JP5189375B2

JP5189375B2 - 振動体感装置

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Publication number: JP5189375B2
Application number: JP2008021590A
Authority: JP
Inventors: 竜太井上; 宏和吉岡; 嘉之橋本; 良典高橋; 隆之阿部
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009181054A

Description

本発明は、振動台に人間を載せ、振動を体感させる振動体感装置に関する。

振動が問題となりそうな建築物件、若しくは振動が既に問題となっている建築物件等では、顧客及び設計者に問題となりそうな、若しくは問題となっている振動を体感してもらい、共通の認識を持った上で、顧客と設計者の振動対策の合意形成がなされることが重要である。

そのためには、多種多様の問題となりそうな、若しくは問題となっている振動を容易に再現し、体感できる振動体感装置（振動シミュレータ）が必要である。
従来の据え置き方式の振動体感装置は、装置自体が大きいため、設置できる場所が敷地の広い研究所等に限られていた。また、装置重量も重く簡単には搬送できなかった。
このため、振動の体感を希望する者は、限られている設置場所まで出向いて体感しなければならず、不便であった。

社会活動に伴う振動や、日常生活の中で発生する振動が社会問題となっている今日、いつでも、どこでもこれらの振動を再現し体感できる、可搬型の振動体感装置の開発が望まれている。

可搬型の振動体感装置に関する技術としては、例えば、図１０に示すものがある（特許文献１参照）。
図１０の可搬型の振動体感装置は、緩衝材１６を介して床に載置された基盤１２と、基盤１２の上側面に支持されて水平方向に往復運動する第１ステージ１３と、第１ステージ１３の上側面に支持されて鉛直方向に往復運動すると共に、体感者を支持する第２ステージ１４と、第１ステージ１３を水平方向に往復運動させる油圧シリンダ１９と、第２ステージ１４を鉛直方向に往復運動させる油圧シリンダ２７と、で構成されている。

図１０の可搬型の振動体感装置では、可搬性を確保するために装置の小型化、軽量化を図り、小型化、軽量化されたステージに体感者を載せ、水平方向の振動を油圧シリンダ１９で発生させ、鉛直方向の振動を油圧シリンダ２７で発生させている。

この振動体感装置は、人間を載せて振動を体感させるものではなく、振動試験を行う試験機である。この装置に人間を載せた場合、体感者の体重の違いにより、体感者を載せたステージ（加振台）の単位加振力当りの揺れやすさ（アクセレランス）が異なるという問題が生じる。体重の異なる体感者に同一の加速度を体感させるには、体感者の体重別に制御出力を調整する必要がある。

例えば、質量Ｍの振動台に体重ｍの体感者を載せて加速度αで振動させるには、アクチュエータが加えなければならない力Ｆは、ニュートンの運動法則より、Ｆ＝α（Ｍ＋ｍ）となる。

ここで、アクチュエータが出せる力Ｆを一定とし、振動台の質量Ｍ＝１００ｋｇ、体感者の体重ｍ＝４０ｋｇ、８０ｋｇとした場合に、アクチュエータが振動台を振動させる加速度αは、α＝Ｆ／（Ｍ＋ｍ）より、体重４０ｋｇの体感者を載せた場合には、α_４０＝Ｆ／１４０、体重８０ｋｇの体感者を載せた場合には、α_８０＝Ｆ／１８０となり、重い体感者を載せた場合の方が振動台の加速度αが小さくなる。

このときの加速度αの比（α_４０／α_８０）は、１８０ｋｇ／１４０ｋｇ＝１．２９となり、振動台を振動させる加速度αに２９％の差が生じる。

この加速度αの２９％の差を制御手段で解決しようとすれば、制御が複雑化してしまう。

一方、体重差の影響を無視できる程度まで、振動台の質量Ｍを大きくしようとすれば、振動台を含む装置の重量が増大し、可搬性が損なわれるという問題がある。
特開２００１−８３０３６号公報

本発明は、上記事実に鑑み、小型、軽量で人間の体重差の影響を受けない振動体感装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る振動体感装置は、振動台と、前記振動台の下に設けられた中間プレートと前記振動台との間に配置され、前記振動台を鉛直方向と水平方向のいずれの方向にも弾性支持する第１弾性支持部材と、前記中間プレートと前記本体フレームの間に配置され、前記中間プレートを鉛直方向には剛性支持し、水平方向には弾性支持する第２弾性支持部材と、前記第１弾性支持部材及び前記第２弾性支持部材で支持された前記振動台に、前記振動台の外から加振力を加え、前記振動台の固有振動数より低い振動数で前記振動台を振動させる加振手段と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、振動台は第１弾性支持部材及び第２弾性支持部材で支持された状態で、加振手段により外から加振される。このとき、振動台の固有振動数は、加振手段が加振する際の振動数より高く設定されている。
また、請求項１に記載の発明によれば、第１弾性支持部材が振動台と中間プレートの間に設けられている。また、第２弾性支持部材が中間プレートとフレームの間に設けられている。これにより、鉛直方向には、第１弾性支持部材で鉛直方向に弾性支持された振動台を鉛直加振部で振動させることができる。水平方向には、第１弾性支持部材で水平方向に弾性支持された振動台を水平加振部で振動させることができる。このとき、第２弾性支持部材で水平方向に弾性支持された中間プレートも第１弾性支持部材に引かれて水平方向に振動し、振動台の振幅を大きくできる。

このように振動台の固有振動数を設定することで、固有振動数より低い振動数範囲では、振動台の振動特性は、振動台に載せる人間の体重に関係なく、周波数で定まる一定の傾きとなる。

このことから、振動台の固有振動数より低い振動数範囲を利用することにより、振動台に載せる人間の体重に関係なく振動台を一定の加速度で振動させることができ、振動体感装置の小型、軽量化が図れる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動体感装置において、前記第１弾性支持部材及び前記第２弾性支持部材のバネ力を調整して、前記振動台の固有振動数を変えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、第１弾性支持部材及び第２弾性支持部材のバネ力を調整することで固有振動数を変えて体感させる振動数の範囲を変えることができる。このように、人間の体重の違いを考慮することなく、弾性支持部材の選択で振動台を一定の加速度で振動させることができるため、振動体感装置の設計自由度が高い。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の振動体感装置において、前記加振手段には、前記加振手段に制御信号を出力する制御手段が接続され、前記制御手段は、前記振動台で再現させる振動波形が入力される波形入力部と、前記波形入力部へ入力された前記振動波形の振動数が低いほど大きな出力信号となるように調整して前記加振手段に出力する出力信号調整部と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、制御信号を出力する制御手段が加振手段に接続されている。この制御手段の波形入力部には、振動台で再現させる振動波形が入力される。
また、制御手段には出力信号調整部が設けられ、振動波形の振動数が低いほど大きな出力信号となるように信号を調整している。

これにより、振動台の振動特性が、振動数で定まる一定の傾きを有していても、振動台の振動特性が振動数に係わらずフラットの場合と同様に、振動波形を出力して振動台を振動させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動体感装置において、前記加振手段は、前記第２弾性支持部材が取付けられた本体フレームに設けられ、前記振動台を横方向に振動させる水平加振部と、床面に前記本体フレームを支持する脚に設けられ、前記振動台を縦方向に振動させる鉛直加振部と、を有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、第１弾性支持部材及び第２弾性支持部材で支持された振動台を、水平加振部と鉛直加振部で、それぞれ横方向と縦方向に振動させる。
これにより、振動台で再現させる２次元の振動波形を、水平加振部及び鉛直加振部で再現させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の振動体感装置において、前記水平加振部は、前記振動台をＸ軸方向に振動させるＸ軸加振部と、前記Ｘ軸加振部と直交して設けられ、前記振動台をＹ軸方向に振動させるＹ軸加振部と、を有することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、弾性支持部材で支持された振動台を、本体フレームに設けられたＸ軸加振部でＸ軸方向に振動させ、Ｙ軸加振部でＹ軸方向に振動させる。
これにより、振動台で再現させる３次元の振動波形を、Ｘ軸加振部、Ｙ軸加振部及び鉛直加振部で再現させることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動体感装置において、前記振動台に設けられ、前記振動台の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段の検出結果を記録する加速度記録部と、前記加速度記録部に記録された前記検出結果を表示する表示部と、を有することを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、加速度検出手段が振動台に設けられている。また、加速度検出手段の検出結果は加速度記録部に記録され、この加速度記録部に記録された記録は、表示部に表示される。

これにより、加振手段で再現させた振動台の振動波形が加速度記録部に記録され、記録された振動波形を表示部に表示できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の振動体感装置において、前記出力信号調整部は、前記振動台の振動特性が、振動数に対する単位加振力当りの加速度応答において、高い振動数ほど大きな加速度応答となり、そのときの増加の傾向が勾配αであるとき、前記振動台の前記振動特性とは反対の特性であり、低い振動数ほど大きな出力応答とし、そのときの減少の傾向を勾配−αとする出力特性のフィルターであることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、出力信号調整部は、振動台の振動特性とは反対の特性となる出力特性のフィルターとされている。
これにより、振動台で再現させる振動波形を、フィルターを通して加振手段に出力するだけで、再現させたい振動波形で振動台を振動させることができる。

本発明は上記構成としてあるので、小型、軽量で人間の体重差の影響を受けない振動体感装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）
図１、２に示すように、振動体感装置１０は、中空の角材を矩形状に組み合わせた第１本体フレーム３０を備えている。
この第１本体フレーム３０の２辺に沿ってアングル材で形成された脚１６が取付けられている。この脚１６の中央部の立壁と底壁は切り抜かれており、切り残された底壁が床３６の上で第１本体フレーム３０を支えている。

第１本体フレーム３０の上部には、第２弾性支持部材である積層ゴム２８が４隅に設けられている。この積層ゴム２８は、下面に補剛用のリブ３３が設けられた中間プレート３２を支持している。

中間プレート３２の中央部は開口されており、後述する振動台１２の下面に取付けられた振動センサ３４が位置している。
積層ゴム２８は、鉄板とゴム板を加硫接着して積層したもので、鉛直方向には高い剛性（例えば鉛直方向のバネ定数２３００ｋｇｆ／ｍｍ）を持ち、水平方向には弾性（例えば水平方向のバネ定数２．６ｋｇｆ／ｍｍ）を持っている。

これにより、中間プレート３２は、鉛直方向には振動し難く、水平方向には振動し易くなっている。

また、中間プレート３２の上には、図１（Ａ）に示すように、第１弾性支持部材である防振ゴム２６が縦に一定の間隔で６つ、２つ、６つ配置されている。この防振ゴム２６は、人間が載る振動台１２を支持している。振動台１２の下面には補剛用のリブ１３が設けられている。

防振ゴム２６は円柱状に形成され、鉛直方向に弾性（例えば鉛直方向のバネ定数２１．４ｋｇｆ／ｍｍ）を持ち、水平方向にも弾性（例えば水平方向のバネ定数３．７ｋｇｆ／ｍｍ）を持っている。

これにより、振動台１２は、水平方向及び鉛直方向に振動しやすくなっており、振動台１２を水平方向及び鉛直方向に加振手段で加振すれば、水平方向及び鉛直方向に振動させることができる。このとき、積層ゴム２８が水平方向に弾性を有しているため、中間プレート３２も防振ゴム２６に引かれて水平方向に移動する。これにより、振動台１２は水平方向に大きく移動できる。

図１に示すように、振動体感装置１０には、加振手段として振動台１２を鉛直方向に加振させるリニアモータ２０と、水平方向に加振させるリニアモータ２２がそれぞれ別個に設けられている。

リニアモータ２２は、第１本体フレーム３０の外壁から、振動台１２の側面１２Ａの方向へ延出された第２本体フレーム３１に取付けられている。
リニアモータ２２は入力された運転電力に従い電磁力を発生させる固定子２２Ａと、発生した電磁力を受けて移動する移動子２２Ｂを有しており、リニアモータ２２の固定子２２Ａは、第２本体フレーム３１に固定され、リニアモータ２２の移動子２２Ｂは、振動台１２の側面１２Ａに取付けられている。

これにより、リニアモータ２２で振動台１２を水平方向（Ｘ軸方向）に加振できる。なお、リニアモータ２２は、全体をカバー２３で覆い損傷しないようにしている。
また、リニアモータ２０の固定子２０Ａは脚１６の外面に固定され、リニアモータ２０の移動子２０Ｂの先端部は、振動台１２の下面に接している。

これにより、リニアモータ２０で振動台１２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に加振できる。なお、リニアモータ２０も、全体をカバー２１で覆い損傷しないようにしている。
また、第２本体フレーム３１には、取付け金具７８が設けられ、取付け金具７８には振動台１２の端部１２Ａと平行に電装ボックス２４が取付けられている。

電装ボックス２４には、リニアモータ２０、２２に運転電力を供給する電源ケーブルが収められ（図示せず）ている。
また、電装ボックス２４の側面２５には、外部からリニアモータ２０、２２に運転電力を供給する電源ケーブルを接続するためのコネクタ９０、９１、情報信号用ケーブルを接続するためのコネクタ９２、ＡＣ電源用のコネクタ９３、リニアモータ２０、２２の運転状態を表示する運転表示ランプ９５、が設けられている。

また、図２（Ｂ）に示すように、振動台１２の端部１２Ｂと端部１２Ｄの下面には、取付金具４２が取付けられている。取付金具４２には、軸線をＹ軸方向とした水平ガイド用積層ゴム４０の一端が固定されている。水平ガイド用積層ゴム４０の他端は、脚１６の側壁３８に固定されている。

この積層ゴム４０により、振動台１２をＸ軸方向及びＺ軸方向には弾性支持し、Ｙ軸方向には剛性支持する。
同様に、振動台１２の端部１２Ｂと１２Ｄの下方にある脚１６の側壁３８には、所定の間隔を開けて一対の取付け金具４６Ｂが取付けられている。一対の取付け金具４６Ｂの間には、鉛直ガイド着脱ネジ４８で振動台１２の下面に着脱可能とされた取付け金具４６Ａが配置されている。取付け金具４６Ａと取付け金具４６Ｂの間は、鉛直ガイド用積層ゴム４４で連結されている。

この積層ゴム４４により、取付け金具４６Ａを鉛直ガイド着脱ネジ４８で振動台１２に固定すると、振動台１２はＸ軸方向には剛性支持され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向には弾性支持される。
以上の構成により、リニアモータ２２で振動台１２を水平（Ｘ軸）方向に直線状に振動させることができる。このとき、取付け金具４６Ａは鉛直ガイド着脱ネジ４８をゆるめ、振動台１２から切り離しておく。

また、リニアモータ２０で振動台１２を鉛直（Ｚ軸）方向に直線状に振動させることができる。このとき、取付け金具４６Ａは鉛直ガイド着脱ネジ４８をねじ込み、振動台１２に固定しておく。

次に、防振ゴム２６と積層ゴム２８で弾性支持される、振動台１２の弾性特性について説明する。
振動台１２を、防振ゴム２６と積層ゴム２８で弾性支持した状態でリニアモータ２０、２２を用いて加振力を加え、振動台１２を振動させる構成は質量−バネ系の振動モデルとなる。

図３は、質量−バネ系の振動モデルを用い本実施例の比較例として、振動台１２を空気バネで軟らかく支持し、振動の体感者としての人間が載っていない場合の振動台１２の固有振動数ｆ_０を１Ｈｚとして、振動台１２の弾性特性を求めた結果である。なお、振動台１２の質量は、小型、軽量化を図るため１００ｋｇとした。

図３の横軸は振動数（Ｈｚ）で、縦軸はアクセレランス（ｇａｌ／Ｎ）である。図３に示す３本の特性において、特性Ｗ０は振動台１２に誰も体感者が載っていない場合の特性で、特性Ｗ４０は振動台１２に体重が４０ｋｇの体感者が載った場合の特性で、特性Ｗ８０は振動台１２に体重８０ｋｇの体感者が載った場合の特性をそれぞれ現している。なお、アクセレランスとは、単位加振力当りの揺れやすさをいう。

図３に示すように、３本の曲線はいずれも同じ傾向を示している。それらを振動数の範囲で区分すると範囲Ａ、範囲Ｂ、範囲Ｃに分けることができる。

範囲Ａは、振動数５Ｈｚ以上の範囲であり、他の振動数範囲に比べ最も振動数が高い範囲である。この範囲Ａではアクセレランスは振動数に関係なく一定となる。このため、振動台１２で振動させたい振動波形を、後述する制御手段６４からそのままの波形でリニアモータ２０、２２に出力すれば、振動数に関係なく、振動させたい振動波形が振動台１２で再現できる。

しかし、範囲Ａでは、振動数の変化に対するアクセレランスはフラットな特性となり同じ値であるが、同じ振動数でも特性Ｗ０、特性Ｗ４０、特性Ｗ８０によりアクセレランスがいずれも異なっている。このことから、同じ加振力で振動台１２を加振しても、振動台１２に載る体感者の体重の違いで振動台１２の振動に違いが生じるという問題がある。

これは、既述のように、振動体感装置１０の小型、軽量化を図ることに伴う必然的な問題である。
この問題を解決するためには、体感者の体重を把握した上で、制御手段で体感者別に補正する必要がある。

範囲Ｂは、範囲Ａよりも振動数が低く、振動台１２の共振点を含み振動数に対するアクセレランスの変化が急激な範囲である。この範囲Ｂにおいても、特性Ｗ０、特性Ｗ４０、特性Ｗ８０によりアクセレランスがいずれも異なっており、同じ振動数でも振動台１２に載る体感者の体重でアクセレランスの値が異なるという問題がある。更に、アクセレランスの変化が急激なため、体感者の体重の違いを体感者別に補正するには、範囲Ａよりもより複雑な補正が必要である。

範囲Ｃは、範囲Ｂよりも更に振動数が低く、体感者の体重に係らずアクセレランスが一定な範囲である。このため、範囲Ｃでは、体感者の体重の違いによるアクセレランスの補正は必要ない。

しかし、範囲Ｃでは、振動数が変化すればアクセレランスも変化する。このため、振動数の変化によりアクセレランスが増減した場合に、そのアクセレランスの増減を打ち消す作用をする出力信号調整部６８を設けた。この出力信号調整部６８については後述する。

範囲Ｃで振動台１２を振動させるには、振動させたい振動数の範囲に範囲Ｃが含まれている必要がある。後述するように、振動させたい振動数の範囲の目安は概略、最大で１６Ｈｚ程度となり、図３に示す空気バネによる振動特性では範囲Ｃが含まれていない。防振ゴム２６と積層ゴム２８の弾性特性を調整して範囲Ｃを振動数の高い側に広げた。

なお、振動台１２を弾性支持する弾性支持部材は、防振ゴム２６と積層ゴム２８で説明したが、これらに限定されることはなく、他の弾性支持部材であるコイルスプリングや空気バネ等でもよい。

図４は、防振ゴム２６と積層ゴム２８の弾性特性を調整した振動台１２の鉛直方向の弾性特性である。体感させる振動範囲として、鉛直方向は水平方向に比べ小さな振幅の高い振動数が求められており、必要とする鉛直方向の振動数範囲の目安は概略、振動数５Ｈｚ〜１６Ｈｚ（範囲Ｄ）である。特性Ｗ０、Ｗ４０、Ｗ８０のいずれにおいても必要とする周波数範囲が確保されている。

図５は、防振ゴム２６と積層ゴム２８の弾性特性を調整した振動台１２の水平方向の弾性特性である。体感させる振動範囲として、水平方向は鉛直方向に比べ大きな振幅の低い振動数が求められており、必要とする水平方向の振動数範囲の目安は概略、振動数１Ｈｚ〜４Ｈｚ（範囲Ｄ）である。特性Ｗ０、Ｗ４０、Ｗ８０のいずれにおいても必要とする周波数範囲が確保されている。

次に、制御手段について説明する。
図６に示すように、リニアモータ２０、２２に制御された運転電力を供給する制御手段としてのコントローラ６４は、振動体感装置１０の外部に設けられている。

コントローラ６４は、複数の振動波形が記録されたメモリ９６と、プログラムに従い制御情報を処理する情報処理部８６と、メモリ９６に記録された振動波形の中から振動台１２で振動させたい振動波形を選択する入力部９８と、振動情報を表示する表示部８８と、入力部９８で選択された振動波形が情報処理部８６から入力される波形入力部６６と、波形入力部６６から入力された振動波形を振動数が低いほど大きな出力信号となるように調整して出力する出力信号調整部６８と、を有している。

また、振動体感装置１０の外部で、振動体感装置１０とコントローラ６４の間には、出力信号調整部６８から出力された振動波形を増幅してリニアモータ２０に運転電力として出力する第１制御アンプ８０と、出力信号調整部６８から出力された振動波形を増幅してリニアモータ２２に運転電力として出力する第２制御アンプ８２が設けられている。

第１制御アンプ８０と振動体感装置１０の接続は、第１制御アンプ８０の出力用ケーブル８１の先端に設けたコネクタ９０Ｃを、電源ボックス２４の側面２５に設けられた運転電力用のコネクタ９０に指し込むことで、第１制御アンプ８０とリニアモータ２０が接続される。

第２制御アンプ８２と振動体感装置１０の接続は、第２制御アンプ８２の出力用ケーブル８２の先端に設けたコネクタ９１Ｃを、電源ボックス２４の側面２５に設けられた運転電力用のコネクタ９１に指し込むことで、第２制御アンプ８２とリニアモータ２２が接続される。

ケーブル８４は、情報信号用のケーブルであり、コネクタ９２Ｃを信号ケーブル用のコネクタ９２に接続することで、情報処理部８６と振動センサ３４が接続される。
このように、振動体感装置１０とコントローラ６４をコネクタ９０、９１、９２で接続する構造とすることで、振動体感装置１０からコントローラ６４を容易に切り離すことができる。これにより、搬送時にはそれぞれを分離して別梱包にでき、搬送が容易となる。

次に、コントローラ６４での処理について説明すると、入力部９８で選択された振動波形は、情報処理部８６によりメモリ９６から読み込まれ波形入力部６６に出力される。波形入力部６６は、振動波形を出力信号調整部６８に送り、出力信号調整部６８は後述する振動数による調整を行った後、鉛直方向の振動波形を第１制御アンプ８０に、水平方向の振動波形を第２制御アンプ８２に出力する。

第１制御アンプ８０及び第２制御アンプ８２は、入力された振動波形を増幅してリニアモータ２０、２２に運転電力として供給する。リニアモータ２０は、入力された制御信号に基づき振動台１２を鉛直方向に加振し、リニアモータ２２は、入力された制御信号に基づき振動台１２を水平方向に加振する。

出力信号調整部６８は、例えば、図３の範囲Ｃに示すように、範囲Ｃでの振動台１２の弾性特性Ｃ１が、高い振動数ほど大きなアクセレランスとなり、そのときの弾性特性Ｃ１の増加の傾向が勾配αであるとき、出力特性Ｃ２に示すように、振動台１２の弾性特性Ｃ１の振動特性とは反対の特性であり、低い振動数ほど大きな出力応答とし、振動数の増加に伴う出力特性Ｃ２の減少の傾向を勾配−αとする出力特性Ｃ２の特性を有するフィルターである。

このような出力信号調整部６８を介して振動波形をリニアモータ２０、２２に出力すれば、弾性特性Ｃ１が勾配αを有しているにも係わらずフラットとして扱うことができる。

これにより、波形入力部６６の振動波形をそのまま出力し、出力信号調整部６８を介してリニアモータ２０、２２に出力すれば、振動数に関係なく、振動させたい振動波形で振動台１２を振動できる。なお、このようなフィルターは、２回積分フィルターで実現できる。

波形入力部６６には、振動台１２で振動させたい振動波形である、例えば人間の動作、車の走行、設備機器の運転などによる振動波形を入力できる。

次に、体感者の体感範囲について説明する。
図７に、建物で有感振動が問題となる、代表的な振動数と加速度の目安を建物の用途別に示している。

全体的な傾向として、振動数が４〜８Ｈｚの範囲で最も加速度が問題となりやすく、振動数が４〜８Ｈｚの範囲から増えても、反対に減っても加速度が問題となる程度は低下する。

また、建物の用途別には、破線で示す特性Ｓで示す精密作業場が最も加速度に対し厳しく、以下、特性Ｒで示す住宅、特性Ｑで示す事務所、実線Ｐで示す作業所の順にゆるくなる。

図７において、特性Ｐ〜Ｓに重ねて記載した破線で示すゾーンＨが振動体感装置１０で水平方向に振動できる範囲であり、一点鎖線で示すゾーンＶが振動体感装置１０で鉛直方向に振動できる範囲である。

建物で有感振動が問題となる、人間が感じ易い代表的な振動数と加速度の範囲を、振動体感装置１０で再現できる。
具体的には、図８に示すように、振動体感装置１０の振動台１２にイス１４を載せ、イス１４の脚部１５をＬ字状の金具７２を用いてネジ７４、ネジ７６で振動台１２に固定し、イス１４を振動台１２と一体となって振動させる。

体感者はイス１４に座り、座った状態で、振動させたい振動波形を入力部９８から入力すれば、目的とする振動波形を体感できる。
このように、第１の実施の形態に係る本発明によれば、小型、軽量であるにも係わらず、鉛直方向、水平方向共に体感者の体重差の影響を受けない振動体感装置１０を提供できる。

なお、図示は省略するが、イス１４を図８に示す位置から９０度回転させても振動台１２に固定できる構成としてある。これにより、２軸方向の機構でも簡易にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の振動を体感できる。

（第２の実施の形態）
図９に示すように、振動体感装置５０は、振動体感装置１０にＹ軸方向に加振するリニアモータ５６を追加したものである。他の部分は、振動体感装置１０と同じであり、説明は省略する。

振動体感装置５０は、図示しない第１本体フレーム３０の外壁から振動台１２の端部１２Ｂの方向へ第３本体フレーム６２を延出させて設け、第３本体フレーム６２の上にリニアモータ５６を取付けている。

リニアモータ５６の固定子５６Ａは第３本体フレーム６２に固定され、移動子５６Ｂは振動台１２の端部１２Ｂに固定されている。これにより、リニアモータ５６で振動台１２をＹ軸方向に移動させることができる。

なお、リニアモータ２２は、振動台１２がＹ軸方向に移動しても、振動台１２との取付け位置において、Ｙ軸方向の移動量を吸収するフレキシブルな接続とされている。同様に、リニアモータ５６も、振動台１２がＸ軸方向に移動しても、振動台１２との取付け位置において、Ｘ軸方向の移動を吸収するフレキシブルな接続とされている。

また、電装ボックス２４には、Ｚ軸加振部であるリニアモータ２０、Ｘ軸軸加振部であるリニアモータ２２に加え、Ｙ軸加振部であるリニアモータ５６の電源ケーブルが収められ、制御部には、リニアモータ５６を制御する制御アンプとその制御機器類が追加して設けられている。
これにより、振動台１２を３次元（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）に振動できる。

（第３の実施の形態）
図１に示すように、振動台１２の中央部の裏面には、振動台１２の加速度を検出する加速度検出手段である加速度センサ３４が取付けられている。

加速度センサ３４が検出した加速度情報は、情報信号用のケーブル８４を通してコントローラ６４の演算処理部８６に入力される。
コントローラ６４は、加速度センサ３４から出力された加速度情報をメモリ９６に記録すると共に、表示部８８に表示する。

体感者は、自分が体感している振動波形を表示部８８で確認できる。また、振動の体感後に、振動台１２が振動した振動波形を印刷出力できる。

これにより、体感者は、自分の体感した振動波形の感覚と、振動台１２が振動した振動波形のマッチングを図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の基本構造を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の基本構造を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の弾性支持特性を説明する図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の鉛直方向の弾性支持特性を説明する図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の水平方向の弾性支持特性を説明する図である。本発明の本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の制御手段を説明するブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の体感範囲を説明する図である。本発明の第１の実施の形態に係る振動体感装置の外観構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る振動体感装置の基本特性を説明する図である。振動体感装置の従来例の基本構成を示す図である。

符号の説明

１０振動体感装置
１２振動台
２０加振手段（鉛直加振部）
２２加振手段（水平加振部）
２６弾性支持部材（第１弾性支持部材）
２８弾性支持部材（第２弾性支持部材）
３０本体フレーム
３１本体フレーム
３２中間プレート
３４加速度検出手段（加速度センサー）
５４水平加振部（Ｘ軸加振部）
５６水平加振部（Ｙ軸加振部）
６４制御手段
６６波形入力部
６８出力信号調整部（フィルター）

Claims

振動台と、
前記振動台の下に設けられた中間プレートと前記振動台との間に配置され、前記振動台を鉛直方向と水平方向のいずれの方向にも弾性支持する第１弾性支持部材と、
前記中間プレートと本体フレームの間に配置され、前記中間プレートを鉛直方向には剛性支持し、水平方向には弾性支持する第２弾性支持部材と、
前記第１弾性支持部材及び前記第２弾性支持部材で支持された前記振動台に、前記振動台の外から加振力を加え、前記振動台の固有振動数より低い振動数で前記振動台を振動させる加振手段と、
を有する振動体感装置。
前記第１弾性支持部材及び前記第２弾性支持部材のバネ力を調整し、前記振動台の固有振動数を変える請求項１に記載の振動体感装置。
前記加振手段には、前記加振手段に制御信号を出力する制御手段が接続され、
前記制御手段は、前記振動台で再現させる振動波形が入力される波形入力部と、
前記波形入力部へ入力された前記振動波形の振動数が、低いほど大きな出力信号となるように調整して前記加振手段に出力する出力信号調整部と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動体感装置。
前記出力信号調整部は、前記振動台の振動特性が、振動数に対する単位加振力当りの加速度応答において、高い振動数ほど大きな加速度応答となり、そのときの増加の傾向が勾配αであるとき、前記振動台の前記振動特性とは反対の特性であり、低い振動数ほど大きな出力応答とし、そのときの減少の傾向を勾配−αとする出力特性のフィルターであることを特徴とする請求項３に記載の振動体感装置。
前記加振手段は、前記第２弾性支持部材が取付けられた前記本体フレームに設けられ、前記振動台を横方向に振動させる水平加振部と、
床面に前記本体フレームを支持する脚に設けられ、前記振動台を縦方向に振動させる鉛直加振部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動体感装置。
前記水平加振部は、前記振動台をＸ軸方向に振動させるＸ軸加振部と、
前記Ｘ軸加振部と直交して設けられ、前記振動台をＹ軸方向に振動させるＹ軸加振部と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の振動体感装置。
前記振動台に設けられ、前記振動台の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段の検出結果を記録する加速度記録部と、
前記加速度記録部に記録された前記検出結果を表示する表示部と、
を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動体感装置。