JP2009181054A - 振動体感装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動体感装置10は、中空の角材を矩形状に組み合わせた第1本体フレーム30を備え、第1本体フレーム30の2辺に沿って脚16が取付けられている。第1本体フレーム30の上部には積層ゴム28が4隅に設けられている。この積層ゴム28は、鉛直方向には振動し難く、水平方向には振動し易く形成され中間プレート32を支持している。中間プレート32の上には防振ゴム26が配置され、振動台12を支持している。振動台12は水平方向及び鉛直方向に振動し易く形成され、振動台12を水平方向及び鉛直方向に加振できる。加振手段として振動台12を鉛直方向に加振するリニアモータ20と、水平方向に加振するリニアモータ22が設けられている。
【選択図】図1
Description
従来の据え置き方式の振動体感装置は、装置自体が大きいため、設置できる場所が敷地の広い研究所等に限られていた。また、装置重量も重く簡単には搬送できなかった。
このため、振動の体感を希望する者は、限られている設置場所まで出向いて体感しなければならず、不便であった。
図10の可搬型の振動体感装置は、緩衝材16を介して床に載置された基盤12と、基盤12の上側面に支持されて水平方向に往復運動する第1ステージ13と、第1ステージ13の上側面に支持されて鉛直方向に往復運動すると共に、体感者を支持する第2ステージ14と、第1ステージ13を水平方向に往復運動させる油圧シリンダ19と、第2ステージ14を鉛直方向に往復運動させる油圧シリンダ27と、で構成されている。
具体的には、弾性支持部材のバネ力を調整することで固有振動数を変えて体感させる振動数の範囲を変えることができる。このように、人間の体重の違いを考慮することなく、弾性支持部材の選択で振動台を一定の加速度で振動させることができるため、振動体感装置の設計自由度が高い。
また、制御手段には出力信号調整部が設けられ、振動波形の振動数が低いほど大きな出力信号となるように信号を調整している。
これにより、振動台で再現させる2次元の振動波形を、水平加振部及び鉛直加振部で再現させることができる。
これにより、振動台で再現させる3次元の振動波形を、X軸加振部、Y軸加振部及び鉛直加振部で再現させることができる。
これにより、鉛直方向には、第1弾性支持部材で鉛直方向に弾性支持された振動台を鉛直加振部で振動させることができる。水平方向には、第1弾性支持部材で水平方向に弾性支持された振動台を水平加振部で振動させることができる。このとき、第2弾性支持部材で水平方向に弾性支持された中間プレートも第1弾性支持部材に引かれて水平方向に振動し、振動台の振幅を大きくできる。
これにより、振動台で再現させる振動波形を、フィルターを通して加振手段に出力するだけで、再現させたい振動波形で振動台を振動させることができる。
図1、2に示すように、振動体感装置10は、中空の角材を矩形状に組み合わせた第1本体フレーム30を備えている。
この第1本体フレーム30の2辺に沿ってアングル材で形成された脚16が取付けられている。この脚16の中央部の立壁と底壁は切り抜かれており、切り残された底壁が床36の上で第1本体フレーム30を支えている。
積層ゴム28は、鉄板とゴム板を加硫接着して積層したもので、鉛直方向には高い剛性(例えば鉛直方向のバネ定数2300kgf/mm)を持ち、水平方向には弾性(例えば水平方向のバネ定数2.6kgf/mm)を持っている。
リニアモータ22は入力された運転電力に従い電磁力を発生させる固定子22Aと、発生した電磁力を受けて移動する移動子22Bを有しており、リニアモータ22の固定子22Aは、第2本体フレーム31に固定され、リニアモータ22の移動子22Bは、振動台12の側面12Aに取付けられている。
また、リニアモータ20の固定子20Aは脚16の外面に固定され、リニアモータ20の移動子20Bの先端部は、振動台12の下面に接している。
また、第2本体フレーム31には、取付け金具78が設けられ、取付け金具78には振動台12の端部12Aと平行に電装ボックス24が取付けられている。
また、電装ボックス24の側面25には、外部からリニアモータ20、22に運転電力を供給する電源ケーブルを接続するためのコネクタ90、91、情報信号用ケーブルを接続するためのコネクタ92、AC電源用のコネクタ93、リニアモータ20、22の運転状態を表示する運転表示ランプ95、が設けられている。
同様に、振動台12の端部12Bと12Dの下方にある脚16の側壁38には、所定の間隔を開けて一対の取付け金具46Bが取付けられている。一対の取付け金具46Bの間には、鉛直ガイド着脱ネジ48で振動台12の下面に着脱可能とされた取付け金具46Aが配置されている。取付け金具46Aと取付け金具46Bの間は、鉛直ガイド用積層ゴム44で連結されている。
以上の構成により、リニアモータ22で振動台12を水平(X軸)方向に直線状に振動させることができる。このとき、取付け金具46Aは鉛直ガイド着脱ネジ48をゆるめ、振動台12から切り離しておく。
振動台12を、防振ゴム26と積層ゴム28で弾性支持した状態でリニアモータ20、22を用いて加振力を加え、振動台12を振動させる構成は質量−バネ系の振動モデルとなる。
この問題を解決するためには、体感者の体重を把握した上で、制御手段で体感者別に補正する必要がある。
図6に示すように、リニアモータ20、22に制御された運転電力を供給する制御手段としてのコントローラ64は、振動体感装置10の外部に設けられている。
このように、振動体感装置10とコントローラ64をコネクタ90、91、92で接続する構造とすることで、振動体感装置10からコントローラ64を容易に切り離すことができる。これにより、搬送時にはそれぞれを分離して別梱包にでき、搬送が容易となる。
図7に、建物で有感振動が問題となる、代表的な振動数と加速度の目安を建物の用途別に示している。
具体的には、図8に示すように、振動体感装置10の振動台12にイス14を載せ、イス14の脚部15をL字状の金具72を用いてネジ74、ネジ76で振動台12に固定し、イス14を振動台12と一体となって振動させる。
このように、第1の実施の形態に係る本発明によれば、小型、軽量であるにも係わらず、鉛直方向、水平方向共に体感者の体重差の影響を受けない振動体感装置10を提供できる。
図9に示すように、振動体感装置50は、振動体感装置10にY軸方向に加振するリニアモータ56を追加したものである。他の部分は、振動体感装置10と同じであり、説明は省略する。
これにより、振動台12を3次元(X軸、Y軸、Z軸方向)に振動できる。
図1に示すように、振動台12の中央部の裏面には、振動台12の加速度を検出する加速度検出手段である加速度センサ34が取付けられている。
コントローラ64は、加速度センサ34から出力された加速度情報をメモリ96に記録すると共に、表示部88に表示する。
12 振動台
20 加振手段(鉛直加振部)
22 加振手段(水平加振部)
26 弾性支持部材(第1弾性支持部材)
28 弾性支持部材(第2弾性支持部材)
30 本体フレーム
31 本体フレーム
32 中間プレート
34 加速度検出手段(加速度センサー)
54 水平加振部(X軸加振部)
56 水平加振部(Y軸加振部)
64 制御手段
66 波形入力部
68 出力信号調整部(フィルター)
Claims (8)
- 振動台と、
前記振動台に加振力を加えて振動させる加振手段と、
前記振動台の固有振動数が、前記加振手段が加振する際の振動数より高くなるように、前記振動台を支持する弾性支持部材と、
を有する振動体感装置。 - 前記弾性支持部材のバネ力を調整して、前記振動台の固有振動数を変える固有振動数調整手段を有する請求項1に記載の振動体感装置。
- 前記加振手段には、前記加振手段に制御信号を出力する制御手段が接続され、
前記制御手段は、前記振動台で再現させる振動波形が入力される波形入力部と、
前記波形入力部へ入力された前記振動波形の振動数が低いほど大きな出力信号となるように調整して前記加振手段に出力する出力信号調整部と、
を有することを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の振動体感装置。 - 前記加振手段は、
前記弾性支持部材が取付けられた本体フレームに設けられ、前記振動台を横方向に振動させる水平加振部と、
前記本体フレームに取付けられ前記振動体感装置を床面で支持する脚に設けられ、前記振動台を縦方向に振動させる鉛直加振部と、
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の振動体感装置。 - 前記水平加振部は、
前記振動台をX軸方向に振動させるX軸加振部と、
前記X軸加振部と直交して設けられ、前記振動台をY軸方向に振動させるY軸加振部と、
を有することを特徴とする請求項4に記載の振動体感装置。 - 前記弾性支持部材は、
前記振動台の下に設けられた中間プレートと前記振動台との間に配置され、前記振動台を鉛直方向と水平方向のいずれの方向にも弾性支持する第1弾性支持部材と、
前記中間プレートと前記本体フレームの間に配置され、前記中間プレートを鉛直方向には剛性支持し、水平方向には弾性支持する第2弾性支持部材と、
を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の振動体感装置。 - 前記振動台に設けられ、前記振動台の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段の検出結果を記録する加速度記録部と、
前記加速度記録部に記録された前記検出結果を表示する表示部と、
を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の振動体感装置。 - 前記出力信号調整部は、
前記振動台の振動特性が、振動数に対する単位加振力当りの加速度応答において、高い振動数ほど大きな加速度応答となり、そのときの増加の傾向が勾配αであるとき、
前記振動台の前記振動特性とは反対の特性であり、低い振動数ほど大きな出力応答とし、そのときの減少の傾向を勾配−αとする出力特性のフィルターであることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の振動体感装置。
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