JP2007047419A - 起震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運搬ができてその設置場所を選ばないで、より変化に富んだ揺れの体験を可能にする構成を備えた起震装置を提供する。
【解決手段】可搬設置可能な架台と、上記架台上の中央部およびこの中央部を挟んで対向する位置に基端が支持されて揺動可能な揺動部材と、上記揺動部材の揺動端側に設けられて該揺動部材の揺動に連動して揺動方向に沿った水平方向移動および上下移動が可能な台板と、上記架台上の中央部に位置する揺動部材に長手方向一端が連結され、長手方向他端は回転可能な駆動円盤に連結されているクランク部材と、上記駆動円盤の駆動源とを備え、上記架台を移動させた位置で上記回転円盤を駆動することにより該駆動円盤の回転に応じて上記クランク部材のクランク運動を介して上記台板の水平方向および上下移動させて揺れを生起させることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、起震装置に関し、さらに詳しくは、可搬形で変化に富んだ揺れを再現できる起震装置に関する。

地震の際の揺れを体験するための装置として起震装置がある。
従来、地震の揺れを疑似体験させる装置として訓練施設等に備えた起震装置や、起震装置を車両に搭載して巡回可能にした起震車が知られており、被験者を乗せた動揺台を所定の振動パターンで上下左右に揺動させ、地震の中で適切な防災行動が行えるよう訓練するものである。

しかし、このような起震車は、車体を含めて構造的に大がかりなものであり、特別な機会でない限り地震の体験をすることができない。

そこで、構造的に大がかりなものとならずに簡単に地震の体験を行えるようにした実験用の装置として、家具などの載置物を載置可能な振動板を複数のカムによって揺れ動かすようにした構成からなる起震装置がある（例えば、特許文献１）。

上記特許文献１には、枢支点を有する平坦な板材からなる振動板と、枢支点を挟んで両側に設けられた偏心カムおよびこれのフォロワ部材とで構成された縦振動発生手段と、振動板が搭載された台車をモータによりクランク運動させることで水平方向に往復動させることができる横振動発生手段とを備えた構成が開示されている。

この構成においては、縦振動発生手段により振動板をシーソー運動させることで縦方向の揺れを生起させ、そして横振動発生手段により水平方向の揺れを生起させるようになっている。
特開平１０−２８２８７６号公報（段落「００１９」欄）

上記特許文献１に開示されている構成においては、縦横両方の揺れを生起させることができるものの、そのための構成として、例えば、縦振動発生手段には枢支点を挟んで両側に駆動源が必要となることから構成部材の多さによってその重量も相当なものとなる。このため、予め起震装置の設置場所として作られた土台等の基部に対して起震装置を設置する構成であることから、いわゆる、実験場などに設置固定されることが対象となり、簡単に運搬してどこでも稼働させることができないものである。

また、揺れにおいても、縦方向においては振動板がシーソー運動するだけであり、例えば、震源に近い場所での突き上げるような揺れを再現することができず、また、横方向においては単にクランク機構を利用した揺動方向のみの揺れしか再現できないという問題がある。

本発明の目的は、上記従来の起震装置における問題に鑑み、運搬ができてその設置場所を選ばないで地震の体験を可能にする構成を備えた起震装置を提供することにある。

また本発明の別の目的は、縦横方向の揺れだけでなく、横方向では前後左右の揺れを生起させることにより変化に富んだ複雑な揺れを体験できる構成を備えた起震装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、可搬設置可能な架台と、上記架台上の中央部およびこの中央部を挟んで対向する位置に基端が支持されて揺動可能な揺動部材と、上記揺動部材の揺動端側に設けられて該揺動部材の揺動に連動して揺動方向に沿った水平方向移動および上下移動が可能な台板と、上記架台上の中央部に位置する揺動部材に長手方向一端が連結され、長手方向他端は回転可能な駆動円盤に連結されているクランク部材と、上記駆動円盤の駆動源とを備え、上記架台を移動させた位置で上記回転円盤を駆動することにより該駆動円盤の回転に応じて上記クランク部材のクランク運動を介して上記台板の水平方向および上下移動させて揺れを生起させることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の起震装置において、上記駆動円盤は、回転中心から上記クランク部材の連結位置までの半径を変更可能であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の起震装置において、上記架台の中央部に対応する上記台板の中央部における架台と対向する面には上記クランク部材の揺動時に該揺動方向に沿った水平方向の移動方向と直角な方向に上記台板を変位させるカム部材が設けられ、該カム部材には、上記架台に固定されているカムフォロワが対向して設けられ、上記クランク部材の揺動時に上記台板を揺動方向に沿った水平方向の移動とこの方向と直角な方向の移動とを行わせることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、例えば、架台に設けられている車輪と把手を用いることにより架台、つまり起震装置自体を所望の場所に押し動かして運ぶことができる。
これにより、起震車などのような大がかりな構造の場合と違って、簡便に地震体験を行うことが可能となる。しかも、水平方向および上下方向への移動が可能な台板は、架台中央に位置するクランク部材のみを駆動対象としているので、駆動部材の簡略化そして、中央部を起震位置とすることでシーソー運動とは違って、直下型地震ときのような突き上げる揺れを生起させて現実的な揺れを体験することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、駆動円盤においてクランク部材が連結される位置と回転中心との間の半径を変更できるので、クランク部材の移動ストロークを変更することができる。これにより、揺れの度合いを種々設定することが可能となり、より現実的な揺れの体験が可能となる。

請求項３記載の発明によれば、架台に設けられた台板の移動方向をクランク部材の揺動に沿った水平方向の移動方向だけでなくこの方向と直角な方向をも設定できることにより３次元での揺れを再現することができる。しかも、３次元のうちで水平方向が相当する２次元、つまり前後左右への変位に際してクランク部材の揺動を利用するだけですむので、構成の複雑化を招くことなく変化に富んだ揺れを再現して、より実際の地震に似通って揺れを再現することが可能となる。

以下、図に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１，図２は、本発明の実施例による起震装置１の使用状態を示す図であり、同図において起震装置１は、架台１０と、架台に基端が揺動可能に支持されているクランク部材１１と、クランク部材１１の揺動端側に設けられて家具などの被振動物Ｋを載置可能な台板１２とを備えている。

架台１０は、チャンネル材１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄによって四辺を囲った枠体であり、隅部にはネジロッドを介して進退可能な支持脚１３が設けられている。支持脚１３は、図１に示す使用状態の時に架台１０の水平状態を維持するために用いられる高さ調整部材である。

架台１０を構成しているチャンネル材のうちで、相対位置にあるチャンネル材１０Ａ、１０Ｂには、キャスターとしての車輪１４および架台１０の起倒態位を設定する際そして運搬する際に手で握る部分となる把手部材１５がそれぞれ設けられている。

車輪１４は、チャンネル材１０Ａの長手方向両端近傍に固定されている支持ブラケットにそれぞれ基部を取り付けられており、把手部材１５は、丸棒などの断面構造部材が用いられ、チャンネル材１０Ｂの長手方向両端近傍で片持ち梁状に支持されている支持部材１５Ａ同士の自由端間に対して長手方向両端部がそれぞれ支持されている。
車輪１４は、図１に示すような使用状態にある架台１０が把手部材１５を握って起こされた際に押し動かして運搬する際に用いられるようになっている。

一方、クランク部材１１は、後でその作動原理構造について詳細に説明するが、架台１０の中央に設けられている駆動クランク部材１１Ａと、駆動クランク部材１１Ａを挟んで相対位置に設けられている従動クランク部材１１Ｂとで構成されている。
駆動クランク部材１１Ａは、図１において架台１０の枠内中央部でチャンネル材１０Ｃ，１０Ｄ間に横架されているフレーム１６に基端を支持された揺動部材であり、従動クランク部材１１Ｂは、チャンネル材１０Ｃ，１０Ｄにそれぞれ基端が支持されている揺動部材である。

駆動クランク部材１１Ａは、揺動方向両面にそれぞれ一端が掛け止められたコイルバネ等の弾性部材３０によって起立した中立状態を初期状態として設定されており、後述する駆動ロッド２３（図２参照）の押引作用によって揺動できるようになっている。弾性部材３０の他端は、フレーム１６に設けられているアングル片１６Ａ（図１，２参照）に掛け止められている。
つまり、駆動クランク部材１１Ａは、フレーム１６に設けられている軸受け１７（図２参照）に対して軸方向両端が挿通支持されている支軸１１Ａ１を基端側とし、揺動端側が、図２に示すように、後述する台板１２側に設けられている軸受け１７’によって軸方向両端が挿通支持されている従動軸１１Ａ２にそれぞれ一体化されており、基端を支点として揺動することができるようになっている。

従動クランク部材１１Ｂは、駆動クランク部材１１Ａを中心として台板１２の４隅近傍にそれぞれ配置された部材であり、チャンネル材１０Ｃ，１０Ｄに設けられている軸受け１８によって軸方向両端が挿通支持されている支軸１１Ｂ１を基端とし、揺動端側が台板１２側に設けられている軸受け１８’によって軸方向両端が挿通支持されている従動軸１１Ｂ２にそれぞれ一体化されており、基端を支点として揺動することができるようになっている。

台板１２は、架台１０に対向する側の面に設けられている軸受け１７，１７’（図２参照）、１８，１８’に挿通支持されている従動軸１１Ａ２、１１Ｂ２を介して駆動クランク部材１１Ａおよび従動クランク部材１１Ｂと連動する部材であり、その軸受け取り付け面と反対側の上面にはベニヤ板を用いた底板２０およびこれと一体化されている壁板２１が搭載されている。
底板２０は、台板１２に対して図示しない締結構造によりそして、壁板２１は、台板１２の側方から立ち上がる支持片１２Ａ（図２参照）によりそれぞれ台板１２と一体化されている。底板２０上には家具などの被振動物Ｋを載置できるようになっている。

図３は、駆動クランク部材１１Ａおよび従動クランク部材１１Ｂの支持構造およびこれを用いた台板１２の作動状態に関する原理構造を説明するための図であり、同図において駆動クランク部材１１Ａは、基端が架台１０に用いられるチャンネル材の一つ１０Ｃに設けてある軸受け１７によって挿通支持されている支軸１１Ａ１に固定されており、揺動端が台板１２の下面、つまり台板１２における架台１０と対向する面に設けられている軸受け１７’によって挿通支持されている従動軸１１Ａ２に固定されている。

従動クランク部材１１Ｂは、駆動クランク部材１１Ａと同様に、基端がチャンネル材１０Ｃ側の軸受け１８に挿通支持されている支軸１１Ｂ１に固定され、揺動端が台板１２側の軸受け１８’に挿通支持されている従動軸１１Ｂ２に固定されている。

駆動クランク部材１１Ａには、これを揺動させるための駆動機構が設けられており、駆動機構としては、駆動クランク部材１１Ａの基端から揺動端に至る途中に設けられたブラケット２２に長手方向一端が連結されている駆動ロッド２３と、駆動ロッド２３の長手方向他端が連結されている駆動円盤２４と、駆動円盤の駆動源であるモータ２５（図２参照）とで構成されている。

駆動ロッド２３の長手方向他端が連結されている駆動円盤２４は、モータ２５の駆動軸に一体化されており、駆動軸の軸心が相当する回転中心から所定の半径を持たせた位置に駆動ロッド２３の長手方向他端が連結されている。これにより、モータ２５により駆動円盤２４が回転すると、駆動ロッド２３はクランク運動を行い、駆動クランク部材１１Ａを揺動させる。
クランク部材１１Ａが揺動するときには、台板１２を介して駆動クランク部材１１Ａと連動関係にある従動クランク部材１１Ｂも揺動し、ここに、台板１２が平行を保った状態で上下方向（図３中、符号Ｄ_V で示す方向）および水平方向（図３中、符号Ｄ_H で示す方向）において、駆動円盤２４での駆動ロッド２３の連結位置と回転中心との間の半径に応じた振幅（図３中、符合Ｓ_H ，Ｓ_V で示す量）を以てそれぞれ変位する。

本実施例では、図示しないがモータ２５には、給電制御が可能なコントローラが接続されており、コントローラでの電圧設定による回転数制御によって揺動の際の振動数を変更することができるようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、起震装置１を実験する場所に運搬することができる。つまり、運搬に際しては、車輪１４を着地させて把手部材１５を持った状態で架台１０を押し動かしたり、あるいは引くことで移動させることができる。これにより、起震車のような大がかりな装備と違って、地震体験を行う位置に持ち運ぶことができる。

一方、架台１０を倒して支持脚１３が着地した状態において支持脚１３の進退量を調整して架台１０が水平状態に設定されると起震装置１の設置が完了する。この状態で起震装置１を作動させるにはモータ２５を起動させる。
モータ２５が起動されると駆動円盤２４が回転し、この回転に連動して駆動クランク部材１１Ａが揺動するとともに従動クランク部材１１Ｂも連れ動くことになるので、台板１２が水平状態を保ったままで水平方向および上下方向、換言すれば水平、垂直の２次元方向に揺れ動くことになる。

本実施例においては、架台１０に可搬構造を設けているので、地震体験の場所に制約を受けることがない。しかも、台板１２の振動生起に関しての駆動構造としては、台板１２の略中央に設けられている駆動クランク部材１１Ａを対象として設けるだけですむので、駆動源などの増加やこれに伴う駆動伝達機構の複雑化を防止することができる。

次に本実施例の要部変形例について説明する。
図４には駆動円盤２４が示されており、この駆動円盤２４では、回転中心から駆動ロッド２３の他端が連結される位置までの半径が異なっている。図４では、便宜上、駆動ロッド２３の連結位置を符合２３Ａ〜２３Ｃで示し、その位置までの回転中心からの半径を符合Ｒ１〜Ｒ３により示している（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）。このような構成においては、駆動ロッド２３の他端の連結位置を変更することで駆動円盤２４が回転した際の駆動ロッド２３の移動ストローク、還元すれば振幅を変更することが可能となる。従って、モータでの回転数制御と合わせることにより駆動および従動クランク部材１１Ａ、１１Ｂの揺動時での周波数と振幅とを変更して種々の揺れ形態を設定することが可能となる。

次に本発明の他の実施例について説明する。
本実施例は、図１乃至３において説明した台板１２の２次元運動に対して、水平方向で異なる方向に変位させることで台板１２の３次元運動が可能なことを特徴としている。なお、図５において図１乃至図３に示した部材と同じものは同符号で示すことを前置きしておく。

図５において、台板１２には、チャンネル部材２６を介して底板２０との間に隙間が設けられており、その隙間における駆動クランク部材１１Ａの近傍には、架台１０に固定されている略アングル形状の支持台２７の上面に設けられた一対のカムフォロワ２８が配置されている。

一方、底板２０はチャンネル部材２６によって台板１２と一体化されており、カムフォロワ２８と対向する位置には、カム部材２９が固定されている。
カム部材２９は、図５中、符号（６）で示す方向から見た図である図６に示すように、カムフォロワ２８によって挟持される関係で配置されるとともに、駆動クランク部材１１Ａの揺動方向に沿って水平方向に変位する台板１２をその水平方向と直角な方向、換言すれば、揺動方向を前後とすると左右方向に変位させるためのカムプロフィールを有しており、本実施例では、図６（Ａ）に示す中立状態から駆動クランク部材１１Ａの揺動による往復動において１サイクルの左右方向の往復動（図６（Ｂ）および（Ｃ）に示す状態）ができるカムプロフィールに設定されている。

本実施例では、台板１２が水平面内で前後左右の移動を行う関係上、左右方向への変位を可能にするために、駆動および従動の各クランク部材１１Ａ、１１Ｂに有する支軸１１Ａ１，１１Ｂ１および従動軸１１Ａ２，１１Ｂ２軸長が前述した実施例の場合よりも長くされ、軸受けからの抜け落ちが防止されている。

本実施例は以上のような構成であるから、駆動クランク部材１１Ａが駆動円盤２４の回転時に揺動すると、台板１２が水平方向に移動する課程で台板１２と一体の底板２０に有するカム部材２９が架台１０側に固定されている関係のカムフォロワ２８に干渉することで図６において、符合ＤＨ１，ＤＨ１’で示すように、クランク部材１１Ａの揺動時に生起される水平方向の移動、いわゆる前後方向の移動とともに符合ＤＨ２で示す水平方向と直角な方向である左右方向への移動が行われ、さらに、揺動時での垂直方向の移動と合わせて３次元の変位が得られる。
この場合においても、モータ２５に対する給電制御によって周波数を変更することができ、また、駆動円盤２４として図４に示した構成を用いると、周波数に加えて振幅の異なる３次元運動が可能となる。

本実施例においては、水平方向で異なる方向、つまり水平面内での２次元運動を行わせるための構成としてそれぞれの移動方向に駆動するための駆動手段を用いなくても同時に異なる方向への駆動が可能となる。

本発明の実施例による起震装置の外観図である。 図１に示した方向と異なる方向から見た起震装置の外観図である。 図１に示した起震装置に用いられる駆動クランク部材および従動クランク部材の支持構造およびこれを用いた台板の作動状態に関する原理構造を説明するための図である。 図３に示した原理構造の要部変形例を説明するための駆動円盤を示す図である。 本発明の他の実施例による起震装置に用いられる駆動クランク部材および従動クランク部材の支持構造およびこれを用いた台板の作動状態に関する原理構造を説明するための図である。 図５に示した実施例に用いられるカム部材とカムフォロワとの配置構成を説明するために図５中、符号（６）で示す方向の矢視図である。

符号の説明

１ 起震装置
１０ 架台
１１ クランク部材
１１Ａ 駆動クランク部材
１１Ｂ 従動クランク部材
１２ 台板
１４ 車輪
１５ 把手部材
２３ 駆動ロッド
２４ 駆動円盤
２５ 駆動源となるモータ
ＤＨ１，ＤＨ１’，ＤＨ２ 水平面内での台板の移動方向

Claims (3)

1. 可搬設置可能な架台と、
   上記架台上の中央部およびこの中央部を挟んで対向する位置に基端が支持されて揺動可能な揺動部材と、
   上記揺動部材の揺動端側に設けられて該揺動部材の揺動に連動して揺動方向に沿った水平方向移動および上下移動が可能な台板と、
   上記架台上の中央部に位置する揺動部材に長手方向一端が連結され、長手方向他端は回転可能な駆動円盤に連結されているクランク部材と、
   上記駆動円盤の駆動源とを備え、
   上記架台を移動させた位置で上記回転円盤を駆動することにより該駆動円盤の回転に応じて上記クランク部材のクランク運動を介して上記台板の水平方向および上下移動させて揺れを生起させることを特徴とする起震装置。
2. 請求項１記載の起震装置において、
   上記駆動円盤は、回転中心から上記クランク部材の連結位置までの半径を変更可能であることを特徴とする起震装置。
3. 請求項１又は２記載の起震装置において、
   上記架台の中央部に対応する上記台板の中央部における架台と対向する面には上記クランク部材の揺動時に該揺動方向に沿った水平方向の移動方向と直角な方向に上記台板を変位させるカム部材が設けられ、該カム部材には、上記架台に固定されているカムフォロワが対向して設けられ、上記クランク部材の揺動時に上記台板を揺動方向に沿った水平方向の移動とこの方向と直角な方向の移動とを行わせることを特徴とする起震装置。

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