振動装置
【課題】稼働周波数帯域が広く、振動台上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる振動装置を提供する。
【解決手段】振動装置は、供試体を載置する振動台１０と、加振機本体２４と、この加振機本体２４から突出して軸線上を往復運動する加振軸２５とを有し、振動台１０に水平方向の振動を付与する加振機２０とを備えている。加振軸２５が水平方向で往復運動するように加振機２０を固定しており、加振軸２５が往復運動する方向に移動自在に設置床７０上に配置する質量物４０と、設置床７０に対して、加振軸２５が往復運動する方向に質量物４０を移動自在に保持した弾性体とを備えており、加振機２０と質量物４０との合計質量は、振動台１０の質量よりも大きい。
【解決手段】振動装置は、供試体を載置する振動台１０と、加振機本体２４と、この加振機本体２４から突出して軸線上を往復運動する加振軸２５とを有し、振動台１０に水平方向の振動を付与する加振機２０とを備えている。加振軸２５が水平方向で往復運動するように加振機２０を固定しており、加振軸２５が往復運動する方向に移動自在に設置床７０上に配置する質量物４０と、設置床７０に対して、加振軸２５が往復運動する方向に質量物４０を移動自在に保持した弾性体とを備えており、加振機２０と質量物４０との合計質量は、振動台１０の質量よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動装置に関し、特に、自動車、航空機、建物等に搭載する部品が実稼働状況で受ける振動を再現する振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は図５に示す従来の振動装置を開示している。この振動装置は、振動台１０１に対して、水平Ｘ軸方向の振動を付与する１個の加振機１０２、水平Ｙ軸方向の振動を付与する２個の加振機１０３、及び垂直Ｚ軸方向の振動を付与する３個の加振機１０４を備えている。各加振機１０２、１０３、１０４は軸線上を往復運動する加振軸１０５を有している。振動台１０１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１０２、１０３は、加振軸１０５の先端に連結した加振ロッド１０６を介して振動台１０１に連結している。振動台１０１に対して水平Ｘ軸方向の振動を付与する加振機１０２は、加振軸１０５の往復運動が水平Ｘ軸方向になるように基礎床１０７上に立設した支持台１０８の上部に支持されている。また、振動台１０１に対して水平Ｙ軸方向の振動を付与する加振機１０３は、加振軸１０５の往復運動が水平Ｙ軸方向になるように基礎床１０７上に立設した２個の支持台１０８の上部に別々に支持されている。また、これら加振機１０２、１０３は振動台１０１とほぼ同じ高さになるように支持台１０８の上部に支持されている。
【０００３】
このように、この振動装置は、振動台１０１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１０２、１０３を振動台１０１とほぼ同じ高さに配置し、かつ各加振機１０２、１０３の加振軸１０５が往復運動する方向を振動台１０１に付与する振動と同じ方向にしている。このため、この振動装置は各加振機１０２、１０３が発生する力及び加振軸の変位量を簡単な構成で効率よく振動台１に伝えることができる。
【０００４】
また、非特許文献２は図６に示す他の従来の振動装置を開示している。この振動装置も振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向に振動を付与する１個の加振機１１２、水平Ｙ軸方向に振動を付与する２個の加振機、及び垂直Ｚ軸方向に振動を付与する３個の加振機１１３を備えている。各加振機１１２、１１３は軸線上を往復運動する加振軸１１５を有している。振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１１２は、振動台１１１よりも下方の空間を利用して、加振軸１１５を斜め上下方向に往復運動するように基礎床１１７上に取り付けられている。これら加振機１１２は加振軸１１５の先端をベルクランク１２０の力点１２１に連結している。このベルクランク１２０は基礎床１１７上に固定した支持台１３０の上部に支点１２２を連結している。また、このベルクランク１２０は作用点１２３に加振ロッド１１６の一端を連結している。加振ロッド１１６は他端を振動台１１１に連結している。
【０００５】
このように、この振動装置は、ベルクランク１２０を利用することによって、加振軸１１５の斜め上下方向の往復運動を水平方向の往復運動に変換することができる。つまり、加振機１１２の加振力の方向を変換することができる。また、この振動装置は、ベルクランク１２０を利用するとともに、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１１２と、ベルクランク１２０を固定した支持台１３０とを別々に基礎床１１７上に固定している。このため、これらの共振を抑制し、振動台１１１を良好に振動させることができる。さらに、この振動装置は、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１１２を振動台より下方の空いた空間に配置するため、省スペース化を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＭＡＳＴ Ｍｕｌｔｉ−Ａｘｉｓ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅｓ． ｐａｇｅ ２． 「６−ＤＯＦ Ｒａｄｉａｔｏｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｒａｗｉｎｇ」． ［ｏｎｌｉｎｅ］． Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ． ［ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｏｎ ２０１１−０８−１７］． Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ：＜ＵＲＬ:ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｓｔｒｏｎ．ｃｏｍ／ｗａ／ｌｉｂｒａｒｙ／ＳｔｒｅａｍＦｉｌｅ．ａｓｐｘ？ｄｏｃ＝３９７＞
【非特許文献２】ＭＡＳＴTM Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｍｕｌｔｉ Ａｘｉａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔａｂｌｅｓ ｆｏｒ Ｓｑｕｅａｋ ａｎｄ Ｒａｔｔｌｅ， Ｍｏｄａｌ， ａｎｄ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ． ｐａｇｅ ２，６，９． ［ｏｎｌｉｎｅ］． ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ． ［ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｏｎ ２０１１−０８−１７］． Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ：＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｔｓ．ｃｏｍ／ｕｃｍ／ｇｒｏｕｐｓ／ｐｕｂｌｉｃ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｄｅｖ＿００２２５１．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１の振動装置は、振動台１０１、振動台１０１上に載置した供試体、及び振動台１０１に対して水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する加振機１０２、１０３の合計質量が大きいと、これら構成物と支持台１０８の加振方向の剛性とで形成する共振周波数が低くなる。一般的に、振動装置は、共振の発生を避けて、共振周波数より低い周波数帯域で稼働させることが原則である。このため、上記のように共振周波数が低いと、稼働周波数帯域が狭くなり、実用性に欠ける。
【０００８】
また、非特許文献２の振動装置は、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する加振機１１２と振動台１１１との間にベルクランク１２０を設けて振動を伝達している。この際、加振機１１２の加振力の方向変換を伴うため、加振機１１２及びベルクランク１２０の配置状況によっては加振力の伝達ロスを招く場合がある。すなわち、これら加振機１１２の力や加振軸１１５の変位量を効率よく振動台に伝えることができない場合がある。このため、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する加振機１１２は加振力の大きなものが必要となる。さらに、これら加振機１１２を駆動するための油圧源の容量も必然的に大きくなる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）が高いものになるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、稼働周波数帯域が広く、振動台上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる振動装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の振動装置は、供試体を載置する振動台と、
加振機本体と、この加振機本体から突出して軸線上を往復運動する加振軸とを有し、前記振動台に水平方向の振動を付与する加振機とを備えた振動装置であって、
前記加振軸が水平方向で往復運動するように前記加振機を固定しており、前記加振軸が往復運動する方向に移動自在に設置床上に配置する質量物と、
前記設置床に対して前記加振軸が往復運動する方向に前記質量物を移動自在に保持した弾性体とを備えており、
前記加振機と前記質量物との合計質量は、前記振動台の質量よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の振動装置は加振機と質量物との合計質量が振動台の質量よりも大きい。このため、共振周波数は、専ら質量物の質量に依存し、さらに言えば、弾性体の弾性力を加味して決定される。よって、この振動装置は、質量物の質量を重くすることによって、共振周波数を稼働周波数帯域よりも低い範囲に設定することができ、稼働周波数帯域において共振の影響をなくすことができる。
【００１２】
また、この振動装置は、加振機と質量物との合計質量が、振動台の質量よりも大きいため、質量物の移動量が少なく、移動速度が遅くなる。このため、この振動装置は、加振軸の往復運動の反作用によって生じる質量物の移動量と移動速度とを予測し易い。よって、この振動装置は、その予測に基づいて加振軸の往復運動を制御して、振動台に所望する振動を付与することができる。
【００１３】
また、この振動装置は、振動台に付与する振動と同じ水平方向に加振軸が往復運動するため、加振機が発生する力及び加振軸の変位量を効率よく振動台に伝達することができる。このため、この振動装置は加振機の性能を必要最小限のものにすることができる。これによって、この振動装置は加振機を駆動するための油圧源も必要最小限のものにすることができる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）を少なくすることができる。
【００１４】
したがって、本発明の振動装置は、稼働周波数が広く、振動台上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の振動装置の模式図である。
【図２】実施例２の振動装置の斜視図である。
【図３】実施例２の振動装置の平面図である。
【図４】実施例２の振動装置の要部を示す断面図である。
【図５】従来の振動装置を示す斜視図である。
【図６】他の従来の振動装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の振動装置を具体化した実施例１及び２について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
図１は実施例１の振動装置を模式的に示すものである。この振動装置は、振動台１０が水平方向（図１において左右方向）に振動するものである。この振動装置は、振動台１０、加振機２０、連結部材３０、質量物４０、弾性体である空気ばね５０、及び架台６０を備えている。
【００１８】
振動台１０は、自動車、航空機、建物等に搭載する部品である供試体を載置することができる。加振機２０は、加振機本体２４と、加振機本体２４から突出して軸線上を水平方向に往復運動する加振軸２５とを有している。加振機２０は加振軸２５を設定した周波数及び振幅で往復運動させることができる。つまり、振動装置は、加振機２０の駆動を制御する制御装置を備えており、振動台１０に要求される振動に対応して、加振機２０を駆動させることができる。加振機２０は振動台１０とほぼ同じ高さにあり振動台１０の一側面１０Ａに対峙した位置に略水平姿勢で配置されている。
【００１９】
連結部材３０は棒状である。この連結部材３０は、一端を静圧ボールジョイント３１を介して加振軸２５の先端に連結しており、他端を静圧ボールジョイント３１を介して振動台１０の一側面１０Ａに連結している。
【００２０】
加振機２０は質量物４０の上面に載置され、固定されている。質量物４０は鉄塊であり、直方体形状である。この質量物４０は加振機２０の質量を合わせた合計質量が振動台１０と供試体との合計質量よりも大きくなるように形成されている。例えば、振動台１０の質量が６５０ｋｇであり、振動台１０に載置する供試体の質量が２００ｋｇを想定した場合、加振機２０と質量物４０との合計質量が２５５０ｋｇ以上、好ましくは３４００ｋｇ以上になるように質量物４０の質量（大きさ）を決定している。
【００２１】
架台６０は、上面が水平面を形成した架台本体部６１と、架台本体部６１の両端部の上面に対向して立設した一対の壁部６２とを有している。架台６０はこれら壁部６２間に加振機２０の加振軸２５が往復運動する方向（図１において左右方向）に延びたレール６３を敷設している。質量物４０はレール６３上に移動自在に載置されている。また、質量物４０と両壁部６２との間にそれぞれ空気ばね５０を挟持している。
【００２２】
架台６０は設置床である浮基礎７０上に固定されている。浮基礎７０は、床部材７１と、床部材７１の下面に配置した複数の床用空気ばね７２とによって構成されており、建築躯体上に設けられている。このように、質量物４０は、空気ばね５０によって浮基礎７０に固定された架台６０に保持されており、レール６３上を加振機２０の加振軸２５が往復運動する方向である水平方向に移動自在である。空気ばね５０は、質量物４０を原点位置に付勢する役割を果たすとともに、両壁部６０に対して、質量物４０の往復運動の影響が及びにくくする役割を果たす。
【００２３】
このような構成を有する振動装置は加振機２０と質量物４０との合計質量が振動台１０と供試体との合計質量よりも大きい。このため、共振周波数は、専ら質量物４０の質量に依存し、さらに言えば、空気ばね５０のバネ力を加味して決定される。よって、この振動装置は、質量物４０の質量を重くすることによって、共振周波数を稼働周波数帯域よりも低い範囲に設定することができ、稼働周波数帯域において共振の影響をなくすことができる。
【００２４】
また、この振動装置は、加振機２０と質量物４０との合計質量が、振動台１０と供試体との合計質量よりも大きいため、質量物４０の移動量が少なく、移動速度が遅くなる。このため、この振動装置は、加振軸２５の往復運動の反作用によって生じる質量物４０の移動量と移動速度とを予測し易い。よって、この振動装置は、その予測に基づいて加振軸２５の往復運動を制御して、振動台１０に所望する振動を付与することができる。
【００２５】
また、この振動装置は、加振機２０を振動台１０とほぼ同じ高さに配置して、振動台１０に付与する振動と同じ水平方向に加振軸２５が往復運動するため、加振機２０が発生する力及び加振軸２５の変位量を効率よく振動台１０に伝達することができる。このため、この振動装置は加振機２０の性能を必要最小限のものにすることができる。これによって、この振動装置は加振機２０を駆動するための油圧源も必要最小限のものにすることができる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）を少なくすることができる。
【００２６】
したがって、実施例１の振動装置は、稼働周波数が広く、振動台１０上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる。
【００２７】
また、この振動装置は、振動台１０を水平方向にのみ振動させる仕様であるが、振動台１０を垂直方向にも振動させる仕様に変更する場合も想定される。この場合、振動台１０の下方に垂直方向の振動を付与する加振機２０を設置するスペースを確保すればよい。この場合でも、架台６０によって質量物４０の設置位置が嵩上げされているため、質量物４０が必要以上に大きくなる事態を防ぐことができる。また、架台６０の高さを変更することによって、この振動装置は加振機２０を配置する高さを容易に変更することができる。さらに、この振動装置は加振機２０の限界性能（例えば、１００〜２００Ｈｚ）まで加振することができる。
【００２８】
＜実施例２＞
実施例２の振動装置は、図２に示すように、振動台１１が３次元に振動するものである。この振動装置は、振動台１１、第１〜第３加振機２１、２２、２３、連結部材３２、第１及び第２質量物４１、４２、弾性体である空気ばね５１、及び架台６４を備えている。
【００２９】
振動台１１は、一般に平面視において四隅が切り落とされた長方形状の平板であり、自動車、航空機、建物等に搭載する部品である供試体を載置することができる。第１加振機２１は振動台１１に対して水平Ｘ軸方向に振動を付与する。第２加振機２２は２個備えられており、振動台１１に対して水平Ｙ軸方向に振動を付与する。第３加振機は３個備えられており、振動台１１に対して垂直Ｚ軸方向に振動を付与する。
【００３０】
第１〜第３加振機２１、２２、２３は、加振機本体２４と、加振機本体２４から突出して軸線上を往復運動する加振軸２５とを有している。各加振機２１、２２、２３は加振軸２５を設定した周波数及び振幅で往復運動させることができる。つまり、振動装置は、各加振機２１、２２、２３の駆動を制御する制御装置を備えており、振動台１１に要求される振動に対応して、各加振機２１、２２、２３をそれぞれ独立に駆動させることができる。
【００３１】
第１加振機２１は、図２及び図３に示すように、振動台１１とほぼ同じ高さであり、かつ水平Ｙ軸方向に沿って延びた振動台１１の一側面１１Ａに対峙した位置に略水平姿勢で配置されている。２個の第２加振機２２は、振動台１１とほぼ同じ高さであり、かつ水平Ｘ軸方向に沿って延びた振動台１１の一側面１１Ｂに対峙した位置に並べて略水平姿勢で配置されている。第１加振機２１及び第２加振機２２の各加振軸２５は振動台１１に対して反対方向に向けて各加振機本体２４から突出している。第１加振機２１は振動台１１に振動を付与する方向と同じ水平Ｘ軸方向に加振軸２５を往復運動させることができる。第２加振機２２は振動台１１に振動を付与する方向と同じ水平Ｙ軸方向に加振軸２５を往復運動させることができる。
【００３２】
第１加振機２１及び第２加振機２２は連結部材３２を介して振動台１１に連結している。連結部材３２は、図２〜図４に示すように、両端に配置した２枚の平板部材３３と、第１加振機２１又は第２加振機２２を挟みつつ、平板部材３３の左右端部同士を連結した２本の棒状部材３４とから形成されている。連結部材３２の棒状部材３４は一端側の平板部材３３から第１加振機２１又は第２加振機２２を超えて振動台１１に向けて延びた状態に配置されている。なお、棒状部材３４は加振軸２５が加振機本体２４から最も突出した際の第１加振機２１又は第２加振機２２の全長よりも長く形成されている。
【００３３】
第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５の先端は、図４に示すように、静圧ボールジョイント３１を介して一端側（振動台１１から遠い側）の平板部材３３の内側面に連結している。また、他端側の平板部材３３の外側面は静圧ボールジョイント３１を介して振動台１１の側面１１Ａ、１１Ｂに連結している。このように、第１加振機２１及び第２加振機２２は、連結部材３２を介して振動台１１に連結している。このため、加振軸２５を往復運動させることによって、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向の複合的な振動を振動台１１に付与することができる。
【００３４】
第１質量物４１は、図２及び図３に示すように、振動台１１における水平Ｙ軸方向に延びた一側面１１Ａに沿って配置されている。第１加振機２１は第１質量物４１の上面に載置され、固定されている。また、第２質量物４２は、振動台１１における水平Ｘ軸方向に延びた一側面１１Ｂに沿って配置されている。２個の第２加振機２２は第２質量物４２の上面に横並びに載置され、固定されている。
【００３５】
各質量物４１、４２は鉄塊であり、振動台１１の側面１１Ａ、１１Ｂに沿った方向に長い直方体形状である。第１質量物４１は第１加振機２１の質量を合わせた合計質量が振動台１１と供試体との合計質量よりも大きくなるように形成されている。また、第２質量物４２は２個の第２加振機２２の質量を合わせた合計質量が振動台１１と供試体との合計質量よりも大きくなるように形成されている。例えば、振動台１１の質量が６５０ｋｇであり、振動台１１に載置する供試体の質量が２００ｋｇを想定した場合、各質量物４１、４２と、その上に載置され、固定されている各加振機２１、２２との合計質量が２５５０ｋｇ以上、好ましくは３４００ｋｇ以上となるように各質量物の質量（大きさ）を決定している。
【００３６】
各質量物４１、４２は振動台１１の側面１１Ａ、１１Ｂに沿った方向の両端側面に外側に突出した連結部４３を有している。連結部４３は各質量物４１、４２の上面に載置して固定した各加振機２１、２２の加振軸２５が往復運動する方向に直交する垂直面を形成する連結片４４と、連結片４４の上下に一体的に形成され、外側に向けて細くなる三角形状の水平面を形成する補強片４５とを有している。
【００３７】
架台６４は、図２〜図４に示すように、２個備えられており、第１質量物４１又は第２質量物４２を別々に載置している。各架台６４は、一定間隔を離して平行に配置した２本のＨ鋼からなる脚部６６と、脚部６６の上面間に橋渡すように載置され、上面が水平面を形成し、平面視において長方形状の天板部６５とを有している。また、各架台６４は天板部６５の上面に３本のレール６７を敷設している。これらレール６７は第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５が往復運動する方向に延びている。第１質量物４１及び第２質量物４２はこれらレール６７上に移動自在に載置されている。
【００３８】
また、各架台６４は、天板部６５の短辺側の夫々の上面に立設した一対の壁部６８を有している。一対の壁部６８は、縦長矩形状の対向壁部６８Ａと、対向壁部の両側に連続して立設した側壁部６８Ｂとを有している。一対の壁部６８の対向壁部６８Ａは、天板部６５の上部に載置した第１質量物４１又は第２質量物４２に固定した第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５が往復運動する方向に直交して、対向している。
【００３９】
一対の壁部６８の対向壁部６８Ａは、その間に第１質量物４１又は第２質量物４２の連結部４３を挿入している。一対の壁部６８は各対向壁部６８Ａと連結部４３の連結片４４との間に空気ばね５１を挟持している。
【００４０】
架台６４は設置床である浮基礎７３上に固定されている。浮基礎７３は、床部材７４と、床部材７４の下面に配置した複数の床用空気ばね７５とによって構成されており、建築躯体上に設けられている。このように、第１質量物４１及び第２質量物４２は空気ばね５１によって浮基礎７３に固定された架台６４に保持されており、レール６７上を第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５が往復運動する方向である水平Ｘ軸方向又は水平Ｙ軸方向に移動自在である。空気ばね５１は、第１質量物４１又は第２質量物４２を原点位置に付勢する役割を果たすとともに、一対の壁部６８に対して、第１質量物４１又は第２質量物４２の往復運動の影響が及びにくくする役割を果たす。
【００４１】
また、第３加振機２３は、図２に示すように、３個備えられており、振動台１１の下方であり、平面視で正三角形の頂部に相当する位置に夫々が配置されている。第３加振機２３は各加振基本体２４から振動台１１に向けて（垂直上方に向けて）各加振軸２５を突出している。第３加振機２３は振動台１１に振動を付与する方向と同じ垂直Ｚ軸方向に加振軸２５を往復運動させることができる。
【００４２】
第３加振機２３は加振機本体２４の下端面を静圧ボールジョイント３１を介して浮基礎７３の上面に連結している。また、第３加振機２３は加振軸２５の先端を静圧ボールジョイント３１を介して振動台１１の下面に連結している。このため、第３加振機２３の加振軸２５を往復運動させることによって、垂直Ｚ軸方向の振動を振動台１１に付与することができる。
【００４３】
このような構成を有する振動装置は、第１加振機２１と第１質量物４１との合計質量、及び第２加振機２２と第２質量物４２との合計質量の夫々が振動台１１と供試体との合計質量よりも大きい。このため、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向の振動に対する共振周波数は、専ら第１質量物４１及び第２質量物４２の質量に依存し、さらに言えば、空気ばね５１のバネ力を加味して決定される。よって、この振動装置は、第１質量物４１及び第２質量物４２の質量を重くすることによって、共振周波数を稼働周波数帯域よりも低い範囲に設定することができ、稼働周波数帯域において共振の影響をなくすことができる。
【００４４】
また、この振動装置は、第１加振機２１と第１質量物４１との合計質量、及び第２加振機２２と第２質量物４２との合計質量の夫々が、振動台１１と供試体との合計質量よりも大きいため、第１質量物４１及び第２質量物４２の移動量が少なく、移動速度が遅くなる。このため、この振動装置は、加振軸２５の往復運動の反作用によって生じる第１質量物４１及び第２質量物４２の移動量と移動速度とを予測し易い。よって、この振動装置は、その予測に基づいて加振軸２５の往復運動を制御して、振動台１１に所望する振動を付与することができる。
【００４５】
また、この振動装置は、第１加振機２１及び第２加振機２２を振動台１１とほぼ同じ高さに配置して、振動台１１に付与する振動と同じ水平Ｘ軸方向又は水平Ｙ軸方向に加振軸２５が往復運動するため、第１加振機２１及び第２加振機２２が発生する力及び加振軸２５の変位量を効率よく振動台１１に伝達することができる。このため、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２の性能を必要最小限のものにすることができる。これによって、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２を駆動するための油圧源も必要最小限のものにすることができる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）を少なくすることができる。
【００４６】
したがって、実施例２の振動装置も、稼働周波数が広く、振動台１１上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる。
【００４７】
また、第１加振機２１及び第２加振機２２の加振軸２５を振動台１１に向けて突出させ、直接、振動台１１に連結するものに比べて、この振動装置は、第１加振機２１及び第２加振機２２の加振軸２５を振動台１１に対して反対方向に突出させ、連結部材３２で振動台１１に連結している。このため、この振動装置は振動台１１を垂直Ｚ軸方向の広い範囲で振動させることができる。上記のことは、第１加振機２１又は第２加振機２２と振動台１１との間隔を狭くすることができることも意味し、振動装置の設置面積を狭くすることができ、省スペース化を図ることができる。
【００４８】
また、この振動装置は、架台６４によって質量物４１、４２の設置位置を嵩上げしているため、質量物４１、４２が必要以上に大きくなる事態を防いでいる。また、架台６４の高さを変更することによって、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２を配置する高さを容易に変更することができる。さらに、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２の限界性能（例えば、１００〜２００Ｈｚ）まで加振することができる。
【００４９】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１及び２に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１及び２では、加振機を振動台とほぼ同じ高さに配置したが、加振機を振動台と同じ高さに配置しなくてもよい。この場合、振動台の側面から垂直方向に延ばした延長片を設け、この延長片に連結部材の他端部を連結すればよい。
（２）実施例１及び２では、振動装置が質量物を載置する架台を備えていたが、架台を備えず、直接的に設置床（浮基礎）上にレールを敷設し質量物を載置してもよい。
（３）実施例１及び２では、レールを利用して質量物を移動自在に載置したが、他の構造で質量物を移動自在にしてもよい。
（４）実施例１及び２では、空気ばねで質量物を移動自在に保持したが、他の弾性体によって質量物を移動自在に保持してもよい。
（５）質量物を保持する弾性体は質量物の下部に配置する等、実施例１及び２で示した形態以外であってもよい。
（６）連結部材は実施例１及び２で示した形態以外であってもよい。
（７）実施例１及び２では、設置床である浮基礎を設けているが、浮基礎を介さずに振動装置を建築躯体上に直接、設置してもよい。
（８）実施例２において、第１質量物と第２質量物との質量が同じであっても、相違していてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１１…振動台
２０、２１、２２、２３…加振機（２１…第１加振機、２２…第２加振機、２３…第３加振機）
２４…加振機本体
２５…加振軸
７０、７３…浮基礎（設置床）
４０、４１、４２…質量物（４１…第１質量物、４２…第２質量物）
５０、５１…空気ばね（弾性体）
６０、６４…架台
３０、３２…連結部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動装置に関し、特に、自動車、航空機、建物等に搭載する部品が実稼働状況で受ける振動を再現する振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は図５に示す従来の振動装置を開示している。この振動装置は、振動台１０１に対して、水平Ｘ軸方向の振動を付与する１個の加振機１０２、水平Ｙ軸方向の振動を付与する２個の加振機１０３、及び垂直Ｚ軸方向の振動を付与する３個の加振機１０４を備えている。各加振機１０２、１０３、１０４は軸線上を往復運動する加振軸１０５を有している。振動台１０１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１０２、１０３は、加振軸１０５の先端に連結した加振ロッド１０６を介して振動台１０１に連結している。振動台１０１に対して水平Ｘ軸方向の振動を付与する加振機１０２は、加振軸１０５の往復運動が水平Ｘ軸方向になるように基礎床１０７上に立設した支持台１０８の上部に支持されている。また、振動台１０１に対して水平Ｙ軸方向の振動を付与する加振機１０３は、加振軸１０５の往復運動が水平Ｙ軸方向になるように基礎床１０７上に立設した２個の支持台１０８の上部に別々に支持されている。また、これら加振機１０２、１０３は振動台１０１とほぼ同じ高さになるように支持台１０８の上部に支持されている。
【０００３】
このように、この振動装置は、振動台１０１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１０２、１０３を振動台１０１とほぼ同じ高さに配置し、かつ各加振機１０２、１０３の加振軸１０５が往復運動する方向を振動台１０１に付与する振動と同じ方向にしている。このため、この振動装置は各加振機１０２、１０３が発生する力及び加振軸の変位量を簡単な構成で効率よく振動台１に伝えることができる。
【０００４】
また、非特許文献２は図６に示す他の従来の振動装置を開示している。この振動装置も振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向に振動を付与する１個の加振機１１２、水平Ｙ軸方向に振動を付与する２個の加振機、及び垂直Ｚ軸方向に振動を付与する３個の加振機１１３を備えている。各加振機１１２、１１３は軸線上を往復運動する加振軸１１５を有している。振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１１２は、振動台１１１よりも下方の空間を利用して、加振軸１１５を斜め上下方向に往復運動するように基礎床１１７上に取り付けられている。これら加振機１１２は加振軸１１５の先端をベルクランク１２０の力点１２１に連結している。このベルクランク１２０は基礎床１１７上に固定した支持台１３０の上部に支点１２２を連結している。また、このベルクランク１２０は作用点１２３に加振ロッド１１６の一端を連結している。加振ロッド１１６は他端を振動台１１１に連結している。
【０００５】
このように、この振動装置は、ベルクランク１２０を利用することによって、加振軸１１５の斜め上下方向の往復運動を水平方向の往復運動に変換することができる。つまり、加振機１１２の加振力の方向を変換することができる。また、この振動装置は、ベルクランク１２０を利用するとともに、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１１２と、ベルクランク１２０を固定した支持台１３０とを別々に基礎床１１７上に固定している。このため、これらの共振を抑制し、振動台１１１を良好に振動させることができる。さらに、この振動装置は、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する各加振機１１２を振動台より下方の空いた空間に配置するため、省スペース化を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＭＡＳＴ Ｍｕｌｔｉ−Ａｘｉｓ Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅｓ． ｐａｇｅ ２． 「６−ＤＯＦ Ｒａｄｉａｔｏｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｒａｗｉｎｇ」． ［ｏｎｌｉｎｅ］． Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ． ［ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｏｎ ２０１１−０８−１７］． Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ：＜ＵＲＬ:ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｓｔｒｏｎ．ｃｏｍ／ｗａ／ｌｉｂｒａｒｙ／ＳｔｒｅａｍＦｉｌｅ．ａｓｐｘ？ｄｏｃ＝３９７＞
【非特許文献２】ＭＡＳＴTM Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｍｕｌｔｉ Ａｘｉａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔａｂｌｅｓ ｆｏｒ Ｓｑｕｅａｋ ａｎｄ Ｒａｔｔｌｅ， Ｍｏｄａｌ， ａｎｄ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ． ｐａｇｅ ２，６，９． ［ｏｎｌｉｎｅ］． ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ． ［ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｏｎ ２０１１−０８−１７］． Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ：＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｔｓ．ｃｏｍ／ｕｃｍ／ｇｒｏｕｐｓ／ｐｕｂｌｉｃ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｄｅｖ＿００２２５１．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１の振動装置は、振動台１０１、振動台１０１上に載置した供試体、及び振動台１０１に対して水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する加振機１０２、１０３の合計質量が大きいと、これら構成物と支持台１０８の加振方向の剛性とで形成する共振周波数が低くなる。一般的に、振動装置は、共振の発生を避けて、共振周波数より低い周波数帯域で稼働させることが原則である。このため、上記のように共振周波数が低いと、稼働周波数帯域が狭くなり、実用性に欠ける。
【０００８】
また、非特許文献２の振動装置は、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する加振機１１２と振動台１１１との間にベルクランク１２０を設けて振動を伝達している。この際、加振機１１２の加振力の方向変換を伴うため、加振機１１２及びベルクランク１２０の配置状況によっては加振力の伝達ロスを招く場合がある。すなわち、これら加振機１１２の力や加振軸１１５の変位量を効率よく振動台に伝えることができない場合がある。このため、振動台１１１に対して、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向に振動を付与する加振機１１２は加振力の大きなものが必要となる。さらに、これら加振機１１２を駆動するための油圧源の容量も必然的に大きくなる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）が高いものになるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、稼働周波数帯域が広く、振動台上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる振動装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の振動装置は、供試体を載置する振動台と、
加振機本体と、この加振機本体から突出して軸線上を往復運動する加振軸とを有し、前記振動台に水平方向の振動を付与する加振機とを備えた振動装置であって、
前記加振軸が水平方向で往復運動するように前記加振機を固定しており、前記加振軸が往復運動する方向に移動自在に設置床上に配置する質量物と、
前記設置床に対して前記加振軸が往復運動する方向に前記質量物を移動自在に保持した弾性体とを備えており、
前記加振機と前記質量物との合計質量は、前記振動台の質量よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の振動装置は加振機と質量物との合計質量が振動台の質量よりも大きい。このため、共振周波数は、専ら質量物の質量に依存し、さらに言えば、弾性体の弾性力を加味して決定される。よって、この振動装置は、質量物の質量を重くすることによって、共振周波数を稼働周波数帯域よりも低い範囲に設定することができ、稼働周波数帯域において共振の影響をなくすことができる。
【００１２】
また、この振動装置は、加振機と質量物との合計質量が、振動台の質量よりも大きいため、質量物の移動量が少なく、移動速度が遅くなる。このため、この振動装置は、加振軸の往復運動の反作用によって生じる質量物の移動量と移動速度とを予測し易い。よって、この振動装置は、その予測に基づいて加振軸の往復運動を制御して、振動台に所望する振動を付与することができる。
【００１３】
また、この振動装置は、振動台に付与する振動と同じ水平方向に加振軸が往復運動するため、加振機が発生する力及び加振軸の変位量を効率よく振動台に伝達することができる。このため、この振動装置は加振機の性能を必要最小限のものにすることができる。これによって、この振動装置は加振機を駆動するための油圧源も必要最小限のものにすることができる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）を少なくすることができる。
【００１４】
したがって、本発明の振動装置は、稼働周波数が広く、振動台上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の振動装置の模式図である。
【図２】実施例２の振動装置の斜視図である。
【図３】実施例２の振動装置の平面図である。
【図４】実施例２の振動装置の要部を示す断面図である。
【図５】従来の振動装置を示す斜視図である。
【図６】他の従来の振動装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の振動装置を具体化した実施例１及び２について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
図１は実施例１の振動装置を模式的に示すものである。この振動装置は、振動台１０が水平方向（図１において左右方向）に振動するものである。この振動装置は、振動台１０、加振機２０、連結部材３０、質量物４０、弾性体である空気ばね５０、及び架台６０を備えている。
【００１８】
振動台１０は、自動車、航空機、建物等に搭載する部品である供試体を載置することができる。加振機２０は、加振機本体２４と、加振機本体２４から突出して軸線上を水平方向に往復運動する加振軸２５とを有している。加振機２０は加振軸２５を設定した周波数及び振幅で往復運動させることができる。つまり、振動装置は、加振機２０の駆動を制御する制御装置を備えており、振動台１０に要求される振動に対応して、加振機２０を駆動させることができる。加振機２０は振動台１０とほぼ同じ高さにあり振動台１０の一側面１０Ａに対峙した位置に略水平姿勢で配置されている。
【００１９】
連結部材３０は棒状である。この連結部材３０は、一端を静圧ボールジョイント３１を介して加振軸２５の先端に連結しており、他端を静圧ボールジョイント３１を介して振動台１０の一側面１０Ａに連結している。
【００２０】
加振機２０は質量物４０の上面に載置され、固定されている。質量物４０は鉄塊であり、直方体形状である。この質量物４０は加振機２０の質量を合わせた合計質量が振動台１０と供試体との合計質量よりも大きくなるように形成されている。例えば、振動台１０の質量が６５０ｋｇであり、振動台１０に載置する供試体の質量が２００ｋｇを想定した場合、加振機２０と質量物４０との合計質量が２５５０ｋｇ以上、好ましくは３４００ｋｇ以上になるように質量物４０の質量（大きさ）を決定している。
【００２１】
架台６０は、上面が水平面を形成した架台本体部６１と、架台本体部６１の両端部の上面に対向して立設した一対の壁部６２とを有している。架台６０はこれら壁部６２間に加振機２０の加振軸２５が往復運動する方向（図１において左右方向）に延びたレール６３を敷設している。質量物４０はレール６３上に移動自在に載置されている。また、質量物４０と両壁部６２との間にそれぞれ空気ばね５０を挟持している。
【００２２】
架台６０は設置床である浮基礎７０上に固定されている。浮基礎７０は、床部材７１と、床部材７１の下面に配置した複数の床用空気ばね７２とによって構成されており、建築躯体上に設けられている。このように、質量物４０は、空気ばね５０によって浮基礎７０に固定された架台６０に保持されており、レール６３上を加振機２０の加振軸２５が往復運動する方向である水平方向に移動自在である。空気ばね５０は、質量物４０を原点位置に付勢する役割を果たすとともに、両壁部６０に対して、質量物４０の往復運動の影響が及びにくくする役割を果たす。
【００２３】
このような構成を有する振動装置は加振機２０と質量物４０との合計質量が振動台１０と供試体との合計質量よりも大きい。このため、共振周波数は、専ら質量物４０の質量に依存し、さらに言えば、空気ばね５０のバネ力を加味して決定される。よって、この振動装置は、質量物４０の質量を重くすることによって、共振周波数を稼働周波数帯域よりも低い範囲に設定することができ、稼働周波数帯域において共振の影響をなくすことができる。
【００２４】
また、この振動装置は、加振機２０と質量物４０との合計質量が、振動台１０と供試体との合計質量よりも大きいため、質量物４０の移動量が少なく、移動速度が遅くなる。このため、この振動装置は、加振軸２５の往復運動の反作用によって生じる質量物４０の移動量と移動速度とを予測し易い。よって、この振動装置は、その予測に基づいて加振軸２５の往復運動を制御して、振動台１０に所望する振動を付与することができる。
【００２５】
また、この振動装置は、加振機２０を振動台１０とほぼ同じ高さに配置して、振動台１０に付与する振動と同じ水平方向に加振軸２５が往復運動するため、加振機２０が発生する力及び加振軸２５の変位量を効率よく振動台１０に伝達することができる。このため、この振動装置は加振機２０の性能を必要最小限のものにすることができる。これによって、この振動装置は加振機２０を駆動するための油圧源も必要最小限のものにすることができる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）を少なくすることができる。
【００２６】
したがって、実施例１の振動装置は、稼働周波数が広く、振動台１０上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる。
【００２７】
また、この振動装置は、振動台１０を水平方向にのみ振動させる仕様であるが、振動台１０を垂直方向にも振動させる仕様に変更する場合も想定される。この場合、振動台１０の下方に垂直方向の振動を付与する加振機２０を設置するスペースを確保すればよい。この場合でも、架台６０によって質量物４０の設置位置が嵩上げされているため、質量物４０が必要以上に大きくなる事態を防ぐことができる。また、架台６０の高さを変更することによって、この振動装置は加振機２０を配置する高さを容易に変更することができる。さらに、この振動装置は加振機２０の限界性能（例えば、１００〜２００Ｈｚ）まで加振することができる。
【００２８】
＜実施例２＞
実施例２の振動装置は、図２に示すように、振動台１１が３次元に振動するものである。この振動装置は、振動台１１、第１〜第３加振機２１、２２、２３、連結部材３２、第１及び第２質量物４１、４２、弾性体である空気ばね５１、及び架台６４を備えている。
【００２９】
振動台１１は、一般に平面視において四隅が切り落とされた長方形状の平板であり、自動車、航空機、建物等に搭載する部品である供試体を載置することができる。第１加振機２１は振動台１１に対して水平Ｘ軸方向に振動を付与する。第２加振機２２は２個備えられており、振動台１１に対して水平Ｙ軸方向に振動を付与する。第３加振機は３個備えられており、振動台１１に対して垂直Ｚ軸方向に振動を付与する。
【００３０】
第１〜第３加振機２１、２２、２３は、加振機本体２４と、加振機本体２４から突出して軸線上を往復運動する加振軸２５とを有している。各加振機２１、２２、２３は加振軸２５を設定した周波数及び振幅で往復運動させることができる。つまり、振動装置は、各加振機２１、２２、２３の駆動を制御する制御装置を備えており、振動台１１に要求される振動に対応して、各加振機２１、２２、２３をそれぞれ独立に駆動させることができる。
【００３１】
第１加振機２１は、図２及び図３に示すように、振動台１１とほぼ同じ高さであり、かつ水平Ｙ軸方向に沿って延びた振動台１１の一側面１１Ａに対峙した位置に略水平姿勢で配置されている。２個の第２加振機２２は、振動台１１とほぼ同じ高さであり、かつ水平Ｘ軸方向に沿って延びた振動台１１の一側面１１Ｂに対峙した位置に並べて略水平姿勢で配置されている。第１加振機２１及び第２加振機２２の各加振軸２５は振動台１１に対して反対方向に向けて各加振機本体２４から突出している。第１加振機２１は振動台１１に振動を付与する方向と同じ水平Ｘ軸方向に加振軸２５を往復運動させることができる。第２加振機２２は振動台１１に振動を付与する方向と同じ水平Ｙ軸方向に加振軸２５を往復運動させることができる。
【００３２】
第１加振機２１及び第２加振機２２は連結部材３２を介して振動台１１に連結している。連結部材３２は、図２〜図４に示すように、両端に配置した２枚の平板部材３３と、第１加振機２１又は第２加振機２２を挟みつつ、平板部材３３の左右端部同士を連結した２本の棒状部材３４とから形成されている。連結部材３２の棒状部材３４は一端側の平板部材３３から第１加振機２１又は第２加振機２２を超えて振動台１１に向けて延びた状態に配置されている。なお、棒状部材３４は加振軸２５が加振機本体２４から最も突出した際の第１加振機２１又は第２加振機２２の全長よりも長く形成されている。
【００３３】
第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５の先端は、図４に示すように、静圧ボールジョイント３１を介して一端側（振動台１１から遠い側）の平板部材３３の内側面に連結している。また、他端側の平板部材３３の外側面は静圧ボールジョイント３１を介して振動台１１の側面１１Ａ、１１Ｂに連結している。このように、第１加振機２１及び第２加振機２２は、連結部材３２を介して振動台１１に連結している。このため、加振軸２５を往復運動させることによって、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向の複合的な振動を振動台１１に付与することができる。
【００３４】
第１質量物４１は、図２及び図３に示すように、振動台１１における水平Ｙ軸方向に延びた一側面１１Ａに沿って配置されている。第１加振機２１は第１質量物４１の上面に載置され、固定されている。また、第２質量物４２は、振動台１１における水平Ｘ軸方向に延びた一側面１１Ｂに沿って配置されている。２個の第２加振機２２は第２質量物４２の上面に横並びに載置され、固定されている。
【００３５】
各質量物４１、４２は鉄塊であり、振動台１１の側面１１Ａ、１１Ｂに沿った方向に長い直方体形状である。第１質量物４１は第１加振機２１の質量を合わせた合計質量が振動台１１と供試体との合計質量よりも大きくなるように形成されている。また、第２質量物４２は２個の第２加振機２２の質量を合わせた合計質量が振動台１１と供試体との合計質量よりも大きくなるように形成されている。例えば、振動台１１の質量が６５０ｋｇであり、振動台１１に載置する供試体の質量が２００ｋｇを想定した場合、各質量物４１、４２と、その上に載置され、固定されている各加振機２１、２２との合計質量が２５５０ｋｇ以上、好ましくは３４００ｋｇ以上となるように各質量物の質量（大きさ）を決定している。
【００３６】
各質量物４１、４２は振動台１１の側面１１Ａ、１１Ｂに沿った方向の両端側面に外側に突出した連結部４３を有している。連結部４３は各質量物４１、４２の上面に載置して固定した各加振機２１、２２の加振軸２５が往復運動する方向に直交する垂直面を形成する連結片４４と、連結片４４の上下に一体的に形成され、外側に向けて細くなる三角形状の水平面を形成する補強片４５とを有している。
【００３７】
架台６４は、図２〜図４に示すように、２個備えられており、第１質量物４１又は第２質量物４２を別々に載置している。各架台６４は、一定間隔を離して平行に配置した２本のＨ鋼からなる脚部６６と、脚部６６の上面間に橋渡すように載置され、上面が水平面を形成し、平面視において長方形状の天板部６５とを有している。また、各架台６４は天板部６５の上面に３本のレール６７を敷設している。これらレール６７は第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５が往復運動する方向に延びている。第１質量物４１及び第２質量物４２はこれらレール６７上に移動自在に載置されている。
【００３８】
また、各架台６４は、天板部６５の短辺側の夫々の上面に立設した一対の壁部６８を有している。一対の壁部６８は、縦長矩形状の対向壁部６８Ａと、対向壁部の両側に連続して立設した側壁部６８Ｂとを有している。一対の壁部６８の対向壁部６８Ａは、天板部６５の上部に載置した第１質量物４１又は第２質量物４２に固定した第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５が往復運動する方向に直交して、対向している。
【００３９】
一対の壁部６８の対向壁部６８Ａは、その間に第１質量物４１又は第２質量物４２の連結部４３を挿入している。一対の壁部６８は各対向壁部６８Ａと連結部４３の連結片４４との間に空気ばね５１を挟持している。
【００４０】
架台６４は設置床である浮基礎７３上に固定されている。浮基礎７３は、床部材７４と、床部材７４の下面に配置した複数の床用空気ばね７５とによって構成されており、建築躯体上に設けられている。このように、第１質量物４１及び第２質量物４２は空気ばね５１によって浮基礎７３に固定された架台６４に保持されており、レール６７上を第１加振機２１又は第２加振機２２の加振軸２５が往復運動する方向である水平Ｘ軸方向又は水平Ｙ軸方向に移動自在である。空気ばね５１は、第１質量物４１又は第２質量物４２を原点位置に付勢する役割を果たすとともに、一対の壁部６８に対して、第１質量物４１又は第２質量物４２の往復運動の影響が及びにくくする役割を果たす。
【００４１】
また、第３加振機２３は、図２に示すように、３個備えられており、振動台１１の下方であり、平面視で正三角形の頂部に相当する位置に夫々が配置されている。第３加振機２３は各加振基本体２４から振動台１１に向けて（垂直上方に向けて）各加振軸２５を突出している。第３加振機２３は振動台１１に振動を付与する方向と同じ垂直Ｚ軸方向に加振軸２５を往復運動させることができる。
【００４２】
第３加振機２３は加振機本体２４の下端面を静圧ボールジョイント３１を介して浮基礎７３の上面に連結している。また、第３加振機２３は加振軸２５の先端を静圧ボールジョイント３１を介して振動台１１の下面に連結している。このため、第３加振機２３の加振軸２５を往復運動させることによって、垂直Ｚ軸方向の振動を振動台１１に付与することができる。
【００４３】
このような構成を有する振動装置は、第１加振機２１と第１質量物４１との合計質量、及び第２加振機２２と第２質量物４２との合計質量の夫々が振動台１１と供試体との合計質量よりも大きい。このため、水平Ｘ軸方向及び水平Ｙ軸方向の振動に対する共振周波数は、専ら第１質量物４１及び第２質量物４２の質量に依存し、さらに言えば、空気ばね５１のバネ力を加味して決定される。よって、この振動装置は、第１質量物４１及び第２質量物４２の質量を重くすることによって、共振周波数を稼働周波数帯域よりも低い範囲に設定することができ、稼働周波数帯域において共振の影響をなくすことができる。
【００４４】
また、この振動装置は、第１加振機２１と第１質量物４１との合計質量、及び第２加振機２２と第２質量物４２との合計質量の夫々が、振動台１１と供試体との合計質量よりも大きいため、第１質量物４１及び第２質量物４２の移動量が少なく、移動速度が遅くなる。このため、この振動装置は、加振軸２５の往復運動の反作用によって生じる第１質量物４１及び第２質量物４２の移動量と移動速度とを予測し易い。よって、この振動装置は、その予測に基づいて加振軸２５の往復運動を制御して、振動台１１に所望する振動を付与することができる。
【００４５】
また、この振動装置は、第１加振機２１及び第２加振機２２を振動台１１とほぼ同じ高さに配置して、振動台１１に付与する振動と同じ水平Ｘ軸方向又は水平Ｙ軸方向に加振軸２５が往復運動するため、第１加振機２１及び第２加振機２２が発生する力及び加振軸２５の変位量を効率よく振動台１１に伝達することができる。このため、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２の性能を必要最小限のものにすることができる。これによって、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２を駆動するための油圧源も必要最小限のものにすることができる。よって、この振動装置は製造原価や運転コスト（電力消費）を少なくすることができる。
【００４６】
したがって、実施例２の振動装置も、稼働周波数が広く、振動台１１上に載置する供試体を重くしても良好に加振することができるとともに、製造原価や運転コストの低廉化を図ることができる。
【００４７】
また、第１加振機２１及び第２加振機２２の加振軸２５を振動台１１に向けて突出させ、直接、振動台１１に連結するものに比べて、この振動装置は、第１加振機２１及び第２加振機２２の加振軸２５を振動台１１に対して反対方向に突出させ、連結部材３２で振動台１１に連結している。このため、この振動装置は振動台１１を垂直Ｚ軸方向の広い範囲で振動させることができる。上記のことは、第１加振機２１又は第２加振機２２と振動台１１との間隔を狭くすることができることも意味し、振動装置の設置面積を狭くすることができ、省スペース化を図ることができる。
【００４８】
また、この振動装置は、架台６４によって質量物４１、４２の設置位置を嵩上げしているため、質量物４１、４２が必要以上に大きくなる事態を防いでいる。また、架台６４の高さを変更することによって、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２を配置する高さを容易に変更することができる。さらに、この振動装置は第１加振機２１及び第２加振機２２の限界性能（例えば、１００〜２００Ｈｚ）まで加振することができる。
【００４９】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１及び２に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１及び２では、加振機を振動台とほぼ同じ高さに配置したが、加振機を振動台と同じ高さに配置しなくてもよい。この場合、振動台の側面から垂直方向に延ばした延長片を設け、この延長片に連結部材の他端部を連結すればよい。
（２）実施例１及び２では、振動装置が質量物を載置する架台を備えていたが、架台を備えず、直接的に設置床（浮基礎）上にレールを敷設し質量物を載置してもよい。
（３）実施例１及び２では、レールを利用して質量物を移動自在に載置したが、他の構造で質量物を移動自在にしてもよい。
（４）実施例１及び２では、空気ばねで質量物を移動自在に保持したが、他の弾性体によって質量物を移動自在に保持してもよい。
（５）質量物を保持する弾性体は質量物の下部に配置する等、実施例１及び２で示した形態以外であってもよい。
（６）連結部材は実施例１及び２で示した形態以外であってもよい。
（７）実施例１及び２では、設置床である浮基礎を設けているが、浮基礎を介さずに振動装置を建築躯体上に直接、設置してもよい。
（８）実施例２において、第１質量物と第２質量物との質量が同じであっても、相違していてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１１…振動台
２０、２１、２２、２３…加振機（２１…第１加振機、２２…第２加振機、２３…第３加振機）
２４…加振機本体
２５…加振軸
７０、７３…浮基礎（設置床）
４０、４１、４２…質量物（４１…第１質量物、４２…第２質量物）
５０、５１…空気ばね（弾性体）
６０、６４…架台
３０、３２…連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体を載置する振動台と、
加振機本体と、この加振機本体から突出して軸線上を往復運動する加振軸とを有し、前記振動台に水平方向の振動を付与する加振機とを備えた振動装置であって、
前記加振軸が水平方向で往復運動するように前記加振機を固定しており、前記加振軸が往復運動する方向に移動自在に設置床上に配置する質量物と、
前記設置床に対して前記加振軸が往復運動する方向に前記質量物を移動自在に保持した弾性体とを備えており、
前記加振機と前記質量物との合計質量は、前記振動台の質量よりも大きいことを特徴とする振動装置。
【請求項２】
前記設置床上に固定した架台を備えており、
前記質量物を前記架台上に載置して前記弾性体によって保持していることを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項３】
前記加振軸は前記振動台に対して反対方向に向けて前記加振機本体から突出しており、
一端側が前記加振軸の先端に連結しており、この一端側から前記振動台に向けて延び、他端側が前記振動台に連結した連結部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動装置。
【請求項１】
供試体を載置する振動台と、
加振機本体と、この加振機本体から突出して軸線上を往復運動する加振軸とを有し、前記振動台に水平方向の振動を付与する加振機とを備えた振動装置であって、
前記加振軸が水平方向で往復運動するように前記加振機を固定しており、前記加振軸が往復運動する方向に移動自在に設置床上に配置する質量物と、
前記設置床に対して前記加振軸が往復運動する方向に前記質量物を移動自在に保持した弾性体とを備えており、
前記加振機と前記質量物との合計質量は、前記振動台の質量よりも大きいことを特徴とする振動装置。
【請求項２】
前記設置床上に固定した架台を備えており、
前記質量物を前記架台上に載置して前記弾性体によって保持していることを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項３】
前記加振軸は前記振動台に対して反対方向に向けて前記加振機本体から突出しており、
一端側が前記加振軸の先端に連結しており、この一端側から前記振動台に向けて延び、他端側が前記振動台に連結した連結部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９２４４７（Ｐ２０１３−９２４４７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４８８８（Ｐ２０１１−２３４８８８）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（３０４０３９０６５）カヤバ システム マシナリー株式会社 (185)
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（３０４０３９０６５）カヤバ システム マシナリー株式会社 (185)
[ Back to top ]