(57)【要約】【課題】測定対象物に荷重を作用させた状態でこの測定対象物のばね定数を高精度に測定することができるばね定数測定装置及びばね定数測定方法を提供する。【解決手段】荷重作用装置６，７は、可動剛体部４と固定剛体部５Ａ，５Ｂとの間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ａ，１Ｂに荷重作用装置６，７が所定の荷重を作用させる。振動検出装置８は、測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させた状態でこの可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を振動検出装置８が検出する。ばね定数演算装置９は、振動検出装置８の検出結果に基づいてこの測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数をばね定数演算装置９が演算する。従来の動的載荷試験とは異なり、測定対象物１Ａ，１Ｂに一定の荷重を作用させた状態で、測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向のばね定数を測定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物のばね定数を測定するばね定数測定装置であって、
可動剛体部と固定剛体部との間に前記測定対象物を挟み込んだ状態で、この測定対象物に所定の荷重を作用させる荷重作用装置と、
前記測定対象物に所定の荷重を作用させた状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出する振動検出装置と、
前記振動検出装置の検出結果に基づいて前記測定対象物のばね定数を演算するばね定数演算装置と、
を備えるばね定数測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のばね定数測定装置において、
前記荷重作用装置は、一対の前記固定剛体部と前記可動剛体部との間に前記測定対象物をそれぞれ挟み込んだ状態で、この一対の測定対象物に所定の荷重を作用させること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のばね定数測定装置において、
前記荷重作用装置は、前記可動剛体部が略直方体状のブロック体であるときに、このブロック体に対して面対称に各測定対象物を装着した状態で、前記一対の測定対象物に所定の荷重を作用させること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のばね定数測定装置において、
前記荷重作用装置は、一対の前記固定剛体部を締結する締結部材の締結量を調整することによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整すること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、
前記荷重作用装置は、前記固定剛体部に着脱自在に装着される重りによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整すること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、
前記ばね定数演算装置は、前記可動剛体部の３軸方向のばね定数と３軸回りのばね定数とを演算すること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、
前記ばね定数演算装置は、前記測定対象物が軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数を演算すること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、
前記ばね定数演算装置は、前記測定対象物が同質又は異質の弾性体同士が接触する接触部近傍であるときに、この接触部近傍のばね定数を演算すること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載のばね定数測定装置において、
前記測定対象物は、道床バラストと同じ材質の石とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、道床バラスト同士が接触する接触部近傍、又はこの道床バラストと同じ材質の石同士が接触する接触部近傍であること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のばね定数測定装置において、
前記測定対象物は、道床バラストと異なる材質のコンクリート、金属若しくはその他の材料とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、又は石と異なる材質のコンクリート、金属若しくはその他の材料とこの石とが接触する接触部近傍であること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、
前記測定対象物を所定の温度で加熱する加熱装置を備え、
前記振動検出装置は、前記測定対象物を所定の温度で加熱した状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出すること、
を特徴とするばね定数測定装置。
【請求項１２】
測定対象物のばね定数を測定するばね定数測定方法であって、
可動剛体部と固定剛体部との間に前記測定対象物を挟み込んだ状態で、この測定対象物に所定の荷重を作用させる荷重作用工程と、
前記測定対象物に所定の荷重を作用させた状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程における検出結果に基づいて前記測定対象物のばね定数を演算するばね定数演算工程と、
を含むばね定数測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のばね定数測定方法において、
前記荷重作用工程は、一対の前記固定剛体部と前記可動剛体部との間に前記測定対象物をそれぞれ挟み込んだ状態で、この一対の測定対象物に所定の荷重を作用させる工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のばね定数測定方法において、
前記荷重作用工程は、前記可動剛体部が略直方体状のブロック体であるときに、このブロック体に対して面対称に各測定対象物をそれぞれ装着した状態で、前記一対の測定対象物に所定の荷重を作用させる工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載のばね定数測定方法において、
前記荷重作用工程は、一対の前記固定剛体部を締結する締結部材の締結量を調整することによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整する工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、
前記荷重作用工程は、前記固定剛体部に着脱自在に装着される重りによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整する工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項１７】
請求項１２から請求項１６までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、
前記ばね定数演算工程は、前記可動剛体部の３軸方向のばね定数と３軸回りのばね定数とを演算する工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項１８】
請求項１２から請求項１７までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、
前記ばね定数演算工程は、前記測定対象物が軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数を演算する工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項１９】
請求項１２から請求項１７までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、
前記ばね定数演算工程は、前記測定対象物が同質又は異質の弾性体同士が接触する接触部近傍であるときに、この接触部近傍のばね定数を演算する工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のばね定数測定方法において、
前記測定対象物は、道床バラストと同じ材質の石とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、道床バラスト同士が接触する接触部近傍、又はこの道床バラストと同じ材質の石同士が接触する接触部近傍であること、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載のばね定数測定方法において、
前記測定対象物は、道床バラストと異なる材質のコンクリート、金属若しくはその他の材料とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、又は石と異なる材質のコンクリート、金属若しくはその他の材料とこの石とが接触する接触部近傍であること、
を特徴とするばね定数測定方法。
【請求項２２】
請求項１２から請求項２１までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、
前記測定対象物を所定の温度で加熱する加熱工程を含み、
前記振動検出工程は、前記測定対象物を所定の温度で加熱した状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出する工程を含むこと、
を特徴とするばね定数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定対象物のばね定数を測定するばね定数測定装置及びばね定数測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
防振及び防音などの分野では、ゴムシート及びゴムシートに類似する部材が使用されており、微小振動下のばね定数が重要となる。従来の動的載荷試験による方法（JIS-K-6385 防振ゴム-試験方法）などでは、ゴムシートなどの１方向のばね定数しか測定できなかった。従来のばね定数測定装置は、ゴムブシュの中心線と荷重の作用方向とが所定の角度になるように調整した状態で荷重を作用させて、ゴムブシュのばね定数を測定している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平05-312702号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の動的載荷試験や従来のばね定数測定装置では、１方向のばね定数しか測定することができない問題点がある。また、従来、振動特性から部材のばね定数を推定する手法が広く用いられている。しかし、プレロードを加えた状態でばね定数が変動するゴムシートのような部材の場合には、供用時に想定されるプレロードを載荷した状態でばね定数を測定する必要があるが、測定値に載荷装置の振動特性が含まれてしまうため精度が悪くなってしまう問題点がある。
【０００５】
この発明の課題は、測定対象物に荷重を作用させた状態でこの測定対象物のばね定数を高精度に測定することができるばね定数測定装置及びばね定数測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１、図２、図５、図１２及び図１４〜図１６に示すように、測定対象物（１Ａ，１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ）のばね定数を測定するばね定数測定装置であって、可動剛体部（４）と固定剛体部（５Ａ，５Ｂ）との間に前記測定対象物を挟み込んだ状態で、この測定対象物に所定の荷重を作用させる荷重作用装置（６，７；２６Ａ，２６Ｂ）と、前記測定対象物に所定の荷重を作用させた状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出する振動検出装置（８）と、前記振動検出装置の検出結果に基づいて前記測定対象物のばね定数を演算するばね定数演算装置（９）とを備えるばね定数測定装置（３）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のばね定数測定装置において、図１〜図３、図５、図６、図１２及び図１４に示すように、前記荷重作用装置は、一対の前記固定剛体部と前記可動剛体部との間に前記測定対象物をそれぞれ挟み込んだ状態で、この一対の測定対象物に所定の荷重を作用させることを特徴とするばね定数測定装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のばね定数測定装置において、図５、図６及び図１１に示すように、前記荷重作用装置は、前記可動剛体部が略直方体状のブロック体であるときに、このブロック体に対して面対称に各測定対象物を装着した状態で、前記一対の測定対象物に所定の荷重を作用させることを特徴とするばね定数測定装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載のばね定数測定装置において、図３及び図５に示すように、前記荷重作用装置（６）は、一対の前記固定剛体部を締結する締結部材（６ａ，６ｃ）の締結量を調整することによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整することを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、図１〜図５、図１２及び図１４〜図１６に示すように、前記荷重作用装置（７）は、前記固定剛体部に着脱自在に装着される重りによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整することを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、図６及び図１１に示すように、前記ばね定数演算装置は、前記可動剛体部の３軸方向のばね定数（ｋX，ｋY，ｋZ）と３軸回りのばね定数（ｋRX，ｋRY，ｋRZ）とを演算することを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、前記ばね定数演算装置は、前記測定対象物（１Ａ，１Ｂ；１Ｅ）が軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数を演算することを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、図１４及び図１５に示すように、前記ばね定数演算装置は、前記測定対象物（１Ｃ）が同質又は異質の弾性体（２２，２３，２４）同士が接触する接触部近傍であるときに、この接触部近傍のばね定数を演算することを特徴としているばね定数測定装置である。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８に記載のばね定数測定装置において、図１４に示すように、前記測定対象物は、道床バラスト（２２）と同じ材質の石（２３）とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、道床バラスト同士が接触する接触部近傍、又はこの道床バラストと同じ材質の石同士が接触する接触部近傍であることを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項８に記載のばね定数測定装置において、図１５に示すように、前記測定対象物は、道床バラスト（２２）と異なる材質のコンクリート（２４）、金属若しくはその他の材料とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、又は石（２３）と異なる材質のコンクリート、金属若しくはその他の材料とこの石とが接触する接触部近傍であることを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のばね定数測定装置において、図１２に示すように、前記測定対象物を所定の温度で加熱する加熱装置（２１Ａ，２１Ｂ）を備え、前記振動検出装置は、前記測定対象物を所定の温度で加熱した状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出することを特徴とするばね定数測定装置である。
【００１７】
請求項１２の発明は、図１、図２、図５、図９及び図１２〜図１６に示すように、測定対象物（１Ａ，１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ）のばね定数を測定するばね定数測定方法であって、可動剛体部（４）と固定剛体部（５Ａ，５Ｂ）との間に前記測定対象物を挟み込んだ状態で、この測定対象物に所定の荷重を作用させる荷重作用工程（＃１１０）と、前記測定対象物に所定の荷重を作用させた状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出する振動検出工程（＃１２０）と、前記振動検出工程における検出結果に基づいて前記測定対象物のばね定数を演算するばね定数演算工程（＃１３０）とを含むばね定数測定方法（＃１００）である。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のばね定数測定方法において、図１〜図３、図５、図６、図１２及び図１４に示すように、前記荷重作用工程は、一対の固定剛体部と前記可動剛体部との間に前記測定対象物をそれぞれ挟み込んだ状態で、この一対の測定対象物に所定の荷重を作用させる工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載のばね定数測定方法において、図５、図６及び図１１に示すように、前記荷重作用工程は、前記可動剛体部が略直方体状のブロック体であるときに、このブロック体に対して面対称に各測定対象物をそれぞれ装着した状態で、前記一対の測定対象物に所定の荷重を作用させる工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２０】
請求項１５の発明は、請求項１３又は請求項１４に記載のばね定数測定方法において、図３及び図５に示すように、前記荷重作用工程は、前記一対の固定剛体部を締結する締結部材（６ａ，６ｃ）の締結量を調整することによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整する工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２１】
請求項１６の発明は、請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、図１〜図５、図１２及び図１４〜図１６に示すように、前記荷重作用工程は、前記固定剛体部に着脱自在に装着される重りによって、前記測定対象物に作用する荷重を調整する工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２２】
請求項１７の発明は、請求項１２から請求項１６までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、図６及び図１１に示すように、前記ばね定数演算工程は、前記可動剛体部の３軸方向のばね定数（ｋX，ｋY，ｋZ）と３軸回りのばね定数（ｋRX，ｋRY，ｋRZ）とを演算する工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２３】
請求項１８の発明は、請求項１２から請求項１７までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、前記ばね定数演算工程は、前記測定対象物（１Ａ，１Ｂ；１Ｅ）が軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数を演算する工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２４】
請求項１９の発明は、請求項１２から請求項１７までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、図１４及び図１５に示すように、前記ばね定数演算工程は、前記測定対象物（１Ｃ）が同質又は異質の弾性体（２２，２３，２４）同士が接触する接触部近傍であるときに、この接触部近傍のばね定数を演算する工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２５】
請求項２０の発明は、請求項１９に記載のばね定数測定方法において、図１４に示すように、前記測定対象物は、道床バラスト（２２）と同じ材質の石（２３）とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、道床バラスト同士が接触する接触部近傍、又はこの道床バラストと同じ材質の石同士が接触する接触部近傍であることを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２６】
請求項２１の発明は、請求項１９に記載のばね定数測定方法において、図１５に示すように、前記測定対象物は、道床バラスト（２２）と異なる材質のコンクリート（２４）、金属若しくはその他の材料とこの道床バラストとが接触する接触部近傍、又は石（２３）と異なる材質のコンクリート、金属若しくはその他の材料とこの石とが接触する接触部近傍であることを特徴とするばね定数測定方法である。
【００２７】
請求項２２の発明は、請求項１２から請求項２１までのいずれか１項に記載のばね定数測定方法において、図１２及び図１３に示すように、前記測定対象物を所定の温度で加熱する加熱工程（＃１１１）を含み、前記振動検出工程は、前記測定対象物を所定の温度で加熱した状態で前記可動剛体部を振動させたときに、この可動剛体部の振動を検出する工程を含むことを特徴とするばね定数測定方法である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によると、測定対象物に荷重を作用させた状態でこの測定対象物のばね定数を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す正面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す右側面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す縦断面図である。
【図４】図１のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置の分解状態を概略的に示す斜視図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置におけるばね定数演算のための加振状況を模式的に示す斜視図である。
【図７】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置におけるばね定数演算のための振動モデルの模式図である。
【図８】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置に使用されるばね定数演算装置の構成図である。
【図９】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定方法を説明するための工程図である。
【図１０】この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置のばね定数演算部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】この発明の第２実施形態に係るばね定数測定装置におけるばね定数の演算のための加振試験の状況を模式的に示す斜視図である。
【図１２】この発明の第４実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す左側面図である。
【図１３】この発明の第４実施形態に係るばね定数測定方法を説明するための工程図である。
【図１４】この発明の第５実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す正面図であり、（Ａ）は道床バラストと石とを接触させた状態を示す正面図であり、（Ｂ）は道床バラスト同士を接触させた状態を示す正面図であり、（Ｃ）は石同士を接触させた状態を示す正面図である。
【図１５】この発明の第６実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す正面図であり、（Ａ）は道床バラストとコンクリート、金属又はその他の材料とを接触させた状態を示す正面図であり、（Ｂ）は石とコンクリート、金属又はその他の材料とを接触させた状態を示す正面図である。
【図１６】この発明の第７実施形態に係るばね定数測定装置を概略的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図７に示す測定対象物１Ａ，１Ｂは、ばね定数を測定する対象物（供試体）である。測定対象物１Ａ，１Ｂは、荷重を加えたときに形状が変形してひずみが生じ、この荷重を除いたときに元の形状に復元する性質を有する弾性体である。測定対象物１Ａ，１Ｂは、いずれも同一形状であり、図６に示すように幅Ｗ1×長さＬ1×厚さＴ1の板状部材である。測定対象物１Ａ，１Ｂは、防振又は防音などの技術分野で利用されるゴムシート又はゴムシートに類似する部材である。図１〜図７に示す測定対象物１Ａ，１Ｂは、例えば、列車通過時に発生する衝撃荷重を緩和するとともに、レールが長手方向に移動するふく進に対する抵抗力を確保するために、レールを支持する支持体（支承体）とこのレールとの間に挿入される加硫ゴム製又はウレタン製の緩衝用の軌道パッドである。測定対象物１Ａは、可動剛体部４の表面４ａに装着されており、測定対象物１Ｂは可動剛体部４の表面４ｂに装着されている。測定対象物１Ａ，１Ｂは、図６に示すように、可動剛体部４の長さ方向の中間の位置であり、かつ、この可動剛体部４を中心として対称な位置にそれぞれ装着されている。測定対象物１Ａ，１Ｂは、例えば、接着剤などによって可動剛体部４の表面４ａ，４ｂに接着されている。
【００３１】
図１、図２及び図６に示す加振装置２は、ばね定数測定装置３の可動剛体部４に加振力を作用させる装置である。加振装置２は、例えば、使用者の操作によって可動剛体部４を打撃して、この可動剛体部４に加振力（打撃荷重）を作用させるインパルスハンマーのような加振器である。加振装置２は、図１及び図２に示すように、測定対象物１Ａ，１Ｂに荷重が載荷された状態で、可動剛体部４のいずれか１箇所の表面を使用者の操作によって打撃しこの可動剛体部４に加振力を作用させる。加振装置２は、例えば、図１、図２及び図６に示すように、剛体モードの全ての振動において腹となる位置である加振点Ｐ10に打撃を加えて可動剛体部４を加振させる。加振装置２は、例えば、可動剛体部４の表面４ａの角部に位置する加振点Ｐ10に打撃を加える。
【００３２】
ここで、図６に示す原点Ｏは、可動剛体部４の重心である。図１〜図４及び図６に示すＸ軸は、原点Ｏを通過する可動剛体部４の幅方向の直線である。Ｙ軸は、原点Ｏを通過する可動剛体部４の長さ方向の直線（中心線）である。Ｚ軸は、原点Ｏを通過する測定対象物１Ａ，１Ｂ及び可動剛体部４の厚さ方向の直線である。剛体モードの振動は、図６に示す可動剛体部４が上下方向（Ｚ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）及び左右方向（Ｘ軸方向）に平行に振動する並進（バウシング）振動と、可動剛体部４の中央部を節として可動剛体部４がＸ軸回り（ＲＸ方向）に振動するピッチング振動、可動剛体部４がＹ軸回り（ＲＹ方向）に振動するローリング振動、及び可動剛体部４がＺ軸回り（ＲＺ方向）に振動するヨーイング振動とが存在する。
【００３３】
図１〜図４に示す基礎構造物Ｇは、ばね定数測定装置３を支持する固定構造物である。基礎構造物Ｇは、この基礎構造物Ｇの表面にばね定数測定装置３の固定剛体部５Ｂが搭載されており、ばね定数測定装置３の重量を地盤に伝達する。
【００３４】
図１〜図６に示すばね定数測定装置３は、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を測定する装置である。ばね定数測定装置３は、図１、図２及び図６に示すように、可動剛体部４を加振することによってこの測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向のばね定数を測定する。ばね定数測定装置３は、例えば、図６に示すように、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のばね定数を測定するとともに、この測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りのばね定数を測定する。ばね定数測定装置３は、図１〜図６に示す可動剛体部４と、図１〜図５及び図７に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂと、図１〜図３及び図５に示す荷重作用装置６と、図１〜図５に示す荷重作用装置７と、図１、図２及び図５〜図７に示す振動検出装置８と、ばね定数演算装置９などを備えている。
【００３５】
図１〜図６に示す可動剛体部４は、加振装置２によって加振されて振動する部材である。可動剛体部４は、図６に示すように、幅Ｗ2×長さＬ2×厚さＴ2の略直方体状のブロック体であり、力が作用したときに変形しない剛な物体である。可動剛体部４は、この可動剛体部４の質量及び慣性モーメントを変更することによって、この可動剛体部４を加振したときに測定される共振周波数（固有振動数）を変更可能なように、形状又は材質の異なる複数種類の金属製のブロックが予め用意されている。可動剛体部４は、この可動剛体部４の上面及び下面をそれぞれ構成する表面４ａ，４ｂと、可動剛体部４の端面をそれぞれ構成する表面４ｃ，４ｄと、可動剛体部４の正面及び背面をそれぞれ構成する表面４ｅ，４ｆなどを備えている。表面４ａ，４ｂは、ＸＹ平面と平行な平面であり、Ｘ軸から等距離の位置に互いに平行に形成されている。表面４ｃ，４ｄは、ＸＺ平面と平行な平面であり、Ｚ軸から等距離の位置に互いに平行に形成されている。表面４ｅ，４ｆは、ＹＺ平面と平行な平面であり、Ｙ軸から等距離の位置に互いに平行に形成されている。可動剛体部４は、この可動剛体部４と測定対象物１Ａ，１Ｂとが互いに平行であり、かつ、ＸＹ平面の中心が一致するように配置されている。
【００３６】
図１〜図５及び図７に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは、可動剛体部４が加振されたときに振動しないように固定されている部分である。固定剛体部５Ａ，５Ｂは、いずれも同一構造であり、可動剛体部４と同様の略直方体のブロック体であり、力が作用したときに変形しない剛な物体である。固定剛体部５Ａ，５Ｂは、可動剛体部４よりも重量が重く、図５に示すように平面形状が略Ｕ字状の金属製の治具である。固定剛体部５Ａ，５Ｂは、可動剛体部４を加振させたときにこの固定剛体部５Ａ，５Ｂも振動してばね定数の測定誤差が生じないように、可動剛体部４の重量よりも10倍以上の重量である。固定剛体部５Ａ，５Ｂは、図１、図２及び図５に示す切欠部５ａと、図３に示す収容部５ｂと、挿入部５ｃなどを備えている。
【００３７】
図１、図２及び図５に示す切欠部５ａは、加振装置２によって可動剛体部４を加振するための部分である。切欠部５ａは、図１及び図２に示すように、加振装置２によって可動剛体部４を加振するときに、この加振装置２がこの可動剛体部４と接触しないように、図５に示すようにこの可動剛体部４の一方の端部を凹状に切り欠くように形成されている。図３に示す収容部５ｂは、荷重作用装置６の端部を収容する部分である。収容部５ｂは、図５に示すように、固定剛体部５Ａ，５Ｂの４隅に所定の深さで形成された凹部であり、図３に示すように、固定剛体部５Ａ，５Ｂの表面から荷重作用装置６の端部が露出しないように、この荷重作用装置６の端部の高さよりも深く形成されている。挿入部５ｃは、荷重作用装置６を挿入する部分である。挿入部５ｃは、固定剛体部５Ａと固定剛体部５Ｂとが対向する対向面に向かって、収容部５ｂの底部からこの固定剛体部５Ａ，５Ｂを貫通する貫通孔である。
【００３８】
図１〜図３及び図５に示す荷重作用装置６は、可動剛体部４と固定剛体部５Ａ，５Ｂとの間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させる手段である。荷重作用装置６は、図３に示すように、固定剛体部５Ａと固定剛体部５Ｂとを締結することによって、固定剛体部５Ａと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込むとともに、固定剛体部５Ｂと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込む。荷重作用装置６は、例えば、300kg程度の荷重を測定対象物１Ａ，１Ｂに作用させる。荷重作用装置６は、固定剛体部５Ａ，５Ｂの挿入部５ｃに挿入される締結ボルト６ａと、この締結ボルト６ａの座面と収容部５ｂの底面との間に挿入される座金６ｂと、締結ボルト６ａの雄ねじ部とかみ合う雌ねじ部を有する締結ナット６ｃと、この締結ナット６ｃの座面と収容部５ｂの底面との間に挿入される座金６ｄなどを備えている。荷重作用装置６は、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂを締結する締結ボルト６ａ及び締結ナット６ｃ（ボルト／ナット機構(締結部材))の締結量を調整することによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を可変する。荷重作用装置６は、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂ間の間隙が狭くなるように、締結ボルト６ａ及び締結ナット６ｃの締付トルクを増大させることによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用させる荷重を大きくする。一方、荷重作用装置６は、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂ間の間隙が広くなるように、締結ボルト６ａ及び締結ナット６ｃの締付トルクを減少させることによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用させる荷重を大きくする。
【００３９】
図１〜図５に示す荷重作用装置７は、可動剛体部４と固定剛体部５Ａ，５Ｂとの間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させる手段である。荷重作用装置７は、固定剛体部５Ａに下方向に荷重を作用させることによって、固定剛体部５Ａと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込むとともに、固定剛体部５Ｂと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込む。荷重作用装置７は、固定剛体部５Ａに着脱自在に装着される重りによって測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を調整したり、固定剛体部５Ａに荷重を作用させる載荷装置によって測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を調整したりする。荷重作用装置７は、この荷重作用装置７が重りであるときには、異なる重量の複数の重りから任意の重りを単数又は複数選択して搭載することによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を可変する。荷重作用装置７は、例えば、固定剛体部５Ａの上面に着脱自在に搭載される金属製の柱状部材の重錘である。荷重作用装置７は、この荷重作用装置７が載荷装置であるときには、固定剛体部５Ａの上面に荷重を作用させる載荷板などである。荷重作用装置７は、例えば、載荷装置の油圧などの作動流体圧を可変することによって、固定剛体部５Ａに任意の荷重を作用させて、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を可変する。
【００４０】
荷重作用装置６，７は、図１〜図４に示すように、可動剛体部４を加振させたときに固定剛体部５Ａ，５Ｂなどの振動特性の影響がばね定数の演算結果に含まれないように、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂをそれぞれ挟み込んだ状態で、図６に示すようにこの一対の測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させる。荷重作用装置６，７は、一対の測定対象物１Ａ，１Ｂに上下方向から予め所定の荷重（プレロード）が作用するように、図１〜図４、図６及び図７に示すように、可動剛体部４に対して面対称に各測定対象物１Ａ，１Ｂをそれぞれ装着した状態で、一対の測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させる。荷重作用装置６，７は、例えば、締結部材のみを使用することによって300kg程度の一定の荷重を作用させ、重りのみを使用することによって250kg程度の一定の荷重を作用させ、締結部材及び重りを併用することによって1000〜2000kg程度の一定の荷重を作用させる。
【００４１】
図１、図２及び図５〜図７に示す振動検出装置８は、測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させた状態で可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を検出する装置である。振動検出装置８は、可動剛体部４が加振装置２によって加振されたときにこの可動剛体部４の振動を検出する。振動検出装置８は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度を検出可能な３軸加速度センサである。振動検出装置８は、可動剛体部４の振動に応じた電気信号を振動検出信号（振動検出情報）として出力する。振動検出装置８は、図１、図２及び図６に示すように、剛体モードの全ての振動において腹となる位置である測定点Ｐ20で振動を検出する。振動検出装置８は、例えば、図６に示すように、可動剛体部４の表面４ｃの縁部中央に位置する測定点Ｐ20でこの可動剛体部４の振動を検出する。
【００４２】
図１、図２及び図５〜図７に示すばね定数演算装置９は、振動検出装置８の検出結果に基づいて測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算する装置である。ばね定数演算装置９は、振動検出装置８が出力する振動検出信号に基づいて、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算する。ばね定数演算装置９は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、ばね定数演算プログラムに従って所定の処理を実行する。ばね定数演算装置９は、可動剛体部４の３軸方向のばね定数と３軸回りのばね定数とを演算する。ばね定数演算部１４は、測定対象物１Ａ，１Ｂが軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数を演算する。ばね定数演算装置９は、図８に示すように、信号入力部１０と、振動検出情報記憶部１１と、共振周波数演算部１２と、共振周波数情報記憶部１３と、ばね定数演算部１４と、ばね定数情報記憶部１５と、演算条件設定部１６と、演算条件情報記憶部１７と、ばね定数演算プログラム記憶部１８と、表示部１９と、制御部２０などを備えている。
【００４３】
図８に示す信号入力部１０は、振動検出装置８が出力する振動検出信号が入力する手段である。信号入力部１０は、振動検出装置８が出力する振動検出信号を制御部２０に出力する。信号入力部１０は、例えば、振動検出装置８から制御部２０に振動検出信号を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。
【００４４】
振動検出情報記憶部１１は、信号入力部１０が出力する振動検出情報を記憶する手段である。振動検出情報記憶部１１は、例えば、振動検出装置８が出力する振動検出情報を記憶するメモリなどである。振動検出情報記憶部１１は、例えば、可動剛体部４を加振したときの加速度応答を振動検出情報として記憶する。
【００４５】
共振周波数演算部１２は、振動検出装置８が出力する振動検出信号の共振周波数を演算する手段である。共振周波数演算部１２は、例えば、信号入力部１０が出力する振動検出信号を高速フーリエ変換(Fast Fourier Transformation(以下、FFTという))処理して、この振動検出信号の共振周波数を演算する。共振周波数演算部１２は、例えば、可動剛体部４を加振したときの加速度応答をFETアナライザによって周波数分析し、剛体モードの共振周波数を演算する。共振周波数演算部１２は、演算後の共振周波数を共振周波数信号（共振周波数情報）として制御部２０に出力する。
【００４６】
共振周波数情報記憶部１３は、共振周波数演算部１２が演算した共振周波数を記憶する手段である。共振周波数情報記憶部１３は、例えば、共振周波数演算部１２が出力する共振周波数情報を記憶するメモリなどである。共振周波数情報記憶部１３は、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の共振周波数を共振周波数情報として記憶するとともに、この測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの共振周波数を共振周波数情報として記憶する。
【００４７】
ばね定数演算部１４は、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算する装置である。ばね定数演算部１４は、共振周波数演算部１２が出力する共振周波数情報に基づいて測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算する。ばね定数演算部１４は、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の共振周波数及びＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの共振周波数に基づいて、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のばね定数及びＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りのばね定数を以下の数１によって演算する。
【００４８】
【数１】
2017211333.tif 000003
【００４９】
ここで、数１に示すｋは、測定対象物１Ａ，１Ｂの１枚分の６方向のばね定数であり、ｋX，ｋY，ｋZは測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のばね定数であり、ｋRX，ｋRY，ｋRZは測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りのばね定数である。ｆは、測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向の剛体モードの共振周波数であり、ｆX，ｆY，ｆZは測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の共振周波数であり、ｆRX，ｆRY，ｆRZは測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの共振周波数である。Ｍは可動剛体部４の質量である。ＩX，ＩY，ＩZは、可動剛体部４のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの慣性モーメントである。ばね定数演算部１４は、演算後のばね定数をばね定数信号（ばね定数情報）として制御部２０に出力する。
【００５０】
ばね定数情報記憶部１５は、ばね定数演算部１４が演算したばね定数情報を記憶する手段である。ばね定数情報記憶部１５は、例えば、ばね定数演算部１４が出力するばね定数情報を記憶するメモリなどである。ばね定数情報記憶部１５は、例えば、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のばね定数及びＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りのばね定数をそれぞればね定数情報として記憶する。
【００５１】
演算条件設定部１６は、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算するために必要な演算条件を設定する手段である。演算条件設定部１６は、可動剛体部４の質量Ｍ及び可動剛体部４のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの慣性モーメントＩX，ＩY，ＩZなどのばね定数の演算に必要な諸元を可動剛体部４の種類毎に演算条件情報として設定する。演算条件設定部１６は、例えば、使用者の手動操作によって可動剛体部４の種類毎に演算条件情報を入力する入力装置又は補助入力装置などである。演算条件設定部１６は、設定後の演算条件を演算条件信号（演算条件情報）として制御部２０に出力する。
【００５２】
演算条件情報記憶部１７は、演算条件設定部１６が設定した演算条件情報を記憶する手段である。演算条件情報記憶部１７は、例えば、演算条件設定部１６が出力する演算条件情報を可動剛体部４の種類毎に記憶するメモリなどである。
【００５３】
ばね定数演算プログラム記憶部１８は、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算するためのばね定数演算プログラムを記憶する手段である。ばね定数演算プログラム記憶部１８は、情報記録媒体から読み取ったばね定数演算プログラム、又は電気通信回線を通じて取り込まれたばね定数演算プログラムなどを記憶するメモリである。
【００５４】
表示部１９は、種々の情報を表示する手段である。表示部１９は、例えば、可動剛体部４を加振したときの振動伝達量の波形を表示したり、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を表示したり、測定対象物１Ａ，１Ｂの共振周波数を表示したり、ばね定数の演算条件情報を表示したりする。
【００５５】
制御部２０は、ばね定数演算装置９に関する種々の動作を制御する中央処理部（CPU）である。制御部２０は、例えば、ばね定数演算プログラム記憶部１８からばね定数演算プログラムを読み出してこのばね定数演算プログラムに従って所定の評価処理を実行したり、信号入力部１０が出力する振動検出情報を振動検出情報記憶部１１に出力したり、振動検出情報記憶部１１に振動検出情報の記憶を指令したり、振動検出情報記憶部１１から振動検出情報を読み出して共振周波数演算部１２に出力したり、共振周波数の演算を共振周波数演算部１２に指令したり、共振周波数演算部１２が出力する共振周波数情報を共振周波数情報記憶部１３に出力したり、共振周波数情報の記憶を共振周波数情報記憶部１３に指令したり、共振周波数情報記憶部１３から共振周波数情報を読み出してばね定数演算部１４に出力したり、ばね定数演算部１４にばね定数の演算を指令したり、ばね定数演算部１４が出力するばね定数情報をばね定数情報記憶部１５に出力したり、ばね定数情報記憶部１５にばね定数情報の記憶を指令したり、演算条件設定部１６が出力する演算条件情報を演算条件情報記憶部１７に出力したり、演算条件情報記憶部１７に演算条件情報の記憶を指令したり、表示部１９に種々の情報の表示を指令したりする。制御部２０には、信号入力部１０、振動検出情報記憶部１１、共振周波数演算部１２、共振周波数情報記憶部１３、ばね定数演算部１４、ばね定数情報記憶部１５、演算条件設定部１６、演算条件情報記憶部１７、ばね定数演算プログラム記憶部１８及び表示部１９などが相互に通信可能なように接続されている。
【００５６】
次に、この発明の第１実施形態に係るばね定数測定方法について説明する。
図９に示すばね定数測定方法＃１００は、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を測定する方法である。ばね定数測定方法＃１００は、荷重作用工程＃１１０と、振動検出工程＃１２０と、ばね定数演算工程＃１３０などを含む。
【００５７】
荷重作用工程＃１００は、可動剛体部４と固定剛体部５Ａ，５Ｂとの間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させる工程である。先ず、図１〜図４に示すように、基礎構造物Ｇの表面に固定剛体部５Ｂを設置するとともに、可動剛体部４に対して面対称になるように可動剛体部４の表面４ａ，４ｂに測定対象物１Ａ，１Ｂを装着した状態で、下側の測定対象物１Ｂを固定剛体部５Ｂの上面に搭載する。次に、固定剛体部５Ｂ上に測定対象物１Ａ，１Ｂ及び可動剛体部４を設置するとともに、上側の測定対象物１Ａの上面に固定剛体部５Ａを搭載する。
【００５８】
次に、荷重作用工程＃１１０では、図３に示すように、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂを締結する締結ボルト６ａ及び締結ナット６ｃの締結量を調整することによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重が調整される。先ず、固定剛体部５Ａ，５Ｂの挿入部５ｃに荷重作用装置６の締結ボルト６ａを挿入し、この締結ボルト６ａと締結ナット６ｃとを所定の締付トルクに達するまで締結する。次に、荷重作用工程＃１１０では、図１〜図４に示すように、固定剛体部５Ａ，５Ｂに着脱自在に装着される重りによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重が調整される。その結果、固定剛体部５Ｂの上面に荷重作用装置７によって所定の荷重を作用させると、荷重作用装置６が作用する荷重に加えて荷重作用装置７が作用する荷重が測定対象物１Ａ，１Ｂに加わる。例えば、荷重作用装置７が重りである場合には、任意の重さの重りを選択して固定剛体部５Ａの上面に搭載して固定剛体部５Ａの上面に所定の荷重が作用する。荷重作用装置７が載荷装置である場合には、載荷装置の作動流体圧を調整して固定剛体部５Ａの上面に所定の荷重を作用させる。その結果、荷重作用工程＃１１０では、図１〜図４に示すように、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂをそれぞれ挟み込んだ状態で、図６に示すようにこの一対の測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重が作用する。
【００５９】
図９に示す荷重検出工程＃１２０は、測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させた状態で、可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を検出する工程である。図１、図２及び図６に示す加振装置２を試験者が使用して可動剛体部４の加振点Ｐ1を試験者が叩き可動剛体部４を加振させると、可動剛体部４が剛体モードで振動する。その結果、振動検出装置８が可動剛体部４の振動を検出して、振動検出信号を信号入力部１０に出力する。このとき、可動剛体部４に比べて固定剛体部５Ａ，５Ｂが十分に重いため、可動剛体部４に打撃力を加えても固定剛体部５Ａ，５Ｂが振動せず、振動検出装置８が出力する振動検出信号に、固定剛体部５Ａ，５Ｂの振動特性が含まれることがない。また、可動剛体部４と固定剛体部５Ａ，５Ｂとの間に測定対象物１Ａ，１Ｂが介在するため、可動剛体部４を加振させたときに固定剛体部５Ａ，５Ｂが振動せず、振動検出装置８が出力する振動検出信号に、固定剛体部５Ａ，５Ｂの振動特性が含まれることがない。
【００６０】
図９に示すばね定数演算工程＃１３０は、振動検出工程＃１２０における検出結果に基づいて、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を演算する工程である。ばね定数演算工程＃１３０では、可動剛体部４の３軸方向のばね定数と３軸回りのばね定数とが演算される。先ず、図１〜図３及び図６に示すように、所定のプレロードを可動剛体部４に加えた状態でこの可動剛体部４が加振されたときに、図８に示す共振周波数演算部１２がこの可動剛体部４の共振周波数を演算する。例えば、図６に示すように、測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向の剛体モードの振動の全てで腹となる加振点Ｐ10を加振装置２によって試験者が打撃を加えると、振動検出装置８が出力する信号検出信号には６方向の剛体モードの振動の共振周波数に対応するピークが表れる。このため、振動検出装置８が出力する振動検出信号の各ピークに対応する周波数を、それぞれの方向の共振周波数として共振周波数演算部１２が特定する。次に、可動剛体部４の６方向の共振周波数、質量及び慣性モーメントに基づいて、ばね定数演算部１４が測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を推定する。その結果、ばね定数演算工程＃１３０では、例えば、測定対象物１Ａ，１Ｂが軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数が演算される。
【００６１】
以下では、ばね定数演算装置９の制御部２０の動作を中心として説明する。
図１０に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、振動検出信号が入力したか否かを制御部２０が判断する。図８に示す信号入力部１０から制御部２０に振動検出情報が入力したと制御部２０が判断したときには、振動検出情報を振動検出情報記憶部１１に制御部２０が出力し、振動検出情報記憶部１１が振動検出情報を記憶する。一方、信号入力部１０から制御部２０に信号検出信号が入力したと制御部２０が判断したときには、一連のばね定数演算処理を制御部２０が終了する。
【００６２】
Ｓ１１０において、共振周波数の演算を共振周波数演算部１２に制御部２０が指令する。振動検出情報記憶部１１から振動検出情報を制御部２０が読み出してこの振動検出情報を共振周波数演算部１２に制御部２０が出力し、共振周波数演算部１２が共振周波数を演算する。共振周波数演算部１２が共振周波数情報を制御部２０に出力すると、この共振周波数情報が共振周波数情報記憶部１３に制御部２０が出力して、この共振周波数情報を共振周波数情報記憶部１３が記憶する。
【００６３】
Ｓ１２０において、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数の演算をばね定数演算部１４に制御部２０が指令する。共振周波数情報記憶部１３から共振周波数情報を制御部２０が読み出して、この共振周波数情報をばね定数演算部１４に制御部２０が出力する。また、演算条件情報記憶部１７から演算条件情報を制御部２０が読み出して、この演算条件情報をばね定数演算部１４に制御部２０が出力する。その結果、測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向のばね定数ｋX，ｋY，ｋZ，ｋRX，ｋRY，ｋRZをばね定数演算部１４が数１に基づいて演算し、ばね定数演算部１４がばね定数情報を制御部２０に出力する。ばね定数情報をばね定数情報記憶部１５に制御部２０が出力すると、ばね定数情報記憶部１５がばね定数情報を記憶する。
【００６４】
この発明の第１実施形態に係るばね定数測定装置及びばね定数測定法方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、可動剛体部４と固定剛体部５Ａ，５Ｂとの間に測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ａ，１Ｂに荷重作用装置６，７が所定の荷重を作用させる。また、この第１実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させた状態でこの可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を振動検出装置８が検出する。さらに、この第１実施形態では、振動検出装置８の検出結果に基づいてこの測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数をばね定数演算装置９が演算する。例えば、従来の動的載荷試験では、測定対象物の１方向のばね定数しか測定できない。しかし、この第１実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂに一定の荷重を作用させた状態で、測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向のばね定数を測定することができる。また、従来の動的載荷試験装置のような大規模な装置が必要なくなって、測定装置を簡素化することができるとともに小型化することができる。
【００６５】
(2) この第１実施形態では、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂと可動剛体部４との間に測定対象物１Ａ，１Ｂをそれぞれ挟み込んだ状態で、この一対の測定対象物１Ａ，１Ｂに荷重作用装置６，７が荷重を作用させる。例えば、測定対象物１Ａ，１Ｂのいずれか一方を固定剛体部５Ａと固定剛体部５Ｂとの間に挟み込み、載荷装置によって荷重を作用させた状態で、固定剛体部５Ａ，５Ｂのいずれか一方を加振装置２によって加振するばね定数測定装置が考えられる。同様に、測定対象物１Ａ，１Ｂのいずれか一方を固定剛体部５Ａと固定剛体部５Ｂとの間に挟み込み、荷重作用装置６によって荷重を作用させた状態で、固定剛体部５Ａ，５Ｂのいずれか一方を加振装置２によって加振させるばね定数測定装置も考えられる。しかし、これらのばね定数測定装置では、従来のような振動特性からばね定数を推定しようとすると、固定剛体部５Ａ，５Ｂや載荷装置の振動特性の影響がばね定数に推定値に含まれてしまう。しかし、この第１実施形態では、可動剛体部４を測定対象物１Ａ，１Ｂによって挟み込むことによって、固定剛体部５Ａ，５Ｂの振動特性の影響を少なくすることができ、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を高精度に測定することができる。
【００６６】
(3) この第１実施形態では、可動剛体部４が略直方体状のブロック体であるときに、このブロック体に対して面対称に各測定対象物１Ａ，１Ｂを装着した状態で、一対の測定対象物１Ａ，１Ｂに荷重作用装置６，７が所定の荷重を作用させる。このため、例えば、剛な金属ブロックなどを測定対象物１Ａ，１Ｂによって挟み込むとともに、この金属ブロックよりも重い固定剛体部５Ａ，５Ｂによって測定対象物１Ａ，１Ｂを挟み込むことによって、測定対象物１Ａ，１Ｂのばね定数を高精度に測定することができる。
【００６７】
(4) この第１実施形態では、一対の固定剛体部５Ａ，５Ｂを締結する締結ボルト６ａ及び締結ナット６ｃの締結量を調整することによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を荷重作用装置６が調整する。このため、簡単な締結構造によって測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を容易に調整することができる。
【００６８】
(5) この第１実施形態では、固定剛体部５Ａに着脱自在に装着される重りによって、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を荷重作用装置７が調整する。このため、重量の異なる任意の重りを選択して固定剛体部５Ａに搭載するだけで、測定対象物１Ａ，１Ｂに作用する荷重を容易に調整することができる。
【００６９】
(6) この第１実施形態では、可動剛体部４の３軸方向のばね定数と３軸回りのばね定数とをばね定数演算装置９が演算する。このため、従来の動的載荷試験では測定することができなかった６方向のばね定数を簡単に測定することができる。
【００７０】
(7) この第１実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂが軌道パッドであるときに、この軌道パッドのばね定数をばね定数演算装置９が演算する。このため、従来の動的載荷試験では測定することができなかった軌道パッドの６方向のばね定数を簡単に測定することができる。また、実際の列車荷重が作用する軌道を模擬した状態で、軌道パッドの６方向のばね定数を推定することができる。
【００７１】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図１０に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第２実施形態は、第１実施形態と異なり、図１１に示すように、特定の剛体モードの振動のみが振動の腹となり、その他の剛体モードの振動については振動の節となるように、可動剛体部４の表面を使用者の操作によって加振装置２によって打撃しこの可動剛体部４に加振力を作用させる実施形態である。加振装置２は、例えば、可動剛体部４の表面４ｅの中心に位置する加振点Ｐ11と、可動剛体部４の表面４ｃの中心に位置する加振点Ｐ12と、可動剛体部４の表面４ａの端部中央に位置する加振点Ｐ13と、可動剛体部４の表面４ａの角部に位置する加振点Ｐ14と、可動剛体部４の表面４ｅの端部中央に位置する加振点Ｐ15とにそれぞれ打撃を加えて可動剛体部４を加振させる。振動検出装置８は、全ての剛体モードの振動が腹となる位置である測定点Ｐ21で振動を検出する。振動検出装置８は、例えば、可動剛体部４の表面４ｃの縁部中央に位置する測定点Ｐ21でこの可動剛体部４の振動を検出する。
【００７２】
この第２実施形態に係るばね定数測定装置及びばね定数測定方法には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、特定の剛体モードの振動のみが振動の腹となり、その他の剛体モードの振動については振動の節となる加振点Ｐ11〜Ｐ15で可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を振動検出装置８が検出する。このため、可動剛体部４の６方向の剛体モードの振動を明確に分離できず、それぞれの方向の剛体モードの振動の共振周波数が重なってしまうようなときに、それぞれの方向の剛体モードの振動を簡単に特定して、ばね定数を高精度に測定することができる。
【００７３】
（第３実施形態）
この第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態とは異なり、図６及び図１１に示すＺ軸方向及びＺ軸回りの共振周波数ｆZ，ｆRZを測定不可能な場合であっても、Ｘ軸回りの共振周波数ｆRXに基づいて、Ｚ軸方向及びＺ軸回りのばね定数ｋZ，ｋRZを演算する場合の実施形態である。例えば、測定対象物１Ａ，１Ｂが軌道パッドである場合には、一般的にＺ軸方向のばね定数ｋZがＸ軸及びＹ軸方向のばね定数ｋX，ｋYに比べて大きいため、Ｚ軸方向の共振周波数ｆZ、Ｘ軸及びＹ軸回りの共振周波数ｆRX，ｆRYが他の共振周波数ｆX，ｆY，ｆRZよりも高くなる。この場合に、可動剛体部４の質量を増加させると低い周波数で測定可能になるが、可動剛体部４の質量をあまりに大きくすると、固定剛体部５Ａ，５Ｂの振動による影響が無視できなくなる。このため、可動剛体部４をＹ軸方向に長くし、Ｘ軸回りの慣性モーメントＩXを増加し、Ｘ軸回りの共振周波数ｆRXを低下させることによって、Ｘ軸回りの共振周波数ｆRXに基づいてＺ軸方向及びＹ軸回りのばね定数を推定可能である。Ｚ軸方向の単位面積当たりのばね定数がＸＹ平面上で全て等しいと仮定すると、Ｚ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸回りのばね定数ｋZ，ｋRX，ｋRYには数２及び数３の関係が成立する。
【００７４】
【数２】
2017211333.tif 000004
【００７５】
【数３】
2017211333.tif 000005
【００７６】
Ｚ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸回りのばね定数ｋZ，ｋRX，ｋRYは、数２及び数３を変形することによって、以下の数４及び数５によって表すことができる。
【００７７】
【数４】
2017211333.tif 000006
【００７８】
【数５】
2017211333.tif 000007
【００７９】
数４及び数５を数１に代入すると、Ｚ軸方向及びＸ軸回りのばね定数ｋZ，ｋRXをＸ軸回りのばね定数ｋRXに基づいて演算することができる。図８に示すばね定数演算部１４は、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸及びＹ軸方向の共振周波数ｆX，ｆY及びＸ軸及びＹ軸回りの共振周波数ｆRX，ｆRYに基づいて、測定対象物１Ａ，１ＢのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のばね定数ｋX，ｋY，ｋZ及びＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りのばね定数ｋRX，ｋRY，ｋRZを以下の数６によって演算する。
【００８０】
【数６】
2017211333.tif 000008
【００８１】
ここで、数６に示すＬ1は、図６及び図１１に示す測定対象物１Ａ，１Ｂの長さであり、Ｗ1は測定対象物１Ａ，１Ｂの幅である。この第３実施形態には、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果がある。
【００８２】
（第４実施形態）
図１２に示すばね定数測定装置３は、可動剛体部４と、固定剛体部５Ａ，５Ｂと、荷重作用装置６，７と、振動検出装置８と、ばね定数演算装置９と、加熱装置２１Ａ，２１Ｂなどを備えている。振動検出装置８は、測定対象物１Ａ，１Ｂを所定の温度で加熱した状態で可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を検出する。加熱装置２１Ａ，２１Ｂは、測定対象物１Ａ，１Ｂを所定の温度で加熱する装置である。加熱装置２１Ａ，２１Ｂは、測定対象物１Ａ，１Ｂに所定の荷重を作用させた状態で、可動剛体部４及び固定剛体部５Ａ，５Ｂとともに測定対象物１Ａ，１Ｂを加熱する。加熱装置２１Ａ，２１Ｂは、基礎構造物Ｇの表面に搭載されており、加熱装置２１Ａは測定対象物１Ａの表面４ｅと所定の間隔をあけて配置されており、加熱装置２１Ｂは測定対象物１Ｂの表面４ｆと所定の間隔をあけて配置されている。
【００８３】
次に、この発明の第４実施形態に係るばね定数測定方法について説明する。
図１３に示すばね定数測定方法＃１００は、測定対象物１Ａ，１Ｂを所定の温度で加熱する加熱工程＃１１１を含む。振動検出工程＃１２０では、測定対象物１Ａ，１Ｂを所定の温度で加熱した状態で可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を検出する。
【００８４】
この発明の第４実施形態に係るばね定数測定装置には、第１実施形態〜第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂを所定の温度で加熱装置２１Ａ，２１Ｂが加熱し、この測定対象物１Ａ，１Ｂを所定の温度で加熱した状態で可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を振動検出装置８が検出する。例えば、測定対象物１Ａ，１Ｂが軌道パッドのようなゴムシートの場合には、温度が上昇するとばね定数が減少する特性がある。この第４実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂの６方向のばね定数の温度依存性を測定することができる。
【００８５】
（第５実施形態）
図１４に示す測定対象物１Ｃは、図１〜図７、図１１及び図１２に示す測定対象物１Ａ，１Ｂと同様の弾性体である。測定対象物１Ｃは、同質の弾性体同士が接触する接触部である。測定対象物１Ｃは、例えば、図１４（Ａ）に示すように、道床バラスト２２と同じ材質の石２３とこの道床バラスト２２とが接触する接触部近傍、図１４（Ｂ）に示すように道床バラスト２２同士が接触する接触部近傍、又は図１４（Ｃ）に示すように道床バラスト２２と同じ材質の石２３同士が接触する接触部近傍である。ばね定数演算装置９は、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すこれらの接触部近傍のばね定数を演算する。
【００８６】
道床バラスト２２は、レールを支持するまくらぎと路盤との間に敷き詰められる砕石などの粒状体である。道床バラスト２２は、例えば、花こう岩、けい岩、玄武岩又は安山岩などの硬い岩石を砕石機によって15〜70mm程度の大きさに破砕した石である。石２３は、道床バラスト２２と同じ材質の岩石である。石２３は、例えば、道床バラスト２２を破砕する前の60mm程度の大きさの石であり、自然に割れた岩石や人工的に割った岩石が互いに噛み合うように加工されている。石２３は、図１４（Ａ）（Ｃ）に示すように、収容部５ｄと嵌合可能なようにこの収容部５ｄの形状と略同じ形状に加工されており、接着剤などによって収容部５ｄに接着されている。
【００８７】
図１４に示す可動剛体部４は、図１〜図７、図１１及び図１２に示す可動剛体部４の一部を道床バラスト２２又は石２３に置き換えた構造である。図１４（Ａ）（Ｂ）に示す可動剛体部４は、保持部４ｇと固定部４ｈなどを備えている。図１４（Ａ）（Ｂ）に示す可動剛体部４は、測定対象物１Ｃ以外の部分の道床バラスト２２又は石２３と、保持部４ｇと、固定部４ｈとによって構成されている。図１４（Ｃ）に示す可動剛体部４は、測定対象物１Ｃ以外の部分の石２３によって構成されている。
【００８８】
図１４（Ａ）（Ｂ）に示す保持部４ｇは、道床バラスト２２を保持する部材である。保持部４ｇは、金属製の枠状部材であり、力が作用したときに変形しない剛な物体である。保持部４ｇは、可動剛体部４の表面４ａ，４ｂから測定対象物１Ｃが露出するように、この保持部４ｇの内部に道床バラスト２２が収容されている。保持部４ｇは、固定部４ｈを充填するときに型枠として利用される。固定部４ｈは、道床バラスト２２を可動剛体部４に固定する部材である。固定部４ｈは、例えば、砂、セメント及び水を練り混ぜて一体硬化させたモルタルなどである。固定部４ｈは、保持部４ｇと道床バラスト２２との間の間隙部に充填されており、保持部４ｇに道床バラスト２２を固定する。
【００８９】
図１４に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは、図１〜図５、図７及び図１２に示すに示す固定剛体部５Ａ，５Ｂの一部を道床バラスト２２又は石２３に置き換えた構造である。図１４（Ａ）（Ｃ）に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは、収容部５ｄなどを備えており、図１４（Ｂ）に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは収容部５ｄと固定部５ｅなどを備えている。図１４（Ａ）（Ｃ）に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは、測定対象物１Ｃ以外の部分の石２３がこの固定剛体部５Ａ，５Ｂの一部を構成している。図１４（Ｂ）に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは、測定対象物１Ｃ以外の部分の道床バラスト２２と固定部５ｅとがこの固定剛体部５Ａ，５Ｂの一部を構成している。
【００９０】
図１４（Ａ）（Ｃ）に示す収容部５ｄは、石２３を収容する部分であり、図１４（Ｂ）に示す収容部５ｄは、道床バラスト２２を収容する部分である。収容部５ｄは、固定剛体部５Ａ，５Ｂの対向面側に所定の深さで形成された凹部である。図１４（Ａ）（Ｃ）に示す収容部５ｄは、石２３が嵌め込まれた状態でこの石２３を収容する。図１４（Ｂ）に示す収容部５ｄは、固定部５ｅを充填するときに型枠として利用される。図１４（Ｂ）に示す固定部５ｅは、道床バラスト２２を固定剛体部５Ａ，５Ｂに固定する部材である。固定部５ｅは、例えば、固定部４ｈと同じモルタルなどである。固定部５ｅは、収容部５ｄと道床バラスト２２との間の間隙部に充填されており、収容部５ｄに道床バラスト２２を固定する。
【００９１】
この第５実施形態に係るばね定数測定装置及びばね定数測定方法には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第５実施形態では、測定対象物１Ｃが同質の弾性体同士が接触する接触部近傍であるときに、この接触部近傍のばね定数をばね定数演算装置９が演算する。このため、同じ材質の弾性体同士の接触部近傍に一定の荷重を作用させた状態で、全ての接触部近傍の６方向のばね定数を簡単な構造によって容易に測定することができる。
【００９２】
(2) この第５実施形態では、測定対象物１Ｃが道床バラスト２２と同じ材質の石２３とこの道床バラスト２２とが接触する接触部近傍、道床バラスト２２同士が接触する接触部近傍、又はこの道床バラスト２２と同じ材質の石２３同士が接触する接触部近傍である。このため、道床バラスト２２や石２３の接触部近傍に一定の荷重を作用させ、この接触部近傍の全体の６方向のばね定数を簡単な構造によって容易に測定することができる。その結果、実際に列車荷重が作用する軌道を模擬した状態で道床バラスト２２や石２３の接触部近傍のばね定数を推定することができる。
【００９３】
（第６実施形態）
図１５に示す測定対象物１Ｄは、図１〜図７、図１１、図１２、図１４に示す測定対象物１Ａ〜１Ｃと同様の弾性体である。測定対象物１Ｄは、図１４に示す測定対象物１Ｃとは異なり、異質の弾性体同士が接触する接触部である。測定対象物１Ｄは、例えば、図１５（Ａ）に示すように、道床バラスト２２と異なる材質のコンクリート２４とが接触する接触部近傍、又は図１５（Ｂ）に示すように石２３と異なる材質のコンクリート２４とが接触する接触部近傍である。ばね定数演算装置９は、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すこれらの接触部近傍のばね定数を演算する。
【００９４】
コンクリート２４は、骨材、セメント及び水を練り混ぜて一体硬化させた部材である。コンクリート２４は、例えば、砂又は砂利などの骨材及び水などをセメントによって凝固させた硬化物である。コンクリート２４は、収容部５ｄと嵌合可能なようにこの収容部５ｄの形状と略同じ形状の型枠内に流し込まれて成型されており、接着剤などによって収容部５ｄに接着されている。
【００９５】
図１５に示す固定剛体部５Ａ，５Ｂは、図１〜図５、図７及び図１２に示すに示す固定剛体部５Ａ，５Ｂの一部をコンクリート２４に置き換えた構造である。固定剛体部５Ａ，５Ｂは、測定対象物１Ｄ以外の部分のコンクリート２４がこの固定剛体部５Ａ，５Ｂの一部を構成している。
【００９６】
この第６実施形態に係るばね定数測定装置及びばね定数測定方法には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第６実施形態では、測定対象物１Ｄが異質の弾性体同士が接触する接触部近傍であるときに、この接触部近傍のばね定数をばね定数演算装置９が演算する。このため、異なる材質の弾性体同士の接触部近傍に一定の荷重を作用させた状態で、全ての接触部近傍の６方向のばね定数を簡単な構造によって容易に測定することができる。
【００９７】
(2) この第６施形態では、測定対象物１Ｄが道床バラスト２２と異なる材質のコンクリート２４とこの道床バラスト２２とが接触する接触部近傍、又は石２３と異なる材質のコンクリート２４とこの石２３とが接触する接触部近傍である。このため、コンクリート２４の接触部近傍に一定の荷重を作用させ、この接触部近傍の全体の６方向のばね定数を簡単な構造によって容易に測定することができる。その結果、実際に列車荷重が作用する軌道を模擬した状態で、コンクリート製のまくらぎや軌道スラブなどの接触部近傍のばね定数を推定することができる。
【００９８】
（第７実施形態）
図１６に示す基礎構造物Ｇは、この基礎構造物Ｇの下面にばね定数測定装置３の可動剛体部４を吊り下げており、ばね定数測定装置３の重量を支持する。測定対象物１Ｅは、図１〜図７、図１１及び図１２〜図１５に示す測定対象物１Ａ〜１Ｄと同様の弾性体である。ばね定数測定装置３は、可動剛体部４と、固定剛体部５Ａと、ばね定数演算装置９と、支持部２５Ａ，２５Ｂと、荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂと、支持部２７Ａ，２７Ｂなどを備えている。ばね定数測定装置３は、支持部２５Ａ，２５Ｂによって基礎構造物Ｇに吊り下げられる可動剛体部４と、荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂによって下方向に荷重が作用する固定剛体部５Ａとの間に、測定対象物１Ｅを挟み込んだ状態でこの可動剛体部４を加振して、ばね定数演算装置９によってこの測定対象物１Ｅのばね定数を演算する。支持部２５Ａ，２５Ｂは、可動剛体部４を支持する手段である。支持部２５Ａ，２５Ｂは、可動剛体部４と基礎構造物Ｇとを連結し、可動剛体部４を基礎構造物Ｇに吊り下げるボルト又はワイヤなどの支持部材である。支持部２５Ａは、可動剛体部４の一方の端部を支持し、支持部２５Ｂは可動剛体部４の他方の端部を支持する。
【００９９】
荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂは、可動剛体部４と固定剛体部５Ａとの間に測定対象物１Ｅを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ｅに所定の荷重を作用させる装置である。荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂは、固定剛体部５Ａに下方向に荷重を作用させることによって、固定剛体部５Ａと可動剛体部４との間に測定対象物１Ｅを挟み込む。荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂは、固定剛体部５Ａに着脱自在に装着される重りによって測定対象物１Ｅに作用する荷重を調整する。荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂは、異なる重量の複数の重りから任意の重りを単数又は複数選択して装着することによって、測定対象物１Ｅに作用する荷重を可変する。荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂは、例えば、支持部２７Ａ，２７Ｂの下端部に着脱自在に搭載される重錘である。
【０１００】
支持部２７Ａ，２５Ｂは、荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂを支持する手段である。支持部２７Ａ，２７Ｂは、固定剛体部５Ａと荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂとを連結し、荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂを固定剛体部５Ａに吊り下げるボルト又はワイヤなどの支持部材である。支持部２７Ａは、固定剛体部５Ａの一方の端部に荷重作用装置２６Ａを連結し、支持部２７Ｂは固定剛体部５Ａの他方の端部に荷重作用装置２６Ｂを連結する。
【０１０１】
この発明の第７実施形態に係るばね定数測定装置及びばね定数測定方法には、第１実施形態〜第６実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第７実施形態では、可動剛体部４と固定剛体部５Ａとの間に測定対象物１Ｅを挟み込んだ状態で、この測定対象物１Ｅに荷重作用装置２６Ａ，２６Ｂが所定の荷重を作用させる。また、この第７実施形態では、測定対象物１Ｅに所定の荷重を作用させた状態でこの可動剛体部４を振動させたときに、この可動剛体部４の振動を振動検出装置８が検出する。さらに、この第７実施形態では、振動検出装置８の検出結果に基づいてこの測定対象物１Ｅのばね定数をばね定数演算部１４が演算する。このため、例えば、300kg程度の比較的小さい荷重を測定対象物１Ｅに作用させて、この測定対象物１Ｅの６方向のばね定数を測定する必要がある場合には、第１実施形態〜第６実施形態に比べてばね定数測定装置３の構造を小型で簡単な構造にすることができる。
【０１０２】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂ，１Ｅが軌道パッドである場合や、測定対象物１Ｃ〜１Ｅが道床バラスト２２、石２３又はコンクリート２４などの接触部近傍である場合を例に挙げて説明したが、これらの弾性体以外に合成樹脂材などの弾性体についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、測定対象物１Ａ〜１Ｅを上下方向から挟み込んだ状態で測定対象物１Ａ〜１Ｅに上下方向から荷重を作用させる場合を例に挙げて説明したが、測定対象物１Ａ〜１Ｅを左右方向から挟み込んだ状態で測定対象物１Ａ〜１Ｅに左右方向から荷重を作用させることもできる。さらに、この実施形態では、測定対象物１Ａ〜１Ｅを加振点Ｐ10，Ｐ11〜Ｐ14で加振し測定対象物１Ａ〜１Ｅの振動を測定点Ｐ20，Ｐ21で検出する場合を例に挙げて説明したが、これらの加振点Ｐ10，Ｐ11〜Ｐ14や測定点Ｐ20，Ｐ21に限定するものではない。例えば、固定剛体部５Ａ，５Ｂの構造上の制約や振動測定の煩雑さを回避するために、可能な限り剛体モードの振動が重複しない範囲内で加振点や測定点を任意に選定することができる。
【０１０３】
(2) この第１実施形態〜第４実施形態及び第７実施形態では、測定対象物１Ａ，１Ｂ，１Ｅがゴムシートのような弾性体である場合を例に挙げて説明したが、ゴムシート以外の弾性体についてもこの発明を適用することができる。また、この第５実施形態では、同質の弾性体同士が接触する接触部近傍として、道床バラスト２２又は石２３の接触部近傍を例に挙げて説明したが、道床バラスト２２又は石２３に限定するものではない。例えば、道床バラスト２２又は石２３と同じ材質であるまくらぎのような支持体と道床バラスト２２又は石２３との接触部近傍についても、この発明を適用することができる。さらに、この第６実施形態では、異質の弾性体同士が接触する接触部近傍として、道床バラスト２２又は石２３とコンクリート２４との接触部近傍を例に挙げて説明したが、コンクリート２４に限定するものではない。例えば、道床バラスト２２又は石２３と異なる材料である鉄などの金属やその他の材料と道床バラスト２２又は石２３との接触部近傍についても、この発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  測定対象物
２  加振装置
３  ばね定数測定装置
４  可動剛体部
５Ａ，５Ｂ  固定剛体部
６，７  荷重作用装置
８  振動検出装置
９  ばね定数演算装置
１０  信号入力部
１１  振動検出情報記憶部
１２  共振周波数演算部
１３  共振周波数情報記憶部
１４  ばね定数演算部
１５  ばね定数情報記憶部
１６  演算条件設定部
１７  演算条件情報記憶部
１８  ばね定数演算プログラム記憶部
１９  表示部
２０  制御部
２１Ａ，２１Ｂ  加熱装置
２２  道床バラスト
２３  石
２４  コンクリート
２５Ａ，２５Ｂ  支持部
２６Ａ，２６Ｂ  荷重作用装置
２７Ａ，２７Ｂ  支持部
Ｏ  原点
Ｇ  基礎構造物
ｋX  Ｘ軸方向のばね定数
ｋY  Ｙ軸方向のばね定数
ｋZ  Ｚ軸方向のばね定数
ｋRX  Ｘ軸回りのばね定数
ｋRY  Ｙ軸回りのばね定数
ｋRZ  Ｚ軸回りのばね定数
Ｐ10，Ｐ11〜Ｐ14  加振点
Ｐ20，Ｐ21  測定点
【図１】
2017211333.tif 000009
【図２】
2017211333.tif 000010
【図３】
2017211333.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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