JP2781577B2 - Dynamic centrifugal loading experimental device - Google Patents
Dynamic centrifugal loading experimental deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地盤，構造物等の縮尺モデルに遠心加速度
と振動加速度とを同時に与えて試験を行う動的遠心力載
荷実験装置に係り、特に高い周波数領域までの安定した
加振による耐震試験を行うために好適な動的遠心力載荷
実験装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dynamic centrifugal loading test apparatus for performing a test by simultaneously applying centrifugal acceleration and vibration acceleration to a scale model of a ground, a structure, or the like. In particular, the present invention relates to a dynamic centrifugal force loading test device suitable for performing an earthquake resistance test by stable excitation up to a high frequency range.
縮尺モデルを作成して実験を行う場合、通常の重力場
で試験を行なうと、供試体の自重による応力を再現する
ことは困難である。遠心力載荷実験装置は、基本的には
回転腕の先端部に供試体である、地盤，構造物等の縮尺
モデルを取り付け、回転腕を水平面内で高速で回転させ
ることにより、供試体に大きな遠心加速度を与えて、1/
Nの縮尺モデルに対してＮ倍の重力加速度を与えたのと
等価の状態を作り出すものである。この種の装置に関連
する技術としては、例えば実公昭61−46439号公報に記
載の技術が挙げられる。When an experiment is carried out by creating a scale model, it is difficult to reproduce the stress caused by the weight of the specimen when the test is conducted in a normal gravitational field. The centrifugal force test device basically attaches a scale model of the ground, structure, etc., to the tip of the rotating arm, and rotates the rotating arm at high speed in a horizontal plane, so that Give centrifugal acceleration and
This is to create a state equivalent to giving N times the gravitational acceleration to the N scale model. As a technique related to this type of apparatus, for example, a technique described in Japanese Utility Model Publication No. 61-46439 is cited.
〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような遠心力載荷実験装置において、加振機構
を設けて、供試体に遠心加速度と振動加速度を同時に与
え、供試体の耐震試験をしようとする場合、加振機構と
しては、水平面内で回転する回転腕の先端部に設けた軸
に試料支持具を一対の板ばねで吊り下げ、試料支持具と
共に揺動する軸に加振用アクチユエータを取り付け、試
料支持具の中に供試体を入れて、試料支持具を加振する
機構が一般的に考えられる。前記軸は、ハウジング，回
転板，すべり板からなるスラスト軸受と２箇所の球面軸
受で支えられており、回転腕の回転による遠心力で試料
支持具が揺動し、水平姿勢となる。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described centrifugal force loading test apparatus, when a vibration mechanism is provided, a centrifugal acceleration and a vibration acceleration are simultaneously applied to the specimen, and an attempt is made to perform a seismic test of the specimen. As a vibrating mechanism, a sample support is hung by a pair of leaf springs on a shaft provided at the tip of a rotating arm that rotates in a horizontal plane, and a vibrating actuator is mounted on a shaft that swings together with the sample support. In general, a mechanism for placing a test object in a support and exciting the sample support is considered. The shaft is supported by a thrust bearing composed of a housing, a rotating plate, and a sliding plate and two spherical bearings. The sample support swings due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotating arm, so that the sample supporting member is in a horizontal posture.
この機構に代表様れるように、一般に回転腕の先端部
で揺動する物を加振する場合には、揺動する部分に加振
用アクチユエータを取り付けて試料支持具を加振する構
造となつている。As is typical of this mechanism, when a vibrating object is vibrated at the tip of the rotating arm, a vibrating actuator is attached to the vibrating part and the sample support is vibrated. ing.
この構造によれば、加振用アクチユエータによる加振
反力を、揺動部を結合するすべり板等の軸受機構で支持
しなければならいため、加振用アクチユエータの取り付
け部の剛性の弱さやガタ等により加振反力による変形が
発生し、加振性能に悪影響を及ぼす問題があつた。According to this structure, the vibration reaction force of the vibration actuator must be supported by a bearing mechanism such as a slide plate that couples the oscillating portion. Deformation occurs due to the reaction force due to the vibrations and the like, which adversely affects the vibration performance.
本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、加振
用アクチユエータの取り付け部の剛性を強くし、かつ試
料支持具に安定して振動を与え得るようにし、高い周波
数領域まで安定した加振試験を行い得る動的遠心力載荷
実験装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to increase the rigidity of a mounting portion of a vibration actuator and to stably apply vibration to a sample support, and to stably apply vibration to a high frequency range. An object of the present invention is to provide a dynamic centrifugal force loading test device capable of performing a vibration test.
前記目的を達成するため、本発明は回転腕に加振用ア
クチユエータを直接取り付け、この加振用アクチユエー
タのピストンロツドの中心軸を試料支持具の揺動運動の
中心軸に一致させて設け、かつ前記ピストンロツドを試
料支持具に直接結合したものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a method in which a vibrating actuator is directly attached to a rotating arm, a center axis of a piston rod of the vibrating actuator is provided so as to coincide with a center axis of a swinging motion of a sample support, and The piston rod is directly connected to the sample support.
本発明の動的遠心力載荷実験装置では、回転腕の回転
により受ける遠心力で試料支持具が揺動して振り上が
り、水平姿勢となつた時に、ピストンロツドの中心軸を
揺動運動の中心軸と一致させることにより、ピストンロ
ツドは振り上がりと同時に回転運動し、加振用アクチユ
エータのピストンロツドと試料支持具の位置関係は変わ
らないため、ピストンロツドを試料支持具に直接結合し
て、試料支持具を加振することが可能となる。In the dynamic centrifugal force loading test device of the present invention, when the sample support is oscillated and swung up by the centrifugal force received by the rotation of the rotating arm and assumes a horizontal posture, the central axis of the piston rod is oscillated. When the piston rod is swung up and rotated, the position relationship between the piston rod of the vibrating actuator and the sample support does not change, so the piston rod is directly connected to the sample support and It becomes possible to shake.
この機構により、回転腕に取り付けた加振用アクチユ
エータによつて試料支持具を安定に加振することがで
き、かつ加振用アクチユエータ取り付け部の剛性を強く
することが可能となり、したがつて高い周波数領域まで
の高性能が加振を実現することができる。With this mechanism, it is possible to stably vibrate the sample support by the vibrating actuator attached to the rotating arm, and it is possible to increase the rigidity of the vibrating actuator mounting portion, and therefore, it is high. High performance up to the frequency domain can realize excitation.
以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明に係る動的遠心力載荷実験装置の概要
を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an outline of a dynamic centrifugal loading test apparatus according to the present invention.
電動機１は、ベベル変速機２を介して垂直に設けられ
た回転軸３を回転させるようになつている。前記回転軸
３には、回転腕４に取り付けられており、この回転腕４
は水平面内で回転するようになつている。The electric motor 1 rotates a rotating shaft 3 provided vertically via a bevel transmission 2. The rotating shaft 3 is attached to a rotating arm 4.
Rotates in a horizontal plane.
前記回転腕４の先端部には、試料支持具15が吊持され
ていて、この試料支持具15は回転腕４が回転すると、矢
印方向の遠心力F1を受けて図の左側に示す垂直姿勢から
図の右側に示す水平姿勢に変わるようになつている。A sample support 15 is hung from the tip of the rotary arm 4. When the rotary arm 4 rotates, the sample support 15 receives a centrifugal force F 1 in the direction of the arrow, and a vertical support shown in the left side of FIG. The posture changes from the posture to the horizontal posture shown on the right side of the figure.
第２図は本発明の要部である加振用アクチユエータ
と、試料支持具の揺動機構部を示す拡大縦断側面図であ
る。FIG. 2 is an enlarged vertical sectional side view showing a vibration actuator, which is a main part of the present invention, and a swing mechanism of a sample support.
回転腕４の先端部には、軸８が支持され、この軸８に
はすべり軸受７を介して板ばね14が取り付けられてい
る、前記板ばね14の先端部には、試料支持具15が吊持さ
れている。A shaft 8 is supported at the tip of the rotating arm 4, and a leaf spring 14 is attached to the shaft 8 via a slide bearing 7. A sample support 15 is provided at the tip of the leaf spring 14. Hanged.
また、前記回転腕４の一方の側部には、液体圧を利用
して試料支持具15を加振する加振用アクチユエータ９が
直接取り付けられている。前記加振用アクチユエータ９
は、シリンダ室を有しかつ回転腕４に固定されたアクチ
ユエータハウジング10と、これに軸方向の両端部にすべ
り軸受18を介して支持されたピストンロツド６とを備え
て構成されている。A vibrating actuator 9 for vibrating the sample support 15 using liquid pressure is directly attached to one side of the rotating arm 4. The vibrating actuator 9
Is provided with an actuator housing 10 having a cylinder chamber and fixed to the rotary arm 4, and a piston rod 6 supported on both ends of the actuator housing 10 via slide bearings 18.
前記加振用アクチユエータ９のピストンロツド６は、
その中心軸が試料支持具15の揺動運動の中心軸Ｏ−Ｏと
一致するように、アクチユエータハウジング10に支持さ
れ、しかもこのピストンロツド６は前記軸８の内部を貫
通して試料支持具15に直接結合されている。The piston rod 6 of the vibration actuator 9 is
The piston rod 6 penetrates through the inside of the shaft 8 and is supported by the actuator housing 10 so that its central axis coincides with the central axis OO of the swinging movement of the sample support 15. Directly connected to 15.
この実施例における加振用アクチユエータと、試料支
持具の揺動機構部とは、次のように作用する。The vibrating actuator and the swinging mechanism of the sample support in this embodiment operate as follows.
すなわち、前述した遠心力F1が作用した時に、軸８が
すべり軸受７に対して回転し、板ばね14で吊持された試
料支持具15が水平に振り上げられる。そして、加振用ア
クチユエータ９のピストンロツド６の先端部は、試料支
持具15に直接結合され、またアクチユエータハウジング
10に対しては回転方向，軸方向共に自由に摺動するすべ
り軸受18によつて支持されているため、前述の摺動運動
に追従してピストンロツド６も回転する。That is, when the centrifugal force F 1 as described above is applied, rotate relative to the bearing 7 axial 8 slip, the sample support 15 which is suspended by the plate spring 14 is swung up horizontally. The distal end of the piston rod 6 of the vibration actuator 9 is directly connected to the sample support 15 and the actuator housing
Since the bearing 10 is supported by a sliding bearing 18 that slides freely in both the rotational direction and the axial direction, the piston rod 6 also rotates following the above-described sliding movement.
ここで、ピストンロツド６の中心軸と揺動運動の中心
軸Ｏ−Ｏが一致していれば、振り上げ時も振り下げ時も
ピストンロツド６と試料支持具15の関係は同じであり、
アクチユエータハウジング10のシリンダ内のピストンロ
ツド６で分割された両側の室に交互の流体圧を供給する
ことによつて、安定的に試料支持具15を加振することが
できる。Here, if the central axis of the piston rod 6 coincides with the central axis OO of the oscillating motion, the relationship between the piston rod 6 and the sample support 15 is the same both when raising and lowering,
By supplying alternating fluid pressure to the two chambers divided by the piston rod 6 in the cylinder of the actuator housing 10, the sample support 15 can be vibrated stably.
次に、第３図は本発明の他の実施例を示すもので、加
振用アクチユエータと、試料支持具の揺動機構部の押大
縦断側面図である。Next, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, and is a vertical sectional side view of a vibration actuator and a swing mechanism of a sample supporter.
この第３図に示す実施例では、板ばねの代わりに、外
側フレーム11と、スライドガイド16と、圧縮ばね17とで
試料支持具15を支持している。この場合も、前述した作
動原理により、回転腕４に直接取り付けられた加振用ア
クチユエータ９によつて試料支持具15を加振することが
可能である。In the embodiment shown in FIG. 3, the sample support 15 is supported by an outer frame 11, a slide guide 16, and a compression spring 17 instead of a leaf spring. Also in this case, the sample support 15 can be vibrated by the vibration actuator 9 directly attached to the rotating arm 4 according to the above-described operation principle.
ここで、前記圧縮ばね17は遠心力がかからない状態に
おいて、予めF0の力で圧縮しておく。また、この圧縮ば
ね17には、加振方向にも弾性があるものを使用する。そ
して、前記遠心力F1と力F0とを等しい値にセツトするこ
とによつて、遠心力F1が加わつた時に試料支持具15に加
わる力と圧縮ばね17の反力とがつり合い、遠心力F1が加
わつた時に試料支持具15とスライドガイド16間に発生す
る力をゼロにし、スライドガイド16に発生して加振に悪
影響を及ぼすスライドガイド16の摩擦力をゼロにするこ
とが可能である。Here, the compression spring 17 in the state where the centrifugal force is not applied, previously compressed with a force of advance F 0. The compression spring 17 has elasticity in the vibration direction. Then, the reaction force of the centrifugal force F 1 and force F 0 and Yotsute to excisional the equal value, the force exerted on the sample support 15 when the centrifugal force F 1 is One Kuwawa compression spring 17 are balanced, the centrifugal and the force generated between the sample support 15 and the slide guide 16 when a force F 1 is One Kuwawa zero, can be a frictional force adversely affects the slide guide 16 to zero excitation occurred in the slide guide 16 It is.
前記各実施例とも、加振用アクチユエータ９を剛性の
強い回転腕４に取り付け、また加振用アクチユエータ９
のピストンロツド６を直接試料支持具15に結合し、前記
ピストロツド６の中心軸と試料支持具15の揺動運動の中
心軸Ｏ−Ｏとを一致させ、試料支持具15を加振するよう
にしているので、試料支持具15の揺動機構部からガタや
弱い部分を取り除いて加振性能を向上させることがで
き、高い周波数領域まで安定した加振試験を行うことが
可能となる。In each of the above embodiments, the vibration actuator 9 is attached to the rotating arm 4 having high rigidity.
The piston rod 6 is directly connected to the sample support 15 so that the central axis of the piston 6 coincides with the central axis OO of the swinging motion of the sample support 15, and the sample support 15 is vibrated. Therefore, the vibration performance can be improved by removing the looseness and the weak portion from the rocking mechanism of the sample support 15, and a stable vibration test can be performed up to a high frequency range.
以上説明した本発明によれば、剛性の強い回転腕に加
振用アクチユエータを直接取り付けており、また加振用
アクチユエータのピストンロツドの中心軸を試料支持具
の揺動運動の中心軸に一致させて設け、かつ前記ピスト
ンロツドを試料支持具に直接結合しており、加振用アク
チユエータの取り付け部から剛性の弱い部分やガタ等を
なくすことができるので、高い周波数領域まで安定した
加振試験を行い得る効果がある。According to the present invention described above, the vibration actuator is directly attached to the rotating arm having high rigidity, and the center axis of the piston rod of the vibration actuator is made to coincide with the center axis of the swinging motion of the sample support. In addition, since the piston rod is directly connected to the sample support, and a portion having low rigidity and play can be eliminated from the mounting portion of the vibration actuator, a stable vibration test can be performed up to a high frequency range. effective.
第１図は本発明を適用した動的遠心力載荷実験装置の概
要を示す正面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明
の要部である加振用アクチユエータと、試料支持具の揺
動機構部の実施例を示す拡大縦断側面である。 １……電動機、２……ベベル変速機、３……回転軸、４
……回転腕、６……ピストンロツド、８……軸、９……
加振用アクチユエータ、10……アクチユエータハウジン
グ、14……板ばね、15……試料支持具、16……スライド
ガイド、17……圧縮ばね、Ｏ−Ｏ……試料支持具の揺動
運動の中心軸。FIG. 1 is a front view showing an outline of a dynamic centrifugal loading test apparatus to which the present invention is applied, and FIGS. 2 and 3 are vibration actuators and a sample supporter, respectively, which are main parts of the present invention. It is an enlarged vertical side surface which shows the Example of a dynamic mechanism part. 1 ... electric motor, 2 ... bevel transmission, 3 ... rotating shaft, 4
... rotating arm, 6 ... piston rod, 8 ... shaft, 9 ...
Excitation actuator, 10 Actuator housing, 14 Leaf spring, 15 Specimen support, 16 Slide guide, 17 Compression spring, OO Oscillating motion of specimen support Center axis of
Claims (1)
で回転自在に回転腕を設け、この回転腕の先端部に、試
料支持具を遠心力で揺動可能に吊持するとともに、前記
回転腕に、流体圧を利用して前記試料支持具を加振する
加振用アクチユエータを取り付けた動的遠心力載荷実験
装置において、前記回転腕に加振用アクチユエータを直
接取り付け、この加振用アクチユエータのピストンロツ
ドの中心軸を試料支持具の揺動運動の中心軸に一致させ
て設け、かつ前記ピストンロツドを試料支持具に直接結
合したことを特徴とする動的遠心力載荷実験装置。A rotating arm is provided on a rotating shaft mounted vertically so as to be rotatable in a horizontal plane. A sample support is hung at the tip of the rotating arm so as to be swingable by centrifugal force. In a dynamic centrifugal loading test apparatus in which a rotating arm is provided with a vibrating actuator that vibrates the sample support using fluid pressure, a vibrating actuator is directly mounted on the rotating arm, and the vibrating actuator is mounted on the rotating arm. A dynamic centrifugal loading test apparatus characterized in that a central axis of a piston rod of an actuator is provided so as to coincide with a central axis of a swinging motion of a sample support, and the piston rod is directly connected to the sample support.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334023A JP2781577B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Dynamic centrifugal loading experimental device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334023A JP2781577B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Dynamic centrifugal loading experimental device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02176534A JPH02176534A (en) | 1990-07-09 |
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Family
ID=18272637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63334023A Expired - Fee Related JP2781577B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Dynamic centrifugal loading experimental device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2781577B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4341800C2 (en) * | 1993-12-08 | 2000-02-03 | Koenig & Bauer Ag | Roller carrier |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63334023A patent/JP2781577B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02176534A (en) | 1990-07-09 |
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