JP7189802B2

JP7189802B2 - 球面継手、加振装置及び振動試験機

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Publication number: JP7189802B2
Application number: JP2019031481A
Authority: JP
Inventors: 真辺見; 佳弘西田
Original assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2022-12-14
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: JP2020133846A

Description

本発明は、球面継手、加振装置及び振動試験機に関する。

多次元の方向に加振する振動試験機においては、油圧アクチュエータによる一次元方向の運動を多次元方向の運動に変換する。このため、振動試験機においては、複数の方向に傾動自在な継手が用いられる。複数の方向に傾動自在な継手構造（多自由度の継手構造）としては、１方向に傾動する軸受を直交させて配置するスイベル継手構造や、球面の凹部に球面の凸部を摺動可能に組合せる球面継手構造のものなどがある。

前記スイベル継手構造のものは、回転ジョイントの組み合わせによって多自由度を得るものであるため、構造が複雑で大形化する。
そこで、振動試験機においては球面継手構造のものが多く使用されている。球面継手構造のものにおいては、摺動性を良好に保ちながら、加振性能を損なわないように、外輪と内輪との接触面の剛性を高くするため、摺動面を静圧軸受式の構造とした静圧軸受式の球面継手とすることがある。この種従来技術としては、特許第３３８８９７３号公報（特許文献１）に記載のものなどがある。

特許第３３８８９７３号公報

上記特許文献１に記載の球面継手のものでは、内輪または外輪の一方に複数の油溝が形成され、また各油溝にそれぞれ連通する給油孔が内外輪の一方を支持する支持部材に設けている。しかし、前記油溝に供給された油は、球面継手を潤滑した後この球面継手の周囲に排出されるが、排出された油を油タンクに回収するドレン経路についての配慮が為されていない。このため、球面継手を潤滑した後の油の排出方向の数に応じて、油を回収するドレン経路を設ける必要があり、排油構造が複雑になるという課題がある。

本発明の目的は、球面継手を潤滑した後の油の排油構造を簡素化できる球面継手を得ることにある。
本発明の他の目的は、加振装置の複数の球面継手に供給される油の排油構造を大幅に簡素化できる加振装置や振動試験機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、軸を備える内輪と、前記内輪を内包すると共に前記内輪と摺動する円環状摺動部を有し且つ前記内輪の軸が貫通する開口部を形成している外輪と、を備え、前記円環状摺動部に高圧の潤滑油が供給される球面継手において、前記開口部は、カバーで覆われて外部と内部が遮断され、前記カバーと前記内輪との間に円環状排油溜りが形成され、前記円環状排油溜りと前記内輪を挟んで反対側には前記外輪と前記内輪との間に円形排油溜りが形成され、前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路が前記内輪に形成され、前記円形排油溜り或いは前記円環状排油溜りの何れかに排油出口が設けられていることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、二つの球面継手と、これらの球面継手の内輪どうしを接続する加振ロッドと、前記球面継手の何れかに一方に接続された加振機により構成される加振装置であって、前記球面継手は、前記加振ロッドに接続される内輪と、前記内輪を内包すると共に前記内輪と摺動する円環状摺動部を有し且つ前記内輪の軸が貫通する開口部を形成している外輪と、を備え、前記円環状摺動部に高圧の潤滑油が供給され、前記開口部は、カバーで覆われて外部と内部が遮断され、前記カバーと前記内輪との間に円環状排油溜りが形成され、前記円環状排油溜りと前記内輪を挟んで反対側には前記外輪と前記内輪との間に円形排油溜りが形成され、前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路が前記内輪に形成され、前記加振ロッドには、前記二つの球面継手の内輪に形成されている前記通油路を連通する通油路が形成され、前記二つの球面継手の一方の球面継手における前記円環状排油溜りまたは前記円形排油溜りの何れかに排油出口が設けられていることにある。

本発明の更に他の特徴は、試験対象物を載置するテーブルと、このテーブルの両側に対向するように配置されて前記テーブルを加振する複数の上述した加振装置を備える振動試験機であって、前記加振装置における前記各球面継手における前記円環状摺動部は、前記加振ロッドが前記外輪の中心軸と平行な状態で、前記加振ロッドの中心線に垂直で前記内輪の中心を通る平面を挟んで対向する一対の円環状摺動部を備え、前記一対の円環状摺動部には、それぞれの円環状摺動部に高圧の潤滑油を供給する給油溝が設けられており、各給油溝に高圧の潤滑油が供給され、更に前記各給油溝の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定する異常検出装置を備えることにある。また、前記テーブルの両側に対向するように配置されている前記加振装置に発生させる力を同一とした状態で、前記球面継手における給油溝の圧力を前記圧力センサで検出し、前記異常検出装置では、前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定することにある。

本発明によれば、球面継手を潤滑した後の油の排油構造を簡素化できる球面継手を得ることができる効果が得られる。

また、本発明の加振装置や振動試験機によれば、加振装置の複数の球面継手に供給される油の排油構造を大幅に簡素化できる効果が得られる。

なお、本発明の振動試験機において、前記テーブルの両側に対向するように配置されている前記加振装置に発生させる力を同一とした状態で、前記球面継手における給油溝の圧力を前記圧力センサで検出し、前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定するように構成すれば、試験対象物の振動を抑制しつつ、球面継手の健全性をモリタリングすることも可能となる。

本発明の球面継手の実施例１を示す概略断面図。本発明の球面継手の実施例２を示す概略断面図。本発明の球面継手の実施例３を示す概略断面図。本発明の球面継手を加振装置に適用した例を示す実施例４の概略断面図。本発明の球面継手を振動試験機に適用した例を示す実施例５の概略平面図。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明の球面継手の実施例１を図１に基づいて説明する。図１は本実施例１の球面継手の概略構成を示す断面図である。本実施例の球面継手は、例えば、地震を模擬する振動試験機用の加振装置等に好適なものである。
本実施例１の球面継手は静圧軸受式の球面継手（球面連結継手）であり、図１に示すように、球面継手２０は、球形の内輪１とその周りに配設した球形の内面を持つ外輪２とを有し、前記内輪１には、外輪に設けられた開口部３を通して軸４が接続されており、外輪の内周面には、軸の中心線に垂直で前記内輪の中心を通る平面を挟んで対向する一対の円環状摺動部５（５ａ,５ｂ）が設けられている。従って、球面継手２０は複数方向に傾動自在な多自由度の継手構造となっている。

前記円環状摺動部５ａ，５ｂの部分には、それぞれ複数の給油溝６（６ａ，６ｂ）が設けられており、前記給油溝６ａ，６ｂにはそれぞれ、油ポンプ１１から給油配管１２（１２ａ,１２ｂ）を介して、高圧の潤滑油（以下、単に「油」と言うこともある）が供給される。

また、前記外輪２に形成されている前記開口部３は、カバー７により外部と遮断されており、前記内輪１と前記カバー７との間には円環状排油溜り８が形成されている。更に、前記開口部３側の前記円環状排油溜り８と前記内輪１を挟んで反対側には円形排油溜り９が形成されている。前記円形排油溜り９は、前記円環状摺動部５ａの内周側の前記内輪１と前記外輪２との間に形成されている。

本実施例においては、前記円環状排油溜り８と前記円形排油溜り９とを連通するように、前記内輪１内には複数本（この例では２本）の通油路１０が形成されている。また、前記円環状摺動部５ａおよび５ｂへ供給され、それぞれの中間に漏出した油を前記円形排油溜り９側に流出させるために前記外輪２の下部には排油路１３が形成されている。

油ポンプ１１からの高圧の潤滑油は前記給油溝６ａ，６ｂに到達した後、前記円環状摺動部５ａ，５ｂに供給される。これらの円環状摺動部５ａ，５ｂでは、潤滑油の圧力によって、前記内輪１と前記外輪２とは非接触となる。このため、前記軸４は開口部３の範囲で、自由な角度に傾動することが可能となり、球面継手を実現することができる。

前記円環状摺動部５ａに供給された潤滑油は、その後、前記軸４とは反対側に形成されている前記円形排油溜り９にその多くが流出する。一方、前記円環状摺動部５ｂに供給された潤滑油は、その後、前記軸４側に形成されている前記円環状排油溜り８にその多くが流出する。

従来のものでは、前記円形排油溜り９に流出した潤滑油を排出するためのドレン配管と、前記円環状排油溜り８に流出した潤滑油を排出するためのドレン配管の少なくとも２本のドレン配管を設ける必要があり、潤滑油の排油系統が複雑になる課題があった。

これに対し、本実施例では、前記内輪１に、前記円形排油溜り９と前記円環状排油溜り８を連通する前記通油路１０を設けている。前記給油溝６ｂに供給された潤滑油は円環状摺動部５ｂを潤滑した後、その多くが前記円環状排油溜り８に流出するが、前記通油路１０を設けたことにより、円環状排油溜り８に流出した油を、前記通油路１０を介して前記円形排油溜り９側に流出させることができる。一方、前記給油溝６ａに供給された潤滑油は円環状摺動部５ａを潤滑した後、前記円形排油溜り９に流出するので、前記給油溝６ａ，６ｂに供給された油を前記円形排油溜り９側に集めることができる。

なお、前記給油溝６ａ，６ｂを、それぞれ外輪２の内周面に、前記円環状摺動部５ａ，５ｂに沿って円環状に形成すれば、外輪２の上部に供給された潤滑油を、円環状の給油溝６ａ，６ｂを介して、内輪１の上下方向中央部や下部にも効率良く供給できる。前記円環状摺動部５ａおよび５ｂへ供給され、それぞれの中間に漏出した油は、前記外輪２の下部に形成されている前記排油路１３を介して前記円形排油溜り９側に排出される。

また、前記円形排油溜り９の下部には排油出口１４が形成され、この排油出口１４にはドレン配管１５が接続され、このドレン配管１５は油タンク１６に接続されている。従って、前記円環状排油溜り８及び前記円形排油溜り９に溜まった油を、前記排油出口１４から、１本のドレン配管１５だけで前記油タンク１６に回収することができる。

次に、潤滑油の流れ（油圧系統）について説明する。油タンク１６内に貯められている潤滑油は、油ポンプ１１で吸い上げられて給油配管１２に吐出され、前記給油配管１２から給油配管１２ａと１２ｂに分岐されて球面継手２０の給油溝６ａ，６ｂに供給される。給油溝６ａに供給された油は円環状摺動部５ａを潤滑した後、円形排油溜り９に流出して溜まる。一方、給油溝６ｂに供給された油は円環状摺動部５ｂを潤滑した後、その多くが円環状排油溜り８に流出して溜まる。この円環状排油溜り８に溜まった油は内輪１内に形成されている通油路１０を介して前記円形排油溜り９側に流出して溜まる。前記円環状摺動部５ａおよび５ｂへ供給され、それぞれの中間に漏出した油は排油路１３を介して前記円形排油溜り９側に流れる。円形排油溜り９に溜まった油は、その後排油出口１４からドレン配管１５に流出し、このドレン配管１５を介して前記油タンク１６に回収される。以下、潤滑油は同様の循環を繰り返す。

以上説明したように、本実施例の球面継手２０は、内輪１に、円形排油溜り９と円環状排油溜り８を連通する通油路１０を設けているので、前記円環状排油溜り８及び前記円形排油溜り９に溜まった油を、外輪２に形成した排油出口１４から、１本のドレン配管１５だけで油タンク１６に回収することができる。従って、球面継手２０に供給された潤滑油の排油構造を簡素化できる効果が得られる。このような球面継手を、地震等を模擬するために、一次元の加振機の運動を多次元の運動に変換する後述する振動試験機用の加振装置等に採用すれば、排油系統を大幅に簡素化することができる。

なお、上述した実施例では、排油出口１４を円形排油溜り９側に設けているが、この排油出口１４を円環状排油溜り８側に設けるようにしても同様の効果が得られる。この場合前記排油路１３も、前記円環状排油溜り８側に排油が流れるように構成すると良い。排油出口１４を円形排油溜り９側に設けた場合、円形排油溜り９に溜まった油は、内輪１に形成した通油路１０を通り、円環状排油溜り８に流れた後、円環状排油溜り８側に設けた前記排油出口からドレン配管１５に流れることになる。

また、本実施例では、軸４の中心線に垂直で内輪１の中心を通る平面を挟んで対向する１対の円環状摺動部５ａ,５ｂに対応させて複数の給油溝６ａ，６ｂを設けているが、給油溝６を複数本設けるものには限定されず、軸４の中心線に垂直で内輪１の中心を通る平面に対応する位置に１本の給油溝６を設けるようにしても良い。給油溝６を１本としても円環状摺動部５ａ，５ｂを介して潤滑油は円環状排油溜り８側と円形排油溜り９側に流れるので、図１に示す実施例１と同様に、球面継手２０を潤滑後の排油を１本のドレン配管１５で油タンク１６に回収できる効果は得られる。また、給油溝６へ潤滑油を供給する給油配管１２も１本にできる。

本発明の球面継手の実施例２を図２に基づいて説明する。図２は本実施例２の球面継手の概略構成を示す断面図であり、図１と同一符号を付した部分は実施例１と同様であるので、本実施例２の説明においては、実施例１と異なる部分を中心に説明する。

本実施例２では、内輪１に形成する通油路１０を、図２に示すように、軸４の中心線に沿って、即ち軸４の中心線上の前記内輪１に、１本だけ設けるようにしたものである。また、本実施例２においては、円環状排油溜り８と円形排油溜り９とを連通させるために、前記軸４にも、前記通油路１０と前記円環状排油溜り８を連通するように、Ｔ字形の通油路１７も設けている。この通油路１７をＴ字形とすることにより、軸４の両側（図２では上下）の円環状排油溜り８と前記通油路１０とを連通させることができる。
他の構成は図１に示す実施例１と同様である。

本実施例２の潤滑油の流れを説明する。図２に図示はしていないが、図１に示す実施例１と同様に、本実施例２においても図１に示す油ポンプ１１や油タンク１６を備えている。前記油タンク１６内に貯められている潤滑油は、前記油ポンプ１１で吸い上げられて給油配管１２に吐出され、この給油配管１２（１２ａ，１２ｂ）から、図２に示すように、球面継手２０の給油溝６ａ，６ｂに供給される。球面継手２０において、給油溝６ａに供給された油は円環状摺動部５ａを潤滑した後、円形排油溜り９に流出して溜まり、給油溝６ｂに供給された油は円環状摺動部５ｂを潤滑した後、円環状排油溜り８に流出して溜まる。

球面継手２０の円環状排油溜り８に溜まった油は、球面継手２０の通油路１７及び通油路１０を介して、前記円形排油溜り９に流出して溜まる。前記円形排油溜り９に溜まった油は、排油出口１４からドレン配管１５に流出して前記油タンクに回収される。以下、潤滑油は同様の循環を繰り返す。

本実施例においては、前記内輪１に、前記円形排油溜り９と前記円環状排油溜り８を連通する１本の前記通油路１０と、前記円環状排油溜り８と前記通油路１０を連通するＴ字形の通油路１７設けている。前記給油溝６ｂに供給された潤滑油は円環状摺動部５ｂを潤滑した後、前記円環状排油溜り８に流出するが、前記通油路１０及び１７を設けたことにより、円環状排油溜り８に流出した油を、前記通油路１０，１７を介して前記円形排油溜り９側に流出させることができる。

一方、前記給油溝６ａに供給された潤滑油は円環状摺動部５ａを潤滑した後、前記円形排油溜り９に流出するので、前記給油溝６ａ，６ｂに供給された油を前記円形排油溜り９側に集めることができる。従って、上述した実施例１と同様に、前記円形排油溜り９に溜まった油を、外輪２に形成した排油出口１４から、１本のドレン配管１５だけで油タンクに回収することができる。本実施例２のように構成しても、球面継手２０に供給された潤滑油の排油構造を簡略化できる効果が得られ、また、本実施例２では内輪１に設ける通油路１０を少なくできる効果も得られる。
他の構成は実施例１と同様である。

本発明の球面継手の実施例３を図３に基づいて説明する。図３は本実施例３の球面継手の概略構成を示す断面図であり、図１、図２と同一符号を付した部分は実施例１または２と同様であるので、本実施例３の説明においては、実施例１、２と異なる部分を中心に説明する。

本実施例３では、内輪１に形成する通油路１０は、上述した実施例２と同様に、軸４の中心線に沿って１本だけ設け、また、円環状排油溜り８と円形排油溜り９とを連通させるために、軸４にも、通油路１０と円環状排油溜り８を連通するＴ字形の通油路１７が設けられている。

また、本実施例３が上記実施例１や実施例２と異なる点は、給油溝６ａ，６ｂの圧力をそれぞれ計測する複数の圧力センサ１９（１９ａ,１９ｂ）を球面継手２０の外輪２に設けていることである。また、前記圧力センサ１９ａ,１９ｂで検出された圧力値を取得し、この圧力値に基づいて球面継手２０の異常の有無を検出する異常検出装置２１も備えられている。

前記異常検出装置２１は、図３に示すように、前記圧力センサ１９ａ,１９ｂで検出された圧力値（計測値）を取得するデータ取得装置２１ａを備え、このデータ取得装置２１ａには圧力検出時の給油圧力などの運転条件も入力されるようになっている。データ取得装置２１ａで取得された圧力値は圧力検出時の運転条件と共に記録装置２１ｂに記録（記憶）される。

球面継手２０を後述する加振装置等に適用する場合、加振装置を一定回数の運転を行うことで、前記圧力センサ１９ａ，１９ｂで検出された圧力値のデータが前記運転条件と共に前記記録装置２１ｂに蓄積される。一定回数の運転を行った後の運転時には、検出された圧力値と運転条件を、前記データ取得装置２１ａを介して前記記録装置２１ｂに引き続き記録すると共に、その検出された圧力値と運転条件を、比較装置２１ｃにおいて、他の同様の運転条件での圧力値と比較する。例えば、検出された圧力値と運転条件を、記録装置２１ｂに記録されている過去の同様な運転条件で検出された圧力値などと、比較装置２１ｃで比較して異常の有無を判定し、その判定結果を出力する。

なお、前記比較装置２１ｃにより検出された圧力値と比較するデータは、現在使用中の加振装置等がこれまでに取得して記録装置２１ｂに蓄積してきたデータの他に、インターネットなどから取得した同じ機種の他の加振装置等で取得されたデータと比較しても良い。更に、この比較するデータは、これまでに測定された圧力値を、統計的な手法その他により加工されて得られたデータ、或いは運転条件に対応して予め決められた正常値と比較するものであっても良い。

本実施例３においては、加振装置等の動作中に、球面継手２０の給油溝６ａ，６ｂにおける圧力を圧力センサ１９ａ，１９ｂにより計測するが、給油溝６ａ，６ｂの圧力は加振装置等の発生力に連動した値となる。しかし、給油溝６ａ，６ｂの周囲が摩耗するなど、球面継手２０の摺動面が損傷した場合、加振装置等の発生力と給油溝の圧力との関係が異なってくる。即ち、加振装置等の発生力と給油溝６ａ，６ｂの圧力の関係が異なってきた場合、球面継手２０の摺動面が損傷していると判定できる。

従って、同じ加振装置等で同じ動作をした際の給油溝の圧力値を、比較装置２１ｃで過去のデータ等と比較することにより、球面継手２０の摺動面の状態を監視することが可能となり、信頼性の高い球面継手を得ることができる。

他の構成は図１や図２に示す実施例１や２と同様である。本実施例３によれば、給油溝６ａ，６ｂの圧力をそれぞれ検出する複数の圧力センサ１９ａ,１９ｂを備え、また、検出された圧力値を記録する記録装置２１ｂと、計測された圧力値を、過去のデータや他の同一機種のデータ或いは予め決められた正常値など、他の同様の運転条件での圧力値と比較する比較装置２１ｃを備えている。従って、球面継手２０の摺動面の異常の状態を監視して、球面継手の健全性をモリタリングすることができ、信頼性の高い球面継手を得ることができる効果が得られる。

本発明の実施例４を図４に基づいて説明する。図４は、上述した実施例１～３に示すような球面継手を加振装置に適用した例を示す概略断面図である。この図４において、図１～図３と同一符号を付した部分は実施例１～３と同様の部分を示しており、本実施例４の説明においては、実施例１～３と異なる部分を中心に説明する。

図４において、３０は加振装置で、この加振装置３０は、二つの球面継手２０Ａ，２０Ｂと、これらの球面継手２０Ａ，２０Ｂの内輪１どうしを接続する加振ロッド３１と、前記球面継手２０Ａ，２０Ｂの一方（この例では球面継手２０Ｂ）に接続された加振機３２により構成されている。前記加振機３２は、加振装置３０が作動した時に発生する反力を受ける反力壁３３に固定されている。

図４に示す他方の球面継手２０Ａ，２０Ｂ（この例では球面継手２０Ａ）は、図２に示す球面継手２０と同様のものである。即ち、内輪１には、通油路１０が、加振ロッド（軸）３１の中心線に沿って１本だけ設けられている。また、円環状排油溜り８と円形排油溜り９とを連通させるために、前記加振ロッド３１の端部側にも、前記通油路１０と前記円環状排油溜り８を連通するように、Ｔ字形の通油路１７も設けられている。

図４に示す球面継手２０Ａが図２に示す球面継手２０と異なる部分は、図２に示す排油出口１４が球面継手２０Ａには形成されておらず、円形排油溜り９に溜まった油をドレン配管を介して、直接油タンク１６（図１参照）に戻すようには構成されていない点である。その代わりに、本実施例においては、前記加振ロッド３１に、その中心線に沿って、前記通油路１０及びＴ字形の前記通油路１７と連通する通油路１８を設けている。これらの通油路１０，１７，１８を介して、円環状排油溜り８及び円形排油溜り９に溜まった油を他の球面継手２０Ｂ側に送るように構成している。

前記球面継手２０Ｂも前記球面継手２０Ａと同様の構成となっているが、球面継手２０Ａと異なる部分は、球面継手２０Ｂには排油出口１４が設けられており、この排油出口１４には、球面継手２０Ａ，２０Ｂを潤滑した油を油タンク１６（図１参照）に戻すためのドレン配管１５が接続されていることである。即ち、前記球面継手２０Ｂは、図２に示す球面継手２０とは、左右と上下が逆に図示しているだけで、ほぼ同様の構成となっているものである。なお、図４において、球面継手２０Ａ，２０Ｂにおける加振ロッド３１が貫通する開口部３は、互いに対向する位置に設ける必要があるが、各球面継手２０Ａ．２０Ｂの上下は逆にしても良く、球面継手２０Ｂの給油溝６ａ、６ｂや給油配管１２を、図２と同様に、上側に設け、排油出口１４及びドレン配管１５を下側に設けるようにしても良い。

また、前記球面継手２０Ｂは加振機３２に接続されているが、前記球面継手２０Ａには前記加振機３２で加振されるテーブルなどの加振対象物（図示せず）が接続されている。従って、加振機３２を駆動することにより、球面継手２０Ｂ、加振ロッド３１及び球面継手２０Ａを介して、加振対象物を加振することができる。

このような本実施例４の加振装置３０は、地震等を模擬するために、一次元の運動を多次元の運動に変換する振動試験機の加振装置として採用することが可能になると共に、加振装置３０の排油系統を大幅に簡素化できる効果が得られる。

本実施例４の潤滑油の流れを説明する。図１で説明したように、油タンク１６内に貯められている潤滑油は、油ポンプ１１で吸い上げられて給油配管１２に吐出され、この給油配管１２から、図４に示すように、球面継手２０Ａ，２０Ｂの給油溝６ａ，６ｂに供給される。各球面継手２０Ａ，２０Ｂにおいて、給油溝６ａに供給された油は円環状摺動部を潤滑した後、円形排油溜り９に流出して溜まり、給油溝６ｂに供給された油は円環状摺動部を潤滑した後、円環状排油溜り８に流出して溜まる。

球面継手２０Ａにおいては、円形排油溜り９に溜まった油は、その後通油路１０，１７を通り、加振ロッド３１の通油路１８に流れる。また、円環状排油溜り８に溜まった油は通油路１７から加振ロッド３１の前記通油路１８に流れる。前記通油路１８に流入した油は、球面継手２０Ｂ側に流れて、通油路１７及び通油路１０を通過後、球面継手２０Ｂの円形排油溜り９に溜まる。球面継手２０Ｂの円環状排油溜り８に溜まった油も、球面継手２０Ｂ側の通油路１７及び通油路１０を介して、球面継手２０Ｂ側の前記円形排油溜り９に溜まる。球面継手２０Ｂ側の前記円形排油溜り９に溜まった油は、排油出口１４からドレン配管１５に流出して前記油タンク１６（図１参照）に回収される。以下、潤滑油は同様の循環を繰り返す。

このように、本実施例４では、球面継手２０Ａ側から通油路１０，１７，１８を介して球面継手２０Ｂ側に送り、球面継手２０Ｂ側の通油路１７，１０を介して、球面継手２０Ｂの円形排油溜り９に集めるように構成している。従って、本実施例によれば、上述した実施例１や２と同様の効果が得られる上に、二つの球面継手２０Ａ，２０Ｂから排出される油を１本のドレン配管１５により油タンクに回収できる効果も得られるので、加振装置３０の複数の球面継手２０Ａ，２０Ｂに供給された油の排油構造を大幅に簡素化できる効果が得られる。

即ち、１つの加振装置３０に対するドレンの取り出し口を１か所にすることができるので、コンパクトな加振装置３０を得ることができる。
また、本実施例の加振装置３０は、例えば地震を模擬する三次元の振動試験機用の加振装置として好適である。

本発明の実施例５を図５に基づいて説明する。本実施例５は、上述した実施例１～３に記載の球面継手を、上記実施例４に示すような加振装置に適用し、この加振装置を振動試験機に適用した例を示す概略平面図である。この図５において、図１～図４と同一符号を付した部分は実施例１～４と同様の部分を示しており、本実施例５の説明においては、実施例１～４と異なる部分を中心に説明する。

図５は、地震等を模擬する振動試験機４０を示す図で、加振装置３０Ａ，３０Ｂの部分のみ、図４と同様に断面で示している。この図５に示すように、上記実施例４で説明したような加振装置３０Ａ，３０Ｂが振動試験機４０のテーブル（振動テーブル）の両側に対向するように２台づつ設けられている。

なお、図示してはいないが、図５に示す加振装置３０Ａ，３０Ｂで加振される方向をＸ方向（一方の水平方向）とすれば、このＸ方向に直角な水平方向であるＹ方向（他方の水平方向）に加振する加振装置も前記加振装置３０Ａ，３０Ｂと直行する方向に対向するように２台づつ設けられている。更に、前記テーブル４１の下面には、該テーブル４１を鉛直方向（上下方向）に加振する加振装置も設けられている。即ち、振動試験機４０はそのテーブル４１をＸ方向、Ｙ方向及び鉛直方向（Ｚ方向）にそれぞれ加振する加振装置が備えられている。各加振装置の一端側は側壁や基礎部などの反力壁３３に固定され、他端側は前記テーブル４１の側面及び下面に取り付けられている。また、試験対象物はテーブル４１上に載置されて加振試験される。

本実施例の振動試験機では、テーブル４１をＸ，Ｙ，Ｚ方向に振動させることができるように、各加振装置３０Ａ，３０Ｂは上述した実施例４の加振装置３０を採用している。但し、球面継手２０Ａ，２０Ｂに関しては、図１に示す実施例１の球面継手や図３に示す実施例３の球面継手を採用しても良い。

このように、振動試験機４０のテーブル４１を加振する加振装置３０Ａ，３０Ｂとして、上述した実施例４の加振装置３０を採用することにより、地震等を模擬する三次元の振動試験機を実現することができる。また、多数設けられる加振装置３０Ａ，３０Ｂにおける二つの球面継手２０Ａ，２０Ｂから排出される油を、各加振装置３０Ａ，３０Ｂに設けられた１本のドレン配管１５により油タンクに戻すことができる。従って、振動試験機４０における油の排油構造も大幅に簡素化できる効果も得られる。

なお、前記加振装置３０Ａ，３０Ｂにおける球面継手２０Ａ，２０Ｂとして、前述した図３に示す実施例３の球面継手２０を採用すれば、以下説明する効果を得ることもできる。

即ち、各球面継手２０Ａ，２０Ｂのそれぞれに、図３に示すように、圧力センサ１９ａ，１９ｂを設け、各加振装置３０Ａ，３０Ｂにおける各圧力センサ１９ａ，１９ｂのデータを取得できるように構成する。その後、振動試験機４０における各球面継手２０Ａ，２０Ｂの異常の有無を検査する際には、テーブル４１を挟んで対向する加振装置３０Ａと３０Ｂで、テーブル４１に作用させる力（押圧力）が同一となるように、各加振装置３０Ａ，３０Ｂの加振機３２を制御する。

この状態で、各球面継手２０Ａ，２０Ｂにおける給油溝６ａ，６ｂの圧力を前記圧力センサ１９ａ，１９ｂで計測し、計測した圧力値をデータ取得装置２１ａで取得し、その時の運転条件（給油圧力等）と共に記録装置２１ｂに記録する。次に、比較装置２１ｃにおいて、計測されたデータと他の同様な運転条件のデータとを比較する。比較する他のデータとしては、運転条件に対応する正常なデータを予め記録装置２１ｂに記憶させておき、この正常なデータと比較しても良いし、或いは同様な運転条件の他の球面継手２０Ａ，２０Ｂで計測して取得したデータ等でも良い。この比較装置２１ｃでの比較結果に基づいて、各球面継手２０Ａ，２０Ｂの異常の有無を判定できる。

このように、テーブル４１を挟んで対向する加振装置３０Ａと３０Ｂで、テーブル４１に作用させる力（押圧力）が同一となるように、各加振装置３０Ａ，３０Ｂの加振機３２を制御することにより、振動試験機４０のテーブル４１上に、既に試験対象となる構造物を設置した後でも、試験対象の構造物に必要以上の振動を掛けることなく、各球面継手２０Ａ，２０Ｂにおける摺動面の状態等の異常の有無を監視することができる効果も得られる。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、球面継手からの排油系統を簡素化することができるので、排油を油タンクに戻すドレン配管の本数を少なくすることができ、加振装置や振動試験機における排油系統を簡素化できる効果が得られる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記振動試験機の実施例では三次元の振動試験機である場合について説明したが、本発明は、三次元の振動試験機に限らず二次元の振動試験機等にも同様に適用できるものである。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：内輪、２：外輪、３：開口部、４：軸、
５（５ａ，５ｂ）：円環状摺動部、６（６ａ，６ｂ）：給油溝、７：カバー、
８：円環状排油溜り、９：円形排油溜り、
１０，１７，１８：通油路、
１１：油ポンプ、１２（１２ａ，１２ｂ）：給油配管、
１３：排油路、１４：排油出口、
１５：ドレン配管、１６：油タンク、
１９（１９ａ，１９ｂ）：圧力センサ、
２０，２０Ａ，２０Ｂ：球面継手、
２１：異常検出装置、
２１ａ：データ取得装置、２１ｂ：記録装置、２１ｃ：比較装置、
３０，３０Ａ，３０Ｂ：加振装置、３１：加振ロッド（軸）、
３２：加振機、３３：反力壁、
４０：振動試験機、４１：テーブル。

Claims

軸を接続した内輪と、前記内輪を内包すると共に前記内輪と摺動する円環状摺動部を有し且つ前記内輪の軸が貫通する開口部を形成している外輪と、を備え、前記円環状摺動部に高圧の潤滑油が供給される球面継手において、
前記開口部は、カバーで覆われて外部と内部が遮断され、前記カバーと前記内輪との間に円環状排油溜りが形成され、
前記円環状排油溜りと前記内輪を挟んで反対側には前記外輪と前記内輪との間に円形排油溜りが形成され、
前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路が前記内輪に形成され、
前記円形排油溜り或いは前記円環状排油溜りの何れか一方のみに排油出口が設けられ、前記通油路は前記円形排油溜り或いは前記円環状排油溜りの油を前記排油出口側に流す通路であることを特徴とする球面継手。
請求項１に記載の球面継手において、
前記円環状摺動部は、前記軸が前記外輪の中心軸と平行な状態で、前記軸の中心線に垂直で前記内輪の中心を通る平面を挟んで対向する一対の円環状摺動部を備え、
前記一対の円環状摺動部には、それぞれの円環状摺動部に高圧の潤滑油を供給する給油溝が設けられており、各給油溝に高圧の潤滑油が供給されることを特徴とする球面継手。
請求項１に記載の球面継手において、
前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路は、前記内輪に複数本形成されていることを特徴とする球面継手。
請求項１に記載の球面継手において、
前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路は、前記軸の中心線の延長上の前記内輪に形成され、且つ前記通油路と前記円環状排油溜りを連通する通油路を前記軸に形成していることを特徴とする球面継手。
請求項４に記載の球面継手において、
前記通油路と前記円環状排油溜りを連通する通油路は前記軸にＴ字形に形成され、前記軸の両側の前記円環状排油溜りと連通していることを特徴とする球面継手。
請求項２に記載の球面継手において、
前記各給油溝の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定する異常検出装置を備えていることを特徴とする球面継手。
請求項６に記載の球面継手において、
前記異常検出装置は、前記圧力センサで検出された圧力値と検出時の運転条件を取得するデータ取得装置と、このデータ取得装置で取得された圧力値と運転条件を記録する記録装置と、検出された圧力値を他の同様の運転条件での圧力値と比較して異常の有無を判定する比較装置とを備えることを特徴とする球面継手。
請求項１に記載の球面継手において、
前記排油出口は、前記円形排油溜り側の外輪に設けられており、この排油出口にはドレン配管が接続され、前記円形排油溜りに溜まった潤滑油を、前記ドレン配管を介して油タンクに回収することを特徴とする球面継手。
請求項２に記載の球面継手において、
前記各給油溝は、外輪の内周面に、前記円環状摺動部に沿って円環状に形成され、前記外輪の上部に供給された潤滑油を、円環状の前記給油溝を介して、内輪の上下方向中央部及び下部に供給するように構成していることを特徴とする球面継手。
請求項９に記載の球面継手において、
前記内輪の下部を潤滑した潤滑油を前記円形排油溜り側に排出する排油路を、前記外輪の下部に形成していることを特徴とする球面継手。
二つの球面継手と、これらの球面継手の内輪どうしを接続する加振ロッドと、前記球面継手の何れかに一方に接続された加振機により構成される加振装置であって、
前記球面継手は、前記加振ロッドに接続される内輪と、前記内輪を内包すると共に前記内輪と摺動する円環状摺動部を有し且つ前記内輪の軸が貫通する開口部を形成している外輪と、を備え、前記円環状摺動部に高圧の潤滑油が供給され、前記開口部は、カバーで覆われて外部と内部が遮断され、前記カバーと前記内輪との間に円環状排油溜りが形成され、前記円環状排油溜りと前記内輪を挟んで反対側には前記外輪と前記内輪との間に円形排油溜りが形成され、前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路が前記内輪に形成され、
前記加振ロッドには、前記二つの球面継手の内輪に形成されている前記通油路を連通する通油路が形成され、
前記二つの球面継手の一方の球面継手における前記円環状排油溜りまたは前記円形排油溜りの何れか一方のみに排油出口が設けられ、前記内輪に形成された前記通油路は前記円形排油溜り或いは前記円環状排油溜りの油を前記排油出口側に流す通路であることを特徴とする加振装置。
請求項１１に記載の加振装置において、
前記球面継手における前記円環状排油溜りと前記円形排油溜りとを連通する通油路は、前記加振ロッドの中心線の延長上の前記内輪に形成され、且つ内輪に形成された前記通油路と前記円環状排油溜りを連通する通油路を前記加振ロッドに形成していることを特徴とする加振装置。
請求項１１に記載の加振装置において、
前記各球面継手における前記円環状摺動部は、前記加振ロッドが前記外輪の中心軸と平行な状態で、前記加振ロッドの中心線に垂直で前記内輪の中心を通る平面を挟んで対向する一対の円環状摺動部を備え、
前記一対の円環状摺動部には、それぞれの円環状摺動部に高圧の潤滑油を供給する給油溝が設けられており、各給油溝に高圧の潤滑油が供給され、更に
前記各給油溝の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定する異常検出装置を備えていることを特徴とする加振装置。
試験対象物を載置するテーブルと、このテーブルの両側に対向するように配置されて前記テーブルを加振する複数の加振装置を備える振動試験機において、
前記加振装置は請求項１１～１３の何れか一項に記載の加振装置であることを特徴とする振動試験機。
試験対象物を載置するテーブルと、このテーブルの両側に対向するように配置され、球面継手を介して前記テーブルを加振する複数の加振装置を備える振動試験機において、
前記球面継手は請求項１～１０の何れか一項に記載の球面継手であり、
テーブルの両側に対向するように配置されている前記加振装置に発生させる力を同一とした状態で、前記球面継手における給油溝の圧力を圧力センサで検出し、前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定する異常検出装置を備え、前記異常検出装置では、前記圧力センサで検出された圧力値に基づいて球面継手の異常の有無を判定することを特徴とする振動試験機。