(57)【要約】【課題】  加振装置を高出力化したときにおいても、遠心力載荷試験装置の信頼性を高める。【解決手段】  遠心力載荷試験装置５０では、垂直な回転軸４に水平方向に延びる回転腕５が固定されている。この回転腕に揺動架台６が吊り支持されており、揺動架台の内部には油圧式加振装置１２が載置されている。回転腕と油圧式加振装置を駆動する油圧源１３を静止系に配置する。油圧源からの油圧を導く油圧経路１６ｂを回転軸及び回転腕内部に形成する。回転腕部から揺動架台間はフレキシブルなリンク式油圧配管２０としている。【選択図】  図2
2005195386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直な回転軸に固定した水平方向に延びる回転腕と、この回転腕に吊り支持され油圧式加振装置を載置する揺動架台とを備えた遠心力載荷試験装置において、前記回転腕と油圧式加振装置を駆動する油圧源を静止系に配置し、この油圧源からの油圧を導く油圧経路を前記回転軸及び回転腕内部に形成し、回転腕部から揺動架台間はフレキシブルなリンク式油圧配管としたことを特徴とする遠心力載荷試験装置。
【請求項２】
前記揺動架台の内部に、加振装置へ油圧を導く油圧経路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の遠心力載荷試験装置。
【請求項３】
前記回転腕と揺動架台間の相対角度変化に対応して、自在に変位する配線支持機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の遠心力載荷試験装置。
【請求項４】
垂直な回転軸に固定した水平方向に延びる回転腕と、この回転腕に吊り支持された揺動架台とを備えた遠心力載荷試験装置において、前記揺動架台に流体圧駆動装置を搭載し、この流体圧駆動装置の駆動源を静止系に配置し、この駆動源からの流体圧を導く経路を前記回転軸及び回転腕内部に形成し、回転腕部から揺動架台間はフレキシブルなリンク式流体圧配管とし、前記回転腕と揺動架台間の相対角度変化に応じて自在に変位する配線支持機構を設けたことを特徴とする遠心力載荷試験装置。
【請求項５】
前記流体には、空気または水を用いることを特徴とする請求項４に記載の遠心力載荷試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心力載荷試験装置に係り、特に縮小模型に遠心加速度を作用させるのに好適な遠心力載荷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の遠心力載荷試験装置の例が、特許文献１及び特許文献２に記載されている。特許文献１に記載の遠心力載荷装置では、加速度荷重を増大させても安定して運転できるために、水平に配置された円盤型の回転フレームの対称位置に、上下方向に沿う平面に沿って揺動するバケットを設けている。バケットの一方には、加振装置と土槽などの試験体が取り付けられており、他方のバケットには、加振装置と試験体との合計重量に等しいカウンタウエイトが取り付けられている。
【０００３】
また、特許文献２に記載のシールド掘進模型試験装置では、水平に配置された水平アームの対称位置に、模型台とカウンタウエート搭載台を設けている。そして模型台には、試験土槽とこの試験土槽の側部に形成した穴から掘進作業が可能なようにシールド掘進機模型装置が取り付けられている。この模型装置はシールド掘進機の推進用ジャッキに相当する駆動機構を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７６９７２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平８−２９２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地盤等の試験に用いる遠心力載荷試験装置は、１／ｎ倍の縮尺模型にｎ倍の遠心加速度を付与することで実物との力学的相似性を担保できる利点を有する。そこで、実際の地盤状態をより精度よく近似するために、バケットや模型台に搭載される加振装置の高出力化と高精度化が望まれている。加振装置では、油圧加振機を用いて油圧源を地上に配置し、加振部のみをバケットに搭載することが実用的である。その場合、油圧源と加振部間の接続部も遠心荷重を受けるので、強度の低い材料で接続部を形成すると、遠心荷重により破損する恐れがある。
【０００７】
特許文献１においては、バケットに搭載された加振装置を試験体に所定加速度荷重が加わったときに作動させることが記載されているが、加振装置及び加振部間の遠心荷重により生じる不具合については記載がない。また、特許文献２ではシールド掘進機模型の駆動源に油圧ジャッキを使用することが示唆されているが、加振装置及び加振部間の遠心荷重で生じる不具合については考慮されていない。
【０００８】
本発明は上記従来技術では考慮されていない加振装置の遠心荷重における不具合を解決するものであり、その目的は加振装置を搭載した遠心力載荷試験装置の信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、垂直な回転軸に固定した水平方向に延びる回転腕と、この回転腕に吊り支持され油圧式加振装置を載置する揺動架台とを備えた遠心力載荷試験装置において、回転腕と油圧式加振装置を駆動する油圧源を静止系に配置し、この油圧源からの油圧を導く油圧経路を回転軸及び回転腕内部に形成し、回転腕部から揺動架台間はフレキシブルなリンク式油圧配管としたものである。
【００１０】
この特徴において、揺動架台の内部に、加振装置へ油圧を導く油圧経路を形成するのがよく、回転腕と揺動架台間の相対角度変化に対応して、自在に変位する配線支持機構を設けるのがよい。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、垂直な回転軸に固定した水平方向に延びる回転腕と、この回転腕に吊り支持された揺動架台とを備えた遠心力載荷試験装置において、揺動架台に流体圧駆動装置を搭載し、この流体圧駆動装置の駆動源を静止系に配置し、この駆動源からの流体圧を導く経路を回転軸及び回転腕内部に形成し、回転腕部から揺動架台間はフレキシブルなリンク式流体圧配管とし、回転腕と揺動架台間の相対角度変化に応じて自在に変位する配線支持機構を設けたものである。そしてこの特徴において、流体には、空気または水を用いるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、遠心力載荷試験装置に搭載する加振機の加振部と油圧供給源とを別体とし、それらをリンク式の配管で接続するようにしたので、接続配管の油漏れを防止でき遠心力載荷試験装置の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る遠心力載荷試験装置の一実施例を、図面を参照して説明する。図１は、遠心力載荷試験装置の正面断面図である。地面から掘られて形成されたピット１に、遠心力載荷試験装置５０の主要部が据え付けられている。ほぼ垂直に配置され、回転可能な回転軸４に直交して、水平方向に延びる回転腕５が取付けられいる。回転軸４の下端近傍は、下軸受８で軸支されている。回転軸４の上部は、上軸受９で軸支されている。回転軸４の下端部は、図示しないカップリングを介して、減速機３に接続されている。減速機３は電動機２に接続されており、電動機２の動力を９０度方向を変えて回転軸４に伝達する。電動機２及び減速機３は、ピット１の床面に固定されている。
【００１４】
回転腕４の左右両側であって、回転軸４の回転中心からほぼ等しい位置に、揺動架台６がピン７を用いて取付けられている。揺動架台６の一方には、供試体１０と油圧式加振装置１2が載置されている。揺動架台６の他方には、供試体１０の質量と油圧式加振装置１2の質量との和に等しい質量のバランスウエイト１１が載置されている。このように構成した本実施例の遠心力載荷試験装置５０では、電動機２が回転腕５を回転させると、回転腕５に遠心力が発生して、ピン７を支点として揺動架台６が上向きに回転する。
【００１５】
ところで、大きな地震力による供試体の挙動を観察するためには、遠心力場で供試体１０に大きな地震力を加える必要がある。このような大ききな力を作用させる動力源としては、現状では油圧加振機を用いるしかない。そこで、本実施例においても回転腕５に吊り支持された揺動架台６に油圧式加振装置１２を搭載し、この油圧式加振装置１２上に供試体１０を搭載している。その際、油圧式加振装置１２の動力源として、別置きの油圧源装置１３を用いている。油圧源装置１３をピット１の底面に固定したので、回転または揺動運動する回転軸４と回転腕５、揺動架台６を経由する油圧経路（接続経路）１６が必要となる。回転腕５と揺動架台６はピン７で結合されており、回転腕５の回転速度が増加するにつれて、回転腕５と揺動架台６の相対角度が変化する。
【００１６】
動力源である油圧を回転腕５から揺動架台６に搭載した油圧式加振装置１２に供給する油圧経路部２０には、上記相対角度変化に対応可能なフレキシビリティが求められる。この接続経路部２０に作用する遠心力Fは、回転角速度の2乗に比例し回転中心からの距離に比例する。接続経路部２０を供試体１２付近に取り付ける必要があり、接続経路部２０には供試体１２に設定された遠心加速度とほぼ同じ遠心加速度が作用する。この設定遠心加速度は５０〜１００倍の場合が多く、通常経路部に使用されるゴムホースに負荷される１倍に比べ、５０〜１００倍の大きさになっている。
【００１７】
そこで本実施例では、接続経路部２０に鋼管１５を用い、フレキシビリティを確保するために、回転自在な継手１４を用いている。この詳細を、図２を用いて説明する。加振装置１２に供給される油圧は、油圧源装置１３から回転軸４内部に形成された油圧経路１６ｂを経由して、回転腕５に導かれる。そして、接続配管１５を経て揺動架台６内部に導かれる。回転腕５と揺動架台6との間には、２本の配管用炭素鋼鋼管１５と、３個の回転自由な継手１４とを配設している。
【００１８】
回転腕５および揺動架台６に取り付けた継手１４には、それぞれ配管用炭素鋼鋼管１５が接続されており、この配管用炭素鋼鋼管１５の各々の先端には、さらに継手１４が接続されている。先端の継手１４同士を接続して、リンク式油圧配管２０接続を形成する。回転腕５に導かれた油圧は、リンク式油圧配管２０を経て、揺動架台６の内部に形成した通油穴１６ｃに導かれる。通油穴１６ｃは、揺動架台6に取り付けた加振装置１２の固定面に出口を有する。これにより、油圧が直接加振装置１２に供給される。
【００１９】
次に、リンク式油圧配管１６の動作を、図３を用いて説明する。回転腕５が回転して揺動架台６が上向きに揺動すると、２本の配管用炭素鋼鋼管１５と継手１4は、短い範囲をある方向に移動する。回転腕５の回転が低下し止まると、揺動架台６は水平方向から下向きに揺動する。このときリンク式油圧配管１６は、短い範囲を揺動架台６が上向きに揺動した場合と反対方向に移動する。
【００２０】
リンク式油圧配管１６では、配管用炭素鋼鋼管１５が回転腕５及び揺動架台６に取付けた継手１４を支点として、移動する。また、２本の配管用炭素鋼鋼管１５間の継手１4が、揺動架台６の回転動に合わせ短い範囲を上下1方向に移動する。したがって、揺動架台６にリンク式油圧配管１６が接触することを防止できる。油圧は揺動架台6内部から直接油圧式加振装置12に供給されるので、揺動架台6と加振装置１２に直接的には配管が取付けられていない。したがって、ゴムホースを使用する際に発生する恐れのあった油漏れを防止できる。また、供試体１０のスペースを確保することができる。
【００２１】
なお、当然ながら油圧式加振装置には図示しない制御用の信号ケーブルが複数本取り付けられている。また、供試体の各部には図示しない各種センサが多数取り付けられている。したがって、これらの配線も回転腕の回転により、大きな遠心力場で位置姿勢を変化させるが、リンク式油圧配管１６と同様の保持装置を用いることにより、配線の断裂を防止できる。
【００２２】
さらに本実施例では、油圧により加振する加振装置を例に取り説明したが、空圧や水圧を負荷する試験機や加振装置を用いた場合にも、同様にフレキシビリティを確保するために、本実施例で用いたリンク式配管を用いることができる。すなわち、本発明は油圧に限るものではなく、流体圧を用いる試験において有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る遠心力載荷試験装置の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した遠心力載荷試験装置に用いる揺動架台部の詳細断面図である。
【図３】揺動架台部の運動を説明する図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…ピット、２…電動機、３…減速機、４…回転軸、５…回転腕、６…揺動架台、７…ピン、８…下軸受、９…上軸受、１０…供試体、１１…バランスウエイト、１２…油圧式加振装置、１３…油圧源装置、１４…回転自由な機構を持つ継ぎ手、１５…配管用炭素鋼鋼管。
【図１】
2005195386.tif 000003
【図２】
2005195386.tif 000004
【図３】
2005195386.tif 000005