JP2810146B2 - 載荷試験装置 - Google Patents
載荷試験装置Info
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- JP2810146B2 JP2810146B2 JP1246301A JP24630189A JP2810146B2 JP 2810146 B2 JP2810146 B2 JP 2810146B2 JP 1246301 A JP1246301 A JP 1246301A JP 24630189 A JP24630189 A JP 24630189A JP 2810146 B2 JP2810146 B2 JP 2810146B2
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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、建築構造物を地震から守るための免震要素
や各種構造物の材料試験，疲労試験に好適な載荷試験装
置に関する。
や各種構造物の材料試験，疲労試験に好適な載荷試験装
置に関する。
従来の装置は、例えば三菱重工技報23巻、３号（1987
−５）に記載のように、試験体に軸方向およびせん断方
向荷重を加える加圧盤を水平移動可能な菱型平行四辺形
リングで支持し、試験体が受ける軸方向の変形とせん断
方向の変形とを同時に許容して、かつ試験体端面の水平
を保持する機構となつていた。さらに、日本機械学会論
文集（Ｃ編）54巻,507号（昭63−11）P.2618記載のもの
は、２個の試験体を同時に加力するもので、リンク式の
治具により試験体端面の水平を保持して軸方向およびせ
ん断方向の載荷を同時に行える機構となつている。
−５）に記載のように、試験体に軸方向およびせん断方
向荷重を加える加圧盤を水平移動可能な菱型平行四辺形
リングで支持し、試験体が受ける軸方向の変形とせん断
方向の変形とを同時に許容して、かつ試験体端面の水平
を保持する機構となつていた。さらに、日本機械学会論
文集（Ｃ編）54巻,507号（昭63−11）P.2618記載のもの
は、２個の試験体を同時に加力するもので、リンク式の
治具により試験体端面の水平を保持して軸方向およびせ
ん断方向の載荷を同時に行える機構となつている。
なお、この種の装置として関連するものには例えば特
開昭62−24124が挙げられる。
開昭62−24124が挙げられる。
上記従来技術は、いずれもリンク機構により試験体端
面の水平を保持して、軸方向およびせん断方向に載荷す
る機構となつているが、構造的にリンクの剛性を高くす
ることに限界があり、試験体のせん断方向の変形量が大
となると試験体上下端部における曲げモーメントによつ
て端面が水平を保持できず載荷試験の精度が低下する問
題があつた。
面の水平を保持して、軸方向およびせん断方向に載荷す
る機構となつているが、構造的にリンクの剛性を高くす
ることに限界があり、試験体のせん断方向の変形量が大
となると試験体上下端部における曲げモーメントによつ
て端面が水平を保持できず載荷試験の精度が低下する問
題があつた。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、試験体のせん断方向の変形量が大となる
ことにより生ずる試験体上下端部の曲げモーメントによ
る端面の回転動を拘束し、かつ加振機がいずれの状態に
あつても試験体に目標とする軸方向およびせん断方向の
荷重を加えることができる載荷試験装置を提供すること
を、その目的とするものである。
されたもので、試験体のせん断方向の変形量が大となる
ことにより生ずる試験体上下端部の曲げモーメントによ
る端面の回転動を拘束し、かつ加振機がいずれの状態に
あつても試験体に目標とする軸方向およびせん断方向の
荷重を加えることができる載荷試験装置を提供すること
を、その目的とするものである。
本発明の他の目的は、加振機がいずれの状態にあつて
も試験体に加わつている軸方向およびせん断方向の荷重
を計測できる載荷試験装置を提供することにある。
も試験体に加わつている軸方向およびせん断方向の荷重
を計測できる載荷試験装置を提供することにある。
上記目的は、試験体が取り付けられるテーブルと、こ
のテーブルを介してほぼ直交する２方向の力を試験体に
付加する２台の加振機と、テーブルを直交する２方向に
案内し回転動を拘束する案内装置と、各加振機の力を検
出する荷重検出器と、各加振機の変位量を検出する変位
検出器とを備えた載荷試験装置において、試験体に直交
する２方向の力を付加えるときに、各加振機のストロー
ク中心での継手間長さと前記変位検出器が検出した各加
振機の変位量とから加振前の各加振機位置に対する加振
後の各加振機の傾き角（θｘ、θｙ）を求め、この傾き
角と目標せん断荷重と目標軸方向荷重とを用いて各加振
機に与えるべき各載荷量を演算する指令値演算装置と、
その演算結果を前記２台の加振機に指令荷重として入力
する制御回路とを設けたことにより達成される。
のテーブルを介してほぼ直交する２方向の力を試験体に
付加する２台の加振機と、テーブルを直交する２方向に
案内し回転動を拘束する案内装置と、各加振機の力を検
出する荷重検出器と、各加振機の変位量を検出する変位
検出器とを備えた載荷試験装置において、試験体に直交
する２方向の力を付加えるときに、各加振機のストロー
ク中心での継手間長さと前記変位検出器が検出した各加
振機の変位量とから加振前の各加振機位置に対する加振
後の各加振機の傾き角（θｘ、θｙ）を求め、この傾き
角と目標せん断荷重と目標軸方向荷重とを用いて各加振
機に与えるべき各載荷量を演算する指令値演算装置と、
その演算結果を前記２台の加振機に指令荷重として入力
する制御回路とを設けたことにより達成される。
上記他の目的は、上述と同様の構成において、前記傾
き角を用いて前記荷重検出器が検出した各軸の荷重から
テーブル座標系における各軸方向の荷重を演算する状態
量演算装置を設けることにより達成される。
き角を用いて前記荷重検出器が検出した各軸の荷重から
テーブル座標系における各軸方向の荷重を演算する状態
量演算装置を設けることにより達成される。
上記の技術的手段によれば、試験体のせん断方向の変
形量が大となることにより生ずる試験体上下端部の曲げ
モーメントによる端面の回転動は、案内装置の静圧軸受
で拘束し、各加振機に与えるべき指令荷重は、各加振機
のストローク中心での継手間長さとストローク中心から
の変位量とから各加振機のテーブル座標に対する傾き角
を求め、試験体に加える目標軸方向およびせん断方向の
荷重をこの傾き角により各加振機の軸方向成分に変換す
ることにより求まる。
形量が大となることにより生ずる試験体上下端部の曲げ
モーメントによる端面の回転動は、案内装置の静圧軸受
で拘束し、各加振機に与えるべき指令荷重は、各加振機
のストローク中心での継手間長さとストローク中心から
の変位量とから各加振機のテーブル座標に対する傾き角
を求め、試験体に加える目標軸方向およびせん断方向の
荷重をこの傾き角により各加振機の軸方向成分に変換す
ることにより求まる。
また、上記他の技術的手段によれば、試験体に加わつ
ている軸方向およびせん断方向の荷重は、上述と同様に
して求める各加振機のテーブル座標に対する傾き角によ
り、加振機に取付けた荷重検出器で検出した載荷量をテ
ーブル座標に変換することにより求まる。
ている軸方向およびせん断方向の荷重は、上述と同様に
して求める各加振機のテーブル座標に対する傾き角によ
り、加振機に取付けた荷重検出器で検出した載荷量をテ
ーブル座標に変換することにより求まる。
以下、本発明の各実施例を第１図なしい第５図を参照
して説明する。
して説明する。
まず、第１図は、本発明の一実施例に係る載荷試験装
置の全体構造図、第２図は、第１図に示す載置の全体制
御系統図である。各図において同一符号のものは、同一
部分である。
置の全体構造図、第２図は、第１図に示す載置の全体制
御系統図である。各図において同一符号のものは、同一
部分である。
第１図において１は、試験体である免震要素で、下側
の端面が取付治具２に、上側はテーブル３に多数のボル
トにより取付けられている。テーブル３は、スイベルジ
ヨイント4aを介して、試験体１にせん断方向の荷重を載
荷するＸ軸加振機５および同様にして軸方向の荷重を載
置するＹ軸加振機６と接続している。各加振機は、載荷
量を検出する荷重検出器７および変位量を検出する変位
検出器８とを内蔵し、スイベルジヨイント4bを介して反
力壁16に接続している。
の端面が取付治具２に、上側はテーブル３に多数のボル
トにより取付けられている。テーブル３は、スイベルジ
ヨイント4aを介して、試験体１にせん断方向の荷重を載
荷するＸ軸加振機５および同様にして軸方向の荷重を載
置するＹ軸加振機６と接続している。各加振機は、載荷
量を検出する荷重検出器７および変位量を検出する変位
検出器８とを内蔵し、スイベルジヨイント4bを介して反
力壁16に接続している。
テーブル３を直交する２方向に案内する案内装置９
は、テーブル３を支持する静圧軸受91aとこれをせん断
方向に案内するＸ軸ガイドロツド92およびこれら全体を
静圧軸受91bで支持して軸方向に案内するＹ軸ガイドロ
ツド93で構成する。
は、テーブル３を支持する静圧軸受91aとこれをせん断
方向に案内するＸ軸ガイドロツド92およびこれら全体を
静圧軸受91bで支持して軸方向に案内するＹ軸ガイドロ
ツド93で構成する。
また、第２図における10は、目標荷重に相当する電圧
信号を発生する信号発生器、11は詳細を後述する指令値
演算装置で、13は加算器、14はサーボ増幅器で、15は詳
細を後述する状態量演算装置で構成する。
信号を発生する信号発生器、11は詳細を後述する指令値
演算装置で、13は加算器、14はサーボ増幅器で、15は詳
細を後述する状態量演算装置で構成する。
第３図は、第１図に示す装置の座標系の定義を示す図
で、Ｘ軸加振機5,Y軸加振機６が共にストローク中心を
零点とし、加振機のピストンが出側を＋、引側を−とし
ている。また、各加振機のストローク中心におけるスイ
ベルジヨイントの中心間長さ（以下、継手間長さと省
略）を各々Lx,Lyとし、零点からの変位量ま、x0,y0とし
て変位検出器８で検出する。この時の各加振機の載荷量
は、fx,fyとして荷重検出器７で検出する。
で、Ｘ軸加振機5,Y軸加振機６が共にストローク中心を
零点とし、加振機のピストンが出側を＋、引側を−とし
ている。また、各加振機のストローク中心におけるスイ
ベルジヨイントの中心間長さ（以下、継手間長さと省
略）を各々Lx,Lyとし、零点からの変位量ま、x0,y0とし
て変位検出器８で検出する。この時の各加振機の載荷量
は、fx,fyとして荷重検出器７で検出する。
第４図は、試験体である免震要素１にせん断方向荷重
Wxと軸方向Wyとを載荷した時の変形状態を示す。この
時、免震要素１の上部端面1aと下部端面1bとを平行に保
つ為には、機械装置側で下式で示されるモーメントMoを
保持する必要がある。
Wxと軸方向Wyとを載荷した時の変形状態を示す。この
時、免震要素１の上部端面1aと下部端面1bとを平行に保
つ為には、機械装置側で下式で示されるモーメントMoを
保持する必要がある。
ここで、Wx:せん断荷重 Wy:軸方向荷重 H :試験体高さ 第５図は、第２図に示す指令値演算装置11および状態
量演算装置15の演算処理の内容をフローで示すものであ
る。指令値演算装置11は、加振機の変位量x0,y0を取り
込み、これとあらかじめ入力される継手間長さLx,Lyと
で加振機が各軸と成す角度θx,θｙを求め、これにより
信号発生器10で与えられる目標せん断方向荷重Px,軸方
向荷重Pyを加振機の軸方向における荷重値Fx,Fyに変換
してサーボ系への指令信号とする。はた、状態量演算装
置15は、前述と同様にして求める角度θx,θｙにより、
荷重検出器７で検出する載荷量fx,fyをＸ軸,Y軸方向の
荷重値に変換してせん断荷重Wx,軸方向荷重Wyを求め
る。
量演算装置15の演算処理の内容をフローで示すものであ
る。指令値演算装置11は、加振機の変位量x0,y0を取り
込み、これとあらかじめ入力される継手間長さLx,Lyと
で加振機が各軸と成す角度θx,θｙを求め、これにより
信号発生器10で与えられる目標せん断方向荷重Px,軸方
向荷重Pyを加振機の軸方向における荷重値Fx,Fyに変換
してサーボ系への指令信号とする。はた、状態量演算装
置15は、前述と同様にして求める角度θx,θｙにより、
荷重検出器７で検出する載荷量fx,fyをＸ軸,Y軸方向の
荷重値に変換してせん断荷重Wx,軸方向荷重Wyを求め
る。
次に、動作について説明する。
まず、第１図において、Ｙ軸加振機６が押し出す側に
力を加えるとスイベルジヨイント4a,静圧軸受91aおよび
テーブル３を介して試験体１に伝達される。この時、Ｙ
軸方向の変形量によるテーブルの動きは、案内装置９の
静圧軸受91bに支持されてＹ軸ガイドロツド93に沿う。
次に、Ｘ軸加振機５が引張力を加えるとスイベルジヨイ
ント4aおよびテーブル３を介して試験体１に伝達され
る。この時のＸ軸方向の変形量によるテーブルの動き
は、静圧軸受91aに支持されて、Ｘ軸ガイドロツド92に
沿う。この時、試験体の１の変形状態は、第４図のよう
に表わされ、式（１）で示されるモーメントMoはＸ軸ガ
イドロツドを支持する静圧軸受91bと反力壁1bに固定さ
れたＹ軸ガイドロツド93とで保持し、試験体１の上部端
面1aの水平を保つ。
力を加えるとスイベルジヨイント4a,静圧軸受91aおよび
テーブル３を介して試験体１に伝達される。この時、Ｙ
軸方向の変形量によるテーブルの動きは、案内装置９の
静圧軸受91bに支持されてＹ軸ガイドロツド93に沿う。
次に、Ｘ軸加振機５が引張力を加えるとスイベルジヨイ
ント4aおよびテーブル３を介して試験体１に伝達され
る。この時のＸ軸方向の変形量によるテーブルの動き
は、静圧軸受91aに支持されて、Ｘ軸ガイドロツド92に
沿う。この時、試験体の１の変形状態は、第４図のよう
に表わされ、式（１）で示されるモーメントMoはＸ軸ガ
イドロツドを支持する静圧軸受91bと反力壁1bに固定さ
れたＹ軸ガイドロツド93とで保持し、試験体１の上部端
面1aの水平を保つ。
また、第３図に示すように、各加振機は、テーブル３
の位置に応じてＸ軸,Y軸と各々角度θx,θｙを成し、試
験体１に加わつているせん断荷重Wxおよび軸方向荷重Wy
は荷重検出器７で検出する各加振機の載荷量fx,fyと一
致しない。力のつりあい関係は次式で表わされる。
の位置に応じてＸ軸,Y軸と各々角度θx,θｙを成し、試
験体１に加わつているせん断荷重Wxおよび軸方向荷重Wy
は荷重検出器７で検出する各加振機の載荷量fx,fyと一
致しない。力のつりあい関係は次式で表わされる。
また、テーブル３の位置は、次式で求まる。
ここで、 式（２）は、次のように書換える。
従つて、加振機に与える荷重指令値Fx,Fyは、式
（６）を逆変換して次式で求まる。
（６）を逆変換して次式で求まる。
第５図に示すように指令値演算装置11は、加振機の変
位量x0,y0と継手間長さLx,Lyとから式（４），（５）の
演算を行い、目標せん断荷重Pxと目標軸方向荷重Pyに応
じて式（７）で変換した荷重値を加振機への指令値とし
て出力する。状態量演算装置15は、同様にして荷重検出
器７の出力fx,fyを取込み、式（６）で変換した荷重値
を試験体１に加わつている荷重として出力する。
位量x0,y0と継手間長さLx,Lyとから式（４），（５）の
演算を行い、目標せん断荷重Pxと目標軸方向荷重Pyに応
じて式（７）で変換した荷重値を加振機への指令値とし
て出力する。状態量演算装置15は、同様にして荷重検出
器７の出力fx,fyを取込み、式（６）で変換した荷重値
を試験体１に加わつている荷重として出力する。
本実施例の載荷試験装置によれば、試験体のせん断方
向の変形に伴つて増大するモーメントによる試験体上端
部の回転動を静圧軸受方式による案内装置で拘束し、か
つテーブルの値によつて各加振機がＸおよびＹ軸と成す
角度を加振機の変位量と継手間長さとから演算し、これ
により試験体に加える目標荷重を加振機の軸大変換して
与える為、精度の良い載荷試験が可能となり、その効果
は大なるものがある。
向の変形に伴つて増大するモーメントによる試験体上端
部の回転動を静圧軸受方式による案内装置で拘束し、か
つテーブルの値によつて各加振機がＸおよびＹ軸と成す
角度を加振機の変位量と継手間長さとから演算し、これ
により試験体に加える目標荷重を加振機の軸大変換して
与える為、精度の良い載荷試験が可能となり、その効果
は大なるものがある。
また、状態量演算装置は、同様にして各加振機に取付
けた荷重検出器で測定した載荷量を試験体の座標系に変
換して出力することにより、試験体に加つているせん断
方向および軸方向の荷重を精度良く測定することができ
る。
けた荷重検出器で測定した載荷量を試験体の座標系に変
換して出力することにより、試験体に加つているせん断
方向および軸方向の荷重を精度良く測定することができ
る。
従つて、両者を組合せて用いることにより、その効果
は、さらに大なるものがある。
は、さらに大なるものがある。
以上のべたように、本発明によれば、試験体に軸方向
およびせん断方向の荷重を載荷する試験において試験体
が受ける軸方向の変形とせん断方向の変形とを同時に許
容し、かつ回転動を拘束して試験体上端部の水平を保持
することができ、さらに加振機が各方向に対してどのよ
うな状態にあつても目標とする荷重を正確に載荷するこ
とができ、さらにその状態を監視することもできるので
高精度な載荷試験が可能である。
およびせん断方向の荷重を載荷する試験において試験体
が受ける軸方向の変形とせん断方向の変形とを同時に許
容し、かつ回転動を拘束して試験体上端部の水平を保持
することができ、さらに加振機が各方向に対してどのよ
うな状態にあつても目標とする荷重を正確に載荷するこ
とができ、さらにその状態を監視することもできるので
高精度な載荷試験が可能である。
第１図は、本発明の一実施例に係る載荷試験装置の全体
構成を示す構造図、第２図は、第１図に示す装置の制御
系統を示すブロツク図、第３図は第１図に示す装置の座
標系を定義する図、第４図は、試験体に加る力と変形状
態を説明する図、第５図は本発明の指令値演算装置と状
態量演算装置の演算処理の内容を示すフロー図である。 １……試験体、３……テーブル、4a,4b……スイベルジ
ヨイント、５……Ｘ軸加振機、６……Ｙ軸加振機、７…
…荷重検出器、８……変位検出器、９……案内装置、91
a,91b……静圧軸受、11……指令値演算装置、15……状
態量演算装置。
構成を示す構造図、第２図は、第１図に示す装置の制御
系統を示すブロツク図、第３図は第１図に示す装置の座
標系を定義する図、第４図は、試験体に加る力と変形状
態を説明する図、第５図は本発明の指令値演算装置と状
態量演算装置の演算処理の内容を示すフロー図である。 １……試験体、３……テーブル、4a,4b……スイベルジ
ヨイント、５……Ｘ軸加振機、６……Ｙ軸加振機、７…
…荷重検出器、８……変位検出器、９……案内装置、91
a,91b……静圧軸受、11……指令値演算装置、15……状
態量演算装置。
Claims (2)
- 【請求項１】試験体が取り付けられるテーブルと、この
テーブルを介してほぼ直交する２方向の力を試験体に付
加する２台の加振機と、テーブルを直交する２方向に案
内し回転動を拘束する案内装置と、各加振機の力を検出
する荷重検出器と、各加振機の変位量を検出する変位検
出器とを備えた載荷試験装置において、試験体に直交す
る２方向の力を加えるとき、各加振機のストローク中心
での継手間長さと前記変位検出器が検出した各加振機の
変位量とから加振前の各加振機位置に対する加振後の各
加振機の傾き角（θｘ、θｙ）を求め、この傾き角と目
標せん断荷重と目標軸方向荷重とを用いて各加振機に与
えるべき各載荷量を演算する指令値演算装置と、その演
算結果を前記２台の加振機に指令荷重として入力する制
御回路とを設けたことを特徴とする載荷試験装置。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、前記傾き角
を用いて前記荷重検出器が検出した各軸の荷重からテー
ブル座標系における各軸方向の荷重を演算する状態量演
算装置を設けたことを特徴とする載荷試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246301A JP2810146B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 載荷試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246301A JP2810146B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 載荷試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110437A JPH03110437A (ja) | 1991-05-10 |
| JP2810146B2 true JP2810146B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=17146524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1246301A Expired - Fee Related JP2810146B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 載荷試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2810146B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3435167B2 (ja) * | 1997-09-12 | 2003-08-11 | 株式会社日立製作所 | 多軸加振装置およびその制御方法 |
| JP4705420B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2011-06-22 | 株式会社サトー | 患者認識システム |
| CN104634527B (zh) * | 2015-01-27 | 2017-06-16 | 天津大学 | 一种动力模型试验加载装置 |
| CN107490476A (zh) * | 2017-09-30 | 2017-12-19 | 苏州奔机电有限公司 | 一种人行道踏板静载试验工装 |
| CN113879560B (zh) * | 2021-11-13 | 2023-09-26 | 四川凌峰航空液压机械有限公司 | 飞机作动筒内锁活动间隙测量方法 |
| CN114720099B (zh) * | 2021-12-02 | 2023-01-31 | 中国农业大学 | 一种全工况单杆加载的电主轴可靠性试验装置 |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP1246301A patent/JP2810146B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03110437A (ja) | 1991-05-10 |
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