(57)【要約】【課題】第２振動台の略水平方向のストロークを十分に確保する。【解決手段】略鉛直方向へ移動自在な第１振動台３と、試験機本体２の内部に配され第１振動台３を略鉛直方向へ加振する加振装置４と、を備え、第１振動台３及び加振装置４を傾倒自在として、第１振動台３が略鉛直方向と略水平方向とに選択的に加振されるようにし、略水平方向へ移動自在で、第１振動台３が略水平方向へ加振可能な水平加振状態で第１振動台３と連結される第２振動台６を設けた振動試験機１において、第２振動台６の第１振動台３側への付勢と、第２振動台６の略水平方向の拘束を、流体の弾性力により行うようにした【選択図】  図２
2004286544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略鉛直方向へ移動自在な第１振動台と、試験機本体の内部に配され前記第１振動台を略鉛直方向へ加振する加振装置と、を備え、
前記第１振動台及び前記加振装置を傾倒自在として、該第１振動台が略鉛直方向と略水平方向とに選択的に加振されるようにし、
略水平方向へ移動自在で、前記第１振動台が略水平方向へ加振可能な水平加振状態で該第１振動台と連結される第２振動台を設けた振動試験機において、
前記第２振動台の前記第１振動台側への付勢と、該第２振動台の略水平方向の拘束を、流体の弾性力により行うようにしたことを特徴とする振動試験機。
【請求項２】
前記流体の弾性力を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の振動試験機。
【請求項３】
前記流体は空気であることを特徴とする請求項１または２に記載の振動試験機。
【請求項４】
前記第２振動台の下部に設けられ略水平方向へ延びる延在部材と、
前記延在部材の一端に設けられたダイアフラムと、を備え、
前記ダイアフラムの一面に延在部材の圧力が作用し、他面に前記流体の圧力が作用するよう構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動試験機。
【請求項５】
前記ダイアフラムはベロフラム式であることを特徴とする請求項４に記載の振動試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動台に試料体を固定し、振動台を加振して試料体の振動試験を行う振動試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の振動試験機として、略鉛直方向へ移動自在な第１振動台と、試験機本体の内部に配され前記第１振動台を略鉛直方向へ加振する加振装置と、を備えたものが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。さらに、第１振動台及び加振装置を傾倒自在として、第１振動台が略鉛直方向と略水平方向とに選択的に加振されるようにしたものが知られている。
【０００３】
この振動試験機は、第１振動台が略水平方向に加振される際に第１振動台に連結され、略水平方向へ移動自在な第２振動台を備えている。すなわち、試料体を略水平方向に加振する際には、第１振動台及び加振装置を傾倒して第２振動台に試料体を固定するようになっている。第２振動台は、試験機本体に設けられた板ばねにより、第１振動台側へ付勢されるとともに、弾性的に支持される。
【０００４】
ここで、加振装置は、第１振動台に設けられた駆動コイルと、第１振動台下部の径方向内側に配される内側磁極と、第１振動台下部の径方向外側に配される外側磁極と、駆動コイルに電力を供給する電源とを有している。また、第１振動台は、空気ばねにより試験機本体に支持される。すなわち、この振動試験機によれば、駆動コイルに給電することにより、弾性体により支持された第１振動台が振動するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８６９０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記振動試験機では、第２振動台が板ばねにより付勢及び拘束されており、板ばねの弾性変形量が比較的小さいため、第２振動台の略水平方向のストロークを十分に確保できないという問題点があった。すなわち、地震等を想定して第２振動台を比較的大きな振幅で振動させて、板ばねの弾性変形許容量を超えると、板ばねが塑性変形、或いは、破損するおそれがあった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第２振動台の略水平方向のストロークを十分に確保することのできる振動試験機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、例えば、図１から図４に示すように、
請求項１に記載の発明では、
略鉛直方向へ移動自在な第１振動台（３）と、試験機本体（２）の内部に配され前記第１振動台を略鉛直方向へ加振する加振装置（４）と、を備え、
前記第１振動台及び前記加振装置を傾倒自在として、該第１振動台が略鉛直方向と略水平方向とに選択的に加振されるようにし、
略水平方向へ移動自在で、前記第１振動台が略水平方向へ加振可能な水平加振状態で該第１振動台と連結される第２振動台（６）を設けた振動試験機において、
前記第２振動台の前記第１振動台側への付勢と、該第２振動台の略水平方向の拘束を、流体の弾性力により行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、第１振動台及び加振装置を傾倒させて、第２振動台を使用して略水平方向へ加振する振動実験を行う際に、第２振動台が流体の弾性力により付勢及び拘束されるので、流体の膨縮により第２振動台の略水平方向の移動が許容されることとなる。すなわち、板ばね等により第２振動台を付勢及び拘束するものに比して、第２振動台の略水平方向のストロークを大きく確保することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の振動試験機において、
前記流体の弾性力を調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用に加え、第２振動台に載置される試料体、振動試験の試験条件等に応じて、流体の弾性力を調整することができる。すなわち、比較的高周波の振動をも利用して試験を行う場合には、流体の弾性力を上げて加振装置により発生した高周波の振動成分が、第２振動台に伝達されるようにすることができる。また、比較的高周波の振動を利用せず、低周波成分により試験を行う場合には、流体の弾性力を下げて加振装置により発生した高周波の振動成分が、第２振動台に伝達されないようにすればよい。
尚、流体の圧力を変更すること等により、流体の弾性力の調整を比較的簡単に行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の振動試験機において、
前記流体は空気であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の作用に加え、比較的取扱いが簡単である空気を流体として用いたので、第２振動台の拘束及び拘束解除、流体の弾性力の変更等が比較的容易であり、第２振動台の略水平方向の付勢及び拘束の制御性に関して極めて有利である。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動試験機において、
前記第２振動台の下部に設けられ略水平方向へ延びる延在部材（例えば、円柱部材１３）と、
前記延在部材の一端に設けられたダイアフラム（１３）と、を備え、
前記ダイアフラムの一面に延在部材の圧力が作用し、他面に前記流体の圧力が作用するよう構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項の作用に加え、第２振動台が振動した際に、ゴム膜からなるダイアフラムによる減衰力が作用し、流体の弾性力に起因する共振振動等の抑制に効果的である。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の振動試験機において、
前記ダイアフラムはベロフラム式であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の作用に加え、ダイアフラムがベロフラム式であることから、ダイヤフラムの伸縮量が大きくなる。これによっても、第２振動台のストロークを大きく確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は第１振動台を略鉛直に加振させる状態の振動試験機の正面模式図、図２は第１振動台を略水平に加振させる状態の振動試験機の正面模式図、図３は振動試験機の一部正面断面図である。尚、図１及び図２は、説明のため各部を模式的に図示したものであり、各部の寸法、配置等を変更して図示している。
【００１９】
図１に示すように、この振動試験機１は、外殻をなす試験機本体２と、試験機本体２の上面側に配され試料体が固定される第１振動台３と、第１振動台３を略鉛直方向へ加振する加振装置４とを備えている。図３に示すように、第１振動台３は、試験機本体２に設けられた空気ばね５により支持されている。第１振動台３は略鉛直方向へ移動自在であり、加振装置４は試験機本体２の内部に配される。
【００２０】
また、図２に示すように、第１振動台３及び加振装置４は傾倒自在に構成される。すなわち、第１振動台３が略鉛直方向と略水平方向とに選択的に加振されるようになっている。試験機本体２には、第１振動台３が水平方向へ加振される状態で、第１振動台３と連結される第２振動台６が設けられている。第２振動台６は、弾性支持部７により、第１振動台３側へ付勢されるとともに、略水平方向の移動を拘束される。
【００２１】
図１に示すように、第１振動台３は、略直方体状に形成され試験機本体２の内外にわたるよう配される振動台本体８と、この振動台本体８の下部から略下方へ延びる円筒部材９とを有している。円筒部材９には、加振装置４の一部をなす駆動コイル１０が配される。
【００２２】
図３に示すように、加振装置４は、振動台３に設けられた駆動コイル１０と、円筒部材９の径方向内側に配される内側磁極１１と、円筒部材９の径方向外側に配される外側磁極１２と、駆動コイル１０に電力を供給する電源（図示せず）とを有している。Ｎ極をなす内側磁極１１及びＳ極をなす外側磁極１２は、それぞれ駆動コイル１０と所定の間隔をおくよう配される。すなわち、内側磁極１１と外側磁極１２との間には磁界が形成され、駆動コイル１０に給電することにより、空気ばね５により支持された第１振動台３が振動するようになっている。
【００２３】
図３に示すように、空気ばね５は内側磁極１１側に取り付けられ、第１振動台３を弾性的に支持する。空気ばね５は、内部の空気の圧力調整が可能であり、第１振動台３に載置される試料体の重量等に応じて、第１振動台３を加振装置４により加振させる基準位置に調整可能となっている。すなわち、第１振動台３を略鉛直方向へ加振させる状態のときには、第１振動台３に作用する重力と、空気ばね５の付勢力とにより、第１振動台３が安定的に保持される。
【００２４】
一方、第１振動台３及び第２振動台６を略水平方向へ加振させる状態のときには、弾性支持部７による第１振動台３側への付勢力と、この付勢力と反対方向の空気ばね５の付勢力とにより、第１振動台３及び第２振動台６が安定的に保持される。
【００２５】
本実施形態においては、第２振動台６の下部には、略水平方向へ延びる延在部材としての円柱部材１３が設けられ、この円柱部材１３の一端が弾性支持部７に接続される。弾性支持部７は、ベロフラム（登録商標）式のダイアフラム１４を有し、このダイアフラム１４の一面に円柱部材１３の一端が接続される。また、ダイアフラム１４の他面側には空気が充填され、円柱部材１３から加わる圧力と、空気の圧力との差圧により、ダイアフラム１４が伸縮するようになっている。
【００２６】
すなわち、ダイアフラム１４の他端側の空気を加圧することにより、図４（ａ）に示すように、円柱部材１３を第１振動台３側へ付勢した状態となり、流体である空気の弾性力により第２振動台６が拘束される。ここで、空気の圧力は調整が自在となっており、空気を高圧とすると弾性力が増し、低圧とすると弾性力が減じられるようになっている。また、ダイアフラム１４の他端側の空気を減圧することにより、図４（ｂ）に示すように、第２振動台６の付勢及び拘束が解除された状態となる。
本実施形態においては、ダイアフラム１４がベロフラム式であることから、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ゴム膜が裏返しになるまで使用することができ、ストロークが比較的大きなものとなっている。
【００２７】
第１振動台３が略水平に加振される状態においても、空気ばね５及び弾性支持部７における内部の空気の圧力調整が可能であり、第１振動台３及び第２振動台６を加振装置４により加振させる基準位置に調整可能となっている。
【００２８】
以上のように構成された振動試験機１によれば、第１振動台３及び加振装置４を傾倒させて、第２振動台６を使用して略水平方向へ加振する振動実験を行う際に、第２振動台６が空気の弾性力により付勢及び拘束されるので、空気の膨縮により第２振動台６の略水平方向の移動が許容されることとなる。すなわち、板ばね等により第２振動台６を付勢及び拘束するものに比して、第２振動台６の略水平方向のストロークを大きく確保することができる。
【００２９】
また、弾性支持部７の空気の圧力を変更して、空気の弾性力の調整を比較的簡単に行うことができる。これにより、第２振動台６に載置される試料体、振動試験の試験条件等に応じて、弾性支持部７の空気圧を変更することにより、空気の弾性力を調整することができる。すなわち、比較的高周波の振動をも利用して試験を行う場合には、空気の弾性力を上げて加振装置４により発生した高周波の振動成分が、第２振動台６に伝達されるようにすることができる。また、比較的高周波の振動を利用せず、低周波成分により試験を行う場合には、空気の弾性力を下げて加振装置４により発生した高周波の振動成分が、第２振動台６に伝達されないようにすればよい。
【００３０】
本実施形態においては、比較的取扱いが簡単である空気を流体として用いたので、第２振動台６の拘束及び拘束解除、流体の弾性力の変更等が比較的容易であり、第２振動台６の略水平方向の付勢及び拘束の制御性に関して極めて有利である。
【００３１】
また、弾性支持部７にダイアフラム１４を用いたので、第２振動台６が振動した際に、ゴム膜からなるダイアフラム１４による減衰力が作用し、流体の弾性力に起因する共振振動等の抑制に効果的である。
【００３２】
また、本実施形態においては、ダイアフラム１４がベロフラム式であることから、ダイヤフラム１３の伸縮量が大きくなる。これによっても、第２振動台６のストロークを大きく確保することができる。
【００３３】
このように、本実施形態の振動試験機１によれば、第２振動台６の略水平方向のストロークを大きく確保することができるので、地震等を想定して第２振動台６を比較的大きな振幅で振動させることができる。また、空気の弾性力を利用して第２振動台６が支持されるので、ばね部材等により弾性力を付与するもののように弾性支持部が破損することはなく、弾性支持部７の信頼耐久性が飛躍的に向上する。
【００３４】
また、本実施形態の振動試験機１によれば、弾性支持部７の空気の弾性力を調整することにより、第２振動台６に伝達される周波数成分を調整することができるし、第２振動台６の略水平位置の調整が可能である。また、流体として空気を用い、第２振動台６の略水平方向の付勢及び拘束の制御性を良好としたので、試験条件の設定に手間取ることはなく、実用に際して極めて有利である。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、流体である空気の弾性力に起因する共振振動等が抑制され、振動試験機１に固有の振動成分を効果的に除去することができる。
【００３６】
尚、前記実施形態においては、弾性支持部７の流体として空気を使用したものを示したが、流体として、例えば窒素のような他の気体を使用してもよいし、例えば油等のような液体を使用したものであってもよい。
【００３７】
また、前記実施形態においては、弾性支持部７にダイアフラム１４を用いたものを示したが、弾性支持部７に空気ばね、エアシリンダ等を用いたものであってもよいことは勿論である。また、ダイアフラム１４は、ゴム膜が裏返るまで伸縮可能なベロフラム式のものに限定されるものではなく、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、第２振動台の略水平方向のストロークを大きく確保することができるので、地震等を想定して第２振動台を比較的大きな振幅で振動させることができる。また、空気の弾性力を利用して第２振動台が支持されるので、ばね部材等により弾性力を付与するもののように弾性支持部が破損することはなく、弾性支持部７の信頼耐久性が飛躍的に向上する。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、流体の弾性力を調整することにより、第２振動台に伝達される周波数成分を調整することができるし、第２振動台の水平方向位置の調整が可能である。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の効果に加え、流体として空気を用い、第２振動台６の略水平方向の付勢及び拘束の制御性を良好としたので、試験条件の設定に手間取ることはなく、実用に際して極めて有利である。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項の効果に加え、流体の弾性力に起因する共振振動等が抑制され、試験機に固有の振動成分を効果的に除去することができる。
【００４２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加え、第２振動台の略水平方向のストロークをさらに大きく確保することができるので、第２振動台をさらに大きな振幅で振動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、第１振動台を略鉛直に加振させる状態の振動試験機の正面模式図である。
【図２】第１振動台を略水平に加振させる状態の振動試験機の正面模式図である。
【図３】振動試験機の一部正面断面図である。
【図４】弾性支持部の正面断面図であって、（ａ）は空気を加圧した状態を示した図であり、（ｂ）は空気を減圧した状態を示した図である。
【符号の説明】
１          振動試験機
２          試験機本体
３          第１振動台
４          加振装置
５          空気ばね
６          第２振動台
７          弾性支持部
８          振動台本体
９          円柱部材
１０        駆動コイル
１１        内側磁極
１２        外側磁極
１３        円柱部材
１４        ダイアフラム
【図１】
2004286544.tif 000003
【図２】
2004286544.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004286544.tif 000006