JPH09250965A - 平板型リンクジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 １台のＸ軸加振機使用時においても、Ｙ軸ま
わりのモーメントの発生を抑制できる振動試験装置用の
平板型リンクジョイントを提供する。 【解決手段】 Ｘ軸加振機２で加振を行う振動台４の載
置面を形成した平板と、平板のＸ軸方向両端に、Ｚ軸方
向に複数配列され、平板のＸ軸方向両端をＸ軸加振機の
加振ロッド３の先端、および振動台４の加振部に、それ
ぞれ連結するピン支承軸受とからなる。これにより、振
動台に発生しようとするＹ軸まわりのモーメントは抑制
され、振動台のＸＺ面内の特定方向であるＸ軸方向のみ
の加振が正確に行われ、振動台に載置して振動試験を行
う供試体の、精度の高い計測データが得られる。また、
ＸＺ面を上下動させて行う、Ｙ軸方向の振動試験も同時
に支障なく行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の振動特性
を把握するため、構造物を設置した振動台と振動台を加
振する加振機とを連結し、加振機からの加振力を振動台
に伝達するリンクジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物の耐振強度等を試験する振動試験
では、供試体を設置した振動台の載置面を、載置面と平
行な平面内の特定方向に加振して、その方向の供試体の
振動特性を求め、これを各方向でくり返すことにより、
供試体の全方向の振動特性を求めて、供試体、若しくは
供試体で模擬した構造物の耐振強度等を求めるようにし
ている。また、供試体を設置した振動台の載置面を、載
置面と直交する法線方向にだけ加振して、若しくは、上
述した平面内の特定方向の加振と同時に、法線方向にも
加振して試験する場合もある。

【０００３】従って、供試体を振動させて正確な耐振実
験解析を行うためには、特に指令値通りの、平面内の特
定方向にだけ供試体を加振し、特定方向以外の加振が行
われないようにする必要がある。このため、振動試験装
置において、振動試験を行う供試体を設置して振動させ
る振動台では、設置された供試体を特定方向に加振す
る、目的とした方向の加振を正確に行う必要があり、回
転を含む、目的としない方向の振動は、できるだけ０に
する必要がある。

【０００４】一方、振動試験装置において、振動台を加
振する加振機は、加振方向、すなわち加振機に１本設け
られ、振動台の平面内の一方向に振動させる加振ロッド
の軸心方向（以下Ｘ軸方向という）、のみに振動を発生
させるようにしたＸ軸加振機と、振動台の法線方向に振
動させる加振ロッドの軸心方向（以下Ｙ軸方向）のみ
に、振動を発生させるようにしたＹ軸加振機とが使用さ
れている。

【０００５】このような振動試験装置において、特に、
振動台とＸ軸加振機を連結するためには、リンクジョイ
ントが使用されている。このリンクジョイントは、従
来、図７に示すように、支持構造物０１０に固定された
Ｘ軸加振機０２の加振ロッド０３の先端を一端に、球面
軸受で連結するとともに、他端を振動台０４の加振部
に、同様に球面軸受で連結するようにしたロッド状の１
本のリンクジョイント０１が使用されている。このよう
に、ピンジョイントでＸ軸加振機０２と振動台０４を連
結するリンクジョイント０１では、加振するＸ軸方向の
軸力０５を振動台０４に伝えることはできるが、モーメ
ントを伝えることはできない。

【０００６】すなわち、リンクジョイント０１の両端が
球面軸受で、加振ロッド０３および振動台０４と連結さ
れているため、リンクジョイント０１の軸心が、振動台
０４および振動台０４に取付けられる構造物の重心位置
から外れる偏心により、付随的に振動台０４に発生する
回転振動（面外モーメント）０７は抑制できない。従っ
て、この偏心により発生する面外モーメント０７を抑制
するためには、何らかの機構により、振動台０４に対し
対抗するモーメントを加え、振動台０４平面内の特定方
向のみの加振をできるようにする必要がある。

【０００７】このような、Ｘ軸加振機０２で加振するこ
とで、振動台０４に発生するＸ軸廻りでない面外モーメ
ント０７に対抗する、面外モーメントを外部から振動台
０４に伝え、面外モーメント０７を抑えるためには、図
８に示すよう、Ｘ軸加振機０２をそのモーメント中心軸
０６より離して、２台以上設置するか、または、図９に
示すように、面外モーメント０７の面内にガイド０９を
設置する必要がある。

【０００８】すなわち、図８に示すように、Ｘ軸加振機
０２を２台以上設けて、振動台０４のモーメント中心軸
０６より離れた位置を、それぞれのＸ軸加振機０２に連
結するとともに、振動台０４のＹ軸加振機による法線方
向の運動を自在にした、リンクジョイント０１で加振し
て、偏心により発生する面外モーメント０７に対抗する
モーメントを発生させる抑制力０８を、各リンクジョイ
ント０１に発生させ、又は図９に示すように、Ｘ軸加振
機０２の軸力０５による、振動台０４のＸ軸方向および
Ｙ軸方向の運動は許容し、それ以外の運動は拘束して振
動台０４を振動させるガイド０９を設けて、偏心等によ
り発生する面外モーメント０７に対抗するモーメントを
発生させる、抑制力０８をガイド０９に発生させること
によって、振動台０４の面外モーメント０７の発生を防
止して、振動台０４、換言すれば振動台０４上に設けた
供試体を、Ｘ軸方向の特定方向にのみに正確に加振する
ことができる。

【０００９】しかしながら、上述のように、２台以上Ｘ
軸加振機０２を使用して、振動台０４に発生する面外モ
ーメント０７を抑制する機構では、２台以上のＸ軸加振
機０２を必要とするとともに、２台以上のＸ軸加振機０
２を同期して駆動させる制御、駆動装置が必要となり、
コスト高になる不具合がある。また、振動台０４の周辺
に２台以上のＸ軸加振機０２を設置する必要があるた
め、振動試験装置をコンパクトに纏めることができない
という不具合もある。

【００１０】また、振動台０４のＸ軸方向に振動する運
動は、許容し、それ以外の運動は、拘束するようにした
ガイド０９を使用して、振動台０４に発生する面外モー
メント０７を抑制する機構では、振動台０４の周辺に、
ガイド０９を正確に設置する必要があるとともに、ガイ
ド０９を支持するとともに、面外モーメント０７の発生
を抑制できる強度を持つ、支持構造体を振動台０４の周
辺に設置する必要があり、振動試験装置をコンパクトに
纏めることができないという不具合がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の不具
合を解消するため、Ｘ軸加振機を２台以上、もしくは振
動台をＸ軸方向、Ｙ軸方向にのみガイドするガイドを設
置することなく、１台のＸ軸加振機と振動台とを連結さ
せるだけで、Ｘ軸方向の振動台加振時に、振動台に発生
する、Ｘ軸廻りでない面外モーメントを抑制する抑制力
を振動台が受けられるようにし、振動試験装置を簡素
（コンパクト）で、しかも、廉価にできる平板型リンク
ジョイントを提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の平板
型リンクジョイントは、次の手段とした。 （１） 構造物等の振動試験を行う供試体を載置して、
Ｘ軸加振機によりＸ軸方向に加振される、振動台の平板
状の供試体載置面と平行なＸＺ面が形成された平板を設
けた。なお、振動台に形成されるＸＺ面は、通常水平な
面にされるが、必ずしも水平面に限定されるものではな
い。また、振動台が加振される方向の平板の両端には、
Ｘ軸方向と直交する、Ｚ軸と平行な直線にされた端部を
設けることが好ましい。 （２） 一端が平板のＸ軸方向両端のそれぞれに固着さ
れて、平板の両端にＺ軸方向に複数配列されるととも
に、平板の一端側に固着された、それぞれの他端を、Ｘ
軸加振機に設けられ、加振力を発生させる加振ロッドの
先端に、また平板の他端側に固着された、それぞれの他
端を振動台の加振部に、それぞれ連結するピン支承軸受
を設けた。なお、ピン支承軸受は、平板の幅方向、Ｚ軸
方向に挿通された軸の外周に固着された、球形外周面を
設けたピン支承軸受内輪と、ピン支承軸受内輪の球形外
周面上を、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸まわりに回動す
るようにした、ピン支承軸受外輪とからなるものにする
ことが好ましい。

【００１３】本発明の平板型リンクジョイントは上述の
手段により、振動台のＹ軸方向の振動を許容して、Ｘ軸
加振時に発生するＸ軸廻りでない面外モーメント、すな
わち、Ｙ軸まわりのモーメントを伝えることができる。
すなわち、加振ロッドと振動台とは、Ｚ軸まわりの回転
を自由にして連結され、Ｘ軸加振時においても、Ｙ軸加
振機により振動台をＹ軸方向に振動させる、Ｙ−Ｚ面内
の動きは自由にするとともに、Ｙ軸まわりの回転は拘束
して、ＸＺ面内に発生するモーメントを伝えることがで
きる。

【００１４】これにより、Ｘ軸加振機の加振により振動
台のＸＺ面内に発生する、Ｙ軸まわりのモーメントは、
Ｘ軸加振機へ横荷重として作用し、Ｘ軸加振機にて受け
させることが可能となり、Ｙ軸まわりのモーメントの発
生を抑制できる。

【００１５】また、Ｙ軸方向の加振時には、上述したよ
うに、従来のリンクジョイントと同様、Ｙ−Ｚ面内の動
きは自由であるため、Ｙ軸方向の振動には、影響を与え
ないので、水平−垂直２方向加振振動試験装置に使用で
きる。

【００１６】さらに、他のＹ軸まわりの回転モーメント
の発生を抑制する機構が不要となり、従来の２台以上の
Ｘ軸加振機を設ける場合、若しくはガイドを設ける場合
に比較して、コンパクト化できるとともに、振動試験装
置を低廉のものにできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の平板型リンクジョイント
の実施の一形態を図面にもとづき説明する。

【００１８】図１は本発明の平板型リンクジョイントの
実施の第１形態を使用した振動試験装置の平面模式図、
図２は図１の正面模式図、図３は図１においてＸ軸加振
機の加振による振動台のモーメントの発生と、それを伝
える力の関係を示す図である。

【００１９】図に示すように、構造物１０に固定された
Ｘ軸加振機２の駆動により、加振ロッド３をＸ軸方向に
加振すると、加振ロッド３から加振力は、後述する平板
型リンクジョイント１を介して振動台４に伝達され、振
動台４は加振される。このとき、振動台４の面上に設置
された供試体５、および振動台４の合成された重心が、
振動台４を加振する加振ロッド３の軸心から偏心して設
置されている場合、図３に示すようにＸ軸廻りでない面
外モーメント７、すなわちモーメント中心軸６を中心と
して、ＸＺ面内のＹ軸まわりの回転振動が発生する。

【００２０】しかし、本実施の形態の平板型リンクジョ
イント１では、加振ロッド３の軸心上のほかに、モーメ
ント中心軸６をはさんだ両側でも、振動台４と連結して
加振するようにしているので、振動台４に発生する面外
モーメント７により受けた力８は、モーメント中心軸６
より離れた位置で、平板型リンクジョイント１に伝達さ
れ、平板型リンクジョイント１からＸ軸加振機２へ伝え
ることで、最終的にはＸ軸加振機２を固定する構造物１
０で、面外モーメント７を受けることが可能となり、振
動台４に発生する面外モーメント７を抑制することがで
きる。

【００２１】なお、図において、９は振動台４を単独で
Ｙ軸方向に加振したり、Ｘ軸加振機２でＸ軸方向に加振
されている振動台４を、さらにＹ軸方向に加振して供試
体５に、ＸＹ面内の振動を行わせるＹ軸加振機である。

【００２２】次に、平板型リンクジョイント１を図４に
もとづき説明する。平板型リンクジョイント１は、矩形
の平板１１と、平板１１の両端に幅方向に複数配列され
たピン支承軸受１２とからなる。すなわち、ピン支承軸
受には、平板１１の中心線上の両端に設けた中心ピン支
承軸受１３と、中心ピン支承軸受１３の両側に等間隔に
配置された側方ピン支承軸受１４からなる。

【００２３】また、図５に示すようにして、加振ロッド
３、および振動台４の取付部と結合される。すなわち、
供試体５を載置する振動台４の載置面と、平板１１とが
平行になるようにするとともに、加振方向のＸ軸方向
に、ピン支承軸受１２を設けた両端を配置するととも
に、中心ピン支承軸受１３を加振ロッド３の軸心とモー
メント中心軸６線上に配置して、加振ロッド３の先端、
および振動台４の取付部の、それぞれからピン支承軸受
１２と同配置にされて、突設されたロッドＢ１６と平板
１１の両端から突設された先端に、ピン支承軸受１２を
設けたロッドＡ１５を連結するようにしている。

【００２４】ピン支承軸受１２は、図６に示すように、
ロッドＢ１６の先端にＺ軸方向に挿通され、ナット１８
でロッドＢ１６に固着された軸１７の外周に固着され、
球面の外周面が形成されたピン支承軸受内輪１９と、ロ
ッドＡ１５の先端に固着され、内周面がピン支承軸受内
輪１９の外周面と自在に摺動するようにしたピン支承軸
受外輪２０とからなる。

【００２５】本実施の形態の平板型リンクジョイント１
は、上述のように平板１１の両端にピン支承軸受１２を
複数個並べ、振動台４のモーメント中心軸６より離れた
ところでも支承できる機構の平板型リンクジョイント１
を、Ｙ軸廻りのモーメントが発生する面と同一面（ＸＺ
平面）内に設置して、１台のＸ軸加振機２と振動台４と
の間に連結させる構成にしたので、振動台４のＹ軸方向
の振動を許容して、Ｘ軸加振時に発生するＸ軸廻りでな
い面外モーメントの発生を抑制できる。

【００２６】これにより、Ｘ軸加振機２の加振によりＸ
Ｚ面内に発生する、Ｙ軸まわりの面外モーメント７は、
２台以上のＸ軸加振機２を設け、また振動台４の外周に
ガイドを設ける等の、回転モーメントの発生を抑制する
他の機構を設けることなく、防止できる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の平板型リン
クジョイントによれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、構造物の各方向へ加振して行うＸ軸方向の振動に加
え、構造物の上下方向へ加振して行う、Ｙ軸方向の振動
を許容して、Ｘ軸方向の加振時に生じるＹ軸まわりの回
転を拘束して、振動台のＸＺ面内に発生する面外モーメ
ントをＸ軸加振機に伝えることができる。

【００２８】これにより、Ｘ軸加振機の加振によりＸＺ
面内に発生したＹ軸まわりのモーメントは、Ｘ軸加振機
へ横荷重として作用させ、Ｘ軸加振機にて受けさせるこ
とが可能となり、Ｙ軸まわりのモーメントの発生を抑制
できる。また、Ｙ軸加振時には、従来のリンクジョイン
トと同様、Ｙ−Ｚ面内の動きは自由であるため、影響を
与えないので、水平−垂直２方向加振振動台に使用でき
る。さらに、Ｙ軸まわりの面外モーメント発生の抑制に
必要としていた２台以上のＸ軸加振機、若しくはガイド
を設ける必要がなくなり、振動試験装置をコンパクト化
できるとともに低廉のものにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平板型リンクジョイントの実施の第１
形態を使用した振動試験装置の平面模式図、

【図２】図１に示す矢視Ａ−Ａにおける正面模式図、

【図３】図１においてＸ軸加振機の加振時における振動
台のモーメントの発生と、それを伝える力の関係を示す
図、

【図４】図１に示す平板型リンクジョイントの詳細を示
す図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）
に示す矢視Ｂ−Ｂにおける正面図、

【図５】図１に示す平板型リンクジョイントの結合部を
示す部分詳細図、

【図６】図５に示すＡ部断面図、

【図７】従来の１本のリンクジョイントを使用した振動
試験装置の平面模式図、

【図８】従来の２本のリンクジョイントを使用した振動
試験装置の平面模式図、

【図９】従来の振動台の周辺にガイドを設けた振動試験
装置の平面模式図である。

【符号の説明】

１ 平板型リンクジョイント ２ Ｘ軸加振機 ３ 加振ロッド ４ 振動台 ５ 供試体 ６ モーメント中心軸 ７ 面外モーメント ８ 面外モーメントにより受けた力 ９ Ｙ軸加振機 １０ 構造物 １１ 平板 １２ ピン支承軸受 １３ 中心ピン支承軸受 １４ 側方ピン支承軸受 １５ ロッドＡ １６ ロッドＢ １７ 軸 １８ ナット １９ ピン支承軸受内輪 ２０ ピン支承軸受外輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸加振機と振動台との間に介装され、
   前記Ｘ軸加振機からのＸ軸方向の加振力を、前記振動台
   に伝達するリンクジョイントにおいて、前記振動台の載
   置面と平行なＸＺ面を形成した平板と、前記平板のＸ軸
   方向両端に、Ｚ軸方向に複数配列され、前記平板の両端
   を前記Ｘ軸加振機の加振ロッド、および前記振動台に、
   それぞれ連結するピン支承軸受とを設けたことを特徴と
   する平板型リンクジョイント。