダンパー23の減衰力を減少させ、一方で、最大変形から外れた建物BLの構造材の応力減少時には、回転型ダンパー23の相対回転速度を増加させることで回転型ダンパー23の減衰力を増加させる。また、制振装置11は、残りの1/2周期で相対変形が増加する他方向の振動時には、回転型ダンパー23の相対回転速度を減少させることで回転型ダンパー23の減衰力を減少させ、一方で、最大変形から外れた建物BLの構造材の応力減少時には、回転型ダンパー23の相対回転速度を増加させることで回転型ダンパー23の減衰力を増加させる。これにより、図6(c)に示すように、減衰力の大きさおよび発生タイミングと建物BLの層間変位との関係を変化させることができる。これにより、建物BLの構造材に作用する応力を最大許容応力範囲内に抑制しつつ、建物BLの揺れを効率的に収めることができる。
(C) in FIG. 6 is a diagram showing the damping force of the
以上のような構成によれば、減衰力の大きさを容易に制御可能な制振装置11および制振システム1を提供することができる。すなわち、本実施形態では、制振装置11は、回転型ダンパー23と、回転型ダンパー23の軸部材36を介さずに回転型ダンパー23の回転体32に対して外筒31を回転させるアクチュエータ26とを備える。このような構成によれば、アクチュエータ26によって外筒31を回転させることで、外筒31と回転体32との間の相対回転速度を増減することができる。これにより、回転型ダンパー23の減衰力の大きさを容易に増減することが可能になる。
According to the above configuration, it is possible to provide the
また本構成によれば、建物BLの構造材の相対変位による軸部材36の移動が回転体32の回転に作用する一方で、アクチュエータ26の動力は、外筒31に直接に作用する。このため、建物BLの構造材の相対変位による影響と、アクチュエータ26の動作による影響とが軸部材36の移動速度および回転体32の回転速度に複合的に影響し合わない。このため、本実施形態の制振装置11によれば、減衰力の大きさを容易に調整することができる。
According to this configuration, the movement of the
ここで、図7は、参考例の制振装置111を示す。図7に示すように、本参考例の制振装置111は、直動式の制振ダンパー121と、制振ダンパー121の軸方向Zにおいて制振ダンパー121と直列に配置されて制振ダンパー121の軸部材36に接続されたボールねじ機構122と、ボールねじ機構122を駆動することで制振ダンパー121の軸部材36を移動させるアクチュエータ123とを備える。アクチュエータ123は、ボールねじ機構122を駆動して制振ダンパー121の軸部材36を移動させることで制振ダンパー121をアクティブに制御し、制振ダンパー121の減衰力を増減する。このような構成によっても、減衰力の大きさを制御可能であり、優れた制振効果を奏することができる。
Here, FIG. 7 shows a
ただし、本実施形態の制振装置11によれば、上記参考例の制振装置111に対して、さらに複数の優れた利点がある。まず、1つ目の利点として、上記参考例の制振装置111では、アクチュエータ123の回転トルクを直線運動に変換するための機構(ボールねじ機構122)を制振ダンパー121と軸方向Zに直列配置するため、軸方向Zにおける制振装置111の設置スペース(全長)が大きくなり、また動力の伝達効率が低下する場合がある。一方で、本実施形態の制振装置11によれば、アクチュエータ26の回転トルクを直線運動に変換する機構が不要になる。このため、軸方向Zにおける制振装置11の設置スペースを小さくすることができる。また、アクチュエータ26の回転トルクを回転型ダンパー23の外筒31に直接伝達させることで、動力の伝達ロスを抑制することができる。
However, according to the
また、2つ目の利点として、上記参考例の制振装置111では、振動発生後に制振ダンパーの位置の調整が必要になる場合がある。すなわち、図7中の(a)に示すように、制振ダンパー121には可動範囲がある。制振ダンパー121の基準位置は、振動発生前には、可動範囲の中央付近に位置する必要がある。しかしながら、図7中の(b)に示すように、振動が生じると、制振ダンパー121の基準位置が可動範囲の一端側に偏った状態で建物BLの揺れが収まり制振ダンパー121が停止する可能性がある。この状態から再び地震動などにより建物BLが揺れると、制振ダンパー121の可動限界を超えて制振ダンパー121内で部品の衝突や破損など不具合が生じる可能性がある。そのため、上記参考例の制振装置111では、これら不具合を回避するために、建物BLの揺れが収まった後に制振ダンパー121の基準位置を可動範囲の中央付近に復元させる機能を追加する必要がある。
As a second advantage, in the
一方で、本実施形態の制振装置11によれば、回転型ダンパー23の外筒31の軸方向Zの位置は、建物BLに対して固定されている。このため、建物BLの変形がそのまま回転型ダンパー23の軸部材36の伸縮量となり、揺れが収まり建物BLの変形が元に戻ることによって、回転型ダンパー23の軸部材36の伸縮量も自然とゼロに戻る。このため、回転型ダンパー23の基準位置を原点に戻す機能を追加する必要が無くなる。これにより、制振装置11の低コスト化などを図ることができる。
On the other hand, according to the
また、本実施形態では、回転型ダンパー23は、本制振装置11に専用のダンパーである必要はなく、汎用的な回転型ダンパーでよい。このような汎用ダンパーを用いることで、必要な性能(必要な減衰力)を満たす制振装置11を容易に提供することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、制振装置11は、回転型ダンパー23の外筒31に設けられた伝達部25を備える。アクチュエータ26は、伝達部25に動力を作用させることで外筒31を回転させる。このような構成によれば、アクチュエータ26は、確実に、且つ、精度良く外筒31を回転させることができる。これにより、制振装置11の減衰力の大きさの調整がさらに容易になる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、伝達部25は、外筒31の外周面に設けられている。このような構成によれば、アクチュエータ26は、比較的大きな回転トルクを外筒31に作用させやすい。これにより、制振装置11の減衰力の大きさの調整がさらに容易になる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、制振装置11は、建物BLの第1部材(例えば、Y形ブレースBr)に対して回転型ダンパー23の軸部材36の軸方向Zの位置を固定する第1固定部51と、建物BLの第2部材(例えば、第2柱P2)に対して回転型ダンパー23の外筒31の軸方向Zの位置を固定する第2固定部52とを備える。このような構成によれば、建物BLの構造材の相対変位に応じて外筒31に対して軸部材36が確実に進退する。これにより、建物BLの構造材の相対変位に応じた減衰力を確実に発生させることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、第2固定部52は、建物BLの第2部材に対して回転型ダンパー23の外筒31を回転可能に支持する。このような構成によれば、外筒31に対して軸部材36を確実に進退させる構造において、建物BLに対して外筒31が回転可能になる。これにより、アクチュエータ26によって外筒31を回転させ、制振装置11の減衰力の大きさを調整することができる。
In this embodiment, the 2nd fixing | fixed
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、回転型ダンパー23Aが軸方向Zに移動可能な軸部材36に代えて回転可能な軸部材36Aを有した点と、ラックピニオン機構72が設けられた点などで第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the first embodiment is that the
図8は、本実施形態の制振装置11Aを示す部分断面図である。図9は、図8中に示された制振装置11AのF9−F9線に沿う断面図である。図9に示すように、本実施形態では、例えば2つのY形ブレースBrA,BrBが互いに略平行に配置されている。なお、2つのY形ブレースBrA,BrBを区別しない場合には、単に「Y形ブレースBr」と称する。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the
図8および図9に示すように、制振装置11Aは、ケース21、固定部材22、回転型ダンパー23A、伝達部25、アクチュエータ26、メインシャフト71、およびラックピニオン機構72を備えている。なお、本実施形態では、第1梁B1は、「第1部材」の一例である。上記2つのY形ブレースBrのうち1つ以上のY形ブレースBrは、「第2部材」の一例である。第1梁B1およびY形ブレースBrは、振動発生時に相対変位(相対変形)する部材の組の一例である。なお、アクチュエータ26の減速機62は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。この場合、モータ61が直接にギア63に接続されてもよい。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
ケース21は、固定部材22の上に設置される。ケース21は、アクチュエータ26を収容している。本実施形態では、ケース21は、固定部材22によってY形ブレースBrBに固定されている。なお、ケース21は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。
The
固定部材22は、ケース21の下方に設けられている。固定部材22は、ケース21およびアクチュエータ26をY形ブレースBrBに連結している。
The fixing
回転型ダンパー23Aは、Y形ブレースBrAの連結部Br3と、Y形ブレースBrBの連結部Br3との間の空間に配置されている。本実施形態の回転型ダンパー23Aは、第1の実施形態の回転型ダンパー23とは異なり、軸方向Zに移動可能な軸部材36を有しない。本実施形態の回転型ダンパー23Aは、外筒31、回転体32、粘性体35、および軸部材(ギアシャフト)36Aを有する。本実施形態では、外筒31および回転体32は、軸方向Zの厚さが比較的薄い。
The
本実施形態では、回転体32は、軸部材36Aの外周面に固定されており、外筒31の内側で軸部材36Aと一体に回転可能である。外筒31と回転体32との間には、粘性体35が収容されている。これにより、外筒31に対する回転体32の回転には、減衰力が作用する。
In the present embodiment, the rotating
軸部材36Aは、軸方向Zにおいて、外筒31の内部から外筒31の外部に突出している。本実施形態では、軸部材36Aの軸方向Zの位置は、固定されている。軸部材36Aには、後述するラックピニオン機構72のピニオンギア82が取り付けられる。軸部材36Aは、ピニオンギア82が回転する場合に、ピニオンギア82と一体に回転する。軸部材36Aは、回転体32を回転させる外力が入力される軸部材の一例である。また、軸部材36Aは、メインシャフト71が挿通可能なように中空状に形成されている。メインシャフト71の外周面と、軸部材36Aの内周面との間には、軸受73が設けられている。軸部材36Aおよびピニオンギア82は、軸受73を介してメインシャフト71によって支持され、メインシャフト71を回転中心として回転可能である。
The
メインシャフト71は、軸部材36Aの内側に通されることで、回転型ダンパー23Aを貫通している。さらに、メインシャフト71は、ピニオンギア82の挿通穴82aに通されることで、ピニオンギア82を貫通している。メインシャフト71は、Y形ブレースBrAの連結部Br3とY形ブレースBrBの連結部Br3とに亘って延びており、Y形ブレースBrAの連結部Br3とY形ブレースBrBの連結部Br3とに接続されて支持されている。これにより、メインシャフト71は、Y形ブレースBrAの連結部Br3とY形ブレースBrBの連結部Br3とによって支持されている。
The
ラックピニオン機構72は、回転型ダンパー23AとY形ブレースBrAとの間に位置する。ラックピニオン機構72は、ラックギア81と、ピニオンギア82とを有する。
The rack and
ラックギア81は、第1梁B1によって形成される床部Fの上に設置される。ラックギア81は、第1梁B1に対して固定されており、振動発生時に第1梁B1と一体に変位する。ラックギア81は、軸方向Zとは略直交する方向X(以下、ラックギア延伸方向Xと称する場合がある)に延びており、ラックギア延伸方向Xに並ぶ複数の歯を有する。
The
ピニオンギア82は、ラックギア81の上方に設けられており、ラックギア81に係合している。ピニオンギア82は、軸部材36Aおよび軸受73を介してメインシャフト71によって支持されている。このため、ピニオンギア82は、振動発生時にY形ブレースBrと一体に変位する。ピニオンギア82は、ラックギア延伸方向Xにおいてラックギア81がピニオンギア82に対して相対的に移動した場合に、回転する。ピニオンギア82が回転すると、軸部材36Aおよび回転体32がピニオンギア82と一体に回転する。
The
本実施形態の制振装置11Aは、第1の実施形態と同様に、アクチュエータ26の動力によって回転型ダンパー23Aの外筒31を直接回転させることで、回転型ダンパー23Aをアクティブに制御することができる。すなわち、本実施形態の制振装置11Aにも、第1の実施形態で説明された種々の制御(例えば全ての制御)が適用可能である。また、制振装置11Aは、アクチュエータ26が停止された状態では、振動発生時にピニオンギア82がラックギア81上を回転することで、パッシブ方式の回転型ダンパーとして機能を発揮することもできる。
As in the first embodiment, the
以上のような構成によれば、第1の実施形態と同様に、減衰力の大きさを容易に制御可能な制振装置11Aおよび制振システム1を提供することができる。また、本実施形態では、制振装置11Aは、ラックピニオン機構72を備える。軸部材36Aは、回転体32に固定されて回転体32と一体に回転可能である。ラックピニオン機構72は、建物BLに対して固定されるラックギア81と、ラックギア81に係合するとともに軸部材36Aに取り付けられたピニオンギア82とを含む。このような構成によれば、例えば軸方向Zに薄いタイプの回転型ダンパー23Aによって、減衰力の大きさを容易に制御可能な制振装置11Aおよび制振システム1を実現することができる。
According to the configuration as described above, similarly to the first embodiment, it is possible to provide the
ただし、本実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、上記構成に代えて、メインシャフト71およびアクチュエータ26などが例えば床部Fや第1柱P1、または第2柱P2に支持されてもよい。この場合、ピニオンギア82は、軸部材36A、軸受73、およびメインシャフト71を介して床部Fや第1柱P1、または第2柱P2に支持され、床部Fや第1柱P1、または第2柱P2の変位に応じて変位する。一方で、ラックギア81は、Y形ブレースBrに支持されてもよい。この場合、ラックギア81は、Y形ブレースBrの変位に応じて変位する。
However, the configuration of the present embodiment is not limited to the above example. For example, instead of the above configuration, the
以上、第1および第2の実施形態の制振装置11,11Aおよび制振システム1について説明した。ただし、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、制振装置11,11Aが介設される建物BLの複数の構造材は、Y形ブレースBrと柱P2、または第1梁B1とY形ブレースBrなどに限定されない。第1および第2の実施形態において、制振装置11,11Aが介設される建物BLの第1部材および第2部材は、片ブレースや、X形ブレース、V形ブレースなどの他の形態のブレースでもよく、各種の形式のブレースが混在していてもよい。また、制振装置11,11Aが介設される建物BLの第1部材および第2部材は、第1梁B1、第2梁、第1柱P1、および第2柱P2のような建物BLの構造材でもよく、その他の部材でもよい。
The
第1および第2の実施形態の制振システム1を建物BLに導入することにより、建物BLの振動を容易にアクティブに制御でき、パッシブ方式の制振に比べて少ない回転型ダンパーで効率的な制振を行うことができる。また、本制振システム1は、新設の建物BLだけでなく、既存建物BLにも導入が容易であり、既存の回転型ダンパーをアクティブ制振用として使用することができる。 By introducing the vibration damping system 1 of the first and second embodiments into the building BL, the vibration of the building BL can be easily and actively controlled, and it is more efficient with fewer rotary dampers than the passive vibration damping. Damping can be performed. In addition, the vibration damping system 1 can be easily introduced not only in a newly-built building BL but also in an existing building BL, and an existing rotary damper can be used for active vibration damping.
また、制振システム1の制御部13による制御は、適宜フィードバックや学習による最適化を図るものであってもよい。また、建物BLの揺れは、地震動に限らず、風による振動なども含まれる。
Further, the control by the
1…制振システム、11,11A…制振装置、12…センサ、13…制御部、23,23A…回転型ダンパー、25…伝達部、26…アクチュエータ、31…外筒、32…回転体、36,36A…軸部材、51…第1固定部、52…第2固定部、72…ラックピニオン機構、81…ラックギア、82…ピニオンギア、BL…建物、Z…軸方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Damping system, 11, 11A ... Damping device, 12 ... Sensor, 13 ... Control part, 23, 23A ... Rotary damper, 25 ... Transmission part, 26 ... Actuator, 31 ... Outer cylinder, 32 ... Rotating body, 36, 36A ... shaft member, 51 ... first fixing portion, 52 ... second fixing portion, 72 ... rack and pinion mechanism, 81 ... rack gear, 82 ... pinion gear, BL ... building, Z ... axial direction
Claims (7)
前記回転型ダンパーの外部に設けられ、前記軸部材を介さずに前記回転体に対して前記外筒を回転させるアクチュエータと、
を備えたことを特徴とする制振装置。 An outer cylinder, a rotating body that is rotatable inside the outer cylinder and in which a damping force acts on the rotation with respect to the outer cylinder, and a shaft member that receives the force that protrudes outside the outer cylinder and rotates the rotating body A rotary damper having
An actuator that is provided outside the rotary damper and rotates the outer cylinder with respect to the rotating body without the shaft member;
A vibration damping device characterized by comprising:
前記アクチュエータは、前記伝達部に動力を作用させることで前記外筒を回転させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の制振装置。 Further comprising a transmission part provided in the outer cylinder,
The actuator rotates the outer cylinder by applying power to the transmission unit;
The vibration damping device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の制振装置。 The transmission portion is provided on the outer peripheral surface of the outer cylinder.
The vibration damping device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の制振装置。 When the rotating body rotates in the first direction with respect to the outer cylinder by the force input to the shaft member, the actuator moves the outer cylinder opposite to the first direction with respect to the rotating body. Power to rotate in the second direction can be output.
The vibration damping device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration damping device is characterized in that:
前記建物の第2部材に対して前記外筒の前記軸方向の位置を固定するとともに、前記第2部材に対して前記外筒を回転可能に支持する第2固定部と、
をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の制振装置。 A first fixing portion for fixing the axial position of the shaft member with respect to the first member of the building;
A second fixing portion that fixes the position of the outer cylinder in the axial direction with respect to the second member of the building, and rotatably supports the outer cylinder with respect to the second member;
Further equipped with,
5. The vibration damping device according to any one of claims 1 to 4, wherein the vibration damping device is characterized in that:
前記軸部材は、前記回転体に固定されて前記回転体と一体に回転可能であり、
前記ラックピニオン機構は、建物に対して固定されるラックギアと、前記ラックギアに係合するとともに前記軸部材に取り付けられたピニオンギアとを含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の制振装置。 Further equipped with a rack and pinion mechanism,
The shaft member is fixed to the rotating body and is rotatable integrally with the rotating body,
The rack and pinion mechanism includes a rack gear fixed to a building, and a pinion gear engaged with the rack gear and attached to the shaft member.
The vibration damping device according to any one of claims 1 to 4, wherein the vibration damping device is characterized in that:
建物の振動に関する情報を検出するセンサと、
前記センサにより検出された情報に基づき、前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする制振システム。 A vibration damping device according to any one of claims 1 to 6,
A sensor that detects information about the vibration of the building;
A control unit for controlling the actuator based on information detected by the sensor;
A vibration control system characterized by comprising:
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