JP2568007B2 - Centrifugal load test device - Google Patents
Centrifugal load test deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、遠心力載荷実験装置
にかかわり、さらに詳しくは、地盤などの縮尺モデルに
たいするシュミレ−ションを行うのに好適な遠心力載荷
実験装置の改良に関している。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a centrifugal load experimental device, and more particularly to improvement of a centrifugal load experimental device suitable for simulating a scale model such as the ground.
【０００２】[0002]
【従来の技術】地盤のような縮尺モデルを作成し、実験
を行う際に、通常の重力場において実験をおこなうと、
自重による応力を再現することは困難であるため、遠心
力載荷実験装置が使用されている。2. Description of the Related Art When a scale model such as a ground is created and an experiment is conducted in an ordinary gravity field,
Since it is difficult to reproduce the stress due to its own weight, a centrifugal load test device is used.
【０００３】この遠心力載荷実験装置は、たとえば特願
昭６２−１５７７２５号に記載されているように、垂直
な回転軸と、回転軸に固定された回転腕と、回転腕の両
端付近に揺動可能に取り付けられた保持器と、回転軸を
回転させる駆動機構とを具備し、保持器の各々に供試体
である地盤等の縮尺モデルとバランスウェイトを取り付
け、回転腕を高速で回転させて、供試体に大きな遠心加
速度を加え、１／Ｎの縮尺モデルにたいして、Ｎ倍の重
力加速度を与えるようになっている。This centrifugal force loading experimental apparatus is, for example, as described in Japanese Patent Application No. 62-157725, a vertical rotary shaft, a rotary arm fixed to the rotary shaft, and a swing arm near both ends of the rotary arm. It is equipped with a retainer that is movably attached and a drive mechanism that rotates the rotating shaft.A scale model such as the ground that is the sample and a balance weight are attached to each of the retainers, and the rotating arm is rotated at high speed. A large centrifugal acceleration is applied to the test piece to give N times the gravitational acceleration to the 1 / N scale model.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような遠心力載荷
実験装置では、実験を開始するとき、片方の保持器に供
試体を取り付けたあと、もう片方の保持器に供試体の質
量に相当する一定量のバランスウェイトを取り付けて、
供試体の質量による回転体の動不つりあいによって振動
が増大するのを防止している。しかしながら、バランス
ウェイトの量を決定するときに、回転腕を回転させ、回
転軸の振動を計測したあと、回転軸および回転腕の回転
をとめ、バランスウェイトを増減し、ふたたび回転腕を
回転させるという作業をくり返しておこなわなければな
らない、つまり、回転軸、回転腕、保持器、供試体、バ
ランスウェイトなどからなる回転体の動不つりあいを調
整する作業を試行錯誤しながらおこなわなければなら
ず、実験にかなりの手間を要するばかりか、回転腕を停
止させるごとに生じるショックが供試体に加わり、供試
体を破壊する恐れもある。さらに、供試体に水などの流
体を送り込みながら実験をおこなうときにも、送り込む
流体の質量によって回転体に動不つりあいを生じるた
め、供試体の取り付けによる回転体の動不つりあいの調
整作業に加えて、流体を一定量を供給するたびに、回転
腕の回転をとめ、バランスウェイトを調整する作業をく
り返しておこなわなければならない。In such a centrifugal force loading experimental apparatus, when the experiment is started, the specimen is attached to one cage and then the mass of the specimen is equivalent to the other cage. Attach a certain amount of balance weight,
The vibration is prevented from increasing due to the imbalance of the rotating body due to the mass of the specimen. However, when determining the amount of balance weight, after rotating the rotary arm and measuring the vibration of the rotary axis, the rotation of the rotary axis and rotary arm is stopped, the balance weight is increased or decreased, and the rotary arm is rotated again. It is necessary to repeat the work, that is, to adjust the motion imbalance of the rotating body including the rotating shaft, rotating arm, retainer, sample, balance weight, etc. by trial and error, and experiment. Not only does it take a considerable amount of time, but a shock that occurs each time the rotating arm is stopped is added to the specimen, which may destroy the specimen. Furthermore, even when conducting an experiment while feeding a fluid such as water into the test piece, the mass of the fed fluid causes a motion imbalance in the rotating body.Therefore, in addition to the work of adjusting the movement unbalance of the rotating body by mounting the test piece, Therefore, every time a fixed amount of fluid is supplied, the rotation of the rotating arm must be stopped and the work of adjusting the balance weight must be repeated.
【０００５】本発明の目的は、回転体の動不つりあいの
調整を短い時間で、容易におこなうことができる、改良
された遠心力載荷実験装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved centrifugal force loading experiment device capable of easily adjusting the motion imbalance of a rotating body in a short time.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、垂直な回転軸と、回転軸を中心にして
回転軸から水平に延びかつ回転軸に固定された回転腕
と、回転腕の一端付近に揺動可能に取り付けられた、供
試体を取り付ける保持器と、回転腕の他端付近に揺動可
能に取り付けられた、バランスウェイトを取り付ける保
持器と、回転軸を回転させる回転軸駆動機構とをもち、
バランスウェイトを増減することによって、回転軸、回
転腕、保持器などによって構成される回転体の動不つり
あいを調整しているが、第二の不つりあい修正手段を具
備し、この修正手段が二つのサブウェイトと、これらの
サブウェイトに回転腕の回転中心と保持器およびバラン
スウェイトの一方の重心とをとおる直線に平行でかつ前
記回転中心の両側に位置する二直線上の移動をなさせる
案内機構と、これらのサブウェイトを同時に同じ方向に
移動をなさせるサブウェイト駆動機構と、回転軸の回転
角度を検出する手段と、回転体の振動変位を検出する手
段と、これらの検出手段からの信号によって回転体の動
不つりあいを最小にする位置にサブウェイトを移動させ
るように、サブウェイト駆動機構を作動なさせる制御手
段とからなっている。 In order to achieve the above object, the present invention has a vertical rotation axis and a rotation axis as a center.
A rotary arm that extends horizontally from the rotary shaft and is fixed to the rotary shaft, a retainer to which the sample is attached that is swingably mounted near one end of the rotary arm, and a swingable arm near the other end of the rotary arm. It has a cage to which the balance weight is attached and a rotary shaft drive mechanism that rotates the rotary shaft.
By increasing or decreasing the balance weight, the dynamic unbalance of the rotating body composed of the rotating shaft, rotating arm, cage, etc. is adjusted.
This correction means has two subweights and these
The rotation center of the rotating arm, the cage and the balun are attached to the sub weight.
Parallel to the straight line passing through the center of gravity of the weight and
Move on two straight lines located on both sides of the center of rotation
Guide mechanism and these subweights in the same direction at the same time
Sub-weight drive mechanism for movement and rotation of rotating shaft
A means to detect the angle and a hand to detect the vibration displacement of the rotating body.
Stage and the motion of the rotating body due to signals from these detection means.
Move the subweight to a position that minimizes unbalance
The control hand that operates the sub-weight drive mechanism.
It consists of steps.
【０００７】[0007]
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【作用】回転体の動不つりあいの修正は、供試体および
バランスウェイトを保持器の各々に取り付けて、回転腕
を回転させたあと、実験者が回転軸の振動を計測しなが
ら、サブウェイトを移動させて、軸振動が最小になった
ところで、サブウェイトの移動を停止することによって
なされる、つまり、回転腕の回転をとめることなしに、
供試体の質量とバランスウェイトのそれとの差にもとづ
く回転体の動不つりあいの調整をおこなえる。供試体に
流体を送り込みながらおこなう実験に際しても、回転腕
を回転させ、流体を供試体に送り込みながら、軸振動が
最小になるように、軸振動を計測およびサブウェイトの
移動をおこなうことによって、同様に、回転腕の回転を
とめることなく、流体の質量による回転体の動不つりあ
いの調整をおこなえる。こらに際して、制御手段は、回
転軸の回転角度に関連する信号と回転軸の振動変位に関
連する信号とから回転体の動不つりあいを最小にする位
置にサブウェイトを移動なさせるようにサブウェイト駆
動機構を作動させ、回転体の動不つりあいの調整を自動
的におこなわせる。 [Function] To correct the motion imbalance of the rotating body, attach the specimen and the balance weight to each of the cages, rotate the rotating arm, and then the experimenter measures the vibration of the rotating shaft and adjust the sub-weight. It is done by stopping the movement of the sub-weight when it is moved and the axial vibration is minimized, that is, without stopping the rotation of the rotating arm,
The dynamic unbalance can be adjusted based on the difference between the mass of the test piece and that of the balance weight. Also in the experiment conducted while sending fluid to the specimen, by rotating the rotating arm and sending fluid to the specimen, the axial vibration is measured and the sub-weight is moved so that the axial vibration is minimized. In addition, it is possible to adjust the motion imbalance of the rotating body due to the mass of the fluid without stopping the rotation of the rotating arm. At this time, the control means
The signal related to the rotation angle of the rolling axis and the vibration displacement
The position that minimizes the motion imbalance of the rotating body from the continuous signals.
Drive the subweight to move the subweight
The moving mechanism is activated to automatically adjust the unbalance of the rotating body.
To do it.
【００１０】このときに、サブウェイトが回転腕の回転
中心の前後にわたって移動をおこなえるようにさせてあ
ると、バランスウェイトの質量が供試体のそれにたいし
て小さくても、あるいは、大きくても、回転体の動不つ
りあいの調整をおこなえる。サブウェイトの移動がサブ
ウェイトの移動方向にそって回転腕上に配置された部材
によって案内されていると、回転腕が回転されたとき
に、サブウェイトに負荷される遠心力をこの部材によっ
てうけさせることができ、しかも、サブウェイトを送り
ねじによって移動させたときに、サブウェイトあるいは
ナットの回転を止める手段を不用にさせられる。At this time, if the sub-weight is allowed to move in the front and rear of the center of rotation of the rotary arm, whether the mass of the balance weight is smaller or larger than that of the specimen, the rotating body You can adjust the unbalance of the. When the movement of the sub-weight is guided by a member arranged on the rotating arm along the moving direction of the sub-weight, the centrifugal force applied to the sub-weight is received by this member when the rotating arm is rotated. Moreover, it is possible to eliminate the means for stopping the rotation of the subweight or the nut when the subweight is moved by the feed screw.
【００１１】回転軸の回転角度を検出する手段と、回転
体の振動変位を検出する手段と、これらの検出手段から
の信号によって回転体の動不つりあいを最小にする位置
にサブウェイトを移動させるように、第二の駆動機構を
作動させる制御手段を具備していると、供試体およびバ
ランスウェイトを保持器の各々に取り付け、回転腕を回
転させると、制御手段が回転軸の回転角度に関連する信
号と回転軸の振動変位に関連する信号とから回転体の動
不つりあいを最小にする位置にサブウェイトを移動させ
るように第二の駆動機構を作動させるため、回転体の動
不つりあいの調整を自動的におこなえる。A means for detecting the rotation angle of the rotary shaft, a means for detecting the vibration displacement of the rotating body, and a signal from these detecting means are used to move the sub-weight to a position where the unbalanced motion of the rotating body is minimized. As described above, when the control means for activating the second drive mechanism is provided, the test piece and the balance weight are attached to each of the cages, and when the rotary arm is rotated, the control means is related to the rotation angle of the rotary shaft. Of the rotating body and the signal related to the vibrational displacement of the rotating shaft, the second drive mechanism is operated to move the sub-weight to a position that minimizes the moving unbalance of the rotating body. Adjustment can be done automatically.
【００１２】[0012]
【実施例】本発明の遠心力載荷実験装置の実施例は、以
下に、図面とともに説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the centrifugal force loading experimental apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】この遠心力載荷実験装置は、地盤などの縮
尺モデルにたいするシュミレ−ションをおこなうための
もので、図１に示すように、垂直に配置された回転軸１
０、回転軸１０に直角に配置されかつこれに固定された
回転腕１５、回転腕１５の両端付近に揺動可能に取り付
けられた供試体およびバランスウェイトを載荷するため
の保持器１６、１７、それに、回転軸１０を回転させる
駆動機構とを具備している。装置全体は地下に構築され
た実験室に設置されている。This centrifugal force loading experimental device is for performing simulation on a scale model such as the ground, and as shown in FIG.
0, a rotary arm 15 arranged at a right angle to the rotary shaft 10 and fixed to the rotary shaft 10, holders 16 and 17 for loading a specimen and a balance weight swingably attached to both ends of the rotary arm 15, Further, it is provided with a drive mechanism for rotating the rotary shaft 10. The entire device is installed in a laboratory built underground.
【００１４】回転軸１０は、垂直に配置されているとと
もに、下端付近を基台１１にある軸受に、上端付近を地
下室を形成している部材１２にある軸受にそれぞれ保持
されている。The rotating shaft 10 is arranged vertically, and is held near the lower end by a bearing on the base 11 and near the upper end by a bearing on a member 12 forming a basement.
【００１５】回転腕１５は、型材、板材などを溶接組立
したもので、中央が回転軸１０の上部にかん合かつ固定
され、回転軸１０とともに回転することができる。The rotary arm 15 is formed by welding and assembling a mold material, a plate material and the like, and the center thereof is engaged and fixed to the upper part of the rotary shaft 10 and can rotate together with the rotary shaft 10.
【００１６】保持器１６、１７は、たとえばかご状の台
の形態をもつものからなっていて、回転腕１５の回転中
心から等距離はなれて配置されているとともに、回転腕
１５の両端付近に回転可能に吊されている。取り付け
は、保持台１６、１７の一端にある軸１８、１９を回転
腕１５にある固定軸に偏心させてはめることによってな
され、軸１８、１９を中心にして保持台１６、１７を回
転させることによって、各々の保持台の自由端が回転腕
１５の端部にある部材に圧着して、保持台と回転腕とを
一体化させることができる。油圧シリンダ２０、２１
は、保持台の回転をおこなうためのもので、シリンダケ
−スを回転腕１５にある軸に、ピストンロッドを保持台
の揺動軸１８、１９に取り付けられている。なお供試体
を取り付ける保持台１６には供試体に振動を印加するた
めの手段１６ａが搭載されている。The cages 16 and 17 are, for example, in the form of cages, are arranged equidistant from the center of rotation of the rotary arm 15, and rotate near both ends of the rotary arm 15. Suspended as possible. The mounting is performed by eccentrically fitting the shafts 18 and 19 at one end of the holding bases 16 and 17 to the fixed shafts on the rotary arm 15, and rotating the holding bases 16 and 17 about the shafts 18 and 19. Thus, the free end of each holding base can be pressed against the member at the end of the rotary arm 15 to integrate the holding base and the rotary arm. Hydraulic cylinder 20, 21
Is for rotating the holder, and the cylinder case is attached to the shaft of the rotating arm 15 and the piston rod is attached to the swing shafts 18 and 19 of the holder. The holder 16 to which the sample is attached is equipped with a means 16a for applying vibration to the sample.
【００１７】駆動機構は電動機１３およびギアボックス
１４を具備している。ギアボックス１４は、たがいにか
み合う一組のベベルギアをもっていて、一方のベベルギ
アが軸継手を介在して電動機１３の出力軸に、他方のベ
ベルギアが回転軸１０にそれぞれつながれている。The drive mechanism includes an electric motor 13 and a gear box 14. The gear box 14 has a pair of bevel gears that mesh with each other, and one bevel gear is connected to the output shaft of the electric motor 13 via a shaft coupling, and the other bevel gear is connected to the rotating shaft 10.
【００１８】この遠心力載荷実験装置においても、実験
は、片方の保持台１６に供試体を取り付け、もう片方の
保持台１７に供試体の質量に相当するバランスウェイト
を取り付けたあと、電動機１３を始動させることによっ
てなされる。電動機１３が作動すると、駆動力がギアボ
ックス１４を経由して回転軸１０に伝達され、回転腕１
５が回転軸１０といっしょに回転し、保持台１６、１７
が発生した遠心力によって軸１８、１９を中心にして水
平方向に振り上がる。振り上がったら、油圧ジャッキ１
４を作動させて、保持台１６、１７を回転腕１５に圧着
して、遠心力が保持台１６、１７に加わるようにさせ
る。回転腕１５が回転したときに、回転軸１０、回転腕
１５、保持台１６、１７、それに、供試体、バランスウ
ェイトなどからなる回転体の動不つりあいがとれていな
いと、いいかえれば、保持台１７にあるバランスウェイ
トの質量が保持台１６にある供試体のそれに精密に一致
していないと、回転腕１５および回転軸１０に振動が発
生することになる。そこで、回転腕１５の回転をとめ、
保持台１７のバランスウェイトを調整し、ふたたび回転
腕１５を回転させ、軸変位計によって回転軸１０の振動
を検出し、振動が所定値でなければ、これらをくり返し
て、回転体の不つりあいの調整をおこなうのであるが、
本発明による遠心力載荷実験装置では、回転腕１５の回
転をとめることなしに、回転体の不つりあいの調整をお
こなえるようにさせている。Also in this centrifugal force loading test apparatus, in the experiment, the test piece was attached to one holding table 16, the balance weight corresponding to the mass of the test piece was attached to the other holding table 17, and then the electric motor 13 was attached. Made by starting. When the electric motor 13 operates, the driving force is transmitted to the rotary shaft 10 via the gearbox 14 and the rotary arm 1
5 rotates together with the rotary shaft 10, and the holding stands 16 and 17
The centrifugal force generated causes the shafts 18 and 19 to swing up horizontally. When swinging up, hydraulic jack 1
4 is operated to crimp the holders 16 and 17 to the rotary arm 15 so that centrifugal force is applied to the holders 16 and 17. When the rotating arm 15 rotates, the rotating shaft 10, the rotating arm 15, the holding stands 16 and 17, and the rotating body including the specimen and the balance weight are not unbalanced. In other words, the holding stand. If the mass of the balance weight in 17 does not precisely match the mass of the sample in the holding table 16, vibration will occur in the rotary arm 15 and the rotary shaft 10. Therefore, stop rotating the rotating arm 15,
The balance weight of the holding table 17 is adjusted, the rotary arm 15 is rotated again, and the vibration of the rotary shaft 10 is detected by the axial displacement meter. If the vibration is not a predetermined value, these are repeated to check the unbalance of the rotating body. To make adjustments,
In the centrifugal loading test apparatus according to the present invention, the unbalance of the rotating body can be adjusted without stopping the rotation of the rotating arm 15.
【００１９】このために、本発明による遠心力載荷実験
装置では、サブウェイトと、サブウェイトを回転腕１５
の長手方向にそって移動させる手段と、サブウェイトに
前記移動をなさせる駆動機構とを具備している。For this reason, in the centrifugal force loading test apparatus according to the present invention, the subweight and the subweight are attached to the rotary arm 15.
And a drive mechanism for moving the sub-weight.
【００２０】サブウェイトは、図２において参照符号２
２、２３で示された、ふたつウェイトからなっていて、
回転軸１０の両側に配置され、回転腕１５の長手方向に
そいかつ回転腕１５の回転中心の前後にわたって移動す
ることができる、より厳密には、保持台１６、１７の重
心と回転腕１５の回転中心とをとおる直線に平行な直線
にそって移動することができる。The sub-weight is designated by reference numeral 2 in FIG.
It consists of two weights, indicated by 2 and 23,
It is arranged on both sides of the rotating shaft 10 and can move in the longitudinal direction of the rotating arm 15 and can move forward and backward about the center of rotation of the rotating arm 15. More strictly speaking, the center of gravity of the holders 16 and 17 and the rotating arm 15 It can move along a straight line parallel to the straight line passing through the center of rotation.
【００２１】駆動機構はボ−ルねじのような送りねじ２
４、２５からなっている。ボ−ルねじにおけるねじ軸の
各々は、中央を回転腕１５の回転中心に一致させて、回
転腕１５の長手方向にそって配置され、両端を回転腕１
５にある台にある軸受に保持されている。サブウェイト
２２、２３は、送りねじのナットにかん合かつ固定され
ている。が、これらのボ−ルねじは、ねじ軸のねじがた
がいに逆ねじになっていて、これらのねじ軸を同じ方向
に回転させたときに、サブウェイト２２、２３が回転腕
１５の回転中心から等距離の移動を、同じ方向にむかっ
ておこなえるようにさせている。さらに、ガイド３０、
３１がサブウェイト２２、２３の移動方向にそって回転
腕１５に設置され、サブウェイト２２、２３の回転をと
めているとともに、回転腕１５が回転したときに、サブ
ウェイト２２、２３にかかる遠心力をうけている。The drive mechanism is a feed screw 2 such as a ball screw.
It consists of 4 and 25. Each of the screw shafts of the ball screw is arranged along the longitudinal direction of the rotary arm 15 with its center aligned with the center of rotation of the rotary arm 15, and both ends thereof
It is held by bearings on the table at 5. The sub weights 22 and 23 are engaged with and fixed to the nut of the feed screw. However, in these ball screws, the screws of the screw shafts are reverse screws to each other, and when these screw shafts are rotated in the same direction, the subweights 22 and 23 cause the rotation center of the rotating arm 15 to rotate. It is possible to move from the same distance to the same direction. In addition, the guide 30,
31 is installed on the rotary arm 15 along the moving direction of the sub-weights 22 and 23 to stop the rotation of the sub-weights 22 and 23, and the centrifugal force applied to the sub-weights 22 and 23 when the rotary arm 15 rotates. I am receiving power.
【００２２】駆動源２６はたとえば油圧モ−タからなっ
ている。圧油の供給は、油圧シリンダ２０、２１ととも
に、この遠心力載荷実験装置から独立している油圧駆動
装置から、回転軸１０の下端にあるロ−タリジョイント
３２、回転軸内の配管および回転腕１５にある配管を経
由してなされている。The drive source 26 is, for example, a hydraulic motor. The pressure oil is supplied together with the hydraulic cylinders 20 and 21 from the hydraulic drive device independent of the centrifugal load experimental device, the rotary joint 32 at the lower end of the rotary shaft 10, the pipe in the rotary shaft and the rotary arm. It is done via the piping at 15.
【００２３】油圧モ−タ２６からボ−ルねじ２４、２５
への駆動力の伝達は、ギアボックス２７〜２９によって
なされている。ギアボックス２７、２８は、たがいに噛
み合う一組のベベルギアをもつものからなっていて、一
方のベベルギアがねじ軸に、他方のベベルギアがギアボ
ックス２９にそれぞれつながれている。ギアボックス２
９は、一組のウォ−ムホイ−ルとをもつもので、ウォ−
ムホイ−ルがギアボックス２７、２８の他方のベベルギ
アに、ウォ−ムが油圧モ−タ２６の出力軸にそれぞれつ
ながれている。From the hydraulic motor 26 to the ball screws 24, 25
The drive force is transmitted to the gearboxes 27 to 29. The gearboxes 27 and 28 have a pair of bevel gears that mesh with each other, and one bevel gear is connected to the screw shaft and the other bevel gear is connected to the gearbox 29. Gearbox 2
9 has a pair of worm wheels and
The mower is connected to the other bevel gear of the gearboxes 27 and 28, and the worm is connected to the output shaft of the hydraulic motor 26.
【００２４】実験は、回転軸１０の振動変位を検出する
非接触式の変位計４９をこの遠心力載荷実験装置装置に
おける静止している部材１１、１２などに支持させ、片
方の保持台１６に供試体を取り付け、もう片方の保持台
１７に供試体の質量に関連するバランスウェイトを取り
付けたあと、電動機１３を始動させることによって開始
される。電動機１３が作動すると、駆動力がベベルギア
ボックス１１を経由して回転軸１０に伝達され、回転腕
１５が回転軸１０といっしょに回転する。回転腕１５が
回転すると、保持台１６、１７は、発生した遠心力によ
って、軸１８、１９を中心にして水平方向あるいは回転
腕１５の長手方向に振り上がる。振り上がったら、油圧
ジャッキ１４を作動させ、保持台１６、１７を回転腕１
５に圧着して、遠心力が保持台１６にある供試体に加わ
るようにさせる。In the experiment, a non-contact type displacement gauge 49 for detecting the vibration displacement of the rotary shaft 10 is supported by the stationary members 11 and 12 in this centrifugal force loading experimental device, and the one holding table 16 is supported. It is started by mounting the test piece, mounting the balance weight related to the mass of the test piece on the other holding table 17, and then starting the electric motor 13. When the electric motor 13 operates, the driving force is transmitted to the rotary shaft 10 via the bevel gear box 11, and the rotary arm 15 rotates with the rotary shaft 10. When the rotary arm 15 rotates, the holding bases 16 and 17 swing up in the horizontal direction or the longitudinal direction of the rotary arm 15 about the shafts 18 and 19 due to the generated centrifugal force. When it swings up, the hydraulic jack 14 is activated, and the holding bases 16 and 17 are rotated.
It is crimped to 5 so that centrifugal force is applied to the specimen on the holding table 16.
【００２５】このあと、回転体の動不つりあいを調整す
るのであるが、本発明による装置では、回転腕１５を回
転させたままにさせて、軸変位計４９によって回転軸１
０の振動を計測しながら、油圧モ−タ２６を作動させ、
回転軸１０の振動が最小になる方向にむかって、いいか
えれば、サブウェイト２２、２３を保持台１６あるいは
保持台１７にむかって移動させ、回転軸１０の振動が最
小になったところで、油圧モ−タ２６の回転をとめ、サ
ブウェイト２２、２３の移動を停止させることによっ
て、回転体の動不つりあいの調整をおこなえる。After that, the motion imbalance of the rotating body is adjusted. In the apparatus according to the present invention, the rotating arm 15 is kept rotating, and the rotating shaft 1 is rotated by the shaft displacement meter 49.
While measuring the vibration of 0, operate the hydraulic motor 26,
When the vibration of the rotating shaft 10 is minimized, in other words, the sub-weights 22 and 23 are moved toward the holding table 16 or the holding table 17, and when the vibration of the rotating shaft 10 is minimized, the hydraulic pressure is reduced. By stopping the rotation of the rotor 26 and stopping the movement of the sub-weights 22 and 23, it is possible to adjust the motion imbalance of the rotating body.
【００２６】本発明による遠心力載荷実験装置では、こ
のように、回転腕１５を回転させながら、サブウェイト
２２、２３を動かすだけで回転体の動不つりあいをとる
ことができる、つまり、おおよその質量をもつバランス
ウェイトを保持台１７に取り付け、回転腕１５の回転を
とめずに、回転体の動不つりあいの調整をおこなえるの
で、実験をきわめて短い時間かつきわめて簡単におこな
え、しかも、供試体が盛土のようなものであっても、従
来のこの種の実験装置のように回転腕１５の回転、停止
のくり返しを必要としないので、これにともなうショッ
クなどによる供試体の破壊なしに実験をおこなえる。As described above, in the centrifugal force loading experimental apparatus according to the present invention, the rotating body 15 can be rotated while the sub-weights 22 and 23 are simply moved to make the rotating body unbalanced. Since a balance weight having a mass is attached to the holding table 17 and the motion imbalance of the rotating body can be adjusted without stopping the rotation of the rotating arm 15, the experiment can be performed in a very short time and extremely easily, and the test piece can be Even if it is a kind of embankment, it is not necessary to repeat the rotation and stop of the rotary arm 15 unlike the conventional experimental apparatus of this kind, so that the experiment can be conducted without the destruction of the specimen due to the shock accompanying it. .
【００２７】供試体に流体を送り込みながらおこなう実
験は、このようにして、供試体の質量にもとづく回転体
の動不つりあいを調整したあと、流体を供試体に送り込
みつつ、回転軸１０の振動変位をみながら、油圧モ−タ
２６を作動させ、軸振動が最小になるように、サブウェ
イト２２、２３の移動をおこなうことによって、流体の
質量が加わることによる回転体の動不つりあいの除去を
おこなえる。In this way, the experiment carried out while feeding the fluid into the test piece was carried out in such a manner that after adjusting the motion imbalance of the rotating body based on the mass of the test piece, the vibration displacement of the rotary shaft 10 was sent while feeding the fluid into the test piece. While operating the hydraulic motor 26, the subweights 22 and 23 are moved so that the shaft vibration is minimized, thereby removing the unbalanced motion of the rotor due to the addition of the mass of the fluid. You can do it.
【００２８】この遠心力載荷実験装置では、これらの一
連の作業が自動化されている。図３はこのための装置を
示していて、回転軸１０の回転を検出する手段４１、回
転軸１０の振動変位を検出する手段４２および制御手段
４３とをもっていて、制御手段４３がこれらの検出手段
４１、４２からの出力信号によって回転体の不つりあい
の方向と大きさとを検出し、サブウェイト２２、２３を
移動方向を決定し、回転軸１０の振動の大きさが最小に
なると、サブウェイト２２、２３を移動をとめることに
よって、回転体の動不つりあいを自動的に除去するよう
にしている。In this centrifugal force loading test apparatus, a series of these operations is automated. FIG. 3 shows an apparatus for this purpose, which has means 41 for detecting the rotation of the rotary shaft 10, means 42 for detecting the vibration displacement of the rotary shaft 10 and control means 43, and the control means 43 detects these means. The output signals from 41 and 42 detect the unbalanced direction and size of the rotating body, determine the moving direction of the sub-weights 22 and 23, and when the magnitude of vibration of the rotary shaft 10 becomes the minimum, the sub-weight 22 , 23 are stopped to automatically remove the unbalanced motion of the rotating body.
【００２９】回転軸１０の回転を検出する手段４１は、
回転軸１０にある基準位置表示部材およびこの基準位置
を読み取るセンサからなっている、基準位置表示部材は
たとえば図１に示すように反射テ−プ４５から、センサ
は光学式のセンサ４６からなり、反射テ−プ４５を回転
軸１０に貼り付け、光学式センサ４６を基台１１、部材
１２のような静止部材に取り付けて、反射テ−プ４５が
センサ４６を通過するごとに、つまり、回転軸１０が一
回転するごとに、センサ４６にパルス状の信号を出力さ
せるようにさせている。回転軸１０の振動を検出する手
段４２は、非接触式の変位計４７からなっていて、回転
軸１０の回転を検出する手段４１と同じ位置に配置され
ているとともに、静止部材に取り付けられている。The means 41 for detecting the rotation of the rotary shaft 10 comprises:
The reference position display member including a reference position display member on the rotary shaft 10 and a sensor for reading the reference position. The reference position display member is, for example, a reflection tape 45 as shown in FIG. 1 , and the sensor is an optical sensor 46 . The reflection tape 45 is attached to the rotating shaft 10, the optical sensor 46 is attached to a stationary member such as the base 11 and the member 12, and each time the reflection tape 45 passes through the sensor 46 , that is, the rotation is performed. Each time the shaft 10 rotates once, the sensor 46 is made to output a pulsed signal. The means 42 for detecting the vibration of the rotary shaft 10 is composed of a non-contact type displacement gauge 47 , is arranged at the same position as the means 41 for detecting the rotation of the rotary shaft 10, and is attached to a stationary member. There is.
【００３０】図４は検出手段４１、４２から出力される
信号の一例を示している。光学センサ４８は回転軸１０
が一回転するごとにパルス状の信号５１を、変位計４９
はこの回転における回転軸１０の振動変位に関連する信
号５２をそれぞれ出力する。制御手段４３は、基準位置
信号５１と振動変位信号５２におけるピ−クとの位相差
が角度±９０°をこえているかどうかで、サブウェイト
２２、２３の移動方向を決定し、油圧制御回路５０にあ
る油ポンプから油圧モ−タ２６に供給される圧油のなが
れを制御している電磁式方向制御弁のスプ−ルを移動さ
せ、圧油を油圧モ−タ２６に供給し、油圧モ−タ２６に
よって送りねじ２４、２５を回転させ、サブウェイト２
２、２３を移動させ、そして、信号５２の大きさがサブ
ウェイト２２、２３の移動によって許容範囲になると、
油圧モ−タ２６にたいする圧油の供給をとめる方向に電
磁式方向制御弁２６のスプ−ルを移動させ、サブウェイ
ト２２、２３の移動を停止させ、回転体の動不つりあい
を自動調整している。この装置では、さらに、ボ−ルね
じのねじ軸の回転角度を検出するポテンションメ−タや
サブウェイト２２、２３のストロ−クエンドを検出する
リミットスイッチなどからなる手段４４を具備してい
て、サブウェイト２２、２３がストロ−クエンドに到達
しても調整をおこなえないときに、制御手段４３は手段
４４からの信号によって油圧モ−タ２６にたいする圧油
の供給をとめるように電磁方向制御弁のスプ−ルを移動
させるとともに、調整範囲をこえていることを警告する
ようにしている。FIG. 4 shows an example of signals output from the detecting means 41 and 42. The optical sensor 48 is the rotary shaft 10.
A pulse signal 51 is generated each time the
Respectively outputs a signal 52 related to the vibration displacement of the rotary shaft 10 in this rotation. The control means 43 determines the moving direction of the sub weights 22 and 23 depending on whether the phase difference between the reference position signal 51 and the peak in the vibration displacement signal 52 exceeds an angle of ± 90 °, and the hydraulic control circuit 50. The spool of the electromagnetic directional control valve that controls the flow of the pressure oil supplied from the oil pump to the hydraulic motor 26 is moved to supply the pressure oil to the hydraulic motor 26. -By rotating the feed screws 24 and 25 with the key 26,
2 and 23 are moved, and when the magnitude of the signal 52 is brought into an allowable range by the movement of the sub weights 22 and 23,
The spool of the electromagnetic directional control valve 26 is moved in the direction to stop the supply of the pressure oil to the hydraulic motor 26, the movement of the sub weights 22 and 23 is stopped, and the dynamic imbalance of the rotating body is automatically adjusted. There is. This apparatus further comprises means 44 including a potentiometer for detecting the rotation angle of the screw shaft of the ball screw and a limit switch for detecting the stroke ends of the sub-weights 22 and 23. When the sub-weights 22 and 23 cannot reach the stroke end and cannot be adjusted, the control means 43 controls the electromagnetic directional control valve so as to stop the supply of pressure oil to the hydraulic motor 26 by a signal from the means 44. While moving the spool, it warns that the adjustment range is exceeded.
【００３１】以上説明した実施例において、サブウェイ
ト２２、２３は送りねじ２４、２５によって移動させら
れているが、チェ−ンやラックアンドピニオンギアのよ
うな他の直線移動手段によってもおこなって、油圧シリ
ンダや空気圧シリンダなどによっておこなうようにさせ
てもよく、また、回転体の不つりあいの自動調整も回転
軸１０の回転角度に関連する信号、回転軸の振動変位の
大きさおよび角度、サブウェイト２２、２３の現在位置
に関連する信号によって、回転体の動不つりあいが最小
になるサブウェイトの位置を演算し、演算結果にしたが
って油圧モ−タ２６を電気油圧サ−ボ制御することによ
っておこなうようにさせるようにしてもよい。In the embodiment described above, the sub weights 22 and 23 are moved by the feed screws 24 and 25, but they may be moved by other linear moving means such as a chain or a rack and pinion gear. It may be performed by a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, or the like, and the automatic adjustment of the unbalance of the rotating body is a signal related to the rotation angle of the rotating shaft 10, the magnitude and angle of the vibration displacement of the rotating shaft, and the sub-weight. The position of the sub-weight that minimizes the unbalanced motion of the rotating body is calculated by the signals related to the current positions of 22 and 23, and the hydraulic motor 26 is electrohydraulic servo-controlled according to the calculation result. You may make it do so.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、回転腕を回転させたま
ま、回転体の動不つりあいを調整することができるの
で、従来の装置に比較して、回転体の動不つりあいの調
整作業のみならず、供試体に水などの流体を流し込みな
がらおこなう実験もきわめて容易にかつ迅速におこなう
ことができ、しかも、供試体が盛土のようなものであっ
ても、回転腕の回転および停止にともなうショックなど
による破壊なしに実験をおこなえる遠心力載荷実験装置
を得ることができる。According to the present invention, it is possible to adjust the dynamic unbalance of the rotating body while rotating the rotary arm. Therefore, as compared with the conventional apparatus, the work of adjusting the dynamic unbalance of the rotating body is possible. Not only that, experiments that are performed while pouring a fluid such as water into the specimen can be performed very easily and quickly, and even if the specimen is like a fill, it can be used to rotate and stop the rotating arm. Centrifugal load experiment device that can perform experiments without destruction due to accompanying shock
It is possible to obtain.
【図１】本発明の遠心力載荷実験装置の一実施例の正面
図である。FIG. 1 is a front view of an embodiment of a centrifugal load test device of the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ線にそう回転腕の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the rotating arm taken along the line AA in FIG.
【図３】サブウェイトの移動を制御する装置の構成を示
す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a device that controls movement of a subweight.
【図４】検出される信号の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a detected signal.
１０…回転軸、１５…回転腕、１６、１７…保持器、１
３、１４…駆動機構、２２、２３…サブウェイト、２４
〜２９…第二の駆動機構。10 ... Rotating shaft, 15 ... Rotating arm, 16, 17 ... Retainer, 1
3, 14 ... Drive mechanism, 22, 23 ... Sub weight, 24
~ 29 ... Second drive mechanism.
Claims (1)
転軸から水平に延びかつ回転軸に固定された回転腕と、
回転腕の一端付近に揺動可能に取り付けられた、供試体
を取り付ける保持器と、回転腕の他端付近に揺動可能に
取り付けられた、バランスウェイトを取り付ける保持器
と、回転軸を回転させる回転軸駆動機構とを具備し、バ
ランスウェイトを増減することによって、回転軸、回転
腕、保持器などによって構成される回転体の動不つりあ
いを調整している遠心力載荷実験装置において、第二の
不つりあい修正手段を具備し、この修正手段が二つのサ
ブウェイトと、これらのサブウェイトに回転腕の回転中
心と保持器およびバランスウェイトの一方の重心とをと
おる直線に平行でかつ前記回転中心の両側に位置する二
直線上の移動をなさる案内機構と、これらのサブウェイ
トを同時に同じ方向に移動をなさせるサブウェイト駆動
機構と、回転軸の回転角度を検出する手段と、回転体の
振動変位を検出する手段と、これらの検出手段からの信
号によって回転体の動不つりあいを最小にする位置にサ
ブウェイトを移動させるように、サブウェイト駆動機構
を作動させる制御手段とからなること、を特徴とする遠
心力載荷実験装置。1. A vertical rotation axis and a rotation about the rotation axis.
A rotating arm that extends horizontally from the rolling axis and is fixed to the rotating axis;
A retainer, which is swingably attached near one end of the rotating arm, for attaching the sample, a retainer, which is swingably attached near the other end of the rotating arm, for attaching a balance weight, and the rotating shaft is rotated. A centrifugal force loading experimental device that is provided with a rotating shaft drive mechanism and adjusts the dynamic imbalance of a rotating body composed of a rotating shaft, a rotating arm, a retainer, etc. by increasing or decreasing a balance weight . of
Equipped with unbalance correction means, this correction means
During the rotation of the rotating arm to the buwait and these sub-weights
And the center of gravity of the cage and balance weight.
Two parallel to the straight line and located on both sides of the center of rotation
Guide mechanism for linear movement and these subways
Sub-weight drive that moves the motors in the same direction at the same time
The mechanism, means for detecting the rotation angle of the rotating shaft, and
Means for detecting vibration displacement and the signals from these detecting means.
Position to a position that minimizes the unbalanced motion of the rotor.
Sub-weight drive mechanism to move the weight
And a control means for operating the centrifugal force loading test device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167913A JP2568007B2 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Centrifugal load test device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167913A JP2568007B2 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Centrifugal load test device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0518866A JPH0518866A (en) | 1993-01-26 |
| JP2568007B2 true JP2568007B2 (en) | 1996-12-25 |
Family
ID=15858375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3167913A Expired - Lifetime JP2568007B2 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Centrifugal load test device |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2568007B2 (en) |
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-
1991
- 1991-07-09 JP JP3167913A patent/JP2568007B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0518866A (en) | 1993-01-26 |
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