JP6858446B2 - ダンパのモニタリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸線方向に互いに相対的に移動可能な筒部及び軸部を有し、外力により軸部が筒部に対して移動するのに伴って反力を発生させるダンパのモニタリング装置に関する。

従来、この種のダンパとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このダンパは、歩道橋に適用された回転慣性質量ダンパであり、歩道橋の桁部に板ばねを介して連結されたねじ軸と、ねじ軸に多数のボールを介して螺合するナットと、ナットに連結された回転マスと、歩道に取り付けられたケースを備えている。ねじ軸、ナット及びボールは、ボールねじを構成しており、ナット及び回転マスは、ねじ軸に対して軸線方向に移動不能にかつ回転自在に、ケースに収容されている。また、回転慣性質量ダンパは、上記の板ばねとともに付加振動系を構成している。

上述した構成の回転慣性質量ダンパでは、歩道橋が振動すると、その桁部と歩道との間の相対変位が板ばねを介してねじ軸に伝達され、伝達された相対変位は、ねじ軸及びナットを含むボールねじで回転運動に変換された状態で回転マスに伝達される。これにより、回転マスが回転することによって、回転マスの回転慣性質量による慣性力が反力として発生し、歩道橋の振動が抑制される。

特許第５９１５９９２号

この種の回転慣性質量ダンパや、シリンダタイプの粘性ダンパといった、軸線方向に互いに相対的に移動可能な筒部及び軸部を有するダンパ、すなわち、外力により軸部が筒部に対して移動するのに伴って反力を発生させるダンパでは、その適正な機能を確保する上で、軸部の移動状態といったダンパの動作状態をモニタリングするのが好ましい。上述した特許文献１には、この点について何ら開示されておらず、ダンパの動作状態を適切にモニタリングすることが可能な装置が望まれていた。

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、ダンパの動作状態を適切にモニタリングすることが可能な、ダンパのモニタリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、軸線方向に互いに相対的に移動可能な筒部及び軸部を有し、外力により軸部が筒部に対して移動するのに伴って反力を発生させるダンパのモニタリング装置であって、筒部の外周面に一体に設けられ、描かれた画像が記録される記録部と、軸部に一体に連結されるとともに、筒部に沿って配置された描画部を有し、筒部に対する描画部の移動の軌跡を記録部に描くための描画機構と、を備え、ダンパは、軸部としてのねじ軸とともにボールねじを構成するナットが、筒部としての円筒状の回転マスに同軸状に連結され、ねじ軸がナットに対して軸線方向に移動するのに伴い、回転マスがナットと一体にねじ軸に対して回転するように構成された回転慣性質量ダンパであり、記録部は、回転マスの外周面において、その周方向の全体に巻き付けられた状態で取り付けられており、描画部は、タッチペンで構成されており、記録部は、タッチペンで描かれた画像を記録可能なタッチパネルで構成されていることを特徴とする。

本発明が適用されるダンパは、回転慣性質量ダンパであり、回転慣性質量ダンパでは、ねじ軸とともにボールねじを構成するナットが、円筒状の回転マスに同軸状に連結されており、ねじ軸がナットに対して軸線方向に移動するのに伴い、回転マスが、ねじ軸に対してナットと一体に回転する。それに伴い、回転マスの回転慣性質量による慣性力が、反力として発生する。また、前記記録部が、筒部としての回転マスの外周面に一体に設けられ、加えて、回転マスの外周面において、その周方向の全体に巻き付けられた状態で取り付けられており、描画部が、軸部としてのねじ軸に一体に連結されるとともに、回転マスに沿って配置されている。さらに、描画部がタッチペンで構成され、記録部がタッチペンで描かれた画像を記録可能なタッチパネルで構成されている。

このように、回転マスに沿って配置された描画部がねじ軸に一体に連結されているので、外力によりねじ軸がナットに対して軸線方向に移動するのに伴って回転マスがねじ軸に対して回転すると、描画部は、回転マスの任意の一点に対して、周方向に移動しながら、ねじ軸と一体に軸線方向に移動し、ボールねじと同じピッチで螺線状に移動する。このため、回転マスに対する描画部の螺線状の移動の軌跡は、ねじ軸の移動状態と回転マスの回転状態を互いに関連づけて適切に表す。本発明によれば、回転マスに対する描画部としてのタッチペンの移動の軌跡が、記録部としてのタッチパネルに描かれるとともに記録されるので、タッチパネルに記録されたタッチペンの移動の軌跡を用いて、ねじ軸の移動状態及び回転マスの回転状態を含む回転慣性質量ダンパの動作状態を適切にモニタリングすることが可能になる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のダンパのモニタリング装置において、タッチパネルは、タッチペンで描かれた画像を、タッチパネル自体に表示、又は外部に出力するように構成されていることを特徴とする。

本発明の第１実施形態によるモニタリング装置を、これが適用された回転慣性質量ダンパととともに概略的に示す図である。 図１の回転慣性質量ダンパを示す断面図である。 モニタリング装置及び回転慣性質量ダンパを示す図である。 図２のIV−IV線に沿う断面を拡大して示す図である。 モニタリング装置の記録シート及び支持部の一部、ならびに、鉛筆及びホルダなどを部分的に破断して示す拡大図である。 モニタリング装置の支持部の一部、鉛筆及びホルダなどを、記録シート側から示す拡大図である。 モニタリング装置の作動状態を示す図である。 記録シートに描かれた鉛筆の移動の軌跡を、回転慣性質量ダンパの制限機構が作動していない状態から作動した場合について拡大して示す図である。 記録シートに描かれた鉛筆の移動の軌跡を用いて、回転慣性質量ダンパに入力された相対変位の最大値を把握できることを説明するための図である。 本発明の第２実施形態によるモニタリング装置を、これが適用された粘性ダンパとともに概略的に示す図である。

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実施形態によるモニタリング装置を、これが適用された回転慣性質量ダンパ２１とともに概略的に示している。なお、図１では便宜上、一部の構成要素の符号の図示を省略している。回転慣性質量ダンパ２１は、本出願人が提案した特願２０１２−１５８９２１号に開示されたものと同様に構成されているため、まず、回転慣性質量ダンパ２１について簡単に説明する。

図１及び図２に示すように、回転慣性質量ダンパ２１は、内筒２２、ボールねじ２３、回転マス２４、及び制限機構２５を有している。内筒２２は、円筒状の鋼材で構成されている。内筒２２の一端部は開口しており、他端部は、回転慣性質量ダンパ２１の発生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ＵＪを介して、第１フランジ２６に取り付けられている。なお、図２では便宜上、モニタリング装置の図示を省略している。

また、ボールねじ２３は、ねじ軸２３ａと、ねじ軸２３ａに多数のボール２３ｂを介して螺合するナット２３ｃを有している。ねじ軸２３ａの一端部は、上述した内筒２２の開口に収容されており、ねじ軸２３ａの他端部は、回転慣性質量ダンパ２１の発生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ＵＪを介して、第２フランジ２７に取り付けられている。また、ナット２３ｃは、軸受け２８を介して内筒２２に、軸線方向に移動不能にかつ回転自在に支持されている。

回転マス２４は、比重の大きな材料、例えば鉄で構成され、円筒状に形成されている。また、回転マス２４は、内筒２２と、ボールねじ２３の内筒２２側の部分を覆った状態で、軸受け２９を介して内筒２２に回転自在に支持されており、前記制限機構２５を介して、ナット２３ｃに同軸状に連結されている。回転マス２４と内筒２２の間には、一対のリング状のシール材３０、３０が設けられている。これらのシール材３０、３０、回転マス２４及び内筒２２によって形成された空間には、シリコンオイルで構成された粘性体３１が充填されている。

以上のように構成された回転慣性質量ダンパ２１では、内筒２２及びナット２３ｃとねじ軸２３ａとの間に相対変位が発生すると、この相対変位がボールねじ２３で回転運動に変換された状態で、制限機構２５を介して回転マス２４に伝達されることによって、回転マス２４がナット２３ｃと一体に、内筒２２に対して回転する。回転マス２４の回転は、内筒２２と回転マス２４の間の粘性体３１によって減衰させられる。以下、このように内筒２２及びねじ軸２３ａの間の相対変位を回転マス２４の回転運動に変換する回転慣性質量ダンパ２１の動作を、「回転慣性質量ダンパ２１の回転変換動作」という。

制限機構２５は、この回転慣性質量ダンパ２１の回転変換動作を制限するものであり、複数の回転滑り材２５ａ、ねじ２５ｂ及びばね２５ｃ（２つのみ図示）で構成されている。回転滑り材２５ａは、回転マス２４とナット２３ｃとの間に配置されており、回転滑り材２５ａが配置された回転マス２４の部分には、複数のばね収容孔２４ａが形成されている。これらのばね収容孔２４ａは、周方向に等間隔に配置されており、径方向に貫通している。各ばね収容孔２４ａには、ねじ２５ｂがねじ込まれるとともに、ねじ２５ｂと回転滑り材２５ａの間に、ばね２５ｃが収容されている。

以上の構成により、ねじ２５ｂを強く締め付けると、回転滑り材２５ａがばね２５ｃの付勢力でナット２３ｃに強く押し付けられることによって、回転マス２４は、回転滑り材２５ａを介してナット２３ｃに一体に連結された状態になる。

また、この状態からねじ２５ｂを緩めると、その締付度合が低くなり、回転慣性質量ダンパ２１の軸線方向に作用する荷重（以下「軸荷重」という）が、ねじ２５ｂの締付度合に応じて定まる所定の制限荷重に達するまでは、回転マス２４がナット２３ｃと一体に回転する。一方、回転慣性質量ダンパ２１の軸荷重が制限荷重に達すると、回転滑り材２５ａとナット２３ｃ又は回転マス２４との間に滑りが発生することによって、ナット２３ｃと回転マス２４の間のトルクの伝達が制限される結果、回転慣性質量ダンパ２１の回転変換動作が制限される。この状態では、回転滑り材２５ａとナット２３ｃ又は回転マス２４との間に発生する摩擦抵抗によって、回転慣性質量ダンパ２１の回転変換動作の制限により低下した回転マス２４の回転慣性質量による慣性力が補われる。

回転慣性質量ダンパ２１は、例えば、図１に示す居住用や商用などの高層の建築物Ｂに適用され、建築物Ｂの下梁ＢＤ及び上梁ＢＵに、内筒２２及びねじ軸２３ａがそれぞれ連結される。この場合には、第１フランジ２６が、下梁ＢＤから上方に若干、延びる第１連結部材ＥＮ１に取り付けられ、第２フランジ２７が、上梁ＢＵから下方に延びるＶ字ブレース状の第２連結部材ＥＮ２に取り付けられており、回転慣性質量ダンパ２１は、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平に延びている。

建築物Ｂの振動に伴う上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の水平方向の相対変位は、回転慣性質量ダンパ２１に伝達され、それにより、ねじ軸２３ａが、内筒２２、ナット２３ｃ及び回転マス２４に対して軸線方向に移動すると（回転慣性質量ダンパ２１が伸縮すると）、それに伴い、上述したように回転マス２４がナット２３ｃと一体に回転する。その結果、回転マス２４の回転慣性質量による慣性力が発生し、それにより上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が抑制され、ひいては、建築物Ｂの振動が抑制される。

建築物Ｂの振動の仕方によっては、入力される上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が、回転慣性質量ダンパ２１の軸線方向と完全に一致せずに、軸線方向に対して斜めになる場合がある。その場合には、第１フランジ２６及び自在継手ＵＪが内筒２２に対して回動したり、第２フランジ２７及び自在継手ＵＪがねじ軸２３ａに対して回動したりすることにより、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位のうちの軸線方向の成分のみが、内筒２２及びねじ軸２３ａに伝達される。

また、建築物Ｂの振動が大きくなり、それにより回転慣性質量ダンパ２１の軸荷重が前述した制限荷重に達すると、制限機構２５によって、ナット２３ｃと回転マス２４の間のトルクの伝達が制限される結果、回転慣性質量ダンパ２１の回転変換動作が制限され、ひいては、回転慣性質量ダンパ２１の軸荷重が制限荷重以下に制限される。

なお、回転慣性質量ダンパ２１を、上下の梁ＢＵ、ＢＤに、その上下方向の相対変位を抑制するように連結してもよく、また、建築物Ｂの他の適当な２つの部位に連結してもよいことは、もちろんである。さらに、他の適当な構造物、例えば橋梁や鉄塔などに適用される回転慣性質量ダンパに、本発明によるモニタリング装置を適用してもよい。また、本発明によるモニタリング装置を、回転慣性質量ダンパの性能を試験するための試験装置に設けられた回転慣性質量ダンパに適用してもよいことは、もちろんである。

次に、図１及び図３〜図９を参照しながら、第１実施形態によるモニタリング装置について説明する。図１及び図３に示すように、モニタリング装置は、回転慣性質量ダンパ２１の回転マス２４の外周面に巻き付けられた記録シート１と、ねじ軸２３ａに一体に連結された描画機構２を備えている。

記録シート１は、例えば、紙材から成るシート材で構成されており、その幅が、回転マス２４に対するねじ軸２３ａの可動範囲よりも大きく、かつ、回転マス２４の軸線方向の長さよりも小さい所定値に、設定されている。記録シート１には、回転マス２４の周方向に互いに平行に延びる複数の罫線と回転マス２４の軸線方向に互いに平行に延びる複数の罫線とから成る格子状の罫線が描かれている。

また、記録シート１は、回転マス２４の外周面に、その周方向の全体に巻き付けられた状態で両面テープなどを用いて取り付けられており、回転マス２４の軸線方向の中央部に配置されている。なお、回転マス２４に記録シート１を他の適当な手法で取り付けてもよいことは、もちろんである。例えば、回転マスの外周面に、記録シートを取り付けるための複数のねじ穴（図示せず）を形成するとともに、記録シートに、これらのねじ穴に対応する挿入孔を形成し、記録シートを、回転マスの外周面に巻き付けた状態で、ねじ（図示せず）をその挿入孔を介して回転マスのねじ穴にねじ込むことによって、取り付けてもよい。

上記の描画機構２は、互いに一体の基部３及び支持部４と、支持部４に設けられた鉛筆５を有している。基部３及び支持部４は、比較的高い剛性を有する板状の金属材で構成されており、全体としてＬ字状に形成されている。また、基部３の一端部（支持部４と反対側の端部）は、一対の連結金具６、６（図３及び図７には一方のみ図示）を介して、ねじ軸２３ａに一体に連結されている。

これらの連結金具６、６の各々は、矩形状の金属板で構成され、図４に示すように、その中央部に設けられた係合部６ａと、係合部６ａの両側にそれぞれ設けられた第１ねじ止め部６ｂ及び第２ねじ止め部６ｃを一体に有している。一対の連結金具６、６の係合部６ａ、６ａは、その厚さ方向に互いに反対方向に円弧状に凸に湾曲しており、各連結金具６の第１ねじ止め部６ｂには１つの挿入孔（図示せず）が、第２ねじ止め部６ｃには２つの挿入孔（図示せず）が、それぞれ形成されている。また、基部３の一端部には、第２ねじ止め部６ｃの挿入孔に対応する２つの挿入孔が形成されている。

一対の連結金具６、６の係合部６ａ、６ａの間には、ねじ軸２３ａが挟み込まれており、ねじ軸２３ａの外周面は、各係合部６ａの内側の湾曲面に接触している。また、第１ねじ止め部６ｂ、６ｂの間には、円環状のスペーサ７がその軸線方向に挟み込まれており、第２ねじ止め部６ｃ、６ｃの間には、基部３の一端部がその厚さ方向に挟み込まれている。スペーサ７の長さは、基部３の厚さと同じ大きさに設定されている。また、各第１ねじ止め部６ｂの挿入孔及びスペーサ７の孔は互いに連続しており、これらの挿入孔及びスペーサ７の孔には、ねじ８が挿入されている。さらに、各第２ねじ止め部６ｃの２つの挿入孔及びこれらに対応する基部３の２つの挿入孔は、それぞれ互いに連続しており、各挿入孔には、ねじ８が挿入されている。これらのねじ８、８、８の各々には、ナット９が強固に締め付けられている。

以上の構成により、基部３の一端部及びねじ軸２３ａが一対の連結金具６、６で強固に挟み込まれることによって、基部３は、ねじ軸２３ａに一体に連結されており、ねじ軸２３ａからその径方向の外方に延びている。また、基部３は、連結金具６、６を介して、自在継手ＵＪが設けられたねじ軸２３ａの他端部よりも回転マス２４側のねじ軸２３ａの部分に連結されている。さらに、基部３及び連結金具６、６は、ねじ軸２３ａがナット２３ｃ及び回転マス２４に対して軸線方向に移動しているときにナット２３ｃ及び回転マス２４と干渉しない位置に、配置されている。また、上述した構成から明らかなように、基部３を含む描画機構２は、ねじ８をナット９に締め付けたり緩めたりするだけで、ねじ軸２３ａに容易に着脱可能である。

また、前記支持部４は、基部３の他端部から回転慣性質量ダンパ２１の軸線方向に延び、回転マス２４に沿って延びている。図３、図５及び図６に示すように、支持部４の一端部（基部３と反対側の端部）には、ホルダ１０が一体に設けられている。ホルダ１０は、回転マス２４の径方向に延びる円筒状の周壁１０ａと、回転マス２４と反対側の周壁１０ａの端部に一体に設けられた円板状の底壁１０ｂを有しており、これらの周壁１０ａ及び底壁１０ｂによって収容穴１０ｃが画成されている。収容穴１０ｃには、圧縮コイルばね１１が設けられており、圧縮コイルばね１１の一端部は、底壁１０ｂに取り付けられ、圧縮コイルばね１１の他端部には、鍔付きの円環状の座金１１ａが取り付けられている。

鉛筆５は、木材で構成された円柱状の軸部５ａと、黒鉛などの顔料で構成され、軸部５ａ内に一体に設けられた芯５ｂを有している。軸部５ａ及び芯５ｂの一端部は、円錐状に削られており、円錐状の芯５ｂが軸部５ａから突出している。また、鉛筆５は、回転マス２４の径方向に延び、その一端部以外の大部分が上記の収容穴１０ｃに収容されている。軸部５ａから突出した芯５ｂは、記録シート１に接触しており、軸部５ａの他端部は、上記の座金１１ａに接触している。また、圧縮コイルばね１１は鉛筆５で圧縮された状態にあって、鉛筆５は、圧縮コイルばね１１で記録シート１側に付勢されており、芯５ｂが記録シート１に押しつけられている。回転慣性質量ダンパ２１が伸縮しておらず、ねじ軸２３ａが内筒２２及びナット２３ｃに対して所定の中立位置に位置しているときには、鉛筆５は、記録シート１の幅方向（回転マス２４の軸線方向）の中央に位置している。

以上により、第１実施形態によれば、例えば建築物Ｂの振動による上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が回転慣性質量ダンパ２１に伝達されることによって、図７に示すように、ねじ軸２３ａが内筒２２及び回転マス２４に対して軸線方向に移動し、それに伴って回転マス２４が回転すると（同図の太い矢印参照）、描画機構２の鉛筆５は、回転マス２４の任意の一点に対して、ねじ軸２３ａと一体に軸線方向に移動するとともに、周方向に移動する。

図７に示すように、回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡は、前記制限機構２５が作動していない場合にはボールねじ２３と同じピッチ及びリード角で螺線状になり、記録シート１に描かれるとともに記録される。また、このような鉛筆５の移動の軌跡は、回転慣性質量ダンパ２１に入力される振動の種類（調和振動や不規則な地震動）にかかわらず、常に発生する。記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡は、ねじ軸２３ａの移動状態と回転マス２４の回転状態を互いに関連づけて適切に表すため、これを用いて、ねじ軸２３ａの移動状態及び回転マス２４の回転状態を含む回転慣性質量ダンパ２１の動作状態を適切にモニタリングすることが可能になる。

例えば、異物がねじ軸２３ａとナット２３ｃの間に入り込むなどの異常が回転慣性質量ダンパ２１に発生し、それにより、ねじ軸２３ａがナット２３ｃに対して移動しにくくなったときには、正常な場合と比較して、回転マス２４に対する鉛筆５の軸線方向の移動量は小さくなり、また、回転マス２４も回転しにくくなるため、回転マス２４に対する鉛筆５の周方向の移動量も小さくなる。また、例えば、ボールねじ２３や制限機構２５の異常により、ねじ軸２３ａの軸線方向の移動に対する回転マス２４の回転量が小さくなったときには、正常な場合と比較して、回転マス２４に対する鉛筆５の周方向の移動量は小さくなる。

なお、記録シート１は、建築物Ｂの振動が停止した後に、回転マス２４から取り外され、再度、回転慣性質量ダンパ２１の動作状態をモニタリングする場合には、白紙の新しい記録シート１が、回転マス２４に前述したようにして取り付けられる。あるいは、記録シート１を回転マス２４に何重にも巻き付けた状態で取り付けておき、建築物Ｂの振動が停止した後に、巻き付けた記録シート１のうちの回転マス２４の１回転分を回転マス２４から取り外し、これを用いて回転慣性質量ダンパ２１の動作状態をモニタリングしてもよい。

また、第１実施形態によれば、ねじ軸２３ａの回転マス２４と反対側の端部に、自在継手ＵＪが設けられており、描画機構２の基部３は、自在継手ＵＪが設けられたねじ軸２３ａの端部よりも回転マス２４側の部分に一体に連結されている。建築物Ｂの振動に伴って前述したように自在継手ＵＪがねじ軸２３ａ及び回転マス２４に対して回動するような場合でも、この構成により、回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡を記録シート１に適切に描くことができ、ひいては、上述した効果、すなわち、記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて回転慣性質量ダンパ２１の動作状態を適切にモニタリングすることが可能になるという効果を、有効に得ることができる。

さらに、紙材を含むシート材及び鉛筆５を用いて記録シート１及び描画機構２をそれぞれ構成するので、モニタリング装置を比較的安価に製造することができる。また、圧縮コイルばね１１によって鉛筆５が記録シート１側に付勢されており、それにより、鉛筆５の芯５ｂが記録シート１に押しつけられている。このため、回転慣性質量ダンパ２１のねじ軸２３ａが、外力により回転マス２４に対して移動するのに伴って振動するような場合でも、鉛筆５の芯５ｂが記録シート１から離れるのを防止し、回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡を、記録シート１に、芯５ｂを適切に接触させた状態で描くことができる。

さらに、記録シート１に、回転マス２４の周方向に互いに平行に延びる複数の罫線と回転マス２４の軸線方向に互いに平行に延びる複数の罫線とから成る格子状の罫線が描かれている。このため、上述したように記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて回転慣性質量ダンパ２１の動作状態をモニタリングするにあたり、上記の格子状の罫線を目盛りとして、ねじ軸２３ａの移動状態及び回転マス２４の回転状態を容易にかつより適切にモニタリングすることが可能になる。

また、制限機構２５が回転慣性質量ダンパ２１に設けられており、回転慣性質量ダンパ２１の軸荷重が所定の制限荷重に達することで制限機構２５が作動した場合には、回転マス２４とナット２３ｃの間のトルクの伝達が制限される。このため、制限機構２５が作動した場合には、外力によるねじ軸２３ａの軸線方向の移動量に対する回転マス２４の回転量は、制限機構２５が作動していない場合よりも大きくなったり、小さくなったりする。

その結果、制限機構２５が作動した場合の回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡ＴＬは、制限機構２５が作動していない場合と同様に螺線状の軌跡を描くものの、図８に示すように、制限機構２５が作動していない場合の回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡ＴＮに対して、若干の角度をもってずれ、両者ＴＬ、ＴＮによってレ点状の軌跡が表れる。作動した制限機構２５が作動しなくなると、回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡は元の状態に戻るので、上記のレ点状の軌跡は、非作動状態の制限機構２５が作動する度に表れる。

したがって、記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて、制限機構２５の作動の有無を適切にモニタリングすることが可能になり、上記のレ点状の軌跡の数から制限機構２５の作動回数を把握できるとともに、記録シート１上のレ点状の軌跡の位置に基づいて、制限機構２５が作動したタイミングを、ねじ軸２３ａのストロークに関連づけて把握することができる。なお、図８では理解の容易化のために、制限機構２５が作動した場合の回転マス２４に対する鉛筆５の移動の軌跡ＴＬを、一点鎖線で示している。

さらに、例えば、図１に示すように建築物Ｂに設けられた回転慣性質量ダンパ２１にモニタリング装置を適用した場合には、回転慣性質量ダンパ２１が正常であるときに、記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて、上下の梁ＢＵ、ＢＤから回転慣性質量ダンパ２１に入力された相対変位の最大値を、容易に把握することができる。

具体的には、図９に示すように、建築物Ｂの振動前に芯５ｂが接触していた記録シート１の部分ＳＰと、建築物Ｂの振動中に記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡の一端（ねじ軸２３ａ側の端）ＥＰ１との間の記録シート１の幅方向（回転マス２４の軸線方向）の直線距離が、回転慣性質量ダンパ２１が伸びる方向に入力された相対変位の最大値δＭＡＸ１に相当する。また、建築物Ｂの振動前に芯５ｂが接触していた記録シート１の部分ＳＰと、建築物Ｂの振動中に記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡の他端（内筒２２側の端）ＥＰ２との間の記録シート１の幅方向の直線距離が、回転慣性質量ダンパ２１が縮む方向に入力された相対変位の最大値δＭＡＸ２に相当する。なお、図９では便宜上、記録シート１の格子状の罫線を省略するとともに、ＳＰ、ＥＰ１及びＥＰ２を黒丸で示している。

次に、図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態によるモニタリング装置について説明する。このモニタリング装置は、第１実施形態と比較して、回転慣性質量ダンパ２１ではなく、粘性ダンパ４１に適用したものである。図１０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。

粘性ダンパ４１は、一般的なシリンダタイプのものであり、円筒状のシリンダ４２と、シリンダ４２内に軸線方向に移動自在に設けられ、シリンダ４２内を２つの流体室に区画するピストンと、これらの流体室に充填された粘性体（いずれも図示せず）と、ピストンと一体のピストンロッド４３を備えている。ピストンには、２つの流体室を連通させるためのオリフィスやリリーフ弁が設けられている。なお、シリンダ４２の形状は、円筒状に限らず、他の適当な形状、例えば角筒状でもよい。

また、シリンダ４２の一端部（ピストンロッド４３と反対側の端部）、及びピストンロッド４３の一端部（シリンダ４２と反対側の端部）の各々には、クレビス継手ＣＪが一体に設けられている。シリンダ４２及びピストンロッド４３は、クレビス継手ＣＪを介して、例えば、第１実施形態の回転慣性質量ダンパ２１と同様に建築物Ｂの下梁ＢＤ及び上梁ＢＵにそれぞれ連結される（便宜上、図示省略。図１参照）。

粘性ダンパ４１では、建築物Ｂの振動に伴う上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が伝達され、それにより、ピストンロッド４３が、ピストンとともにシリンダ４２に対して軸線方向に移動すると（粘性ダンパ４１が伸縮すると）、それに伴い、２つの流体室の間の粘性体の圧力差に応じた減衰力が発生し、それにより上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が抑制され、ひいては、建築物Ｂの振動が抑制される。クレビス継手ＣＪがシリンダ４２及びピストンロッド４３にそれぞれ設けられているのは、第１実施形態の自在継手ＵＪと同じ理由による。

第２実施形態によるモニタリング装置では、その記録シート１の幅は、シリンダ４２に対するピストンロッド４３の可動範囲よりも大きく、かつ、シリンダ４２の軸線方向の長さよりも小さい所定値に、設定されている。また、記録シート１は、シリンダ４２の外周面に、巻き付けられた状態で両面テープなどを用いて取り付けられており、シリンダ４２のピストンロッド４３側の部分に配置されている。なお、シリンダ４２は、回転マス２４とは異なり、ピストンロッド４３に対して回転しない。このため、記録シート１は、シリンダ４２の周方向の全体に巻き付けられておらず、部分的に巻き付けられている。また、記録シート１には、シリンダ４２の周方向に互いに平行に延びる複数の罫線とシリンダ４２の軸線方向に互いに平行に延びる複数の罫線とから成る格子状の罫線が描かれている。

描画機構２の基部３の一端部は、第１実施形態の場合と同様、一対の連結金具６、６（一方のみ図示）を介して、ピストンロッド４３に一体に連結されており、連結金具６、６は、クレビス継手ＣＪが設けられたピストンロッド４３の一端部よりもシリンダ４２側のピストンロッド４３の部分に設けられている。また、基部３は、ピストンロッド４３からその径方向の外方に延びており、描画機構２の支持部４は、基部３の他端部から粘性ダンパ４１の軸線方向に延び、シリンダ４２に沿って延びている。

さらに、支持部４の一端部に一体に設けられたホルダ１０と、ホルダ１０に収容された鉛筆５は、シリンダ４２の径方向に延びている。また、鉛筆５は、第１実施形態と同様、圧縮コイルばね１１（図５参照）で記録シート１側に付勢されており、その芯５ｂが記録シート１に押しつけられている。粘性ダンパ４１が伸縮しておらず、ピストンロッド４３及びピストンがシリンダ４２に対して所定の中立位置に位置しているときには、鉛筆５は、記録シート１の幅方向（シリンダ４２の軸線方向）の中央に位置している。

以上により、第２実施形態によれば、例えば建築物Ｂの振動による上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が粘性ダンパ４１に伝達されることによって、ピストンロッド４３がシリンダ４２に対して軸線方向に移動すると、描画機構２の鉛筆５は、シリンダ４２に対して、ピストンロッド４３と一体に軸線方向に移動する。シリンダ４２に対する鉛筆５の移動の軌跡は、直線状になり、記録シート１に描かれるとともに記録される。シリンダ４２に対する鉛筆５の移動の軌跡は、シリンダ４２に対するピストンロッド４３の移動状態を適切に表すため、これを用いて、ピストンロッド４３の移動状態を含む粘性ダンパ４１の動作状態を適切にモニタリングすることが可能になる。

例えば、異物がピストンのオリフィスに入り込むなどの異常が粘性ダンパ４１に発生し、それにより、ピストンロッド４３がシリンダ４２に対して移動しにくくなったときには、正常な場合と比較して、シリンダ４２に対する鉛筆５の移動量も小さくなる。なお、記録シート１は、建築物Ｂの振動が停止した後に、シリンダ４２から取り外され、再度、粘性ダンパ４１をモニタリングする場合には、白紙の新しい記録シート１が、シリンダ４２に前述したようにして取り付けられる。

また、第２実施形態によれば、ピストンロッド４３のシリンダ４２と反対側の端部に、クレビス継手ＣＪが設けられており、描画機構２の基部３は、クレビス継手ＣＪが設けられたピストンロッド４３の端部よりもシリンダ４２側の部分に一体に連結されている。建築物Ｂの振動に伴って自在継手ＵＪと同様にクレビス継手ＣＪがピストンロッド４３及びシリンダ４２に対して回動するような場合でも、この構成により、シリンダ４２に対する鉛筆５の移動の軌跡を記録シート１に適切に描くことができ、ひいては、上述した効果、すなわち、記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて粘性ダンパ４１の動作状態を適切にモニタリングすることが可能になるという効果を、有効に得ることができる。

さらに、第１実施形態の場合と同様、紙材を含むシート材及び鉛筆５を用いて記録シート１及び描画機構２をそれぞれ構成するので、モニタリング装置を比較的安価に製造することができる。また、圧縮コイルばね１１で鉛筆５が記録シート１側に付勢されることによって、鉛筆５の芯５ｂが記録シート１に押しつけられている。このため、粘性ダンパ４１のピストンロッド４３が、外力によりシリンダ４２に対して移動するのに伴って振動するような場合でも、鉛筆５の芯５ｂが記録シート１から離れるのを防止し、シリンダ４２に対する鉛筆５の移動の軌跡を、記録シート１に、芯５ｂを適切に接触させた状態で描くことができる。

さらに、記録シート１に、シリンダ４２の周方向に互いに平行に延びる複数の罫線とシリンダ４２の軸線方向に互いに平行に延びる複数の罫線とから成る格子状の罫線が描かれている。このため、上述したように記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて粘性ダンパ４１の動作状態をモニタリングするにあたり、上記の格子状の罫線を目盛りとして、ピストンロッド４３の移動状態を容易にかつより適切にモニタリングすることが可能になる。

また、例えば、建築物Ｂに設けられた粘性ダンパ４１にモニタリング装置を適用した場合には、粘性ダンパ４１が正常であるときに、第１実施形態で説明したように、記録シート１に描かれた鉛筆５の移動の軌跡を用いて、上下の梁ＢＵ、ＢＤから粘性ダンパ４１に入力された相対変位の最大値を、容易に把握することができる。

なお、本発明は、説明した第１及び第２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、実施形態では、基部３をねじ軸２３ａ（ピストンロッド４３）に、連結金具６、６を用いて連結しているが、他の適当な手法で連結してもよく、例えば溶接で連結してもよい。また、実施形態では、基部３及び支持部４を一体に構成しているが、別体に構成し、一体に連結してもよい。さらに、実施形態では、鉛筆５は、支持部４と別体であるが、支持部４と一体化してもよい。また、実施形態では、記録シート１に、格子状の罫線が描かれているが、描かれていなくてもよい。

さらに、実施形態では、記録シート１を、紙材で構成しているが、鉛筆５の芯５ｂの顔料が付着可能な他の適当なシート材、例えば、樹脂を紙材にラミネート加工したシート材や、布材、木製のシート材などで構成してもよい。また、実施形態では、本発明における描画部として、鉛筆５を用いているが、その移動の軌跡を記録部に接触した状態で描くように構成された他の適当な描画部、例えば、油性ペンや水性ペンなどを用いてもよい。その場合、本発明における記録部として、記録シート１や上述したようなシート材だけでなく、金属製のシート材や、樹脂製のシート材、樹脂を紙材や布材などにラミネート加工したシート材などを用いてもよい。

また、上述したように記録部として樹脂製又は金属製のシート材を用いる場合には、描画部として、先端に鋭利な突起部を有する軸部材を用いるとともに、この突起部で記録部に傷をつけることによって、筒部（回転マス２４、シリンダ４２）に対する軸部（ねじ軸２３ａ、ピストンロッド４３）の移動の軌跡を記録部に描いて記録するようにしてもよい。

あるいは、記録部として感圧紙を含むシート材を用い、描画部として、先端に突起部を有する軸部材を用いるとともに、この突起部でシート材を押圧することによって、筒部に対する軸部の移動の軌跡を記録部に描いて記録するようにしてもよい。

あるいは、描画部としてタッチペンを用いるとともに、記録部を、タッチペンで描かれた画像を表示して記録可能なタッチパネルを用いて構成してもよい。この場合、タッチパネルとしては、抵抗膜式や、静電容量式、電磁誘導式のものなど、任意のものを採用でき、タッチパネルに見合ったタッチペンが採用される。また、この場合、タッチパネルを、描かれたタッチペンの移動の軌跡を所定時間ごとに又は軸部の所定ストロークごとに分割して表示できるように、構成してもよい。

あるいは、記録部を、上記のタッチパネル又は画像表示機能を有さないタッチパネル（タッチパッド、ペンタブレット）で構成するとともに、外部のコンピュータなどに無線又は有線で接続し、記録部に描かれたタッチペンの移動の軌跡を、上記のように分割してモニターに表示したり、プリンタでプリントしたりしてもよい。上述したように記録部を無線で外部のコンピュータに接続する場合には、複数のダンパ（回転慣性質量ダンパ２１、粘性ダンパ４１）の動作状態をコンピュータで一括してモニタリングすることが可能になる。また、上述したような軸部材やタッチペンを用いて描画部を構成する場合にも、これらを記録部側に付勢する付勢手段を設けてもよいことは、もちろんである。

あるいは、描画部として、インクジェットプリンタのようにインクを噴射して描画するように構成されたものや、レーザーマーカのようにレーザを照射して描画するように構成されたものを用いてもよい。そのように構成された描画部を用いる場合には、ダンパの作動中に限って、インクの噴射やレーザの照射が行われるように、描画部を構成するのが好ましい。

さらに、実施形態では、記録部としての記録シート１を、筒部としての回転マス２４（シリンダ４２）に直接、取り付けているが、適当な部材を介して取り付けてもよい。また、実施形態では、本発明における付勢手段として、圧縮コイルばね１１を用いているが、描画部を付勢可能な他の適当な手段、例えばゴムなどを用いてもよいことは、もちろんである。あるいは、付勢手段を省略してもよい。

さらに、第１実施形態で説明した回転慣性質量ダンパ２１は、あくまで一例であり、ねじ軸とともにボールねじを構成するナットが円筒状の回転マスに同軸状に連結され、ねじ軸がナットに対して軸線方向に移動するのに伴い、回転マスがナットと一体にねじ軸に対して回転するように構成された他の適当な回転慣性質量ダンパに、本発明によるモニタリング装置を適用してもよいことは、もちろんである。

例えば、本発明によるモニタリング装置を、自在継手ＵＪが設けられていない回転慣性質量ダンパや、制限機構２５が設けられていない回転慣性質量ダンパに適用してもよく、あるいは、ナットが回転マスの内側に配置されずに、両者が軸線方向に並んで配置された回転慣性質量ダンパに適用してもよい。また、制限機構２５に代えて、本出願人による特開２０１５−１２４５１８号公報に開示された制限機構を有する回転慣性質量ダンパに、本発明によるモニタリング装置を適用してもよい。

さらに、回転慣性質量ダンパ２１（粘性ダンパ４１）を試験装置に連結するとともに、試験装置のアクチュエータで内筒２２及びねじ軸２３ａ（シリンダ４２及びピストンロッド４３）に軸線方向の外力を入力する場合には、自在継手ＵＪ（クレビス継手ＣＪ）がねじ軸２３ａ（ピストンロッド４３）に対して回動することがない。このため、描画機構を、例えば、ねじ軸２３ａ（ピストンロッド４３）の端部に設けられた自在継手ＵＪ（クレビス継手ＣＪ）に連結し、この自在継手ＵＪ（クレビス継手ＣＪ）を介してねじ軸２３ａ（ピストンロッド４３）に一体に連結してもよい。あるいは、描画機構を、アクチュエータに連結し、アクチュエータを介してねじ軸２３ａ（ピストンロッド４３）に一体に連結してもよい。

また、実施形態は、本発明によるモニタリング装置を、回転慣性質量ダンパ２１や粘性ダンパ４１に適用した例であるが、本発明はこれに限らず、筒部及び軸部を有する他の適当なダンパ、例えば、外筒に収容された回転マスと、回転マスに連結されたボールねじを有するダンパ（本出願人のホームページに記載の「増幅機構付き減衰装置」を参照）などに適用可能である。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。

１ 記録シート（記録部）
２ 描画機構
３ 基部
４ 支持部
５ 鉛筆（描画部）
５ｂ 芯
１１ 圧縮コイルばね（付勢手段）
２１ 回転慣性質量ダンパ（ダンパ）
２３ ボールねじ
２３ａ ねじ軸（軸部）
２３ｃ ナット
２４ 回転マス（筒部）
２５ 制限機構
ＵＪ 自在継手
４１ 粘性ダンパ（ダンパ）
４２ シリンダ（筒部）
４３ ピストンロッド（軸部）

Claims (2)

1. 軸線方向に互いに相対的に移動可能な筒部及び軸部を有し、外力により当該軸部が前記筒部に対して移動するのに伴って反力を発生させるダンパのモニタリング装置であって、
   前記筒部の外周面に一体に設けられ、描かれた画像が記録される記録部と、
   前記軸部に一体に連結されるとともに、前記筒部に沿って配置された描画部を有し、前記筒部に対する前記描画部の移動の軌跡を前記記録部に描くための描画機構と、
   を備え、
   前記ダンパは、前記軸部としてのねじ軸とともにボールねじを構成するナットが、前記筒部としての円筒状の回転マスに同軸状に連結され、前記ねじ軸が前記ナットに対して軸線方向に移動するのに伴い、前記回転マスが前記ナットと一体に前記ねじ軸に対して回転するように構成された回転慣性質量ダンパであり、
   前記記録部は、前記回転マスの外周面において、その周方向の全体に巻き付けられた状態で取り付けられており、
   前記描画部は、タッチペンで構成されており、
   前記記録部は、前記タッチペンで描かれた画像を記録可能なタッチパネルで構成されていることを特徴とするダンパのモニタリング装置。
2. 前記タッチパネルは、前記タッチペンで描かれた画像を、当該タッチパネル自体に表示、又は外部に出力するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のダンパのモニタリング装置。

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