(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生機と、前記振動発生機から振動が伝達され、振動可能な振動台と、を備え、供試体を加振する振動試験装置の供試体取付装置であって、
前記供試体を上部側に固設可能な第１部材と、
前記振動台を下部側に連結可能な第２部材と、
前記第１部材が、前記第２部材に対して回動可能となるように構成された回動機構と、を有し、
前記回動機構が、
前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材と前記第２部材とが離れるような方向に弾性力を付勢する弾性部材と、
前記弾性部材内部において、一端が前記第１部材の下部側に球面軸受構造の軸受部を介して揺動可能に接続されているとともに、他端が前記第２部材の上部側に球面軸受構造の軸受部を介して揺動可能に接続されている複数の棒状部材と、
を有したものであり、
隣り合う前記複数の棒状部材が同一円状に等間隔で並設されていることを特徴とする振動試験装置の供試体取付装置。
【請求項２】
振動発生機と、前記振動発生機から振動が伝達され、振動可能な振動台と、を備え、供試体を加振する振動試験装置の供試体取付装置であって、
前記供試体を上部側に固設可能な第１部材と、
前記振動台を下部側に連結可能な第２部材と、
前記第１部材が、前記第２部材に対して回動可能となるように構成された回動機構と、を有し、
前記回動機構が、
前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材と前記第２部材とが離れるような方向に弾性力を付勢する弾性部材と、
前記弾性部材内部において、前記第１部材と前記第２部材とに接触するように設けられた複数の略球体のベアリングと、
を有していることを特徴とする振動試験装置の供試体取付装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の振動試験装置の供試体取付装置において、
前記弾性部材が、中空のリング状部材であることを特徴とする振動試験装置の供試体取付装置。
【請求項４】
振動発生機と、前記振動発生機から振動が伝達され、振動可能な振動台と、を備え、供試体を加振する振動試験装置の供試体取付装置であって、
前記供試体を上部側に固設可能な第１部材と、
前記振動台を下部側に連結可能な第２部材と、
前記第１部材が、前記第２部材に対して回動可能となるように構成された回動機構と、を有し、
前記回動機構が、前記第１部材を前記第２部材に対して流体を介して回動可能とする流体軸受機構を有することを特徴とする振動試験装置の供試体取付装置。
【請求項５】
請求項４に記載の振動試験装置の供試体取付装置において、
前記回動機構には、前記第１部材と前記第２部材との間に、前記第１部材を前記第２部材に対して水平方向に移動可能とする隙間が設けられていることを特徴とする振動試験装置の供試体取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動試験装置の供試体取付装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工業製品等の供試体を加振する振動試験装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、従来の振動試験装置の一般的な構成を、図１（ａ）に示す。図１（ａ）における従来の振動試験装置１００は、振動を発生させる振動発生機１と、振動可能な振動台２と、供試体の一例であるウエイト３及びＬ型加振治具４と、を有している。振動発生機１は、図示しないが、例えば、励磁コイル、駆動コイル、振動伝達軸、励磁電源などを備えた動電型の振動発生機である。また、振動発生機１の振動伝達軸は、振動台２の下面部に連結されており、振動台２がＺ軸方向に振動可能となっている。また、この振動台２の上には、ウエイト３を取り付け可能なＬ型加振治具４が固設されている。
【０００３】
このような振動試験装置１００では、励磁電源を用いて励磁コイルに励磁電流を流すことによって、磁界が生じ、この磁界中に存在する駆動コイルに駆動電流を流すと、加振力が発生する。そして、加振力が振動台２に作用すると、振動台２が垂直方向へ振動し、振動台２上に固設された供試体（ウエイト３及びＬ型加振治具４）がＺ軸方向に振動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４９０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の振動試験装置１００では、振動試験時に、ウエイト３及びＬ型加振治具４について水平方向へのクロストーク加速度が発生し易く、この意図しない水平方向へのクロストーク加速度が原因で、振動試験装置１００のＺ軸方向のみを対象とした振動試験の精度が低下する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、振動試験装置に設置することで、該振動試験装置において振動試験時に発生するクロストーク加速度を低減し、従来よりも加振精度に優れたものとすることが可能な振動試験装置の供試体取付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】
【０００７】
（１）  本発明は、振動発生機と、前記振動発生機から振動が伝達され、振動可能な振動台と、を備え、供試体を加振する振動試験装置の供試体取付装置であって、前記供試体を上部側に固設可能な第１部材と、前記振動台を下部側に連結可能な第２部材と、前記第１部材が、前記第２部材に対して回動可能となるように構成された回動機構と、を有しているものである。
【０００８】
上記（１）の振動試験装置の供試体取付装置によれば、上記振動試験装置のうち供試体取付装置以上の位置に発生する水平方向に発生するモーメントを迅速かつ精度よくキャンセルすることができる。したがって、該振動試験装置において用いた際、振動試験時に発生するクロストーク加速度を低減し、従来よりもＺ軸方向のみを対象とした振動試験の精度に優れたものとすることが可能な供試体取付装置を提供できる。また、上記（１）の振動試験装置の供試体取付装置を用いることで、振動試験中において振動試験装置に比較的少ない負荷しかかからないようにすることができるので、該振動試験装置が破損しないようにすることができる。
【０００９】
（２）  上記（１）の供試体取付装置においては、前記回動機構が、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材と前記第２部材とが離れるような方向に弾性力を付勢する弾性部材と、前記弾性部材内部において、一端が前記第１部材の下部側に球面軸受構造の軸受部を介して揺動可能に接続されているとともに、他端が前記第２部材の上部側に球面軸受構造の軸受部を介して揺動可能に接続されている複数の棒状部材と、を有したものであり、隣り合う前記複数の棒状部材が同一円上に等間隔で並設されていることが好ましい。
【００１０】
（３）  別の観点として、上記（１）の供試体取付装置においては、前記回動機構が、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第１部材と前記第２部材とが離れるような方向に弾性力を付勢する弾性部材と、前記弾性部材内部において、前記第１部材と前記第２部材とに接触するように設けられた複数の略球体のベアリングと、を有しているものであってもよい。
【００１１】
上記（１）の振動試験装置の供試体取付装置によれば、動作時に第１部材がバランス良く揺動することができるので、振動試験装置のうち供試体取付装置以上の位置に発生する水平方向に発生するモーメントをより迅速かつ精度よくキャンセルすることができる。したがって、振動試験装置に取り付けることで、さらにＺ軸方向のみを対象とした振動試験の精度に優れたものとすることが可能な供試体取付装置を提供できる。
【００１２】
（４）  上記（２）又は（３）の供試体取付装置においては、前記弾性部材が、中空のリング状部材であることが好ましい。
【００１３】
上記（４）の振動試験装置の供試体取付装置によれば、弾性部材が軽量であるので、モーメントが発生しにくいものとなる。したがって、振動試験装置に取り付けることで、上記（２）又は（３）の供試体取付装置よりもさらに試験精度に優れたものとすることが可能な供試体取付装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は従来の振動試験装置の概略構成図、（ｂ）は本発明の実施の形態に係る振動試験装置の概略構成図である。
【図２】図１（ｂ）の振動試験装置の供試体取付装置の断面図である。
【図３】図１（ｂ）の振動試験装置の供試体取付装置の分解斜視図である。
【図４】図１（ｂ）の振動試験装置の供試体取付装置におけるコンロッド周囲の部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態における振動試験装置の供試体取付装置の原理を説明するためのモデル図である。
【図６】（ａ）は比較例における結果を示すグラフ、（ｂ）は本発明の実施例における結果を示すグラフである。
【図７】本発明の変形例に係る振動試験装置の概略構成図である。
【図８】本発明の別の変形例に係る振動試験装置の概略構成図であって、一部を断面図で示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明する。図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る振動試験装置の概略構成図、図２は供試体取付装置の断面図、図３は供試体取付装置の分解斜視図、図４（ａ）はコンロッドの斜視図、図４（ｂ）はコンロッドの分解斜視図である。なお、以下の説明において、水平方向はＸ軸及びＹ軸方向、垂直方向はＺ軸方向とする。
【００１６】
（振動試験装置２００の構成）
【００１７】
図１（ｂ）において、本発明の実施の形態における振動試験装置２００は、振動を発生させる振動発生機１１、振動可能な振動台１２、供試体であるウエイト１３及びＬ型加振治具１４、並びに、供試体取付装置１５を有している。以下、これらを具体的に説明する。
【００１８】
振動発生機１１は、図示しないが、例えば、励磁コイル、駆動コイル、振動伝達軸、励磁電源などを備えてなる。また、振動発生機１１の振動伝達軸は、振動台１２の下面部に連結されており、振動台１２がＺ軸方向に振動可能となっている。また、図１（ｂ）に示したように、この振動台１２の上には、供試体取付装置１５が設けられ、供試体取付装置１５の上には、ウエイト１３を取り付け可能なＬ型加振治具１４が固設されている。
【００１９】
図２及び図３に示すように、供試体取付装置１５は、上部プレート（第１部材）１６、下部プレート（第２部材）１７、弾性部材１８、コンロッド（棒状部材）１９、及び、軸受部２０を有している。
【００２０】
上部プレート１６の上面は、供試体の取付面となっている。下部プレート１７の下面には、振動台１２が連結されており、振動発生機１１によって発生した振動が振動台１２を介して伝達するようになっている。
【００２１】
弾性部材１８は、ゴム又はバネからなるものであり、上部プレート１６と下部プレート１７との間において、上部プレート１６と下部プレート１７とが離れるような方向に弾性力を付勢するものである。これにより、振動試験前の初期状態において、コンロッド１９は略直立状態となっている。なお、本実施形態の弾性部材１８においては、ゴム製の中空リング状部材を用いているが、コイルばねを用いてもよい。
【００２２】
コンロッド１９及び軸受部２０は、上部プレート１６が下部プレート１７に対して揺動可能となるような揺動機構を構成している。具体的には、初期状態（コンロッド１９が略鉛直方向に立直している状態）において、上部プレート１６及び下部プレート１７の中心軸を中心とした同一円上において周方向に１２０度間隔で３箇所に等間隔配置されている。また、コンロッド１９は、一端が上部プレート１６の下部側に軸受部２０を介して揺動可能に接続されているとともに、他端が下部プレート１７の上部側に軸受部２０を介して揺動可能に接続されている。
【００２３】
図２及び図４（ａ）、(ｂ)に示すように、軸受部２０は、ロッドエンドベアリング２１、ヒンジピン２２、ブラケット２３、及び、留め具２４を有している。ロッドエンドベアリング２１は、コンロッド１９の一端部及び他端部に設けられた孔１９ａに軸周りに回転自在に嵌合することができるものである。また、ロッドエンドベアリング２１は、リング状部材２１ａと、このリング状部材２１ａの内周部に嵌められた滑り部材２１ｂとを有している。滑り部材２１ｂは、外周面のうち、リング状部材２１ａの内周部と接触可能な部分がリング状部材２１ａの内周部の形状と略同形状の球面形状となっており、リング状部材２１ａ内周部とともに、球面軸受構造を構成している。また、滑り部材２１ｂは、棒状部材であるヒンジピン２２を軸周りに回転可能に挿入することができる孔２１ｂ1を有している。ブラケット２３は、上方のものが上部プレート１６の下部側に固設され、下方のものが下部プレート１７の上部側に固設されている。留め具２４は、図２及び図４（ａ）に示すように、ヒンジピン２２を孔２１ｂ1に挿入した後、所定位置から挿入方向に位置ずれしないようにヒンジピン２２を留める部材である。
【００２４】
（振動試験装置２００の動作）
次に、振動試験装置２００の動作について説明する。ウエイト１３を取り付けたＬ型加振治具１４を上部プレート１６に設置した後、振動発生機１１を動作させると、下部プレート１７はＺ軸方向に加振され、下部プレート１７、軸受部２０、コンロッド１９、弾性部材１８、上部プレート１６、並びに、供試体であるウエイト１３及びＬ型加振治具１４がＺ軸方向に振動する。このとき、ウエイト１３、Ｌ型加振治具１４、及び、上部プレート１６に、Ｘ、Ｙ平面方向にモーメントが発生する場合があるが、振動試験装置２００によれば、発生したＸ、Ｙ平面方向のモーメントを迅速且つ精度よくキャンセルできる。
【００２５】
ここで、図５のモデル図を用いて、振動試験装置２００におけるモーメントキャンセル動作の原理を説明する。部位１６’は上部プレート１６に見立てた部位、部位１７’は下部プレート１７に見立てた部位、部位１９’はコンロッド１９に見立てた部位、部位２０’は軸受部２０に見立てた部位である。図５に示したように、部位１６’、１７’間に弾性部材１８（図５に図示せず）による弾性力(Ｚ軸高剛性)が矢印方向に付勢している中で、部位１６’は、部位１７’に対して揺動可能（Ｘ、Ｙ平面において並進運動及び回動運動が可能）となっている。このような構成において、振動発生機１１（図５に図示せず）による加振力（図５参照）が部位１７’に伝達した場合、加振力によっては、部位１６’以上の部位（本実施形態においては、ウエイト１３、Ｌ型加振治具１４、及び、上部プレート１６）に、Ｘ、Ｙ平面方向にモーメントが発生する場合がある。このとき、図５に示したように、部位１６’がＸ、Ｙ平面において揺動（Ｘ、Ｙ平面において並進運動及び回動運動）するが、この動により該モーメントをキャンセルすることができる。
【００２６】
上記構成の供試体取付装置１５によれば、ウエイト３、Ｌ型加振治具４、及び、上部プレート１６について、Ｘ、Ｙ平面方向に発生するモーメントをキャンセルすることができる。従って、振動試験装置２００に設置することで、該振動試験装置２００において振動試験時に発生するクロストーク加速度を低減し、従来よりもＺ軸方向のみを対象とした振動試験の精度に優れたものとすることが可能な供試体取付装置１５を提供することができる。また、供試体取付装置１５を用いることで、振動試験中において振動試験装置２００に比較的少ない負荷しかかからないようにすることができるので、該振動試験装置２００が破損しないようにすることができる。
【００２７】
また、供試体取付装置１５における弾性部材１８が軽量であるので、Ｘ、Ｙ平面方向にモーメントが発生しにくいものとなる。したがって、さらにＺ軸方向のみを対象とした振動試験の精度に優れた振動試験装置２００とすることができる。
【実施例】
【００２８】
実施例として、上記実施形態における振動試験装置２００において、効果を確認する実験を行った。具体的には、以下のとおりである。Ｌ型加振治具１４（ウエイト１３取付済み）として「全体質量１７３ｋｇ、重心オフセット量６５．７ｍｍ」のもの、供試体取付装置１５として「全体質量３５ｋｇ」のものを使用した。また、加振条件を５Ｈｚ〜２００Ｈｚとした掃引試験（垂直Ｚ軸方向加振（速度１．０ｍ／ｓ、加速度１００ｍ／ｓ2）を行った。供試体取付装置１５を取り付けていない図１（ａ）の構成の振動試験装置１００の実験結果を示すグラフ（比較例）を図６（ａ）、本発明に係る実施例の実験結果を示すグラフを図６（ｂ）に示す。
【００２９】
図６（ａ）の比較例の結果から、振動試験装置１００においては、１００ｍ／ｓ2で加振した場合において、１００ｍ／ｓ2のクロストーク加速度が１００Ｈｚ未満の周波数で発生した。具体的には、クロストーク共振周波数が４０Ｈｚであり、このときの主軸に対するクロストーク量（ウエイト３中心における加速度で評価）は、１００％であった。
【００３０】
これに対して、図６（ｂ）の結果から、振動試験装置２００においては、クロストーク共振周波数が１８Ｈｚであり、このときの主軸に対するクロストーク量（ウエイト１３中心における加速度で評価）は、３５％であることがわかる。ただし、今回の試験では、３０Ｈｚ以上において１００ｍ／ｓ2一定の加速度領域になっているので、クロストーク加速度は約１０ｍ／ｓ2以下に抑制されている。したがって、本実施例から、振動試験装置２００の供試体取付装置１５に、ウエイト１３を取り付けたＬ型加振治具１４及び供試体取付装置１５についてＸ、Ｙ平面方向に発生するモーメントをキャンセルすることができたことがわかった。すなわち、供試体取付装置１５を設置した振動試験装置２００は、該振動試験装置２００において振動試験時に発生するクロストーク加速度を低減し、従来よりも試験精度に優れたものとすることができることがわかった。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００３２】
なお、例えば、図７の振動試験装置３００に示したように、上記実施形態のコンロッド１９及び軸受部２０の代わりに、上記実施形態の上部プレート１６と下部プレート１７と同様の上部プレートと下部プレートとの間において、該上部プレートと該下部プレートとの両方に接触している略球体のベアリング３５ａを用いた揺動機構を有している供試体取付装置３５としてもよい。ここで、符号３１は振動発生機、符号３２は振動台、符号３４はＬ型加振治具であり、その他は上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。なお、該上部プレートがＺ軸方向に加振された際、クロストーク加速度の発生で水平方向に変位した該上部プレートを、上記実施形態の弾性部材１８と同様の弾性部材の弾性力によって、ベアリング３５ａ上において滑らせつつ、振動試験前（初期状態）の位置に戻すことができるようになっている。このような供試体取付装置３５によって、上記実施形態において示した図５と同様に、該上部プレートは該下部プレートに対して揺動可能（Ｘ、Ｙ平面において並進運動及び回動運動が可能）となるので、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
また、例えば、図８の振動試験装置４００に示したように、上記実施形態の上部プレート１６、下部プレート１７、弾性部材１８、コンロッド１９及び軸受部２０の代わりに、上部プレート４６及び下部プレート４７を用いた供試体取付装置４５としてもよい。ここで、上部プレート４６は、振動台４２上に固設された下部プレート４７の中心軸と同軸で、下部プレート４７に対して回動可能なように構成されている。また、上部プレート４６と下部プレート４７とには、流体軸受機構（回動機構）を構成する部位４６ａ、４７aを有している。なお、符号４１は振動発生機、符号４２は振動台、符号４４はＬ型加振治具であり、その他は上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。このような供試体取付装置４５によれば、上記流体軸受機構により、上部プレート４６は下部プレート４７に対してスムーズに回動可能となるほか、軸受部に設けた隙間により水平方向にも動くことができるので、上記実施形態の効果のうち、揺動運動によってモーメントをキャンセルする効果と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
また、上記実施形態のコンロッド１９及び軸受部２０は、初期状態（コンロッド１９が略鉛直方向に立直している状態）において、上部プレート１６及び下部プレート１７の中心軸を中心とした同一円上において周方向に１２０度間隔で３箇所に等間隔配置されているが、これに限られず、コンロッド１９及び軸受部２０は、複数であればよい。ただし、複数のコンロッド１９及び軸受部２０を設ける場合には、初期状態（コンロッド１９が略鉛直方向に立直している状態）において、上部プレート１６及び下部プレート１７の中心軸を中心とした同一円上において等間隔配置することが好ましい。
【符号の説明】
【００３５】
１、１１、３１、４１    振動発生機
２、１２、３２、４２    振動台
３、１３    ウエイト
４、１４、３４、４４    Ｌ型加振治具
５、１５、３５、４５    供試体取付装置
１６、４６    上部プレート
１７、４７    下部プレート
１８    弾性部材
１９    コンロッド
１９ａ    孔
２０    軸受部
２１    ロッドエンドベアリング
２１ａ    リング状部材
２１ｂ    滑り部材
２１ｂ1    孔
２２    ヒンジピン
２３    ブラケット
２４    留め具
３５ａ    ベアリング
１００、２００、３００、４００    振動試験装置
【図１】
0005923156.tif 000002
【図２】
0005923156.tif 000003
【図３】
0005923156.tif 000004
【図４】
0005923156.tif 000005
【図５】
0005923156.tif 000006
【図６】
0005923156.tif 000007
【図７】
0005923156.tif 000008
【図８】
0005923156.tif 000009