JP2014055870A

JP2014055870A - 起振機

Info

Publication number: JP2014055870A
Application number: JP2012201225A
Authority: JP
Inventors: Yushi Tomiya; 祐史冨谷; Kunihiro Morishita; 邦宏森下; Daisuke Furuta; 大介古田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Bridge and Steel Structures Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; MM Bridge Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: CN104520687A; KR101715459B1; WO2014041739A1; KR20150008419A; JP5960002B2; CN104520687B

Abstract

【課題】より安全に振動試験を実施することができ、しかも試験対象が損傷するのを防止できる起振機を提供する。
【解決手段】起振機１００は、ガイド支柱２に一対のリミットスイッチ１５，１５を備えている。リミットスイッチ１５，１５は、一方が重錘４の下限位置ＬＬに設けられ、他方が重錘４の上限位置ＵＬに設けられている。重錘４には、重錘４が下限位置ＬＬに達した時にリミットスイッチ１５に接し、また、重錘４が上限位置ＵＬに達した時にリミットスイッチ１５に接する被検知片１６が設けられている。本実施形態では、重錘４の高さ方向の中央に被検知片１６を設けることにより、下限位置ＬＬ及び上限位置ＵＬの両方に一つの被検知片１６が接するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物の振動特性を求める際に、当該構造物に振動を与える起振機に関し、特に、橋梁などのような固有振動数の小さい構造物に振動を与えるのに好適な起振機に関するものである。

構造物に外力を付加してその応答性を計測することにより、当該構造物の振動特性を求める強制振動試験において、当該構造物に振動を与える起振機として、特許文献１に開示されているものが知られている。
特許文献１の起振機は、重錘と、重錘を弾性的に吊下げる弾性支持手段と、重錘を上下方向に沿って往復移動できるように案内するガイド手段と、重錘に連結したワイヤロープを介して重錘を上下方向に沿って往復移動させる移動手段とを備えている。特許文献１の起振機は、直線運動により起振力を発生させることができるので、質量が比較的大きくて固有振動数が比較的小さい構造物に振動を付与する場合でも、振動数にあまり左右されることなく起振力を得ることができ、大きな起振モーメントを必要とする場合にも容易に適用することができる。また、線条物を介して重錘を往復移動させるようにしたので、強制振動試験の試験場所での組み立ての際の施工調整を非常に容易に行うことができ、組み立てにかかる手間を簡素化することができる。

特開平１０−２６３４７８号公報

起振機は、１０ｔ、あるいは、２０ｔという質量の大きい重錘を用いることから、重錘が予め設定される移動経路を超えて移動して起振機を構成する支柱、台板などの部材に衝突すると、これら部材を破損させてしまい、振動試験を安全に実施することができないし、試験対象たる構造物自体を破損させるおそれがある。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、より安全に振動試験を実施することができ、しかも試験対象が損傷するのを防止できる起振機を提供することを目的とする。

本発明の起振機は、重錘と、重錘を鉛直方向又は水平方向に沿った移動経路を往復移動できるように案内するガイド手段と、重錘に連結した線条物を介して重錘を移動経路に沿って往復移動させる移動手段と、重錘が鉛直方向に往復移動する場合に、重錘を弾性的に吊り下げる弾性支持手段と、を備えることを前提とし、さらに、移動経路における重錘の位置を検知する検知手段と、検知手段で検知された重錘の位置に基づいて、移動手段による重錘の移動を停止させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明による起振機は、移動経路における重錘の位置を検知し、その検知結果に基づいて重錘の移動を停止させるので、設定される移動経路を重錘が予め超えて移動するのを防ぐことができる。例えば、重錘の駆動源として用いられるサーボモータの回転を検知して、この検知結果に基づいて重錘の位置を特定することもできる。しかし、サーボモータと重錘の間には線条物、典型的にはワイヤロープ、その他の部材が介在しており、それらには延び、変形が生じるために、サーボモータの回転に基づいて重錘の位置を特定したとても、その位置は正確性を欠くおそれがある。これに対して本発明は、実際の重錘の位置を検知するものであるから、重錘の位置を正確に特定することができるので、精度よく重錘を停止させることができる。

本発明における検知手段としては、少なくとも二つの形態を含んでいる。
一つ目の形態は、重錘が移動経路上の所定位置に到達したことを検知するものであり、例えば、移動経路上に置かれたリミットスイッチが該当する。移動する重錘が直接的に又は間接的にこのリミットスイッチに接触することで、移動経路における重錘の位置を検知することができる。例えば、このリミットスイッチを移動経路上の移動限界位置に置いておき、移動限界位置で重錘がリミットスイッチに接触したことを検知した制御手段が、重錘の駆動源を停止させることができる。なお、後述する実施形態で述べるように、リミットスイッチを置くのは移動限界位置に限らない。また、同様に、本発明はリミットスイッチを設ける位置は任意であり、例えば重錘、または、起振機の支柱に設けることができる。
二つ目の形態は、重錘が移動経路を移動している位置を検知するものであり、例えば、ワイヤ式の変位計が該当し、当該変位計のワイヤの先端を重錘に固定する一方、変位計の本体部分は起振機の基礎部分に固定すればよい。この形態では、重錘の変位（位置）を継時的に検知し、予め定められた変位量に達したことを制御手段が検知したならば、重錘の駆動源を停止させることができる。
本発明は、一つ目の形態及び二つ目の形態の一方のみを用いることができるし、両方を組み合わせることもできる。二つ目の形態は、重錘の正確な位置をリアルタイムで知ることにより、所望する振動が起振機により発生できているかの確認に利用できる利点があるので、安全で正確な振動試験を実施する上では、一つ目の形態及び二つ目の形態を組み合わせるのが好ましい。

本発明の起振機は、移動経路を超えて移動した重錘が衝突して衝撃を吸収するストッパを備えておくことができる。本発明の起振機は重錘の位置に基づいて重錘の移動を停止させるが、さらなる安全性を確保するためである。

本発明の起振機は、移動中の重錘の加速度を検知する、単数又は複数の第一加速度センサを備えることができる。重錘の加速度を検知することで加振試験中の重錘の起振力を求め、加振試験が適切に行なわれているか否かの判断指標とする。複数の第一加速度センサを備えることで、重錘の傾き、捩れを知ることができる。

本発明の起振機は、重錘が移動することで加振する対象構造物の加速度を検知する第二加速度センサを備えることができる。そうすれば、加振試験時に対象構造物の振動応答を実測し、応答倍率、位相曲線をリアルタイムで把握することが可能となる。

本発明によれば、移動経路における重錘の位置を検知し、その検知結果に基づいて重錘の移動を停止させるので、重錘が予め設定される移動経路を超えて移動するのを防ぐことができる。したがって、本発明の起振機は、より安全に振動試験を実施することができ、しかも試験対象の損傷を防止できる。

鉛直方向に振動を生じさせる第１実施形態による起振機の概略構造を示す側面図である。図１に示す起振機を示す平面図である。水平方向に振動を生じさせる第１実施形態による起振機の概略構造を示す側面図である。図３に示す起振機を示す平面図である。図１に示す起振機の変形例を示す側面図である。鉛直方向に振動を生じさせる第２実施形態による起振機の概略構造を示す側面図である。水平方向に振動を生じさせる第２実施形態による起振機の概略構造を示す側面図である。第２実施形態において検出された重錘の変位を示すグラフであり、（ａ）は変位が正常な例を示し、（ｂ）は変位が異常な例を示す。第３実施形態による起振機の概略構造を示す側面図であり、（ａ）は鉛直方向に振動を生じさせる起振機を示し、（ｂ）は水平方向に振動を生じさせる起振機を示す。第４実施形態による起振機の概略構造を示す側面図であり、（ａ）は鉛直方向に振動を生じさせる起振機を示し、（ｂ）は水平方向に振動を生じさせる起振機を示す。図１０（ａ）の起振機に複数の加速度センサを設ける例を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が重錘に対する加速度センサの配置を示す平面図である。図１０（ｂ）の起振機に複数の加速度センサを設ける例を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が重錘に対する加速度センサの配置を示す平面図である。加振の対象となる構造物にも加速度センサを設けた起振機を示す側面図である。

以下、本発明による起振機を実施形態に基づいて説明する。
［第１実施形態］
本実施形態による起振機１００を図１，図２を参照して説明する。
起振機１００は、基台１を介して、橋梁、建築物などの構造物２００に取り付けられて、構造物の振動特性を求める加振試験に使用される。基台１の四隅近傍には、ガイド支柱２がそれぞれ立設されており、これらガイド支柱２の上端には、台板３の隅近傍がそれぞれ支持されている。
基台１と台板３との間には、重錘４が配備されている。重錘４の側面には、回転自在なころ５が設けられており、このころ５は、ガイド支柱２に当接している。つまり、ころ５は、重錘４をガイド支柱２に沿って昇降移動できるように案内している。

台板３の下面には、複数（本実施形態では四本）の引張コイルばね６の一端がそれぞれ固定されている。これら引張コイルばね６の他端は、重錘４の上部にそれぞれ連結、固定されている。また、台板３の上部には、引張コイルばね６の中心部を通り抜けるように台板３の下方へロッドを貫通させたエアシリンダ７が引張コイルばね６ごとにそれぞれ取り付けられている。これらエアシリンダ７の先端は、重錘４の上部にそれぞれ連結されている。つまり、引張コイルばね６およびエアシリンダ７は、重錘４を上下方向に往復（昇降）移動できるように弾性的に吊下げている。エアシリンダ７へ供給されるエアは、エアタンク１３に蓄えられている。

図１に示すように、基台１上には、水平軸回りに回転可能なドラム８が設けられている。ドラム８よりも上方に位置する台板３上には、ドラム８と同様なドラム９が設けられている。ドラム８とドラム９の間には、線条物であるワイヤロープ１０が掛け渡されている。ワイヤロープ１０は、重錘４に連結固定されている。図１，図２に示すように、ドラム９には、正逆回転可能なサーボモータ１２が減速機１１を介してそれぞれ連結されている。このサーボモータ１２を同期して正逆回転させることにより、減速機１１、ドラム８，９、ワイヤロープ１０を介して重錘４を上下方向に沿って往復移動させることができる。

起振機１００は、ガイド支柱２に一対のリミットスイッチ１５，１５を備えている。リミットスイッチ１５，１５は、一方が重錘４の下限位置ＬＬに設けられ、他方が重錘４の上限位置ＵＬに設けられている。重錘４は、下限位置ＬＬに置かれるリミットスイッチ１５と上限位置ＵＬに置かれるリミットスイッチ１５により特定される鉛直方向の移動経路を往復移動する。リミットスイッチ１５は、被検知片１６が接触したことを検知し、検知結果を電気信号として制御装置５０に与える手段を広く適用できる。
重錘４には、重錘４が下限位置ＬＬに達した時にリミットスイッチ１５に接し、また、重錘４が上限位置ＵＬに達した時にリミットスイッチ１５に接する被検知片１６が設けられている。本実施形態では、重錘４の高さ方向の中央に被検知片１６を設けることにより、下限位置ＬＬ及び上限位置ＵＬの両方に一つの被検知片１６が接するようにしている。
ここで、下限位置ＬＬ及び上限位置ＵＬは、重錘４がそれを超えて移動することを規制するために設定されるものであり、リミットスイッチ１５，１５と被検知片１６の相対的な位置関係により特定される。つまり、リミットスイッチ１５，１５が同じ位置に置かれていたとしても、被検知片１６の位置が相違すれば、重錘４が移動しうる範囲は相違することになるが、この点を考慮して加振試験に支障のない位置に下限位置ＬＬ及び上限位置ＵＬが設定される。

起振機１００は、基台１、ガイド支柱２、台板３、引張コイルばね６、エアシリンダ７、エアタンク１３が弾性支持手段を構成し、ガイド支柱２、ころ５によりガイド手段を構成し、ドラム８，９、ワイヤロープ１０、減速機１１、サーボモータ１２により移動手段を構成している。

起振機１００は、起振機１００の動作を制御する制御装置５０を備えている。動作の制御とは、サーボモータ１２及びエアシリンダ７の運転に係る制御を言う。サーボモータ１２については、制御装置５０は、回転の開始及び回転の停止の他、回転の向き（正転及び逆転）の制御を行う。また、エアシリンダ７については、制御装置５０は、エアタンク１３に蓄えられているエアを供給してエアシリンダ７を動作させることに加え、エアの供給を停止してエアシリンダ７の動作を停止させる。
制御装置５０は、起振機１００を使用するオペレータが、運転を制御するのに必要なパラメータ（例えば、振動振幅、振動数（周波数））の入力を受け、予め保持している制御プログラムに基づいてサーボモータ１２及びエアシリンダ７の動作を制御する。また、下限位置ＬＬのリミットスイッチ１５又は上限位置ＵＬのリミットスイッチ１５に被検知片１６が接触したことを、リミットスイッチ１５からの検知信号を受けることで知ると、サーボモータ１２の運転が停止される。エアシリンダ７についても同様に運転が停止される。

次に、以上のように構成された起振機１００の動作を説明する。
構造物２００にセットし、サーボモータ１２を同期して所定の周期で正逆回転させると、減速機１１、ドラム８，９、ワイヤロープ１０を介して重錘４がガイド支柱２に沿って所定の周期で上下動するので、起振機１００に鉛直方向の振動が発生して構造物２００に鉛直方向の振動を加える。

ここで、重錘４の質量をＭ、重錘４の往復動距離（振動振幅）をＡ、重錘４の単位時間当たりの往復動回数（振動数）をωとすると、起振力Ｆ_３は、下記の式（１）で求められる。
つまり、構造物２００の質量や固有振動数などに応じて、重錘４の質量Ｍや、サーボモータ１２の制御により振動振幅Ａ、振動数ωを調整することにより、必要とする大きさの起振力Ｆ_３を得ることができる。
Ｆ_３＝２ＭＡω^２… （１）

円弧運動により起振力を発生させるタイプの起振機においては、振動数が大きくなるに伴って、起振力が指数的に増大する。例えば、最近の長大橋などのように、質量が比較的大きくて固有振動数が比較的小さい（０．１Ｈｚ程度）構造物に振動を付与する場合、すなわち、大きな起振モーメントが必要となる場合への適用が困難である。これに対して直線運動により起振力を発生させる本実施形態による起振機１００は、振動数にあまり左右されることなく起振力を得ることができることから、大きな起振モーメントが必要な場合に適用することができる。

また、ワイヤロープ１０を介して重錘４を往復駆動するようにしたので、橋梁などの強制振動試験の試験場所での組み立ての際の施工調整を非常に容易に行うことができ、組み立てにかかる手間を簡素化することができる。
また、重錘４を引張コイルばね６およびエアシリンダ７で弾性的に吊下げているので、重錘４の昇降にかかるエネルギに引張コイルばね６およびエアシリンダ７の弾性力を利用できる。このため、重錘４を昇降させるサーボモータ１２に必要な動力を小さくすることができるので、サーボモータ１２を小型化することができ、試験場所への搬送等の容易化を図ることができる。

起振機１００が起振力Ｆ_３を発生させ、重錘４が昇降運動をしている過程で、何らかの原因で重錘４がいずれかのリミットスイッチ１５に接触すると、制御装置５０はサーボモータ１２、さらにはエアシリンダ７の運転を停止させる。このように本実施形態によれば、重錘４の過大な変位が抑制されるので、構造物２００が損傷するのを防止し、かつ、安全に加振試験を実施することができる。
ここで、サーボモータ１２の運転を制御するには、サーボモータ１２の回転信号を実測し、減速機１１の減速比より重錘４の変位量を算出することもできるが、前述したように精度よく変位量（位置）を得ることができない可能性がある。したがって、サーボモータ１２の回転信号に基づく制御では、重錘４の過大な変位を的確に防止することが困難なことがある。

以上説明した起振機１００は、下限位置ＬＬ又は上限位置ＵＬに重錘４が達するとサーボモータ１２の運転を停止させることにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、下限位置ＬＬ又は上限位置ＵＬに到達する手前まで重錘４が達したことを検知し、その後に急激に停止させるのではなく、所定時間だけサーボモータ１２が回転するのを許容し、その間を利用して緩やかな減速を経てサーボモータ１２を停止させることもできる。
そのための構成例を図５に示すが、重錘４の高さ方向の両端に被検知片１６を設けている。したがって、下限位置ＬＬ又は上限位置ＵＬに到達する前に、リミットスイッチ１５が被検知片１６の接触を検知し、この検知結果を制御装置５０に送り、緩やかに停止させる制御ロジックを与えることによって、所定の減速過程を経てから、サーボモータ１２を停止させることができる。そうすると、サーボモータ１２が急激に停止するのに比べて受ける衝撃が少なくなるので、起振機１００が保護される。
なお、起振機１００において、リミットスイッチ１５は、設ける位置を固定してもよいが、移動が可能なように設けることもできる。そうすれば、加振試験をする構造物２００に応じた位置にリミットスイッチ１５を設置するのが容易になる。

以上説明した起振機１００は鉛直方向に振動を発生させるが、本発明は水平方向に振動を発生させる起振機１１０に適用することもできる。以下、図３及び図４を参照して説明する。
起振機１１０は、基台２１を介して、橋梁、建築物などの構造物２００に取り付けられて、構造物の振動特性を求める試験に使用される。基台２１上には、支柱２２を介してフレーム２３が設けられている。フレーム２３上には、ガイドレール２３ａが敷設されている。ガイドレール２３ａ上には、重錘２４が車輪２５を介して配設されており、重錘２４は、ガイドレール２３ａに沿って走行移動できるようになっている。
フレーム２３の四隅上には、重錘２４の走行移動方向と直交する水平軸回りに回転可能なドラム２８ａ〜２８ｄがそれぞれ設けられている。ドラム２８ａ，２８ｃの下方に位置する基台２１上には、ドラム２８と同様なドラム２９ａ，２９ｂがそれぞれ設けられている。一方、重錘２４の走行方向の一端側には、線条物であるワイヤロープ３０ａ，３０ｂの一端がそれぞれ連結固定されている。ワイヤロープ３０ａは、ドラム２８ａ，２９ａ，２８ｂを介してその他端が重錘２４の走行方向の他端側に連結固定されている。ワイヤロープ３０ｂは、ドラム２８ｃ，２９ｂ，２８ｄを介してその他端が重錘２４の走行方向の他端側に連結固定されている。

ドラム２９ａ，２９ｂには、正逆回転可能なサーボモータ３２ａ，３２ｂが減速機３１ａ，３１ｂを介してそれぞれ連結されている。このサーボモータ３２ａ，３２ｂを同期して正逆回転させることにより、減速機３１ａ，３１ｂ、ドラム２９ａ，２９ｂ、ワイヤロープ３０ａ，３０ｂを介して重錘２４を水平方向に沿って往復移動させることができる。

起振機１１０は、重錘２４の走行方向の両端の各々にリミットスイッチ１５，１５を備えている。一方、フレーム２３には、リミットスイッチ１５，１５に対応して、被検知片１６，１６が設けられている。被検知片１６，１６は、一方が重錘２４の左限位置ＦＬに設けられ、他方が重錘４の右限位置ＲＬに設けられている。重錘２４が左限位置ＦＬに達した時にリミットスイッチ１５が対応する被検知片１６に接し、また、重錘２４が右限位置ＲＬに達した時にリミットスイッチ１５が対応する被検知片１６に接する。

起振機１１０は、基台２１、支柱２２、フレーム２３、ガイドレール２３ａ、車輪２５がガイド支持手段を構成し、ドラム２８ａ〜２８ｄ，２９ａ，２９ｂ、ワイヤロープ３０ａ，３０ｂ、減速機３１ａ，３１ｂ、サーボモータ３２ａ，３２ｂが移動手段を構成している。
起振機１１０は、起振機１００が備える制御装置５０と同様の制御装置５０によりその動作が制御される。

起振機１１０の動作を説明する。
構造物２００にセットし、サーボモータ３２ａ，３２ｂを同期して所定の周期で正逆回転させると、減速機３１ａ，３１ｂ、ドラム２８ａ，２８ｂ、ワイヤロープ３０ａ，３０ｂを介して重錘２４が車輪２５を介してガイドレール２３ａに沿って所定の周期で水平方向に走行移動するので、水平方向の振動が発生し、構造物２００に水平方向の振動を加えることができる。このように、起振機１００は構造物２００に鉛直方向の振動を付与できるが、起振機１１０は構造物２００に水平方向の振動を付与できる。
したがって、起振機１１０においても、振動数にあまり左右されることなく水平方向の起振力を得ることができ、大きな起振モーメントが必要な場合に適用することができるとともに、組み立ての際の施工調整を非常に容易に行うことができ、組み立てにかかる手間を簡素化することができる。また、重錘２４を車輪５、ガイドレール２３ａ、フレーム２３、支柱２２、基台２１で支持するようにしたので、重錘２４の移動にかかる運動エネルギ量が少なくて済むようになる。
また、何らかの原因でリミットスイッチ１５に被検知片１６が接触すると、サーボモータ１２、さらにはエアシリンダ７の運転が停止する。したがって、重錘２４の過大な移動が抑制されるので、構造物２００が損傷するのを防止し、かつ、安全に加振試験を実施することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態による起振機１００，１１０は、リミットスイッチ１５により重錘４，２４の過大な変位を抑制するが、リミットスイッチ１５に替えて、本発明は、重錘４，２４の変位を直接計測できる変位計を設けることができる。以下、その例を図６〜図８を参照して説明する。

図６に示す起振機１２０は、第１実施形態の起振機１００と基本構成が一致するが、リミットスイッチ１５，１５に代えて、変位計１７を備えている。変位計１７は、基台１の上に設けられており、重錘４の下端までの距離を継時的に測定することで、重錘４の変位を検知することができる。
変位計１７は、目的を果たすものである限り、その形態は問われない。例えば、ワイヤ式の変位計、レーザ式の変位計などを広く適用できる。重錘４の変位量によっても影響されるが、同じ変位量であればワイヤ式の変位計がコストの点で有利であるが、重錘４の変位速度が速い場合には、レーザ変位計などの非接触型の変位計を用いることが推奨される。

変位計１７の計測結果は、データ収録装置６０に送られる。図８は、変位計１７による計測結果の一例を示す。サーボモータ１２が正常に駆動されていると、重錘４は、図８（ａ）に示されるように、一定周期、一定振幅（一定変位）で昇降運動をする。ところが、何らかの要因で、重錘４の変位が異常を示すことがあることは前述の通りである。その一例を図８（ｂ）に示している。この例では、周期及び振幅は維持されているが、変位が徐々に上側にずれている。オペレータは、データ収録装置６０で取得した変位計１７からの変位情報の経緯を観察し、変位が閾値に達したならば、サーボモータ１２の運転を停止する。図８では、例えば、±４０ｃｍをサーボモータ１２の運転を停止する閾値に設定することができる。また、変位計１７の計測結果を直接、制御装置５０に取り込み、上記の一連の操作を制御装置５０にて実行することも可能である。

起振機１２０は、重錘４の変位を変位計１７で直接計測するので、重錘４の位置を正確に把握できる。その結果、重錘４の過大な変位を抑制できるので、構造物２００が損傷するのを防止し、かつ、安全に加振試験を実施することができる。

本発明は、図７に示すように、水平方向に振動を発生させる起振機１３０について適用することができる。起振機１３０は、第１実施形態の起振機１１０と基本構成が一致するが、リミットスイッチ１５，１５に代えて、変位計１７を備えている。変位計１７は、重錘２４の上に設けられており、フレーム２３に設けられた基準片１８までの距離を継時的に測定することで、重錘２４の変位を検知することができる。起振機１３０も起振機１２０と同様の効果を奏することができる。

また、本発明は、第１実施形態のリミットスイッチ１５と第２実施形態の変位計１７のいずれか一方又は双方を適用することができる。特に、双方を適用すると、重錘４の過大な変位抑制に対する安全性が二重で確保される。しかも、変位計１７で計測された結果（図８（ａ），（ｂ））をモニタリングすることで、重錘４の動作を逐次把握することができるので、安全かつ適切な加振試験の遂行に寄与する。

［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態は、移動経路における重錘４，２４の位置（変位量）を正確に把握することで、重錘４，２４の過大な変位を抑制するが、更なる安全策を取ることが望まれる。
そこで、第３実施形態では、図９（ａ）が示すように、重錘４が下限位置ＬＬ又は上限位置ＵＬを超えると衝突するストッパ４０を設け、または、図９（ｂ）が示すように、重錘２４が左限位置ＦＬ又は右限位置ＲＬを超えると衝突するストッパ４０を設ける。例えば、起振機が制御不能となり、リミットスイッチ１５、変位計１７が作動しない状態となっても、機械式のストッパ４０にて衝撃を吸収して強制的に重錘４，２４の振動を止める。なお、図９には、リミットスイッチ１５、変位計１７の記載は省略しているが、上述したように、リミットスイッチ１５及び変位計１７の一方又は双方が設けられる。
ストッパ４０を構成する材質は、上記目的を達成できるものであれば制限はなく、金属材料のみから構成することもできるが、衝撃吸収を効率よく行うために、ゴム、その他の弾性体を取り付けるか、弾性体のみから構成することもできる。

起振機に異常が発生し、制御不能に陥ると、リミットスイッチ１５、変位計１７が動作しないおそれがあるが、そのような場合でも第３実施形態によれば、ストッパ４０にて重錘４，２４の振動を止め、加振対象である構造物及び起振機の損傷を防止することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態は、図１０（ａ）に示すように重錘４に加速度センサ（第一加速度センサ）１９を設け、また、図１０（ｂ）に示すように重錘２４に加速度センサ１９を設ける。なお、図１０には、リミットスイッチ１５、変位計１７、ストッパ４０、制御装置５０、データ収録装置６０の記載が省略されているが、リミットスイッチ１５及び変位計１７の一方又は双方が設けられるし、さらに、ストッパ４０を設けることができる。加速度センサ１９の検知結果は、第２実施形態と同様に、データ収録装置６０に送られるが、制御装置５０に送ることもできる。

重錘４，２４に加速度センサ１９を設けることにより、加振試験中の重錘４，２４の起振力を求め、加振試験が適切に行なわれているか否かの判断指標にできる。また、制御異常が生じて、重錘４，２４がストッパ４０に衝突して生じた加速度を加速度センサ１９が実測することができる。この加速度に関する情報はデータ収録装置６０に送られるので、それを確認すれば起振機本体のダメージを把握できる。また、加速度センサ１９の検知結果を制御装置５０に送り、かつ加速度異常に対しても事前に装置を停止させる制御ロジックを組み込んでおけば、起振機が損傷するのを事前に防止することも可能となる。

図１１及び図１２に示すように、重錘４，２４に複数の加速度センサ１９を設けることができる。
図１１は、矩形の頂点に配置されるように、重錘４の上に４つの加速度センサ１９−１〜１９−４を設けている。加速度センサ１９−１〜１９−４は、鉛直方向の加速度を検知する。したがって、加速度センサ１９−１で得られる加速度ａ１と加速度センサ１９−３で得られる加速度ａ３が相違すれば、加速度センサ１９−１が固定された位置と加速度センサ１９−３が固定された位置で加速度にずれが生じており、重錘４が移動方向（鉛直方向）に対して傾きながら振動している可能性があることがわかる。また、加速度センサ１９−２と加速度センサ１９−４との比較、加速度センサ１９−１と加速度センサ１９−２の比較によっても、重錘４の傾いた振動状態を把握することができる。
図１２は、２つの加速度センサ１９−５と加速度センサ１９−６が、重錘２４の移動方向に直交する方向に沿って配置されている。そして、加速度センサ１９−５と加速度センサ１９−６が水平方向の加速度を検知するように配置されている。そうすれば、加速度センサ１９−５で得られる加速度ａ５と加速度センサ１９−６で得られる加速度ａ６が相違すれば、加速度センサ１９−５が固定された位置と加速度センサ１９−６が固定された位置で加速度にずれが生じており、重錘２４が鉛直軸回りの平面方向に捩じれて振動が生じている可能性があることがわかる。

重錘４が傾斜していること、あるいは、重錘２４が捩じれていることは、重錘４、２４が異常な動作をしていることを示唆している。加速度センサ１９−１〜１９−６からの加速度情報を時系列で取得することで、サーボモータ１２の異常動作を意味する重錘４，２４の傾斜、捩じれを検知できるので、起振機の異常を早期に検知でき、必要な場合には起振機の動作を停止することができる。また、加速度センサ１９−１〜１９−６の検知結果を制御装置５０に送り、かつ重錘４，２４の異常な傾斜、捩じれに対しても事前に装置を停止させる制御ロジックを組み込んでおけば、起振機が損傷するのを事前に防止することも可能となる。

本実施形態では、図１３に示すように、試験対象である構造物２００に接する基部１に加速度センサ（第二加速度センサ）２０を設けることもできる。この加速度センサ２０の検知結果は、データ収録装置６０（図示省略）に送られる。これにより、加振試験時に構造物２００の振動応答を実測することで、図１３のグラフに例示されるように、応答倍率、位相曲線をリアルタイムで把握することが可能となり、手戻りがなく、かつ精度の良い実験を実施することが可能となる。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１，２１基台
２ガイド支柱
３台板
４，２４重錘
５，２５車輪
６被検知編
７エアシリンダ
８，９ドラム
１０，３０，３０ａ，３０ｂワイヤロープ
１１，３１ａ，３１ｂ減速機
１２，３２ａ，３２ｂサーボモータ
１３エアタンク
１５リミットスイッチ
１６被検知片
１７変位計
１８基準片
１９，２０加速度センサ
２２支柱
２３フレーム
２３ａガイドレール
２８ａ-２８ｄ，２９ａ，２９ｂドラム
４０ストッパ
５０制御装置
１００，１１０，１２０，１３０起振機
２００構造物
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６加速度
ＬＬ下限位置
ＵＬ上限位置
ＦＬ左限位置
ＲＬ右限位置

Claims

重錘と、
前記重錘を鉛直方向又は水平方向に沿った移動経路を往復移動できるように案内するガイド手段と、
前記重錘に連結した線条物を介して当該重錘を前記移動経路に沿って往復移動させる移動手段と、
前記重錘が鉛直方向に往復移動する場合に、前記重錘を弾性的に吊り下げる弾性支持手段と、
前記移動経路における前記重錘の位置を検知する検知手段と、
前記検知手段で検知された前記重錘の位置に基づいて、前記移動手段による前記重錘の移動を停止させる制御手段と、
を備えることを特徴とする起振機。
前記検知手段は、
前記重錘が前記移動経路上の所定位置に到達したことを検知する、
請求項１に記載の起振機。
前記検知手段は、
前記重錘が前記移動経路を移動している位置を検知する、
請求項１又は請求項２に記載の起振機。
前記移動経路を超えて移動した前記重錘が衝突して衝撃を吸収するストッパを備える、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の起振機。
移動中の前記重錘の加速度を検知する、単数又は複数の第一加速度センサを備える、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の起振機。
前記重錘が移動することで加振する対象構造物の加速度を検知する第二加速度センサを備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の起振機。