JPH02176534A - Experimental apparatus for loading dynamic centrifugal force - Google Patents
Experimental apparatus for loading dynamic centrifugal forceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、地盤、構造物等の縮尺モデルに遠心加速度と
振動加速度とを同時に与えて試験を行う動的遠心力載荷
実験装置に係り、特に高い周波数領域までの安定した加
振による耐震試験を行うために好適な動的遠心力載荷実
験装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dynamic centrifugal force loading experimental device that performs tests by simultaneously applying centrifugal acceleration and vibration acceleration to scale models of the ground, structures, etc. In particular, the present invention relates to a dynamic centrifugal force loading experimental device suitable for conducting seismic tests using stable excitation up to a high frequency range.
縮尺モデルを作成して実験を行う場合4通常の重力場で
試験を行うと、供試体の自重による応力を再現すること
は困難である。遠心力載荷実験装置は、基本的には回転
腕の先端部に供試体である、地盤、構造物等の縮尺モデ
ルを取り付け1回転腕を水平面内で高速で回転させるこ
とにより、供試体に大きな遠心加速度を与えて、1/N
の縮尺モデルに対してN倍の重力加速度を与えたのと等
価の状態を作り出すものである。この種の装置に関連す
る技術としては、例えば実公昭61−46439号公報
に記載の技術が挙げられる。When conducting an experiment by creating a scale model 4 If the test is conducted in a normal gravitational field, it is difficult to reproduce the stress due to the weight of the specimen. The centrifugal force loading experiment device basically attaches a scale model of the ground, structure, etc. to be tested at the tip of a rotating arm, and rotates the rotating arm at high speed in a horizontal plane for one rotation. Apply centrifugal acceleration to 1/N
This creates a state equivalent to applying N times the gravitational acceleration to the scale model. Techniques related to this type of device include, for example, the technique described in Japanese Utility Model Publication No. 61-46439.
上記のような遠心力載荷実験装置において、加振機構を
設けて、供試体に遠心加速度と振動加速度を同時に与え
、供試体の耐震試験をしようとする場合、加振機構とし
ては、水平面内で回転する回転腕の先端部に設けた軸に
試料支持具を一対の板ばねで吊り下げ、試料支持具と共
に揺動する軸に加振用アクチュエータを取り付け、試料
支持具の中に供試体を入れて、試料支持具を加振する機
構が一般的に考えられる。前記軸は、ハウジング。In the above-mentioned centrifugal force loading test equipment, when an excitation mechanism is installed to apply centrifugal acceleration and vibration acceleration to the specimen at the same time to perform an earthquake resistance test on the specimen, the excitation mechanism must be installed in a horizontal plane. A sample holder is suspended by a pair of leaf springs from a shaft provided at the tip of a rotating rotary arm, an excitation actuator is attached to the shaft that swings together with the sample holder, and a specimen is placed inside the sample holder. Therefore, a mechanism that vibrates the sample support is generally considered. The shaft is a housing.
回転板、すべり板からなるスラスト軸受と2箇所の球面
軸受で支えられており、回転腕の回転による遠心力で試
料支持具が揺動し、水平姿勢となる。It is supported by a thrust bearing consisting of a rotating plate and a sliding plate, and two spherical bearings, and the centrifugal force caused by the rotation of the rotating arm causes the sample support to swing into a horizontal position.
この機構に代表様れるように、一般に回転腕の先端部で
揺動する物を加振する場合には、揺動する部分に加振用
アクチュエータを取り付けて試料支持具を加振する構造
となっている。As exemplified by this mechanism, when a swinging object is generally excited at the tip of a rotating arm, a vibration actuator is attached to the swinging part to vibrate the sample support. ing.
この構造によれば、加振用アクチュエータによる加振反
力を、揺動部を結合するすベリ板等の軸受機構で支持し
なければならないため、加振用アクチュエータの取り付
は部の剛性の弱さやガタ等により加振反力による変形が
発生し、加振性能に悪影響を及ぼす問題があった6
本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、加振用
アクチュエータの取り付は部の剛性を強くし、かつ試料
支持具に安定して振動を与え得るようにし、高い周波数
領域まで安定した加振試験を行い得る動的遠心力載荷実
験装置を提供することにある。According to this structure, the excitation reaction force generated by the excitation actuator must be supported by a bearing mechanism such as a sliding plate that connects the oscillating part. There was a problem in which deformation due to the excitation reaction force due to weakness or backlash had an adverse effect on the excitation performance.6 The object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to solve the problem that the attachment of the excitation actuator is It is an object of the present invention to provide a dynamic centrifugal force loading experimental device that has strong rigidity, is capable of stably imparting vibration to a sample support, and is capable of performing stable vibration tests up to a high frequency range.
前記目的を達成するため1本発明は回転腕に加振用アク
チュエータを直接取り付け、この加振用アクチュエータ
のピストンロッドの中心軸を試料支持具の揺動運動の中
心軸に一致させて設け、かつ前記ピストンロッドを試料
支持具に直接結合したものである。In order to achieve the above object, the present invention includes a vibration actuator directly attached to a rotating arm, a piston rod of the vibration actuator having its central axis aligned with the central axis of the swinging motion of the sample support, and The piston rod is directly connected to the sample support.
本発明の動的遠心力載荷実験装置では1回転腕の回転に
より受ける遠心力で試料支持具が揺動して振り上がり、
水平姿勢となった時に、ピストンロッドの中心軸を揺動
運動の中心軸と一致させることにより、ピストンロッド
は振り上がりと同時に回転運動し、加振用アクチュエー
タのピストンロッドと試料支持具の位置関係は変わらな
いため、ピストンロッドを試料支持具に直接結合して、
試料支持具を加振することが可能となる。In the dynamic centrifugal force loading experimental device of the present invention, the sample support swings and swings up due to the centrifugal force received by one rotation of the arm.
By aligning the center axis of the piston rod with the center axis of the rocking motion when in the horizontal position, the piston rod swings up and rotates at the same time, changing the positional relationship between the piston rod of the vibration actuator and the sample support. does not change, so the piston rod can be connected directly to the sample support,
It becomes possible to vibrate the sample support.
この機構により、回転腕に取り付けた加振用アクチュエ
ータによって試料支持具を安定に加振することができ、
かつ加振用アクチュエータ取り付は部の剛性を強くする
ことが可能となり、したがって高い周波数領域までの高
性能が加振を実現することができる。This mechanism allows the sample support to be stably excited by the vibration actuator attached to the rotating arm.
Furthermore, by attaching the vibration actuator, it is possible to increase the rigidity of the part, and therefore high performance vibration up to a high frequency range can be realized.
以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明に係る動的遠心力載荷実験装置の概要を
示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an outline of a dynamic centrifugal force loading experimental device according to the present invention.
電動機1は、ベベル変速機2を介して垂直に設けられた
回転軸3を回転させるようになっている。The electric motor 1 is configured to rotate a vertically provided rotating shaft 3 via a bevel transmission 2.
前記回転軸3には、回転腕4が取り付けられており、こ
の回転腕4は水平面内で回転するようになっている。A rotary arm 4 is attached to the rotary shaft 3, and the rotary arm 4 rotates within a horizontal plane.
前記回転腕4の先端部には、試料支持具15が吊持され
ていて、この試料支持具15は回転腕4が回転すると、
矢印方向の遠心力F1を受けて図の左側に示す垂直姿勢
から図の右側に示す水平姿勢に変わるようになっている
。A sample support 15 is suspended from the tip of the rotary arm 4, and when the rotary arm 4 rotates, the sample support 15
In response to centrifugal force F1 in the direction of the arrow, the vertical position shown on the left side of the figure changes to the horizontal position shown on the right side of the figure.
第2図は本発明の要部である加振用アクチュエータと、
試料支持具の揺動機構部を示す拡大縦断側面図である。Figure 2 shows the vibration actuator, which is the main part of the present invention,
FIG. 3 is an enlarged longitudinal cross-sectional side view showing the swinging mechanism of the sample support.
回転腕4の先端部には、軸8が支持され、この軸8には
すベリ軸受7を介して板ばね14が取り付けられている
。前記板はね14の先端部には、試料支持具15が吊持
されている。A shaft 8 is supported at the distal end of the rotary arm 4, and a leaf spring 14 is attached to the shaft 8 via a slip bearing 7. A sample support 15 is suspended from the tip of the plate spring 14.
また、前記回転腕4の一方の側部には、流体圧を利用し
て試料支持具15を加振する加振用アクチュエータ9が
直接取り付けられている。前記加振用アクチュエータ9
は、シリンダ室を有しかつ回転腕4に固定されたアクチ
ュエータハウジング10と、これに軸方向の両端部にす
べり軸受18を介して支持されたピストンロッド6とを
備えて構成されている。Furthermore, a vibration actuator 9 that vibrates the sample support 15 using fluid pressure is directly attached to one side of the rotary arm 4. The vibration actuator 9
The actuator housing 10 includes an actuator housing 10 having a cylinder chamber and fixed to the rotary arm 4, and a piston rod 6 supported at both axial ends of the actuator housing 10 via slide bearings 18.
前記加振用アクチュエータ9のピストンロッド6は、そ
の中心軸が試料支持具15の揺動運動の中心軸o−oと
一致するように、アクチュエータハウジング10に支持
され、しかもこのピストンロッド6は前記軸8の内部を
貫通して試料支持具15に直接結合されている。The piston rod 6 of the vibration actuator 9 is supported by the actuator housing 10 so that its central axis coincides with the central axis o-o of the rocking motion of the sample support 15, and this piston rod 6 is It passes through the inside of the shaft 8 and is directly connected to the sample support 15 .
この実施例における加振用アクチュエータと。The vibration actuator in this embodiment.
試料支持具の揺動機構部とは、次のように作用する。The swinging mechanism of the sample support operates as follows.
すなわち、前述した遠心力Fsが作用した時に、軸8が
すべり軸受7に対して回転し、板ばね14で吊持された
試料支持具15が水平に振り上げられる。そして、加振
用アクチュエータ9のピストンロッド6の先端部は、試
料支持具15に直接結合され、またアクチュエータハウ
ジング10に対しては回転方向、軸方向共に自由に摺動
するすベリ軸受18によって支持されているため、前述
の揺動運動に追従してピストンロッド6も回転する。That is, when the above-mentioned centrifugal force Fs is applied, the shaft 8 rotates relative to the sliding bearing 7, and the sample support 15 suspended by the leaf spring 14 is swung up horizontally. The tip of the piston rod 6 of the vibration actuator 9 is directly connected to the sample support 15 and supported by a sliding bearing 18 that freely slides in both the rotational and axial directions with respect to the actuator housing 10. Therefore, the piston rod 6 also rotates following the above-mentioned swinging motion.
ここで、ピストンロッド6の中心軸と揺動運動の中心軸
O−0が一致していれば、振り上げ時も振り下げ時もピ
ストンロッド6と試料支持具15の関係は同じであり、
アクチュエータハウジング10のシリンダ内のピストン
ロッド6で分割された両側の室に交互の流体圧を供給す
ることによって、安定的に試料支持具15を加振するこ
とができる。Here, if the central axis of the piston rod 6 and the central axis O-0 of the swinging movement match, the relationship between the piston rod 6 and the sample support 15 is the same both when swinging up and when swinging down.
By alternately supplying fluid pressure to both chambers divided by the piston rod 6 in the cylinder of the actuator housing 10, the sample support 15 can be stably vibrated.
次に、第3図は本発明の他の実施例を示すもので、加振
用アクチュエータと、試料支持具の揺動機構部の抑大縦
断側面図である。Next, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, and is a depressed vertical sectional side view of the vibration actuator and the swinging mechanism of the sample support.
この第3図に示す実施例では、板ばねの代わりに、外側
フレーム11と、スライドガイド16と、圧縮ばね17
とで試料支持具15を支持している。In the embodiment shown in FIG. 3, instead of the leaf spring, an outer frame 11, a slide guide 16, and a compression spring 17 are used.
and supports the sample support 15.
この場合も、前述した作動原理により1回転腕4に直接
取り付けられた加振用アクチュエータ9によって試料支
持具15を加振することが可能である。In this case as well, it is possible to vibrate the sample support 15 using the vibrating actuator 9 directly attached to the one-rotation arm 4 according to the operating principle described above.
ここで、前記圧縮ばね17は遠心力がかからない状態に
おいて、予めFoの力で圧縮しておく。Here, the compression spring 17 is compressed in advance by a force Fo in a state where no centrifugal force is applied.
また、この圧縮ばね17には、加振方向にも弾性がある
ものを使用する。そして、前記遠心力F1と力Foとを
等しい値にセットすることによって、遠心力F1が加わ
った時に試料支持具15に加わる力と圧縮ばね17の反
力とがつり合い、遠心力F工が加わった時に試料支持具
15とスライドガイド16間に発生する力をゼロにし、
スライドガイド16に発生して加振に悪影響を及ぼすス
ライドガイド16の摩擦力をゼロにすることが可能であ
る。Furthermore, the compression spring 17 is elastic in the vibration direction as well. By setting the centrifugal force F1 and the force Fo to equal values, the force applied to the sample support 15 and the reaction force of the compression spring 17 are balanced when the centrifugal force F1 is applied, and the centrifugal force F is applied. The force generated between the sample support 15 and the slide guide 16 when
It is possible to reduce the frictional force of the slide guide 16 that is generated in the slide guide 16 and has an adverse effect on vibration to zero.
前記各実施例とも、加振用アクチュエータ9を剛性の強
い回転腕4に取り付け、また加振用アクチュエータ9の
ピストンロッド6を直接試料支持具15に結合し、前記
ピストンロッド6の中心軸と試料支持具15の揺動運動
の中心軸〇−〇とを一致させ、試料支持具15を加振す
るようにしているので、試料支持具15の揺動機構部か
らガタや弱い部分を取り除いて加振性能を向上させるこ
とができ、高い周波数領域まで安定した加振試験を行う
ことが可能となる。In each of the above embodiments, the vibration actuator 9 is attached to the highly rigid rotary arm 4, and the piston rod 6 of the vibration actuator 9 is directly connected to the sample support 15, so that the central axis of the piston rod 6 and the sample Since the sample support 15 is vibrated by aligning the center axis of the swing motion of the support 15 with 〇-〇, it is possible to remove looseness and weak parts from the swing mechanism of the sample support 15 before applying the vibration. Vibration performance can be improved, making it possible to conduct stable vibration tests up to high frequency ranges.
以上説明した本発明によれば、剛性の強い回転腕に加振
用アクチュエータを直接取り付けており。According to the present invention described above, the vibration actuator is directly attached to the highly rigid rotating arm.
また加振用アクチュエータのピストンロッドの中心軸を
試料支持具の揺aM動の中心軸に一致させて設け、かつ
前記ピストンロッドを試料支持具に直接結合しており、
加振用アクチュエータの取り付は部から剛性の弱い部分
やガタ等をなくすことができるので、高い周波数領域ま
で安定した加振試験を行い得る効果がある。Further, the central axis of the piston rod of the vibration actuator is arranged to coincide with the central axis of the oscillation aM movement of the sample support, and the piston rod is directly connected to the sample support,
Since the attachment of the vibration actuator can eliminate weak rigid parts and backlash, it is possible to conduct stable vibration tests up to high frequency ranges.
第1図は本発明を適用した動的遠心力載荷実験装置の概
要を示す正面図、第2図および第3図はそれぞれ本発明
の要部である加振用アクチュエータと、試料支持具の揺
動機構部の実施例を示す拡大縦断側面である。
1・・・電動機、2・・・ベベル変速機、3・・・回転
軸、4・・・回転腕、6・・・ピストンロッド、8・・
・軸、9・・・加振用アクチュエータ、10・・・アク
チュエータハウジング、14・・・仮ばね、15・・・
試料支持具、16・・・スライドガイド、17・・・圧
縮ばね、○−O・・・試料支持具の揺動運動の中心軸4
4、回転颯
6 、ピストンロッド
10 了り子1エータハウシ゛ンク゛/4 板1τ
塩
の
6 ピストンロッド
ア す\り軸受
8 @
ソ 加羽に話了りナユーータ
L・−ア2÷工1−タI\ウシン7
11 外11j+1714FIG. 1 is a front view showing an outline of a dynamic centrifugal force loading experimental device to which the present invention is applied, and FIGS. It is an enlarged longitudinal cross-sectional side view showing an example of a moving mechanism part. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electric motor, 2... Bevel transmission, 3... Rotating shaft, 4... Rotating arm, 6... Piston rod, 8...
- Axis, 9... Actuator for vibration, 10... Actuator housing, 14... Temporary spring, 15...
Sample support, 16... Slide guide, 17... Compression spring, ○-O... Central axis of swing movement of the sample support 4, Rotation angle 6, Piston rod 10, Terminal 1, Eta housing link /4 board 1τ
Salt's 6 Piston rod a Su \ bearing 8 @ So I finished talking to Kaba Nayuta L・-A 2 ÷ Work 1 − Ta I \ Ushin 7 11 Outside 11j + 1714
Claims (1)
在に回転腕を設け、この回転腕の先端部に、試料支持具
を遠心力で揺動可能に吊持するとともに、前記回転腕に
、流体圧を利用して前記試料支持具を加振する加振用ア
クチュエータを取り付けた動的遠心力載荷実験装置にお
いて、前記回転腕に加振用アクチュエータを直接取り付
け、この加振用アクチュエータのピストンロッドの中心
軸を試料支持具の揺動運動の中心軸に一致させて設け、
かつ前記ピストンロッドを試料支持具に直接結合したこ
とを特徴とする動的遠心力載荷実験装置。1. A rotary arm is provided on a vertically mounted rotary shaft so as to be rotatable in a horizontal plane, and a sample support is suspended from the tip of the rotary arm so as to be swingable by centrifugal force. , in a dynamic centrifugal force loading experimental device equipped with an excitation actuator that vibrates the sample support using fluid pressure, the excitation actuator is directly attached to the rotary arm, and the piston of the excitation actuator is attached directly to the rotary arm. The central axis of the rod is aligned with the central axis of the swinging motion of the sample holder,
A dynamic centrifugal force loading experimental device characterized in that the piston rod is directly connected to a sample support.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63334023A JP2781577B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Dynamic centrifugal loading experimental device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63334023A JP2781577B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Dynamic centrifugal loading experimental device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02176534A true JPH02176534A (en) | 1990-07-09 |
JP2781577B2 JP2781577B2 (en) | 1998-07-30 |
Family
ID=18272637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63334023A Expired - Fee Related JP2781577B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Dynamic centrifugal loading experimental device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2781577B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0886134A2 (en) * | 1993-12-08 | 1998-12-23 | Koenig & Bauer Aktiengesellschaft | Reelstand |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63334023A patent/JP2781577B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0886134A2 (en) * | 1993-12-08 | 1998-12-23 | Koenig & Bauer Aktiengesellschaft | Reelstand |
EP0886134A3 (en) * | 1993-12-08 | 2000-05-31 | Koenig & Bauer Aktiengesellschaft | Reelstand |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2781577B2 (en) | 1998-07-30 |
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