(57)【要約】【課題】長寿命でメンテナンス性に優れ、経済的な加振装置のスライド機構を提供する。【解決手段】供試体に垂直荷重を加えながら水平振動を付加する二軸加圧加振試験機において、加圧状態にある供試体下部で水平移動するスライダのスライド機構において、ベース５４またはスライダ５０の少なくとも一方の摺動面に注油口５９を備えた複数の凹陥部５２を設け、他方の面は少なくとも注油口５８を開口した潤滑面とし、両者間の摺動面に油膜７２を形成することを特徴とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体に垂直荷重を加えながら水平振動を付加する加振装置のスライド機構において、加圧状態にある供試体下部で水平移動するスライダのスライド機構を、ベースまたはスライダの少なくとも一方の摺動面に注油口を備えた複数の凹陥部を設け、他方の面は少なくとも注油口が開口した潤滑面とし、双方の注油口には圧油供給源を備えて成り、両者間の摺動面に油膜を形成することを特徴とする加振装置のスライド機構。
【請求項２】
前記凹陥部形成部材には、摺動面に開口した油吸込口を設け、凹陥部との間で油を循環させることを特徴とする請求項１に記載の加振装置のスライド機構。
【請求項３】
凹陥部は行列配置し、油吸込口を凹陥部の列間に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加振装置のスライド機構。
【請求項４】
凹陥部を備える摺動面を有する側の油供給源は、各凹陥部に絞りを介して潤滑油を供給することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加振装置のスライド機構。
【請求項５】
凹陥部を備える摺動面を有する側の油供給源は、各凹陥部ごとに備えられ、凹陥部に潤滑油を供給することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加振装置のスライド機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直方向に荷重を受けながら水平方向に運動する加振装置のスライド機構に係り、特に垂直荷重を加えながら水平振動を付加する二軸加圧加振試験機に好適な加振装置のスライド機構である。
【０００２】
【従来の技術】
加圧状態で加振を受けるスライド機構の代表として擬似地震試験機等に使用される大型の二軸加圧加振試験機を挙げると、使用されているスライド機構は、加圧加振共に非常に大きな力を付加されて作動している。スライド機構が水平往復運動をなすには、スライド機構の下部の摩擦を軽減し、水平移動可能とする必要がある。前記スライド機構の例としては、特許文献１に示される二軸負荷試験機のようにスライドベアリングによって加振台を水平方向へ変位可能に支持するものや、図６に示すようにコロ２を使用してスライドテーブル１を水平移動可能にするものが挙げられる。前者は、２本のガイドレールと当該ガイドレールに係合するスライドベアリングからなり、加振台は前記スライドベアリングの上部に備えられる。
【０００３】
前記スライド機構として大型試験機の場合、後者のコロ２が使用されている。前記コロ２は、複数の円柱体をその両端面がスライド方向に倣うようにスライドテーブル１の下部に配することで、円柱体の転がりを利用してスライドテーブル１の水平往復運動を可能にするものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−７３５２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成のスライド機構では、擬似地震試験機等の加振試験による大荷重、大振動を加える試験においては、スライド機構に加えられる負担は大きくスライド機構の経年変化が激しい。例えば特許文献１に挙げたスライドベアリングを用いたスライド機構の場合は、スライドベアリングが劣化しスライド時の抵抗が増すことはもちろん、スライドベアリングが係合するガイドレールも過重負担により変形してしまうことがある。また、コロを使用したスライド機構の場合は、複数の円柱体からなり荷重を受ける面積は増すが、円柱体の表面劣化は否めない。使用状態及び使用方法にもよるが、一般的な加振試験施設において、スライド機構の円柱体の寿命は１年程度である。さらに、円柱表面が劣化した円柱体の交換作業は、スライド機構を覆う巨大装置や油配管等を解体して行うため、作業性が悪く、交換に要する費用は数千万円から壱億円におよび、極めて不経済的であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題を達成し、大型多軸試験機におけるスライドテーブルの水平運動用スライド機構の寿命を長期化し、経済的な加振装置のスライド機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、供試体に垂直荷重を加えながら水平振動を付加する加振装置のスライド機構において、加圧状態にある供試体下部で水平移動するスライダのスライド機構を、ベースまたはスライダの少なくとも一方の摺動面に注油口を備えた複数の凹陥部を設け、他方の面は少なくとも注油口が開口した潤滑面とし、双方の注油口には圧油供給源を備えて成り、両者間の摺動面に油膜を形成することを特徴とする。
また、前記凹陥部形成部材には、摺動面に開口した油吸込口を設け、凹陥部との間で油を循環させるとよい。
【０００８】
さらに、凹陥部は行列配置し、油吸込口を凹陥部の列間に配置するとよい。
前記、凹陥部を備える摺動面を有する側の油供給源は、各凹陥部に絞りを介して潤滑油を供給するとよい。
また、凹陥部を備える摺動面を有する側の油供給源は、各凹陥部ごとに備えられ、凹陥部に潤滑油を供給するようにしてもよい。
【０００９】
【作用】
上記構成により、摺動面に複数の凹陥部を設けたことにより、潤滑油を凹陥部に貯留可能となり潤滑油流出時の有効受圧面積の拡大が図れる。スライダ、ベースの両摺動面間に油膜を形成したことにより、摺動時に部材間の摩擦抵抗が無く、各部の摩擦による劣化が無いためスライド機構の長寿命化が図れる。また摺動面に油吸込口を設け油の循環利用を可能にしたことにより、流出油の有効利用が図れる。凹陥部を行列配置し、油吸込口を中央に配置したことにより、油の循環が有効的に行われる。さらに各注油口近傍に絞りを備えたことにより、注油口から流出する油の流量を一定とすることが可能となる。油供給源を各凹陥部ごとに備えることにより、重量変化等によって油膜形成間隔が変化したとしても、凹陥部へ供給する潤滑油を定量とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に従って説明する。実施形態の加振装置のスライド機構は図５に示す二軸試験機のスライドテーブル３０に応用されるものである。前記二軸試験機は、床盤上に垂直加圧シリンダ機構の台座２０が設置されており、この台座２０には機枠が取り付けられている。この機枠は門型フレーム２１からなり、台座２０から立ちあがる支柱部をガイドシャフト２２として構成している。門型フレーム２１の水平中心部には垂直加圧用の油圧シリンダ機構１１０が下向きに伸縮できるように取り付けられている。前記ガイドシャフト２２に案内されて加圧ブロック２９がスライド昇降できるように取り付けられ、この加圧ブロック２９を前記垂直加圧用の油圧シリンダ機構１１０により昇降駆動させるようにしている。加圧ブロック２９は、台座２０上に置かれた水平方向に往復運動できるスライドテーブル３０と対面されており、スライドテーブル３０上に置かれた供試体３１を加圧する。スライドテーブル３０には水平加振シリンダ機構４０が連結されており、水平加振シリンダ機構４０が往復運動するとともにスライドテーブル３０も往復運動する構成となっている。
【００１１】
本実施形態の加振装置のスライド機構は、上記の二軸試験機では、往復運動するスライドテーブル３０に備えられる。図１及び図２は、本発明に係る加振装置のスライド機構の概略図であり、図１は加振装置のスライド機構全体を示し、図２（Ａ）はスライダ底面、（Ｂ）はスライダ側面断面を示す図である。本実施形態の加振装置のスライド機構は、スライダ５０と、当該スライダ５０の下部に位置してスライダ５０が摺動する摺動面のベース５４及び、潤滑油を吐出する圧油供給源である第１のポンプ６０と第２のポンプ６８とよりなる。
【００１２】
前記スライダ５０は摺動面に、潤滑油を溜め有効受圧面積の拡大を図る、開口面が矩形で同形状の奥行きがある凹陥部５２を備え、凹陥部５２の陥部面の中央部には凹陥部５２を介して摺動面に潤滑油を注ぐための注油口５８が開口している。また前記凹陥部５２は摺動面に８箇所備えられ、それらは摺動面に合わせて４×２の行列配置をされている。さらに前記凹陥部５２の列間には、ベース５４の１箇所から提供される潤滑油を有効に吸込可能とするために摺動方向に沿った長溝の油吸込口５６が摺動ストローク長さに合わせて形成されている。前記形状の油吸込口５６を設けたことによりベース５４から供給される潤滑油をスライダ５０へ送る際、複雑な油配管を配備する必要がなくなり、メンテナンス性が向上した。さらに、油吸込口５６には、ベース５４から供給される潤滑油を貯留することができる。
【００１３】
前記油吸込口５６と複数の凹陥部５２に開口した注油口５８とは、油吸込口５６に開口した集合経路６９を介し当該集合経路６９から分岐した油分配経路７０により連通されている。集合経路６９には潤滑油を油吸込口５６から吸い込み、油分配経路７０へ送り出すための第２のポンプ６８が備えられる。各油分配経路７０が接続される注油口５８の近傍には、注油口５８から吐出される潤滑油の油量バランスを図るための絞り６６が備えられている。前記絞り６６は、注油口５８から吐出させる潤滑油を定圧化させると共に、定流量化させる機能があるため、一部の注油口５８から大量の潤滑油が流出してしまうことがなくなる。
【００１４】
前記ベース５４には、スライダ５０の油吸込口５６に対向する位置の摺動面に、前記油吸込口５６に潤滑油を供給するための注油口５９が備えられている。前記注油口５９には、第１のポンプ６０を介装した油供給経路６４により、油タンク６２から潤滑油が吐出されるようになっている。
【００１５】
スライダ５０をベース５４から浮上させ、摺動可能にするための油膜７２は、注油口５９から吐出された潤滑油の一部と、注油口５８から吐出され、凹陥部５２内を充たして流出した潤滑油とにより形成される。前記潤滑油を後述する計算によって導き出した流量で、注油口５８から吐出させることにより、数百トンの垂直荷重を受けている状態のスライダ５０をベース５４から数十μｍ浮上させ、ベース５４上を摺動可能にすることができる。
【００１６】
本発明の加振装置のスライド機構は、第１のポンプ６０を駆動させることにより、潤滑油が油タンク６２から油供給経路６４を経て注油口５９より吐出される。注油口５９から吐出した潤滑油は、対向して開口する油吸込口５６へ流入し油吸込口５６の開口部内を充たす。油吸込口５６は、摺動方向に摺動ストロークに合わせて開口された長溝であるため、固定された一箇所の注油口５９からでも効率良く潤滑油を吸引できる。
【００１７】
油吸込口５６の内部が潤滑油によって充たされた後、第２のポンプ６８を作動させる。これにより、潤滑油は集合経路６９を通過し、各油分配経路７０を経て８つの注油口５８から凹陥部５２内へ吐出される。凹陥部５２内はエア抜きされた状態となっているため、潤滑油は凹陥部５２内を充たす。凹陥部５２内を充たした潤滑油は、凹陥部５２の下部から摺動面へと流出する。凹陥部５２に吐出される潤滑油は、油分配経路７０に設けられた絞り６６により、注油口５８からの吐出量を調整される。このため付加荷重の変化等によりスライダ５０が傾いたとしても、一部の注油口５８から多量の潤滑油が急激に流出してしまうことは無くなる。
【００１８】
吐出された潤滑油はスライダ５０及びベース５４の摺動面を覆い、油膜７２を形成する。凹陥部５２からの潤滑油の吐出によって形成された油膜７２は数百トンの垂直荷重を受けている状態のスライダ５０をベース５４の摺動面から数十μｍ浮上させて、摺動可能にする。
【００１９】
また、凹陥部５２から吐出されて油膜を形成した潤滑油の一部は、油吸込口５６から再び吸入され、循環利用される。なお、本発明においては、凹陥部５２の数を８としたが、潤滑面に応じて変更することも可能である。
【００２０】
上記加振装置のスライド機構におけるスライダ５０の浮上に必要な潤滑油の吐出流量、流量Ｑは以下の計算によって導くことができる。一つの凹陥部５２を持つ潤滑油吐出部を図３に示すように、一つのパット５１として計算すると潤滑油の吐出によって加圧時の圧力を均等分配可能な面積である有効受圧面積Ａは、
【数１】
2004162803.tif 000003
で求めることができる。ここでＢはパット５１の幅、Ｌはパットの長さ、Ｃは凹陥部５２の縁部からパット５１の縁部までの距離、ｎはパット５１の数である。
【００２１】
次に浮上させる重量物の荷重をＷ（スライダ重量を含む）とすると、スライダ５０を浮上させるために前記有効受圧面積Ａに必要な供給圧力Ｐｖは、
【数２】
2004162803.tif 000004
で求めることができる。
【００２２】
次に、有効流量係数βを求める。βは数３（１）、（２）で求められる値を基に図４より導き出すことができる。
【数３】
2004162803.tif 000005
上式（１）、（２）より求められた値を図４に代入することにより求められる値がβである。
【００２３】
上記式によって導き出した値を数４に代入することにより流量Ｑを求めることができる。
【数４】
2004162803.tif 000006
ここで、Ｈはスライダ５０の浮上高さ（隙間）であり、任意である。μは潤滑油の粘度を表す。
【００２４】
凹陥部５２の形成部材であるスライダ５０の摺動面に油吸込口５６を設け凹陥部５２との間で潤滑油を循環させるようにしたことにより、スライダ５０とベース５４の間にフレキシブルホースを設ける等の複雑な配管設備が不要となる。また、吐出された潤滑油の有効利用が可能となり経済的である。さらに、複雑な配管設備が不要なため加振装置のスライド機構の交換及びメンテナンス性に優れている。
【００２５】
凹陥部５２を行列配置し、油吸込口５６を中間に配置したことにより、ベース５４から供給される潤滑油を効率良く、吸引循環させることができる。また、凹陥部５２の配置を行列配置としたことにより、スライダ５０の浮上に必要な潤滑油吐出流量Ｑの算出が簡易になる。
【００２６】
各注油口５８の近傍に絞り６６を備えたことにより、各注油口５８からの吐出流量の調整を行うため、一部の注油口５８から大量の潤滑油が急激に流出してしまうことを避けることができる。よって、スライダ５０が多少傾いた場合でも安定してスライダ５０を浮上させることが可能となる。
【００２７】
本実施形態では、スライダ５０側に凹陥部５２を設けているが、ベース５４側に凹陥部５２を設けたとしても、同様の効果が得られる。
本実施例では、凹陥部５２へ潤滑油を供給する際に、第２のポンプ６８から絞り６６を介して行っていたが、図７のように絞り６６の代わりに、各凹陥部５２ごとに第２のポンプ６８を備えるようにすることもできる。
上記他の実施例の場合、スライダ５０が傾いた場合であっても、潤滑油の供給量及び供給圧力は一定とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように供試体に垂直荷重を加えながら水平振動を付加する二軸加圧加振試験機において、加圧状態にある供試体下部で水平移動するスライダのスライド機構を、ベースまたはスライダの少なくとも一方の摺動面に注油口を備えた複数の凹陥部を設け、他方の面は少なくとも注油口が開口した潤滑面とし、双方の注油口には圧油供給源が備えられ、両者間の摺動面に油膜を形成するようにしたことにより、摺動時にベースとスライダとの間の摩擦抵抗が無く、各部の摩擦による部材の劣化が無いため、スライド機構の長寿命化が図れ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】加振装置のスライド機構の概略図を示す側面断面図である。
【図２】（Ａ）はスライダ底面を示し、（Ｂ）はスライダの側面断面を示す図である。
【図３】潤滑油流出部を凹陥部ごとに区分けした底面概略図である。
【図４】有効流量係数βを求めるグラフである。
【図５】加振装置のスライド機構を備える二軸試験機の例を示した正面図である。
【図６】従来の加振装置のスライド機構を示す概略図である。
【図７】加振装置のスライド機構の他の実施例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
５０………スライダ、５１………パット、５２………凹陥部、５４………ベース、５６………油吸込口、５８………注油口、５９………注油口、６０………第１のポンプ、６２………油タンク、６４………油供給経路、６６………絞り、６８………第２のポンプ、６９………集合経路、７０………油分配経路、７２………油膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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