JP4658743B2 - 振動監視システム - Google Patents

Description

本発明は、建設工事等における振動が振動を嫌う装置に影響を与えるのを防止するために、建設工事等の振動を監視する振動監視システムに関する。

従来、精密機械工場等に近接して建設工事を行う際に、工事による振動が振動を嫌う製造装置等（以下、「嫌振装置」という。）に影響を与えないようにするために、工事振動を監視しながら施工を行っている。

例えば、嫌振装置の近傍に振動計を設置し、設定した振幅以上の振動が発生した場合に、何らかの警報手段を通じて施工作業者に警報を発し、嫌振装置が振動による影響を受けるのを防止している。

しかし、嫌振装置は、振動数ごとに振動に対する許容値が決まっているため、振動波形の振幅のみを監視していたのでは、その振動が嫌振装置に対して影響があるかどうかの判断をすることができない。

また、嫌振装置の近傍に振動計を設置した場合に、遠方からの工事振動と、振動計の近傍における何らかの発生振動とを区別することができず、振動計の近傍で発生した振動により警報を発してしまうことがある。さらに、振動計を嫌振装置から離れた工事現場の近傍に設置した場合には、嫌振機器の振動許容値との比較ができなくなり、嫌振装置に与える振動を監視する目的を達成することができなくなる。

振動監視装置の一例が特許文献１に記載されている。この振動監視装置は、建設現場内又はその近傍を含む範囲内の少なくとも３点以上の箇所に騒音計及び振動計を設置し、この騒音計及び振動計をコンピュータに接続し、各騒音計及び振動計によって計測された騒音及び振動を、騒音及び振動の管理値と比較し、計測した騒音及び振動レベルが管理値を基準に警告が必要な水準以上になった場合に、作業者に警告を発するように構成したものである。
特開２００３−８３８０３号公報

ところで、上記のような構成の振動監視装置にあっては、精密機械工場等に設定されている嫌振装置を対象とした場合に、管理地点は嫌振装置に可能な限り近いことが理想的であるが、工事現場を取り囲んで騒音計及び振動計を設置しているため、嫌振装置の近傍に発生する振動なのか、工事振動なのかを正確に判断することができず、嫌振装置が工事振動等による影響を受けるのを完全に防止することができない。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、嫌振装置付近の振動と工事振動等とを正確に判断することができて、嫌振装置が工事振動等による影響を受けるのを完全に防止することができる振動監視システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、装置が設置された監視対象箇所に近接して建設工事を行う際に、工事による振動を監視しながら施工を行うための振動監視システムであって、前記監視対象箇所に設置されている前記装置の近傍に、且つ工事現場から等距離となるように設置される少なくとも２台の振動計と、該振動計が計測した振動波形をリアルタイムに分析し、該分析結果と振動数ごとに予め設定された前記装置の振動許容値とを逐次比較し、何れかの振動数において前記分析結果が前記振動許容値を超えたか否かの判断を行い、許容値を超えた場合に警報信号を出力する振動監視装置と、該振動監視装置からの警報信号を受信し、警報を発する警報器とを備えており、前記少なくとも２台の振動計の分析結果が前記振動許容値を同時に超えたときに、前記警報器により警報を発することを特徴とする。

本発明による振動監視システムによれば、装置の近傍に設置された少なくとも２台の振動計により振動が計測され、その振動計による振動波形が振動監視装置に入力されてリアルタイムに分析され、分析結果と振動数ごとに予め設定された装置の振動許容値とが逐次比較され、何れかの振動数において分析結果が振動許容値を超えたか否かの判断がなされ、振動許容値を超えた場合には、振動監視装置から警報器に警報信号が出力され、警報器が警報を発することになる。

本発明による振動監視システムによれば、振動計が計測した振動が装置付近の振動によるものなのか、工事振動によるものなのかを正確に判断することができるので、高精度で警報を発することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の振動監視システムであって、前記各振動計は、隣接する振動計間の距離が前記装置から工事現場までの距離よりも短くなる位置に設置されていることを特徴とする。

本発明による振動監視システムによれば、少なくとも２台の振動計のうちの２台の振動計からの振動波形が同時に振動許容値を超えた場合に、その原因が工事現場からのものと判断することができるので、工事現場からの振動を確実に検出することができる。
すなわち、工事作業に伴う振動は、主に２Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度までの低振動数域に主成分があるが、これらの低振動数は距離減衰しにくく、遠方まで伝わっても振幅が小さくならない。一方、クリーンルーム内等における作業に伴う振動は、主に２０Ｈｚ以上の高振動数域に主成分があるが、これらの振動は距離減衰が大きく、少し離れると振幅が小さくなる。これら２つの特徴に基づくことにより、少なくとも２台の振動計のうち２台の振動計からの振動波形が同時に振動許容値を超えた場合に、その原因が工事振動からのものと判断することができる。
また、３台以上の振動計を設置する場合には、振動計に何らかの異常（例えば、信号を出力しなくなる、信号を出力したままの状態になる等の故障）が生じた場合に、フェールセーフ機能を持たせることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の振動監視システムであって、前記警報を発する判断基準となる振動設定値を複数の段階に設定し、各段階において警報を発するようにしたことを特徴とする。

本発明による振動監視システムによれば、嫌振装置の振動許容値に対して、ある幅をもって低減させた複数の段階を、警報を発する判断基準となる振動設定値とすることにより、工事による振動が嫌振装置の振動許容値に達する前に警報を発することが可能になり、工事振動により嫌振装置が影響を受けるのを未然に防止することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載の振動監視システムであって、前記振動監視装置からの警報信号を、有線又は無線によって前記警報器に発するようにしたことを特徴とする。

本発明による振動監視システムによれば、工事現場で使用される各種の重機等の運転席にも警報を送ることができるので、工事振動による影響を作業者に的確に伝えることができる。

以上説明したように、本発明の請求項１に記載の振動監視システムによれば、装置の近傍に設置された少なくとも２台の振動計により工事による振動が計測され、その振動計により計測した振動波形が振動監視装置に入力されてリアルタイムに分析され、分析結果と振動数ごとに予め設定された装置の振動許容値とが逐次比較され、何れかの振動数において分析結果が振動許容値を超えたか否かの判断がなされ、分析結果が振動許容値を超えた場合に、振動監視装置から警報器に警報信号が出力され、警報器が警報を発することになる。従って、装置が工事振動による影響を受けるのを確実に防止することができる。

また、振動計が計測した振動が装置付近の振動によるものなのか、工事振動によるものなのかを正確に判断することができるので、高精度で警報を発することができる。

さらに、本発明の請求項２に記載の振動監視システムによれば、少なくとも２台の振動計のうちの２台の振動計からの振動波形が同時に振動許容値を超えた場合に、その原因が工事現場からのものと判断することができるので、工事現場からの振動を確実に検出することができる。従って、装置の周辺に発生した振動なのか、工事現場からの振動なのかを正確に判断することができるので、装置が工事振動による影響を受けるのを確実に防止することができる。さらに、３台以上の振動計を設置する場合には、１台の振動計が故障しても他の２台の振動計を使用することができるので、フェールセーフ機能を持たせることができる。

さらに、本発明の請求項３に記載の振動監視システムによれば、装置の振動許容値に対して、ある幅をもって低減させた複数の段階を、警報を発する判断基準となる振動設定値とすることができるので、工事による振動が装置の振動許容値に達する前に警報を発することが可能になる。従って、工事振動により装置が影響を受けるのを未然に防止することができる。

さらに、本発明の請求項４に記載の振動監視システムによれば、工事現場で使用される各種の重機等の運転席にも無線により警報を送ることができるので、工事振動による影響を作業者に的確に伝えることができる。

以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明による振動監視システムの一実施の形態が示されていて、この振動監視システム１は、半導体製造工場等の精密機械工場、病院、各種の研究施設等の監視対象箇所２に近接して建設工事を行う際に、工事による振動が製造装置、検査装置等（以下、「嫌振装置３」と称する。）の特性に影響を与えないようにするために、工事振動を監視しながら施工を行う場合に有効に適用できるものである。なお、嫌振装置３としては、上記の製造装置、検査装置以外に、高度な手術設備や医療設備を持つ施設、音楽ホール、住宅等の振動に暴露することが望ましくない施設が挙げられる。

すなわち、この振動監視システム１は、精密機械工場等の監視対象箇所２に設置される嫌振装置３の近傍に所定の距離を隔てて設置される少なくとも２台（本実施の形態においては２台）の振動計４と、この振動計４からの信号をリアルタイムに分析し、この分析結果と予め設定された嫌振装置３の振動許容値とを逐次比較し、測定点における振動が嫌振装置３の振動許容値を超えたか否かの判断を行い、許容値を超えた場合に警報信号を出力する振動監視装置５と、振動監視装置５からの警報信号を受信し、警報を発する警報器６とを備えている。

振動計４としては、特に制限はなく、周知の各種の振動計を使用することができ、この振動計４によって水平の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）と鉛直方向（Ｚ方向）の振動波形を記録し、振動レベル、振動加速度、又は振動速度として表示することができる。

両振動計４、４は、工事現場から等距離となるように、かつ両振動計４、４間の距離が嫌振装置３から工事現場までの距離よりも短くなるように、嫌振装置３の近傍に設置される。両振動計４、４によって嫌振装置３による振動、嫌振装置３を操作する作業者による振動、工事現場で使用される各種の重機等による振動等が計測される。

両振動計４、４で計測された振動は、振動計の出力形態にとらわれずに、例えば、アナログ出力形態であれば、Ａ／Ｄ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換され、振動監視装置５に入力される。振動監視装置５は、キーボード等からなる入力部と、演算部、記憶部、制御部等からなる本体部と、液晶ディスプレイ等からなる表示部とからなり、周知のパーソナルコンピュータ等のコンピュータを使用することができる。

振動監視装置５の本体部には、振動計４から入力される信号（振動波形）を周知の周波数分析手法、例えば、１／３オクターブ分析手法等によりリアルタイムに分析し、振動数ごとに予め設定しておいた嫌振装置３の振動許容値と比較し、何れかの振動数において設定値を超えた場合に、その測定点における振動が振動許容値を超えたと判断し、警報を発するプログラムが入力されている。

ここで、１／３オクターブ分析とは、ＪＩＳ Ｃ１５１３に規定されている１／３オクターブ分析器、及びＪＩＳ Ｃ１５１４に規定されているオクターブバンドフィルタを用いて行う周知の周波数分析手法であって、振動周波数の１オクターブを３分割し、例えば、各点で各々の振動レベルを測定することができる。

上記の判断作業は、２台の振動計４、４からの信号に対して連続的に行い、２台の振動計４、４で同時に振動許容値を超えた場合に、その原因が遠方からのもの、すなわち、工事現場からのものと判断し、振動監視装置５に有線又は無線を介して接続されている警報器６に警報信号を出力する。

警報器６は、工事現場に近接する箇所、工事現場で使用される各種の重機の運転席等の作業者が認識可能な箇所に設置され、振動監視装置５からの警報信号を受信して、各種の警報信号を発する。警報信号としては、点滅光によるもの、警報音によるもの、画像文字情報によるもの等が挙げられる。但し、これらに限定することなく、工事現場の作業者に警報を認識させることができるものであればよい。

工事現場で警報信号を認識した作業者は、作業を中断し、又は振動を発生させない工法に切り替え、工事振動により嫌振装置３が影響を受けるのを最小限に抑える、又は完全に防止する。

図２（ａ）〜（ｃ）に、嫌振装置３の振動許容値と振動計４により計測した振動との関係を示す。図２（ａ）はＸ方向、図２（ｂ）はＹ方向、図２（ｃ）はＺ方向を示し、各図において、横軸は周波数であり、縦軸は振幅であり、上側の線が嫌振装置３の振動許容値であり、下側の線が振動計４により計測した振動波形を１／３オクターブ分析した線である。

図２（ａ）〜（ｃ）において、下側の線（分析結果）が上側の線（振動許容値）を超えた場合に、振動監視装置５から警報信号が発せられ、それを受信した警報器６が各種の警報を発することになる。

上記のように構成した本実施の形態による振動監視システム１にあっては、精密機械工場等の監視対象箇所２に近接して建設工事を行う際に、工事振動をリアルタイムで分析して嫌振装置３の振動許容値と比較し、工事振動が振動許容値を超えた場合に警報を発して工事作業者に伝えることができるので、嫌振装置３が工事振動による影響を受けるのを確実に防止することができる。

また、工事振動が嫌振装置３の振動許容値を超えたか否かの判断は、２台の振動計４、４からの信号に対して連続的に行い、２台の振動計４、４で同時に振動許容値を超えた場合に、その原因が工事現場からのものと判断しているので、嫌振装置３の周辺に発生する振動によって誤って警報を発するようなことはなく、工事振動が振動許容値を超えた場合にのみ、確実に警報を発することができる。従って、工事作業者は、施工中に警報器６から発せられる警報に注意していればよいので、施工中に工事振動が嫌振装置３に影響を与えているか否かの心配をする必要はなく、作業効率を大幅に高めることができる。

なお、前記の説明においては、２台の振動計４、４を嫌振装置３の近傍に設置したが、３台以上の振動計４を嫌振装置３の近傍に設置してもよい。その場合には、複数台の振動計４のうち、予め設定した台数以上の振動計４において、振動許容値を超えた場合に警報を発するように構成することにより、嫌振装置３の近傍での発生振動の弁別機能を付加することができるとともに、振動計４に何らかの異常（例えば、信号を出力しなくなる、信号を出力したままの状態になる等の振動計の故障）が生じた場合に、フェールセーフ機能を持たせることができる。

さらに、前記の説明においては、振動監視装置５における分析結果が振動許容値を超えた場合に警報器に信号を出力し、警報器６で警報を発するようにしたが、警報を発する判断基準となる振動監視設定値として、嫌振装置３の振動許容値に対してある幅をもって低減したものを採用してもよい。その場合には、工事による振動が嫌振装置３の振動許容値に達する前に警報を発することが可能になるので、嫌振装置３が工事振動による影響を受けるのを未然に防止することができる。

さらに、振動監視設定値を複数の段階に設定しておき、例えば、振動許容値に達する前を第１段階、振動許容値に達したときを第２段階に設定しておき、第１段階で黄色の警報、第２段階で赤色の警報を発するように構成することにより、工事振動の発生程度を的確に工事の作業者に伝達することができ、工事振動により嫌振装置３が影響を受けるのを確実に防止することができる。

さらに、前記の説明においては、監視対象を工事現場の振動としたが、騒音を監視対象としてもよいものであり、その場合には、振動計４の代わりに騒音計を用い、振動監視装置５を騒音監視装置として機能させることにより、同様の作用効果を奏することになる。
なお、騒音を監視対象とする場合には、工事作業に伴う騒音の他、各種工場設備からの騒音も対象とすることができ、特に、低周波音（主に３０Ｈｚ以下の可聴領域外の空気振動）に対して有効に適用することができる。

さらに、前記の説明においては、周波数分析手法として１／３オクターブ分析を用いたが、例えば、特定の振動数にのみ弱い装置を対象とした場合には、１／３オクターブ分析に限らず、その装置が弱い振動数周辺のみをバンドパスフィルターにより抽出して、１／３オクターブ分析と同様の手順により、警報を発するようにしてもよい。

本発明による振動監視システムの一実施の形態を示した概略図である。 図１の振動監視システムによる振動の分析結果を示した説明図である。

符号の説明

１ 振動監視システム
２ 監視対象箇所
３ 嫌振装置
４ 振動計
５ 振動監視装置
６ 警報器

Claims (4)

1. 装置が設置された監視対象箇所に近接して建設工事を行う際に、工事による振動を監視しながら施工を行うための振動監視システムであって、
   前記監視対象箇所に設置されている前記装置の近傍に、且つ工事現場から等距離となるように設置される少なくとも２台の振動計と、該振動計が計測した振動波形をリアルタイムに分析し、該分析結果と振動数ごとに予め設定された前記装置の振動許容値とを逐次比較し、何れかの振動数において前記分析結果が前記振動許容値を超えたか否かの判断を行い、許容値を超えた場合に警報信号を出力する振動監視装置と、該振動監視装置からの警報信号を受信し、警報を発する警報器とを備えており、
   前記少なくとも２台の振動計の分析結果が前記振動許容値を同時に超えたときに、前記警報器により警報を発することを特徴とする振動監視システム。
2. 前記各振動計は、隣接する振動計間の距離が前記装置から工事現場までの距離よりも短くなる位置に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の振動監視システム。
3. 前記警報を発する判断基準となる振動設定値を複数の段階に設定し、各段階において警報を発するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動監視システム。
4. 前記振動監視装置からの警報信号を、有線又は無線によって前記警報器に発するようにしたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の振動監視システム。

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