(57)【要約】  【課題】  ケーブル等の引張材の固有振動数が次数に応じて整数倍になることを応用することにより加振源となる上部構造体の基準振動数及び倍調波振動数の双方を制御して、振動低減効果を図ることができる制振装置及び振動装置を使用した制振方法を提供する。  【解決手段】  一端は引張材固定装置２に連結され、他端にはプーリ３を介して張力調整用錘４が吊り支持されたケーブル等の引張材１が、前記引張材固定装置２とプーリ３との間へほぼ水平に張設されて成る制振装置１０であって、前記制振装置１０は、床スラブ等の下部構造体５上に設けられた加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設けられ、前記引張材１は、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数が前記加振源となる上部構造体６の基準振動数に同調して振動する構成とされている。【選択図】  図１
2006242360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端は引張材固定装置に連結され、他端にはプーリを介して張力調整用錘が吊り支持されたケーブル等の引張材が、前記引張材固定装置とプーリとの間へほぼ水平に張設されて成る制振装置であって、
前記制振装置は、床スラブ等の下部構造体上に設けられた加振源となる上部構造体から、引張材固定装置へ伝達される振動の位相とプーリへ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設けられていること、
前記引張材は、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数が前記加振源となる上部構造体の基準振動数に同調して振動する構成とされていることを特徴とする、制振装置。
【請求項２】
加振源となる上部構造体から、引張材固定装置へ伝達される振動の位相とプーリへ伝達される振動の位相に位相差が生じるように、引張材固定装置とプーリのいずれか一方が防振材で支持されていることを特徴とする、請求項１に記載した制振装置。
【請求項３】
一端は引張材固定装置に連結され、他端にはプーリを介して張力調整用錘が吊り支持されたケーブル等の引張材が、前記引張材固定装置とプーリとの間へほぼ水平に張設されて成る制振装置を利用した制振方法であって、
前記制振装置を、床スラブ等の下部構造体上に設けられた加振源となる上部構造体から、引張材固定装置へ伝達される振動の位相とプーリへ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設置し、前記引張材を、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数を前記加振源となる上部構造体の基準振動数に同調して振動させることにより、前記加振源となる上部構造体に生じる基準振動数及び倍調波振動数を低減させることを特徴とする、制振装置を使用した制振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加振力を効果的に低減する制振装置及び前記制振装置を使用した制振方法の技術分野に属し、更に云えば、床スラブ等の下部構造体上に設けられた加振源となる、ポンプ、モータ類などの回転系機械或いは音楽のリズムに合わせて複数の人間がほぼ同位相で上下運動するエアロビクススタジオ等の床構造物など（以下、加振源となる上部構造体と云う。）が有する基準振動数及びその整数倍の振動数（倍調波振動数）を効果的に低減する制振装置及び制振装置を使用した制振方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記加振源となる上部構造体の多くは、その基準となる振動数（基準振動数）とともに、その整数倍の振動数（倍調波振動数）にも大きい加振力を有する。例えば、ポンプの場合、基準振動数（ｆ）は、ｆ＝２×ｆｅ／ｐ（ｆｅ：電源周波数、ｐ：極数）の数式で決定され、電源周波数５０Ｈｚの地域に設置した４ポールモータの基準振動数は、上記数式よりｆ＝２×５０／４＝２５Ｈｚとなり、２５Ｈｚとその整数倍である５０、７５、１００、……Ｈｚにも加振力を有する。
【０００３】
（１）従来、前記加振源となる上部構造体から周辺への振動伝搬を低減するべく、一般的な物理現象を考慮して、加振振動数の少なくとも１／√２となるような弾性体（防振ゴム、空気バネ等）により加振源となる上部構造体を防振支持していた（図９Ａ参照）。
【０００４】
（２）また、加振力を低減する手法の一つとして、いわゆる動吸振器（ＴＭＤ：Tuned Mass Damper）を加振源となる上部構造体近傍の下部構造体（床スラブ、基礎等を指す）に設置する方法がある（図９Ｂ参照）。一例として、特許文献１には、同文献１の図１より、共通の支持部材２から複数のバネ部材６ａ、６ｂの先端にそれぞれ重り７を取り付けてこれらの重り７を揺動自在に片持ち支持すると共に、同重り７の揺動を減衰するための減衰部材１２を取り付けた動吸振器を構造物Ｓ上に設置した技術が開示されている（特許文献１の要約書参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１９４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記（１）に係る従来技術は、加振振動数が高いほど制振効果が高いため、一般に、最も大きい加振力を持つ基準振動数に対して振動低減効果を高めるためには、より柔らかい材料で支持し、固有振動数を低く設定する必要があった。しかしながら、柔らかい材料で防振支持するほど加振源となる上部構造体自体の振幅が増大するという問題があった。
【０００７】
また、上記（２）に係る従来技術は、従来の動吸振器（ＴＭＤ）は１自由度の振動特性であるため、図１０Ａに示したように、前記動吸振器自体が共振する単一の振動数にしか制御力を持たない。その結果として、単一振動数付近でのみ振動を低減することが可能となる（図１０Ｂ参照）。従って、加振源となる上部構造体が有する基準振動数と倍調波振動数の加振力を効果的に低減することは不可能であった。ちなみに、図１０Ａ、Ｂの横軸は、１次固有振動数に対する比率（振動数比）を示している。
【０００８】
本発明の目的は、ケーブル等の引張材の固有振動数が次数に応じて整数倍になることを応用することにより、加振源となる上部構造体の基準振動数及び倍調波振動数の双方を制御して、振動低減効果を図ることができる制振装置及び振動装置を使用した制振方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る制振装置は、図１及び図５〜図８に示したように、
一端は引張材固定装置２に連結され、他端にはプーリ３を介して張力調整用錘４が吊り支持されたケーブル等の引張材１が、前記引張材固定装置２とプーリ３との間へほぼ水平に張設されて成る制振装置１０であって、
前記制振装置１０は、床スラブ等の下部構造体５上に設けられた加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設けられていること、
前記引張材１は、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数が前記加振源となる上部構造体６の基準振動数に同調して振動する構成とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した制振装置において、図５と図７、図８に示したように、加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように、引張材固定装置２とプーリ３のいずれか一方が防振材８で支持されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載した発明に係る制振装置を使用した制振方法は、図１及び図５〜図８に示したように、
一端は引張材固定装置２に連結され、他端にはプーリ３を介して張力調整用錘４が吊り支持されたケーブル等の引張材１が、前記引張材固定装置２とプーリ３との間へほぼ水平に張設されて成る制振装置を利用した制振方法であって、
前記制振装置１０を、床スラブ等の下部構造体５上に設けられた加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設置し、前記引張材１を、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数を前記加振源となる上部構造体６の基準振動数に同調して振動させることにより、前記加振源となる上部構造体６に生じる基準振動数及び倍調波振動数を低減させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法によれば、上部構造体６から引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設けているので、制振装置１０を構成する引張材１が、１次、３次、…などの奇数次数の固有振動は勿論、２次、４次、…などの偶数次数の固有振動をも励起することができる。よって、前記引張材１を、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数が前記上部構造体６の基準振動数に同調して振動する構成とすると、上部構造体６に生じる基準振動数は勿論、高次振動数を同時に制御して、振動低減効果を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法は、上述した発明の効果を奏するべく、以下のように実施される。
【実施例１】
【００１４】
図１は、請求項１に記載した制振装置及び制振装置を使用した制振方法の実施形態を示している。
この制振装置１０は、一端は引張材固定装置２に連結され、他端にはプーリ（滑車）３を介して張力調整用錘４が吊り支持されたケーブル等の引張材１が、前記引張材固定装置２とプーリ３との間へほぼ水平に張設されて成り、床スラブ等の下部構造体５上に設けられた加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設けられている。また、前記引張材１は、その長さ、張力等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数が前記加振源となる上部構造体６の基準振動数に同調して振動する構成とされている（以上、請求項１及び請求項３記載の発明）。
【００１５】
具体的に、図示例の前記制振装置１０は、その引張材固定装置２を加振源となる上部構造体６に設け、プーリ３を、下部構造体５上の、加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相と当該プーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じる部位７に設けて実施されている。
【００１６】
なお、図１に示した制振装置１０の設置態様は、あくまでも本発明に係る基本原理を説明するために採用したものであり、実際には、制振装置１０の設置スペースを極力省力化するべく、後述するように防振ゴム等の防振材８を使用した技術（請求項２記載の発明）が好適に採用される。
【００１７】
図示例の加振源となる上部構造体６は、上下方向の加振力が作用するプレス機器６を使用しているがこの限りでなく、音楽のリズムに合わせて複数の人間がほぼ同位相で上下運動するエアロビクススタジオ等の床構造物でもほぼ同様に実施できる。また、図示例の下部構造体５には床スラブ６を使用しているがこの限りでなく、基礎等でもほぼ同様に実施できる。さらに、図示例の引張材１には、所定の固有周期を与えるように長さ、張力等のパラメーターを調整したケーブル１が使用されているがこの限りでなく、一定張力を受ける材料であればワイヤでもほぼ同様に実施できる。後述する実施例２〜４についても同様の技術的思想とする。ちなみに、図中の符号６ａは、プレス機器６を支持する架台を示している。
【００１８】
本発明は、ケーブル（引張材）１の固有振動数が次数に応じて整数倍になることに着目し、これを応用した技術的思想である。すなわち、ケーブル１の固有振動数（ｆ）は、曲げ剛性が無視できる場合には公知の数式により、ｆ＝√（Ｔ／ρＡ）・ｎ／２Ｌで表される（Ｔ：張力、ρ：密度、Ａ：断面積、Ｌ：ケーブル長さ、ｎ：次数）。
【００１９】
本発明に係る前記引張材１を、その長さＬ、張力Ｔ等のパラメーターを調整することにより、その１次固有振動数が前記加振源となる上部構造体６の基準振動数に同調して振動する構成で実施する意義は、上記数式より、ケーブル（引張材）１の１次固有振動数に対する高次固有振動数がちょうど整数倍になり、ｎ＝１のときに前記加振源となる上部構造体６の基準振動数に同調させると、加振力のある倍調波振動数を同時に制御できることに基づく。一例として、ケーブル１の２次固有振動数の場合、ケーブル１が、図２に示したように挙動して、振動エネルギーを吸収することができる。ちなみに、図３は、ケーブル１の固有振動モードを示している。
【００２０】
また、本発明に係る加振源となる上部構造体６から、引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設ける意義は、ケーブル１の両端が同位相で動く場合には、一般的な物理現象により、２次、４次、…などの偶数次数の固有振動が励起されず（図１１参照）、所望の振動低減効果が得られないからである。かかる点に鑑み、図１に係る実施例１では、前記制振装置１０の引張材固定装置２を加振源となる上部構造体６の架台６ａ上に設ける一方で、プーリ３を下部構造体５上の相当程度離れた部位７に設けることにより、前記位相差を生じせしめているのである。
【００２１】
図４Ａ、Ｂは、本発明に係る振動低減効果を示している。前記制振装置１０は、上部構造体６から引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように設けた結果、制振装置１０を構成する引張材１が、１次、３次、…などの奇数次数の固有振動は勿論、２次、４次、…などの偶数次数の固有振動をも励起することができるので、所謂多自由度の振動特性を有していると云える。よって、前記制振装置１０は、図４Ａに示したように、複数の振動数に対して制御力を有する。従って、その結果として、図４Ｂに示したように、基準振動数とすべての整数倍の振動数（倍調波振動数）に鋭い振動低減効果（ノッチ）が認められ、各ノッチで、加振力の低減率が０．１以下になることが認められる。斯くして、加振源となる上部構造体６の基準振動数と制振装置１０の１次固有振動数によるノッチとを一致させて実施することにより、加振源である上部構造体６に生じる基準振動数は勿論、倍調波振動数を同時に制御して、振動低減効果を図ることができるのである。ちなみに、図４Ｂの縦軸は、加振力の低減率（制振装置１０を設置した場合の加振力を制振装置１０を設けない場合の加振力で除した値）を示しており、横軸は、振動数比（１次固有振動数に対する比率）を示している。
【実施例２】
【００２２】
図５は、異なる実施例を示している。この実施例２に係る制振装置１０は、引張材固定装置２（加振源となる上部構造体６）を防振ゴム等の防振材８で支持することにより（請求項２記載の発明）、加振源となる上部構造体６から引張材固定装置２へ伝達される振動の位相をプーリ３へ伝達される振動の位相に対して容易に反転させて位相差を生じさせることができる。よって、上記実施例１と比して、ほぼ同様の作用効果に加えて、プーリ３を設置する部位７を加振源となる上部構造体６に極力近づけて実施できるので、実用的である。また、引張材１も短尺で実施可能であり、経済的である。なお、前記防振材８は格別新規でなく、防振ゴムのほか、空気バネ、コイルスプリング、ゴムパッド等で実施できることは勿論である。
【実施例３】
【００２３】
図６は、異なる実施例を示している。この実施例３に係る制振装置１０は、上記実施例１と比して、制振装置１０の引張材固定装置２を加振源となる上部構造体６の近傍位置の下部構造体５上に設置していることが主に相違する。また、図７に示したように、前記引張材固定装置２を防振材８で支持して実施すると（請求項２記載の発明）、プーリ３を設置する部位７を加振源となる上部構造体６に極力近づけて実施できるので、実用的である。また、引張材１も短尺で実施可能であり、経済的である。
【実施例４】
【００２４】
図８は、異なる実施例を示している。この実施例４に係る制振装置１０は、上記実施例１と比して、制振装置１０の引張材固定装置２及びプーリ３を、加振源となる上部構造体６上に設置していることが主に相違する。この実施例４に係る制振装置１０は、上部構造体６から引張材固定装置２へ伝達される振動の位相とプーリ３へ伝達される振動の位相に位相差が生じるように、前記引張材固定装置２とプーリ３のいずれか一方（図示例では、プーリ３）を防振材８で支持して実施している（請求項２記載の発明）。よって、この実施例４に係る技術によれば、加振源となる上部構造体６の設置スペース内に制振装置１０を納めることができる利点がある。
【００２５】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法の実施例を示した立面図である。
【図２】図１に示した制振装置の引張材の挙動を示した立面図である。
【図３】ケーブル（引張材）の固有振動モードを示したグラフである。
【図４】Ａ、Ｂはそれぞれ、本発明に係る制振装置及び制振装置の制振方法による振動低減効果を示したグラフである。
【図５】本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法の異なる実施例を示した立面図である。
【図６】本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法の異なる実施例を示した立面図である。
【図７】本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法の異なる実施例を示した立面図である。
【図８】本発明に係る制振装置及び制振装置を使用した制振方法の異なる実施例を示した立面図である。
【図９】Ａ、Ｂはそれぞれ、従来技術を示した立面図である。
【図１０】Ａ、Ｂはそれぞれ、従来技術に係る振動低減効果を示したグラフである。
【図１１】ケーブルの両端が同位相で動く場合の挙動を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１    引張材（ケーブル）
２    引張材固定装置
３    プーリ（滑車）
４    張力調整用錘
５    下部構造体（床スラブ）
６    加振源となる上部構造体（プレス機器）
６ａ  架台
７    プーリの設置部位
８    防振材（防振ゴム）
１０    制振装置
【図１】
2006242360.tif 000003
【図２】
2006242360.tif 000004
【図３】
2006242360.tif 000005
【図４】
2006242360.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006242360.tif 000008
【図７】
2006242360.tif 000009
【図８】
2006242360.tif 000010
【図９】
2006242360.tif 000011
【図１０】
2006242360.tif 000012
【図１１】
2006242360.tif 000013