JP2001108570A - 3軸方向振動試験装置 - Google Patents
3軸方向振動試験装置Info
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Abstract
組立、保守管理の容易な3軸方向振動試験装置を提供す
ること。 【解決手段】 共通ベース11と、振動テーブル10
と、前記共通ベースに設置されて前記振動テーブルにX
方向、Y方向、及びZ方向の振動を与えるためのX方向
加振器20X、Y方向加振器20Y、及びZ方向加振器
20とを備える。前記X方向加振器、前記Y方向加振
器、前記Z方向加振器の駆動部のそれぞれを、一軸方向
への運動を可能とする第1の直線運動用軸受手段と前記
一軸方向に直角な方向への運動を可能とする第2の直線
運動用軸受手段とを2段重ねに組合わせて被駆動体を直
交する2軸方向に可動とする2軸直交直線運動用軸受3
0X、30Y、30Zを介して前記振動テーブルに接続
した。
Description
Z方向の3軸方向同時に振動を発生させることのできる
3軸方向振動試験装置に関する。本振動試験装置は、各
種建造物、構造物、又は制振装置、免振装置等が実際に
地震に遭遇した際の挙動、即ち被試験体の耐震性能又は
制振、免振性能の検査確認等のため、試験体に実地震波
形又は模擬地震波形を与えるための地震波を精度良く発
生させるための振動試験装置であり、特に実際の地震現
象に出来るだけ近い状況を再現するために、X方向、Y
方向、Z方向の3軸方向同時に振動を発生させることの
できる3軸方向振動試験装置である。
成するには、一方向の振動発生器をX方向、Y方向、Z
方向の各方向に3台連結し、1台の振動発生器の発生す
る一方向(例えばX方向)の振動を振動テーブルに伝達
し、且つ他の2台の振動発生器(Y方向、Z方向)にそ
の方向(X方向)の振動を伝達させない機構が必要であ
る。従来、このような機構には油圧靜圧軸受けが使用さ
れていた。
置には、油圧靜圧軸受けを作動させるための油圧発生装
置及び作動油の冷却装置等を必要とし必然的に設備が大
掛かりとなり、それに応じての各装置の設置工事及び保
守管理に非常な手間と労力を要することとなる。更に
は、油圧発生装置より発生する騒音対策にも膨大な費用
とかなりの設置スペースを必要とし、一般的には専用の
試験棟を設置すること等の必要性があった。
要とせず、小型、軽量で且つ組立、保守管理の容易な3
軸方向振動試験装置を提供することにある。
と、振動テーブルと、前記共通ベースに設置されて前記
振動テーブルにX方向、Y方向、及びZ方向の振動を与
えるためのX方向加振器、Y方向加振器、及びZ方向加
振器とを備えた3軸方向振動試験装置であり、前記X方
向加振器、前記Y方向加振器、前記Z方向加振器の駆動
部のそれぞれを、一軸方向への運動を可能とする第1の
直線運動用軸受手段と前記一軸方向に直角な方向への運
動を可能とする第2の直線運動用軸受手段とを2段重ね
に組合わせて被駆動体を直交する2軸方向に可動とする
2軸直交直線運動用軸受を介して前記振動テーブルに接
続したことを特徴とする。
向用の前記2軸直交直線運動用軸受は前記振動テーブル
をY方向及びZ方向へ可動とするように前記振動テーブ
ルの第1の側面に組合わされ、Y方向用の前記2軸直交
直線運動用軸受は前記振動テーブルをX方向及びZ方向
へ可動とするように前記振動テーブルにおける前記第1
の側面と直角方向の第2の側面に組合わされ、Z方向用
の前記2軸直交直線運動用軸受は前記振動テーブルをX
方向及びY方向へ可動とするように前記振動テーブルの
下面側に組合わされる。
は、前記振動テーブルと前記Z方向加振器の駆動部との
間に中間テーブルを介在させ、該中間テーブルと前記振
動テーブルとの間にZ方向用の前記2軸直交直線運動用
軸受を複数個配置するようにしても良い。
前記共通ベースと前記中間テーブルとの間にZ方向のガ
イド機構を複数個配置しても良く、この場合、該ガイド
機構は、Z方向に延びるガイド軸と、該ガイド軸を保持
しているガイド軸ホルダーと、前記中間テーブルに組み
込まれて前記ガイド軸に沿ってガイドされる円筒形リニ
アーガイドとから構成される。
前記共通ベースと前記中間テーブルとの間に空気バネ機
構を少なくとも1個配置するようにしても良い。
軸受ユニット連結板上に互いに平行に2本の第1のガイ
ドレールを固定すると共に、該2本の第1のガイドレー
ルのそれぞれに間隔をおいて2個の第1の循環式ころが
り案内機構を組合わせて構成することができ、前記第2
の直線運動用軸受手段は、前記被駆動体としての第2の
軸受ユニット連結板の下側に互いに平行に2本の第2の
ガイドレールを固定すると共に、該2本の第2のガイド
レールのそれぞれに間隔をおいて2個の第2の循環式こ
ろがり案内機構を組合わせて構成することができ、更に
4個の前記第2の循環式ころがり案内機構を4個の前記
第1の循環式ころがり案内機構に取り付けると共に、前
記2本の第2のガイドレールがそれぞれ前記2本の第1
のガイドレールに直交するように組合わせることにより
前記2軸直交直線運動用軸受が構成され、前記第1の軸
受ユニット連結板が前記X方向加振器、または前記Y方
向加振器、あるいは前記Z方向加振器の駆動部に接続さ
れ、前記第2の軸受ユニット連結板が前記振動テーブル
に接続される。
軸受を使って3軸方向振動試験装置を構成することによ
り、小型、軽量で且つ組立、保守管理が容易となり、全
体の設備も簡易化されることとなり、公害騒音等の発生
源もないので防音壁等を設置する必要も無く、既設の実
験棟の一隅に設置することも可能な3軸方向振動試験装
置を提供することができる。
構による直線運動用軸受を複数個使用して構成される2
軸直交直線運動用軸受を、X方向、Y方向、Z方向の3
軸方向に関して組合わせることにより、3軸方向振動試
験装置を構成した点に特徴を有し、以下では地震波再現
用の3軸方向振動試験装置を提供する場合について説明
する。
が以下に述べる構造で共通ベース11に設置される。共
通ベース11は、その主面から上方に立ち上がる平面形
状がL形の立ち上げ部11−1を有する。振動テーブル
10は共通ベース11の立ち上げ部11−1上に固定さ
れたX方向加振器20Xの駆動部20X−1と2軸直交
直線運動用軸受30Xを介して接続されている。振動テ
ーブル10はまた、共通ベース11の立ち上げ部11−
1上に固定されたY方向加振器20Yの駆動部20Y−
1と2軸直交直線運動用軸受30Yを介して接続されて
いる。振動テーブル10は更に、Z方向加振器20Zの
駆動部20Z−1に直結された中間テーブル12と複数
個(ここでは4個)の2軸直交直線運動用軸受30Zを
介して接続されている。このような2軸直交直線運動用
軸受30Zは、少なくとも3個あれば良く、3個の場合
には正三角形の頂点に位置するように配置される。
ているように、駆動部20X−1をX軸方向に往復動作
させて振動テーブル10にX方向の加振を行うものであ
る。この種の加振器は、例えば永久磁石と可動コイルと
の組合わせによるものが提供されているが、この限りで
はない。Y方向加振器20Y、Z方向加振器20Zにつ
いても同様である。従って、ここでは加振器の詳細な構
造説明は省略する。
との間には、振動テーブル10の水平面内での回転運動
に対する剛性を高めるために、Z方向のガイド機構13
が複数個(ここでは4個)備えられている。ガイド機構
13は、共通ベース11の主面上に固定されたガイド軸
ホルダー13−1と、このガイド軸ホルダー13−1に
取り付けられてZ方向に延びるガイド軸13−2と、中
間テーブル12内に組み込まれて中間テーブル12の上
下動のみを可能とする円筒形リニアーガイド13−3と
から成る。このような複数のガイド機構13により、振
動テーブル10に発生する垂直面内の許容回転モーメン
トを負担し、且つZ方向には極めて少ない抵抗で運動が
可能となる。このようなガイド機構13も、少なくとも
3個あれば良く、3個の場合には正三角形の頂点に位置
するように配置される。
の主面上に固定された2個の空気バネ機構14により支
持される。空気バネ機構14は、圧縮空気供給用の空気
タンク14−1と、空気タンク14−1から供給される
圧縮空気により動作する空気バネ14−2とから成る。
空気バネ機構14は1個でも良いが、2個設置する場合
には、図示のように、中間テーブル12のY方向に関す
る中心線上に並ぶように配置するか、あるいは中間テー
ブル12のX方向に関する中心線上に並ぶように配置す
るのが好ましい。このようにして、中間テーブル12は
垂直方向荷重を受けることができると共に、静的な中心
点が保持される。すなわち、空気バネ機構14によって
重力による垂直荷重を受けることにより振動テーブル1
0の載架荷重能力を増大させ、且つZ方向加振器20Z
の能力を最大限に発揮させることができる。
30Zは、それぞれ同じ構造を有しており、以下では図
3〜図5を参照して2軸直交直線運動用軸受30Zの場
合について説明する。図3〜図5において、第1の軸受
ユニット連結板31上に、互いに平行に一軸方向に延び
るように2本の第1のガイドレール32が設けられてい
る。2本の第1のガイドレール32にはそれぞれ2個の
第1の軸受ユニット33が組合わされている。合計4個
の第1の軸受ユニット33上にはそれぞれ、第2の軸受
ユニット34が固定されている。第1、第2の軸受ユニ
ット33、34はそれぞれ直線運動用軸受として作用す
る。異なる第1のガイドレール32上の2個の第2の軸
受ユニット34の間にはそれぞれ、第1のガイドレール
32に直交するように第2のガイドレール35が設けら
れる。2本の第2のガイドレール35上には第2の軸受
ユニット連結板36が固定されている。このような構造
によれば、第2の軸受ユニット連結板36は、図3に示
すX方向及びY方向にのみ可動となる。
ニットを2個組合わせたものを1セットの軸受ブロック
とし、合計4セットの軸受ブロックを2段重ねに組み合
わせて2軸直交直線運動用軸受30Zを構成している。
そして、第1の軸受ユニット連結板31は中間テーブル
12の上面に固定され、第2の軸受ユニット連結板36
は振動テーブル10の下面に固定される。従って、振動
テーブル10はX方向及びY方向に可動となる。
全く同じ構造であるが、設置構造が異なる。2軸直交直
線運動用軸受30Xについて言えば、上記の第1の軸受
ユニット連結板31がX方向加振器20Xの駆動部20
X−1に固定され、上記の第2の軸受ユニット連結板3
6が振動テーブル10の側面に平行になるように固定さ
れる。これは、振動テーブル10がZ方向及びY方向に
可動な状態でX方向に加振できることを意味する。一
方、2軸直交直線運動用軸受30Yについて言えば、上
記の第1の軸受ユニット連結板31がY方向加振器20
Yの駆動部20Y−1に固定され、上記の第2の軸受ユ
ニット連結板36が振動テーブル10の側面に平行にな
るように固定される。これは、振動テーブル10がZ方
向及びX方向に可動な状態でY方向に加振できることを
意味する。
0X、30Y及び2軸直交直線運動用軸受30Zを、直
交する水平方向加振用の連結用継ぎ手及び垂直方向加振
用の連結用継ぎ手として使用することにより、振動テー
ブル10を3軸方向に可動として3軸方向の地震波再現
用振動台を構成することができる。
3について言えば、図6、図7に示すように、第1の軸
受ユニット33内で連統的に転動する4条列の高剛性材
料で加工された複数の球体33−1を有する。第1の軸
受ユニット33は、複数の球体33−1が第1のガイド
レール32にサーキュラー状に加工されたそれぞれ4条
の溝32aをガイドとして転動することにより、第1の
ガイドレール32に沿って低摩擦での直線運動が可能と
なる。4条の溝32aは、第1のガイドレール32の断
面に関して左右上下に形成されている。そして、球体3
3−1の条列は、4条の溝32aで形成される四角形の
中心を通る移動平面に対し上下各々45°方向の角度に
配置されているので、上下方向および水平方向の負荷に
対して各方向とも同等の剛性を持った直線運動用軸受を
構成する。このような軸受けユニット自体は、循環式こ
ろがり案内機構として公知である。
3軸方向振動試験装置は、従来の油圧静圧軸受けを使用
しないので、油圧発生源及び付帯する冷却装置を必要と
しない。従って、油圧発生源及び冷却装置による騒音対
策、それ等を駆動するための電力、及び設置スペースも
必要無く、更には使用する作動油の煩雑なメンテナンス
も不要となるので、装置の設置費用、設置工事期間の削
減、環境保護、省エネルギー、省スペース、維持管理費
の削減等により従来導入が困難あるいは不可能であった
顧客も本装置の設置が可能となる。
現用振動試験装置として適用する場合の実施の形態の構
成を示した側面図である。
である。
れている2軸直交直線運動用軸受の構成を説明するため
の平面図である。
の矢印A方向から見た側面図である。
の矢印B方向から見た側面図である。
ための正面図である。
面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 共通ベースと、振動テーブルと、前記共
通ベースに設置されて前記振動テーブルにX方向、Y方
向、及びZ方向の振動を与えるためのX方向加振器、Y
方向加振器、及びZ方向加振器とを備えた3軸方向振動
試験装置において、 前記X方向加振器、前記Y方向加振器、前記Z方向加振
器の駆動部のそれぞれを、一軸方向への運動を可能とす
る第1の直線運動用軸受手段と前記一軸方向に直角な方
向への運動を可能とする第2の直線運動用軸受手段とを
2段重ねに組合わせて被駆動体を直交する2軸方向に可
動とする2軸直交直線運動用軸受を介して前記振動テー
ブルに接続したことを特徴とする3軸方向振動試験装
置。 - 【請求項2】 請求項1記載の3軸方向振動試験装置に
おいて、X方向用の前記2軸直交直線運動用軸受は前記
振動テーブルをY方向及びZ方向へ可動とするように前
記振動テーブルの第1の側面に組合わされ、Y方向用の
前記2軸直交直線運動用軸受は前記振動テーブルをX方
向及びZ方向へ可動とするように前記振動テーブルにお
ける前記第1の側面と直角方向の第2の側面に組合わさ
れ、Z方向用の前記2軸直交直線運動用軸受は前記振動
テーブルをX方向及びY方向へ可動とするように前記振
動テーブルの下面側に組合わされていることを特徴とす
る3軸方向振動試験装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の3軸方向振動試験装置に
おいて、前記振動テーブルと前記Z方向加振器の駆動部
との間に中間テーブルを介在させ、該中間テーブルと前
記振動テーブルとの間にZ方向用の前記2軸直交直線運
動用軸受を複数個配置したことを特徴とする3軸方向振
動試験装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の3軸方向振動試験装置に
おいて、前記共通ベースと前記中間テーブルとの間にZ
方向のガイド機構を複数個配置し、該ガイド機構は、Z
方向に延びるガイド軸と、該ガイド軸を保持しているガ
イド軸ホルダーと、前記中間テーブルに組み込まれて前
記ガイド軸に沿ってガイドされる円筒形リニアーガイド
とから成ることを特徴とする3軸方向振動試験装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の3軸方向振動試験装置に
おいて、前記共通ベースと前記中間テーブルとの間に更
に空気バネ機構を少なくとも1個配置したことを特徴と
する3軸方向振動試験装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の3軸方向振動試験装置に
おいて、 前記第1の直線運動用軸受手段は、第1の軸受ユニット
連結板上に互いに平行に2本の第1のガイドレールを固
定すると共に、該2本の第1のガイドレールのそれぞれ
に間隔をおいて2個の第1の循環式ころがり案内機構を
組合わせて成り、 前記第2の直線運動用軸受手段は、前記被駆動体として
の第2の軸受ユニット連結板の下側に互いに平行に2本
の第2のガイドレールを固定すると共に、該2本の第2
のガイドレールのそれぞれに間隔をおいて2個の第2の
循環式ころがり案内機構を組合わせて成り、 4個の前記第2の循環式ころがり案内機構を4個の前記
第1の循環式ころがり案内機構に取り付けると共に、前
記2本の第2のガイドレールがそれぞれ前記2本の第1
のガイドレールに直交するように組合わせることにより
前記2軸直交直線運動用軸受が構成され、 前記第1の軸受ユニット連結板が前記X方向加振器、ま
たは前記Y方向加振器、あるいは前記Z方向加振器の駆
動部に接続され、前記第2の軸受ユニット連結板が前記
振動テーブルに接続されることを特徴とする3軸方向振
動試験装置。
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ID=17708286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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