(57)【要約】自己支持および自己整合加振機に関する。加振機は本体（２）と、本体（２）に対して、特定の作用方向に、動くように適合された刺し棒（３）と、本体（２）と刺し棒（３）に結合されたアクチュエータ（５）を具備している。刺し棒（３）は本体（２）に結合された第１端部（３ａ）と、試験されるべき物体（Ｖ）への取り付けを意図された反対側第２端部（３ｂ）を有する。刺し棒（３）は弾性中心点（Ｍｅ）を有する。本体（２）は重心（Ｇ）を有する。Ｌ１＝Ｌ３が適用される。Ｌ１は、前記作用方向に沿って測定された、弾性中心点（Ｍｅ）と第２刺し棒端部（３ｂ）間の距離である。Ｌ３は、前記作用方向に沿って測定された、重心（Ｇ）と第２刺し棒端部（３ｂ）間の距離である。
2008530525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（２）と；
前記本体（２）に対して且つ特定の作用方向に動くように適合された刺し棒（３）と；
前記本体（２）と前記刺し棒（３）に結合されたアクチュエータ（５）と；
を具備し、
前記刺し棒（３）が前記本体（２）に結合された第１端部（３ａ）と、試験されるべき物体（Ｖ）への取り付けを意図された反対側第２端部（３ｂ）を有し；
前記刺し棒（３）が弾性中心点（Ｍｅ）を有し；
前記本体（２）が重心（Ｇ）を有し；
2008530525.tif 000006
が適用され；
ここで、Ｌ１は前記作用方向に沿って測定された、弾性中心点（Ｍｅ）と第２刺し棒端部（３ｂ）間の距離であり；
Ｌ２は前記作用方向に沿って測定された、前記第１刺し棒端部（３ａ）と第２刺し棒端部（３ｂ）間の距離であり；
Ｌ３は前記作用方向に沿って測定された、重心（Ｇ）と第２刺し棒端部（３ｂ）間の距離であり；
Ｋｘは垂直方向の遷移に関する刺し棒（３）の剛性［Ｎ／ｍ］を表し；
Ｋｐは角偏位に関する刺し棒（３）の剛性［Ｎ／ｍ］を表す；
ことを特徴とする加振機。
【請求項２】
Ｌ１＝Ｌ３が適用されることを特徴とする請求項１記載の加振機。
【請求項３】
重力（Ｇ）の中心が前記弾性中心点（Ｍｅ）を通過する垂直線上に又は前記垂直線から小さい水平距離に配置されることを特徴とする請求項２記載の加振機。
【請求項４】
重力（Ｇ）の中心が前記弾性中心点（Ｍｅ）と一致することを特徴とする請求項２記載の加振機。
【請求項５】
前記刺し棒（３）が均一のバーとして実施され、Ｌ２＝２・Ｌ３が適用されることを特徴とする請求項２記載の加振機。
【請求項６】
2008530525.tif 000007
が適用されることを特徴とする請求項１記載の加振機。
【請求項７】
重力（Ｇ）の中心が前記刺し棒（３）と交差する垂直線上又は前記垂直線から小さい水平距離のみ離間して配置されることを特徴とする請求項６記載の加振機。
【請求項８】
前記刺し棒（３）が均一なバーとして実施され、Ｌ２＝１．５・Ｌ３が適用されることを特徴とする請求項６記載の加振機。
【請求項９】
前記刺し棒（３）が力センサー（９８）と共に設けられることを特徴とする請求項１−８のいずれかに記載の加振機。
【請求項１０】
本体（２）と；
前記本体（２）に対して特定の作用方向に動くように適合された刺し棒（３）と；
前記本体（２）と前記刺し棒（３）に結合されたアクチュエータ（５）と；
を具備し、
前記刺し棒（３）は前記本体（２）に結合された第１端部（３ａ）と、試験されるべき物体（Ｖ）に取り付けられる反対側第２端部（３ｂ）を有し；
第２刺し棒端部（３ｂ）はヘッド端面（３ｃ）と前記ヘッド端面（３ｃ）に配置された埋め込みセンサー収納チャンバー（８２）と；
センサー（８０）は前記収納チャンバー（８２）に配置され；
前記加振機が前記センサー（８０）を収納チャンバー（８２）に結合するために適合される弾性手段（８３）を設けられ；
前記センサー（８０）は別な方法で前記収納チャンバー（８２）の壁部及び底部と接触していない；
ことを特徴とする加振機。
【請求項１１】
前記弾性手段（８３）は、無負荷状態で、前記センサー（８０）が前記収納チャンバー（８２）から幾分突出するように第２刺し棒端部（３ｂ）に対して前記センサー（８０）を保持することを特徴とする請求項１０記載の加振機。
【請求項１２】
前記収納チャンバー（８２）は前記センサー（８０）の深さより大きい深さ（軸方向寸法）を有することを特徴とする請求項１０又は１１記載の加振機。
【請求項１３】
前記収納チャンバー（８２）は前記センサー（８０）より大きい横断寸法を有することを特徴とする請求項１０−１２のいずれかに記載の加振機。
【請求項１４】
前記弾性手段（８３）は前記計測物体に対してセンサーを押し付けるためセンサー（８０）に弾性押圧を作用させるために適合されることを特徴とする請求項１０−１３のいずれかに記載の加振機。
【請求項１５】
前記センサー（８０）は液体、ペースト、ソフト合成材料、接着剤等のような高粘性材料（８９）を付着された前面（８１）を有することを特徴とする請求項１０−１４のいずれかに記載の加振機。
【請求項１６】
前記センサー（８０）は少なくとも３つの接触点（８８）を設けられた前面（８１）を有することを特徴とする請求項１０−１５のいずれかに記載の加振機。
【請求項１７】
前記接触点（８８）の数は３であり、前記接触点は好ましくは正３角形のパターンで且つピックアップ８０の前記前面８１の端部の近傍に配置され、各接触点は好ましくはピラミッド又は円錐形状を有することを特徴とする請求項１６記載の加振機。
【請求項１８】
前記第２刺し棒端部（３ｂ）は前記残りの刺し棒部分（３ｄ）に着脱可能に取り付け可能であることを特徴とする請求項１−１７のいずれかに記載の加振機。
【請求項１９】
前記第２刺し棒端部（３ｂ）は力センサー（９８）を取り付けられることを特徴とする請求項１８記載の加振機。
【請求項２０】
前記センサー収納チャンバー（８２）は前記第２刺し棒端部（３ｂ）に完全に配置されることを特徴とする請求項１０に従属する限りにおいて請求項１８又は１９記載の加振機。
【請求項２１】
前記第２刺し棒端部（３ｂ）はリング状外観を有し、前記センサー収納チャンバー（８２）は残りの刺し棒部分（３ｄ）に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項１０に従属する限りにおいて請求項１８又は１９記載の加振機。
【請求項２２】
前記刺し棒は前記作用方向と一致する長手軸を有する細長い柔軟刺し棒（３）であることを特徴とする請求項１−２１のいずれかに記載の加振機。
【請求項２３】
刺し棒（３）のための着脱可能端部部品（３ｂ）において、
試験されるべき物体（Ｖ）に取り付けられるヘッド端面（３ｃ）と；
前記ヘッド端面（３ｃ）に配置され且つ前記端部部品（３ｂ）に完全に配置された埋め込みセンサー収納チャンバー（８２）と；
を具備し、
センサー（８０）は前記収納チャンバー（８２）に配置され；
前記端部部品（３ｂ）は前記センサー（８０）を前記収納チャンバー（８２）に接続するように適合された弾性手段（８３）を取り付けられ；
前記センサー（８０）は別な方法で前記収納チャンバー（８２）の壁部及び底部と接触せず；
前記端部部品（３ｂ）は、ヘッド端面（３ｃ）と反対側に設けられたその端部で、刺し棒（３）に着脱可能に結合するための結合手段（８５）を設けている；
ことを特徴とする着脱可能端部部品（３ｂ）。
【請求項２４】
力センサー（９７）をさらに設けていることを特徴とする請求項２３記載の端部部品。
【請求項２５】
刺し棒（３）のための着脱可能端部部品（３ｂ）において、
試験されるべき物体（Ｖ）に取り付けるためのヘッド端面（３ｃ）と；
前記ヘッド端面（３ｃ）に配置された埋め込みセンサー収納チャンバー（８２）と；
を具備し、
前記端部部品（３ｂ）がリング状外観を有し；
前記ヘッド端面（３ｃ）と反対側に配置されたその端部で、前記端部部品（３ｃ）は前記刺し棒（３）に着脱可能に結合するための結合手段（８５）を設けられている；
ことを特徴とする着脱可能端部部品。
【請求項２６】
試験されるべき物体（Ｖ）に取り付けられるヘッド端面（９１）と、力を受けるための反対側端面（９１）を有する力伝達本体（９５）を具備し；
センサー収納チャンバー（９２）が前記ヘッド端面（９１）に埋め込まれ；
振動センサー（９３）は収納チャンバー（９２）に配置され；
前記力伝達部材は前記センサー（９３）を前記収納チャンバー（９２）に結合するように適合された弾性手段（８３）を設けられ；
前記センサー（９３）は、別な方法で、前記収納チャンバー（９２）の壁部または底部と接触しない；
ことを特徴とする力伝達部材（９０）。
【請求項２７】
力センサー（９６）が２つの端面（９１）と（９４）間に収容されていることを特徴とする請求項２６記載の力伝達部材（９０）。
【請求項２８】
液体、ペースト、ソフト合成材料、接着剤等のような高粘性材料（８９）がセンサー（８０）の前面（８１）に塗布され、その後、前記センサー（８０）の前記前面（８１）が計測物体（Ｖ）の前面と接触し、前記高粘性材料（８９）が前記計測物体（Ｖ）の表面の不均一さにより生ずる中間空間及び／又は前記ピックアップ（８０）の前面（８１）を充填することを特徴とする請求項１０−１４のいずれかに記載の加振機を適用するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に例えば車の車体部品のような物体の振動挙動を測定するための装置に関する。これに関連して、以下測定対象物として示される、検査されるべき物体は振動状態に置かれ、例えば、部品がどのくらいの量の音を発生するかを計測される。計測物体はうまく規定された位置で振幅又は少なくとも動的力を与えることにより振動中に置かれる。振動挙動について述べるために、計測物体が受ける力、即ち、力の方向及び時間の関数としての力の大きさの変動を正確に知ることが求められる。
【０００２】
本発明は、特に、制御された方法で、良好に規定された振動力に対して計測物体を試験するような装置に関する。この分野において、以後“振動加振機”と称されるこのような装置は通常は英語語句“ｓｈａｋｅｒ（加振機）”により示される。加振機はそれ自体は知られており、ここではその広範囲の説明は必要ではない。
【背景技術】
【０００３】
加振機は、比較的大きな質量を有し、且つ釣合い重りとして作用し及び／又は支持される、例えば、固定界により支持され又は試験されるべき計測物体により支持されるように意図された本体を具備している。さらに、加振機は加振機と振動力を作用させて試験される計測物体間に振動結合を確立溜めの動的部品を具備している。通常は英語句“スティンガー”により示されるこの動的部品は本体に対して可動であり、試験されるべき計測物体の振動挙動が妨害されるのを防止するため弾性特性を有する。さらに、加振機は駆動部材が本体及び刺し棒を制御信号に基いて互いに相対的に動かし且つ少なくとも本体及び刺し棒に相互力を作用させる、駆動部材、例えば、電気機械変換器、油圧機械変換器、空気機械変換器を具備している。
【０００４】
作用力がどの程度に大きいかを正確に測定するため及び／又は力の作用点で計測物体の変位／加速がどの程度に大きいかを正確に計測するために、刺し棒内に組み込める１つ又は複数のセンサーが設けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存の加振機はいくつかの欠点と制約を持っている。
【０００６】
第一の制約は伝達可能な力の大きさに関する。より大きな力を伝達できることが望まれるが、そのためには、本体をより大きく製造すること及びより大きな空間を要求する本体に対する刺し棒の振動の大きさをより大きく作ることが必要である。加振機は既存の構造物を試験するために適用されるので、しばしば、得られる空間が制限されるので、加振機の寸法をできるだけ小さくすることが望まれる。
【０００７】
さらに、加振機が全ての場所と方向で使用できることが望まれる。ほとんどの既存の加振機は単一で又は少数の向きでのみ使用可能であり、既存の加振機を計測物体に対して任意の向きで且つ任意の場所で取り付けることができず又は複雑な方法になる。良好な加振機は高価な精密機械である。複数の場所で且つ任意の方向で使用できる加振機は相当なコストの節約を意味している。これに関連して、加振機自身の本体を重力下におくことは問題である。特に、このことは自己支持加振機、即ち、刺し棒のみを介して計測物体に接続され且つ本体が固定界又は計測物体に支持されない加振機にとって問題である。そのような場合、本体の重量は結果として変形の可能性のある刺し棒により支えられ、変形は向きに依存する。このような変形の結果として、試験結果に悪影響するあらゆる種類の好ましくない効果を有する作用力を正確には整合できないことが生じる。このような変形を防止するため、追加の取付け手段により本体を計測物体に取り付け可能であるがこのような追加取り付け手段は加振機の取り付けをより複雑にし且つ好ましくない影響が試験すべき計測物体に作用する欠点を有する。
【０００８】
自己支持であるが刺し棒のない加振機があるので、重力の影響下で（ほとんど）変形せず（また配置ずれしない）ことが注目される。しかしながら、その場合、試験すべき計測物体は自由に振動できず、試験すべき計測物体の振動挙動は加振機により影響される。
【０００９】
刺し棒は刺し棒が振動圧力と張力を振動方向に伝達でき且つ自由振動の実施においてわずかに関心のある方向の計測物体を妨害するため且つ関心のある方向の力の成分を最少にするため（横断方向の及び全ての回転方向での変換のような）全ての他の自由度で柔軟であるように設計されるべきである。このため、加振機は脆弱である。使用時、刺し棒の力伝達端部は接着剤又はネジ接続又は他の接続手段により計測物体に固定される。加振機の取り付けおよび後の取り外しにおいて、刺し棒は刺し棒及び／又は加振機の本体の内部構造に損傷を与える力を受ける。
【００１０】
計測物体により実施される振動動作を計測する振動センサーが刺し棒の近くの計測物体に取り付けられている加振機が存在している。このようなセンサーはその取り付け点の振動にのみに敏感であるので、このような加振機の取り付けの欠点は刺し棒により装着された場所での振動挙動を測定できないことである。振動センサーが刺し棒の端部に組み込まれている加振機も存在する。この場合、しかしながら、振動センサーはセンサーの計測信号に影響を与える刺し棒により作用する力の影響をうける。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一般的な目的は改良された加振機を提供することである。
【００１２】
特に、本発明は任意の位置及び方向に試験すべき計測物体にすばやく且つ容易に取付け可能で、加振機を外部で支持する必要のない加振機を提供することを目的としている。
【００１３】
特に、本発明は正確な既知の方向に且つ正確な既知の位置に正確な既知の力を作用させることができる加振機を設けることを目的としている。
【００１４】
特に、本発明は計測物体の作用力及び誘発された振動動作の正確な測定を可能にする加振機を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明の第１態様によると、本体は固定界又は試験されるべき計測物体に対して支持されておらず、この本体の重量は刺し棒により支えられる。刺し棒は作用力の少なくとも一つのパラメータが常によく規定され且つ既知であり設計基準に合致するように設計される。このパラメータは例えば力の方向又は動作点である。コスト削減は別として、外部支持部材がないので、空間の必要性が削減される。さらに、このため、このような支持部材に対する設置及び取付けを実施する必要がないので、加振機の設置がより簡単になる。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、刺し棒の力伝達端部はセンサーを設けられ、センサの周りで刺し棒により計測物体に作用する力をより大きくそらせる手段が設けられる。このため、センサーは測定データをより正確に提供できる。
【００１７】
本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は同一参照番号が同一又は類似の部分を示している図面を参照して以下の記載によりさらに説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は計測物体Ｖに振動試験を実施するための既知の設計による加振機１を概略的に示す。加振機１は取付け手段４ａによる計測物体Ｖに及び／又は取付け部材４ｂの手段により固定界に取り付けられた比較的重い本体２を具備している。さらに、加振機１は図面で水平に向いている作用方向として示される方向に震動力を計測物体Ｖに伝達するように適合された刺し棒３を具備している。そのためには、加振機１は以後アクチュエータとして示され、本体２及び刺し棒３の第１端部３ａに係合し、本体２及び刺し棒３上の相互力を作用方向に作用させるように適合された駆動手段５を具備する。アクチュエータ５は例えば電気機械変換器又は油圧機械変換器又は空気機械変換器又は他の適切な型である。作用力はアクチュエータにより受信される制御信号に依存する（信号は簡単のため図示されていない）。もし制御信号が振動していると、力が振動し、刺し棒３と本体２は作用方向に互いに対して振動する。この相対振動動作を可能にするため、加振機１が案内部材６を具備している。
【００１９】
第１端部３ａの反対側の刺し棒３の第２端部３ｂはセンサー７と直接に又はを介して計測物体Ｖと接触している。アクチュエータ５により誘発された力は刺し棒３により（矢印Ｆｅにより示される）計測物体Ｖに伝達され、計測物体の振動になる。図において矢印Ｘで示される振動力Ｆｅの作用方向に平行であるこの振動の成分が測定される。刺し棒３の近傍の計測物体Ｖに配置された振動センサーは８０で示される。
【００２０】
刺し棒３は力Ｆｅをうまく伝達させるため作用方向に比較的堅い。２つの横断方向及び全ての回転方向において、作用方向と異なる方向の力の誘発を防止するため及び計測物体Ｖの振動挙動が加振機全体の質量及び剛性により妨害されるのを防止するため、刺し棒３は比較的柔軟である。
【００２１】
良好な動作のため、作用方向と垂直な方向の刺し棒３が充分な程度に弾性特性を有することが重要である。図１を参照して前述されているように、刺し棒３の第１端部３ａは案内部材６及びアクチュエータ５により本体２に結合され、この案内部材６とアクチュエータは作用方向に直交する方向にいくぶん弾性を有するが通常不十分である。したがって、両端部３ａ及び３ｂ間の刺し棒３自身は第２端部３ｂが弾性的に第１刺し棒端部３ａに対して動くように実施されることが望まれる。したがって、刺し棒３は好ましくはその両端部３ａ及び３ｂ間で少なくとも１つの弾性素子からなる、例えば、比較的小径でエラストマー結合ブロック等のバーからなる。
【００２２】
本体２は通常の方法で試験されるべき計測物体Ｖ及び／又は固定界に取り付けることができる（取付け手段４ａ及び４ｂ、図１参照）。しかしながら、本体２と刺し棒３を取り付けることは面倒である。本発明の第１態様によれば、刺し棒３を試験すべき測定物体Ｖに取り付けるだけで充分である。本体２は計測物体Ｖ及び環境から自由であり、本体２の全重量が刺し棒３により支持される。これは支持体４ａ及び４ｂが除去されることを理解することで図１と比較される図２Ａに概略的に示される。加振機１の重心はＧで示され、重力は矢印Ｆｚで表示される。
【００２３】
図２Ａにおいて、作用される力の作用方向は水平に向けられ、加振機１はもし重量がなければ得られる位置に描かれている。取り付け点６１で、刺し棒３の第２端部３ｂは試験されるべき計測物体Ｖの垂直面Ｖｖに固定される。取り付け点６１を貫通する垂直面Ｖｖの垂直ラインは６２で示される。刺し棒３の長手軸は垂直軸６２と整合される。アクチュエータ５が活性化されると、刺し棒３により計測物体Ｖに作用する力Ｆは取付け点６１に係合し、垂直ライン６２に沿って向けられる。
【００２４】
しかしながら、実際において、加振機１は無重量ではない。本体２の重さが刺し棒３により支持される事実の結果として、刺し棒３が変形する。案内部材６及びアクチュエータ５で、多かれ少なかれ、変形が生じる。図２Ｂは刺し棒３がその全長で同一方向に湾曲する位置を示している。刺し棒により作用する力は、方向が意図した方向（垂線６２）を有する角度であり意図した作用点６に対して置かれた点６４で垂直方向Ｖｖと交差する、アクチュエータ５の方向により決定される方向６３を有する。
【００２５】
本発明はこの問題に対する解答を出すことを目指している。そのために、本発明によると、筐体は平衡が加振機内の案内部材と案内部材の弾性挙動との組み合わせにかかわらず刺し棒の弾性挙動に適合されるように設計される。
【００２６】
この態様の以下の説明において、弾性刺し棒、案内部材及びアクチュエータの組合せは刺し棒結合部３０として示される。図４Ａ−Ｂのバーとして簡単に示されるこの刺し棒結合部３０は弾性中心点Ｍｅを有する弾性体として描かれる。本体２は位置が本体２に対して静的である重心Ｇを有する強固な本体と見なされる。第１の近似において、弾性中心点Ｍｅの位置は刺し棒結合部３０に対して静的であると考えられる。本体２は刺し棒結合部３０により支持点Ｂで支持される。
【００２７】
図３Ａ−Ｄを参照すると、弾性体３０１の弾性中心Ｍｅは以下のように規定される。弾性体３０１は作用３０２の剛性面を与えられ、固定界３０３に固着される。小さい力Ｆは力が力線３０４に従って向いている作用剛性面３０２に作用する。もし力線３０４が弾性中心点Ｍｅと交差すると、力Ｆは作用面３０２の変位になる（図３Ｂ及び図３Ｃ）。もし力線３０４が弾性中心点Ｍｅと交差しないと、力Ｆは作用面３０２の変位と回転になる（図３Ｄ）。
【００２８】
図４Ａにおいて、加振機１は図２Ａと比較できる中立位置で示される。弾性中心点Ｍｅから取り付け点６１までの距離はＬ１である（刺し棒３と刺し棒結合部３０の形状はこのような関係において重要でなく、距離は弾性バーとして又は他の弾性手段と共に構造体に適用する）。支持点Ｂから取り付け点６１までの距離（即ち、刺し棒結合部３０の長さ）はＬ２で示される。重心Ｇから取り付け点６１までの距離はＬ３で示される。
【００２９】
刺し棒結合部３０は垂直方向の変形としての剛性Ｋｘ［Ｎ／ｍ］を有し、刺し棒結合部３０は角変位としての剛性Ｋｐ［Ｎｍ］を有する。
【００３０】
重力Ｆｚの結果として、取り付け点Ｂは下記式による距離ＸＢで降下する。
ＸＢ＝Ｆｚ／Ｋｘ    （１）
重力Ｆｚは下記式による刺し棒結合部３０上の曲げモーメントＭを作用させる。
Ｍ＝Ｆｚ・（Ｌ３−Ｌ１）    （２）
曲げモーメントＭの結果として、本体は下記式による角度ψだけ回転する。
ψ＝Ｍ／Ｋｐ    （３）
【００３１】
これは意図した方向に関して刺し棒結合部３０により作用される励起力Ｆｅ の角度である（図２Ｂ参照）。
【００３２】
この励起力Ｆｅの作用点６４は以下の式により距離ＸＦに渡って意図した作用点６１に対して上方向にシフトする。
2008530525.tif 000003
【００３３】
図４Ｂにおいて、力方向６３の意図した方向６２と交差する点は６５で示される。この交差点６５が計測物体Ｖの前方、即ち、本体２に面する計測物体Ｖの前面の側に位置することは明らかである。
【００３４】
励起力Ｆｅの作用点６４をシフトすること及び力方向を回転することにより測定誤差を生じる。状況に依存して、作用点６４のシフトの影響は力方向６３の回転の影響又は周囲の他の方法の影響より大きい。もし励起力Ｆｅの力方向６３の回転が最も重要な誤差源であれば、本発明は励振方向６３が常に意図した方向６２と平行である最適化を提供する。そのために、本発明による加振機の第１実施例の振動において、アクチュエータ５を含み、アクチュエータに固定して接続された全ての部品を有する本体２の構成はアンロードの刺し棒結合部３０を有するこの構造体の重心が垂直面に位置決めされるように設計され、垂直面が刺し棒の長手方向軸に対して垂直に向いている弾性中心Ｍｅを貫通してる。この面は“湾曲中心面”として示される。この場合において、Ｌ１＝Ｌ３が適用され、式（２）及び（３）にしたがって、ψ＝０が適用される。交差点６５は初期段階で計測物体Ｖの全体で位置決めされる。励起力Ｆｅの作用点６４は距離ＸＢで下方向にシフトされる。
【００３５】
好ましくは、重心はラインが垂直湾曲中心面で又は垂直面から小さい水平距離のみに位置決めされる弾性中心点Ｍｅを貫通して垂直ライン上に位置決めされる。純水平から純垂直までの全方向で使用可能であるために、重心Ｇは好ましくは弾性中心点Ｍｅと一致する。
【００３６】
もし刺し棒３が均一バーとして実施され、案内部とアクチュエータの弾性変形が最適で理想的な構成のために無視しえる程に小さいと、交差点６５は初期段階においてＬ２＝２・Ｌ３が適用されるように位置決めされる。
【００３７】
もし励起力Ｆの作用点６４のシフトが最も重要な誤差源であると、本発明は励起力Ｆの作用点６４が常に意図した作用点６１と一致するように最適化を実施する。そのため、本発明の加振機の第２実施例の振動において、刺し棒の構成は弾性中心点Ｍｅが下記式に従う位置に配置される。
2008530525.tif 000004
【００３８】
この場合、ＸＦ＝０は式（４）にしたがって適用される。
【００３９】
交差点６５は計測物体Ｖの前面と一致する。励起力Ｆｅの作用点６４はシフトされない。
【００４０】
もし刺し棒３が均一のバーとして実施され、案内部とアクチュエータの弾性変形が最適で且つ理想的構成のために無視できる程に小さいと、交差点６５はＬ２＝１．５・Ｌ３が適用されるように前面と一致する。
【００４１】
前記最適化のほかに、本発明はもし励起力Ｆｅの作用点６４が最大限ＸＢの距離で下方向にシフトされてもすでに改良を提供している。この場合、交差点６５は計測物体Ｖの前面を越えて、即ち、本体２から離間して方向付けられる計測物体Ｖの前面の側に常に配置される。この場合、以下の式が一般に適用される。
2008530525.tif 000005
【００４２】
前述のように、計測物体Ｖの試験の目的で、励振場所及びその方向で計測物体により実際に実施される振動運動を測定できるためにピックアップを取り付けることがしばしば必要である。ピックアップは絶対又は相対加速度ピックアップ、速度ピックアップ、変位ピックアップ等である。このようなピックアップは（図１に示されるように）刺し棒３の近くに配置できるが、このような構成の問題点は意図した計測位置、即ち、刺し棒３が係合する位置から外れた計測位置で測定が行われることである。さらに、試験されるべき計測物体に２個の部品を結合しなければならないことである。
【００４３】
したがって、刺し棒３の端部３ｂ内に一体化すること及び刺し棒を加振機により与えられる力を計測する力ピックアップと一体化させることも知られている。図５Ａは計測物体Ｖと、刺し棒端部３ｂと、それら間に配置され、計測物体Ｖと刺し棒端部３ｂのヘッド端面３ｃに固定されたピックアップ６を概略的に示しており、ピックアップ６は計測物体Ｖと刺し棒端部３ｂの動きに追従する。しかしながら、このような既知の構成の問題はピックアップがピックアップ６により発生した計測信号に影響を与える可能性のある刺し棒端部３ｂによる計測物体Ｖに作用する圧力及び張力に晒される。
【００４４】
本発明の第２の態様は、一体型センサーと共に試験される計測物体に取り付けられるべき刺し棒３の第２端部３ｂの適合構成により、本発明により提案された、これらの問題に対する解決に関する。この第２の態様は前述に述べられた第１態様と無関係に適用される。
【００４５】
図５Ｂ及び図５Ｃはこの第２の態様をより大きな縮尺で示している。刺し棒端部３ｂのヘッド端面３ｃにおいて、埋め込みセンサー収納チャンバー８２が配置される。そこでは、ピックアップ８０はこのセンサーが収納チャンバーと接触しないように配置される。チャンバー８２はピックアップ８０と刺し棒端部３ｂ間の接続部を形成する弾性手段８２が設けられる。この例において、これらの弾性手段８３は加速度ピックアップ８０とチャンバー８２の底部間に配置されたバネとして示されるが、これらの弾性手段８３の種々の他の実施例が可能である。例えば、弾性手段は薄膜サスペンション又はエラストマー系ガスケットからなる。
【００４６】
センサーと計測物体Ｖ間の接触は、例えば、磁気、接着剤、ネジ又は他の接続手段により形成される。計測物体Ｖに対するヘッド刺し棒端面３ｃの接続は例えば磁気、接着剤、ネジ又は他の接続により形成される。センサーと計測物体Ｖ間の接触はセンサーと計測物体Ｖ間の固着接続であることを要求しない場合に押圧により達成される。
【００４７】
ピックアップ８０はもちろん信号処理装置に対する接続のための１つ又は複数の信号線を与えられるが、簡単化のために図示されていないことが留意される。
【００４８】
弾性手段８３は、アンローデッド条件（図５Ｂ）で、ピックアップ８０がいくぶんヘッド端面３ｃを超えてチャンバー８２から突出するように、ピックアップ８０を刺し棒端部３ｂに保持する。
【００４９】
本発明に従って実施された刺し棒が計測物体Ｖと接触すると（図５Ｃ）、チャンバー８２から突出するピックアップ８０は計測物体Ｖと接触し、ヘッド刺し棒端部３ｃが計測物体Ｖと接触するまで、計測物体Ｖによりチャンバー８２に圧入される。本処理において、チャンバー８２がピックアップ８０の長さより大きい深さ（軸方向寸法）を有するので、ピックアップはチャンバー８２の底部と接触しない。刺し棒３はチャンバー８２の壁部８４を介して計測物体Ｖに強固に接続される。したがって、動的／振動力の最大部分はチャンバー８２の壁部８４を介して刺し棒から計測物体Ｖに伝達される。動的／振動力の小部分のみが弾性手段８３を介してピックアップ８０に伝達される。
【００５０】
留意すべきは、チャンバーは好ましくは、もし計測物体Ｖの表面が完全に平坦でない結果、ピックアップがチャンバー８２内で傾斜して、ピックアップがチャンバーの壁部に接触するのを防止するため、ピックアップの寸法より大きい横断寸法を有する。
【００５１】
本発明により提案され、図５Ｂ−Ｃに図示された構成の場合、刺し棒３により計測物体Ｖに作用する力はチャンバー８２の壁部を介して案内され、したがって、ピックアップ８０に取り込まないかほとんど取り込まないことは明らかである。
【００５２】
本構成、特に、残りの端面３ｃの形状が刺し棒３の長手方向軸に対して回転対称であり、ピックアップ８０が長手方向軸に対してほぼ中心に置かれることが好ましい。この場合、即ち、刺し棒３により計測物体に作用する力Ｆはピックアップ８０の計測場所と一致すると考えられる。
【００５３】
実際において、計測物体Ｖの表面は完全に平坦ではない。このような場合、ピックアップ８０の前面８１（即ち、計測物体Ｖに面するピックアップ８０の端面）は計測物体Ｖの表面と理想的な状態で接触せず、計測物体Ｖの振動は正しく又は期待された方法でピックアップ８０に伝達されない。
【００５４】
この問題を解決又は少なくとも減少させるために、適合高粘着物質８９を液体、ペースト、ソフト合成材料、接着剤等のようなピックアップ８０の前面８１に塗ることが可能である。図５Ｆは高粘着材料８９が計測物体Ｖの表面及び／又はピックアップ８０の前面８１の不均一により生じる中間空間を充填し、ピックアップ８０に対する振動の伝達を改善することをより大きな縮尺で示している。この図で、不均一性の高度差は誇張して大きく描かれている。
【００５５】
代案の解法として、本発明はピックアップ８０の前面８１に３個の接触点８８を設けることが可能である。接触点８８は好ましくはピックアップ８０の前面８１の端部近くで正三角形のパターンに配置され、各接触点８８は好ましくはピラミッド又は円錐形を有する。図５Ｇはこの構成の概略斜視図である。これらの対策により、ピックアップ８０が常に規定された方法で、即ち、３つの接触点８８で計測物体Ｖと接触することが保証される。ピックアップ８０の前面８１が複数の接触点を形成されるので、実際には、常に少なくとも３つの接触点が計測物体Ｖとの良好な接触部を形成するが、接触部が（どの程度多くの接触点が）活性であるか常に確信を持っては解らない。
【００５６】
もし望めば、図５Ｇの構成は図５Ｆの高粘着材料と組み合わせて適用できる。
【００５７】
計測物体に対する刺し棒３の取り付けを容易にするため、第２刺し棒端部３ｂは好ましくは図５Ｄ及び図５Ｅで示されるように着脱可能な取り付け部材として実施される。この両図において、刺し棒本体の残りの部分、即ち、着脱可能な取り付け部材３ｂの無い刺し棒は参照番号３ｄにより示される。着脱可能な取付け部材３ｂはヘッド端面３ｃ及びセンサー収納チャンバー８２を有する。ヘッド端面３ｃの反対側に、着脱可能な取付け部材３ｂは残りの刺し棒部分３ｄの自由端の結合部材８６と一致する結合部材８５を形成される。適切な実施例において、図示されるように、残りの刺し棒部分３ｄの自由端は外部ネジ山８６が形成され、、着脱可能な取り付け部材３ｂは対応する内部ねじ山８５が形成される。代案として、例えば、クリック接続、磁気接続、又は他の適切な接続が適用される。
【００５８】
図５Ｄに示される実施例において、センサー収納チャンバー８２は着脱可能な取り付け部材３ｂ内に完全に位置決めされ、センサー８０が着脱可能な取り付け部材３ｂにより保持される。図５Ｅに示される実施例において、センサー収納チャンバー８２は着脱可能な取り付け部材３ｂ（８２１）内に部分的に位置決めされ、センサー８０は残りの刺し棒部分３ｄ(８２２)により保持される。
【００５９】
このような着脱可能な取り付け部材３ｂの重要な利点は最初に着脱可能な取り付け部材３ｂを計測物体Ｖに締結でき、その後、刺し棒３ｄを取り付け部材３ｂに取り付けできることである。加振機を除去する場合、後段での更新使用のために、取り付け部材３ｂを計測物体Ｖに取り付けたままにすることができる。準備段階で、異なる位置で計測物体Ｖに締結される複数の相互同一取り付け部材３ｂを設けることが可能である。その後、計測位置を変更するため、刺し棒３ｄを１つの取り付け部材３ｂから除去し且つそれを次の取り付け部材３ｂに締結する必要がある。刺し棒の取り付け且つ取外しがより迅速に実施できる。
【００６０】
図６Ａ−図６Ｄは本発明の更なる実施を示している。
【００６１】
図６Ａは力伝達部材９０の断面を概略的に示す。この力伝達部材９０は試験されるべき計測物体（図示せず）に取り付けるために意図されたヘッド端面９１と力を受けるために意図された反対側の端面９４を有する力伝達本体９５からなる。この力は、前述のように、刺し棒により発生させても良いが、例えば、ハンマーによっても提供される。センサー収納チャンバー９２は、振動センサー９３が内部に取り付けられた状態で、ヘッド端面９１に埋め込まれる。収納チャンバー９２と振動センサー９３に関して、チャンバー８２とセンサー８０に対して前述の物と同様な物が適用されるので、繰り返して述べる必要がない。
【００６２】
図６Ｂは力伝達部材９０の変形例を示しており、力センサー９６が２つの力センサー９１と９４間に収納され、センサーは力伝達本体９５により力を受ける端面９４からヘッド搭載端面９１へ伝達される力の大きさを測定するために適合される。力伝達部材９０のこのような実施例もインピーダンスセンサーとして示される。一体型力センサーを有するインピーダンスセンサーはそれ自体知られているので、より多くの説明はここでは省略される。
【００６３】
図６Ｃは、内部に収納された力センサー９７と共に、インピーダンスセンサーとして実施される着脱可能な取り付け部材３ｂの変形例を概略的に示している。
【００６４】
図６Ｄは力センサー９８が刺し棒３内に収納できることを示している。
【００６５】
本発明が前述の例示実施例に限定されないが、いくつかの変形及び改造が添付の特許請求の範囲に規定された本発明の保護範囲内で可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は既知の加振機の原理を概略的に示している。
【図２】図２Ａ−Ｂは既知の加振機の原理を概略的に示している。
【図３】図３Ａ−Ｄは弾性中心点の定義を概略的に示している。
【図４】図４Ａ−Ｂは本発明による加振機のいくつかの態様を概略的に示している。
【図５Ａ】図５Ａはセンサーを有する刺し棒端部の既知の構成を概略的に示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは本発明により提案された一体型センサーを有する刺し棒の構成の詳細を概略的に示している。
【図５Ｃ】図５Ｃは本発明により提案された一体型センサーを有する刺し棒の構成の詳細を概略的に示している。
【図５Ｄ】図５Ｄは本発明により提案された一体型センサーを有する刺し棒の構成の詳細を概略的に示している。
【図５Ｅ】図５Ｅは本発明により提案された一体型センサーを有する刺し棒の構成の詳細を概略的に示している。
【図５Ｆ】図５Ｆはピックアップ部と計測物体間の接触を改善するための高粘性材料の塗布を概略的に示している。
【図５Ｇ】図５Ｇはピックアップ部８０の前面８１での特別形状の接触先端部の適用を概略的に示している。
【図６】図６Ａ−Ｄは本発明のさらなる実施を例示している。
【符号の説明】
【００６７】
１    加振機
２    本体
３    刺し棒
３ａ    第１端部
３ｂ    第２端部
４ａ    取付け部材
５    駆動部材（アクチュエータ）
６    案内部材
７    センサー
３０    刺し棒結合部
６１    取付け点
６５    交差点
３０１    弾性体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
2008530525.tif 000023
【図６Ａ】
2008530525.tif 000024
【図６Ｂ】
2008530525.tif 000025
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2008530525.tif 000027
【国際調査報告】
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2008530525.tif 000029
2008530525.tif 000030
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