JP2022511556A - 適応調整振動吸収装置 - Google Patents

Abstract

システムは、調整振動吸収装置に適用される振動を検出し得る。調整振動吸収装置は、ビームと、質量と、ばねと、センサーと、アクチュエーターとを含み得る。質量は、現在の位置でビーム上に配置され得る。アクチュエーターは、ビーム上の質量の位置を調整するように構成され得る。システムは、検出された振動に基づいて、ビーム上の質量の標的位置を識別し得る。システムは、標的位置に基づいて駆動信号を生成して、ビーム上の質量の位置を調整するためにアクチュエーターを制御し得る。システムは、アクチュエーターを制御して、ビーム上の現在の位置からビーム上の標的位置までの質量の位置を調整して振動を減衰させてもよい。【選択図】図１

Description

本明細書に別段の示唆がない限り、本節に記載される材料は、本出願における特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本節に包含することによって先行技術であるとは認められない。

調整振動吸収装置（ＴＶＡ）は、例えば、回転翼航空機によって経験される振動レベルを特定の周波数で減衰し得る。ＴＶＡの動きは、振動入力で位相から外れた力を加えることによって、振動入力に対抗し得る。ＴＶＡによって行われる反作用は、回転翼航空機によって経験される振動レベルを低減し得る。

いくつかの実施例では、調整振動吸収装置に適用される振動を減衰する方法が一般に説明され得る。方法は、構造の振動を検出することを含み得る。方法は、検出された振動に基づいて、ビーム上の質量の標的位置を特定することをさらに含み得る。方法は、識別された標的位置に基づいて駆動信号を生成することをさらに含んでもよい。駆動信号は、ビーム上の質量の位置を調整するためにアクチュエーターを制御するのに効果的であり得る。方法はさらに、駆動信号に基づいて、アクチュエーターを制御し、ビーム上の現在の位置からビーム上の標的位置への質量の位置を調整して振動を減衰させることを含み得る。

いくつかの実施例では、調整振動吸収装置が一般に説明される。調整振動吸収装置は、ビームを含んでもよく、ビームの固定端部は、調整振動吸収装置の固定端部に取り付けられてもよく、その結果、ビームは固定点の周りで振動することができる。調整振動吸収装置は、ビーム上に配置された質量をさらに含み得る。調整振動吸収装置は、ビーム上の質量の位置を調整するように構成されるアクチュエーターをさらに含み得る。調整振動吸収装置は、アクチュエーターを制御するように構成されるモーターコントローラーをさらに含み得る。調整振動吸収装置は、構造の振動を検出するように構成されるセンサーをさらに含み得る。センサーは、振動に関連付けられるセンサーデータを生成するようにさらに構成され得る。センサーはさらに、センサーデータをプロセッサーに送信するように構成され得る。モーターコントローラーは、プロセッサーから制御データを受信するように構成され得る。制御データは、センサーデータに基づいてもよく、制御データは、ビーム上の質量の標的位置を示し得る。モーターコントローラーは、受信した制御データに基づいて駆動信号を生成するようにさらに構成され得る。モーターコントローラーは、駆動信号に基づいてアクチュエーターを制御して、ビーム上の現在の位置からビーム上の標的位置への質量の位置を調整するようにさらに構成され得る。ビーム上の標的位置に位置する質量は、振動を減衰させるのに効果的であり得る。

いくつかの実施例では、振動を減衰させるのに有効なシステムが一般に記述される。調整振動吸収装置は、ビームを含んでもよく、ビームの固定端部は、調整振動吸収装置の固定点に取り付けられてもよく、その結果、ビームは固定点の周りで振動し得る。調整振動吸収装置は、ビーム上に配置された質量をさらに含み得る。調整振動吸収装置は、ビーム上の質量の位置を調整するように構成されるアクチュエーターをさらに含み得る。調整振動吸収装置は、アクチュエーターを制御するように構成されるモーターコントローラーをさらに含み得る。調整振動吸収装置は、構造の振動を検出するように構成されるセンサーをさらに含み得る。システムは、メモリーおよびプロセッサーをさらに含み、プロセッサーは、調整振動吸収装置およびメモリーと通信するように構成され得る。センサーは、振動に関連付けられるセンサーデータを生成するようにさらに構成され得る。センサーはさらに、センサーデータをプロセッサーに送信するように構成され得る。プロセッサーは、センサーデータに基づいて、ビーム上の質量の標的位置を識別するように構成され得る。プロセッサーは、識別された標的位置を示す制御データを生成するようにさらに構成され得る。プロセッサーは、制御データをモーターコントローラーに送信するようにさらに構成され得る。モーターコントローラーは、プロセッサーから制御データを受信するように構成され得る。モーターコントローラーは、受信した制御データに基づいて駆動信号を生成するようにさらに構成され得る。モーターコントローラーは、駆動信号に基づいてアクチュエーターを制御して、ビーム上の現在の位置からビーム上の標的位置への質量の位置を調整するようにさらに構成され得る。ビーム上の標的位置に位置する質量は、振動を減衰させるのに効果的であり得る。

概要は例示のみであり、限定することは意図されていない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになる。図面では、同様の参照番号は、同一または機能的に類似した要素を示す。

図１は、一実施形態における、適応調整振動吸収装置を実装し得る例示的なシステムを示す。 図２Ａは、一実施形態における、適応調整振動吸収装置の側面図を示す。 図２Ｂは、一実施形態における、適応調整振動吸収装置の側面図を示す。 図２Ｃは、一実施形態における、適応調整振動吸収装置の側面図を示す。 図３は、一実施形態における、適応調整振動吸収装置の上面図を示す。 図４は、一実施形態における、適応調整振動吸収装置の斜視図を示す。 図５Ａは、一実施形態における、図４の適応調整振動吸収装置の側面図を示す。 図５Ｂは、一実施形態における、図４の適応調整振動吸収装置の上面図である。 図６は、一実施形態における、適応調整振動吸収装置を実施するためのプロセスに関するフロー図を示す。

以下の説明では、本出願のさまざまな実施形態の理解を提供するために、特定の構造、構成要素、材料、寸法、処理ステップおよび技術など、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者であれば、本出願のさまざまな実施形態が、これらの具体的な詳細なしに実施され得ることを理解するであろう。他の例では、周知の構造または処理ステップは、本出願を遮蔽することを避けるために詳細に記載されていない。

以下でより詳細に説明するように、本開示による調整振動吸収装置１０１（図１に示す）は、二つ以上のセンサーが調整振動吸収装置に組み込まれる必要性を排除することができ、コストおよび複雑さの低減をもたらすことができ、また、ビームの相対的変位が有意であり得る、センサーおよび関連ワイヤの疲労の懸念を軽減することができる。適応調整振動吸収装置は、任意の数の周波数における最適な性能のためのシステムの適合を促進するためのセンサーを含んでもよい。一つのセンサーを使用して、ビーム上の質量を最適な位置に移動させることによって、周波数応答を、それに応じて、入来する振動レベルを減衰させるために変化させてもよい。さらに、本開示によるＴＶＡは、ＴＶＡ（例えば、固定周波数受動ＴＶＡ）の正確な調整を行う必要なく、異なる入来する振動レベルを減衰させるための適応アプローチを提供し得る。

図１は、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置される、適応調整振動吸収装置を実装し得る例示的なシステムを示す。システム１００は、互いに通信するように構成される、調整振動吸収装置１０１、プロセッサー１１０、メモリー１１２、および／またはモーターコントローラー１４０を含み得る。いくつかの実施例では、モーターコントローラー１４０は、調整振動吸収装置１０１の一部であり得る。調整振動吸収装置１０１は、アクチュエーター１２０と、センサー１３０と、ビーム１２４と、質量１２６とを含み得る。アクチュエーター１２０は、線形アクチュエーターであってもよく（アクチュエーター１２０の詳細動作は以下に説明される）、ビーム１２４の方向１５０に沿って質量１２６の位置を調整するように構成され得る。方向１５０は、ビーム１２４の長手方向に平行であり得る。いくつかの実施例では、調整振動吸収装置１０１は、回転翼航空機、固定翼航空機、自動車、エンジン、風力タービン、ポンプなどの機械内に配置され得る。いくつかの実施例では、質量１２６は、タングステンなどの比較的高密度の材料で作製され得る。質量サイズ１２６は、調整振動吸収装置１０１の位置などのシステム１００の所望の実装に基づいてもよい。一実施例では、調整振動吸収装置１０１は、機械の特定の位置に配置され得る。例えば、調整振動吸収装置１０１は、回転翼航空機のパイロットの座席の下または近くに配置され得る。

いくつかの実施例では、プロセッサー１１０およびメモリー１１２は、回転翼航空機のコンピューターなど、調整振動吸収装置１０１を収容する機械のコンピューター装置の構成要素であり得る。プロセッサー１１０は、メモリー１１２に格納された命令１１３を実行して、本開示に記載される方法を実行するように構成され得る。例えば、命令１１３は、プロセッサー１１０によって実行されてシステム１００を実装し得る、周波数分析およびフィードバック制御システムに関連する実行可能コードなどの命令を含み得る。いくつかの実施例では、命令１１３は、プロセッサー１１０およびメモリー１１２を含むコンピューター装置上にインストールされ得る、スタンドアローンアプリケーションの一部であり得る。

一実施例では、調整振動吸収装置１０１、または調整振動吸収装置１０１を収容する構造は、振動を引き起こす乱流を経験し得る。調整振動吸収装置１０１が振動するにつれて、ビーム１２４は、回転方向１５２で固定点１２２の周りを振動または回転してもよく、方向１５２は、固定点１２２に対する周方向であり得る。いくつかの実施例では、固定点１２２は、ビーム１２４を調整振動吸収装置１０１に接続する調整振動吸収装置１０１の一部または構造であり得る。一実施例では、固定点１２２は、ビーム１２４を調整振動吸収装置１０１に固定するベアリングであってもよく、ベアリングは、ビーム１２４がベアリングの周りを回転または振動するようにピボットとして作用し得る。別の実施例では、ビーム１２４は、ビーム１２４が固定点１２２の周りに振動するように、固定点１２２で調整振動吸収装置１０１に取り付けられたビーム１２４の固定端部を有するカンチレバービームであり得る。センサー１３０は、振動センサーであってもよく、調整振動吸収装置１０１の振動を検出するように構成されてもよく、それに応答して、振動の振動パターンを示し得るセンサーデータ１３２を生成し得る。いくつかの実施例では、センサー１３０が、センサー１３０によって生成されるセンサーデータ１３２が、加速力が振動によって引き起こされる、経時的な加速力のセットを含んでもよいように、加速度計を含んでもよい。センサーデータ１３２を生成するとき、センサー１３０は、センサーデータ１３２をプロセッサー１１０に送信し得る。

メモリー１１２は、ビーム１２４上の質量１２６の各位置と一つまたは複数の振動周波数との間の関連付けまたはマッピングを含むマップ１１４を記憶するように構成され得る。マップ１１４にマッピングされた位置および振動周波数は、履歴データを含み得る。図１に示すマップ１１４の例では、Ｘ_１００の質量位置は、周波数Ｙ_１にマッピングされたビーム１２４上の質量１２６の位置であってもよく、ビーム１２４上の位置Ｘ_１００に質量１２６を調整することが、周波数Ｙ_１の振動に対抗するのに最適であり得ることを示し得る。質量位置Ｘ_１００の周波数Ｙ_１へのマッピングは、一つまたは複数の実例で、ビーム１２４上の位置Ｘ_１００に質量１２６を調整することによって、周波数Ｙ_１の振動が減衰することに成功したこと（例えば、調整振動吸収装置１０１によって経験される振動の振幅または大きさを閾値を下回る値に減少すること）を示す履歴データに基づいてもよい。いくつかの実施例では、マップ１１４は、質量１２６の各位置と一つまたは複数の周波数範囲との間のマッピングを含み得る。従って、検出された振動周波数が特定の周波数範囲内である場合、マップ１１４の特定の周波数範囲にマッピングされた位置は、検出された振動周波数を減衰し得る質量１２６の位置とみなされ得る。

プロセッサー１１０は、センサー１３０からセンサーデータ１３２を受信してもよく、それに応じて、センサーデータ１３２によって示される振動の一つまたは複数の特性を決定し得る。例えば、プロセッサー１１０は、ある時間の範囲にわたる振動の振幅、ある時間の範囲にわたる振動の加速力、振動の持続時間、振動の各段階の長さ、振幅の変化率、振動の周波数、振動の速度、振動の加速などを決定し得る。プロセッサー１１０は、決定された特性をメモリー１１２に記憶し得る。

決定された特性に基づいて、プロセッサー１１０は、メモリー１１２に格納されたマップ１１４から質量１２６の位置を識別し得る。例えば、調整振動吸収装置１０１が振動周波数Ｙ_１で振動する場合、プロセッサー１１０は、標的位置として、マップ１１４の周波数Ｙ_１にマッピングされる、Ｘ_１００の位置を識別し得る。プロセッサー１１０は、制御データ１３８がモーターコントローラー１４０への入力であり得る、識別された位置Ｘ_１００に基づいて、制御データ１３８を生成し得る。制御データ１３８は、現在の位置から位置Ｘ_１００の標的位置に質量１２６を調整するために、アクチュエーター１２０によって実行される作動の量を示し得る。いくつかの実施例では、プロセッサー１１０は、保存された質量の現在の位置１２６に基づいて制御データ１３８を生成し得るように、質量の以前の位置または現在の位置１２６をメモリー１１２に格納し得る。例えば、質量１２６が周波数Ｙ_１での振動の検出の前に現在の位置Ｘ_２００に位置する場合、プロセッサー１１０は、質量１２６を位置Ｘ_２００から標的位置Ｘ_１００に移動させるために必要な作動量を示す制御データ１３８を生成し得る。プロセッサー１１０は、制御データ１３８をモーターコントローラー１４０に送信し得る。モーターコントローラー１４０は、駆動信号１４２が、パルスのトレーンを含むアクチュエーターコマンドであってもよく、ビーム１２４上の質量１２６の位置を調整するために制御アクチュエーター１２０を駆動または制御するのに有効であり得る、制御データ１３８を駆動信号１４２に変換し得る。アクチュエーター１２０が線形アクチュエーターであり得る実施例では、駆動信号１４２は、特定の量の回転によって、かつ特定の回転方向で、アクチュエーター１２０のねじ（以下に説明）を回して、ビーム１２４上の質量１２６の位置を位置Ｘ_１００に調整するのに有効な信号であり得る。

実施例では、検出された周波数とビーム１２４上の質量１２６の位置との間のマッピングは、マップ１１４に存在しない場合がある。不在に応答して、調整振動吸収装置１０１は、検索モードを実行し得る。検索モードの実行は、質量１２６を現在の位置から＋ｘ方向または－ｘ方向の一つに沿って移動させ、および移動中に、調整振動吸収装置１０１の振動特性（例えば、振幅または周波数）を連続的に測定することを含む。プロセッサー１１０は、センサー１３０から測定された振動特性を受信してもよく、測定された特性をマップ１１４で連続的に検索して、ビーム１２４上の質量１２６の標的位置を識別し得る。実施例では、プロセッサー１１０は、センサー１３０から電流測定周波数を受信してもよく、位置とマップ１１４における電流測定周波数との間のマッピングの存在を識別し得る。プロセッサー１１０は、識別されたマッピングに基づいて制御データ１３８を生成して、標的位置が現在の測定された周波数にマッピングされた位置であることを示すことができる。モーターコントローラー１４０は、電流測定周波数を減衰させるために、標的位置に質量１２６を駆動するための駆動信号１４２を生成し得る。

調整振動吸収装置１０１は、継続的に振動を検出し、ビーム１２４上の質量１２６の所望の標的位置を識別または探索して、調整振動吸収装置１０１によって経験される異なる振幅および／または周波数の振動を減衰または抑制し得る。ビーム１２４上の質量１２６の位置の連続的な検出および調整の結果として、調整振動吸収装置１０１は、振動の変化に適応する適応調整振動吸収装置として実装され得る。連続検出はまた、システム１００が、異なる周波数を減衰させ得る質量１２６の異なる位置を学習することを可能にする。異なる周波数を減弱し得る質量１２６の異なる位置を学習することによって、振動を減弱するシステム１００の効率が連続的に改善され得る。例えば、プロセッサー１１０は、成功した減衰を示し、不十分な減衰のマッピングを排除する実験データおよび動作データをマップ１１４に連続的に読み込んでもよく、その結果、プロセッサー１１０は、各振動検出の検出に応答して、質量１２６の適切な位置を迅速に特定し得る。

いくつかの実施例では、プロセッサー１１０は、調整振動吸収装置１０１に対して実行される一つまたは複数の試験の結果に基づいて、マップ１１４を生成し得る。例えば、増加する周波数を有する上昇正弦波掃引試験は、増加する周波数の範囲を有する異なる振動に調整振動吸収装置１０１を曝露することによってなど、調整振動吸収装置１０１上で実施され得る。別の実施例では、減少する周波数を有する減少正弦波掃引試験は、調整振動吸収装置１０１を、減少する周波数の範囲を有する異なる振動に曝露することによってなど、調整振動吸収装置１０１上で実施され得る。加速度計は、第一の加速度計が、センサー１３０に近接し得る第一の位置に配置されてもよく、第二の加速度計が、質量１２６が、Ｘ_１００などのビーム１２４上の特定の位置にあるときに、質量１２６の表面上にあり得る第二の位置に配置され得るなど、調整振動吸収装置１０１の異なる位置に配置され得る。第一の加速度計は、正弦波掃引試験から入力された振動に対して調整振動吸収装置１０１の応答を示す第一の加速度データを出力し得る。第二の加速度計は、正弦波掃引試験から入力された振動に対する質量１２６の応答を示す第二の加速度データを出力し得る。プロセッサー１１０は、第一の加速度データおよび第二の加速度データについて分析を行ってもよい。例えば、プロセッサー１１０は、第一の加速度データの中で最も低い加速度に対応する周波数を識別してもよく、識別された周波数は、質量１２６を調整してＸ_１００に位置付けることによって最適に減衰し得る周波数であり得る。一実施例では、第一の加速度データの中で最も低い加速度は、入力振動が識別された周波数を有し、かつ質量１２６がＸ_１００に位置するとき、調整振動吸収装置１０１が最小の程度の振動を経験することを示し得る。従って、プロセッサー１１０は、識別された周波数をマップ１１４内の位置Ｘ_１００にマップし得る。プロセッサー１１０は、マップ１１４を生成するために、引き続き、ビーム１２４上の質量１２６の全ての可能な位置の周波数を識別し、マッピングを実行し得る。

いくつかの実施例では、プロセッサー１１０は、プロセッサー１１０と通信するように構成されるディスプレイ１１５上にユーザーインターフェイス１１６を出力するようにさらに構成され得る。ユーザーは、ユーザーインターフェイス１１６、例えば、振動の加速度レベル、ビーム１２４上の質量位置、調整振動吸収装置１０１によって経験される振動の周波数の中で認識された優性周波数、分離された周波数のパーセント分離などのシステム１００に関するさまざまなデータを表示することができる。ユーザーインターフェイス１１６は、さらに、質量１２６をデフォルト位置Ｘ_１００に戻すために、システム１００を非アクティブ化するための選択を行うなど、ユーザーがユーザー入力を入力することを可能にし得る。いくつかの実施例では、ユーザーインターフェイス１１６は、回転翼航空機のオペレーターが、システム１００に関するデータを閲覧し、調整振動吸収装置１０１の作動および停止を制御することができるように、調整振動吸収装置１０１が配置され得る回転翼航空機の表示装置上に表示され得る。

図２Ａは、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置される、適応調整振動吸収装置の側面図を示す。図２Ａは、明確にするために再び説明されない、図１の構成要素と同一に標識された構成要素を含み得る。図２Ａの記述は、図１の構成要素の少なくとも一部を参照し得る。

図２に示す実施例では、入力振動２３０が、調整振動吸収装置１０１に適用され得る。調整振動吸収装置１０１が振動すると、ビーム１２４が振動し、固定点１２２の周りを方向１５２に回転し得る。ビーム１２４が振動するにつれて、調整振動吸収装置１０１の一つまたは複数の減衰構成要素が、ビーム１２４の振動を制限し得る。例えば、調整振動吸収装置１０１は、ビーム１２４の振動に基づいてそれぞれ伸長または圧縮し得るばね２０１およびばね２０２を含み得る。ばね２０１、２０２の伸長および圧縮は、方向２００にあってもよく、方向２００は、方向１５０に直交し、ビーム１２４の長手方向に横断する。ばね２０１、２０２の伸長および圧縮は、ビーム１２４が、閾値角度を外れて回転または振動しないように（例えば、範囲外の振動は、周囲の構成要素を損傷し得る）、ビーム１２４の振動を制限し得る。実施例では、閾値角度は、ビーム１２４が、方向１５２に角度［－φ：φ］の範囲内に振動し得るように、φとして表示され得る。いくつかの実施例では、質量１２６のサイズおよび／または重量は、ばね２０１、２０２の剛性にさらに基づいてもよい。従って、ばね２０１、２０２の剛性の変化は、質量１２６のサイズを固定したまま、ビーム１２４上の質量１２６の位置と振動周波数との間のマッピング（例えば、図１に示すマップ１１４）を変え得る。

ビーム１２４が、調整振動吸収装置１０１によって適用された振動２３０によって振動するとき、質量１２６の重量が、＋／－ｙ方向（方向２００に沿って）に力を与えて、調整振動吸収装置１０１に適用された振動２３０を減衰し得る。ビーム１２４の振動が励起されているとき、調整振動吸収装置１０１に適用される振動２３０も減衰され得る。ビーム１２４上の方向１５０に沿った質量１２６の異なる位置は、質量１２６の重量およびばね２０１および２０２の剛性とともに、適用された力が、調整振動吸収装置１０１に適用された振動の発振を相殺し得るように、ビーム１２４によって回転方向１５２に異なる力を生じることがある。

いくつかの実施例では、調整振動吸収装置１０１は、ビーム１２４が閾値角度を外れた角度で回転するのを防止するために、受動的減衰装置２１０（装置２１０）などの追加の減衰構成要素を含み得る。装置２１０は、ビーム１２４の回転範囲（例えば、－φからφまで）外の位置に配置され得る。装置２１０の位置は、装置２１０がビーム１２４に接触するのを防止し得る。

一実施例では、装置２１０は永久磁石であってもよく、一つまたは複数のプレート２２０がビーム１２４上に配置されてもよく、プレート２２０はそれぞれ、アルミニウムまたは銅などの導電材料で作製され得る。装置２１０の位置がビーム１２４の回転範囲外であるため、ビーム１２４が閾値角度－φまたはφに回転する場合、プレート２２０は永久磁石（装置２１０）に接触しない場合がある。しかしながら、プレート２２０は、永久磁石の磁場がプレート２２０に電流を誘導して、閾値角度φ（例えば、レンの法則）を超えるさらなる運動を制限することができるように、および従って、ビーム１２４が、方向１５２において角度［－φ：φ］の範囲外で振動または回転するのを防ぐように、永久磁石（装置２１０）を用いて誘導範囲内にあり得る。

別の実施例では、装置２１０は、ビーム１２４の回転範囲外の位置に配置されたエラストマーまたはばねバンパーであり得る。ビーム１２４が、角度［－φ：φ］の範囲外で発振する場合、エラストマーまたはばねバンパーは、ビーム１２４の動きを制限し得る。いくつかの実施例では、プロセッサー１１０は、異なる入力に基づいて制御装置２１０を起動または停止するなど、装置２１０を制御するようにさらに構成され得る。例えば、調整振動吸収装置１０１が航空機内に配置されるとき、プロセッサー１１０は、装置２１０を起動して、航空機の開始期間中、ビーム１２４の動きを減衰させ、特定の量の時間経過後に、ビーム１２４の動きの制限を停止して、調整振動吸収装置１０１が制限のない条件下で動作することを可能にし得る。いくつかの実施例では、プロセッサー１１０はまた、ビーム１２４の任意の動きを完全に防止するために、装置２１０を起動して、ブレーキ調整振動吸収装置１０１を制動し得る。このように、プロセッサー１１０は、ビーム１２４の動きを制御するために部分減衰を実行するか、またはビーム１２４の動きをロックするために完全な減衰を実行するように構成され得る。

いくつかの実施例では、特定の状況の検出に応答して、調整振動吸収装置１０１は、ビーム１２４上のＸ_１００などのホームまたはデフォルト位置に質量１２６を戻すことができる。例えば、センサー１３０は、時間間隔で振動２３０の振幅を測定してもよく、測定された振幅をプロセッサー１１０に送信し得る。プロセッサー１１０は、振動２３０の各受信振幅を、メモリー１１２に記憶され得る閾値振幅の範囲と比較し得る。測定された振幅が閾値振幅の範囲外であると検出または決定することに応答して、プロセッサー１１０は、質量１２６の現在の位置からＸ_１００のデフォルト位置に戻る動きの量を示す制御データ１３８を生成し得る。従って、モーターコントローラー１４０は、現在の位置からデフォルト位置に戻るように質量１２６を駆動するための駆動信号１４２を生成し得る。別の実施例では、センサー１３０は、時間間隔で振動の周波数２３０を測定してもよく、測定された周波数をプロセッサー１１０に送信し得る。プロセッサー１１０は、各受信された振動の周波数２３０を、事前に定義され、メモリー１１２に格納され得る、定義された範囲の周波数と比較し得る。測定された周波数が周波数の範囲外であると検出または決定することに応答して、プロセッサー１１０は、質量１２６の現在の位置からＸ_１００のデフォルト位置に戻る動きの量を示す制御データ１３８を生成し得る。

図２Ｂおよび図２Ｃはそれぞれ、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置される適応調整振動吸収装置の側面図を示す。図２Ｂおよび２Ｃは、明確にするために再び説明されない、図１～２の構成要素と同一に標識された構成要素を含み得る。図２Ｂおよび２Ｃの記述は、図１～２の構成要素の少なくとも一部を参照し得る。

図２Ｂおよび図２Ｃに示す実施例では、ビーム１２４は、ビーム１２４は固定点１２２の周りを振動するように、固定点１２２で調整振動吸収装置１０１に取り付けられたビーム１２４の固定端部を有するカンチレバービームであり得る。図２Ｂに示される例では、ビーム１２４が閾値角度［－φ：φ］の範囲外で回転または振動しないように、ばね２０１、２０２は、カンチレバービーム（例えば、ビーム１２４）の振動を制限するために伸長または圧縮することができる。図２Ｃに示す例では、調整振動吸収装置１０１は、カンチレバービーム（例えば、ビーム１２４）を含み得るが、ばね２０１、２０２を除外し得る。調整振動吸収装置１０１がばね２０１、２０２を除外する時、カンチレバービーム（例えば、ビーム１２４）の振動は、ビーム１２４の固定端部の固定点１２２における調整振動吸収装置１０１への取り付けによって提供される剛直な支持体によって制限され得る。

図３は、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置される適応調整振動吸収装置の上面図を示す。図３は、明確にするために再び説明されない、図１～２Ｃの構成要素と同一に標識された構成要素を含み得る。図３の記述は、図１～２Ｃの構成要素の少なくとも一部を参照し得る。

図３に示す例では、アクチュエーター１２０は、サーボモーター３００と、ナット３０５と、ねじ３１０とを含む回転アクチュエーターまたは線形アクチュエーターであってもよく、質量１２６はナット３０５に取り付けられてもよく、ねじ３１０はサーボモーター３００に取り付けられてもよい。サーボモーター３００が回転するにつれて、ねじ３１０は、ねじ３１０がサーボモーター３００に取り付けられているために同じ方向に回転し得る。従って、サーボモーター３００は、ねじ３１０を回転させるように構成される電気モーターであってもよく、ねじ３１０は、回転運動を直線運動に変換する機構であり得る。ねじ３１０によって変換された直線運動は、ナット３０５を方向１５０に沿って移動させ得る。従って、質量１２６をナット３０５に取り付けることによって、質量１２６は、サーボモーター３００およびねじ３１０の回転に従って、ビーム１２４の方向１５０に沿って移動し得る。別の実施例では、アクチュエーター１２０は、ビーム１２４に沿って方向１５０に質量１２６を移動させるように構成されるステッピングモーターを含む移動ナット線形アクチュエーターであり得る。

ビーン１２４上の質量１２６の移動量は、サーボモーター３００の回転量に基づいてもよく、質量１２６の移動の方向（＋ｘまたは－ｘ）は、サーボモーター３００の回転の方向に基づいてもよい。モーターコントローラー１４０は、パルス３０１などの入力パルスのトレーンをアクチュエーター１２０に含んでもよい、駆動信号１４２を入力するように構成され得る。サーボモーター３００の回転量は、駆動信号１４２間のパルスのパルス幅に基づいてもよい。例えば、サーボモーター３００は、パルス幅Ｗでパルス３０１を受信してもよく、サーボモーターを方向３２０で０度（０°）から９０度（９０°）に回転させ得る。

プロセッサー１１０によって生成される制御データ１３８は、サーボモーター３００を回転させるパルス幅Ｗおよび回転方向の値を示し得る。モーターコントローラー１４０は、制御データ１３８によって示されるパルス幅および回転方向に基づいて、駆動信号１４２を生成し得る。実施例では、質量１２６を、デフォルト位置Ｘ_Ｈ（この例では、Ｘ_１００である）から位置Ｘ_３００に調整する必要がある。プロセッサー１１０は、特定の量（例えば、度数、例えば、３６０度の２５％が９０度であるなどのパーセント）だけ、回転方向３２０（方向３２０）でサーボモーター３００を回転させるパルス幅Ｗの値を示す制御データ１３８を生成し得る。モーターコントローラー１４０は、制御データ１３８によって示されるパルス幅および方向に従って駆動信号１４２を生成してもよく、サーボモーター３００に駆動信号１４２を入力し得る。サーボモーター３００が方向３２０に回転するにつれて、ねじ３１０はまた、方向３２０に回転してもよく、質量１２６を＋ｘ方向に沿って移動させてもよい。別の実施例では、質量１２６は、デフォルト位置Ｘ_３００からデフォルト位置Ｘ_１００に戻るように調整される必要がある。プロセッサー１１０は、特定の量だけ回転方向３２２（方向３２２）にサーボモーター３００を回転させるパルス幅Ｗの値を示す制御データ１３８を生成し得る。サーボモーター３００が方向３２２に回転するにつれて、ねじ３１０はまた、方向３２２に回転してもよく、質量１２６を－ｘ方向に沿って移動させてもよい。

図４は、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置される適応調整振動吸収装置を示す。図４は、明確にするために再び説明されない、図１～３の構成要素と同一に標識された構成要素を含み得る。図４の記述は、図１～３の構成要素の少なくとも一部を参照し得る。

調整振動吸収装置１０１の例示的実施形態では、アクチュエーター１２０は、ビーム１２４の固定端部の代わりに、ビーム１２４の自由端部に配置され得る。ビーム１２４の自由端部上のアクチュエーター１２０の配置は、ビーム１２４の自由端部に向かってさらなる重量を付加してもよく、総動的質量（例えば、振動の検出時に動作している構成要素の質量）を、質量の質量１２６およびアクチュエーター１２０の質量の総和に等しくし得る。従って、図４に示す例では、アクチュエーター１２０がビーム１２４の自由端部に配置される間、質量１２６の質量の減少は、同じ性能を維持してもよく、調整振動吸収装置１０１の総質量の比較的より効果的な使用をもたらし得る。これは、ビーム１２４上の質量１２６の位置と、調整振動吸収装置１０１によって経験される振動の周波数との間の関係を変化させ得る。従って、メモリー１１２は、マップ１１４とは異なってもよいマップ４００を保存するようにさらに構成され得る。例えば、質量１２６の位置Ｘ_１００は、マップ１１４の周波数Ｙ_１にマッピングされるが、マップ６００の周波数Ｚ_１にマッピングされる。さらに、アクチュエーターの位置が、ビーム１２４の固定端部の代わりにビーム１２４の自由端部にあるため、質量１２６の位置のインデックスは、アクチュエーター１２０が固定端部に位置する時のビーム１２４上の質量１２６の位置のインデックスとは異なってもよい。例えば、アクチュエーター１２０が固定端部に位置する位置Ｘ_１００は、アクチュエーター１２０が自由端部に位置する位置Ｘ_６００と同等であり得る。プロセッサー１１０は、図１に関して上述したマップ１１４の使用と類似した、マップ４００を使用して、調整振動吸収装置１０１によって経験される異なる振動を減衰し得る質量１２６の位置を識別するように構成され得る。

図５Ａは、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、図４の適応調整振動吸収装置の側面図を示す。図５Ａは、明確にするために再び説明されない、図１～４の構成要素と同一に標識された構成要素を含み得る。図５Ａの記述は、図１～４の構成要素の少なくとも一部を参照し得る。

図５Ａに示すように、アクチュエーター１２０は、ビーム１２４の自由端部に配置され得る。ビーム１２４が方向１５２で振動するにつれて、アクチュエーター１２０はまた、ビーム１２４とともに振動し得る。さらに、減衰装置２１０は、アクチュエーター１２０が装置２１０と接触しなくてもよい位置に位置し得る。装置２１０が永久磁石である実施例では、永久磁石がプレート２２０上に磁場を誘導してビーム１２４およびアクチュエーターの発振を制限して発振が範囲外にならないように、プレート２２０はアクチュエーター２１０の表面上に配置され得る。

図５Ｂは、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、図４の適応調整振動吸収装置の上面図を示す。図５Ｂは、明確にするために再び説明されない、図１－５Ａの構成要素と同一に標識された構成要素を含み得る。図５Ｂの記述は、図１－５Ａの構成要素の少なくとも一部を参照し得る。

図５Ｂに示すように、アクチュエーター１２０がビーム１２４の自由端部に配置されるため、方向３２０に回転するサーボモーター３００は、質量１２６を－ｘ方向に移動させてもよく、方向３２２に回転するサーボモーター３００は、質量１２６をｘ方向に移動させてもよい。

図６は、本明細書に提示される少なくともいくつかの実施形態に従って配置される、適応調整振動吸収装置を実施するためのプロセスに関するフロー図を示す。図６のプロセスは、例えば、上で論じたシステム１００を使用して実施され得る。例示的なプロセスは、ブロックＳ２、ＳＳ４、Ｓ６、および／またはＳ８のうちの一つまたは複数によって図示されるように、一つまたは複数の動作、アクション、または機能を含んでもよい。離散ブロックとして図示されるが、さまざまなブロックは、所望の実装に応じて、追加のブロックに分割され、より少ないブロックに結合され、除去され、または並列に行われてもよい。

処理は、ブロックＳ２、「構造の振動の検出する」で開始され得る。ブロックＳ２で、調整振動吸収装置のセンサーは、質量がビーム上の現在の位置に位置するときに、構造の振動を検出し得る。

処理は、ブロックＳ２からブロックＳ４、「検出された振動に基づいてビーム上の質量の標的位置を識別する」まで継続する。ブロックＳ４で、プロセッサーは、検出された振動に基づいて、ビーム上の質量の標的位置を識別し得る。例えば、プロセッサーは、ビーム上の質量の標的位置と振動の周波数との間のマッピングを識別してもよく、マッピングはメモリーに格納され得る。いくつかの実施例では、マッピングは、ビーム上の質量の一つまたは複数の異なる位置と一つまたは複数の周波数との間のマッピングのセットの中の一つである。

処理は、ブロックＳ４からブロックＳ６、「識別された標的位置に基づいて駆動信号を生成する」まで継続し得る。ブロックＳ６で、モーターコントローラーは、ビーム上の質量の位置を調整するためにアクチュエーターを制御するのに効果的であり得る駆動信号を生成し得る。いくつかの実施例では、アクチュエーターを制御することは、モーターを制御してビーム内のねじを回転させることを含み得る。

処理は、ブロックＳ６からブロックＳ８、「駆動信号に基づいてアクチュエーターを制御して、ビーム上の現在の位置からビーム上の標的位置への質量の位置を調整する」まで継続し得る。ブロックＳ８では、モーターコントローラーは、駆動信号に基づいてアクチュエーターを制御して、ビーム上の現在の位置からビーム上の標的位置への質量の位置を調整し得る。ビーム上の標的位置に配置される質量は、調整振動吸収装置によって経験される振動を減衰し得る。いくつかの実施例では、アクチュエーターは、振動を減衰させるときに、ビーム上の質量の位置をデフォルト位置へ調整し得る。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のためであり、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用される単数形「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、複数形も含むことが意図されているが、文脈によって明らかにそうではないことが示される場合は、その限りではない。本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を特定するが、一つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／またはそれらのグループの存在または追加を除外しないことがさらに理解されるであろう。

以下の特許請求の範囲の全ての手段またはステッププラス機能要素の対応する構造、材料、行為および同等物は、もしあれば、具体的に請求される他の特許請求の要素と組み合わせて、機能を実行するための構造、材料または行為を含むことを意図している。本発明の説明は、例示および説明の目的で提示されてきたが、本発明に開示された形態で網羅的または限定されるものではない。多くの修正および変形は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理および実際の応用を最もよく説明し、当業者が、考えられる特定の用途に適したさまざまな修正を有するさまざまな実施形態について本発明を理解できるように選択および説明された。

Claims (20)

1. 振動を減衰する方法であって、
   構造の振動を検出することと、
   前記検出された振動に基づいて、ビーム上の質量の標的位置を識別することと、
   前記識別された標的位置に基づいて駆動信号を生成することであって、前記駆動信号がアクチュエーターを制御して前記ビーム上の前記質量の位置を調整するために有効である、生成することと、
   前記駆動信号に基づいて前記アクチュエーターを制御して、前記ビーム上の現在の位置から前記ビーム上の前記標的位置へ前記質量の位置を調整して、前記振動を減衰させることとを含む、方法。
2. 前記アクチュエーターのモーターを制御して、前記ビームに沿って前記質量を駆動することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記質量に対する前記標的位置を識別することが、前記標的位置と前記振動の測定された周波数との間のマッピングを識別することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記マッピングが、前記ビーム上の前記質量の一つまたは複数の異なる位置と、一つまたは複数の振動周波数との間のマッピングのセットの中の一つである、請求項３に記載の方法。
5. 前記質量の位置を、
   前記構造の前記振動の振幅が、閾値振幅の範囲外であること、および
   前記構造の前記振動の周波数が、定義された周波数範囲の外側にあること、のうちの一つを検知することに応答して、所定のデフォルト位置に調整することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ビーム上の前記質量の位置と、前記検出された振動の測定された周波数との間の定義されたマッピングの不在を識別することと、
   前記定義されたマッピングの前記不在の前記識別に応答して、前記現在の位置から前記ビームに沿って前記質量を駆動するように前記アクチュエーターを制御し、前記ビーム上の前記質量の所望の位置を識別することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 調整振動吸収装置であって、
   ビームであって、前記ビームの固定端部が、前記調整振動吸収装置の固定点に取り付けられ、そのため前記ビームが前記固定点の周りを振動するように動作可能である、ビームと、
   前記ビーム上に配置された質量と、
   前記ビーム上の前記質量の位置を調整するように構成されるアクチュエーターと、
   前記アクチュエーターを制御するように構成されるモーターコントローラーと、
   センサーであって、
   前記構造の振動を検出し、
   前記振動に関連付けられるセンサーデータを生成し、
   前記センサーデータをプロセッサーに送信するように構成される、センサーとを含み、
   前記モーターコントローラーが、
   制御データが前記センサーデータに基き、前記制御データが前記ビーム上の前記質量の標的位置を示すように、前記プロセッサーから前記制御データを受信し、
   前記受信した制御データに基づいて駆動信号を生成し、
   前記質量が前記ビーム上の前記標的位置に位置することが、前記振動を減衰させるのに有効であるように、前記駆動信号に基づいて前記アクチュエーターを制御して、前記ビーム上の現在の位置から前記ビーム上の前記標的位置に前記質量の位置を調整するように構成される、調整振動吸収装置。
8. 前記モーターコントローラーが、前記アクチュエーターのモーターを制御して前記ビームに沿って前記質量を駆動するようにさらに構成される、請求項７に記載の調整振動吸収装置。
9. 前記ビームが、カンチレバービームである、請求項７に記載の調整振動吸収装置。
10. 前記アクチュエーターが、前記ビームの自由端部に配置される、請求項７に記載の調整振動吸収装置。
11. 前記アクチュエーターが、前記ビームの前記固定端部に配置される、請求項７に記載の調整振動吸収装置。
12. 回転角度の範囲内の前記ビームの発振を制限するように構成される一つまたは複数の減衰構成要素をさらに含む、請求項７に記載の調整振動吸収装置。
13. 前記固定点がピボットであり、そのため、前記ビームがピボットの周りを回転するように動作可能である、請求項７に記載の調整振動吸収装置。
14. 振動を減衰させるのに有効なシステムであって、
    調整振動吸収装置であって、
    ビームであって、前記ビームの固定端部が、前記調整振動吸収装置の固定点に取り付けられ、そのため前記ビームが前記固定点の周りを振動するように動作可能である、ビームと、
    前記ビーム上に配置された質量と、
    前記ビーム上の前記質量の位置を調整するように構成されるアクチュエーターと、
    前記アクチュエーターを制御するように構成されるモーターコントローラーと、
    構造の振動を検出するように構成されるセンサーと、
    メモリーと、
    調整振動吸収装置および前記メモリーと通信するように構成されるプロセッサーとを含む、調整振動吸収装置を含み、
    前記センサーが、
    前記振動に関連付けられるセンサーデータを生成し、
    前記センサーデータを前記プロセッサーに送信するようにさらに構成され、
    前記プロセッサーが、
    前記センサーデータに基づいて、前記ビーム上の前記質量の標的位置を識別し、
    前記識別された標的位置を示す制御データを生成し、
    前記制御データを前記モーターコントローラーに送信するように構成され、
    前記モーターコントローラーが、
    前記制御データを前記プロセッサーから受信し、
    前記受信した制御データに基づいて駆動信号を生成し、
    前記質量が前記ビーム上の前記標的位置に位置することが、前記振動を減衰させるのに有効であるように、前記駆動信号に基づいて前記アクチュエーターを制御して、前記ビーム上の現在の位置から前記ビーム上の前記標的位置に前記質量の位置を調整するように構成される、システム。
15. 前記標的位置の前記識別が、前記標的位置と前記振動の測定される周波数との間のマッピングに基づいており、前記マッピングが前記メモリーに格納される、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記マッピングが、前記ビーム上の前記質量の一つまたは複数の異なる位置と、一つまたは複数の振動周波数との間のマッピングのセットの中の一つであり、前記マッピングのセットが、前記メモリーに格納される、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記モーターコントローラーが、前記アクチュエーターを制御して、前記質量の位置を、
    前記構造の前記振動の振幅が閾値振幅の範囲外であること、および
    前記構造の前記振動の周波数が、定義された周波数範囲の外側にあることの一つを検知することに応答して、デフォルト位置に調整するようにさらに構成される、請求項１４に記載のシステム。
18. 回転角度の範囲内の前記振動によって引き起こされる前記ビームの前記振動を制限するように構成される一つまたは複数の減衰構成要素をさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
19. 前記アクチュエーターが、前記ビームの自由端部に配置される、請求項１４に記載の調整振動吸収装置。
20. 前記アクチュエーターが、前記ビームの前記固定端部に配置される、請求項１４に記載の調整振動吸収装置。

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