JPH09178605A - 圧力駆動式振動試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダチューブ、ピストンおよびピストン
ロッドの間の摩擦が大きくならず、滑らかに動かせる圧
力駆動式振動試験装置を提供すること。 【解決手段】 テーブル１を水平方向のＸ方向およびＹ
方向に動かす駆動シリンダ４ａ，４ｂをそれぞれ継手１
３，１５を介してテーブル１に水平方向に連結し、これ
ら駆動シリンダ４ａ，４ｂにおけるそれぞれシリンダチ
ューブ５の先端に保持シリンダ２０の先端を連結すると
ともに、この保持シリンダ２０の基端を固定部１４に取
り付けたことを特徴とする。上記構成によると、保持シ
リンダが駆動シリンダのシリンダチューブを水平に支え
るようになり、自重によるシリンダチューブとピストン
ロッドの折れ曲がりを防止し、よって駆動シリンダを滑
らかに伸縮作動させることができる。そのためテーブル
の移動を滑らかに行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震波形などを再
現する場合に用いられる圧力駆動式振動試験装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地震などのような振動を再現して様々な
実験を行うために、圧力駆動式振動試験装置が使用され
ている。この種の試験装置は振動するテーブルの上に様
々な試験供試体を搭載し、この試験供試体に振動を与え
て耐震性などの試験をするものである。

【０００３】図４ないし図６には、従来の圧力駆動式振
動試験装置が示されており、これについて説明する。図
において１は上面に試験供試体を搭載可能なテーブルで
あり、このテーブル１は回転子２を設けた支持脚３…に
よって水平面内のＸ方向およびＹ方向に沿って移動可能
に支持されている。上記テーブル１のＸ方向およびＹ方
向のそれぞれ端部には、それぞれ駆動シリンダ４ａ，４
ｂが連結されている。これら駆動シリンダ４ａ，４ｂは
油圧シリンダであり、それぞれシリンダチューブ５とピ
ストン６とピストンロッド７を有しており、このシリン
ダチューブ５とピストンロッド７が互いに伸縮自在に連
結されて構成されている。このシリンダチューブ５内に
はピストン６によって区画された油圧室８ａ，８ｂが形
成されており、これら油圧室８ａ，８ｂは外部に設けら
れた制御弁９を介してタンク１０およびポンプ１１と連
通されている。制御弁９を制御するとポンプ１１より作
動油が油圧室８ａまたは８ｂに送り込まれる。これによ
り、ピストン６が前進または後進し、よってピストンロ
ッド７が伸長作動する。上記ピストンロッド７はシリン
ダチューブ５の先端に開口したロッド突出口１２から突
出されており、このピストンロッド７の先端はテーブル
側の自在継手１３を介してテーブル１に連結されてい
る。そして上記シリンダチューブ５の基端は固定部側の
自在継手１５を介して固定部１４、例えばコンクリート
で形成された固定壁１４ａに連結されている。

【０００４】このような試験装置は、油圧シリンダ４
ａ，４ｂを伸縮作動させると、テーブル１がＸ方向およ
びＹ方向に移動され、よってテーブル１に２次元的な様
々な運動を与えることができ、この上に載置される試験
供試体に様々な振動を与えて試験を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な油圧シリンダ４ａ，４ｂは水平に配置されており、し
かもこれら油圧シリンダ４ａ，４ｂの両端部はそれぞれ
自在継手１３および１５を介してテーブル１および固定
部１４に取り付けられているので、油圧シリンダ４ａ，
４ｂの自重によってシリンダチューブ５とピストンロッ
ド７が図６に示すように「く」の字形に折れ曲がり、シ
リンダチューブ５とピストン６との間およびシリンダチ
ューブ５とピストンロッド７との間にこじりが生じるこ
とがある。このため、シリンダチューブ５とピストン６
との間、およびシリンダチューブ５とピストンロッド７
との間の摩擦が大きくなり、油圧シリンダ４ａ，４ｂの
伸縮作動が円滑に行われず、テーブル１を滑らかに動か
すことができなくなることがある。

【０００６】本発明は上記の事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、シリンダチューブとピ
ストンおよびピストンロッドとの間の摩擦が大きくなら
ず、滑らかに動かすことができる圧力駆動式振動試験装
置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、振動試験をする試験供試体が搭
載されるテーブルと、このテーブルの水平方向に沿うＸ
方向およびＹ方向の端部にそれぞれ水平方向に沿って連
結され、相互に伸縮可能に連結されたシリンダチューブ
およびピストンロッドを有し、上記ピストンロッドの先
端がテーブル側継手を介して上記テーブルに連結される
とともに、上記シリンダチューブの基端が固定部側継手
を介して固定部に連結され、上記テーブルに上記Ｘ方向
およびＹ方向の振動を与える駆動シリンダと、上記テー
ブルをＸ方向およびＹ方向の振動を可能にして支持する
支持脚と、先端が一方の継手を介して上記シリンダチュ
ーブの先端に連結されるとともに、基端が他の継手を介
して上記固定部に取り付けられ、上記シリンダチューブ
の先端を支える保持手段と、を具備したことを特徴とし
ている。

【０００８】請求項１の構成によると、保持手段がシリ
ンダチューブを水平に支えるようになり自重によるシリ
ンダチューブとピストンロッドの折れ曲がりを防止し、
よって駆動シリンダを滑らかに伸縮作動させることがで
きる。そのためテーブルの移動を滑らかに行うことがで
きる。

【０００９】請求項２の発明は、上記駆動シリンダの固
定側継手と上記保持手段の他の継手は鉛直方向に沿う同
一直線上に設けられていることを特徴とする請求項１記
載の圧力駆動式振動試験装置である。

【００１０】請求項２の構成によると、駆動シリンダの
固定部側継手と保持手段の他の継手とが鉛直方向に沿う
同一直線上に設けられているため、駆動シリンダが水平
面内で回動しても保持手段が伸縮することがなく、駆動
シリンダを確実に支持することができる。よって保持手
段を伸縮構造にしなくても、または伸縮構造にしてもそ
の構造を簡単にすることができる。

【００１１】請求項３の発明は、上記支持脚はＸ方向お
よびＹ方向に対して垂直なＺ方向に伸縮可能であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力駆動
式振動試験装置である。

【００１２】請求項３の構成によると、上記支持脚がＺ
方向に伸縮自在に形成されているから、テーブルをＸ方
向およびＹ方向ばかりでなくＺ方向へも移動可能であ
り、よって３次元方向へ移動させることができる。

【００１３】請求項４の発明は、上記保持手段はシリン
ダチューブおよびピストンロッドを有して伸縮自在なシ
リンダであることを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれか１に記載の圧力駆動式振動試験装置である。

【００１４】請求項４の構成によると、伸縮自在なシリ
ンダで駆動シリンダのシリンダチューブを支えるように
したから駆動シリンダの自重を良好に支持することがで
きる。また、このような構造にすれば、保持手段の基端
側継手と駆動シリンダの固定側継手が垂直方向に沿う同
一方向に位置されなくても、あるいはテーブルがＺ方向
に移動する場合であっても保持手段が伸縮可能であるか
ら駆動シリンダの上下方向の動きに追従することがで
き、駆動シリンダを良好に支持することができる。

【００１５】請求項５の発明は、上記保持手段を構成す
るシリンダはアキュムレータに連結されていることを特
徴とする請求項４記載の圧力駆動式振動試験装置であ
る。請求項５の構成によると、保持手段としてのシリン
ダがアキュムレータに連結されているため、この保持シ
リンダに対して適宜の流体圧を掛けておけば、駆動シリ
ンダに上下動が生じても駆動シリンダの自重を良好に支
持することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧力駆動式振動試
験装置について図１および図２に示す第１の実施例に基
づいて説明する。なお、この実施例において、前述の図
４ないし図６に示した従来と同一部材であってよい部材
は同一符号を付してその説明を省略する。すなわち、１
はテーブル、３は上部に回転子２…を備えた支持脚、４
ａおよび４ｂは油圧シリンダなどからなる駆動シリン
ダ、５はそのシリンダチューブ、６はピストン、７はピ
ストンロッド、８ａ，８ｂは油圧室、９は制御弁、１０
はタンク、１１は油圧ポンプ、１２はロッド突出口、１
３はテーブル側の自在継手、１４は例えばコンクリート
で形成された固定部、１５は固定部側の自在継手、をそ
れぞれ示し、これら部材は従来と同一であってよい。

【００１７】本実施例は、それぞれの油圧シリンダ４
ａ，４ｂが保持手段により支持されている。本実施例の
保持手段は、保持シリンダ２０からなり、この保持シリ
ンダ２０は、図２に示す通り、シリンダチューブ２１と
ピストン２２とピストンロッド２３とで構成されてお
り、これらシリンダチューブ２１とピストンロッド２３
が互いに伸縮自在となっている。シリンダチューブ２１
とピストン２２とで囲まれた一方の空間には油圧室２４
が形成されており、他方の空間は大気開放室２５となっ
ている。上記油圧室２４は配管２５を介してアキュムレ
ータ２６に連結されている。このアキュムレータ２６は
油圧を調整することにより保持シリンダ２０の油圧室２
４で生じるばね定数を調整可能としている。そのため油
圧シリンダ４ａ，４ｂの自重に対応させてアキュムレー
タ２６の圧力を適宜に調整し、ばね定数を決定して良好
な支持を行う。

【００１８】ピストンロッド２３の先端は継手２７を介
して上記油圧シリンダ４ａ，４ｂのシリンダチューブ５
の先端部に連結されているとともに、シリンダチューブ
２１の基端は、ピン２８を介して回動軸２９に対して上
下に回動自在に連結されている。回動軸２９は支持台３
０に対し鉛直方向に立設されており、この回動軸２９は
垂直線を中心として回動可能となっている。

【００１９】この回動軸２９の取り付け位置は、本実施
例の場合、上記油圧シリンダ４ａ，４ｂのシリンダチュ
ーブ５に連結された固定部側の自在継手１５の鉛直下
方、すなわち、上記固定部側の自在継手１５と回動軸２
９が鉛直方向の同軸位置に配置されている。つまり、こ
の回動軸２９の中心線を中心軸として前記油圧シリンダ
４ａ，４ｂおよび保持シリンダ２０は水平方向に回動可
能となっており、よって油圧シリンダ４ａ，４ｂと保持
シリンダ２０は側面視で直角三角形の二辺をなしてい
る。

【００２０】このような構成を有する圧力駆動式振動試
験装置の作用を説明する。上記圧力駆動式振動試験装置
を用いて振動試験を行う際には、まずアキュムレータ２
６を作動させ、保持シリンダ２０の油圧室２４を適宜の
油圧に保ち、この保持シリンダ２０で油圧シリンダ４
ａ，４ｂの自重を支持する。そして油圧シリンダ４ａ，
４ｂに連結されている制御弁９を作動させて油圧室８ａ
および油圧室８ｂに交互に作動油を供給すると、これに
応じてピストン６が交互に前進および後進する。このた
め、ピストン６に取り付けられているピストンロッド７
が伸縮し、よってテーブル側自在継手１３を介してテー
ブル１を水平方向に往復運動させることができ、このテ
ーブル１上の試験供試体に対して振動させることができ
る。

【００２１】このような油圧シリンダ４ａ，４ｂは、水
平方向に架け渡されているとともに両端がテーブル側の
自在継手１３と固定部側の自在継手１５とに支持されて
おり、そのため油圧シリンダ４ａ，４ｂは自らの自重に
より折れ曲がり易くなっている。しかしながら本実施例
ではシリンダチューブ５に保持シリンダ２０が取り付け
てあり、この保持シリンダ２０で折れ曲がろうとする油
圧シリンダ４ａ，４ｂを支持している。すなわち保持シ
リンダ２０は、ピストンロッド２３の先端が継手２７を
介して上記油圧シリンダ４ａ，４ｂのシリンダチューブ
５の先端に連結されているとともに、シリンダチューブ
２１の基端がピン２８を介して回動軸２９に連結されて
いるから、上記油圧シリンダ４ａ，４ｂの自重をこの保
持シリンダ２０で支持することができる。特に、保持シ
リンダ２０は油圧シリンダ４ａ，４ｂのシリンダチュー
ブ５の先端を支えることになるのでこのシリンダチュー
ブ５の先端が降下することを防止するようになる。

【００２２】したがって、水平に架設されている油圧シ
リンダ４ａ，４ｂのシリンダチューブ５とピストンロッ
ド７が図６に示すように「く」の字形に折れ曲がるを防
止するようになり、シリンダチューブ５とピストン６と
の間およびシリンダチューブ５とピストンロッド７との
間のこじりを防止するとともに摺動摩擦を小さく保つこ
とができ、油圧シリンダ４ａ，４ｂの伸縮作動が円滑に
行われるようになり、テーブル１を滑らかに動かすこと
ができる。

【００２３】また、本実施例の場合、保持シリンダ２０
の基端はピン２８を介して回動軸２９に連結されてお
り、この回動軸２９の鉛直線上に上記油圧シリンダ４
ａ，４ｂの固定部側自在継手１５が取り付けられている
から、油圧シリンダ４ａ，４ｂおよび保持シリンダ２０
は回動軸２９の中心線上で水平方向に回動可能となって
おり、よって油圧シリンダ４ａ，４ｂが固定部側自在継
手１５を支点として水平方向に回動しても保持シリンダ
２０は回動軸２９を中心にして油圧シリンダ４ａ，４ｂ
と一体に回動するようになる。この場合、油圧シリンダ
４ａ，４ｂと保持シリンダ２０は側面視で直角三角形の
二辺をなす構造を崩さないから、油圧シリンダ４ａ，４
ｂは途中で折れ曲がることなく水平姿勢を保持し、この
状態で水平に回動し、このとき保持シリンダ２０はその
長さを変化することはない。

【００２４】よって、保持シリンダ２０が油圧シリンダ
４ａ，４ｂの水平方向の回動を阻害することもない。こ
のようにして保持シリンダ２０が油圧シリンダ４ａ，４
ｂの伸縮および回動動作に追従するからテーブル１の移
動を良好に行わせることができる。

【００２５】なお、保持シリンダ２０の両端が上記のよ
うに連結される場合は、保持シリンダ２０の長さは変化
せず、したがって、この保持シリンダ２０は伸縮構造で
ある必要はない。このことから保持シリンダ２０の代わ
りに剛体的な保持部材（例えば鉄製の丸棒）を上記保持
シリンダ２０と同様に連結する構成にしても良い。この
場合は、伸縮構造の保持シリンダ２０やアキュムレータ
２６を設ける必要がないため、構成が非常に簡単なもの
となる。

【００２６】これに対し本発明は、保持部材の基端部の
取り付け位置に付いては、固定部側自在継手１５の鉛直
下に限らない。例えば、保持部材の下端は先端側継手２
７の直下位置で固定部に連結されていてもよい。

【００２７】しかし、このような構成の場合は、油圧シ
リンダ４ａ，４ｂが水平方向に回動すると保持部材に引
っ張り力が加わり、この保持部材が伸長しない場合は油
圧シリンダ４ａ，４ｂのシリンダチューブ５先端が下が
ってしまい、「く」の字形に折れ曲がることになる。こ
のため、保持部材は、図２に示すような伸縮式、つまり
保持シリンダ２０のような構造がよい。このような保持
シリンダ２０を用いれば、油圧シリンダ４ａ，４ｂが水
平方向に回動すると保持シリンダ２０に引っ張り力が加
わり、よってピストン２２が摺動してピストンロッド２
３が伸長し、よって油圧シリンダ４ａ，４ｂのシリンダ
チューブ５先端を水平状態に保つことができる。このた
め、伸縮動作のときにこじりを生じるなどの不具合がな
くなる。

【００２８】そして、この場合は、アキュムレータ２６
の油圧を調整して保持シリンダ２０を適宜のばね定数に
設定しておけば、保持シリンダ２０の伸縮作動が許され
るようになり、圧力方向を切換えるなどの格別な操作は
不要である。

【００２９】また、上記のような保持シリンダ２０を用
いれば、上記油圧シリンダ４ａ，４ｂが水平とは多少ず
れて取り付けられても、この保持シリンダ２０の伸縮作
動により、油圧シリンダ４ａ，４ｂが水平に取り付けら
れた場合となんら変わりなく上記油圧シリンダ４ａ，４
ｂの自重を良好に支持することができる。

【００３０】なお、上記第１の実施例は、テーブル１を
Ｘ方向およびＹ方向の２方向に振動させる振動試験装置
の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、テ
ーブル１をＸ、ＹおよびＺ方向の３方向に振動させる装
置であっても実施可能である。すなわち、図３は本発明
の第２の実施例に係わる圧力駆動式振動試験装置の側面
図であり、この実施例では第１の実施例の支持脚３…に
代わりに、油圧などにより上下方向に伸縮可能な支持脚
１６…を用いており、この伸縮支持脚１６…の伸縮作用
によりテーブル１を上下に移動可能としてある。よって
この圧力駆動式振動試験装置は試験供試体に対して３次
元的な振動試験を行うことができる構成となっている。

【００３１】上述のように、伸縮支持脚１６…が上下方
向に移動可能に形成されている場合、テーブル１は上下
に移動し、水平方向に掛け渡されている油圧シリンダ４
ａ，４ｂは、テーブル側の自在継手１３が上下移動する
のでシリンダチューブ５の先端も上下に移動する。この
シリンダチューブ５の先端に連結されている保持シリン
ダ２０は、シリンダチューブ５先端の上下移動に伴い伸
縮する必要がある。このために、油圧室２８をアキュム
レータ２６に連結し、アキュムレータ２６の油圧を調整
して保持シリンダ２０を適宜のばね定数に設定しておけ
ば、保持シリンダ２０の伸縮作動が許されるようにな
り、圧力方向を切換えるなどの格別な操作は不要であ
る。

【００３２】よって、この実施例の場合も、保持シリン
ダ２０が油圧シリンダ４ａ，４ｂを水平姿勢に支持する
とともに、テーブル１の上下移動に伴い油圧シリンダ４
ａ，４ｂの先端部が上下に動く場合であっても保持シリ
ンダ２０が伸縮することによって油圧シリンダ４ａ，４
ｂ上下動に追従し、シリンダチューブ５の上下動を阻害
することはない。

【００３３】このようなことから、テーブル１が３次元
的に移動する場合でも油圧シリンダ４ａ，４ｂの自重に
よるこじれを防止することができる。よって油圧シリン
ダ４ａ，４ｂの摩擦が小さくなり、滑らかにテーブル１
を移動させ、テーブル１に搭載された試験供試体を振動
させることができる。

【００３４】なお、第１の実施例および第２の実施例で
は、駆動シリンダとして油圧シリンダ４ａ，４ｂを用い
たが、本発明は油圧作動でなくても良く、他の液体や気
体などの適宜の流体で作動させるものであって良い。

【００３５】また、保持シリンダ２０は先に説明した通
り、伸縮する構造に限らず、また例え伸縮する構造を採
用する場合であっても油圧作動でなくても良く、他の液
体や気体などの適宜の流体または適宜の弾性体で作動さ
せるものであっても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、シリンダチューブを保持手段で支え、自重によ
るシリンダチューブとピストンロッドの折れ曲がりが防
止され、よって駆動シリンダを滑らかに伸縮作動させる
ことができる。そのためテーブルの移動を滑らかに行う
ことができる。

【００３７】請求項２の発明によれば、固定部側の自在
継手と保持手段の他の継手とが鉛直方向に沿う同一直線
上に設けられているため、駆動シリンダが水平面内で回
動した場合は保持手段も一体に回動し、保持手段は伸縮
せず、よって駆動シリンダを確実に支持可能な圧力駆動
式振動試験装置を提供することができる。

【００３８】請求項３の発明によれば、上記支持脚がＺ
方向に伸縮自在に形成されているから、テーブルをＸ、
Ｙ方向およびＺ方向の３次元方向へ移動させることがで
きる。

【００３９】請求項４の発明によれば、伸縮自在なシリ
ンダで駆動シリンダのシリンダチューブを支えるように
したから駆動シリンダの自重を良好に支持することがで
きる。

【００４０】請求項５の発明によれば、保持手段として
のシリンダがアキュムレータに連結されているため、こ
の保持シリンダに対して適宜の流体圧を掛けることがで
き、駆動シリンダの自重を良好に支持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる圧力駆動式振動
試験装置の平面図。

【図２】同実施例に係わる圧力駆動式振動試験装置の側
面図。

【図３】本発明の第２の実施例に係わる圧力駆動式振動
試験装置の側面図。

【図４】従来の圧力駆動式振動試験装置の平面図。

【図５】従来の圧力駆動式振動試験装置の側面図。

【図６】従来の圧力駆動式振動試験装置の油圧シリンダ
がこじた状態を示す図。

【符号の説明】

１…テーブル ３…支持脚 ４ａ，４ｂ…油圧シリンダ ５…シリンダチューブ ６…ピストン ７…ピストンロッド ８ａ，８ｂ…油圧室 ９…制御弁 １３…テーブル側の自在継手 １４…固定部 １５…固定部側の自在継手 １６…伸縮支持脚 ２０…保持シリンダ ２１…シリンダチューブ ２２…ピストン ２３…ピストンロッド ２４…油圧室 ２６…アキュムレータ ２７…継手 ２８…ピン ２９…回動軸

フロントページの続き (72)発明者 植田 敏和 山口県下関市彦島江の浦町六丁目16番１号 三菱重工業株式会社下関造船所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動試験をする試験供試体が搭載される
   テーブルと、 このテーブルの水平方向に沿うＸ方向およびＹ方向の端
   部にそれぞれ水平方向に沿って連結され、相互に伸縮可
   能に連結されたシリンダチューブおよびピストンロッド
   を有し、上記ピストンロッドの先端がテーブル側継手を
   介して上記テーブルに連結されるとともに、上記シリン
   ダチューブの基端が固定部側継手を介して固定部に連結
   され、上記テーブルに上記Ｘ方向およびＹ方向の振動を
   与える駆動シリンダと、 上記テーブルをＸ方向およびＹ方向の振動を可能にして
   支持する支持脚と、 先端が一方の継手を介して上記シリンダチューブの先端
   に連結されるとともに、基端が他の継手を介して上記固
   定部に取り付けられ、上記シリンダチューブの先端を支
   える保持手段と、 を具備したことを特徴とする圧力駆動式振動試験装置。
2. 【請求項２】 上記駆動シリンダの固定側継手と上記保
   持手段の他の継手は鉛直方向に沿う同一直線上に設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の圧力駆動式振
   動試験装置。
3. 【請求項３】 上記支持脚はＸ方向およびＹ方向に対し
   て垂直なＺ方向に伸縮可能であることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の圧力駆動式振動試験装置。
4. 【請求項４】 上記保持手段はシリンダチューブおよび
   ピストンロッドを有して伸縮自在なシリンダであること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１に記
   載の圧力駆動式振動試験装置。
5. 【請求項５】 上記保持手段を構成するシリンダはアキ
   ュムレータに連結されていることを特徴とする請求項４
   記載の圧力駆動式振動試験装置。