JPH01296134A - 遠心力式土質試験装置 - Google Patents
遠心力式土質試験装置Info
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- JPH01296134A JPH01296134A JP12741988A JP12741988A JPH01296134A JP H01296134 A JPH01296134 A JP H01296134A JP 12741988 A JP12741988 A JP 12741988A JP 12741988 A JP12741988 A JP 12741988A JP H01296134 A JPH01296134 A JP H01296134A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers
- B04B9/146—Unbalance detection devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/16—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing
- G01N3/165—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing generated by rotation, i.e. centrifugal force
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は土に遠心力を作用させた状態で土質試験を行う
ことのできる振動防止機構を有する遠心方式土質試験装
置に関する。
ことのできる振動防止機構を有する遠心方式土質試験装
置に関する。
土が構成材料である構造物の基礎、ダム、道路などを設
計、施工する場合、土の性質を知ることは非常に重要で
ある。そのため、化学的試験、物理的試験、強度的試験
など目的に応じて種々の試験が行われる。ここで対象と
する遠心力式十′ぼ試験ｉ［は土に遠心力を作用させる
ことによって、見かけ上止の１ｓ、量を増加させて英物
の状態を実験室的に再現させ、各棟の試験を行うように
されたものである。
計、施工する場合、土の性質を知ることは非常に重要で
ある。そのため、化学的試験、物理的試験、強度的試験
など目的に応じて種々の試験が行われる。ここで対象と
する遠心力式十′ぼ試験ｉ［は土に遠心力を作用させる
ことによって、見かけ上止の１ｓ、量を増加させて英物
の状態を実験室的に再現させ、各棟の試験を行うように
されたものである。
例えば構造物の基礎上は構造物の重量及び土の自重に見
合った圧力を受けているからその状態における基礎の性
質を調査したい時には本発明装置により試験上に加える
遠心力を任意に調整して実物土中の圧力状態を再現し、
実験室で実施することができる。
合った圧力を受けているからその状態における基礎の性
質を調査したい時には本発明装置により試験上に加える
遠心力を任意に調整して実物土中の圧力状態を再現し、
実験室で実施することができる。
従来の遠心力式土質試験装置を第５図〜第６図に示す。
図において１は駆動軸で、基礎９に支持された主軸受５
と回転自在に嵌合・支持されている。主軸受５にはアー
ム２がその中央部で固定して取付けられ更にアーム２の
両先端にはバケット３ （ｓ’）がヒンデ１６を介して
回動自在に取付けられている。バケット３は試験対象と
なる土または構造模型などを収納する試料箱４ （４’
）を載置するようになっている。
と回転自在に嵌合・支持されている。主軸受５にはアー
ム２がその中央部で固定して取付けられ更にアーム２の
両先端にはバケット３ （ｓ’）がヒンデ１６を介して
回動自在に取付けられている。バケット３は試験対象と
なる土または構造模型などを収納する試料箱４ （４’
）を載置するようになっている。
駆動−１の下部には動力伝導装置６が設置されていて、
モータ７の回転を伝導軸８を経由して駆動軸１に伝達し
所要の回転を与えるようＫなっている。
モータ７の回転を伝導軸８を経由して駆動軸１に伝達し
所要の回転を与えるようＫなっている。
なお、駆動軸の上端には回転式油圧継手１１が取付けら
れており、外部油圧配管１５又は１５′から送られて来
る油圧を回転する軸１内の配管へ伝送する役目をし、図
の例では油圧ジヤツキ１３へ油圧を供給することにより
、試験体１４に対して所望の試験荷重を作用させるよう
になっている。
れており、外部油圧配管１５又は１５′から送られて来
る油圧を回転する軸１内の配管へ伝送する役目をし、図
の例では油圧ジヤツキ１３へ油圧を供給することにより
、試験体１４に対して所望の試験荷重を作用させるよう
になっている。
ま几、駆動軸下端には電気用スリラグリング１２が設置
されていて、試験荷重ｔｅは試験体の受ける応力・変位
などを電気変換した入出力信号を外部に取出すことがで
きるようｋなりてｈる。
されていて、試験荷重ｔｅは試験体の受ける応力・変位
などを電気変換した入出力信号を外部に取出すことがで
きるようｋなりてｈる。
そして、これら装置全体は防護壁１０によって外部と遮
蔽されていて、不測の事故に対して安全を確保するよう
になってｈる。
蔽されていて、不測の事故に対して安全を確保するよう
になってｈる。
なお、アーム２の両先端には各々１組のバケット３及び
３′がセット出来るから同時に２Ｍの試験体をテストす
ることができるが、１組のみテストしたい時には他の組
の試料箱にカウンタウェイトを装着して回転時のバラン
スを保つようにする。
３′がセット出来るから同時に２Ｍの試験体をテストす
ることができるが、１組のみテストしたい時には他の組
の試料箱にカウンタウェイトを装着して回転時のバラン
スを保つようにする。
駆動軸１が回転する前（試験前）＃−ｉバケット３は図
の点線で示すように下方に垂れ下った状態にある（試料
箱も同様）。モータが駆動され動力伝導装置ｔを介し駆
動軸１が回転するとバケット３Ｆｉ遠心力を受けて水平
状態を保持したまま回転する。
の点線で示すように下方に垂れ下った状態にある（試料
箱も同様）。モータが駆動され動力伝導装置ｔを介し駆
動軸１が回転するとバケット３Ｆｉ遠心力を受けて水平
状態を保持したまま回転する。
達
回転軸の調整により試料箱４内の試験体１４に所定の遠
心力が作用するようにした後、試験体１４に対して種々
の試験を実施する。
心力が作用するようにした後、試験体１４に対して種々
の試験を実施する。
第５図に示す従来の装置では、駆動軸は主軸受に支持さ
れた状態で動力伝導装置によシ回転力を４見られ、アー
ム及び・９ケツトを回転し遠心力を与えるので高度の据
付精度（組立精度）が要求され、据付精度が悪いとガタ
や偏心などによる不平衡振動を生ずる。
れた状態で動力伝導装置によシ回転力を４見られ、アー
ム及び・９ケツトを回転し遠心力を与えるので高度の据
付精度（組立精度）が要求され、据付精度が悪いとガタ
や偏心などによる不平衡振動を生ずる。
またバケットや試料箱重量を含む左右一対の回転アーム
の重量や質点の位置がバランスしていないと回転に伴っ
て遠心力の差が大きくなシこの差が駆動軸に対して曲げ
モーメントとして作用し主軸受その他に悪影響を及ぼす
。
の重量や質点の位置がバランスしていないと回転に伴っ
て遠心力の差が大きくなシこの差が駆動軸に対して曲げ
モーメントとして作用し主軸受その他に悪影響を及ぼす
。
即ち第４図において、回転半径ｒ、重ｔｗのアームが角
速度ωで回転している時の遠心力は−ω２ｒでアシ、左
右のアームの遠心力の差はｆ＝Ｆ、−Ｆ２となる。その
ため駆動軸には、主軸受とアーム取付点との距離をｈｌ
とすると、ｆ−ｈ、の曲げモーメントが作用する。
速度ωで回転している時の遠心力は−ω２ｒでアシ、左
右のアームの遠心力の差はｆ＝Ｆ、−Ｆ２となる。その
ため駆動軸には、主軸受とアーム取付点との距離をｈｌ
とすると、ｆ−ｈ、の曲げモーメントが作用する。
従ってこの装置を作動させる際、カウンタウェイトを用
いて回転中の動的バランスをはかるが、完全にバランス
させることは難かしく準備時間も長くなる。又、試験時
（回転中）は、遠心力によりで試験体の密度分布が賛化
したシ、試験体に含まれている水分が蒸発する事などに
よシアンバランスフォースが増大したシする。
いて回転中の動的バランスをはかるが、完全にバランス
させることは難かしく準備時間も長くなる。又、試験時
（回転中）は、遠心力によりで試験体の密度分布が賛化
したシ、試験体に含まれている水分が蒸発する事などに
よシアンバランスフォースが増大したシする。
本発明による遠心力式土質試験装置は、−組の軸受に支
持され、直立し良状態で回転する駆動軸と、同駆動軸に
嵌合、固定された左右一対のアームと、同アーム先端と
回動自在に連結された一対のバケットと、同バケット上
に載置されその内部に試験対象としての土または他の試
験体を収納する試験箱により構成される遠心力式土質試
験装置において、アームの振れ幅を検出する手段と、ア
ーム上に、アクチュエータによって半径方向に移動可能
としたウェイトと、前記検出手段からの信号に基づき、 アクチュエータを作動させる制御手段を具備し、左右ア
ーム及び左右バケット等の遠心力の差によって生じるア
ンバランスフォースを打消す方向にウェイトを半径方向
に移動させアンバランスフォースを減少させることを特
徴とする。
持され、直立し良状態で回転する駆動軸と、同駆動軸に
嵌合、固定された左右一対のアームと、同アーム先端と
回動自在に連結された一対のバケットと、同バケット上
に載置されその内部に試験対象としての土または他の試
験体を収納する試験箱により構成される遠心力式土質試
験装置において、アームの振れ幅を検出する手段と、ア
ーム上に、アクチュエータによって半径方向に移動可能
としたウェイトと、前記検出手段からの信号に基づき、 アクチュエータを作動させる制御手段を具備し、左右ア
ーム及び左右バケット等の遠心力の差によって生じるア
ンバランスフォースを打消す方向にウェイトを半径方向
に移動させアンバランスフォースを減少させることを特
徴とする。
本発明装置は、上記のように構成されているのでたとえ
左・右アームの遠心力に差か生じでもすぐアクチュエー
タが作動しバランスを改善するので駆動軸に曲げモーメ
ントが加わることを防止する。
左・右アームの遠心力に差か生じでもすぐアクチュエー
タが作動しバランスを改善するので駆動軸に曲げモーメ
ントが加わることを防止する。
第１図〜第３図に本発明の実施例を示す。第１図及び第
３図に於いて１＃−を駆動軸、２はアーム、５は主軸受
、１６はバケットと試料箱に相当する質点、２４はバラ
ンス用バケットに相当する質点、１７は切換弁、１８は
油圧ユニット、ＩＣＪｄ制御盤、２θはバランス制御用
のウェイト、２ノは該ウェイトを１駆動するアクチュエ
ータ、２２は振れ幅検出センサー、２３は回転基準位置
検出センサーである。尚、第１図において、アクチュエ
ータ２１ｄ油圧シリンダとして記載して−るが、ウェイ
ト２θを直線移動させ得るものであれば良く、これに限
定されるものではｆＬい。
３図に於いて１＃−を駆動軸、２はアーム、５は主軸受
、１６はバケットと試料箱に相当する質点、２４はバラ
ンス用バケットに相当する質点、１７は切換弁、１８は
油圧ユニット、ＩＣＪｄ制御盤、２θはバランス制御用
のウェイト、２ノは該ウェイトを１駆動するアクチュエ
ータ、２２は振れ幅検出センサー、２３は回転基準位置
検出センサーである。尚、第１図において、アクチュエ
ータ２１ｄ油圧シリンダとして記載して−るが、ウェイ
ト２θを直線移動させ得るものであれば良く、これに限
定されるものではｆＬい。
本発明では、左右のアームの片側にウェイト２０を半径
方向に移動可能なように取付けるとともに、該ウェイト
をアクチーエータ２１で動かすことによシ旋回時に発生
する遠心力のアンバランス分をバランスするように調整
するものである。
方向に移動可能なように取付けるとともに、該ウェイト
をアクチーエータ２１で動かすことによシ旋回時に発生
する遠心力のアンバランス分をバランスするように調整
するものである。
すなわち第３図に於いて、試験実施時にはθ１キ０２中
９０°であシその際、水平方向のつり合い状態が成り立
てば駆動軸に曲げモーメントハ生じない。
９０°であシその際、水平方向のつり合い状態が成り立
てば駆動軸に曲げモーメントハ生じない。
従って下記の式が成り立つようにｎ３を決定すればよい
。
。
ｇ ｇ ｇ
従ってｍｌ （ｒ １＋ＡＩ ） ＝ ｍ２（ｒ２＋ｔ
２） ＋ ｍ５ ｎ３よってｎ３＝町（ｒ１＋６１）
−ｍ２（ｒ２＋ｔ２）となるようｎ３ にアクチュエータ２１′ｊ＆：操作すれば駆動軸に曲げ
モーメントは発生せず、振れ回シも発生しない。
２） ＋ ｍ５ ｎ３よってｎ３＝町（ｒ１＋６１）
−ｍ２（ｒ２＋ｔ２）となるようｎ３ にアクチュエータ２１′ｊ＆：操作すれば駆動軸に曲げ
モーメントは発生せず、振れ回シも発生しない。
アームの振れ幅が許容上限値δ。に達すると第１図の振
れ幅検出センサー２２から信号が発せられその信号と回
転基準位置検出センサー２３からの信号を比較すること
釦よりどちら側へ振れたか、及び試験体１４を含む試料
箱４とバランスウェイトを含む試料箱４′のどちら側の
遠心力が大であるかを制御回路で判断する。その後制御
回路から切換弁１７Ｖｃ信号を送シ、アクチュエータ２
１を所定の方向に動かし、ウェイト２０の位置を遠心力
がバランスする方向へ動かす。そして振れ幅検出センサ
ー２２からの信号が発せられなくなるまで本操作を繰り
返すことにより、掘れ幅をδ。以下に保つよう処する。
れ幅検出センサー２２から信号が発せられその信号と回
転基準位置検出センサー２３からの信号を比較すること
釦よりどちら側へ振れたか、及び試験体１４を含む試料
箱４とバランスウェイトを含む試料箱４′のどちら側の
遠心力が大であるかを制御回路で判断する。その後制御
回路から切換弁１７Ｖｃ信号を送シ、アクチュエータ２
１を所定の方向に動かし、ウェイト２０の位置を遠心力
がバランスする方向へ動かす。そして振れ幅検出センサ
ー２２からの信号が発せられなくなるまで本操作を繰り
返すことにより、掘れ幅をδ。以下に保つよう処する。
上記の制御フローを第２図に示す。
本発明は上述のとおり構成されてｂるので、次に記載す
る効果を奏する。
る効果を奏する。
（１） 左右の回転重量に作用する遠心力に多少の差
が生じても駆動軸の回転に殆んど影響することがなくな
り、試験装置の性能向上を図ることができる。
が生じても駆動軸の回転に殆んど影響することがなくな
り、試験装置の性能向上を図ることができる。
（２）［動軸と主軸受との据付（組立）精度にさほど神
経質になる必要がない。
経質になる必要がない。
（３） 試験準備時間が短縮できる。
（４）試験中の状態変化を補正出来、安全性を高くでき
る。
る。
第１図は本発明のシステム構成図、第２図は本発明の制
御フローチャートを４示す図、第３図は本発明の力学的
モデルを示す図、第４図は軸受部に作用するモーメント
を示す図、第５図は従来の遠心力式土質試験装置を示す
図、第６図はその平面図である。 １・・・駆動軸、２・・・アーム、 Ｊ 、 ３’・・
・バケット、４．４′・・・試料箱、５・・・主軸受、
６・・・動力伝送装置、７・・・モータ、８・・・伝導
軸、９．９′・・・基礎、１０・・・防護壁、１１・・
・回転油圧継手、１２・・・電気用スリラフリング、１
３・・・載荷用油圧ジヤツキ、１４・・・試験体、Ｊ
５ 、１５’・・・油圧配管、１６・・・バケットと試
料箱に相当する質点、１７・・・切換弁、１８・・・油
圧ユニット、１９・・・制御盤、２ｏ・・・ウェイト、
２１・・・アクチュエータ、２２・・・振れ幅検出セン
サー、２３・・・回転基準位置検出センサー、２４・・
・・９ランス用パケツトに相当する質点。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 第４図 １５油圧配管 く 第５図
御フローチャートを４示す図、第３図は本発明の力学的
モデルを示す図、第４図は軸受部に作用するモーメント
を示す図、第５図は従来の遠心力式土質試験装置を示す
図、第６図はその平面図である。 １・・・駆動軸、２・・・アーム、 Ｊ 、 ３’・・
・バケット、４．４′・・・試料箱、５・・・主軸受、
６・・・動力伝送装置、７・・・モータ、８・・・伝導
軸、９．９′・・・基礎、１０・・・防護壁、１１・・
・回転油圧継手、１２・・・電気用スリラフリング、１
３・・・載荷用油圧ジヤツキ、１４・・・試験体、Ｊ
５ 、１５’・・・油圧配管、１６・・・バケットと試
料箱に相当する質点、１７・・・切換弁、１８・・・油
圧ユニット、１９・・・制御盤、２ｏ・・・ウェイト、
２１・・・アクチュエータ、２２・・・振れ幅検出セン
サー、２３・・・回転基準位置検出センサー、２４・・
・・９ランス用パケツトに相当する質点。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 第４図 １５油圧配管 く 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一組の軸受に支持され、直立した状態で回転する駆動軸
と同駆動軸に嵌合、固定された左右一対のアームと、同
アーム先端と回動自在に連結された一対のバケットと、
同バケット上に載置されその内部に試験対象としての土
または他の試験体を収納する試験箱により構成される遠
心力式土質試験装置において、アームの振れ幅を検出す
る手段と、 アーム上に、アクチュエータによって半径方向に移動可
能としたウェイトと、前記検出手段からの信号に基づき
、 アクチュエータを作動させる制御手段を具備し、左右ア
ーム及び左右バケット等の遠心力の差によって生じるア
ンバランスフォースを打消す方向にウェイトを半径方向
に移動させアンバランスフォースを減少させることを特
徴とする遠心力式土質試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12741988A JPH01296134A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 遠心力式土質試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12741988A JPH01296134A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 遠心力式土質試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296134A true JPH01296134A (ja) | 1989-11-29 |
Family
ID=14959498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12741988A Pending JPH01296134A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 遠心力式土質試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01296134A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2754056A1 (fr) * | 1996-09-27 | 1998-04-03 | Perdriat Jacques | Dispositif d'equilibrage automatique d'une centrifugeuse |
| JP2001255246A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遠心力実験装置 |
| EP1370363A1 (en) * | 2001-04-02 | 2003-12-17 | Hanlab Corporation | Automatic balance adjusting centrifugal apparatus |
| CN102011388A (zh) * | 2010-11-19 | 2011-04-13 | 中交第四航务工程局有限公司 | 水下真空预压离心模型试验装置及方法 |
| DE102014210656A1 (de) * | 2014-06-04 | 2015-12-17 | Kunow Electronic Gmbh | Zentrifugalkraft basierte Prüfvorrichtung |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP12741988A patent/JPH01296134A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2754056A1 (fr) * | 1996-09-27 | 1998-04-03 | Perdriat Jacques | Dispositif d'equilibrage automatique d'une centrifugeuse |
| JP2001255246A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遠心力実験装置 |
| EP1370363A1 (en) * | 2001-04-02 | 2003-12-17 | Hanlab Corporation | Automatic balance adjusting centrifugal apparatus |
| EP1370363A4 (en) * | 2001-04-02 | 2004-05-06 | Hanlab Corp | AUTOMATIC COMPENSATING ADJUSTMENT CENTRIFUGAL DEVICE |
| CN102011388A (zh) * | 2010-11-19 | 2011-04-13 | 中交第四航务工程局有限公司 | 水下真空预压离心模型试验装置及方法 |
| DE102014210656A1 (de) * | 2014-06-04 | 2015-12-17 | Kunow Electronic Gmbh | Zentrifugalkraft basierte Prüfvorrichtung |
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