JPS61501417A - 予荷重テ−ブルカツプリング - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 予荷重テーブルカップリング 〔発明の分野〕 本発明は振動テストテーブル用予荷重テーブルカップリングに関する。

〔先行後衛の説明〕

振動テーブルは各種構造体の試験、特に地震荷重に耐えるように設計された肩遺 体の試験に関して利用されている。このテーブルは、実際の地震のときに生じる 振動をまねた各種の動きでテーブルが振動するようζこアクチュエータを作動さ せて地震荷重をシミュレーションするように動く。

この徨のテーブルを適当に動かしｔり荷重をかけるのに解決すべき問題がある。

反動質量に対するテーブルの動きは荷重カップリング機構によって全ての自由度 でトされなげればならない。荷重通路は剛性でなげればならない。大型テーブル を振動するときは油圧要件は重要となり、支持すべき試験構造体は最小としなけ ればならない。機構の運動学は、異なる軸間の断面カップリング動を最小にする ように設計しなげｎばならないし、移動質量は、加速力を最小にするために、ま た自然振動数を高く保持するためにできるだけ小さくしなげｎばならない。

カップリングの摩擦を小さくして、摩擦による系の加速歪を減らさなければなら ない。

考慮すべき他の因子には、反動質量（基礎質量）が一般に補強コンクリートから なることがある。コンクリートは引張荷動を良く伝導するのではなく、引張荷重 を含むサイクル荷動が支持の問題を複雑にする。

質量を駆動するアクチュエータの両端に自在軸受（部分球状棒端型軸受）を典型 的な退勤テーブルでは使用することもあるし、荷重Ｎｆａ部と剛性のペデスタル 取付アクチュエータの棒の端との間に別のリンクを接続してもよい。荷重とアク チュエータの間にリンクを使用するとき、リンクの端で自在軸受をすべらせる。

テーブル取付ヨークを駆動する次めに静水軸受が使用されている。この場合、テ ーブルに取りつげられるヨークの両側面に静水軸受を取りつげる。静水軸受は引 張りを支えないから、軸受を両側に有する支持体がテーブルにつながる。例えば 、Ｕ形部材の底がテーブルに平行になるようにして、その脚部をテーブルに結合 する。静水軸受は、Ｕ形の両脚部に両方向の荷重（引張と圧ｍ）を与えるように Ｕ形の底部の両側に置かれる。軸受はアクを加える。

さらに、サイクル荷重における試料の試験の之めに先行技術の疲労試験機では、 特定レベルにまで試料に「平均」荷重として予荷重を卯える考えが周卸になって いる。

例えば、米国特許第３．４４２，１２０号（１９６９年５月６日）では、アクチ ュエータの別個の荷重部分で平均荷重を支える静水シリンダが示さ九ている。別 個の部分が蓄圧器使用のアクチュエータに荷重を維持する。往復するアクチュエ ータが疲労試験の平均荷重の上下にサイクル荷重を受ける。平均荷重は所望のレ ベルに調整できる。

静水すべり軸受をテーブル表面に使用することも仰られている。すべり軸受は表 面に部分球状カップリングを作り、軸受の荷重によって圧力が変動し、部分球状 ピストンを設げである。このようなすべり軸受の例が米国特許第３．９９４．５ ４０号および同第３．９２１，２８６号に示されている。自在軸受は、常に圧縮 荷重全党けているかぎり、回転接続を利用できる。この軸受は引張荷重全文えら ｎない。なぜなら、軸受部分が分離してし１うからである。

〔発明の概要〕

本発明は振動テーブルに利用する予荷重テーブルカップリングに関する。振動テ ーブルは、例えば地震荷重をシミュレーションするいろいろな荷重においてＫＭ する質量を支える大型テーブルである。チッ素のような気体で圧力ｔ−ａえるよ う）こした部分を有するアクチュエータを利用して予荷重がかげらｎる。荷重が アクチュエータｌこカップリングに対問して加わる。この荷重はテーブルの反対 側にあるアクチュエータの反動を受ける。テーブルと試料の重量は、テーブルの 下のアクチュエータによって支持さｎる。静水カップリングｆこかかる圧縮は維 持さｎ１所望のレベルにサイクル荷１ｔｔ−アタチュエータ；こよって維持する ようにアクチュエータ間で荷重が調整さ詐る。

荷重系は対称になっていて、基礎荷重はバランスし、テーブルと基礎が重量と誘 起応力の両刃に関しバランスしている。テーブルに対しすべり軸受界面を有する ペデスタル取付アクチュエータの運動学の几めに、動きの「クロスカップリング 」、すなわち、アクチュエータの−１の動きによるテーブルの動きに対する影響 が最小（こなる。基礎の設計は簡単になる。なぜなら、基礎には大きな圧縮荷重 がかかるが、引張荷重がかからないからである。基礎には普通はコンタリートが 使用されるが、コンクリートは大きな圧縮荷重ｌこ謝える。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、本発明（こよるアクチュエータのカップリングを含む典型的な振動テ ーブルの平面図。

第２歯は、重量支持アクチュエータとホールドダウンアクチュエータを示す第１ 図のテーブルの側面図。

第３図は、本発明による典型的なアクチュエータの装置断面図と、使用した典型 的なすべり軸受の部分説明図。

第４図は、不発明による荷重をグラフで説明してＡる。

〔芙月例の説明〕

撮動テーブル１０は、地震質量１１に対し支持されｍ比較的剛性のテーブル講遺 体からなる。地震質量１１は通常は、第２図に示すような、底にある「浮いた」 コンクリート基礎あるいは荷重パッドの型である。側壁１２もコンクリート製で 、かなりな質量を有する。テーブル１０は、試料１５を支持するように作られた 剛性のハエコム形溶接構造体ｌこなっている。試料１５は、例えば地テーブルの 質量は５０トンの程度ｆこあり、試料１５の質量は７５トンの程度である。従っ て、試験中は極めて高い荷重がかかることになり、特に引張荷重が基礎にかかる とすると、引張と圧扁のサイクル荷重を得る（こは極めて大きめ基礎が必要とな る。一般には、テーブルは鋼製であるが、製造費用がかかるが、アルミニウムや マグネシウムも使用できる。

複数の水平方向アクチュエータ２０が各々静水パッドすなわち軸受２２を使用し てテーブル表面）こ荷重を２１０える。第１図に示すように、水平ガロの動きと 荷重を受け入ｎるテーブル周縁ｉこ８個の水平１尚アクチュエータがあり、また 複数の垂直荷重アクチュエータ２０が第２図に示されている。第１図で、テーブ ルの隅と中央の交差線が垂直アクチュエータの場所を示す。垂直アクチュエータ が、試験荷重を出すのに卯えて、テーブル重量と試料重量を支える。後述のよう に、ホールドダウ／アクチュエータもテーブルに用いて、作動中に岳直方向アク チュエータに圧縮荷重を維持する。

典型的なアクチュエータ２０と軸受すなわち静水パッド２２が第３図に示されて いる。各アクチュエータ２０は、上側シリンダ部２６と下側シリンダ部２７１こ 分かれるアクチュエータハウジング２５を有する。円筒形ノ・ウジフグが基礎部 材３０で基礎すなわち支持体上に支えられる。ハウジング２５の上端に適当なシ ール３２を介して往復動アクチュエータ棒３１が取りつげられている。

アクチュエータ棒３１に一体のピストン部分３３があって、これが上側シリンダ 部分２６０内部に取りつげらｎてｒろ。１１３１は下側のシリンダ部分２７内へ 伸び、また外側へ伸びて、適当なカップリング３５で静水パッド２２の一つに結 合している。各パッド２２は、凹んだ部分球形上側表面４１を有する第１基礎部 分４０を有する。

第２部分４３が、表面４１と相補形に合う凸状の部分球形下側表面を有する。画 部分４０．４３がこりして互いに回転する。表面４１と−ｆ：ｔ″Ｌに合う部分 ４３０表面をシールする九めに、環状シール４５が表面４１に設げられている。

軸受部分４３の外回き面４７が、テーブル１００表面に固定さｆ′Ｌｆｃ平らな パッド４２の表面に開いている。環状シール４６が夛面４７にちって、平らなパ ッド２２の隣接表面にシール区域を画成する。シール４５゜４６により、隣り合 う面がシール上をすべる。シールはテーブルの使用に際し隣り合う面と接触する 。

制御圧下の液三油（加圧流体）が源４４からシール４５．４６で画成されたシー ル区域の各々へ送らｎる。

表面４１に通ずる別個のオリフィス４４Ａを有する通路を介して圧力が作用し、 表面４１ｉこ対し油膜で部分４３を支える。源４４からの塀圧油は％源４４の同 一の通路を通って、部分４３の別のオリフィス４４Ｂｆ通って、環状シール４６ で画成さｎる表面４７のシール区域に送られ、表面４７とパッド４２の隣辺表面 の間ζこ静水油膜を形成する。表面４７とパッド４２の隣接表面は、テーブルと アクチュエータの間の動きの間、比較的低い摩擦で互いに（そして、テーブルＩ ＯＪこ対し〕すべる。第３図Ｉこ一部を示す従来のシール管４８が、各静水パッ ドからの漏洩油を集めるのに使わｎる。部分球形表面４１とこれに合う軸受部分 ４３の表面ｆこより、テーブルとパッド２２が表面４７１こ対し丁べるとき、両 輪受部分の間の回転を可能ｌこして整合させる。

シリンダ部分２７は、Ｗ圧チッ素源４９１こ結合した内１ｌｌＩｌ呈２７Ａｔ″ 有する。チッ素は予荷重圧からなる所定の圧力に維持さｎる。この圧力は、１１ Ｉ３１の端面５０に作用し、棒の外端に取りつけられ次静水軸受パッド２２の万 へ棒ｌこ沿った方向ヘカを住じ、パッドが当たるテーブル側部に予荷重を加える 。こｎにより、各パッド４２が取りつけら几るテーブルの表面に予荷重が茄わる 。予荷重は、使用中に生じる反対７同の荷ｌ（棒３１を内側へ押す力）よりも大 きくする。

上側シリンダ部分２６は８閲ピストン３３を収容し、サーボ弁５５が、シリンダ ２６の内に（ピストンの両何のいずれか（こ）入る欲圧流坏の流ｎを制御し、プ ログラム源５６からの試験プログラムの制御のもとに棒３１とピストン３６を動 かす６液圧源５７からの流体の流ｎは、ピストンのｒずれかの側に同げらｎ、プ ログラムコントロールに従って、ｎ３１を往復動させる。ライン６０に適当なス トローク帰還信号が、閉ループ制御の之のに、ストロークに換器５９から工えら ｎる。プログラムコントローラは、所定のプログラムでもアクチュエータのサー ボ弁全各々制御するための信号ラインを有する。

第２図で、各々の水平方向および垂１方向アクチュエータがシリンダ部分２６， ２７１有し、ピストン３３がシリンダ部分２６内にろる。垂直方向アクチュエー タ（テーブルの下）が刃圧チッ素源４９の各々につながっている。水平アクチュ エータ２２のチッ素呈は、互いに結合され、テーブルの両＠（そしてテーブルの 両端）に反対開きにあるアクチュエータ対の間でチツ累が自由に流ｎる。水平方 向アクチュエータの棒の−１が各シリンダ部分２７内に入る（後退する）ので、 テーブルの反対側端で１接に整列したアクチュエータの禅（第１図の中心線で示 さｎる）が外回きに動く。配管６５が、対になったシリンダ部分２７ｔ−接続し 、チッ素が、試験中、テーブルの振動や往復動のときζこ、奎列した対のアクチ ュエータの各々に大体等しい予荷重圧を維持する８更に、複数のホールドダウン シリンダ７０が、テーブルの下側に固定されたブロック７５０表面に垂直方向ア クチュエータ２０の静水パッド２２を作動係合させて維持するように設けられる 。ブロック７５は、テーブル表面に対して、垂直１同アクチュエータの静水軸受 すなわちパッド２２がテーブルの水平方向往復動に際し作用するようになってい る。ホールドダウンシリンダ７０は、カップリング７１で基礎７１に接続してい る。内部ピストン７２と俸７４はホールドダウン集成体の一部である。

ピストン７２の上のシリンダ呈は独立の加圧チッ素源７３Ｉこ接続し、棒が結合 しているテーブルのカップリング７６に対して、傑７４に引張を生ずる所定の一 定圧を維持する。この刀は、垂直荷重が往復する間に垂直アクチュエータ上にテ ーブルを支える静水パッド２２からテーブルが浮き上ったり、外ｆ′Ｌ之リレな いように充分大きい。テーブルの慣性で、静水パッドは、上刃ストロークの頂点 で垂直方向アクチュエータが万ＩＥ］を変えるときに分ｎるようになる。ホール ドダウンシリンダがこの傾向を抑える。必要により、１個以上のホールドダウン シリンダを設ける。アクチュエータとホールドダウンシリンダのチッ素子荷重部 分が出す予荷重は、テーブルのまわりでバランスして２つ、テーブルには正味の 力が実質的にかからない。

第４図で、典型的な荷重全グラフで示す。組８０はアクチュエータのチッ素部分 からの予荷重（Ｆｐｌ）であり、荷重ライン８１にサイクル運動を示す。こ几は 、アクチブラムによって制御される。全荷重が「ゼロ」ラインｉこ達することは ない。従って、カップリング２２は常に圧縮を受け、アクチュエータとテーブル が前後ｌこ動くとき、平均荷３！８０の値の上下にサイクル荷重が生じる。予荷 重（あるいは平均荷重〕は、静水パッド２２を圧縮に保持する之めに、すなわち テーブルの隣接表面からパッドを分離しておぐ之めに、動荷重より大きくなげれ ばならが過度（こ分ｎないようにする。

テーブル１０が上下（こ動くと、球形面４１とそ九に合う軸受パッド２２の部分 ４３の面が、傾い九り回転し、さらにアクチュエータの圧縮力全仏える。シール ４５゜４６内の油膜が引き説いて作用する。

部分２６を一緒ｌこ下げて、水平方向アクチュエータ２０に荷重をかげるとき、 静的状態にあるテーブルを動かす正味の荷重や力はない。動的荷重状態の間、正 味の荷重はゼロには戻らないが、液圧往復動部分を適当に作動して、テーブルと 試験試料は往復動する。

簡単な従来型スリーブ装置４８が、静水軸受の上に置かれ、漏ｎ防止を行Ａ１靜 水軸受からの漏几Ｘｔ−無くす。

アクチュエータ捧とピストンのシールは、アクチュエータの摩擦を減らすために 、できるだけ少なくする。チッ素子荷重は、往復動作動の間に生じるわずかな圧 縮がろ４つでも試料の動的荷重に悪影響を及ぼさない。

荷重の「圧縮のみ」という江質は、以前には必要とさ几几構遺体への荷重を防止 し、荷重系全強力にする。そして、液圧分布系が簡単になる。なぜなら、アクチ ュエータの基礎は往復動しないし、液圧ホースが動かないからである。アクチュ エータは、テーブルに対し対称に配置されている。水平なアクチュエータとカッ プリング（荷重パッド）の質量は、各々、アクチュエータ軸に垂直な１同にテー ブルから完全に離さｎている。こｎは、大型テーブルには重要なことである。な ぜなら、テーブルの最も低い共鳴篩がテーブルカップリングの近くに波腹を有し ているからである。基礎系は一層容易に作ることができる。

本発明の他の特徴が試験によってわかる。カップリングを使うのに、テーブルに 穴を設げる必要がない。これによりテーブルがカンプリング用′Ｋｔ設けた同規 模のチー７’ルよりも頑丈になる。すなわち、テーブルの外殻は連続していて、 テーブルによる反りやねじりに対して剛性簿造体となる。パッド、軸受、アクチ ュエータの質量はすべてテーブル質量に加わらなＡ、なぜなら、パッドはテーブ ル表面に対しすべるからである。従って、アクチュエータの質量は全てテーブル （こ加わらないで、試験テーブルや試料から切り離さ几る。

アクチュエータ棒からテーブルへの荷重路は、軸受や支持板を支える大きい圧縮 になる。こｎ＃こよって、補力な荷重路を作る次め曲げ荷重を受ける部材が少な くなる。

不発明の好適な実施例ζこついて説明し友が、本発明の範囲を逸脱することなく 、に更金行うことは当業者には可能であろう。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ垂直方向に動くようにテーブルの重量を支持する第１アクチユエータ 手段と、テーブルの水平方向の動きを制御するためにテーブルの両側に対向して 配置された複数のアクチユエータからなる第２アクチユエータ手段とを有する剛 性振動試験テーブルのアクチユエータ装置であつて、各アクチユエータ手段が、 ２個のアクチユエータ部分を有する棒と、該棒からテーブルヘ力を伝えるカツプ リングとを有し、第１のアクチユエータ部分は、テーブルヘの圧縮荷重を支える ために棒とテーブルの間のカツプリングに対する実質的に定常的な荷重の下に前 記アクチユエータ手段が使用されるテーブルに向けて各アクチユエータ手段の棒 に荷重を加えるように圧縮流体によつて制御される圧力を出す手段からなり、各 アクチユエータ手段には、サイクル荷重をかけるための動的部分があり、サイク ル荷重は、テーブルがアクチユエータ手段の動的部によつて動かされるとき、棒 およびカツプリングにかかる荷重に付加されたり、差し引かれたりするように変 動し、第１のアクチユエータ部分の荷重から差し引かれるサイクル荷重は第１の アクチユエータ部分から加えられる荷重より小さいようにしたアクチユエータ装 置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のアクチユエータ装置において、第１のアクチユエ ータ部分が棒に荷重を加えるガス状加圧流体からなるアクチユエータ装置。
3. ３．請求の範囲第２項に記載のアクチユエータ装置において、重量支持用第１の アクチユエータ部分が、テーブルの重量とテーブルに加わる予想引張荷重よりも 大きい荷重をテーブルにかけるガス状流体部分を有するアクチユエータ装置。
4. ４．請求の範囲第２項に記載のアクチユエータ装置において、テーブルの両側の アクチユエータ手段が、第２のアクチユエータ手段であり、反対向きのアクチユ エータ手段のガス状流体部分が、流体接続されて、これらのガス状流体部分の間 でガス状流体を流し、大体等しい圧力を加えるようにしたアクチユエータ装置。
5. ５．請求の範囲第３項に記載のアクチユエータ装置において、各カツプリングが 、各アクチユエータ手段の作用棒に結合した別々の静水軸受手段と、テーブルと 共に動く係合表面とを有し、静水軸受手段は、該静水軸受手段を使用したテーブ ルに対してのみ圧縮荷重を支える静水すべり軸受となり、各第１のアクチユエー タ部分は、アクチユエータ手段がサイクル動するときに静水軸受を圧縮下に維持 するのに充分な手荷重を加えるようにしたアクチユエータ装置。
6. ６．請求の範囲第５項に記載のアクチユエータ装置において、静水軸受が合わさ る表面を有する２個の部分からなり、これにより動きの所定の範囲で各アクチユ エータ手段に対しテーブルを回転させるようにしたアクチユエータ装置。
7. ７．請求の範囲第５項に記載のアクチユエータ装置において、ホールドダウンシ リンダ装置が、ガス状流体で制御された圧力による力をかけるように接続され、 垂直方向アクチユエータ手段と圧縮下のテーブルの間を作動中に結合しておく力 をテーブルに加えるアクチユエータ装置。