JPH0457972B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は空力弾性試験にて非定常空気力の測定
に用いるのに好適な加振装置であつて、試験体に
上下振動（Heaving）と回転振動（Pitching）の
振動モードで加振をなす２自由度加振装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来、橋梁などに関する空力弾性試験では試験
体に振動を与える加振装置を用い、発生する非定
常空気力を測定することが行われている。この種
の加振装置は、試験体に上下方向の振動及び横軸
中心の回転振動を付与させるように構成されてい
る。具体的には、試験体側面部の軸心位置を支承
し、この支承部を上下方向に直動させることによ
り上下振動を与えるようにしている。また回転振
動は試験体の横軸延長線上に水平ロツドを取付け
し、このロツドにレバーを設けて当該レバーに往
復上下動を与え、前記水平ロツドを往復回転運動
させることで発生させるようになつている。

しかしながら、従来の加振装置は上下振動機構
と回転振動機構とは独立に設けられており、上下
振動と回転振動をそれぞれ個別に発生させるもの
であつた。このため従来の加振装置は１自由度の
加振のみが可能であり、上下振動と回転振動の合
成した連成振動を与えることができず、現実の状
況に対応した試験を行うことができないという問
題点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は上下振動と回転振動とを独立して試験
体に与えることも、２自由度のモードで連成振動
を与えることも可能な２自由度加振装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために、本発明に係る２自
由度加振装置は、鉛直方向に移動規制された上下
振動用ロツドと当該ロツドに平行配置された回転
移動用ロツドとを有し、前記上下振動用ロツドの
一端を試験体の任意の軸心位置におよび前記回転
振動用ロツドの一端をその側部位置にてそれぞれ
直接又は間接に試験体に連結し、かつ両ロツドの
他端を相互に連結板に連結して平行リンク機構を
形成し、前記連結板の上下振動用ロツド連結点に
上下方向の往復運動を与える駆動手段と、前記連
結板に上下振動用ロツド連結点を中心とする往復
回転運動を与える駆動手段とを備えて構成した。

上下構成により、上下振動をなす場合には連結
板の上下振動用ロツド連結点のみに上下往復運動
を駆動手段によつて与えればよく、回転振動をな
す場合には連結板を定位置におき、連結板に対し
て上下振動用ロツドの連結点を中心とした往復回
転運動を与えることで平行リンク機構によつて回
転動が与えられる。一方、連成振動は両駆動手段
を同時に作動させることにより、上下動される連
結板の運動系内において連結板自身が往復回転さ
れるので、上下・回転振動の２自由度で連成運動
を試験体に与えることができるのである。

〔発明の実施例〕

以下に本発明に係る２自由度加振装置の具体的
実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図面は本実施例に係る加振装置の構成を示す全
体斜視図である。図示される如く、当該加振装置
は試験体１０をその両側端部分にて支持するもの
であり、上下振動用ロツド１２と、該ロツド１２
に平行配置された一対の回転振動用ロツド１４と
を備えている。上下振動用ロツド１２は鉛直方向
に配置され、図示しないガイドによつて移動方向
が鉛直方向とされるように規制されている。この
上下振動用ロツド１２はその上端を試験体１０の
軸心部に連結されているものであり、これは試験
体１０に間接的に連結されている。すなわち、試
験体１０の両端面には任意に定められた軸心（図
心、重心など）位置に支軸１６が取付けられ、該
支軸１６には空気力測定用センサを具備する支持
部材１８が取付けられている。前記上下振動用ロ
ツド１２は支持部材１８を介し間接的に軸心部に
連結されているものである。一方、回転振動用ロ
ツド１４は上下振動用ロツド１２と同長に形成さ
れてその両側に平行配置されているが、この回転
振動用ロツド１４もその上端が前記支持部材１８
に連結されている。各連結点は上下振動用ロツド
１２の連結点を挾んだ対称位置とされている。ま
た、両ロツド１２，１４は試験体１０に連結され
て鉛直下方に延設されているが、これらの下端部
はそれぞれ連結板２０を介し相互に連結されてい
る。連結板２０に対するロツド１２，１４の連結
位置は、上下振動用ロツド１２の連結点を挾んだ
対称位置とされ、前記支持部材１８に対するロツ
ド上端の連結状態と同等の関係位置とされてい
る。このようにして平行配置された両ロツド１
２，１４は平行リンク機構を形成し、連結板２０
の上下動および回転動は支持部材１８すなわち試
験体１０の上下動および回転動と１対１の対応関
係となる。

また、前期連結板２０には上下振動を付与する
駆動手段と回転振動を付与する駆動手段が連継さ
れている。

まず、上下振動を付与する駆動手段は、前記連
結板２０における上下振動用ロツド１２の連結点
２２にピン結合されたリンク２４を有し、上下振
動用ロツド１２の延長線上の下方に延設してい
る。このリンク２４は左右それぞれの連結板２０
に連結されているが、両リンク２４の下端はレバ
ー２６に枢着されている。レバー２６は前記試験
体１０側の支軸１６と平行に装置下部に配置され
た回動シヤフト２８に設けられているもので、そ
の軸心と直交状態で両端部から突設され、リンク
２４と連結されている。回動シヤフト２８は図示
しない軸受により支承されており、定位置で往復
回転されることによりレバー２６を介し、リンク
２４に往復上下運動を伝達可能としている。ま
た、回動シヤフト２８にはその軸心と直交するア
ーム３０が一体的に設けられており、このアーム
３０の先端には連結ロツド３２の一端が枢着され
ている。ロツド３２の他端はモータ３４により回
転される駆動シヤフト３６の先端に設けられたク
ランク３８に対して連結されているものである。
したがつて、モータ３４により駆動軸３６、クラ
ンク３８、連結ロツド３２およびアーム３０を介
して回動シヤフト２８が往復回転され、レバー２
６、リンク２４を介し連結板２０の上下運動とさ
れ、試験体１０が上下加振されることとなる。試
験体１０の上下変位量はクランク３８の変更によ
つて、振動数はモータ３４の回転数の変更によつ
てそれぞれ任意に設定できる。

一方、回転振動を付与する駆動手段は次のよう
に形成されている。上下・回転振動用ロツド１
２，１４を連結している連結板２０の両端部にピ
ン結合されたリンク４０を有しており、この一対
のリンク４０の下端部をドーナツ状の回転円盤４
２に連結している。回転円盤４２に対する連結位
置は、その回転中心を挾んだ180度対向する位置
とされ、連結板２０の連結位置と同様の関係位置
とすることによつて、一対のリンク４０に平行リ
ンク機構を形成させている。また、回転円盤４２
には更に一対のレバー４６が連結されている。こ
のレバー４６は前記リンク４０の連結点を結ぶ線
と直交する線上において180度対向する位置に連
結されて、前記上下加振用のレバー２６と反対方
向に延設されている。このレバー４６は更に前記
上下加振用の回動シヤフト２８と平行配置された
別の回動シヤフト４８に対し、その両端部のアー
ム５０に連結されている。回動シヤフト４８は図
示しない軸受に支承されて往復回転が可能となつ
ている。また、アーム５０は回動シヤフト４８と
一体とされ、その直径方向に延長形成されてお
り、その突端に前記一対のレバー４６を連結して
いる。当該の一対のレバー４６も平行リンク機構
を形成し、回動シヤフト４８の往復回転運動によ
つて回転円盤４２を往復回転させ、これに連結さ
れた一対のリンク４０に逆位相の上下方向の運動
をさせるようにしている。これにより、連結板２
０は上下振動用ロツド１２の連結点２２を中心と
した往復回転運動をなし、試験体１０に回転振動
を付与可能となる。また、回動シヤフト４８を往
復回転させるため、一方のアーム５０が延長形成
され、その延長端に連結ロツド５２が枢着されて
いる。連結ロツド５２は前記上下加振用モータ３
４と別に設けられたモータ５４にて回転される駆
動シヤフト５６の先端のクランク５８に対して連
結されている。したがつて、モータ５４によつて
駆動軸５６、クランク５８、連結ロツド５２およ
びアーム５０を介して回動シヤフト４８に往復回
転運動を与え、もつて試験体１０を支軸１６を中
心とした回転振動を与えることができるのであ
る。試験体１０の回転変位量はクランク５８の変
更により、振動数はモータ５４の回転数の変更に
よつてそれぞれ任意に設定できる。

なお、上下変位を検出する検出器６０が上下振
動用ロツド１２の取付位置に設けられ、回転変位
を検出する検出器６２が回動シヤフト４８の軸端
側に設けられている。また、上下振動数および回
転振動数を検出する検出器６４，６６が各駆動シ
ヤフト３６，５６の往復回転数として検出するよ
うに設置されている。更に図中６８は支軸１６部
分に取付けられたバランスウエイトである。

以上のように構成された加振装置では、試験体
１０を加振するに際し、上下振動と回転振動を独
立して行うことができるのみならず、両振動を合
成した連成加振も可能となる。すなわち、モータ
３４の回転はクランク３８を伴う機構により回動
シヤフト２８の往復回転とされ、これが連結板２
０を介して上下振動用ロツド１２を上下方向に往
復振動させることにより、試験体１０に上下振動
が与えられる。一方、モータ５４の回転はクラン
ク５８を伴なう機構により駆動シヤフト４８の往
復回転とされ、これが一対の立上がりリンク４０
に逆位相の上下運動をなさせる。この上下動は連
結板２０をその中心（上下振動用ロツドの連結点
２２）回りに往復回転運動させ、平行リンク機構
を形成する一対のロツド１４を介して試験体１０
を回転振動を励起させるのである。したがつて、
各々の振動を独立して行うことができる。

また、前記両振動はいずれも連結板２０を介在
させるものであり、回転振動は上下振動用ロツド
１２の連結点２２を中心とした往復回転運動であ
るために、上下振動をなす運動座標系にて回転振
動を行うことができ、連成加振が確実になされ
る。特に当該実施例では、上下振動時に回転円盤
４２を同時に上下振動させるが、この円盤４２と
回動シヤフト４８とはレバー４６を含む平行リン
ク機構により連継させているので、回動シヤフト
４８自身は上下振動系内におかなくてもよい。こ
の結果、上下および回転加振用の駆動源は固定設
置できる。斯かることから、上下振動系内に回転
加振用駆動源を含めた回転振動手段を設置する必
要がないので、装置規模のコンパクト化と同時に
上下および回転振動以外の振動要因を排除でき、
確実かつ精度の高い２自由度の加振を行うことが
できる利点がある。

なお、上記実施例では試験体１０と上下・回転
振動用ロツド１２，１４を間接的に連結したが、
試験体１０の端面に直接連結するようにしてもよ
い。また、回転振動のためのロツド１４やリンク
４０などはそれぞれ一対の部材より構成されてい
るが運動伝達が可能であればよく、片側部材のみ
でも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本実施例に係る２自由度
加振装置では、上下および回転振動を独立のみな
らず連成振動として試験体を加振できるというす
ぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本実施例に係る２自由度加振装置の全体
構成を示す斜視図である。 １０……試験体、１２……上下振動用ロツド、
１４……回転振動用ロツド、２０……連結板、２
２……上下振動用ロツド連結点、２４，４０……
リンク、２８，４８……回動シヤフト、３８，５
８……クランク、３４，５４……モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉛直方向に移動規制された上下振動用ロツド
   と当記ロツドに平行配置された回転振動用ロツド
   とを有し、前記上下振動用ロツドの一端を試験体
   の任意の軸心位置におよび前記回転振動用ロツド
   の一端をその側部位置にてそれぞれ直接又は間接
   に試験体と連結し、かつ前記両ロツドの他端を相
   互に連結板に連結して平行リンク機構を形成し、
   前記連結板の上下振動用ロツド連結点に上下方向
   の往復運動を与える駆動手段と、前記連結板に上
   下振動用ロツド連結点を中心とする往復回転運動
   を与える駆動手段とを備えたことを特徴とする２
   自由度加振装置。