JPH03107642A - 制振床構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、工場の床とか体育館などの長大スパンの床と
か横断歩道橋などの上下方向の床振動を吸収する制振床
構造に関する。

〈従来の技術〉 上述のような制振床構造に係わるものとしては、従来、
次のような制振装置が考えられていた。

第１４図は従来例の一部切欠断面図を示し、錘Ｍが支持
部材Ｋを介して床Ｗに取り付けられ、床Ｗと錘Ｍの間に
はダンパーＤが設置され、これらが一体となって制振装
置が構成されている。

錘Ｍ、支持部材Ｋ、ダンパーＤから構成される装置 ており、床構造が振動しようとした時、遅れを持って錘
Ｍが振動しはじめ、床Ｗと錘Ｍとの間のダンパーＤが作
用して両者の振動エネルギーを吸収し、床Ｗの振動を抑
制するように構成されている。

上述した制振装置による効果は、床構造と制振装置の振
動特性とが同調していることが必須の条件であり、プレ
ス加工機とか電動モータなどを駆動源とする諸装置が床
上に設置されていて、機械振動等の定常的な振動が床に
加えられる場合とか、機器の設置や、人、家具等の移動
などにより積載荷量が変化する場合にあって、床振動の
振動数が変化するため、その度に支持部材にの剛性や錘
Ｍの重量を変化させ、制振装置の振動特性を床振動の振
動特性に同調し直す必要があった。

すなわち、第１５図は、横軸に振動数比を、縦軸に共振
振幅をそれぞれとって振動特性を示したグラフであり、
このグラフに示されるように、床Ｗの固を振動数が２０
％程度変化（Ｍａｌ）した場合（−点鎖線で示す）に、
その同調が不十分であると新たな共振現象が問題となっ
て、制振装置を設けない床構造のみの場合（実線で示す
）と余り変化が無く、床Ｗと制振装置の振動特性とが同
調していることが制振装置の必須の条件であることが良
く分かる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のものでは、上述のような同調をと
るために、各構成部材として強度の高いものが必要で構
造全体が大型化する欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、本発明に係る第１の制振床構造は、機械振動などの
定常的な振動に起因して床が上下方向に振動することを
良好に抑制できるようにするとともに、そのための構成
を強度的に有利にかつ安価にして提供できるようにする
ことを目的とし、そして、本発明に係る第２の制振床構
造は、更に、歩行などの衝撃や地震などに起因する振動
が床に伝播して床が上下方向に振動することを、機器を
設置したり床上の人数が変わるとか人や家具の移動など
といった床にかかる積載荷重の変化にかかわらず良好に
抑制できるようにするとともに、そのための構成を強度
的に有利にかつ安価にして提供できるようにすることを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明に係る第１の制振床構造は、上述のような目的を
達成するために、錘を、支持バネを介して床またはそれ
に一体の部材に保持するとともに、前記錘に補助支持部
材を連接し、その補助支持部材に作用する支点部材を、
作用位置変更のために移動可能に設け、前記支点部材を
駆動移動する駆動機構を設け、前記床に振動センサを設
けるとともに、前記振動センサからの情報をもとに、前
記錘の振動数が床振動の振動数に同調するように前記駆
動機構を自動的に作動して前記支点部材を移動する制御
機構を備えて構成する。

そして、本発明に係る第２の制振床構造は、上述のよう
な目的を達成するために、上記第１の制振床構造の構成
に、床またはそれに一体の部材と錘との間にダンパーを
介装するという構成を加える。

〈作用〉 本発明に係る第１の制振床構造の構成によれば、機械振
動などの定常的な振動に起因して床が上下方向に振動す
ると、それよりも遅れて錘が振動しはじめ、しかも、そ
の床に加わる実際の振動数に基づき、制御機構により支
点部材による補助支持部材を介しての錘に対する作用位
置を変更し、支点位置を移動することによって、補助支
持部材の部材長さ、部材剛性を変化させ、錘の振動数を
床の固有振動数に同調させ、機械回転数の変更といった
機械振動によって床に加えられる振動の変化にかかわら
ず、共振によって床が大きく振動することを回避できる
。

そして、本発明に係る第２の制振床構造の構成によれば
、歩行による衝撃や地震等に起因して床が上下方向に振
動すると、それよりも遅れて錘が振動しはじめ、かつ、
ダンパーの作用により両者の振動エネルギーを吸収し、
床の上下振動を抑制することができる。

このとき、床の実際の振動数に基づき、制御機構により
支点部材による補助支持部材を介しての錘に対する作用
位置を変更し、支点位置を移動することによって、補助
支持部材の部材長さ、部材剛性を変化させ、錘の振動数
を床振動の振動数に同調させ、機器の設置や床上の人数
の変化や人や家具の移動などといった床にかかる積載荷
重の変化にかかわらず、共振によって床が大きく振動す
ることを回避できる。

〈実施例〉 次に、本発明の実施例につき、図面に基づいて詳細に説
明する。

く第１実施例〉 第１）１）の一部切欠平面図、第２図の正面図、第３図
の側面図、第４図の模式的な概略平面図、および、第５
図の模式的な概略側面図それぞれに示すように、床Ｗに
一体の設置梁１．１に、ダンパーオイルとしてのシリコ
ンオイルを充填したダンパー２・・・と支持バネとして
の圧縮コイルスプリング３・・・を介して錘Ｍが保持さ
れ、床Ｗに対して錘Ｍが上下振動可能に弾性的に設けら
れている。

錘Ｍには、仮バネ支持部材４とそれに片持ち状態で連接
された板バネ５とから成る補助支持部材６が連接されて
いる。

一方、設置梁】、１にわたって下部架台７が連接され、
その下部架台７に、第６図の一部切欠側面回（第１図の
ｖ＋−ｖｔ線断面図）に示すように、リニアガイド−８
が連接されるとともに、リニアガイド８に沿って移動可
能に支点部材９．９が設けられている。支点部材９，９
それぞれには、雌ネジ部材１０と、前記板バネ５に作用
する一対の板バネ支持ローラ１），１）とが備えられて
いる。

下部架台７には、駆動機構としての電動型のサーボモー
タ１２によって駆動正逆転可能にネジ軸１３が設けられ
るとともに、そのネジ軸１３が雌ネジ部材１０に螺合さ
れ、ネジ軸１３の回転によって支点部材９を駆動変位し
、板バネ５に対する板バネ支持ローラ１）．１）の作用
位置を変更できるように構成されている。

図中、１４・・・それぞれは、錘Ｍの上下振動量を規制
するストンベーを示している。

床Ｗには、その上下振動の振動数を計測する第１の振動
センサ１５が設けられ、一方、錘Ｍには、その１下振動
の振動数を計測する第２の振動センサ１６が設けられ、
第１および第２の振動センサ１５．１６それぞれによっ
て計測された振動数が制御回路１７に入力され、その比
較結果に基づいて、サーボモータ１２．１２に所定の駆
動電圧を出力するように制御機構が構成されている。

制御回路１７には、第７図のブロック図に示すように、
比較器１８とパルス数演算手段１９とモータドライバ２
０とが備えられている。

比較器１８では、第１の振動センサ１５によって計測さ
れた床Ｗの振動数Ｆｗと第２の振動センサ１６によって
計測された錘Ｍの振動数Ｆｍとを比較し、床Ｗの振動数
Ｆｗに対する錘Ｍの振動数Ｆｍの大小と両者の振動数の
差に応じた比較出力をパルス数演算手段１９に出力する
ようになっている。

パルス数演算手段１９では、比較器１８からの比較出力
に基づき、上記振動数の差を無くすに足る正または負の
パルス数を演算するようになっている。

モータドライバ２０では、パルス数演算手段１９から入
力される正または負のパルス数に応じたパルス電圧を駆
動電圧としてサーボモータ１２゜１２に出力するように
なっている。

以上の構成により、床Ｗが振動するときに、その床Ｗの
振動数Ｆｗが常に計測され、床Ｗにかかる荷重が変化し
てその振動数Ｆｗが変化するに伴い、例えば、荷重が増
加して振動数Ｆｗが小さくなるに伴って補助支持部材６
に対する作用位置、すなわち、板バネ５に対する板バネ
支持ローラ１）の作用位置を板バネ支持部材４側から遠
ざけ、逆に、荷重が減少して振動数Ｆｗが大きくなるに
伴って仮バネ５に対する板バネ支持ローラ１）の作用位
置を板バネ支持部材４側に近づけるといったようにして
、錘Ｍの振動数Ｆｍを床Ｗの振動数Ｆｗに一致させて同
調させ、この同調により、第１４図に破線で示すように
、振動数を低減できて共振発生を回避することができる
。

上述；ν制御機構としては、錘Ｍに第２の振動センサ１
６を設けずに、例えば、予め、床Ｗの振動数Ｆｗと補助
支持部材６に対する作用位置との関係を求めておき、床
Ｗの振動数Ｆｗからサーボモータ１２の駆動電圧を演算
できるように構成しても良い。

前記ダンパー２のケーシング２ｂは、第８図の断面図（
斜線部はダンパーオイルを示している）に示すように、
上方側が開放されており、そして、ピストン２１が、周
方向に９０″づつ角度を変えて円形孔２２ａ・・・を形
成した第１および第２の金属プレート２３ａ、２３ｂで
構成され、第１の金属プレート２３ａに対する第２の金
属プレート２３ｂの取り付は位置をずらせることにより
、第９図の平面図に示すように、円形孔２２ａ・・・　
２２ａ・・・が互いに連通ずる開口面積、即ち、オリフ
ィス孔２２としての有効面積を変更し、吸収する振動エ
ネルギーの大きさを調整できるようになっている。

〈第２実施例〉 第１０図に示すように、床Ｗに、ダンパーオイルとして
のシリコンオイルを充填するとともにピストン２■にオ
リフィス孔２２・・・を形成したダンパー２を介して錘
Ｍが保持され、がっ、床Ｗと錘Ｍとにわたって支持バネ
としての引っ張りスプリング３ａ・・・が連結され、床
Ｗに錘Ｍが上下振動可能に弾性的に保持されている。

錘Ｍには一対の補助支持部材６ａ、６ｂが連接され、そ
の補助支持部材６ａ、６ｂそれぞれが、第１および第２
の支点部材９ａ、９ｂそれぞれを介して床Ｗに保持され
ている。

第１Ｉ図（第１０図（７）Ｘ　Ｉ　−Ｘ　Ｉ線断面図）
に示すように、第１および第２の支点部材９ａ、９ｂそ
れぞれの上方側は、床Ｗに連接されたガイドレール２４
に上下の第１のガイドローラ２５・・・を介して設けら
れ、また、第１および第２の支点部＋４’９ａ、９ｂそ
れぞれの下方側と補助支持部材６ａ、６ｂそれぞれとの
間にも第２のガイドローラ２６．２６が介装されている
。

第１および第２の支点部材９ａ、９ｂそれぞれの上方側
に、雌ネジを形成したネジ部材２７が連接され、両ネジ
部材２７．２７に、サーボモータ１２によって駆動正逆
転可能なネジ軸２８が螺合されている。両ネジ部材２７
．２７の一方が螺合するネジ部２８ａと他方が螺合する
ネジ部２８ｂとは互いに逆方向に形成されており、サー
ボモータ１２の正逆転駆動に伴い、第１および第２の支
点部材９ａ、９ｂそれぞれが、鉛直姿勢を維持した状態
で、錘Ｍに対して遠近する方向に互いに同調しながら駆
動移動するように構成されている。

ダンパー２の上側部材２ａは、第１２図（第１Ｏ図のｘ
ｎ−ｘｎ線断面図）に示すように、ガイドレール２４お
よびネジ軸２８を迂回するように門形に形成されている
。

床Ｗには、前述第１実施例と同様に、その上下振動の振
動数を計測する第１の振動センサ１５が設けられ、一方
、錘Ｍには、その上下振動の振動数を計測する第２の振
動センサ１６が設けられ、第１および第２の振動センサ
１．５．１６それぞれによって計測された振動数が制御
回路１７に入力され、その比較結果に基づいて、サーボ
モータ１２に所定の駆動電圧を出力し、錘Ｍの振動数Ｆ
ｍを床Ｗの撮動数Ｆｗに一致させて同調させ、共振発生
を回避することができるように制御機構が構成されてい
る。

上述第１および第２実施例では、床Ｗに一体の設置梁１
．１、または、床Ｗと錘Ｍとの間にダンパー２を設けた
本発明に係る第２の制振床構造の実施例を示したが、本
発明に係る第１の制振床構造としては、そのようなダン
パー２を設けない構成をも含むものである。

なぜならば、機械的な回転数の変更があっても、上述し
た制御機構により、定常的な機械振動が加えられること
による床Ｗの振動数に錘Ｍの振動数を同調させ、これに
より、定常的な機械振動によって床Ｗに加えられる加振
振動数比を１にすることができ、上述同調構成を備えず
に、単純にダンパーのみを備えた構成のものに比べ、第
１４図のグラフに示すように、床Ｗの振動を良好に低減
できるからである。

すなわち、第１４図は、共振倍率を縦軸に、加振振動数
比を横軸にとって示したグラフであり、ＤＩは、ダンパ
ー効果を高くしたものを示し、Ｄ２、ダンパー効果を低
くしたものを示し、そして、破線は、ダンパーを無くし
た本発明に係る第１の制振床構造を示しており、同調構
成によって加振振動数比を１またはその近辺にしたとき
に、ダンパーのみを備える場合よりも共振倍率を低くで
きていることが明らかである。

〈発明の効果〉 本発明に係る第１の制振床構造によれば、支持バネによ
って錘を支持させ、その錘に連接された補助支持部材に
作用する支点部材の作用位置を変更し、これにより、定
常的な機械振動ならびにその機械回転数などによる振動
の変化に起因して床振動の振動数が変化しても、その床
の振動数に錘の振動数を自動的に同調させ、共振による
床の大きな振動を回避できるから、床の上下振動を良好
に減衰できるようになった。

しかも、機械回転数の変化に起因する床の補助の振動数
の変化に対応して錘の振動数を同調させるのに、錘の重
量を支持バネに支持させておき、錘に連接された補助支
持部材を支点部材により１）…助的に支持する状態で作
用させ、その支点部材による作用位置を変更するように
構成するから、支点部材によって負担する錘の重量を少
なくでき、支点部材を強度低く構成でき、振動数を同調
するための構成をコンパクトかつ安価にして提供できる
ようになった。

そして、本発明に係る第２の制振床構造によれば、歩行
による衝撃や地震等による振動などによる床と錘との上
下方向の振動エネルギーをダンパーの作用によって吸収
し、かつ、前述筒１の制振床構造と同様に、補助支持部
材に作用する支点部材の作用位置を変更し、これにより
、床上に設置される５１ｇや歩行する人数の変化とが人
や家具の移動などに伴う床の積載荷重の変化に起因して
床の固有振動数が変化しても、その床の振動数に錘の振
動数を自動的に同調させ、共振による床の大きな振動を
回ができるから、床の荷重変化にかがわらず床の上下振
動を良好に減衰できるようになっノこ。

しかも、振動数を同調させて共振による床の大きな振動
を回避するとともに、床と錘の振動抑制を図るのに、第
１の制振床構造の構成にダンパーを付加するだけである
から、全体としての構成をコンパクトかつ安価なものに
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る制振床構造の実施例を示し、第１
図は第１実施例の一部切欠平面図、第２図は正面図、第
３図は側面図、第４図は模式的な概略平面図、および、
第５図は第４図のｖ−ｖ線断面図、第６図は第１図のＶ
＋−Ｖｔ線断面図、第７図はブロック図、第８図はダン
パーの断面図、第９図は第８図の横断面図、第１０図は
第２実施例の一部切欠平面図、第１）図は第１０図のＸ
ＩＸＩ線断面図、第１２図は第１０図のｘｎ−ｘｎ線断
面図、第１３図は従来例の一部切欠断面図、第１４図は
、共振倍率と加振振動数比との関係を示すグラフ、第１
５図は、共振振幅と振動数比との関係を示すグラフであ
る。 １・・・床に一体の部材としての設置梁２・・・ダンパ
ー ３・・・支持バネとしての圧縮コイルスプリング３ａ・
・・支持バネとしての引っ張りスプリング６．６ａ、６
ｂ・・・補助支持部材 ７・・・床に一体の部材としての下部架台９・・・支点
部材 ９ａ・・・第１の支点部材 ９ｂ・・・第２の支点部材 ２・・・駆動機構としてのサーボモータ５・・・第１の
振動センサ ６・・・第２の振動センサ Ｍ・・・錘 Ｗ・・・床

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）錘を、支持バネを介して床またはそれに一体の部
   材に保持するとともに、前記錘に補助支持部材を連接し
   、その補助支持部材に作用する支点部材を、作用位置変
   更のために移動可能に設け、前記支点部材を駆動移動す
   る駆動機構を設け、前記床に振動センサを設けるととも
   に、前記振動センサからの情報をもとに、前記錘の振動
   数が床振動の振動数に同調するように前記駆動機構を自
   動的に作動して前記支点部材を移動する制御機構を備え
   たことを特徴とする制振床構造。
2. （２）請求項第（１）項に記載の床またはそれに一体の
   部材と錘との間にダンパーを介装してある制振床構造。