JPH0381093B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種の構造物、大型構造物等の耐震試
験に用いることのできる多自由度振動試験機に関
するものである。

最近、原子力発電設備、大型構造物等の耐震
性、安全性の評価のために振動実験が非常に重要
になつて来ているが、この場合自然界の振動に最
も近い多自由度の加振が可能な振動試験機が望ま
れている。一方、これらの試験物は大型であるた
め、縮尺模型で試験される事が多く、縮尺模型に
て耐震試験を行う場合は、実際の地震の振動周波
数よりもその縮尺比に比例して高い周波数で振動
を加えなければならない。例えば地震の上限周波
数は大体10Hz程度とされているが、縮尺比率が
１／10の試験物ならば100Hzまで振動を加えてみ
る必要があり、このような高域の周波数まで加振
できる振動試験機が要望されている。

従来、多自由度の振動試験機としては特公昭49
−7171号公報（以下従来第１例という）および特
公昭54−44461号公報（以下従来第２例という）
に記載のものがあるが、従来第一例に記載されて
いる振動試験機は、図示は省略したが従来第１例
は、その明細書および図面から理解されるよう
に、加振手段として電気式の振動発生機を用いて
いるが、一方向の振動が、他の方向の振動を加え
る機構によつて何等干渉されないようにするため
に、可動ガイドフレームおよびガイドフレーム案
内手段などを必要とするので、振動試験機全体の
構成が複雑かつ大形となる欠点があつた。

これにたいして、従来第二例に記載されている
振動試験機は、前記従来第１例記載の欠点を改良
したものであり、第５図ａおよびｂに示されるご
とく、振動台５１を静圧軸受による振動台案内装
置５２によつて１平面でのみ振動し得るように支
持し、該振動台５１の近傍部に、該振動台５１を
１平面内における第１の方向で振動させる同期接
続した複数個の第１の加振用油圧シリンダ５３
と、１平面内における第２の方向で振動させる同
期接続した複数個の第２の加振用油圧シリンダ５
５とを設置し、これらの加振用油圧シリンダの加
振方向と直角な方向の運動を許容し、かつ加振方
向への加振力を伝達するための静圧軸受を有する
連結器５６，５７によつて前記加振用油圧シリン
ダをそれぞれ振動台５１の対応する部分に連結し
て、１平面内における２方向での振動を得ること
ができるように構成した発明１と、第６図ａおよ
びｂに示すごとく前記発明１の水平方向の１つと
垂直な第３の方向での加振用油圧シリンダ６２を
設けて構成した発明２と、前記発明１の水平方向
の第一、第２および垂直な第３の方向での加振用
油圧シリンダ５３，５５，６２を設けて構成した
発明３から形成され、要するに従来第２例は、多
自由度の各々の方向に加振するため、同期接続し
た複数個の加振用油圧シリンダを、これらの加振
用油圧シリンダの加振方向と直角な方向の運動を
許容し、且つ、加振方向への加振力を伝達するた
めの静圧軸受を有する連結器によつて、振動台の
対応部分に連結して振動を得ることができるよう
にしているが、従来第１例の開示に係わる可動ガ
イドフレーム、ガイドフレーム案内手段は不要と
なるものの、連結器の構成がコ字状のフオーク、
ブラケツトによつているので、この構成はＬ字状
の板バネを介して加振することになり、従つて該
連結器のために振動系が１つ増え、周波数特性が
高域で落ちるばかりでなく、軸方向ガイドは、加
振用シリンダが兼用しているために、寸法その他
に制約ができると共に、構造もあまり堅牢でない
という欠点があり、高い周波数での加振が要求さ
れる縮尺模型を用いた耐震性試験に用いる振動試
験機としては不十分なものであつた。

本発明は、前記従来第１例における如く、可動
ガイドフレームおよびガイドフレーム案内手段を
必要とするため振動試験機全体の構成が複雑かつ
大型となる欠点、並びに、従来第２例における如
く連結器の構成が、コ字状のフオーク、ブラケツ
トによつているための振動系の増加による高域周
波数特性の測定の不具合、その他の制約があると
いう欠点を除去した多自由度振動試験機を提供す
ることを目的にしたものである。この目的を達成
するため本発明は高域周波数まで加振の出来る電
動型の振動発生機を用いて、１の発明において
は、第一及び第二振動発生機を夫々具備した第１
及び第２加振軸を振動台の側壁面にＸ及びＹ方向
で押さえアームを介して取り付けると共に、該加
振軸の軸線上で該側壁面の反対側側壁面に油圧ガ
イド装置を取り付けるように構成して該振動台を
Ｘ及びＹ方向で独立に２方向に軸方向で忠実に加
振出来るようにするものであり、２の発明におい
ては、１の発明の振動台の下面にＺ方向の第三振
動発生機を具備した第３加振軸を押さえアームを
介して取り付けると共に静的荷重を支承する空気
バネを設けて構成して該振動台をＸ、Ｙ及びＺ方
向で独立に３方向で忠実に加振できる多自由度振
動試験機を提供するものである。

以下本発明の一実施例を図面と共に説明する。
第１図ａは本発明の実施例の１の発明の一部断面
で示した平面図、第１図ｂは第１図ａのＸ−Ｘ方
向側面図、第２図は本発明の実施例の２の発明の
一部断面で示した側面図、第３図は本発明の実施
例に用いられる加振装置を説明する断面図、第４
図ａは本発明の振動台への加振軸の取付部の斜視
図、第４図ｂは第４図ａのＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ断面
図、第４図ｃは第４図ａの取付部近傍の要部斜視
図である。

本発明の実施例の１の発明について第１図ａと
第１図ｂと共に説明する。

１は振動台であつて、振動台１は振動試験の資
料等を搭載する方形直方体状の部材であり、後か
ら述べる静圧軸受１２を介して床面上に水平に保
持されている。

２−１は振動台のＸ方向の第一加振軸、３−１
はＸ方向の電動型の第一振動発生機、４−１はＸ
方向の押さえアーム、６−１はＸ方向の油圧ガイ
ドである。第一加振軸２−１は１端が振動台１の
Ｘ方向の１側壁面１−１に後から述べる押さえア
ーム４−１を介して取り付けられ、又第一加振軸
２−１のほぼ中央に油圧ガイド６−１が設けられ
ており、第一加振軸２−１の他の端部は第一振動
発生機３−１のテーブル７−１に固着されてい
て、油圧ガイド６−１及び第一振動発生機３−１
は第一加振軸２−１が水平方向に保持されるよう
に夫夫所定の高さの床面上に設置されている。

１４−１はＸ方向の第一ガイド装置、１５−１
はＸ方向の第一ガイド軸、１６−１はＸ方向の押
さえアーム、１７−１はＸ方向の油圧ガイドであ
る。第一ガイド装置１４−１は振動台１のＸ方向
で第一加振軸２−１を取り付けた１側壁１−１の
Ｘ方向で対向する他の側壁１−１１に、第一加振
軸２−１の軸線上で押さえアーム１６−１を介し
て取り付けられ、第一ガイド軸１５−１が水平方
向に保持されるように油圧ガイド１７−１が所定
の高さの床面上に設置されている。

２−２は振動台１のＹ方向の第二加振軸、３−
２はＹ方向の電動型の第二振動発生機、４−２は
Ｙ方向の押さえアーム、６−２はＹ方向の油圧ガ
イドである。第二加振軸２−２は１端が振動台１
のＹ方向の１側壁面１−２に押さえアーム４−２
を介して取り付けられ、又第二加振軸２−２のほ
ぼ中央に油圧ガイド６−２が設けられており、第
二加振軸２−２の他の端部は第二振動発生機３−
２のテーブル７−２に固着されていて、油圧ガイ
ド６−２及び第二振動発生機３−２は第二加振軸
２−２が水平方向に保持されるように夫々所定の
高さの床面上に設置されている。

１４−２はＹ方向の第二ガイド装置、１５−２
はＹ方向の第二ガイド軸、１６−２はＹ方向の押
さえアーム、１７−２はＹ方向の油圧ガイドであ
る。第二ガイド装置１４−２は振動台１のＹ方向
で第二加振軸２−２を取り付けた１側壁１−２の
Ｙ方向で対向する他の側壁１−２２に、第二加振
軸２−２の軸線上で押さえアーム１６−２を介し
て取り付けられ、第二ガイド軸１５−２が水平方
向に保持されるように油圧ガイド１７−２が所定
の高さの床面上に搭載されている。

振動台１は前記の通り方形直方体状の部材であ
るが、水平面内でＸ及びＹ方向に夫々独立して振
動するように振動１の下面１−５に公知の静圧軸
受１２を床面との間に設けている。

以上説明した如く、本願の１の発明は、下面に
静圧軸受１２を床面との間に設けた振動台１と該
振動台１のＸ方向側壁１−１に押さえアーム４−
１を介して取り付けられ、他端に第一振動発生機
３−１を有する第一加振軸２−１および振動台１
のＸ方向の対向する側壁１−１１に押さえアーム
１６−１を介して取り付けられた第一ガイド装置
１４−１と振動台１のＹ方向側壁１−２に押さえ
アーム４−２を介して取り付けられ他端に第二振
動発生機３−２を有する第二加振軸２−２および
振動台１のＹ方向の対向する側壁１−２２に押さ
えアーム１６−２を介して取り付けられた第二ガ
イド装置１４−２とＹ方向の第二加振軸２−２お
よび第二ガイド装置１４−２は図上では省略され
ているが、第１図ｂに示す如く所定の高さと形状
の床面上に設置しＸおよびＹ方向に加振する二自
由度振動試験機の多自由度振動試験機を構成した
ものである。

前記構成の本願の１の発明は振動台１上に振動
試験の資料等を搭載しＸ方向の第一振動発生機３
−１を起動することにより第一加振軸２−１を介
して振動台１はＸ方向に振動する。又第一振動発
生機３−１を停止して振動台１のＸ方向の振動を
停止し、次にＹ方向の第二振動発生機３−２を起
動することにより第二加振軸２−２を介して振動
台２をＹ方向に振動する。Ｘ方向及びＹ方向の振
動は夫々独立して振動するものである。なおＸ方
向及びＹ方向の振動の順序は任意である。

次に本発明の２の発明について第２図と共に説
明する。

１は振動台であつて、Ｘ方向の第一加振軸２−
１、第一振動発生機３−１、押さえアーム４−
１、油圧ガイド６−１、第一ガイド装置１４−
１、第一ガイド軸１５−１、押さえアーム１６−
１、油圧ガイド１７−１及びＹ方向の第二加振軸
２−２、第二振動発生機３−２、押さえアーム４
−２、油圧ガイド６−２、第二ガイド装置１４−
２、第二ガイド軸１５−２、押さえアーム１６−
２、油圧ガイド１７−２は１の発明と同じ構成で
ある。なおＹ方向の構成については第２図におい
ては図面上省略してある。

２−３は振動台１の垂直方向であるＺ方向の第
三加振軸、３−３はＺ方向の電動型の第三振動発
生機、４−３はＺ方向の押さえアーム、６−３は
油圧ガイド、７−３は第三振動発生機３−３のテ
ーブル、９−３はヨーク、１８は空気バネであ
る。

第三加振軸２−３は振動台１のＺ方向の下面１
−５のほぼ中央に押さえアーム４−３を介して取
り付けられており、第三加振軸２−３の中央部に
油圧ガイド６−３を有しており、更に第三加振軸
２−３の下部に第三振動発生機３−３のテーブル
７−３が固着されており、テーブル７−３の下面
に第三加振軸２−３の垂直軸線上に公知の空気バ
ネ１８をヨーク９−３を介して床面上に立設して
いる。なお床面１３は図示の如く深い位置に形成
され、また油圧ガイド６−３は床面１３より立上
り、図示の如く油圧ガイド６−３を抱くように形
成された基礎部材１３−１により支承されてい
る。

２の発明を前記の通り構成したので、振動台１
のＺ方向の静的荷重は空気バネ１８により支承さ
れるので、振動台１は第三振動発生機３−３の起
動によりＺ方向に独立して振動し従つて上記の
Ｘ，Ｙ，Ｚ夫々の方向に独立して振動試験を行な
う三自由度振動試験機の多自由度振動試験機を得
ることができたのである。

次に本発明の加振装置及び加振軸の取付部につ
いて第３図、第４図ａ，ｂ，ｃと共に説明する。

前記の第１図、第２図においては加振装置及び
加振軸の取付部はＸ，Ｙ及びＺ方向に用いるもの
を区別するために異なる符号を用いて説明した
が、これらのものは同一構成のものであるので、
第３図、第４図ａ，ｂ，ｃにおいては、単一の符
号で代表するものとし以下説明する。

第３図等の各図において、１は試料等を搭載す
る振動台、２は加振軸、３は振動発生機である。
加振軸２は円柱状の軸部２ａと、軸部２ａの一端
に両側に直角方向に延びた軸受部２ｂとを有する
略Ｔ字形をしており、軸受部２ｂと振動台１に固
着された押えアーム４と、着脱可能な押えアーム
片４ａとで軸受部支承部を構成している。すなわ
ち、第４図ｂ、第４図ｃに示すように、軸受部２
ｂを貫通して油の流路を設けると共に、軸受部２
ｂの前面及び後面に凹設した、ポケツト２ｃ内に
該流路の吐出口を設け、軸受部２ｂを押えアーム
４と押えアーム片４ａの間に挟入して、該ポケツ
ト２ｃと押えアーム片４ａの内面に数十μのギヤ
ツプをもつて対向させ取り付け部を構成してい
る。ここで、軸受部２ｂの前面側は、前記油の流
路の出口とポケツト２ｃを設けず、直接振動台１
に対向させるようにしてもよい。そして、油圧源
５により該ポケツト２ｃに高圧の油圧をかけるこ
とにより、第４図ｂに示すように加振軸２の矢印
で示した軸心方向には充分な剛性をもたせ、軸心
方向の振動を伝えるようにしている。一方、軸部
２ａと押えアーム４とは軸心方向に対して直角方
向には充分な間隔を開け、油圧をかけたときに軸
心方向に対して直角方向には互いにフリーの状態
になるようにしている。

６は加振軸２の軸部２ａの中間に装着された油
圧ガイドで、油圧ガイド６は図示しない床面に固
着されると共に、図示しない床面上に、適宜配設
された油圧源５からの油圧により加振軸２を数十
μのギヤツプをもつて保持し、加振軸２を軸心方
向にのみ移動できるようにガイドしている。

加振軸２の軸受部２ｂと反対側端部は第３図に
示すように振動発生機３のテーブル７に固定され
ていて、テーブル７の端部には駆動コイル８が装
着され、駆動コイル８はヨーク９に設けた隙間に
挿入されている。ヨーク９は図示していない床面
に固定されると共に、内部に励磁用コイル１０を
有し、励磁用コイル１０に図示しない手段により
直流電流を流す事により駆動コイル８を横切る１
１の様な直流磁界を発生させ、駆動コイル８に図
示しない手段により交流電流を流す事によりテー
ブル７を振動させるようにしている。

以上詳細に説明したように、本発明は、発明１
において、水平に形成された方形直方体状の振動
台と、該振動台のＸ方向の１側壁面に一端部の軸
受部が押さえアームによつて取り付けられ、その
中央部はＸ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支
承されると共に他端部は床面に設けられた電動型
の第一振動発生機に連結された第一加振軸と、前
記振動台のＸ方向で第一加振軸を取り付けた前記
１側壁面に対向する他の側壁面に該第一加振軸の
軸線上で一端部の軸受部が押さえアームによつて
取り付けられ、その軸部はＸ方向のみに滑動自在
に床面に設けられた油圧ガイドで支承される第一
ガイド軸を有する第一油圧ガイド装置と、前記振
動台のＹ方向の１側壁面に一端部の軸受部が押さ
えアームによつて取り付けられ、その中央部はＹ
方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承されると
共に他端部は床面に設けられた電動型の第二振動
発生機に連結された第二加振軸と、前記振動台の
Ｙ方向で第二加振軸を取り付けた前記１側壁面に
対向する他の側壁面に該第二加振軸の軸線上で一
端部の軸受部が押さえアームによつて取り付けら
れ、その軸部はＹ方向のみに滑動自在に床面に設
けられた油圧ガイドで支承される第二ガイド軸を
有する第二油圧ガイド装置と、水平面内でＸおよ
びＹ方向に夫々独立して振動するように下面に静
圧軸受を床面との間に設けた前記振動台とにより
構成し、発明２において、前記振動台のＸ方向お
よびＹ方向夫々における加振軸と油圧ガイド装置
の構成を発明１と同じＸおよびＹ方向に有し、更
に前記振動台のＺ方向の下面に、一端部の軸受部
が押さえアームによつて取り付けられ、その中央
部はＺ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承さ
れると共に他端部は床面に設けられた電動型の第
三振動発生機に連結された第三加振軸とにより構
成され、水平面でＸおよびＹ方向に並びに垂直面
でＺ方向に夫々独立して振動するように、第三加
振軸の中央下部に前記振動台の静的加重を支承す
る空気バネを床面との間に設けたので、これらの
構成に係る多自由度振動試験機は、構造が簡単と
なり、高周波においても周波数特性に勝れ、ま
た、加振軸を軸心方向にガイドするガイド軸受が
独立して設けられているので、強固なガイドが可
能となり、振動台と加振軸の軸心方向の対向側壁
面に油圧ガイド装置を設けているので、振動台に
ねじれ振動の生じない、加振源としての電動型の
振動発生機によく適合して高周波数までのＸ、
Ｙ、及びＺ方向の夫々独立した加振が可能となる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の実施例の１の発明の一部断
面で示した平面図、第１図ｂは第１図ａのＸ−Ｘ
方向側面図、第２図は本発明の実施例の２の発明
の一部断面で示した側面図、第３図は本発明の実
施例に用いられる加振装置を説明する断面図、第
４図ａは本発明の振動台への加振軸の取付部の斜
視図、第４図ｂは第４図ａのＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ断面
図、第４図ｃは第４図ａの取付部近傍の要部斜視
図、第５図ａは従来第二例の平面図、第５図ｂは
従来第二例の側面図、第６図ａは従来第二例の他
の例の平面図、第６図ｂは従来第二例の他の例の
側面図である。 １……振動台、２……加振軸、２ａ……円筒状
軸部、１−１……Ｘ方向の１側壁面、１−２……
Ｙ方向の１側壁面、１−５……振動台の下面、１
−１１……Ｘ方向で対向する他の側壁面、２ｂ…
…軸受部、２ｃ……ポケツト、１−２２……Ｙ方
向で対向する他の側壁面、２−１……Ｘ方向の第
一加振軸、２−２……Ｙ方向の第二加振軸、２−
３……Ｚ方向の第三加振軸、３……振動発生機、
３−１……Ｘ方向の第一振動発生機、３−２……
Ｙ方向の第二振動発生機、３−３……Ｚ方向の第
三振動発生機、４……押さえアーム、４ａ……ア
ーム片、４−１……Ｘ方向の押さえアーム、４−
２……Ｙ方向の押さえアーム、４−３……Ｚ方向
の押さえアーム、５……油圧源、６……油圧ガイ
ド、６−１……Ｘ方向の油圧ガイド、６−２……
Ｙ方向の油圧ガイド、６−３……Ｚ方向の油圧ガ
イド、７−１……第一振動発生機３−１のテーブ
ル、７−２……第二振動発生機３−２のテーブ
ル、７−３……第三振動発生機３−３のテーブ
ル、８……駆動コイル、９−３……ヨーク、１０
……励磁用コイル、１１……直流磁界、１２……
静圧軸受、１３……床面、１３−１……基礎部
材、１４−１……Ｘ方向の第一ガイド装置、１４
−２……Ｙ方向の第二ガイド装置、１５−１……
Ｘ方向の第一ガイド軸、１５−２……Ｙ方向の第
二ガイド軸、１６−１……Ｘ方向の押さえアー
ム、１６−２……Ｙ方向の押さえアーム、１７−
１……Ｘ方向の油圧ガイド、１７−２……Ｙ方向
の油圧ガイド、１８……空気バネ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平に形成された方形直方体状の振動台と、 該振動台のＸ方向の１側壁面に一端部の軸受部
   が押さえアームによつて取り付けられ、その中央
   部はＸ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承さ
   れると共に他端部は床面に設けられた電動型の第
   一振動発生機に連結された第一加振軸と、 前記振動台のＸ方向で第一加振軸を取り付けた
   前記１側壁面に対向する他の側壁面に該第一加振
   軸の軸線上で一端部の軸受部が押さえアームによ
   つて取り付けられ、その軸部はＸ方向のみに滑動
   自在に床面に設けられた油圧ガイドで支承される
   第一ガイド軸を有する第一油圧ガイド装置と、 前記振動台のＹ方向の１側壁面に一端部の軸受
   部が押さえアームによつて取り付けられ、その中
   央部はＹ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承
   されると共に他端部は床面に設けられた電動型の
   第二振動発生機に連結された第二加振軸と、 前記振動台のＹ方向で第二加振軸を取り付けた
   前記１側壁面に対向する他の側壁面に該第二加振
   軸の軸線上で一端部の軸受部が押さえアームによ
   つて取り付けられ、その軸部はＹ方向のみに滑動
   自在に床面に設けられた油圧ガイドで支承される
   第二ガイド軸を有する第二油圧ガイド装置と、 水平面内でＸおよびＹ方向に夫々独立して振動
   するように下面に静圧軸受を床面との間に設けた
   前記振動台とにより構成されたことを特徴とする
   多自由度振動試験機。 ２ 水平に形成された方形直方体状の振動台と、
   該振動台のＸ方向の１側壁面に一端部の軸受部が
   押さえアームによつて取り付けられ、その中央部
   はＸ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承され
   ると共に他端部は床面に設けられた電動型の第一
   振動発生機に連結された第一加振軸と、 前記振動台のＸ方向で第一加振軸を取り付けた
   前記１側壁面に対向する他の側壁面に該第一加振
   軸の軸線上で一端部の軸受部が押さえアームによ
   つて取り付けられ、その軸部はＸ方向のみに滑動
   自在に床面に設けられた油圧ガイドで支承される
   第一ガイド軸を有する第一油圧ガイド装置と、 前記振動台のＹ方向の１側壁面に一端部の軸受
   部が押さえアームによつて取り付けられ、その中
   央部はＹ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承
   されると共に他端部は床面に設けられた電動型の
   第二振動発生機に連結された第二加振軸と、 前記振動台のＹ方向で第二加振軸を取り付けた
   前記１側壁面に対向する他の側壁面に該第二加振
   軸の軸線上で一端部の軸受部が押さえアームによ
   つて取り付けられ、その軸部はＹ方向のみに滑動
   自在に床面に設けられた油圧ガイドで支承される
   第二ガイド軸を有する第二油圧ガイド装置と、 前記振動台のＺ方向の下面に、一端部の軸受部
   が押さえアームによつて取り付けられ、その中央
   部はＺ方向のみに滑動自在に油圧ガイドで支承さ
   れると共に他端部は床面に設けられた電動型の第
   三振動発生機に連結された第三加振軸とにより構
   成され、 水平面でＸおよびＹ方向に並びに垂直面でＺ方
   向に夫々独立して振動するように、第三加振軸の
   中央下部に前記振動台の静的加重を支承する空気
   バネを床面との間に設けてなることを特徴とする
   多自由度振動試験機。