JP6830729B2 - Control device for rotary inertial mass damper - Google Patents
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Description
本発明は、回転マスの回転慣性質量による慣性力を発生させる回転慣性質量ダンパの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for the rotational inertia mass dampers for generating an inertial force due to rotational inertia mass of the rotating mass.
従来、この種の回転慣性質量ダンパとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この回転慣性質量ダンパは、筒状に形成された固定筒と、この固定筒に、軸線方向に移動自在に部分的に収容されたねじ軸と、このねじ軸に複数のボールを介して螺合するナットと、ナットに一体に取り付けられ、固定筒に回転自在に支持されるとともに、固定筒の外周に配置された筒状の回転マスを備えている。ねじ軸、ボール及びナットは、いわゆるボールねじを構成している。
Conventionally, as this kind of rotational inertia mass damper, for example, those disclosed in
以上の構成の回転慣性質量ダンパでは、固定筒及びねじ軸が、構造物の所定の第１及び第２部位にそれぞれ連結され、構造物の振動に伴う第１部位と第２部位の間の相対変位が固定筒及びねじ軸に伝達される。それに伴い、ねじ軸が固定筒に対して軸線方向に移動し、このねじ軸の移動が、ナットで回転運動に変換された状態で回転マスに伝達され、それにより回転マスが回転する。その結果、この回転マスの回転慣性質量による慣性力が、回転慣性質量ダンパの抵抗力となって第１及び第２部位に作用することにより、構造物の振動が抑制される。 In the rotary inertial mass damper having the above configuration, the fixed cylinder and the screw shaft are connected to predetermined first and second parts of the structure, respectively, and are relative to each other between the first part and the second part due to the vibration of the structure. The displacement is transmitted to the fixed cylinder and the screw shaft. Along with this, the screw shaft moves in the axial direction with respect to the fixed cylinder, and the movement of the screw shaft is transmitted to the rotating mass in a state of being converted into a rotary motion by the nut, whereby the rotating mass rotates. As a result, the inertial force due to the rotational inertial mass of the rotary mass acts as a resistance force of the rotary inertial mass damper and acts on the first and second portions, so that the vibration of the structure is suppressed.
構造物に入力される振動波の特性は一定ではなく、その振幅の大きさや周波数はそのときどきで異なり、それに応じて、構造物の振動度合や振動数が変化する。これに対して、上述した従来の回転慣性質量ダンパでは、その構成から明らかなように、回転マスの回転慣性質量を制御できないことにより、回転慣性質量ダンパの適当な大きさの抵抗力が得られないことによって、構造物の振動を適切に抑制することができないおそれがある。 The characteristics of the vibration wave input to the structure are not constant, and the magnitude and frequency of its amplitude differ from time to time, and the degree of vibration and frequency of the structure change accordingly. On the other hand, in the conventional rotary inertial mass damper described above, as is clear from the configuration, the rotational inertial mass of the rotary mass cannot be controlled, so that a resistance force of an appropriate size of the rotary inertial mass damper can be obtained. Without it, the vibration of the structure may not be properly suppressed.
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、回転マスの回転慣性質量を制御でき、それにより、構造物の振動を適切に抑制することができる回転慣性質量ダンパの制御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 problems, can be controlled rotational inertia mass of the rotating masses, whereby the rotational inertia mass dampers which can appropriately suppress the vibration of the structure and to provide a control device.
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、基礎に立設された構造物の振動を抑制するための回転慣性質量ダンパの制御装置であって、構造物の振動に伴って発生した構造物の変位が伝達されるとともに、伝達された構造物の変位を回転動力に変換する変換機構と、回転自在の回転マスと、変換機構で変換された回転動力を変速した状態で回転マスに伝達するとともに、変速比を変更可能に構成された変速装置と、構造物に入力される地震動を計測する地震計と、計測される地震動中の卓越する周波数成分である卓越周波数成分を算出する卓越周波数成分算出手段と、算出された卓越周波数成分に基づいて、変速比を設定する変速比設定手段と、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、構造物の振動に伴って発生した構造物の変位が、変換機構に伝達され、変換機構に伝達された構造物の変位は、変換機構によって回転動力に変換される。また、変換機構で変換された回転動力は、変速比を変更可能な変速装置により変速された状態で、回転自在の回転マスに伝達される。上記の変速比は、地震動中の卓越する周波数成分である卓越周波数成分に基づいて設定される。このように、変速装置の変速比を設定することによって、回転マスの実質的な回転慣性質量を制御でき、それにより、構造物の振動を適切に抑制することができる。 According to this configuration, the displacement of the structure generated by the vibration of the structure is transmitted to the conversion mechanism, and the displacement of the structure transmitted to the conversion mechanism is converted into rotational power by the conversion mechanism. Further, the rotational power converted by the conversion mechanism is transmitted to the rotatable rotary mass in a state where the gear is changed by the transmission whose gear ratio can be changed. The above gear ratio is set based on the predominant frequency component, which is the predominant frequency component during seismic motion. By setting the gear ratio of the transmission in this way , it is possible to control the substantial rotational inertia mass of the rotating mass, whereby the vibration of the structure can be appropriately suppressed.
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実施形態による回転慣性質量ダンパ１を示している。以下、便宜上、図１の左側及び右側をそれぞれ「左」及び「右」として説明する。図１に示すように、回転慣性質量ダンパ１は、ケース状の本体部２と、本体部２内に収容された円筒状の内筒３及び外筒４と、本体部２に対して軸線方向（図１の左右方向）に移動自在に設けられたねじ軸５と、ねじ軸５に複数のボール（図示せず）を介して回転自在に螺合するナット６を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a rotary
本体部２は、軸線方向に互いに対向する板状の左右の側壁２ａ、２ｂと、両側壁２ａ、２ｂの間に設けられた筒状の筒壁２ｃを一体に有しており、左右の側壁２ａ、２ｂの互いに対向する面の各々には、スラスト軸受けＢＥ１が取り付けられ、固定されている。これらの一対のスラスト軸受けＢＥ１、ＢＥ１は、互いに同軸状に配置されている。左側壁２ａには、厚さ方向の外方に突出する凸部２ｄが一体に設けられており、凸部２ｄには、後述する回転マス８、８の回転に伴って作用するトルクでは回転しない程度の摩擦を有する自在継手を介して、第１取付具ＦＬ１が設けられている。また、右側壁２ｂには、厚さ方向に貫通する挿入孔２ｅが形成されており、凸部２ｄ及び挿入孔２ｅは、スラスト軸受けＢＥ１、ＢＥ１と同軸状に配置されている。また、左右の側壁２ａ、２ｂには、厚さ方向に貫通する支持孔２ｆが、上記の挿入孔２ｅと平行に並んで形成されており、支持孔２ｆには、ラジアル軸受けＢＥ２が設けられている。
The
内筒３は、軸線方向に互いに対向する円板状の左右の側壁３ａ、３ｂと、両側壁３ａ、３ｂの間に設けられた周壁３ｃを一体に有しており、本体部２内に、ナット６と同軸状に配置されている。左側壁３ａは本体部２の左側壁２ａの軸受けＢＥ１に、右側壁３ｂは本体部２の右側壁２ｂの軸受けＢＥ１に、それぞれ係合しており、それにより、内筒３は、軸受けＢＥ１、ＢＥ１を介して本体部２に、その軸線を中心として回転自在に支持されており、本体部２に対して移動不能である。また、右側壁３ｂの径方向の中央には、軸線方向に貫通する挿入孔（図示せず）が形成されている。外筒４は、円筒状に形成され、その内側に内筒３が同軸状に挿入されていて、ラジアル軸受け（図示せず）を介して内筒３に回転自在に支持されており、内筒３に対して軸線方向に移動不能である。
The
前記ねじ軸５は、ボール及びナット６とともにボールねじを構成している。また、ねじ軸５は、軸線方向に延びるとともに、内筒３に、その右側壁３ｂの挿入孔に挿入された状態で、軸線方向に移動自在に部分的に収容されており、本体部２の右側壁２ｂよりも右方に延びている。ねじ軸５の右端部には、回転マス８、８の回転に伴って作用するトルクでは回転しない程度の摩擦を有する自在継手を介して、第２取付具ＦＬ２が設けられている。ナット６は、内筒３の右側壁３ｂに同軸状に取り付けられ、本体部２の右側壁２ｂの挿入孔２ｅに挿入されており、本体部２に対して、内筒３と一体に回転自在である。
The
以上の構成により、ねじ軸５が本体部２に対して軸線方向に移動すると、この移動が上記のボールねじで回転運動に変換される結果、ナット６及び内筒３が回転する。
With the above configuration, when the
また、回転慣性質量ダンパ１は、内筒３と外筒４の間を接続／遮断するためのクラッチ７と、一対の回転マス８、８と、外筒４の回転を変速した状態で回転マス８、８に伝達するための変速装置９をさらに備えている。クラッチ７は、例えば摩擦クラッチであり、内筒３に取り付けられたインナーと、外筒４に取り付けられたアウターと、電磁式のアクチュエータ７ａ（図２参照）を有している。アクチュエータ７ａは、後述する制御装置２１に接続されており、クラッチ７の接続／遮断は、アクチュエータ７ａを介して、制御装置２１により制御される。クラッチ７が接続された状態で、ねじ軸５が本体部２に対して移動するのに伴ってナット６及び内筒３が回転すると、外筒４は内筒３と一体に回転する。なお、アクチュエータ７ａとして油圧式のものを用いてもよい。また、クラッチ７として、他の適当なクラッチ、例えば電磁パウダークラッチなどを用いてもよい。
Further, the rotary
各回転マス８は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄で構成され、円板状に形成されており、その厚さが比較的大きく、一対の回転マス８、８の一方は、変速装置９の後述する回転軸１０の左端部に、他方は回転軸１０の右端部に、それぞれ同軸状に一体に設けられている。なお、一対の回転マス８、８の一方を省略してもよいことは、もちろんである。
Each
変速装置９は、いわゆる平行軸式の有段変速装置であって、本体部２の前述した挿入孔２ｆ、２ｆにラジアル軸受けＢＥ２、ＢＥ２を介して挿入された回転軸１０と、互いに並列に設けられた第１ギヤ列１１及び第２ギヤ列１２と、シンクロメッシュ機構（同期噛合い機構）１３などで構成されており、２段の変速段を有している。回転軸１０は、ラジアル軸受けＢＥ２、ＢＥ２を介して本体部２に回転自在に支持されており、外筒４と平行に延びている。第１及び第２ギヤ列１１、１２ならびにシンクロメッシュ機構１３は、本体部２内に収容されている。
The
第１ギヤ列１１は、互いに噛み合う第１ギヤ１１ａ及び第２ギヤ１１ｂで構成されており、前者１１ａは外筒４に同軸状に一体に設けられ、後者１１ｂは、回転軸１０に同軸状に回転自在に設けられている。また、第２ギヤ列１２は、互いに噛み合う第３ギヤ１２ａ及び第４ギヤ１２ｂで構成されており、前者１２ａは外筒４に同軸状に一体に設けられ、後者１２ｂは、回転軸１０に同軸状に回転自在に設けられている。第１〜第４ギヤ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの歯数の設定については後述する。
The
シンクロメッシュ機構１３は、第２ギヤ１１ｂ及び第４ギヤ１２ｂを回転軸１０に選択的に接続／遮断するためのものであり、環状に形成されるとともに内歯が設けられたスリーブ１３ａや、スリーブ１３ａに連結されたシフトフォーク１３ｂ、シフトフォーク１３ｂを介してスリーブ１３ａを駆動する電磁式のアクチュエータ１３ｃ（図２参照）、第２及び第４ギヤ１１ｂ、１２ｂの各々に一体に設けられたクラッチギヤ（図示せず）などを有している。シンクロメッシュ機構１３は、車両用の有段変速装置に用いられるような周知のものであるので、その構成及び動作について簡単に説明する。
The
スリーブ１３ａは、回転軸１０に回転不能かつ軸線方向に移動自在に設けられており、第２ギヤ１１ｂと第４ギヤ１２ｂの間に配置されている。シンクロメッシュ機構１３では、スリーブ１３ａが図１に示す中立位置にあるときには、第２及び第４ギヤ１１ｂ、１２ｂと回転軸１０との間は、遮断された状態にある。また、アクチュエータ１３ｃによりスリーブ１３ａが中立位置から第２ギヤ１１ｂ側に駆動されると、スリーブ１３ａは、第２ギヤ１１ｂ及び回転軸１０の回転を互いに同期させながら第２ギヤ１１ｂ側に移動し、スリーブ１３ａの内歯が第２ギヤ１１ｂと一体のクラッチギヤと噛み合うことによって、第２ギヤ１１ｂが回転軸１０に接続されるとともに、第４ギヤ１２ｂと回転軸１０の間が遮断される。
The
一方、アクチュエータ１３ｃによりスリーブ１３ａが中立位置から第４ギヤ１２ｂ側に駆動されると、スリーブ１３ａは、第４ギヤ１２ｂ及び回転軸１０の回転を互いに同期させながら第４ギヤ１２ｂ側に移動し、スリーブ１３ａの内歯が第４ギヤ１２ｂと一体のクラッチギヤと噛み合うことによって、第４ギヤ１２ｂが回転軸１０に接続されるとともに、第２ギヤ１１ｂと回転軸１０の間が遮断される。
On the other hand, when the
アクチュエータ１３ｃは、制御装置２１に接続されており、シンクロメッシュ機構１３による第２及び第４ギヤ１１ｂ、１２ｂの回転軸１０への選択的な接続／遮断は、アクチュエータ１３ｃを介して、制御装置２１により制御される。これにより、外筒４の回転を回転マス８、８に伝達するための変速装置９のギヤ列として、第１及び第２ギヤ１１ａ、１１ｂから成る第１ギヤ列１１と、第３及び第４ギヤ１２ａ、１２ｂから成る第２ギヤ列１２の一方が選択される。
The
以上の構成の回転慣性質量ダンパ１は、例えば、図３に示すように、基礎（図示せず）に立設された高層の建物Ｂに適用され、この場合、本体部２が、第１取付具ＦＬ１及び第１連結部材ＥＮ１を介して、建物Ｂの上梁ＢＵに連結されるとともに、ねじ軸５が、第２取付具ＦＬ２及び第２連結部材ＥＮ２を介して、建物Ｂの下梁ＢＤに連結される。第１連結部材ＥＮ１は、上梁ＢＵから鉛直に立ち下がり、第２連結部材ＥＮ２は、下梁ＢＤから鉛直に立ち上がり、本体部２及びねじ軸５は、上下の梁ＢＵ、ＢＤと平行に延びている。回転マス８、８は、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２とともに付加振動系を構成しており、両者ＥＮ１、ＥＮ２は、比較的剛性の低い鋼材で構成されており、弾性を有している。
The rotary inertial
建物Ｂの振動に伴って上下の梁ＢＵ、ＢＤの間で相対変位が発生すると、この相対変位が本体部２及びねじ軸５に伝達されることによって、ねじ軸５が、本体部２に対して軸線方向に移動する。このねじ軸５の移動は、ナット６により回転運動に変換され、ナット６は、内筒３と一緒に本体部２に対して回転する。この場合、クラッチ７で内筒３と外筒４の間が接続されるとともに、シンクロメッシュ機構１３で第１ギヤ列１１が選択されているときには、内筒３の回転が、外筒４、第１及び第２ギヤ１１ａ、１１ｂを介して、両ギヤ１１ａ、１１ｂのギヤ比に基づく所定の第１変速比（第２ギヤ１１ｂの歯数／第１ギヤ１１ａの歯数）で変速された状態で、回転軸１０に伝達され、さらに回転マス８、８に伝達される。これにより、回転マス８、８が回転する結果、回転マス８、８の回転慣性質量による慣性力が発生する。
When a relative displacement occurs between the upper and lower beams BU and BD due to the vibration of the building B, the relative displacement is transmitted to the
一方、クラッチ７で内筒３と外筒４の間が接続され、シンクロメッシュ機構１３で第２ギヤ列１２が選択されているときには、内筒３の回転が、外筒４、第３及び第４ギヤ１２ａ、１２ｂを介して、両ギヤ１２ａ、１２ｂのギヤ比に基づく所定の第２変速比（第４ギヤ１２ｂの歯数／第３ギヤ１２ａの歯数）で変速された状態で、回転軸１０に伝達され、さらに回転マス８、８に伝達される。これにより回転マス８、８が回転する結果、回転マス８、８の回転慣性質量による慣性力が発生する。
On the other hand, when the
なお、シンクロメッシュ機構１３で選択されるギヤ列が第１ギヤ列１１と第２ギヤ列１２の間で変更され、変速装置９の変速比が第１変速比と第２変速比の間で切り替えられるときには、まず、クラッチ７で内筒３と外筒４の間が遮断された後、その状態でギヤ列の変更が行われ、変更されたギヤ列のギヤの回転軸１０への接続が完了した後に、クラッチ７で内筒３と外筒４の間が接続される。
The gear train selected by the
第１〜第４ギヤ１１ａ〜１２ｂの歯数は、例えば、次のようにして設定されている。すなわち、ねじ軸５に作用する回転マス８、８の実質的な回転慣性質量Ｍｄ（等価質量）は、第１ギヤ列１１が選択されているときには、次式（１）で表される。
Ｍｄ＝｛２π／（Ｌｄ×Ｒ１）｝2×ｍ×Ｄ2／８ ……（１）
ここで、Ｒ１は、上記の第１変速比（第２ギヤ１１ｂの歯数／第１ギヤ１１ａの歯数）であり、Ｌｄはねじ軸５のピッチ、ｍは回転マス８、８の質量、Ｄは回転マス８の径である。
The number of teeth of the first to
Md = {2π / (Ld × R1)} 2 × m ×
Here, R1 is the above-mentioned first gear ratio (number of teeth of the
一方、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄは、第２ギヤ列１２が選択されているときには、次式（２）で表される。
Ｍｄ＝｛２π／（Ｌｄ×Ｒ２）｝2×ｍ×Ｄ2／８ ……（２）
ここで、Ｒ２は、前記第２変速比（第４ギヤ１２ｂの歯数／第３ギヤ１２ａの歯数）である。
On the other hand, the rotational inertia mass Md of the
Md = {2π / (Ld × R2)} 2 × m ×
Here, R2 is the second gear ratio (the number of teeth of the
これらの式（１）及び（２）から明らかなように、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄは、第１及び第２ギヤ列１１、１２の一方を選択し、変速装置９の変速比を変更することによって、２段階に制御される。
As is clear from these equations (1) and (2), the rotational inertia mass Md of the
また、回転マス８、８、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２から成る付加振動系の固有振動数ｆａは、次式（３）で表される。
ｆａ＝sqrt（ｋ／Ｍｄ）／２π ……（３）
ここで、ｋは、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２の全体の剛性である。
Further, the natural frequency fa of the additional vibration system including the
fa = sqrt (k / Md) / 2π …… (3)
Here, k is the overall rigidity of the first and second connecting members EN1 and EN2.
第１及び第２ギヤ１１ａ、１１ｂの歯数は、第１ギヤ列１１が選択され、変速装置９の変速比として第１変速比Ｒ１が選択されているときに、付加振動系の固有振動数ｆａが例えば建物Ｂの１次モードの固有振動数（以下「１次固有振動数」という）ｆ１に同調するように（例えば、ほぼｆａ＝ｆ１になるように）、設定されている。より具体的には、上記式（１）及び（３）に基づいて、第１変速比Ｒ１、１次固有振動数ｆ１、ねじ軸５のピッチＬｄ、回転マス８、８の質量ｍ、回転マス８の径Ｄ、ならびに、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２の全体の剛性ｋの間に、次式（４）が成立するように、第１及び第２ギヤ１１ａ、１１ｂの歯数は設定されている。
Ｒ１＝｛（２π2×ｆ１×Ｄ）／Ｌｄ｝×sqrt｛ｍ／（２ｋ）｝ ……（４）
The number of teeth of the first and
R1 = {(2π 2 × f1 × D) / Ld} × sqrt {m / (2k)} …… (4)
また、第３及び第４ギヤ１２ａ、１２ｂの歯数は、第２ギヤ列１２が選択され、変速装置９の変速比として第２変速比Ｒ２が選択されているときに、付加振動系の固有振動数ｆａが例えば建物Ｂの２次モードの固有振動数（以下「２次固有振動数」という）ｆ２に同調するように（例えば、ほぼｆａ＝ｆ２になるように）、設定されている。より具体的には、上記式（２）及び（３）に基づいて、第２変速比Ｒ２、２次固有振動数ｆ２、ねじ軸５のピッチＬｄ、回転マス８、８の質量ｍ、回転マス８の径Ｄ、ならびに、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２の全体の剛性ｋの間に、次式（５）が成立するように、第３及び第４ギヤ１２ａ、１２ｂの歯数は設定されている。
Ｒ２＝｛（２π2×ｆ２×Ｄ）／Ｌｄ｝×sqrt｛ｍ／（２ｋ）｝ ……（５）
Further, the number of teeth of the third and
R2 = {(2π 2 × f2 × D) / Ld} × sqrt {m / (2k)} …… (5)
なお、第１及び第２変速比Ｒ１、Ｒ２はいずれも、値１．０よりも小さな高速側の変速比に設定されており、それにより、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄは、前記式（１）及び（２）から明らかなように、回転マス８、８の質量ｍよりも大きく増大される。
The first and second gear ratios R1 and R2 are both set to gear ratios on the high-speed side smaller than the value of 1.0, whereby the rotational inertia mass Md of the
制御装置２１は、バッテリや、電気回路、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、建物Ｂ内に設けられており、制御装置２１には、図２に示す地震計２２が接続されている。地震計２２は、建物Ｂの基礎に設置されており、建物Ｂに入力される地震動を計測するとともに、その計測信号を制御装置２１に入力する。制御装置２１は、地震計２２から入力された信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、建物Ｂの振動を抑制するための制振制御を実行し、それにより、アクチュエータ７ａ、１３ｃの動作を制御することで、変速装置９の変速比を設定（制御）する。
The
図４は、上記の制振制御を実行するための同調制御処理を示しており、本処理は、所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行される。まず、図４のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、建物Ｂが振動中であるか否かを判別する。この判別は、地震計２２で計測された地震動に基づいて行われる。このステップ１の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、建物Ｂが振動中であるときには、建物Ｂに入力されている地震動中の卓越する周波数成分である卓越周波数成分ｆｃｐを算出する（ステップ２）。この卓越周波数成分ｆｃｐの算出は、地震計２２で計測された地震動を周波数解析することによって、行われる。
FIG. 4 shows a tuning control process for executing the above-mentioned vibration damping control, and this process is repeatedly executed every predetermined time (for example, 100 msec). First, in
次いで、算出された卓越周波数成分ｆｃｐに基づいて、変速装置９の変速比を設定し（ステップ３）、本処理を終了する。このステップ３では、変速装置９の変速比の設定は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、まず、卓越周波数成分ｆｃｐの周波数が建物Ｂの前記１次固有振動数ｆ１に所定値を加算した値よりも小さいときには、卓越周波数成分ｆｃｐの周波数が１次固有振動数ｆ１に近いとして、付加振動系の固有振動数ｆａを建物Ｂの１次固有振動数ｆ１に同調させるために、変速装置９の変速比は第１変速比Ｒ１に設定（制御）される。
Next, the gear ratio of the
一方、卓越周波数成分ｆｃｐの周波数が建物Ｂの前記１次固有振動数ｆ１に所定値を加算した値以上であるときには、卓越周波数成分ｆｃｐの周波数が、１次固有振動数ｆ１よりも２次固有振動数ｆ２に近いとして、付加振動系の固有振動数ｆａを建物Ｂの２次固有振動数ｆ２に同調させるために、変速装置９の変速比は第２変速比Ｒ２に設定（制御）される。
On the other hand, when the frequency of the dominant frequency component fcp is equal to or greater than the value obtained by adding a predetermined value to the first natural frequency f1 of the building B, the frequency of the dominant frequency component fcp is second-order natural than the first natural frequency f1. Assuming that the frequency is close to f2, the gear ratio of the
以上のように、第１実施形態によれば、建物Ｂの振動に伴う上梁ＢＵと下梁ＢＤの間の相対変位が、ねじ軸５、ボール及びナット６から成るボールねじに伝達されるとともに、伝達された相対変位が、ボールねじによって回転動力に変換される。また、変換された回転動力は、変速装置９により変速された状態で、回転自在の回転マス８、８に伝達される。さらに、回転マス８、８が第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２とともに付加振動系を構成している。
As described above, according to the first embodiment, the relative displacement between the upper beam BU and the lower beam BD due to the vibration of the building B is transmitted to the ball screw composed of the
また、上述した同調制御処理（図４）により、建物Ｂの振動中、実際の地震動中の卓越周波数成分ｆｃｐの周波数に近い建物Ｂの１次又は２次固有振動数ｆ１、ｆ２に同調するように、変速装置９の変速比を設定（選択）することによって、回転マス８、８の回転慣性質量が制御される。このことと、前述した変速装置９の第１〜第４ギヤ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの歯数の設定手法とから明らかなように、付加振動系の固有振動数ｆａを、建物Ｂの複数の固有振動数のうちの卓越周波数成分ｆｃｐに近い固有振動数に、適切に同調させることができるので、建物Ｂのそのときどきの振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。
Further, by the tuning control process (FIG. 4) described above, the building B is tuned to the primary or secondary natural frequencies f1 and f2 of the building B which are close to the frequency of the predominant frequency component fcp during the actual seismic motion during the vibration of the building B. By setting (selecting) the gear ratio of the
次に、本発明の第２実施形態による回転慣性質量ダンパについて説明する。この回転慣性質量ダンパは、その構成要素が第１実施形態と基本的に同じであり、第１実施形態と比較して、次の事項ａ〜ｃが異なっている。
ａ：回転マス８、８が第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２とともに付加振動系を構成しておらず、両連結部材ＥＮ１、ＥＮ２の剛性が比較的高く設定されていること
ｂ：変速装置９の第１〜第４ギヤ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの歯数の設定
ｃ：制御装置２１で実行される処理
このため、構成要素の符号については、第１実施形態のものを援用し、以下、第２実施形態の回転慣性質量ダンパについて、上記の事項ｂ及びｃについて説明する。
Next, the rotary inertial mass damper according to the second embodiment of the present invention will be described. The components of this rotary inertial mass damper are basically the same as those of the first embodiment, and the following items a to c are different from those of the first embodiment.
a: The rotating
上記の事項ｂについて、第１〜第４ギヤ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの歯数は、次のようにして設定されている。すなわち、第１及び第２ギヤ１１ａ、１１ｂの歯数は、両者によって定まる第１変速比Ｒ１が値１．０よりも小さな第１所定値になるように設定されており、第３及び第４ギヤ１２ａ、１２ｂの歯数は、両者によって定まる第２変速比Ｒ２が第１変速比Ｒ１よりも小さな第２所定値になるように、設定されている。これにより、前記式（１）及び（２）から明らかなように、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄは、回転マス８、８の質量ｍよりも大きく増大されるとともに、変速比が第２変速比Ｒ２であるときには、第１変速比Ｒ１であるときよりも、大きくなる。
Regarding the above item b, the number of teeth of the first to
次に、前記事項ｃについて説明する。第２実施形態の制御装置２１では、建物Ｂの制振制御を実行するための処理として、同調制御処理（図４）に代えて、図５に示す共振回避制御処理が実行される。本処理は、同調制御処理と同様、所定時間ごとに繰り返し実行される。図５において、図４の同調制御処理と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付しており、図４と図５の比較から明らかなように、共振回避制御処理は、同調制御処理と比較して、前記ステップ３に代えてステップ１１を実行する点のみが異なっている。
Next, the item c will be described. In the
図５のステップ１１では、変速装置９の変速比が次のようにして設定（制御）される。すなわち、まず、算出された卓越周波数ｆｃｐと１次〜ｎ次の第１固有振動数ｆα（１）〜ｆα（ｎ）との偏差の絶対値Ｄｆ１（１）〜Ｄｆ１（ｎ）をそれぞれ算出するとともに、ｆｃｐと１次〜ｎ次の第２固有振動数ｆβ（１）〜ｆβ（ｎ）との偏差の絶対値Ｄｆ２（１）〜Ｄｆ２（ｎ）をそれぞれ算出する。
In
これらの１次〜ｎ次の第１固有振動数ｆα（１）〜ｆα（ｎ）はそれぞれ、変速比が第１変速比Ｒ１である場合における回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄを含む建物Ｂ全体の１次モード〜ｎ次モードの固有振動数である。また、１次〜ｎ次の第２固有振動数ｆβ（１）〜ｆβ（ｎ）はそれぞれ、変速比が第２変速比Ｒ２である場合における回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄを含む建物Ｂ全体の１次モード〜ｎ次モードの固有振動数である。第１及び第２固有振動数ｆα（１）〜ｆα（ｎ）、ｆβ（１）〜ｆβ（ｎ）は、前記式（１）などに基づいて予め算出され、ＲＯＭに記憶されている。
These 1st to nth first natural frequencies fα (1) to fα (n) are buildings containing the rotational inertia masses Md of the
次いで、算出された絶対値Ｄｆ１（１）〜Ｄｆ１（ｎ）と絶対値Ｄｆ２（１）〜Ｄｆ２（ｎ）とを、次数（１）〜（ｎ）が同じもの同士を比較し、複数の次数（１）〜（ｎ）のいずれについても、前者Ｄｆ１（１）〜Ｄｆ１（ｎ）の最小値が後者Ｄｆ２（１）〜Ｄｆ２（ｎ）の最小値よりも大きいときには、変速比が第１変速比Ｒ１に設定され、これとは逆に、後者Ｄｆ２（１）〜Ｄｆ２（ｎ）の最小値が前者Ｄｆ１（１）〜Ｄｆ１（ｎ）の最小値よりも大きいときには、変速比が第２変速比Ｒ２に設定される。なお、複数の次数（１）〜（ｎ）のいずれかについて、絶対値Ｄｆ１（１）〜Ｄｆ１（ｎ）の最小値と絶対値Ｄｆ２（１）〜Ｄｆ２（ｎ）の最小値が同じであるときには、変速比は変更されずに維持される。 Next, the calculated absolute values Df1 (1) to Df1 (n) and the absolute values Df2 (1) to Df2 (n) are compared with each other having the same order (1) to (n), and a plurality of orders are compared. In any of (1) to (n), when the minimum value of the former Df1 (1) to Df1 (n) is larger than the minimum value of the latter Df2 (1) to Df2 (n), the gear ratio is the first shift. The ratio is set to R1, and conversely, when the minimum value of the latter Df2 (1) to Df2 (n) is larger than the minimum value of the former Df1 (1) to Df1 (n), the gear ratio is the second shift. The ratio is set to R2. The minimum values of the absolute values Df1 (1) to Df1 (n) and the minimum values of the absolute values Df2 (1) to Df2 (n) are the same for any of the plurality of orders (1) to (n). Occasionally, the gear ratio remains unchanged.
以上により、第２実施形態によれば、建物Ｂの振動中、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄを含めた建物Ｂの固有振動数が、建物Ｂに入力される地震動のうちの卓越周波数成分ｆｃｐの周波数に対してずれるように、変速装置９の変速比を設定することによって、回転マス８、８の回転慣性質量が制御される。これにより、建物Ｂが地震動と共振するのを回避しながら、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄによる抵抗力を上下の梁ＢＵ、ＢＤに適切に作用させることができ、ひいては、建物Ｂの振動を適切に抑制することができる。
Based on the above, according to the second embodiment, during the vibration of the building B, the natural frequency of the building B including the rotational inertia masses Md of the
次に、図６を参照しながら、本発明の第３実施形態による回転慣性質量ダンパ３１について説明する。この回転慣性質量ダンパ３１は、第１及び第２実施形態と比較して、回転マス３２、３２の構成と、各回転マス３２と回転軸１０の間に摩擦材３３が設けられていることが、異なっている。図６において、第１及び第２実施形態と同じ構成要素については、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, the rotary inertial
回転マス３２は、第１及び第２実施形態の回転マス８と比較して、その軸線方向に貫通する嵌合孔３２ａが形成されている点のみが異なっている。上記の摩擦材３３は、摩擦係数が比較的安定している材料、例えばテフロン（登録商標）などで構成され、環状に形成されるとともに回転軸１０の左右の端部の各々に取り付けられており、回転マス３２の嵌合孔３２ａに嵌合している。この嵌合によって、回転マス３２は回転軸１０に連結されている。摩擦材３３の摩擦係数は、建物Ｂの振動が非常に大きいことで回転マス３２の回転トルクが非常に大きくなったときに、回転マス３２が摩擦材３３に対して滑るように、設定されている。なお、摩擦材３３を、環状に形成せずに、回転軸１０の周面に不連続に取り付けてもよい。
The
また、回転軸１０における回転マス３２の左右の両側にはそれぞれ、フランジ１０ａが一体に設けられており、回転マス３２は、これらのフランジ１０ａ、１０ａに挟み込まれている。
Further,
以上のように、第３実施形態によれば、摩擦材３３が、回転軸１０に取り付けられており、回転マス３２は、その嵌合孔３２ａに摩擦材３３が嵌合することにより、摩擦材３３を介して回転軸１０に連結されている。また、摩擦材３３の摩擦係数が上述したように設定されているので、建物Ｂの振動が非常に大きいことで回転マス３２の回転トルクが非常に大きくなったときに、回転マス３２が摩擦材３３に対して滑り、それにより、回転マス３２、３２の回転慣性質量による慣性力を制限することができる。
As described above, according to the third embodiment, the
なお、建物Ｂの振動中、回転マス３２、３２の回転慣性質量による慣性力の制限を、クラッチ７を遮断することによって行ってもよい。
During the vibration of the building B, the inertial force may be limited by the rotational inertial masses of the
次に、図７を参照しながら、本発明の第４実施形態による回転慣性質量ダンパ４１について説明する。この回転慣性質量ダンパ４１は、第１実施形態と比較して、外筒４及びクラッチ７が設けられていないことと、変速装置４２の構成が異なっている。図７において、第１実施形態と同じ構成要素については、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, the rotary inertial
変速装置４２は、変速比を連続的に変更可能な金属ベルト式の無段変速装置であり、車両などで用いられるような周知のものであるので、以下、その構成及び動作について簡単に説明する。変速装置４２は、駆動プーリ４３、従動プーリ４４、伝達ベルト４５、第１電磁弁４６、及び第２電磁弁４７（図８参照）などで構成されており、駆動プーリ４３は、互いに対向する円錐台形状の固定部４３ａ及び可動部４３ｂを有している。
The
固定部４３ａは、内筒３の周壁３ｃに固定されており、可動部４３ｂは、内筒３の周壁３ｃに、その軸線方向に移動可能でかつ相対的に回転不能に設けられている。また、固定部４３ａと可動部４３ｂの間には、伝達ベルト４５を巻き掛けるためのＶ字状のベルト溝が形成されている。可動部４３ｂには、油圧ポンプ（図示せず）が接続されており、油圧ポンプから可動部４３ｂに供給される油圧は、第１電磁弁４６の開度を変更することによって、調整される。これにより、駆動プーリ４３のプーリ幅が変更されることによって、駆動プーリ４３の有効径が無段階に変化する。図８に示すように、第１電磁弁４６は、後述する制御装置５１に接続されている。
The fixed
従動プーリ４４は、上記駆動プーリ４３と同様に構成されており、互いに対向する円錐台形状の固定部４４ａ及び可動部４４ｂを有している。固定部４４ａは、回転軸１０に固定されており、可動部４４ｂは、回転軸１０に、その軸線方向に移動可能にかつ回転不能に設けられている。また、固定部４４ａと可動部４４ｂの間には、Ｖ字状のベルト溝が形成されている。可動部４４ｂには、油圧ポンプ（図示せず）が接続されており、油圧ポンプから可動部４４ｂに供給される油圧は、第２電磁弁４７の開度を変更することによって、調整される。これにより、従動プーリ４４のプーリ幅が変更されることによって、従動プーリ４４の有効径が無段階に変化する。図８に示すように、第２電磁弁４７は、制御装置５１に接続されている。伝達ベルト４５は、金属板で構成された多数のエレメントを互いに重ね合わせた状態で帯状の金属リングで連結したものであり、駆動プーリ４３及び従動プーリ４４のベルト溝に巻き掛けられている。
The driven
以上の構成の変速装置４２では、制御装置５１により第１及び第２電磁弁４６、４７の開度が制御されることによって、駆動プーリ４３及び従動プーリ４４の有効径が無段階に変化する結果、その変速比が無段階に制御される。変速装置４２の変速比は、いずれも値１．０よりも小さな第１上限変速比と第２下限変速比の間で、無段階に変更可能である。
In the
回転慣性質量ダンパ４１は、図示しないものの、第１実施形態の場合と同様にして、建物Ｂの上下の梁ＢＵ、ＢＤに連結される（図２参照）。回転マス８、８は、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２（図２参照）とともに付加振動系を構成している。また、建物Ｂの振動に伴って上下の梁ＢＵ、ＢＤの間で相対変位が発生すると、この相対変位が本体部２及びねじ軸５に伝達されることによって、ねじ軸５が、本体部２に対して軸線方向に移動する。このねじ軸５の移動は、ナット６により回転運動に変換され、ナット６は、内筒３と一緒に本体部２に対して回転する。内筒３の回転は、変速装置４２で変速された状態で回転軸１０に伝達され、さらに回転マス８、８に伝達される。これにより、回転マス８、８が回転する結果、回転マス８、８の回転慣性質量による慣性力が発生する。
Although not shown, the rotary inertial
制御装置５１は、バッテリや、電気回路、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るとともに、回転慣性質量ダンパ４１が適用された建物Ｂ内に設けられており、地震計２２で計測された地震動を表す信号が入力される。制御装置５１にはさらに、第１回転数センサ５２から駆動プーリ４３の回転数を表す検出信号が、第２回転数センサ５３から従動プーリ４４の回転数を表す検出信号が、入力される。制御装置５１は、第１及び第２回転数センサ５２、５３から入力された検出信号に基づいて、変速装置４２の変速比（駆動プーリ４３の回転数／従動プーリ４４の回転数）を算出するとともに、地震計２２から入力された信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、建物Ｂの振動を抑制するための制振制御を実行し、それにより、第１及び第２電磁弁４６、４７の開度を制御することで、変速比を設定（制御）する。
The
図９は、上記の制振制御を実行するための同調制御処理を示しており、本処理は、第１実施形態の場合と同様、所定時間ごとに繰り返し実行される。また、図９において、第１実施形態の同調制御処理（図４）と同じ実行内容の部分については、同じ符号を付している。以下、第１実施形態と異なる実行内容の部分についてのみ説明する。 FIG. 9 shows a tuning control process for executing the above-mentioned vibration damping control, and this process is repeatedly executed at predetermined time intervals as in the case of the first embodiment. Further, in FIG. 9, the same reference numerals are given to the parts having the same execution contents as those of the tuning control process (FIG. 4) of the first embodiment. Hereinafter, only the part of the execution content different from that of the first embodiment will be described.
前記ステップ２に続くステップ２１では、回転マス８、８、第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２から成る付加振動系の固有振動数の目標値である目標固有振動数ｆｃｍｄａを設定する。この目標固有振動数ｆｃｍｄａの設定は、算出された卓越周波数成分ｆｃｐと建物Ｂの固有振動数との関係に基づいて行われる。例えば、卓越周波数成分ｆｃｐが建物Ｂの前記１次固有振動数ｆ１に近いときには、目標固有振動数ｆｃｍｄａは１次固有振動数ｆ１に設定され、卓越周波数成分ｆｃｐが２次固有振動数ｆ２に近いときには、目標固有振動数ｆｃｍｄａは２次固有振動数ｆ２に設定される。
In
次いで、設定された目標固有振動数ｆｃｍｄａに基づいて、変速装置４２の変速比を設定（制御）し（ステップ２２）、本処理を終了する。具体的には、まず、目標固有振動数ｆｃｍｄａに基づき、前記式（４）や（５）に基づく次式（６）によって、目標変速比Ｒｃｍｄを算出する。次に、第１及び第２電磁弁４６、４７の開度を制御することによって、変速比を、算出された目標変速比Ｒｃｍｄになるように制御する。
Ｒｃｍｄ＝｛（２π2×ｆｃｍｄａ×Ｄ）／Ｌｄ｝
×sqrt｛ｍ／（２ｋ）｝ ……（６）
Next, the gear ratio of the
Rcmd = {(2π 2 x fcmda x D) / Ld}
× sqrt {m / (2k)} …… (6)
以上のように、第４実施形態によれば、建物Ｂの振動に伴う上梁ＢＵと下梁ＢＤの間の相対変位が、第１実施形態の場合と同様に、ボールねじ（ねじ軸５、ナット６、ボール）に伝達されるとともに、伝達された相対変位が、ボールねじによって回転動力に変換される。また、変換された回転動力は、変速装置４２により変速された状態で、回転自在の回転マス８、８に伝達される。さらに、回転マス８、８が第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２とともに付加振動系を構成している。
As described above, according to the fourth embodiment, the relative displacement between the upper beam BU and the lower beam BD due to the vibration of the building B is the ball screw (screw
また、上述した同調制御処理（図９）により、建物Ｂの振動中、この付加振動系の目標固有振動数ｆｃｍｄａを、実際の地震動中の卓越周波数成分ｆｃｐに近い建物Ｂの１次又は２次固有振動数に設定するとともに、ｆｃｍｄａに基づいて変速装置４２の変速比を制御することによって、付加振動系の固有振動数が目標固有振動数ｆｃｍｄａになるように、回転マス８、８の回転慣性質量が制御される。これにより、付加振動系の固有振動数を、建物Ｂの複数の固有振動数のうちの卓越周波数成分ｆｃｐに近い固有振動数に適切に同調させることができるので、建物Ｂのそのときどきの振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。
Further, by the above-mentioned tuning control process (FIG. 9), during the vibration of the building B, the target natural frequency fcmda of this additional vibration system is set to the primary or secondary of the building B close to the predominant frequency component fcp during the actual seismic motion. By setting the natural frequency and controlling the gear ratio of the
次に、本発明の第５実施形態による回転慣性質量ダンパについて説明する。この回転慣性質量ダンパは、その構成要素が第４実施形態と基本的に同じであり、第４実施形態と比較して、次の事項ｄ及びｅが異なっている。
ｄ：回転マス８、８が第１及び第２連結部材ＥＮ１、ＥＮ２とともに付加振動系を構成しておらず、両連結部材ＥＮ１、ＥＮ２の剛性が比較的高く設定されていること
ｅ：制御装置５１で実行される処理
このため、構成要素の符号については、第４実施形態のものを援用し、以下、第５実施形態の回転慣性質量ダンパについて、上記の事項ｅについて説明する。
Next, the rotary inertial mass damper according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The components of this rotary inertial mass damper are basically the same as those of the fourth embodiment, and the following items d and e are different from those of the fourth embodiment.
d: The rotating
第５実施形態の制御装置５１では、建物Ｂの制振制御を実行するための処理として、同調制御処理（図９）に代えて、図１０に示す共振回避制御処理が実行される。本処理は、同調制御処理と同様、所定時間ごとに繰り返し実行される。図１０において、図９の同調制御処理と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付しており、図９と図１０の比較から明らかなように、共振回避制御処理は、同調制御処理と比較して、前記ステップ２１及び２２に代えてステップ３１及び３２をそれぞれ実行する点のみが異なっている。
In the
図１０のステップ３１では、算出された周波数成分ｆｃｐの周波数から所定値を減算することによって、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄを含む建物Ｂ全体の固有振動数の目標値である目標固有振動数ｆｃｍｄを算出する。この場合、算出された目標固有振動数ｆｃｍｄが所定の下限値よりも小さくなるようなときには、目標固有振動数ｆｃｍｄは、周波数成分ｆｃｐの周波数に所定値を加算することによって、算出される。
In
ステップ３１に続くステップ３２では、算出された目標固有振動数ｆｃｍｄに基づいて変速装置４２の変速比を設定（制御）し、本処理を終了する。具体的には、まず、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄを含む建物Ｂの固有振動数ｆｂが次式（７）で表されるとして、この式（７）や前記式（１）、式（２）より導出された次式（８）と、目標固有振動数ｆｃｍｄを用いて、目標変速比Ｒｃｍｄを算出する。ここで、Ｋは建物Ｂの剛性であり、Ｍは建物Ｂの質量である。
ｆｂ＝sqrt｛Ｋ／（Ｍ＋Ｍｄ）｝／２π ……（７）
Ｒｃｍｄ＝（π2×Ｄ×ｆｃｍｄ／Ｌｄ）
×sqrt｛２ｍ／（Ｋ−４π2×ｆｃｍｄ2×Ｍ）｝ ……（８）
次に、第１及び第２電磁弁４６、４７の開度を制御することによって、変速装置４２の変速比を、算出された目標変速比Ｒｃｍｄになるように制御する。
In
fb = sqrt {K / (M + Md)} / 2π …… (7)
Rcmd = (π 2 × D × fcmd / Ld)
× sqrt {2m / (K-4π 2 × fcmd 2 × M)} …… (8)
Next, by controlling the opening degrees of the first and
以上により、第５実施形態によれば、建物Ｂの振動中、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄを含めた建物Ｂの固有振動数が目標固有振動数ｆｃｍｄになるように、すなわち建物Ｂに入力される地震動のうちの卓越周波数成分ｆｃｐの周波数に対してずれるように、変速装置４２の変速比を設定することによって、回転マス８、８の回転慣性質量が制御される。これにより、建物Ｂが地震動と共振するのを回避しながら、回転マス８、８の回転慣性質量Ｍｄによる抵抗力を上下の梁ＢＵ、ＢＤに適切に作用させることができ、ひいては、建物Ｂの振動を過大にすることなく適切に抑制することができる。
Based on the above, according to the fifth embodiment, during the vibration of the building B, the natural frequency of the building B including the rotational inertia masses Md of the
なお、本発明は、説明した第１〜第５実施形態（以下、総称する場合「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、第１〜第３実施形態では、変速装置９の変速段の段数は、２であるが、３以上でもよい。また、第１〜第３実施形態では、変速装置９は、平行軸式の有段変速装置であるが、他の適当な有段変速装置、例えば、車両などで用いられている遊星歯車装置や、ブレーキ、クラッチの組み合わせで構成された有段変速装置でもよい。さらに、第４及び第５実施形態では、変速装置４２は、金属ベルト式の無段変速装置であるが、他の適当な無段変速装置、例えば、車両などで用いられているトラクションドライブ式（トロイダル式）の無段変速装置などでもよい。
The present invention is not limited to the first to fifth embodiments described above (hereinafter, collectively referred to as "embodiments"), and can be implemented in various embodiments. For example, in the first to third embodiments, the number of gears of the
また、第３実施形態では、摩擦材３３を、回転軸１０に取り付けるとともに、回転マス３２の嵌合孔３２ａに嵌合させているが、回転マスの嵌合孔の内周面に摩擦材を取り付けるとともに、摩擦材の内側に回転軸を嵌合させてもよい。あるいは、摩擦材を、回転軸及び嵌合孔の内周面のいずれにも取り付けずに（固定せずに）、両者の間に嵌合させてもよい。その場合、回転マスに、その径方向に貫通するとともに嵌合孔に連通する複数の収容孔を形成し、各収容孔に摩擦材に接触するスプリングを設けるとともに、回転マスの径方向の外方から収容孔にねじをねじ込むことで、スプリングの圧縮度合を変化させ、それにより回転軸及び嵌合孔の内周面に対する摩擦材の嵌合度合（摩擦係数）を調整してもよい。
Further, in the third embodiment, the
さらに、第４及び第５実施形態では、第１〜第３実施形態の外筒４及びクラッチ７を省略しているが、これを採用してもよく、その場合、駆動プーリ４３の固定部４３ａ及び可動部４３ｂは、外筒４に設けられる。また、第４及び第５実施形態に関し、回転マス８、８及び回転軸１０を第３実施形態で説明したように構成し、すなわち、各回転マスを、摩擦材を介して回転軸に連結してもよい。この場合にも、回転マス及び摩擦材に関し、上述したバリエーションを採用してもよいことは、もちろんである。
Further, in the fourth and fifth embodiments, the outer cylinder 4 and the
また、第１及び第４実施形態で説明した同調制御処理ならびに第２及び第５実施形態で説明した共振回避制御処理の実行内容は、あくまで一例であり、適宜、変更することができる。例えば、第１及び第２実施形態については、変速比を第１変速比Ｒ１に設定する領域と、第２変速比Ｒ２に設定する領域とを卓越周波数成分ｆｃｐで規定したマップを、前述した制御則に従って作成し、このマップを検索することによって、変速比を設定してもよい。また、第４及び第５実施形態については、例えば、卓越周波数成分ｆｃｐと目標変速比Ｒｃｍｄの関係を、前述した制御則に従ってマップ化し、このマップを検索することによって、変速比を設定してもよい。 Further, the execution contents of the tuning control process described in the first and fourth embodiments and the resonance avoidance control process described in the second and fifth embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate. For example, in the first and second embodiments, the map in which the region in which the gear ratio is set in the first gear ratio R1 and the region in which the gear ratio is set in the second gear ratio R2 are defined by the dominant frequency component fcp is controlled as described above. The gear ratio may be set by creating according to the rule and searching this map. Further, in the fourth and fifth embodiments, for example, the relationship between the dominant frequency component fcp and the target gear ratio Rcmd may be mapped according to the above-mentioned control rule, and the gear ratio may be set by searching this map. Good.
さらに、前述した同調制御処理及び共振回避制御処理による制振制御は、あくまで一例であり、回転慣性質量ダンパにおいて可変制御される回転マスの回転慣性質量を有効に利用できるものである限り、他の適当な制振制御、例えば、次のような制振制御を採用することができる。すなわち、構造物の振動中、構造物の応答量を表す適当なパラメータ、例えば、建物の上下の梁の間の相対変位や相対加速度を検出するとともに、検出された相対変位や相対加速度が大きいほど、回転マスの回転慣性質量がより大きくなるように、変速比を設定する。 Further, the vibration suppression control by the tuning control process and the resonance avoidance control process described above is only an example, and other as long as the rotational inertia mass of the rotating mass variably controlled by the rotational inertia mass damper can be effectively used. Appropriate vibration damping control, for example, the following vibration damping control can be adopted. That is, during the vibration of the structure, an appropriate parameter representing the response amount of the structure, for example, the relative displacement or relative acceleration between the upper and lower beams of the building is detected, and the larger the detected relative displacement or relative acceleration, the larger the relative displacement or relative acceleration. , Set the gear ratio so that the rotational inertia mass of the rotating mass becomes larger.
また、実施形態では、本発明における変換機構として、ねじ軸５やナット６で構成されたボールねじを用いているが、構造物の振動に伴う変位を回転動力に変換する他の適当な機構、例えば、互いに噛み合うラック及びピニオンで構成された機構や、特許第５１９１５７９号のような流体駆動型の歯車モータ（圧力モータ）を利用した機構（歯車モータの回転軸に変速装置を設ける）を用いてもよい。ここで、特許第５１９１５７９号の流体駆動型の歯車モータを利用した機構については、弾性体（ばね）がロッドとピストンの間に設けられているが、この弾性体を省略してもよいことは、もちろんである。さらに、実施形態では、回転慣性質量ダンパ１、３１、４１を、上梁ＢＵ及び下梁ＢＤに連結しているが、構造物が立設された基礎及び構造物を含む系内の他の適当な所定の２つの部位、例えば基礎及び構造物の上端部に連結してもよく、あるいは、構造物と基礎に連結し、いわゆる免震装置として機能させてもよい。また、実施形態では、本発明における構造物は、建物Ｂであるが、他の適当な構造物、例えば、橋梁や、鉄塔、ラック倉庫などでもよい。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。
Further, in the embodiment, a ball screw composed of a
Ｂ 建物（構造物）
１ 回転慣性質量ダンパ
５ ねじ軸（変換機構）
６ ナット（変換機構）
８ 回転マス
９ 変速装置
１０ 回転軸
３１ 回転慣性質量ダンパ
３２ 回転マス
３２ａ 嵌合孔
３３ 摩擦材
４１ 回転慣性質量ダンパ
４２ 変速装置
B building (structure)
1 Rotational inertial
6 nut (conversion mechanism)
8 Rotating
Claims (1)
前記構造物の振動に伴って発生した当該構造物の変位が伝達されるとともに、伝達された前記構造物の変位を回転動力に変換する変換機構と、
回転自在の回転マスと、
前記変換機構で変換された回転動力を変速した状態で前記回転マスに伝達するとともに、当該変速比を変更可能に構成された変速装置と、
前記構造物に入力される地震動を計測する地震計と、
前記計測される地震動中の卓越する周波数成分である卓越周波数成分を算出する卓越周波数成分算出手段と、
前記算出された卓越周波数成分に基づいて、前記変速比を設定する変速比設定手段と、
を備えていることを特徴とする回転慣性質量ダンパの制御装置。 A control device for a rotary inertial mass damper to suppress vibration of a structure erected on a foundation.
A conversion mechanism that transmits the displacement of the structure generated by the vibration of the structure and converts the transmitted displacement of the structure into rotational power.
With a rotatable rotating mass,
A transmission device configured to transmit the rotational power converted by the conversion mechanism to the rotary mass in a speed-shifted state and to change the gear ratio.
A seismograph that measures the seismic motion input to the structure,
The predominant frequency component calculating means for calculating the predominant frequency component, which is the predominant frequency component during the measured seismic motion, and
A gear ratio setting means for setting the gear ratio based on the calculated dominant frequency component, and
A control device for a rotary inertial mass damper, which comprises.
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