JP2009069463A - 起震装置および起震車 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式で小型化が可能な起震装置およびこの起震装置を備えた起震車を提供する。
【解決手段】本発明に係る起震装置２は、起震室３を三次元的に往復動させる起震装置２であって、地面に対して鉛直な方向に並んで配置された複数のフレーム４、２０、２５、２７と、第１フレーム４２０を地面に対して鉛直な方向の成分を含む方向に往復動させるＺ方向モータ７と、床フレーム４を地面に対して水平な方向の成分を含む方向に往復動させるＸ方向モータ５と、床フレーム４を地面に対して水平で、Ｘ方向モータ５が床フレーム４を往復動させる方向に対して垂直な成分を含む方向に往復動させるＹ方向モータ６とを備え、Ｚ方向モータ７、Ｘ方向モータ５およびＹ方向モータ６のうちの少なくとも一つが電動モータであることを特徴とするものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、起震装置および起震車に関し、特に電動式で小型化が可能な起震装置およびこの起震装置を備えた起震車に関する。

従来の起震装置には、起震車に搭載され、油圧によって前後、左右、上下に震動するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２５９０７３号公報（図１、図５）

しかし従来の油圧式の起震装置では、油圧系統や油圧源が大きいため起震装置が全体として大型化するという問題点があった。特に起震車に搭載される起震装置では、縦方向の大きさが大きくなると、地震を体験するために起震車上の起震室に入ることが面倒になるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電動式で小型化が可能な起震装置およびこの起震装置を備えた起震車を提供することを目的とする。

本発明に係る起震装置は、起震室を三次元的に往復動させる起震装置であって、地面に対して鉛直な方向に並んで配置された複数のフレームと、複数のフレームのうちの一つを地面に対して鉛直な方向の成分を含む方向に往復動させるＺ方向モータと、複数のフレームのうちの一つを地面に対して水平な方向の成分を含む方向に往復動させるＸ方向モータと、複数のフレームのうちの一つを地面に対して水平で、Ｘ方向モータが複数のフレームの一つを往復動させる方向に対して垂直な成分を含む方向に往復動させるＹ方向モータと、を備え、Ｚ方向モータ、Ｘ方向モータおよびＹ方向モータのうちの少なくとも一つが電動モータであることを特徴とするものである。

本発明に係る起震装置は、フレームを往復動させるＺ方向モータ、Ｘ方向モータ、Ｙ方向モータのうちの少なくとも一つが電動モータであるため、油圧式の起震装置に比べて装置を小型化することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る起震装置を備えた起震車の例を示す図である。図１に示す起震車１には、一般的なトラックの荷台部分に後に説明する起震装置２が搭載されている。そして、起震装置２の上には起震室３が取り付けられており、起震装置２が被験者を乗せる起震室３を所定の振動パターンで揺り動かすことにより、被験者が擬似的に地震を体験することができるようになっている。なお図１では、起震装置２および起震室３が起震車１の荷台部分の一部に設けられているが、起震装置２および起震室３を起震車１の荷台部分の全体に設けるようにしてもよい。

図２は、本発明の実施形態に係る起震装置を示す図である。なお、図２(ａ)は起震装置２の平面図、図２（ｂ）は図２(ａ)におけるＢ−Ｂ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。

本発明の実施形態に係る起震装置２は、床フレーム４を地面に対して水平な一方向（図２(ａ)におけるＸ方向）に往復動させるためのＸ方向モータ５、床フレーム４を地面に対して水平で、Ｘ方向とほぼ垂直な方向（図２（ａ）におけるＹ方向）に往復動させるためのＹ方向モータ６、床フレーム４を地面に対してほぼ鉛直な方向（図２（ｂ）におけるＺ方向）に往復動させるためのＺ方向モータ７を備えている。Ｘ方向モータ５は後述する第１フレーム２０の一つの梁２０ａ（図３（ｄ）参照）に取り付けられ、Ｙ方向モータ６は第１フレーム２０の他の梁２０ｂ（図３（ｄ）参照）に取り付けられ、Ｚ方向モータは後述するベースフレーム２７の１つの梁２７ａ（図４（ｇ）参照）に取り付けられている。なお床フレーム４は、図１に示す起震室３の床面の一部を構成してもよく、床フレーム４の上に起震室３を取り付けるようにしてもよい。また本実施形態に係る床フレーム４は、外枠４ａを備えている。さらに本実施形態に係る起震装置２は、例えば梁から構成される複数のフレームを備えており、鉛直方向の上側から床フレーム４、第１フレーム２０、第２フレーム２５、ベースフレーム２７（後述）の順番で地面に対してほぼ水平な状態で並んで配置されている。

本実施形態では、Ｘ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７のすべてがサーボモータ等の電動モータである。なお、Ｘ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７のうちの１つまたは２つを他のモータとしてもよい。

Ｘ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７は、それぞれ地面に対して水平な方向に延びるＸ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０（図２（ｃ）参照）を回転させる。Ｘ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０は、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と平行になっており、Ｘ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７から延出した状態となっている。またＸ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０は、それぞれねじ溝（図示せず）を有し、Ｘ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０のそれぞれに設けられたねじ溝にはＸ方向ナット１２（図２（ｃ）参照）、Ｙ方向ナット１３（図３（ｅ）参照）、Ｚ方向ナット１４（図２（ｃ）参照）が螺合している。なおＸ回転軸８、Ｙ回転軸９は第１フレーム２０（図３（ｄ）参照）に軸受け８ａ、９ａによって、Ｚ回転軸１０はベースフレーム２７（図４（ｇ）参照）に軸受け１０ａによって回転可能に取り付けられている。

Ｘ方向ナット１２、Ｙ方向ナット１３、Ｚ方向ナット１４は、それぞれＸ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７が順方向および逆方向に回転するときに、Ｘ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０に沿って往復動を行う。なお本実施形態では、Ｘ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０のそれぞれに設けられたねじ溝と、Ｘ方向ナット１２、Ｙ方向ナット１３、Ｚ方向ナット１４がボールねじを構成している。

図３は、本発明の実施形態に係る起震装置２の他の断面を示す図である。なお、図３（ｄ）は図２(ｃ)におけるＤ−Ｄ断面図、図３（ｅ）は図２(ａ)におけるＥ−Ｅ断面図、図３（ｆ）は図２（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。

Ｙ方向ナット１３にはリニアブロック１６（図３（ｄ）参照）が取り付けられており、リニアブロック１６はＸ方向に平行なリニアガイド１７に摺動可能に取り付けられている（図２(ａ)、図４（ｈ）参照）。このリニアガイド１７は、例えばレール状のものであり、リニアブロック１６はリニアガイド１７の長手方向に沿って往復動することができるようになっている。またリニアガイド１７は、床フレーム４の一つの梁４ｂに取り付けられている。これにより床フレーム４は、Ｘ方向ナット１２およびＹ方向ナット１３が往復動したときに、リニアブロック１６がリニアガイド１７に沿って摺動することによりＸ方向およびＹ方向に往復動することが可能となっている。なおこのときリニアブロック１６は、Ｙ方向ナット１３と共にＹ方向に往復動する。

また図２（ｃ）に示すように、Ｘ方向ナット１２はボルト（図示せず）等で床フレーム４と結合されており、Ｘ方向ナット１２は床フレーム４をＸ方向に往復動させる。なお床フレーム４およびその下の第１フレーム２０には、床フレーム４が第１フレーム２０に対してＸ方向に摺動可能となるようにリニアガイド２１およびリニアブロック２２が設けられている（図４（ｈ）参照）。また床フレーム４およびその下の第１フレーム２０には、床フレーム４が第１フレーム２０に対してＹ方向に摺動可能となるようにリニアガイド２３およびリニアブロック２４が設けられている。なおリニアガイド２１、２３やリニアブロック２２、２４は、上述したリニアガイド１７やリニアブロック１６とほぼ同様のものであり、リニアブロック２２、２４はリニアガイド２１、２３の長手方向に沿って往復動することができるようになっている。また後述するリニアガイド２８、３０、リニアブロック２９、３１もほぼ同じ構成となっている。

図４は、本発明の実施形態に係る起震装置２のさらに他の断面を示す図である。なお、図４（ｇ）は図２(ｃ)におけるＧ−Ｇ断面図、図４（ｈ）は図２(ａ)におけるＨ−Ｈ断面図である。

Ｚ方向ナット１４はボルト（図示せず）等で第１フレーム２０の下の第２フレーム２５に結合されており、Ｚ方向ナット１４は第２フレーム２５をＸ方向に往復動させる。なお第２フレーム２５およびその下のベースフレーム２７には、第２フレーム２５がベースフレーム２７に対してＸ方向に摺動可能となるようにリニアガイド２８およびリニアブロック２９が設けられている（図４（ｇ）参照）。また一番下のベースフレーム２７は、例えば起震車１の荷台部分に固定されているものとする。

さらに図４（ｈ）に示すように、第２フレーム２５には長手方向が地面に対して水平な方向から斜めに傾いたリニアガイド２８が取り付けられている。またリニアガイド２８には、このリニアガイド２８の長手方向に摺動可能なリニアブロック２９が取り付けられている。リニアブロック２９は第１フレーム２０に取り付けられており、第１フレーム２０は第２フレーム２５に対して斜め方向に往復動することができるようになっている。なお本実施形態に係る起震装置２には、Ｚ方向の往復動をスムーズにするためのリニアガイド３０およびリニアブロック３１が、第１フレーム２０およびベースフレーム２７に設けられている。このような構成により、Ｚ方向モータ７が順回転および逆回転するのに伴って第１フレーム２０および床フレーム４がＺ方向に往復動するようになっている。

全体として床フレーム４は、Ｘ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７が制御装置（図示せず）によって順回転および逆回転してＸ方向ナット１２、Ｙ方向ナット１３、Ｚ方向ナット１４が往復動するのに伴って、例えばＸ方向に＋−１００ｍｍ、Ｙ方向に＋−５０ｍｍ、Ｚ方向に＋−１０ｍｍの往復動を行う。

第１フレーム２０とベースフレーム２７との間にはコイル状のスプリング３２〜３４が介装され、各スプリング３２〜３４の付勢力によって起震室３にかかる重量が支持される。これにより、Ｚ方向モータ７が第１フレーム２０および床フレーム４がＺ方向に往復動する動力を軽減し、省力化がはかれるとともに、起震装置２をさらに小型化することが可能となる。

本実施形態では、Ｘ方向モータ５、Ｙ方向モータ６、Ｚ方向モータ７としてサーボモータ等の電動モータを用いているため、３方向の往復動を行う起震装置２の小型化が可能となる。またＸ方向ナット１２、Ｙ方向ナット１３、Ｚ方向ナット１４が、Ｘ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０の回転運動により往復動するため小型モータを使用することができ、Ｘ回転軸８、Ｙ回転軸９、Ｚ回転軸１０のねじ溝のピッチを小さくすることによりさらに動力の小さい小型モータを用いることができる。またＺ方向の往復動に、地面に対して水平な方向から斜めに傾いたリニアガイド２８を使用しているため、従来の３方向駆動の起震装置のような複雑な機構が不要となり、起震装置２をさらに小型化することが可能となる。

本発明は上記の実施の形態に限定されず、その技術的な思想の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態の起震装置を起震車ではなく、建物内の床面や屋外に設置するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る起震装置を備えた起震車の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る起震装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る起震装置の他の断面を示す図である。 本発明の実施形態に係る起震装置のさらに他の断面を示す図である。

符号の説明

１ 起震車
２ 起震装置
３ 起震室
４ 床フレーム
５ Ｘ方向モータ
６ Ｙ方向モータ
７ Ｚ方向モータ
８ Ｘ回転軸
９ Ｙ回転軸
１０ Ｚ回転軸
１２ Ｘ方向ナット
１３ Ｙ方向ナット
１４ Ｚ方向ナット
１６ リニアブロック
１７ リニアガイド
２０ 第１フレーム
２１ リニアガイド
２２ リニアブロック
２３ リニアガイド
２５ 第２フレーム
２７ ベースフレーム
２８ リニアガイド
２９ リニアブロック
３０ リニアガイド
３１ リニアブロック
３２〜３５ スプリング

Claims (7)

1. 起震室を三次元的に往復動させる起震装置であって、
   地面に対して鉛直な方向に並んで配置された複数のフレームと、
   前記複数のフレームのうちの一つを地面に対して鉛直な方向の成分を含む方向に往復動させるＺ方向モータと、
   前記複数のフレームのうちの一つを地面に対して水平な方向の成分を含む方向に往復動させるＸ方向モータと、
   前記複数のフレームのうちの一つを地面に対して水平で、前記Ｘ方向モータが前記複数のフレームの一つを往復動させる方向に対して垂直な成分を含む方向に往復動させるＹ方向モータと、
   を備え、
   前記Ｚ方向モータ、前記Ｘ方向モータおよび前記Ｙ方向モータのうちの少なくとも一つが電動モータであることを特徴とする起震装置。
2. 前記Ｚ方向モータ、前記Ｘ方向モータおよび前記Ｙ方向モータのすべてが電動モータであることを特徴とする請求項１に記載の起震装置。
3. ねじ溝を有し、前記Ｚ方向モータ、前記Ｘ方向モータおよび前記Ｙ方向モータのうちの少なくとも一つによって回転させられる回転軸と、前記回転軸のねじ溝と螺合し、前記回転軸に沿った方向に往復動するナット部と、を備え、前記フレームのうちの少なくとも一つが、前記ナット部に直接的または間接的に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の起震装置。
4. 前記回転軸のねじ溝と前記ナット部は、ボールねじを構成していることを特徴とする請求項３に記載の起震装置。
5. 前記複数のフレームのうちの一つが取り付けられるリニアブロックと、このリニアブロックが摺動可能に取り付けられるリニアガイトと、を備え、前記リニアガイドの長手方向が、地面に対して水平な方向から傾いていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の起震装置。
6. 前記起震室にかかる重量を支持するスプリング備えることを特徴とする請求項５に記載の起震装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の起震装置を備えることを特徴とする起震車。

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