JPH0341235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は大鉄塔、高層建築物、長大橋梁等の各
種超大構造物の地震波による耐震性試験、動荷
重、耐風設計における振動特性把握試験など各種
振動を伴う試験に使用するもので反力支持台を設
けることなく本装置を直接試験体に設置すること
によつて容易に振動試験を行うことが出来る高効
率の超低周波、大出力の慣性振動試験装置に関す
るものである。

（従来技術及びその問題点） 前記各種超大構造物の耐震、耐風特性を把握す
る方法としては強制振動試験があり、人工的加振
法として車輌走行、クレーン加振法、ロケ
ツト噴射起振法、火薬爆破、人工加振法、
起振機法等が用いられるが、これらの各種方法の
中で構造物に適用され精密な解析に耐えるデータ
を得るための信頼出来る試験法として起振機によ
る強制加振法が使用されている。

しかるに超大構造物に於いてはその起振力も大
きなものが必要となり、従つてこれを動かすため
に膨大なエネルギーを必要とし、なおかつ起振周
波数精度千分の５以下と厳しい性能を要求される
ため、従来の回転式遠心起振機、油圧式起振機で
は、このような大慣性出力は実用化されていない
のが現状である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は如上の問題点を解決するべく新規開発
したものであつて、即ち大構造物或は新超大造物
の振動性状の把握に新しい解決手段を提供する装
置であつて、以下本発明実施の一例を添附図面に
より説明する。

第１図、第２図は本発明の垂直方向加振の一実
施例であり、１は一定間隔離れた位置で対称形に
なるように並設したクランク軸であつて、基台２
に軸受で支持され、歯車３により互いに反対方向
に等速同調回転するように構成されている。

該クランク軸のクランク部にはコネクテイング
ロツド４の一端が回転自在に連結され、また、該
コネクテイングロツドの他端はウエイト５に揺動
自在に連結され、クランク軸の回転運動を垂直往
復運動に変換できるようになさなれている。６は
エアーシリンダーであつて、上記ウエイト５には
該エアーシリンダー６のピストンロツド７が連結
されており、エアーシリンダー本体側の支点８は
基台２に固定されている。エアーシリンダー６の
高圧側空気室９には空気配管用のポート１０が設
けられており、ウエイト５の自重を保持するに必
要な圧縮空気を封入、補給または排出できるよう
になされている。上記ウエイト５は数段階に重量
を増減できるよう分割可能な構造となつていると
共に、ガイドローラー１１が付設されており、基
台２のレール１４に沿つて垂直往復運動するよう
になされている。

１２はクランク軸回転駆動用可変速電動機、１
３は減速機である。

１５は駆動軸であり、基台２に軸受で回転自在
に支持されている。該駆動軸１５の入力側軸端と
減速機１３の出力軸の間には、クラツチ１６が付
設されている。駆動軸１５の反クラツチ側には、
小歯車１７が付設され、歯車３と噛合つてクラン
ク軸１に回転力を伝達するよう構成されている。

１８は回転速度を安定さすためのフライホイ
ル、１９はクランク軸制動用のブレーキである。
２０は電動機１２の回転速度を任意に設定させる
ための回転速度制御装置である。

（作用） 次に、本発明装置の作用について説明する。

電動機１２の回転力は減速機１３で減速され、
クラツチ１６の結合により駆動軸１５を回転させ
る。小歯車１７と歯車３は常時噛合つており該駆
動軸１５が回転することにより、一対のクランク
軸１は互いに反対方向に等速同調回転する。該ク
ランク軸１が回転することにより、コネクテイン
グロツド４が揺動し、ウエイト５はガイドローラ
ー１１にガイドされながら、基台２のレール１４
に沿つて垂直往復運動して、垂直方向に慣性力を
発生する。該慣性力は、コネクテイングロツド４
からクランク軸１へ、次に基台２へと伝達されて
基台下部の構造物２１を垂直方向に振動させるた
めの起振力として作用する。

エアーシリンダー６は、ウエイト５の垂直往復
運動に服従し伸縮を反復する。回転速度制御装置
２０を操作して可変速電動機１２の回転速度を変
化させることにより、構造物２１に作用させる起
振力の振動数を任意に設定できるようになしてい
る。

（発明の効果） 本発明の装置によれば、エアーシリンダーの高
圧側空気室にウエイトの上、下死点の中間位置
で、該ウエイトの自重を保持するだけの圧縮空気
を封入して、空気バネ機能をもたせることによ
り、垂直往復運動するウエイトが上記中間位置か
ら下死点に至る段階では、ウエイト自重を保持し
ていたエアーシリンダーの高圧側空気室の圧力が
さらに上昇し、該エアーシリンダーはウエイトの
落下運動を制動するように働き、下死点をわずか
に通過した後には、ウエイトを持ち上げるように
働く。そして、中間位置に戻るとウエイトの自重
は保持され、さらに中間位置から上死点に至る段
階では徐々に上記空気室の圧力は低下して、ウエ
イトの自重を保持する力を失い、上昇運動するウ
エイトに対して制動作用を働かせたような状態と
なる。さらに上死点から中間位置に至る段階で
は、上記空気室の圧力は徐々に上昇し、ウエイト
の落下運動を制動するように働き、中間位置に到
達するとウエイトの自重は保持され、さらに下死
点方向への運動に対する制動作用を働かせる。

このような一連の動作の繰り返えしにより、回
転運動するクランク軸に作用する負荷トルクの変
動が、上記エアーシリンダーを付設しない時に比
べ極端に軽減され、小容量の電動機でクランク軸
を回転させることができるのほか、非常に高精度
の加振周波数を達成可能となすものである。

また、一対のクランク軸を垂直に対して対象形
になるように基台に水平方向に並設することによ
り、一対のクランク軸に発生した慣性力の垂直方
向の分力は互いに同方向に作用して合成され、水
平方向の分力は相反する方向に作用して相殺され
るため、構造物の振動に必要な垂直方向の慣性力
だけを有効な起振力として発生させることができ
る。

上記実施例では基台下部の構造物を垂直方向に
振動させる垂直方向加振について説明したが、ピ
ストンの両側に圧縮空気を封入することにより水
平方向に振動させる水平方向加振用にも使用する
ことができ本発明実施の他の例とする。

また、上記実施例ではエアーシリンダー内に封
入する圧縮空気圧とウエイトの均衡点（設定点）
を往復運動の上下死点の中間位置となしたものに
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるこ
となく封入する圧縮空気圧を適宜異ならしめ、即
ち他の適当位置を設定点として均衡させるように
なすことにより、別の特性が得られるようにする
こともでき本発明実施の他の例とする。

本発明は、以上のような利点と効果を有した極
めて優秀な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の正面図、第２
図は平面図である。 １……クランク軸、２……基台、４……コネク
テイングロツド、３……歯車、５……ウエイト、
６……エアーシリンダー、１２……可変速電動
機、２０……回転速度制御装置、２１……構造
物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一定間隔離れた位置で対称形になるように基
   台に並設されて回転可能な１対のクランク軸と、
   該クランク軸を互いに反対方向に等速同調回転さ
   せるための駆動手段と、上端を上記クランク軸に
   回転自在なるよう連結させて回転運動を往復運動
   に変換するための１対のコネクテイングロツド
   と、該コネクテイングロツドの下端に連結され、
   往復運動なさしめて慣性力を発生させるためのウ
   エイトと、該ウエイトを基台に保持させるための
   １対のエアーシリンダーとを有し、該エアーシリ
   ンダーのピストンロツド端部を上記ウエイトに連
   結し、シリンダー本体側支点を基台に固定し、か
   つ該エアーシリンダーの高圧側空気室に圧縮空気
   を封入し、上記コネクテイングロツド及びウエイ
   トの往復運動に服従する該エアーシリンダー内の
   圧縮空気作用で、クランク軸に作用する負荷トル
   クの変動を軽減し、かつ並設された１対のクラン
   ク軸の回動による相互作用で無効な慣性力を相殺
   させ、しかも小さい動力で有効な起振力が発生さ
   れるよう構成したことを特徴とする構造物の振動
   発生装置。