JP3281835B2 - 加振機 - Google Patents

加振機

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JP3281835B2
JP3281835B2 JP10157497A JP10157497A JP3281835B2 JP 3281835 B2 JP3281835 B2 JP 3281835B2 JP 10157497 A JP10157497 A JP 10157497A JP 10157497 A JP10157497 A JP 10157497A JP 3281835 B2 JP3281835 B2 JP 3281835B2
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善続 猫本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビルや煙突などの
大型構造物の振動試験に際し、大型構造物を加振する加
振機に関する。
【0002】
【従来の技術】高層ビルや長大橋梁の主塔、タワーなど
大型構造物の完成時には、その耐風性、耐震性の検証の
一環として振動試験を行い、固有振動数の減衰特性を調
査するのが一般的である。その試験においては、対象構
造物を加振するために加振機が用いられる。代表的な加
振機の例を以下に示す。
【0003】図6は従来の起振機の一例を示す上面図、
図7はその側面図である。両図に示すように、対称とな
るようにアンバランスウェイト12を取り付けた二つの
歯車11を互いに噛み合わせ、支持架台21上に軸支
し、更に歯車支持台16で支持し、ベルト13を介して
モータ14により歯車11を回転させる。2つの歯車1
1は、噛み合いにより互いに反対方向に回転するため、
アンバランスウェイト12の回転による左右方向の遠心
力は互いに相殺され、前後方向の遠心力、すなわち加振
力が発生する。加振機の加振周波数は歯車11の回転周
波数であるモータ14の回転数を制御器20で制御する
ことにより変化させることができる。
【0004】図8は従来の起振機の他の例を示す側面図
である。図において重り17は支持架台22上のスライ
ドテーブル19上にベアリング15で移動可能に搭載さ
れている。更に、重り17は固定側の長ストロークアク
チュエータ18に連結されており、重り17を長ストロ
ークアクチュエータ18で振動させ、発生する慣性力を
加振力に利用するもので、このような加振機も一般的で
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年の構造物は年々大
型化が出現しており、構造物が大型、長大になるに従
い、その振動周期は長周期になり、振動数が1Hz以
下、すなわち周期が1秒以上の振動を加振させることの
できる長周期起振機が必要となって来ている。
【0006】図6,図7に示すアンバランスウェイトを
利用した起振機においては、長周期の振動数を加振する
ためには、ゆっくりと回転させる必要があり、低い回転
数では加振力が得難いため、アンバランスウェイトを大
きくする必要がある。(加振力は回転数の2乗に比例す
るため。)従って、モータも大きくする必要があるが、
モータは低回転数で高出力を発生させるには不向きであ
り、不経済である。そのため、モータ出力に限界があ
り、回転数にむらができ、正規の加振力が得られないな
どの不具合が発生している。
【0007】また、図8に示す慣性アクチュエータ型で
は、長周期加振においては加振力を得るためには重りを
大きくするとともに、アクチュエータのストロークを長
くすることが必要である。しかしながら、大型規模でス
トロークの長いアクチュエータの開発は難しく、また開
発においてもコストが掛かり、さらには、大きな油圧源
が必要となるなど、装置が巨大となり、現場での振動試
験には適用が困難である。
【0008】そこで本発明は、従来のように大容量のモ
ータや長ストロークのアクチュエータを必要とせず、大
型でなく比較的小容量であり、消費エネルギーも小さ
く、かつ大きな加振力が得られ、従来得られなかった長
周期でなめらかな加振が実現できる加振機を提供し、大
型構造物の加振、その加振による試験等を容易に実施で
きるようにすることを課題としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
【0010】支持架台に対して傾動可能にピン・ジョイ
ントで支持され、内部にそれぞれ中心に向けて連続した
傾斜面を一対有する球ケースと、同球ケースを傾動させ
る手段と、前記球ケースの一対の傾斜面上にそれぞれ置
かれた一対の磁性材料からなる球と、前記球ケースの一
対の傾斜面の中心より互いに内方部にそれぞれ取り付け
られた磁石とを有してなることを特徴とする加振機。
【0011】本発明は、球ケースに一対の球を入れ、球
ケースはピン・ジョイントにより支持架台に支持され、
ピン・ジョイント周りで傾動手段、例えばアクチュエー
タ等により周期的に傾けられる。この周期的傾斜により
その周期に応じて内部の球は傾斜面上で互いに反対方向
に回転する。加振前においては球はそれぞれ傾斜面の内
方部に取り付けられた磁石により吸引されて球ケースの
傾斜面の中心よりやや内側へ位置している。
【0012】加振を開始し、傾動手段により球ケースを
支持架台に対して傾斜させると、球は互いに球ケースの
斜視面を磁石の吸引力から離れて左右対象に回転を始め
る。球の回転は傾動手段の周期的な動作に応じて回転
し、遠心力が発生する。球の回転方向は互いに左右対称
であるため左右方向に発生する遠心力は相殺され、1方
向のみの加振力が得られる。
【0013】小さな加振力を得る場合には、傾動手段に
より球ケースの傾きを小さくすると球の回転半径も小さ
くなり、加振力も小さくなる。反対に大きな加振力を得
る場合には、傾動手段により球ケースの傾きを大きくす
ると、球の回転半径も大きくなり、大きな遠心力により
大きな加振力が得られる。
【0014】本発明の加振機は上記のように、従来のよ
うな歯車によるアンバランスウェイトの回転のための大
容量のモータや、長ストロークのアクチュエータを必要
とせず、単に傾動手段、例えばアクチュエータによる球
ケースの傾斜のみで大きな加振力を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係る加振機の斜視図であり、比較的長周期
の加振に適用されるものである。図2はその上面図、図
3は図2におけるA−A断面図、図4は側面図である。
【0016】図1乃至図4において、1は球ケース、2
は球であり、金属等の磁性材料からなり、球ケース1内
部の曲面1aを有する空間内に挿入されている。内部に
は曲面1aを有する空間1b−1,1b−2と2ヶ所設
けられており、それぞれ球2が1個挿入されている。こ
の曲面は球面のみならず、円錐形状、凹形状等のなだら
かな曲面でも良い。3は支持架台、4はユニバーサル・
ジョイントであり、支持架台3に固定されたアクチュエ
ータ5と球ケース1とを連結している。
【0017】アクチュエータ5は球ケース1の中央の前
部にユニバーサル・ジョイント4を介して接続されてい
る。6はピン・ジョイントであり、支持架台3に球ケー
ス1の両側を連結している。7は磁石であり、図2,図
3に示すように空間1b−1,1b−2の曲面中央部よ
りやや内側にそれぞれ対称に配置されている。10は制
御器であり、アクチュエータ5の駆動を制御する。
【0018】上記のように、本実施の形態の加振機にお
いては、曲面1aの内面を有する球ケース1の空間1b
−1,1b−2の中には、一対の球2が個別に挿入され
ており、加振において球2の回転方向を対称にするた
め、球2を加振開始時において球ケース1内面の中心よ
りやや内側に位置させるため、球ケース1内面の下面、
内側には充分な吸引力を有する磁石7が設置されてい
る。
【0019】球ケース1は、支持架台3上に、中央をピ
ン・ジョイント6に支持され、制御機10により制御さ
れるアクチュエータ5により、ユニバーサル・ジョイン
ト4を介して周期的に傾けられる。球ケース1が傾斜す
ると左右対称に回転させられる球2により、加振力がえ
られ、その周期および加振力の大きさは、アクチュエー
タ5の作動周期、作動振幅で調整される。
【0020】図5は加振機の作用を説明する図であり、
(a)は加振前の状態を示す平面図、(b)はその側面
図、(c)はアクチュエータ振幅の小さい場合の平面
図、(d)はその側面図、(e)はアクチュエータ振幅
が大きい場合の平面図、(f)はその側面図である。
【0021】前述の図1〜図4で説明したように、一対
の球2を有する球ケース1はピン・ジョイント6により
支持され、球2や球ケース1の自重はピン・ジョイント
6で受け持ち、ピン・ジョイント6周りで回転、傾けら
れる構造になっている。球ケース1は制御器10により
制御されるアクチュエータ5で、周期的に傾けられるこ
とにより、その周期に応じて内部の球2は回転する。
【0022】図5(a),(b)に示すように加振前に
おいては、一対の球2は、球ケース1の内面の中央側に
設置された磁石7の吸引力により、球ケース1内面の中
心8より、やや内側に位置している。球2は、球ケース
1内面の中心よりやや内側に位置しているため、加振を
開始し、アクチュエータ5により球ケース1を傾ける
と、球2は球ケース1の中を左右対象に回転を始める。
【0023】球2の回転は制御器10に制御されるアク
チュエータ5の周期的な動作に応じて回転し、遠心力が
発生する。回転方向は左右対称であるため、左右方向に
発生する遠心力は相殺され、1方向のみの加振力が得ら
れる。
【0024】図5(c),(d)に示すように、アクチ
ュエータ5の動作振幅が小さい場合には、球ケース1の
傾き角(α)9は小さく、球2の回転半径R1 が小さく
なるため、比較的小さな加振力が得られる。
【0025】一方、図5(e),(f)に示すように、
アクチュエータ5の動作振幅を大きくすることにより、
球ケースの傾き角(α)9は大きくなり、球2の回転半
径R 2 が大きくなるため、大きな遠心力による大きな加
振力が得られる。
【0026】上記に説明のように、本実施形態の加振機
によれば、従来例のように歯車11を回転し、アンバラ
ンスウェイト12を回転させるための大容量のモータ
や、長ストロークのアクチュエータ18等が必要なく、
アクチュエータ5で球ケース1を傾斜させるのみで内部
の一対の球2を回転させ、大きな加振力を得ることがで
きるものである。
【0027】
【発明の効果】本発明の加振機は、支持架台に対して傾
動可能にピン・ジョイントで支持され、内部にそれぞれ
中心に向けて連続した傾斜面を一対有する球ケースと、
同球ケースを傾動させる手段と、前記球ケースの一対の
傾斜面上にそれぞれ置かれた一対の磁性材料からなる球
と、前記球ケースの一対の傾斜面の中心より互いに内方
部にそれぞれ取り付けられた磁石とを有してなることを
特徴としている。このような構成により次のような効果
を得ることができる。
【0028】(1)1秒を越える長周期の加振が、容易
に安定して行える。 (2)球の回転運動により加振力が得られるため、滑ら
かな正弦波の加振力が得られる。
【0029】(3)装置本体である球や球ケースの自重
はピン・ジョイントで支持されるため、アクチュエータ
は比較的小容量で済み、かつ、球ケースを傾けるだけで
あるのでアクチュエータのストロークは少なくて済み、
消費エネルギーが少なく、加振機使用のランニングコス
トを低くすることができる。
【0030】(4)アクチュエータの小さなストローク
に対し、球は大きな回転半径で回転し、小さなアクチュ
エータで大きな加振力を得ることができる。
【0031】(5)球のゆるやかな回転運動により、従
来、不可能であった超長周期の滑らかな加振も実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る加振機の斜視図で
ある。
【図2】本発明の実施の一形態に係る加振機の上面図で
ある。
【図3】図2におけるA−A断面図である。
【図4】本発明の実施の一形態に係る加振機の側面図で
ある。
【図5】本発明の実施の一形態に係る加振機の作用を示
す図で、(a)は加振前の状態を示す平面図、(b)は
その側面図、(c)は振幅の小さい状態を示す平面図、
(d)はその側面図、(e)は振幅の大きい状態を示す
平面図、(f)はその側面図である。
【図6】従来のバランスウェイト方式の起振機の上面図
である。
【図7】図6に示す従来の起振機の側面図である。
【図8】従来の長ストロークアクチュエータ方式の起振
機の側面図である。
【符号の説明】
1 球ケース 2 球 3 支持架台 4 ユニバーサル・ジョイント 5 アクチュエータ 6 ピン・ジョイント 7 磁石 8 中心 9 傾き角 10 制御器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持架台に対して傾動可能にピン・ジョ
    イントで支持され、内部にそれぞれ中心に向けて連続し
    た傾斜面を一対有する球ケースと、同球ケースを傾動さ
    せる手段と、前記球ケースの一対の傾斜面上にそれぞれ
    置かれた一対の磁性材料からなる球と、前記球ケースの
    一対の傾斜面の中心より互いに内方部にそれぞれ取り付
    けられた磁石とを有してなることを特徴とする加振機。
JP10157497A 1997-04-18 1997-04-18 加振機 Expired - Fee Related JP3281835B2 (ja)

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