JP2000298074A - 遠心載荷用振動発生装置の脈動ノイズ吸収システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アキュムレータの配置がカメラのレンズに対し
て死角範囲を拡大させない。アキュムレータの配管の長
さが短い。アキュムレータの性能を劣化させない。 【解決手段】試験体２３を載荷する吊下体７に搭載さ
れ、試験体２３を遠心力方向に支持するための振動台２
１に振動を付与するための振動発生装置２４は、油圧発
生源２６と、油圧発生源２６から供給される油圧により
周期的に運動し振動台２１に結合する振動発生用ピスト
ン２７と、振動発生用ピストン２７に作用する圧油の一
部の圧力を受けて遠心方向に変位する変位体３１を持
ち、その油圧の圧力変化を緩衝するためのアキュムレー
タ３０とを備えている。振動台上に横方向（遠心力方向
に直交する方向）に延びる構造部材の占有体積が減少
し、設計の自由度が拡大される。更に、油圧室が遠心場
で上位にあるので、アキュムレータの配管の長さが短
く、強力な遠心力に堪える構造を軽くすることができ
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、遠心載荷用振動発
生装置の脈動ノイズ吸収システムに関し、特に、振動力
を積極的に受ける試験体の運動現象をストロボ撮影する
撮影装置を具備する遠心載荷用振動発生装置の脈動ノイ
ズ吸収システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルのような構築物は、地盤上に建設さ
れる。その地盤の実物試験は、その構築物が完成した後
でなければ行うことができない。巨大な重力が作用する
地盤のような試験体の事前の試験を行うために、大きい
重力場を仮想的に生成する遠心載荷装置が用いられてい
る。その遠心載荷装置には、試験体を載荷するためのバ
ケットとバランスウエイトを載置するためのバケット
が、回転台の回転軸心線に対称に配置され揺動自在に吊
り下げられている。

【０００３】振動力を受ける地盤に発生する物理的諸現
象を研究するために、バケットである吊下体に積極的に
振動台が搭載される。振動台は、遠心方向に直交する方
向に振動する。振動台は、サーボ弁を備える油圧装置の
ピストンに連結され、そのピストンと同体に周期的に往
復運動して振動する。このように振動する振動台に支持
されて搭載されているさまざまな土質の地盤構成体に
は、流動その他の現象が生じる。その現象の動的解析の
ために、撮影が行われる。試験体は、回転台の外側にあ
る実験室の固定点に固定され、回転台の回転周期にあわ
せて動作するストロボ撮影装置により撮影される。

【０００４】その回転台には、振動発生装置の油圧源、
移動式バランサーを移動させるための電気系統、その他
のさまざまな装置が搭載され、これら諸装置を動作させ
るための電気ケーブル、油圧配管が、回転台の回転軸心
線を含む筒体に通されている。その油圧配管は可能な限
り細いものであることが好ましい。吊下体にもその狭い
スペースにさまざまな機器類が搭載され、特に、回転台
を振動させるための振動発生装置が搭載され、このよう
に搭載される諸装置、諸機器類は、ストロボ撮影装置の
レンズにとって試験体が見えない死角範囲を拡大させ
る。

【０００５】振動台には、加振による油圧脈動が不必要
な振動力として発生する。振動台に積極的に与えられる
その振動波は既知であるが、振動台は解析不能な振動力
を受ける。その解析不能な振動力は、ノイズとして観測
されてしまう。既知の振動波以外の振動を吸収するため
のアキュムレータが、吊下体に搭載されている。このア
キュムレータは、更に、前記した死角範囲を拡大する。
従来、アキュムレータとしては、油圧室に浮かぶ空気袋
で形成された空気袋式のものが採用されていた。空気袋
式のアキュムレータは、比重差によりその空気が求心側
になりその油が遠心側になる。このため、振動発生装置
の油圧源に接続する配管の一部から分岐する枝管の他端
は遠心側の油圧室部分に接続されることになり、その枝
管が長くなる。５０Ｇ〜１００Ｇの強力な遠心力を受け
る枝管の安定な支持のために強力な支持機構が吊下体に
装備されることになる。このような装備は、遠心載荷装
置にとっては、きわめて不利である。

【０００６】アキュムレータの配管の長さが短いことが
望まれる。更に、アキュムレータの配置が、カメラのレ
ンズに対して死角範囲を拡大しないことが望まれる。更
に、アキュムレータの性能を劣化させないことが重要で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、アキ
ュムレータの配置がカメラのレンズに対して死角範囲を
拡大させない遠心載荷用振動発生装置の脈動ノイズ吸収
システムを提供することにある。本発明の他の課題は、
アキュムレータの配管の長さが短い遠心載荷用振動発生
装置の脈動ノイズ吸収システムを提供することにある。
本発明の更に他の課題は、アキュムレータの配置がカメ
ラのレンズに対して死角範囲を拡大させず、更に、アキ
ュムレータの配管の長さが短く、且つ、アキュムレータ
の性能を劣化させない遠心載荷用振動発生装置の脈動ノ
イズ吸収システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が請求項に対応して表現される次の記載中に現れ
る（）つきの数字は、請求項の記載事項が詳しく後述さ
れる実施の複数の形態のうちの少なくとも１つの形態の
部材、工程、動作に対応することを示すが、本発明の解
決手段がそれらの数字が示す実施の形態の部材に限定し
て解釈されるためのものではなく、その対応関係を明白
にするためのものである。

【０００９】本発明による遠心載荷用振動発生装置の脈
動ノイズ吸収システムは、主電動機（５）と、主電動機
（５）により駆動されて回転する回転軸（２）と、回転
軸（２）に結合されている回転台と、回転台（６）に支
持されて吊り下げられ試験体（２３）及びバランスウエ
イトをそれぞれに載荷するための複数・吊下体（７，
８）と、複数・吊下体（７，８）のうち試験体（２３）
を載荷する吊下体（７）に搭載され試験体（２３）を遠
心力方向に支持するための振動台（２１）と、振動台
（２１）に振動を付与するための振動発生装置（２４，
２６）とからなり、振動発生装置（２４，２６）は、油
圧発生源（２６）と、油圧発生源（２６）から供給され
る油圧により周期的に運動し振動台（２１）に結合する
振動発生用ピストン（２７）と、振動発生用ピストン
（２７）に作用する圧油の一部の圧力を受けて遠心方向
に変位する変位体（３１）を持ちその油圧の圧力変化を
緩衝するためのアキュムレータ（３０）とを備える。

【００１０】アキュムレータ（３０）は、遠心方向に変
位する緩衝体（３１）を有し、吊下体はその寸法が遠心
方向に長くなるように設計され、振動台上に横方向（遠
心力方向に直交する方向）に延びる構造部材の占有体積
が減少し、設計の自由度が拡大される。更に、油圧室が
遠心場で上位にあるので、アキュムレータの配管の長さ
が短く、強力な遠心力に堪える構造を軽くすることがで
きる。

【００１１】アキュムレータ（３０）は、シリンダ（２
９）と、振動吸収用ピストン（３１）とからなることが
好ましい。この場合、変位体（３１）は振動吸収用ピス
トン（３１）に一致している。このようなピストン型ア
キュムレータ（３０）のピストン（３１）が遠心力方向
に変位することによる油圧変動ノイズの緩衝能力の減退
はない。

【００１２】アキュムレータ（３０）の一部分又は全部
分が振動台（２１）よりも遠心側に配置されていること
が特に好ましい。アキュムレータ（３０）は、少なくと
も変位体が変位するストロークの長さだけは縦方向に長
いが、その長さ分は振動台（２１）よりも遠心側に配置
され、その分、振動台（２１）の遠心重力場の上方にあ
る部分が少なくなり、実験室に固定されているＴＶカメ
ラ３７から試験体を見る時の視野角が拡大される。

【００１３】本発明による遠心載荷用振動発生装置の脈
動ノイズ吸収システムは、試験体（２３）を搭載する吊
下体（７）を遠心力により吊り下げるための遠心載荷装
置と、遠心載荷装置の回転部分（６）の外側の固定点か
ら吊下体（７）に搭載されている試験体（２３）を間欠
的に撮影するためのストロボ撮影装置（３７）とからな
り、その遠心載荷装置は、吊下体（７）に支持され試験
体（２３）を遠心力方向に支持し振動が付与される振動
台（２１）と、振動台（２１）に振動を付与するための
振動発生装置とを備え、その振動発生装置は、周期的に
油圧を変動させ振動台（２１）に作用する圧油を供給す
るための油圧発生源（２６）を有し、その遠心載荷装置
は、更に、圧油に発生する振動を吸収するためのアキュ
ムレータ（３０）を備え、アキュムレータ（３０）は、
その圧油の作用を受けて変位する変位体（３１）を有
し、変位体（３１）は遠心方向に変位自在である。既述
の通り、視野角が拡大され得る。

【００１４】アキュムレータ（３０）は、シリンダ（２
９）とピストン（３１）からなるピストン型アキュムレ
ータであり、ピストン（３１）の両側室の一方は空気室
（３３）でありその他方は流体室（３２）であり、空気
室（３３）は流体室（３２）よりも遠心側に配置されて
いることが特に好ましいことは既述の通りである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
遠心載荷用振動発生装置の脈動ノイズ吸収システムの実
施の形態は、回転駆動機構がフレーム構造体の中に収容
されている。その回転駆動機構は、図１に示されるよう
に、基台１を備えている。回転軸２が基台１に回転自在
に支持されている。回転軸２の回転軸心線３は、地面１
ＦＬ（基準階フローア面）に一致する水平面に直交して
いる。回転軸２は、減速用ギアボックス、軸継手を介し
て主電動機５に結合している。回転台６が、キーを介し
て回転軸２に結合している。回転台６は左右の両腕から
形成され、設計上は概ね回転軸心線３に対して対称な構
造を有している。

【００１６】吊下体である試験体用保持器７とバランス
ウエイト用保持器８とが、回転軸心線３に対して対称に
配置され、回転台６に支持されて揺動可能に吊り下げら
れている。試験体用保持器７とバランスウエイト用保持
器８は、回転軸心線３に対して設計上は概ね互いに対称
である構造を有している。試験体用保持器７とバランス
ウエイト用保持器８は、それぞれに吊下用軸９，１１に
より回転自在・揺動自在に支持されている。吊下用軸
９，１１は、それぞれに水平に向いて平行であり、回転
台６に固定されている。

【００１７】図２は、試験体用保持器７を示している。
試験体用保持器７の底部の上面に往復運動自在に振動台
２１が支持されている。振動台２１は、支持面２２であ
る１平面上で運動する。支持面２２は、回転台６の定常
回転時には、概ね、遠心力方向に直交する。振動台２１
は、支持面２２上でリニア軸受のような円滑に振動台２
１を運動させる支持体（図示せず）を介して支持されて
いる。振動台２１の上面に試験体２３が載荷される。

【００１８】振動台２１は、図３に示されるように、２
基の油圧駆動装置２４から往復運動力２５を受ける。油
圧駆動装置２４は、シリンダとピストンからなり、その
ピストンの両側には、両側脈動油圧室が形成されてい
る。その両側脈動油圧室には、脈動油圧が交互に供給さ
れる。図４に示されるように、油圧駆動装置２４には、
脈動油圧が油圧源２６から供給される。

【００１９】各油圧駆動装置２４のピストンには両側ピ
ストンロッド２７が結合している。両側ピストンロッド
２７の各一端は、振動台２１の凹所側壁に固着されてい
る。両側ピストンロッド２７は、ピストンとともに同体
に直線上で往復運動し、その振動周期が可変に定められ
ている。図示していないが、油圧駆動装置２４のピスト
ンに直交する方向にそのピストンが運動する他の１組の
油圧駆動装置（図示せず）により、振動力２５に直交す
る方向に振動力が与えられることが可能である。

【００２０】図４に示されるように、１体の油圧駆動装
置２４に少なくとも１体のアキュムレータ３０が接続さ
れている。油圧駆動装置２４の中の左右両側の油圧室の
中の圧油に流体的に接続する圧油の所在地点の共通ポー
ト２８が、枝管４２を介してアキュムレータ３０に接続
されている。アキュムレータ３０は、シリンダケーシン
グ２９と振動吸収用ピストン３１とから形成されてい
る。

【００２１】振動吸収用ピストン３１の両側に、油圧室
３２と空気室３３がシリンダケーシング２９の中に形成
されている。シリンダケーシング２９と振動吸収用ピス
トン３１との間には、シールリング又はシール弁３４が
介設されている。空気室３３は、油圧室３２よりも遠心
方向３５に遠方に配置されている。振動吸収用ピストン
３１の中は、空洞３６に形成されている。

【００２２】図２，３に示されるように、アキュムレー
タ３０は２体又は４体が設けられている。各アキュムレ
ータ３０は、油圧室３２が求心方向に回転軸心線３によ
り近く、空気室３３が遠心方向に回転軸心線３からより
遠くになりように向き付けされている。従って、回転台
６の静止時には、振動吸収用ピストン３１は鉛直方向に
変位し、回転台６の定常回転時（遠心力は５０〜１００
Ｇ）には概ね水平方向に、即ち、概ね遠心方向に変位す
る。

【００２３】複数体のアキュムレータ３０は、振動台２
１の４隅の近辺に配置され、特に、振動台２１よりも遠
心方向に遠い位置に配置されている。図２に示されるよ
うに、図示されていない遠心載荷装置を収容している実
験室の壁には、ＴＶカメラ３７が固定されている。図２
に示されるように、ＴＶカメラ３７の光軸が試験体２３
の存在領域に向かう立体視野角範囲の試験体用保持器７
の容器壁（定常回転時の位置の容器壁）には、光学窓３
９が開けられている。

【００２４】更に、実験室の壁には、ストロボ照明器４
１が固定されている。ストロボ照明器４１は、光学窓３
９を通して、試験体２３を照明することができる。スト
ロボ照明器４１は、回転台６の回転周期に同調して点灯
し、或いは、それに同調してＴＶカメラ３７が動作し、
試験体２３は一瞬時に撮影され、このようなストロボ撮
影装置が設けられている。

【００２５】回転台６が定常回転して、試験体用保持器
７の中心軸線は概ね水平に向き、振動吸収用ピストン３
１の変位の方向は遠心方向になる。図４に示されるよう
に、振動吸収用ピストン３１は、油圧室３２の圧力Ｐ１
と空気室３３の圧力Ｐ２と自己遠心力Ｒ１と油圧室３２
の中の油体が受ける遠心力Ｒ２を受けて釣り合う。圧力
Ｐ１は、遠心力Ｒ２の一部である。油圧室３２は負圧傾
向になり、油圧室３２に遠心力以外の外力により発生す
る圧力は、共通ポート２８が油圧源２６から受ける最大
圧力程度にしか上昇しない。共通ポート２８の圧力は、
無視することができる。油圧室３２の実質的に有効な圧
力を新たにＰ１で表すと、

【００２６】Ｒ１／Ｓ＋Ｐ１＝Ｐ２、Ｐ１＝Ｒ２／Ｓ． ここでＳは、振動吸収用ピストン３１の断面積である。
Ｒ２／Ｓは、油圧室３２の圧力Ｐ１に概ね等しい。 Ｐ２−Ｐ１＝Ｒ１／Ｓ． このように、振動吸収用ピストン３１の両側には気圧差
Ｒ１／Ｓが発生する。空気室３３の中の空気の密度は油
圧室３２の中の油の密度よりも小さいので、空気室３３
の中の空気は油圧室３２に侵入しようとするが、油圧室
３２と空気室３３とはシール弁３４により遮断されてお
り、空気室３３の中の空気が油圧室３２に侵入する恐れ
は低い。このようにピストン型アキュムレータは、空気
袋型アキュムレータとは異なって、強い重力相当場の中
にあっても、その圧力蓄積効果を保持することができ
る。このため、油圧室３２を求心側に配置することがで
きる。共通ポート２８からアキュムレータ３０に向かう
枝管４２の長さを短くすることができる。このようにシ
ールされている場合には、空気袋式アキュムレータも使
用可能である。

【００２７】このようにアキュムレータ３０が振動台２
１の支持面２２よりも遠心力方向に遠い位置にあるので
（遠心力に相当する重力の場の中でいえば低い位置にあ
るので）、アキュムレータ３０は、図２に示されるＴＶ
カメラ３７、ストロボ照明器４１の立体的視野角の範囲
を制限することがなく、既述の通り、そのアキュムレー
タの性能を劣化させず、更に、枝管の長さは短い。

【００２８】

【発明の効果】本発明による遠心載荷用振動発生装置の
脈動ノイズ吸収システムは、油圧室が遠心場で上位にあ
るので、アキュムレータの配管の長さが短く、強力な遠
心力に堪える構造を軽くすることができる。設計の自由
度が拡大される。アキュムレータの配置がカメラのレン
ズに対して死角範囲を拡大させない。アキュムレータの
性能を劣化させる副作用がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による遠心載荷用振動発生装置
の脈動ノイズ吸収システムの実施の形態を示す正面断面
図である。

【図２】図２は、吊下体を示す正面図である。

【図３】図３は、図２の矢線断面図である。

【図４】図４は、アキュムレータを示す断面図である。

【符号の説明】

２…回転軸 ５…主電動機 ６…回転台 ７，８…複数・吊下体 ２１…振動台 ２３…試験体 ２４，２５…振動発生装置 ２６…油圧発生源 ２７…振動発生用ピストン ３０…アキュムレータ ３１…変位体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主電動機と、 前記主電動機により駆動されて回転する回転軸と、 前記回転軸に結合されている回転台と、 前記回転台に支持されて吊り下げられ試験体及びバラン
   スウエイトをそれぞれに載荷するための複数・吊下体
   と、 前記複数・吊下体のうち前記試験体を載荷する吊下体に
   搭載され前記試験体を遠心力方向に支持するための振動
   台と、 前記振動台に振動を付与するための振動発生装置とから
   なり、 前記振動発生装置は、 油圧発生源と、 前記油圧発生源から供給される油圧により周期的に運動
   し前記振動台に結合する振動発生用ピストンと、 前記振動発生用ピストンに作用する圧油の一部の圧力を
   受けて遠心方向に変位する変位体を持ち前記油圧の圧力
   変化を緩衝するためのアキュムレータとを備える遠心載
   荷用振動発生装置の脈動ノイズ吸収システム。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記アキュムレータは、 シリンダと、 振動吸収用ピストンとからなり、 前記変位体は前記振動吸収用ピストンであることを特徴
   とする遠心載荷用振動発生装置の脈動ノイズ吸収システ
   ム。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記アキュムレータの一部分又は全部分が前記振動台よ
   りも遠心側に配置されていることを特徴とする遠心載荷
   用振動発生装置の脈動ノイズ吸収システム。
4. 【請求項４】試験体を搭載する吊下体を遠心力により吊
   り下げるための遠心載荷装置と、 前記遠心載荷装置の回転部分の外側の固定点から前記吊
   下体に搭載されている試験体を間欠的に撮影するための
   ストロボ撮影装置とからなり、 前記遠心載荷装置は、前記吊下体に支持され前記試験体
   を遠心力方向に支持し振動が付与される振動台と、 前記振動台に振動を付与するための振動発生装置とを備
   え、 前記振動発生装置は、 周期的に油圧を変動させ前記振動台に作用する圧油を供
   給するための油圧発生源を有し、 前記遠心載荷装置は、更に、前記圧油に発生する振動を
   吸収するためのアキュムレータを備え、 前記アキュムレータは、前記圧油の作用を受けて変位す
   る変位体を有し、 前記変位体は遠心方向に変位自在である遠心載荷用振動
   発生装置の脈動ノイズ吸収システム。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記アキュムレータは、シリンダとピストンからなるピ
   ストン型アキュムレータであり、 前記ピストンの両側室の一方は空気室でありその他方は
   流体室であり、 前記空気室は前記流体室よりも遠心側に配置されている
   ことを特徴とする遠心載荷用振動発生装置の脈動ノイズ
   吸収システム。