JP3721663B2 - 回転震源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地質構造探査を目的として、地面に設置し地震波に相当する微弱な振動を連続して発生させる回転震源装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
従来、人工的に発生させた地震波の伝搬を観測して地質構造を探査する地質構造探査システムでは、人工地震を発生させるための方法として、ダイナマイト等の爆薬を地中で爆発させて、単発的な地震波を発生することがある。しかしながら、爆薬を用いた方法では、得られる地震波が単発でしかも全方向の振動であるため、広範囲の地質構造の変化を長期間連続的にモニタするシステムには不適当であった。そこで、連続的に地震波を発生する方法として、油圧や空圧または電磁力を用いて錘を機械的に往復運動させることにより連続的に微弱な地震波を発生する方法が提案されている。しかしながら、これらの機械的な振動発生方法についても、連続した地震波を得ることができるものの、その加振力と周波数を任意に設定してその振動を高精度に連続再現することができなかった。また、機械的に振動を発生させる場合、騒音がともなうため、設置位置に制限を受けるという問題があった。
【0003】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項1の発明は、互いに偏心量が等しい1対の偏心ロータを回転軸を平行にして軸支するとともに、両偏心ロータの偏心部の位置が互いに対称となるように位相を合わせて両偏心ロータを反対方向同一回転速度で駆動することにより、1軸方向に往復する地震波を連続して発生させる。
【0004】
また、請求項1の発明では、前記偏心ロータを、偏心ロータ本体と偏心錘との分割構造ににして、偏心ロータ本体の半径方向に偏心錘を移動自在に支持することにより、偏心ロータの偏心量の調整を可能にする。
【0005】
更に、請求項1の発明では、偏心ロータ本体の半径方向に雌ねじ孔を形成するとともに偏心錘の外周に雄ねじ部を形成してこれらの雌ねじ孔及び雄ねじ部を螺着することにより、偏心錘の偏心位置の調整を可能にする。
【0006】
請求項2の発明は、請求項1に係る発明の偏心錘をねじ軸方向に2分割した構造とし、両者を相対的に当接方向に回転可能にすることにより偏心錘の緩み止めとする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の実施形態の一部を破断して内部構造を示した平面図であり、図2は図1のA−A線断面図、図3は図1のB−B線断面図である。これらの図において、1,2は偏心ロータであるところの回転体であり、軸受け3〜6を介してケーシング7内に、互いに平行に支持されている。回転体1,2の中間部には、大径部が形成され、その大径部を半径方向に貫通して雌ねじ孔8,9が形成されている。雌ねじ孔8,9内には、外周部に雄ねじ部を形成した偏心錘11,12と偏心錘13,14がそれぞれ螺着されている。
【0008】
回転体1,2の右端は、箱形のカップリングケース15内に突設され、カップリング16,17を介して、ギヤボックス18の出力軸19,20に接続されている。ギヤボックス18の上部の左側面に、カップリングケース15を貫通して回転体1と平行となる位置関係でサーボモータ10が取り付けられ、サーボモータ10の出力軸(図示せず)がギヤボックス18内の駆動軸(図示せず)に接続されている。ギヤボックス18内には、図2に示されるように、サーボモータ10により駆動される大歯車21と、この大歯車21に噛合されて反対方向に駆動される大歯車22が配設され、さらに大歯車21,22に、その半分の歯数の小歯車23,24が噛合されている。
【0009】
この小歯車23,24はそれぞれ出力軸19,20に接続されている。すなわち、このギヤボックス18は、入力されたサーボモータ10の回転を、回転方向を互いに反対にして2系統に分割するとともに、半分の回転速度に減速し出力軸19,20に出力する。出力軸19,20の回転は、カップリング16,17を介して回転体1,2に伝えられる。さらに、ギヤボックス18の側面には、サーボモータ10と平行に、振動方向を変更する場合のカプラー26への取付のためダミーブロック25が設置されている。また、ケーシング7およびギヤボックス18は、箱形をしたカプラー26に複数のL金具27により一体的に固定されている。このカプラー26を地面に取り付けることにより、発生した振動が地面に伝達される。
【0010】
図4は、図1の回転体1の大径部を拡大して示した外観図であり、図5は図4のC−C線断面図である。図示されるように、回転体1の大径部の雌ねじ孔8が形成された部分の一端側が切除され、回転体1自体が偏心されている。また、雌ねじ孔8内には、内側に偏心錘11が、外側に偏心錘12がともに緩まないように互いに当接された状態で支持されている。偏心錘11の中心部の外側面には、六角レンチを差し込むための六角穴11aが形成され、また、偏心錘12の中心部には、六角穴11aよりも大径の透孔12aが形成され、さらにその透孔12aの両外側に2本爪の専用スパナを差し込むための透孔12b,12cが形成されている。
【0011】
すなわち、回転体1の偏心量を調整する場合は、透孔12aを介して、偏心錘11の六角穴11aに六角レンチを差し込んで回転させて偏心錘11の半径方向の位置調整をするとともに、偏心錘12の透孔12b,12cに、専用スパナを差し込んで、偏心錘12の半径方向の位置調整をする。両者の位置調整がすんだら、互いが押圧される方向に強制的に回転させてロックする。それにより、回転体1の回転中に偏心錘11,12が緩まないように支持される。このようにして偏心錘の調整は、比較的簡単に調整することが可能となる。
【0012】
また、回転体2についても、その雌ねじ孔9の部分は、同じ構造に形成されている。なお、回転体1の回転軸に対する偏心錘11,12の位置(偏心位置)は、もう一方の回転体2の偏心錘13,14の偏心位置と一致させておくものとする。また、回転体1,2をカップリング16,17を介してギヤボックス18に接続する際は、回転体1の雌ねじ孔8と、回転体2の雌ねじ孔9との回転方向の位置すなわち両者の偏心錘の位相が、互いに対称となるようにしておく。
【0013】
次に、このようにして組立てられた回転体1,2より発生する振動について説明する。図6のように、回転体1,2の切除部の分を含んだそれぞれの偏心錘の総質量をともにmとし、そのmの回転軸からの偏心距離すなわち回転半径をともにrとし、回転体1の回転角速度をωとし、回転体2の回転角速度を−ωとし、回転体1,2を座標軸上に水平に配設して互いの位相が対称となるようにして回転駆動すると、回転体1,2を支持しているケーシング7に加振力Fが発生するが、その1軸分の成分、ここではX軸方向については、回転体1,2の振動が互いに相殺されてX軸方向成分Fxが0となる。それに対してY軸方向については、回転体1,2の振動が加算され、Y軸方向成分Fyは次式のようになる。
【0014】
【数1】
Fy=2・m・r・ω2・sin(ωt)
【0015】
その結果、この振動は、Y軸方向にのみ往復する振動となる。また、この実施形態の回転震源装置を実際の地質構造探査システムに設置する場合は、図のY軸方向を地盤に加える振動方向となるように配置すればよい。
また、数式1からわかるように、発生する振動の大きさは、偏心錘の総質量mとその回転半径rの積mrに比例する。このmrを以下偏心量と称すると、実施形態の回転体1,2の間では、互いの偏心錘の質量mの値に違いがあっても、回転半径rを変えることで両者の偏心量を一致させることができる。なお、当然ながら、回転体1,2の偏心量が互いに異なる場合は、X軸の振動成分Fxが完全に相殺されずに残り、2軸分の成分を有する楕円振動となる。
【0016】
図7は、図1の実施形態から、説明のためカプラー26を除去した状態の外観斜視図である。この図では、回転体1,2を収納しているケーシング7の部分から上下方向の振動が発生するため、ケーシング7の下面にカプラー26を取り付けることで、地面に対して垂直方向の振動を加えることができる。また、地面に対して水平方向の振動を加えたい場合は、図中の右方からケーシング7の右端面およびダミーブロック25の右端面に、L金具27を用いてカプラー26を取り付けることで、地面すなわちカプラー26と平行な振動を得ることができる。
【0017】
このように、カプラー26を着脱構造としておくとともに、ケーシング7およびダミーブロック25にL金具27の取り付け穴を備えておくことで、振動方向の変更が可能になる。また、この実施形態では、回転体1,2を駆動するためにサーボモータ10を用いたので、回転体1,2の回転速度を任意に設定することができるとともに、周波数変動のない高品質の振動を得ることができる。その結果、この回転震源装置を用いた地質構造探査システムの観測精度を向上させることができる。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の回転震源装置によれば、平行に軸支した1対の偏心ロータを偏心部の位置が互いに対称となるように位相を合わせして両偏心ロータを反対方向同一回転速度で駆動することにより、1軸方向に往復する地震波を連続発生することが可能となる。その結果、この発明の回転震源装置を、地質構造の変化を長期間連続的にモニタするシステムに用いた場合、地震波に設定した加振力、振動数が高精度でしかも連続して保持されるため、システムの観測精度を飛躍的に向上することが可能となる。
【0019】
また、偏心ロータを、偏心ロータ本体と偏心錘との分割構造にして、偏心ロータ本体に半径方向に雌ねじ孔を形成するとともに、偏心錘の外周に雄ねじ部を形成し、両者を螺着することにより、偏心錘の半径方向移動が可能となり、偏心ロータの偏心量の調整が可能になる。
さらに、偏心錘をねじ軸方向に2分割した構造とし、両者を相対的に当接方向に回転可能にして偏心錘の緩み止めとすることにより、偏心量の調整操作が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の一部を破断して内部構造を示した平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】図1の回転体の大径部を拡大して示した外観図である。
【図5】図4のC−C線断面図である。
【図6】実施形態における振動の発生を説明する図である。
【図7】図1の実施形態からカプラーを除去した状態の外観斜視図である。
【符号の説明】
1,2 回転体
3〜6 軸受け
7 ケーシング
8,9 雌ねじ孔
10 サーボモータ
11 偏心錘
11a 六角穴
12 偏心錘
12a,12b,12c 透孔
13,14 偏心錘
15 カップリングケース
16,17 カップリング
18 ギヤボックス
19,20 出力軸
21,22 大歯車
23,24 小歯車
25 ダミーブロック
26 カプラー
27 L金具
Claims (2)
- 互いに回転軸を平行にして軸支されるとともに偏心量が等しい1対の偏心ロータと、この両偏心ロータの偏心部の位置が互いに対称となるように位相を合わせて両偏心ロータを反対方向同一回転速度で駆動する偏心ロータ駆動手段と、を備え、
偏心ロータ本体と偏心錘とを分割構造にし、かつ、偏心ロータ本体の半径方向に雌ねじ孔を形成するとともに偏心錘の外周に雄ねじ部を形成してこれらの雌ねじ孔及び雄ねじ部を螺着し、偏心ロータ本体の半径方向に偏心錘を移動自在に支持したことを特徴とする回転震源装置。 - 請求項1記載の回転震源装置において、
偏心錘をねじ軸方向に2分割した構造とし、両者を相対的に当接方向に回転可能にして偏心錘の緩み止め手段としたことを特徴とする回転震源装置。
Priority Applications (1)
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JP29665696A JP3721663B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 回転震源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29665696A JP3721663B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 回転震源装置 |
Publications (2)
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JPH10142344A JPH10142344A (ja) | 1998-05-29 |
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Family Applications (1)
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JP29665696A Expired - Fee Related JP3721663B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 回転震源装置 |
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CN106932818B (zh) * | 2017-05-09 | 2023-02-17 | 中国地震局工程力学研究所 | 一种用于检测旋转地震动的地震仪 |
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1996
- 1996-11-08 JP JP29665696A patent/JP3721663B2/ja not_active Expired - Fee Related
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