特許 7309289 制振ダンパの試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-07

(45)【発行日】2023-07-18

(54)【発明の名称】制振ダンパの試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20230710BHJP

   G01M 7/02 20060101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

G01M7/02 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020042770

(22)【出願日】2020-03-12

(65)【公開番号】P2020204605

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-10-05

(31)【優先権主張番号】P 2019109062

(32)【優先日】2019-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504242342

【氏名又は名称】株式会社免制震ディバイス

(74)【代理人】

【識別番号】100095566

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友雄

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(72)【発明者】

【氏名】木田 英範

(72)【発明者】

【氏名】中南 滋樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 久也

【審査官】佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０３６９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９０１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１９３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１４８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０６８３２４４５（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ５／００ － ７／０８

１３／００ －１３／０４５

９９／００

Ｆ１６Ｆ ７／００ － ７／１４

１５／００ －１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材及び第２部材が軸線方向に相対変位することによって振動を抑制する制振ダンパを試験する制振ダンパの試験装置であって、
前記軸線方向に互いに間隔を隔てて配置された不動の第１反力壁及び第２反力壁と、
当該第１及び第２反力壁の間に、前記軸線方向に互いに間隔を隔てて配置され、前記軸線方向に移動自在の第１可動体及び第２可動体と、
前記制振ダンパの前記第１及び第２部材の間の相対変位を増幅するための液圧シリンダ機構と、を備え、
当該液圧シリンダ機構は、
作動流体が充填された第１シリンダ、及び、当該第１シリンダ内に前記軸線方向に摺動自在に設けられ、前記第１シリンダ内を第１流体室と第２流体室に区画する第１ピストンを有し、前記第１シリンダ及び前記第１ピストンの一方が支持体に固定され、前記第１シリンダ及び前記第１ピストンの他方が前記第１可動体に連結された第１液圧シリンダと、
作動流体が充填され、断面積が前記第１シリンダよりも小さい第２シリンダ、及び、当該第２シリンダ内に前記軸線方向に摺動自在に設けられ、前記第２シリンダ内を第３流体室と第４流体室に区画する第２ピストンを有し、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンの一方が前記支持体に固定され、前記第２シリンダ及び前記第２ピストンの他方が前記第２可動体に連結された第２液圧シリンダと、
前記第１流体室と前記第３及び第４流体室の一方とに連通する第１連通路と、
前記第２流体室と前記第３及び第４流体室の他方とに連通する第２連通路と、を有し、
前記制振ダンパは前記第２可動体と前記第２反力壁の間に配置され、前記第１及び第２部材は前記第２可動体及び前記第２反力壁にそれぞれ連結されており、
前記試験装置は、前記第１反力壁と前記第１可動体の間に配置され、前記第１可動体を介して前記制振ダンパを前記軸線方向に加振するためのアクチュエータをさらに備えることを特徴とする制振ダンパの試験装置。

【請求項2】

前記液圧シリンダ機構は、互いに並列に設けられた複数の液圧シリンダ機構で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の制振ダンパの試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１部材及び第２部材が軸線方向に相対変位することによって振動を抑制する制振ダンパを試験する制振ダンパの試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の制振ダンパの試験装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この試験装置は、マスダンパを対象としており、水平に延びる支持フレームと、マスダンパを加振するアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御装置を備える。支持フレームは、鋼材から成る複数のフレーム材を井桁状に組み立てたものである。アクチュエータは、所定の加振性能（最大荷重、最大振幅や最大速度）を有しており、支持フレーム内の一方の側に配置されている。

【0003】

マスダンパは、ボールねじ式のものであり、内筒と、内筒に対して移動自在のねじ軸と、ねじ軸の移動に伴って回転する回転マスを有する。内筒は、支持フレームの他方の側に連結され、ねじ軸は、連結部材を介してアクチュエータに連結されている。また、この試験装置には、連結部材に作用する荷重をダンパ反力として検出するロードセルや、マスダンパの内筒に対するねじ軸の相対変位をダンパ変位として検出する変位センサが設けられている。

【0004】

この構成によれば、マスダンパの性能試験を行う際には、制御装置による制御の下、アクチュエータが駆動され、その加振力が連結部材を介してマスダンパに入力され、マスダンパが作動する。そして、ロードセルで検出されたダンパ反力や、変位センサで検出されたダンパ変位などに基づいて、マスダンパの性能が評価される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－３６９８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、従来の試験装置では、アクチュエータがダンパの一端側に直列に連結されているため、アクチュエータの加振性能（最大荷重、最大振幅や最大速度）が、そのまま試験装置の加振性能になる。このため、試験装置の加振性能に限界が生じ、例えば、所望の試験条件に対し、最大振幅や最大速度が不足する場合がある。

【0007】

そのような場合、アクチュエータの変位を増幅する増幅機構、例えばパンタグラフ式の増幅機構を用いることが考えられる。しかし、パンタグラフ式の増幅機構は、その形状が直線に近い状態では特に、幾何学的に非線形になるという特性を有するため、アクチュエータの出力波形を例えば正弦波としても、ダンパへの入力波形は正弦波にならず、試験を良好に行うことができない。

【0008】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、制振ダンパに入力される増幅倍率を一定に保ったまま、アクチュエータの加振による変位を増幅しながら制振ダンパに入力でき、それにより、加振性能の高速化によって試験を良好に行うことができる制振ダンパの試験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１部材及び第２部材が軸線方向に相対変位することによって振動を抑制する制振ダンパを試験する制振ダンパの試験装置であって、軸線方向に互いに間隔を隔てて配置された不動の第１反力壁及び第２反力壁と、第１及び第２反力壁の間に、軸線方向に互いに間隔を隔てて配置され、軸線方向に移動自在の第１可動体及び第２可動体と、制振ダンパの第１及び第２部材の間の相対変位を増幅するための液圧シリンダ機構と、を備え、液圧シリンダ機構は、作動流体が充填された第１シリンダ、及び、第１シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられ、第１シリンダ内を第１流体室と第２流体室に区画する第１ピストンを有し、第１シリンダ及び第１ピストンの一方が支持体に固定され、第１シリンダ及び第１ピストンの他方が第１可動体に連結された第１液圧シリンダと、作動流体が充填され、断面積が第１シリンダよりも小さい第２シリンダ、及び、第２シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられ、第２シリンダ内を第３流体室と第４流体室に区画する第２ピストンを有し、第２シリンダ及び第２ピストンの一方が支持体に固定され、第２シリンダ及び第２ピストンの他方が第２可動体に連結された第２液圧シリンダと、第１流体室と第３及び第４流体室の一方とに連通する第１連通路と、第２流体室と第３及び第４流体室の他方とに連通する第２連通路と、を有し、制振ダンパは第２可動体と第２反力壁の間に配置され、第１及び第２部材は第２可動体及び第２反力壁にそれぞれ連結されており、試験装置は、第１反力壁と第１可動体の間に配置され、第１可動体を介して制振ダンパを軸線方向に加振するためのアクチュエータをさらに備えることを特徴とする。

【0010】

この構成によれば、制振ダンパの軸線方向に沿って、不動の第１反力壁及び第２反力壁が設けられ、第１及び第２反力壁の間に、軸線方向に移動自在の第１可動体及び第２可動体が設けられており、第１可動体と第２可動体の間に、上述した構成の第１及び第２液圧シリンダ並びに第１及び第２連通路を有する液圧シリンダ機構が設けられている。また、第１反力壁と第１可動体の間には、アクチュエータが配置されている。試験時には、第２可動体と第２反力壁の間に制振ダンパが配置され、その第１及び第２部材が第２可動体及び第２反力壁にそれぞれ連結されるとともに、アクチュエータが駆動され、その加振力により、第１可動体を介して制振ダンパが軸線方向に加振される。

【0011】

このアクチュエータによる加振に伴い、第１可動体が軸線方向の一方の方向に変位すると、第１液圧シリンダの第１シリンダと第１ピストンが、軸線方向に相対的に変位する。この相対変位に伴い、その方向に応じて、第１液圧シリンダ内の作動流体が、第１流体室又は第２流体室から第１連通路又は第２連通路を介して第２液圧シリンダの第３流体室又は第４流体室に流入する。これに伴い、第２液圧シリンダの第２シリンダと第２ピストンが相対的に変位することによって、その一方に連結された第２可動体が駆動されるとともに、第２可動体に連結された制振ダンパの第２部材が軸線方向に駆動される。それと同時に、第２液圧シリンダ内の作動流体が、第４流体室又は第３流体室から第２連通路又は第１連通路を介して第１液圧シリンダの第２流体室又は第１流体室に流入し、戻される。

【0012】

この場合、本発明によれば、第２液圧シリンダの第２シリンダ（第２ピストン）の断面積が第１液圧シリンダの第１シリンダ（第１ピストン）の断面積よりも小さいため、アクチュエータの変位は、増幅された状態で、第１及び第２部材の間の相対変位（以下、適宜「制振ダンパの相対変位」という）として制振ダンパに入力される。以下、この点について説明する。

【0013】

ここで、第１及び第２ピストンの断面積をそれぞれＡ１、Ａ２、アクチュエータの加振に伴う第１及び第２シリンダに対する第１及び第２ピストンの変位をそれぞれＤ１、Ｄ２とすると、第１液圧シリンダからの作動流体の流出量（押しのけ容積）Ｖ１と第２液圧シリンダからの作動流体の流出量（押しのけ容積）Ｖ２は、それぞれ次式（１）及び（２）で表される。
Ｖ１＝Ａ１・Ｄ１ ・・・（１）
Ｖ２＝Ａ２・Ｄ２ ・・・（２）
また、両流出量Ｖ１、Ｖ２は互いに等しいため、次式（３）が成立する。
Ａ１・Ｄ１＝Ａ２・Ｄ２ ・・・（３）

【0014】

以上から、第２液圧シリンダの第２ピストンの断面積Ａ２と第２シリンダ－第２ピストン間の変位（制振ダンパの第１部材の変位）は反比例する。また、制振ダンパの第２部材は第２反力壁に連結されており、不動（変位＝０）である。したがって、この試験装置の変位増幅率（アクチュエータの変位に対する制振ダンパの相対変位の増幅率）ＲＡは、次式（４）で表される。
ＲＡ＝Ｄ２／Ｄ１＝Ａ１／Ａ２ ・・・（４）
以上のように、制振ダンパの相対変位は、アクチュエータの変位に対してＡ１／Ａ２倍、増幅され、第２ピストンの断面積Ａ２が小さいほど、より大きくなる。

【0015】

以上のように、本発明の試験装置によれば、アクチュエータと制振ダンパの間に設けられた液圧シリンダ機構の作用により、制振ダンパに入力される増幅倍率を一定に保ったまま、アクチュエータの加振による変位を増幅しながら制振ダンパに入力できる。これにより、加振性能の高速化によって試験を良好に行うことができる。また、アクチュエータ自身の加振性能の強化を必要とすることなく、既存のアクチュエータをそのまま用いることができる。

【0016】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の制振ダンパの試験装置において、液圧シリンダ機構は、互いに並列に設けられた複数の液圧シリンダ機構で構成されていることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、液圧シリンダ機構として、互いに並列の複数の液圧シリンダ機構が設けられているため、制振ダンパの反力が、複数の液圧シリンダ機構の複数のピストンロッドなどによって分担して支持される。したがって、液圧シリンダ機構の数を適切に設定することにより、制振ダンパ反力を過不足なく支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態による試験装置を、マスダンパとともに概略的に示す図である。

【図2】図１の試験装置のうちの１つの油圧シリンダ機構を拡大して示す図である。

【図3】マスダンパの断面図である。

【図4】試験装置の制御装置などを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態による試験装置１を、試験対象である制振ダンパとしてのマスダンパ２１とともに概略的に示している。このマスダンパ２１は、例えば建物などの構造物の振動を抑制するためのものであり、本出願人による特許第５３１４２０１号の図３などに記載されたマスダンパと同様に構成されている。まず、このマスダンパ２１の構成及び動作について、簡単に説明する。

【0020】

図３に示すように、マスダンパ２１は、内筒２２、ボールねじ２３、回転マス２４、及び制限機構２５を有する。内筒２２は、円筒状の鋼材で構成されている。内筒２２の一端部は開口しており、他端部は、自在継ぎ手を介して第２フランジ２７に取り付けられている。

【0021】

また、ボールねじ２３は、ねじ軸２３ａと、ねじ軸２３ａに多数のボール２３ｂを介して回転可能に螺合するナット２３ｃを有する。ねじ軸２３ａの一端部は、上述した内筒２２の開口に収容されており、ねじ軸２３ａの他端部は、自在継ぎ手を介して第１フランジ２６に取り付けられている。また、ナット２３ｃは、軸受け２８を介して、内筒２２に回転可能に支持されている。なお、図１では、マスダンパ２１の主要な要素のみに符号を付している。

【0022】

回転マス２４は、比重の大きな材料、例えば鉄で構成され、円筒状に形成されている。また、回転マス２４は、内筒２２及びボールねじ２３の外周側に同軸状に配置され、軸受け２９を介して、内筒２２に回転可能に支持されている。回転マス２４と内筒２２の間には、一対のリング状のシール３０、３０が設けられている。これらのシール３０、３０、回転マス２４及び内筒２２によって形成された空間には、シリコンオイルで構成された粘性体３１が充填されている。

【0023】

以上のように構成されたマスダンパ２１では、内筒２２及びねじ軸２３ａの間に相対変位が発生すると、この相対変位がボールねじ２３で回転運動に変換された状態で、制限機構２５を介して回転マス２４に伝達されることによって、回転マス２４が回転する。それにより、回転マス２４による回転慣性質量効果と、粘性体３１のせん断抵抗による粘性減衰効果によって、構造物などの振動を抑制する制振性能が発揮される。

【0024】

制限機構２５は、リング状の回転滑り材２５ａと、複数のねじ２５ｂ及びばね２５ｃ（２つのみ図示）で構成されている。マスダンパ２１の軸線方向に作用する荷重（以下「軸荷重」という）が、ねじ２５ｂの締付度合に応じて定まる制限荷重に達するまでは、回転マス２４は、ナット２３ｃと一体に回転する。一方、マスダンパ２１の軸荷重が制限荷重に達すると、回転滑り材２５ａとナット２３ｃ又は回転マス２４との間に滑りが発生する。

【0025】

次に、図１及び図２を参照しながら、試験装置１について説明する。試験装置１は、マスダンパ２１を設置し、所定の条件で加振することにより、マスダンパ２１の性能試験を行うものである。図１に示すように、試験装置１は、不動の第１反力壁２Ａ及び第２反力壁２Ｂと、第１可動フレーム３Ａ及び第２可動フレーム３Ｂと、マスダンパ２１を加振するためのアクチュエータ４と、加振時にアクチュエータ４の変位を増幅し、マスダンパ２１に入力するための複数の油圧シリンダ機構５を備えている。

【0026】

第１及び第２反力壁２Ａ、２Ｂは、Ｈ鋼などの複数の鋼材を組み立てることにより形成され、高い剛性を有しており、基礎プレート６上に一体に立設され、左右方向に互いに間隔を隔てて配置されている。

【0027】

第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂはそれぞれ、複数の鋼板を互いに連結し、フレーム状に組み立てたものであり、互いに対向する左右一対の外板３ｃ、３ｃと、外板３ｃ、３ｃの上下方向の中心間に連結された中板３ｄと、外板３ｃ、３ｃの下端部間に連結された底板３ｅなどを有する。第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂは、第１及び第２反力壁２Ａ、２Ｂの間に、第１反力壁２Ａ側から順に配置されている。

【0028】

また、第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂの各底板３ｅにはガイド８が下方に突出するように設けられ、これらのガイド８、８が、基礎プレート６上に左右方向に延びるように設けられたレール９、９にそれぞれ係合している。この構成により、第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂは、ガイド８及びレール９によって左右方向に移動自在に案内される。

【0029】

図１に示すように、前述したマスダンパ２１は、試験時に、第２可動フレーム３Ｂと第２反力壁２Ｂの間に設置される。具体的には、マスダンパ２１の第１フランジ２６が第２可動フレーム３Ｂの外板３ｃの中心に一体に連結され、第２フランジ２７が第２反力壁２Ｂの上下方向の中心に一体に連結される。

【0030】

アクチュエータ４は、例えば複動式の直線運動を行う油圧シリンダで構成されたダイナミックアクチュエータであり、所定の加振性能、例えば最大荷重：±３０００ｋＮ、最大振幅：±１００ｍｍ、最大速度：±３００ｍｍ／ｓの性能を有する。

【0031】

アクチュエータ４は、シリンダ４ａと、シリンダ４ａに対して伸縮自在のピストン部４ｂを有する。ピストン部４ｂは、シリンダ４ａ内を摺動するピストン（図示せず）に順に一体に連結されたピストンロッド及びピストンヘッドで構成されている。アクチュエータ４は、第１反力壁２Ａと第１可動フレーム３Ａの間に配置されており、具体的には、シリンダ４ａが第１反力壁２Ａの上下方向の中心に一体に連結され、ピストン部４ｂのピストンヘッドが第１可動フレーム３Ａの外板３ｃの中心に一体に連結されている。

【0032】

以上の構成により、アクチュエータ４は、作動時、ピストン部４ｂが左右方向に往復動することにより、第１可動フレーム３Ａを軸線方向に加振する。

【0033】

図１に示すように、第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂの間には、シリンダ支持壁７が立設されており、このシリンダ支持壁７に、複数の油圧シリンダ機構５（図１には３つ図示）が互いに並列に設けられている。シリンダ支持壁７は、第１及び第２反力壁２Ａ、２Ｂと同様、Ｈ鋼などの複数の鋼材を組み立てたものであり、高い剛性を有する。

【0034】

複数の油圧シリンダ機構５は、互いに同じ構成を有する。図２に示すように、各油圧シリンダ機構５は、第１可動フレーム３Ａ側に設けられた第１油圧シリンダ１０Ａと、第２可動フレーム３Ｂ側に設けられた第２油圧シリンダ１０Ｂと、第１及び第２油圧シリンダ１０Ａ、１０Ｂの間を連通する第１連通路１６及び第２連通路１７を有する。

【0035】

第１油圧シリンダ１０Ａは、第１シリンダ１１Ａと第１ピストン１２Ａを有する。第１シリンダ１１Ａは、断面積Ａ１が大きく、かつ軸線方向（図２の左右方向）の長さが小さい短筒状のものであり、一方の端壁において、シリンダ支持壁７に固定されている。第１ピストン１２Ａは、第１シリンダ１１Ａ内に軸線方向に摺動自在に設けられており、第１シリンダ１１Ａの内部空間を、シリンダ支持壁７と反対側（図２の左側）の第１流体室１３ａとシリンダ支持壁７側（図２の右側）の第２流体室１３ｂに区画している。第１及び第２流体室１３ａ、１３ｂには作動流体ＨＦが充填されている。作動流体ＨＦは、適度な粘性を有する通常の作動油などで構成されている。

【0036】

第１ピストン１２Ａには、ピストンロッド１４Ａが同軸状に一体に設けられている。ピストンロッド１４Ａは、左方に延び、第１シリンダ１１Ａの他方の端壁を液密に貫通し、その端部には取付用のフランジ１５Ａが設けられている。図１に示すように、第１ピストン１２Ａは、ピストンロッド１４及びフランジ１５Ａを介して、第１可動フレーム３Ａの外板３ｃに一体に連結されている。

【0037】

第２油圧シリンダ１０Ｂは、第２シリンダ１１Ｂと第２ピストン１２Ｂを有する。第２シリンダ１１Ｂは、第１シリンダ１１Ａと比較し、断面積Ａ２が小さく、かつ軸線方向の長さが大きい長筒状のものである。この第２シリンダ１１Ｂの断面積Ａ２は、例えば第１シリンダ１１Ａの断面積Ａ１の１／３（＝Ａ１／３）に設定されている。第２シリンダ１１Ｂは、一方の端壁において、シリンダ支持壁７に固定されている。

【0038】

第２ピストン１２Ｂは、第２シリンダ１１Ｂ内に軸線方向に摺動自在に設けられており、第２シリンダ１１Ｂの内部空間を、シリンダ支持壁７側（図２の左側）の第３流体室１３ｃとその反対側（図２の右側）の第４流体室１３ｄに区画している。第３及び第４流体室１３ｃ、１３ｄには作動流体ＨＦが充填されている。

【0039】

また、第２ピストン１２Ｂには、ピストンロッド１４Ｂが同軸状に一体に設けられている。ピストンロッド１４Ｂは、右方に延び、第２シリンダ１１Ｂの他方の端壁を液密に貫通し、その端部には取付用のフランジ１５Ｂが設けられている。図１に示すように、第２ピストン１２Ｂは、ピストンロッド１４Ｂ及びフランジ１５Ｂを介して、第２可動フレーム３Ｂの外板３ｃに一体に連結されている。

【0040】

第１連通路１６は、第１油圧シリンダ１０Ａの第１流体室１３ａ及び第２油圧シリンダ１０Ｂの第３流体室１３ｃに連通し、第２連通路１７は、第１油圧シリンダ１０Ａの第２流体室１３ｂ及び第２油圧シリンダ１０Ｂの第４流体室１３ｄに連通している。これらの第１及び第２連通路１６、１７にも作動流体ＨＦが充填されている。

【0041】

試験装置１はさらに、ロードセル１７及び変位センサ１８を備えている（図４参照）。ロードセル１７は、アクチュエータ４の先端に設けられ、アクチュエータ４から第１可動フレーム３Ａを介してマスダンパ２１に作用する荷重を、マスダンパ２１の反力（以下「ダンパ反力」という）ＰＭＤとして検出し、その検出信号を制御装置２０に出力する。

【0042】

変位センサ１８は、マスダンパ２１の内筒２２に対するねじ軸２３ａの変位（以下「ダンパ変位」という）ＤＭＤを検出し、その検出信号を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、アクチュエータ４を駆動するための電源や、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどの組み合わせで構成されている。

【0043】

以上の構成の試験装置１では、試験対象であるマスダンパ２１を第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂの間に、前述したように設置するとともに、制御装置２０による制御の下、アクチュエータ４を作動させ、所定の波形（正弦波や地震応答波）及び大きさの条件でマスダンパ２１を加振することによって、試験が行われる。そして、試験中にロードセル１７及び変位センサ１８で検出されたダンパ反力ＰＭＤ及びダンパ変位ＤＭＤに応じて、マスダンパ２１の最大速度抵抗力、減衰係数や回転慣性質量などが算出され、マスダンパ２１の性能が評価される。

【0044】

次に、この試験中のアクチュエータ４の加振に応じた試験装置１の機械的な動作について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。なお、図１及び図２は、アクチュエータ４のピストン部４ｂが中立位置に位置し、それに伴い、第１可動フレーム３Ａ、第１ピストン１２Ａ、第２ピストン１２Ｂ、第２可動フレーム３Ｂ、及びマスダンパ２１のねじ軸２３ａが、それぞれの中立位置に位置している状態を示す。

【0045】

アクチュエータ４が作動し、ピストン部４ｂが中立位置から例えば右方に変位（移動）すると、第１可動フレーム３Ａ及びこれに連結された複数の第１ピストン１２Ａが、ピストン部４ｂと同じ量、右方に同時に変位する（図１の矢印Ｘ１）。この第１ピストン１２Ａの右方への変位に伴い、各第１油圧シリンダ１０Ａの第２流体室１３ｂ内の作動流体ＨＦが、第２連通路１７を介して第２油圧シリンダ１０Ｂの第４流体室１３ｄに流入し、第２ピストン１２Ｂを第３流体室１３ｃ側に押圧する。

【0046】

これに伴い、複数の第２ピストン１２Ｂ及びこれらに連結された第２可動フレーム３Ｂが左方に変位する（図１の矢印Ｘ２）。それにより、第２可動フレーム３Ｂに連結されたマスダンパ２１のねじ軸２３ａが左方に駆動されるとともに、第３流体室１３ｃ内の作動流体ＨＦが、第１連通路１６を介して第１油圧シリンダ１０Ａの第１流体室１３ａに流入する（戻る）。また、マスダンパ２１の内筒２２は第２反力壁２Ｂに連結されており、不動（変位＝０）である。さらに、前述したように、第２ピストン１２Ｂの断面積Ａ２は、第１ピストン１２Ａの断面積Ａ１よりも小さく、Ａ２＝Ａ１／３に設定されている。

【0047】

その結果、この場合の変位増幅率（アクチュエータ４の変位に対するマスダンパ２１の内筒２２とねじ軸２３ａとの間の相対変位の増幅率）ＲＡは、前記式（４）により、ＲＡ＝Ａ１／Ａ２＝３．０になる。このように、マスダンパ２１の相対変位は、アクチュエータ４の変位に対して３．０倍、増幅される。

【0048】

なお、図示しないが、アクチュエータ４のピストン部４ｂが上記と逆に左方に変位する場合には、第１可動フレーム３Ａ、第１ピストン１２Ａ、第２ピストン１２Ｂ及び第２可動フレーム３Ｂの変位の方向や、第１及び第２連通路１６、１７における作動流体ＨＦの流れが逆になるだけであり、同様の動作が得られる。

【0049】

したがって、前述したアクチュエータ４の加振性能（最大荷重：±３０００ｋＮ、最大振幅：±１００ｍｍ、最大速度：±３００ｍｍ／ｓ）に対し、マスダンパ２１に入力される最大振幅及び最大速度をそれぞれ３．０倍である±３００ｍｍ、±９００ｍｍ／ｓに増幅することができる。

【0050】

以上のように、本実施形態の試験装置１によれば、アクチュエータ４とマスダンパ２１の間に設けられた油圧シリンダ機構５の作用により、アクチュエータ４の加振による変位を増幅しながらマスダンパ２１に入力することができる。

【0051】

以上から、マスダンパ２１に入力される増幅倍率を一定に保ったまま、アクチュエータ４の加振による変位を増幅しながらマスダンパ２１に入力でき、それにより、加振性能の高速化によって試験を良好に行うことができる。また、アクチュエータ４自身の加振性能の強化を必要とすることなく、既存のアクチュエータをそのまま用いることができる。

【0052】

さらに、油圧シリンダ機構５として、複数の油圧シリンダ機構５が互いに並列に設けられており、マスダンパ２１の反力などが、複数の油圧シリンダ機構５によって分担して支持される。したがって、油圧シリンダ機構５の数を適切に設定することにより、マスダンパ２１の反力を過不足なく支持することができる。

【0053】

また、第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂの底板３ｅに設けられたガイド８とレール９によって、試験時、第１及び第２可動フレーム３Ａ、３Ｂを軸線方向に円滑に案内することができる。

【0054】

なお、本発明は、説明した実施形態や変形例に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第２油圧シリンダ１０Ｂの第２ピストン１２Ｂの断面積Ａ２を第１油圧シリンダ１０Ａの第１ピストン１２Ａの断面積Ａ１の１／３とし、試験装置１の変位増幅率ＲＡを３倍に設定しているが、これらの数値はあくまで例示であり、アクチュエータに対する所望の変位増幅率に応じて適宜、設定することができる。

【0055】

また、実施形態では、油圧シリンダ機構５の第１連通路１６が、第１シリンダ１１Ａの第１流体室１３ａ及び第２シリンダ１１Ｂの第３流体室１３ｃに連通し、第２連通路１７が、第１シリンダ１１Ａの第２流体室１３ｂ及び第２シリンダ１１Ｂの第４流体室１３ｄに連通しているが、これに代えて、第１連通路１６が第１流体室１３ａ及び第４流体室１３ｄに連通し、第２連通路１７が第２流体室１３ｂ及び第３流体室１３ｃに連通するように構成してもよい。その場合には、アクチュエータ４の加振に伴い、第１可動フレーム３Ａ及び第１ピストン１２Ａの変位に対して、第２ピストン１２Ｂ及び第２可動フレーム３Ｂが同じ方向に変位することが異なるだけであり、上記と同様の効果を得ることができる。

【0056】

また、実施形態では、第１油圧シリンダ１０Ａの第１シリンダ１１Ａ及び第１ピストン１２Ａをシリンダ支持壁７及び第１可動フレーム３Ａにそれぞれ連結し、第２油圧シリンダ１０Ｂの第２シリンダ１１Ｂ及び第２ピストン１２Ｂをシリンダ支持壁７及び第２可動フレーム３Ｂにそれぞれ連結しているが、第１及び第２油圧シリンダ１０Ａ、１０Ｂの一方又は両方について、シリンダ及びピストンの連結関係を逆にしてもよい。例えば、第１ピストン１２Ａをシリンダ支持壁７に連結し、第１シリンダ１１Ａを第１可動フレーム３Ａに連結してもよい。この場合にも、第２ピストン１２Ｂ及び第２可動フレーム３Ｂの変位の方向や、第１及び第２連通路１６、１７における作動流体ＨＦの流れの方向などが変化するだけであり、実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0057】

また、実施形態では、液圧シリンダ機構の第１及び第２液圧シリンダを、作動油を用いた第１及び第２油圧シリンダ１０Ａ、１０Ｂで構成しているが、これに代えて、作動油以外の作動流体、例えば水やグリセリンなどを用いた液圧シリンダで構成してもよい。アクチュエータ４もまた、油圧シリンダで構成されているが、制振ダンパを加振し、その第１及び第２部材を相対変位させるものであればよく、例えば電動モータで構成してもよい。また、実施形態では、試験対象の制振ダンパとして、マスダンパ２１を用いているが、第１及び第２部材の相対変位によって制振効果を発揮するものであればよく、例えばオイルダンパや、粘性ダンパ、粘弾性ダンパ、鋼材ダンパ、摩擦ダンパなどを用いることが可能である。

【0058】

また、実施形態では、油圧シリンダ機構５の設置数を特に限定していないが、想定される制振ダンパの反力などに応じて適宜、増減して設定することが好ましい。さらに、実施形態では、第１及び第２可動体を、可動フレームで構成しているが、フレーム以外の形状のものを用いてもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 試験装置
２Ａ 第１反力壁
２Ｂ 第２反力壁
３Ａ 第１可動フレーム（第１可動体）
３Ｂ 第２可動フレーム（第２可動体）
４ アクチュエータ
５ 油圧シリンダ機構（液圧シリンダ機構）
７ シリンダ支持壁（支持体）
１０Ａ 第１油圧シリンダ
１０Ｂ 第２油圧シリンダ
１１Ａ 第１シリンダ
１１Ｂ 第２シリンダ
１２Ａ 第１ピストン
１２Ｂ 第２ピストン
１３ａ 第１流体室
１３ｂ 第２流体室
１３ｃ 第３流体室
１３ｄ 第４流体室
１６ 第１連通路
１７ 第２連通路
２１ マスダンパ（制振ダンパ）
２２ マスダンパの内筒（第２部材）
２３ａ マスダンパのねじ軸（第１部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】