(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線方向に往復動可能な可動部を有するリニアアクチュエータと、
前記可動部の往復動により伸縮するばね要素と、
前記ばね要素に連結される加振台と、
前記加振台に前記ばね要素と並列に連結されて、前記加振台の往復動を抑止可能なダンパ要素とを備えた
ことを特徴とする加振機。
【請求項２】
前記加振台が往復動可能に積載される振動床を備え、
前記ばね要素は、
前記可動部の往復動を前記振動床に伝達する第一のばねと、
前記振動床の往復動を前記加振台に伝達する第二のばねとを備え、
前記ダンパ要素は、
前記振動床の往復動を抑制可能な第一のダンパと、
前記加振台の往復動を抑制可能な第二のダンパとを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の加振機。
【請求項３】
前記リニアアクチュエータが取り付けられる基台を備え、
前記ばね要素は、
前記加振台と前記可動部との間に介装される可動部側ばねと、
前記加振台と前記基台との間に介装される基台側ばねとを備え、
前記ダンパ要素は、
前記加振台と前記可動部との間に介装される可動部側ダンパと、
前記加振台と前記基台との間に介装される基台側ダンパとを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の加振機。
【請求項４】
前記リニアアクチュエータが取り付けられるとともに前記振動床が往復動可能に積載される基台を備え、
前記第一のばねは、
前記振動床と前記可動部との間に介装される第一可動部側ばねと、
前記振動床と前記基台との間に介装される第一基台側ばねとを備え、
前記第二のばねは、
前記加振台の一端と前記振動床との間に介装される第一加振台ばねと、
前記加振台の他端と前記振動床との間に介装される第二加振台ばねとを備え、
前記第一のダンパは、
前記振動床と前記可動部との間に介装される第一可動部側ダンパと、
前記振動床と前記基台との間に介装される第一基台側ダンパとを備え、
前記第二のダンパは、
前記加振台の一端と前記振動床との間に介装される第一加振台ダンパと、
前記加振台の他端と前記振動床との間に介装される第二加振台ダンパとを備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の加振機。
【請求項５】
前記ダンパ要素は、伸縮時に減衰力を発揮しない状態と、減衰力を発揮する状態とに切替可能な切替部を備えた
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の加振機。
【請求項６】
前記ダンパ要素は、伸縮時に発揮する減衰力を可変にする減衰力可変部を備えた
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の加振機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加振機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加振機としては、たとえば、加振台と、アクチュエータと、アクチュエータと加振台との間に介装したばねと、基台と加振台との間に介装したばねとを備えて構成される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この加振機は、加振台とばねでばねマス系を構成しているため、アクチュエータで加振台を固有振動数にて加振すれば、加振台を大振幅で振動させるのに小さな力で済むという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−００９９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の加振機では、小さな力で加振台を大きく振動させうるが、加振台を停止させる場合には、アクチュエータで逆位相の振動を加振台へ与える必要があり、アクチュエータは加振時に比較して大きな力を発揮しなければならない。アクチュエータで加振台を停止させずに、ばねおよび摺動部で発生する摩擦力等で加振台が自然に停止するのを待つようにしてもよいが、この方法は合理的ではない。
【０００６】
このように、アクチュエータは、加振台を安全に停止できるように大きな力を発揮しなくてはならないので、大型のアクチュエータを使用しなければならず、小さい力で大きな振動を与える共振を利用した加振機のメリットを享受できない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記不具合を解決するためになされ、その目的とするところは、出力の小さなアクチュエータの使用を可能とする加振機の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における加振機は、加振台の往復動を抑止可能なダンパ要素を備えたので、加振台の振動をダンパ要素が発生する減衰力で安全に停止できる。それゆえ、リニアアクチュエータには、加振台を停止させる大出力が要求されない。
【０００９】
また、請求項２の加振機によれば、加振台が往復動可能に積載される振動床を備えて、ばね要素をリニアアクチュエータの可動部の往復動を振動床に伝達する第一のばねと振動床の往復動を加振台に伝達する第二のばねとし、ダンパ要素を振動床の往復動を抑制可能な第一のダンパと、加振台の往復動を抑制可能な第二のダンパとしたので、加振機が二質点に自由度の系となるため、一次モードと二次モードの異なる振動数で加振台の加振が可能であり、複数の振動数での試験が可能となる。また、振動床上に加振台を往復動させるようになっているので、加振機の横幅をコンパクトにできる。
【００１０】
請求項３の加振機によれば、ダンパ要素が加振台と可動部との間に介装される可動部側ダンパと、加振台と基台との間に介装される基台側ダンパとを備えているので、可動部側ダンパ或いは基台側ダンパに異常が生じても加振台を安全に停止ができる。
【００１１】
請求項４の加振機によれば、振動床と可動部との間に介装される第一可動部側ばねと、振動床と基台との間に介装される第一基台側ばねと、加振台の一端と振動床との間に介装される第一加振台ばねと、加振台の他端と振動床との間に介装される第二加振台ばねとを備えるので、加振機が二質点に自由度の系となる。そのため、一次モードと二次モードの異なる振動数で加振台の加振が可能となり、複数の振動数での試験が可能となる。また、振動床上に加振台を往復動させるようになっているので、加振機の横幅がコンパクトとなる。さらに、振動床と前記可動部との間に介装される第一可動部側ダンパと、振動床と基台との間に介装される第一基台側ダンパと、加振台の一端と振動床との間に介装される第一加振台ダンパと、加振台の他端と振動床との間に介装される第二加振台ダンパとを備えているので、一部に異常が生じても加振台を安全に停止できる。
【００１２】
請求項５の加振機によれば、ダンパ要素が伸縮時に減衰力を発揮しない状態と、減衰力を発揮する状態とに切替可能な切替部を備えているので、リニアアクチュエータで加振台を加振する際には、ダンパ要素に減衰力を発揮させないようにしてエネルギロスなく加振台の加振が可能となり、加振機の消費エネルギを少なくできる。
【００１３】
請求項６の加振機によれば、ダンパ要素が伸縮時に発揮する減衰力を可変にする減衰力可変部を備えているので、減衰力を変更でき加振台の振幅の制御が可能となる。また、ストロークエンドで減衰力を大きくする場合には、ダンパ要素を加振台の過大ストロークを規制するストッパとしての利用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の加振機によれば、出力の小さなアクチュエータを使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施の形態における加振機の側面図である。
【図２】ダンパ要素としてのダンパの概略断面図である。
【図３】第二の実施の形態における加振機の側面図である。
【図４】第三の実施の形態における加振機の側面図である。
【図５】第四の実施の形態における加振機の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。第一の実施の形態における加振機Ｋ１は、図１に示すように、基台２と、リニアアクチュエータ３と、上記加振台４と、ばね要素５と、ダンパ要素６とを備えて構成されており、ばね要素５とダンパ要素６がリニアアクチュエータ３と加振台４との間に介装してある。そして、この加振機Ｋ１では、リニアアクチュエータ３を駆動してばね要素５を介して加振台４に振動を与えられる。
【００１７】
以下、第一の実施の形態の加振機Ｋ１の各部について詳細に説明する。基台２は、この実施の形態では、加振台４が走行する走行床２ａと、走行床２ａから起立してリニアアクチュエータ３を保持する保持部２ｂとを備えて構成されている。また、走行床２ａには、少なくとも二つ以上であって互いに平行に配置されるガイドレール２ｃが設けられている。
【００１８】
リニアアクチュエータ３は、この実施の形態では、油圧シリンダとされており、基台２の保持部２ｂに保持されるシリンダ３ａと、シリンダ３ａ内に摺動自在に挿入されたピストン３ｂと、シリンダ３ａ内に移動自在に挿入されるとともに一端がピストン３ｂに連結されたピストンロッド３ｃと、シリンダ３ａ内にピストン３ｂで区画したロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに作動油を給排させてシリンダ３ａに対してピストン３ｂを軸方向に相対移動させる油圧ポンプ３ｄとを備えている。そして、このリニアアクチュエータ３にあっては、上記の油圧ポンプ３ｄによってロッド側室Ｒ１へ作動油を供給し、ピストン側室Ｒ２から作動油を排出させて、ピストン３ｂとこれに連結されたピストンロッド３ｃを図１中右方向へ移動させる。また、リニアアクチュエータ３にあっては、ロッド側室Ｒ１から作動油を排出させ、ピストン側室Ｒ２へ作動油を供給して、ピストン３ｂとこれに連結されたピストンロッド３ｃを図１中左方向へ移動させる。すなわち、この実施の形態にあっては、リニアアクチュエータ３における可動部Ｍは、ピストン３ｂとこれに連結されたピストンロッド３ｃで構成され、当該可動部Ｍの軸方向への往復移動を可能とする。
【００１９】
なお、リニアアクチュエータ３は、作動流体を作動油以外の流体、たとえば、気体を使用する空圧シリンダであってもよいし、このようなシリンダ型のアクチュエータ以外にも、リニアモータ、或いは、回転型のモータと送りねじ機構とでなるリニアアクチュエータとされてもよい。そして、リニアモータであれば、磁石と電磁石とで構成され、いずれか一方を可動部とすればよく、回転型のモータと送りねじ機構とでなるリニアアクチュエータにあっても、モータ或いは送りねじ機構にて直線運動を呈する部材を可動部とすればよい。
【００２０】
他方、加振台４は、図示しない試験片を取り付け可能な台本体４ａと、台本体４ａの下部に設けられてガイドレール２ｃを走行する複数のベアリング４ｂとを備えている。ベアリング４ｂとガイドレール２ｃとでリニアガイドを構成しており、加振台４は、リニアガイドによって案内されて上記した基台２の走行床２ａ上を図１中左右方向となるリニアアクチュエータ３の伸縮方向に一致する方向へ走行できるようになっている。よって、この実施の形態の場合、少なくとも二つ以上のガイドレール２ｃが平行に設けられていて、加振台４は、傾かずに基台２上を往復動できる。
【００２１】
なお、この実施の形態では、リニアガイドを設けて基台２の走行床２ａを加振台４がリニアアクチュエータ３の伸縮方向に一致する方向へ往復動可能となっているが、リニアガイドを設ける代わりに、加振台４に走行床２ａを走行可能な車輪を設けて加振台４が走行床２ａ上を走行できるようにしてもよいし、また、基台２の走行床２ａ側にガイドロッドを設け、ガイドロッドに摺接するブッシュを加振台４に取り付けて、加振台４のリニアアクチュエータ３の伸縮方向に一致する方向への移動を案内するようにしてもよい。また、加振台４の床本体４ａの下面或いは基台２の走行床２ａの上面に多数のボールを配して、加振台４に走行床２ａ上を走行させるようにしてもよい。さらには、走行床２ａにローラを多数配置しておき、当該ローラ上を加振台４に走行させるようにしてもよく、走行床２ａと加振台４を低摩擦材量で形成してこれらの接触面を平滑にして、走行床２ａ上を加振台４に滑らせるようにしてもよい。なお、基台２は、リニアアクチュエータ３を保持できればよいので、走行床２ａは必須ではないが、上述したように、走行床２ａを設ける方が、加振台４の走行に適する環境を提供できるので、加振台４の円滑な移動を実現できる。また、走行床２ａの設置に代えて、加振台４を空気圧または油圧を利用して非接触でスライドさせるスライド機構を設けてもよい。
【００２２】
ばね要素５は、この場合、コイルばねとされており、一端が加振台４に連結され、他端がリニアアクチュエータ３のピストンロッド３ｃに連結されている。そして、リニアアクチュエータ３を駆動させると、ばね要素５を伸縮させて、加振台４の振動を実現できる。つまり、ばね要素５を介してリニアアクチュエータ３の可動部Ｍの往復動を加振台４へ伝達できるようになっている。なお、ばね要素５は、コイルばねに限定されず、外力を受けて伸縮し、当該伸縮に伴って外力に対抗する反力を発生する弾性体であればよい。
【００２３】
ダンパ要素６は、この場合、図２に示すように、一つの液圧ダンパで構成されており、この液圧ダンパは、詳細には、シリンダ６ａと、シリンダ６ａ内に摺動自在に挿入されたピストン６ｂと、シリンダ６ａ内に移動自在に挿入されるとともに途中にピストン６ｂが連結されたピストンロッド６ｃと、シリンダ６ａ内にピストン６ｂで区画した伸側室６ｄと圧側室６ｅと、伸側室６ｄと圧側室６ｅとを連通する通路６ｆと、伸側室６ｄと圧側室６ｅとを連通するバイパス通路６ｇと、通路６ｆの途中に設けられて通過する液体の流れに与える抵抗を変更可能な減衰力可変バルブ６ｈと、バイパス通路６ｇの途中に設けられてバイパス通路６ｇを開閉する開閉バルブ６ｉとを備えて構成されている。減衰力可変バルブ６ｈは、図示したところでは、ソレノイドで弁体を駆動して流路面積を変更可能な電磁バルブとされているが、ソレノイド以外のアクチュエータで弁体を駆動するバルブであってもよい。また、開閉バルブ６ｉについても、図示したところでは、ソレノイドで弁体を駆動して流路を開閉する電磁バルブとされているが、ソレノイド以外のアクチュエータで弁体を駆動するバルブであってもよい。これら減衰力可変バルブ６ｈおよび開閉バルブ６ｉは、制御装置Ｃに接続されており、制御装置Ｃの指令通りに制御できるようになっている。
【００２４】
そして、このダンパ要素６にあっては、開閉バルブ６ｉを閉じた状態で外力によって伸長せしめられる場合、圧縮される伸側室６ｄから通路６ｆおよび減衰力可変バルブ６ｈを通過して拡大される圧側室６ｅへ液体が移動する。この液体の通過に対して、減衰力可変バルブ６ｈが抵抗を与えて伸側室６ｄと圧側室６ｅに差圧を生じるため、ダンパ要素６は、伸長を妨げる減衰力を発揮する。減衰力可変バルブ６ｈが液体の流れに与える抵抗を変更して、ダンパ要素６における減衰力が調整されるので、ダンパ要素６の発揮する減衰力を可変にできる。
【００２５】
また、このダンパ要素６にあっては、開閉バルブ６ｉを閉じた状態で外力によって収縮せしめられる場合、圧縮される圧側室６ｅから通路６ｆおよび減衰力可変バルブ６ｈを通過して拡大される伸側室６ｄへ液体が移動する。この液体の通過に対して、減衰力可変バルブ６ｈが抵抗を与えて圧側室６ｅと伸側室６ｄに差圧を生じるため、ダンパ要素６は、収縮を妨げる減衰力を発揮する。減衰力可変バルブ６ｈが液体の流れに与える抵抗を変更して、ダンパ要素６における減衰力が調整されるので、ダンパ要素６の発揮する減衰力を可変にできる。よって、減衰力可変バルブ６ｈは、ダンパ要素６が伸縮時に発揮する減衰力を可変にする減衰力可変部として機能している。
【００２６】
他方、開閉バルブ６ｉを開いてバイパス路６ｇが開放された状態では、外力によってダンパ要素６が伸縮せしめられる場合、液体は、減衰力可変バルブ６ｈよりも抵抗の小さいバイパス路６ｇを優先して通過するため、ダンパ要素６は、伸縮を妨げる減衰力をほとんど発揮しない状態となる。よって、バイパス路６ｇおよび開閉バルブ６ｉは、ダンパ要素６を伸縮時に減衰力を発揮しない状態と、減衰力を発揮する状態とに切替え可能な切替部として機能している。
【００２７】
以上より、ダンパ要素６は、本実施の形態の場合、開閉バルブ６ｉを開くと減衰力を発揮せず、ばね要素５の伸縮を妨げない状態となり、反対に、開閉バルブ６ｉを閉じると減衰力を発揮してばね要素５の伸縮を妨げる状態となる。
【００２８】
ダンパ要素６の前記した構造は一例であって、その構造を任意に設計変更可能であり、他の構造を採用できる。たとえば、前記したところでは、ダンパ要素６は、伸側室６ｄと圧側室６ｅの双方にピストンロッド６ｃが挿通されるいわゆる両ロッド型のダンパとされているが、片ロッド型のダンパとされもよいし、液圧ダンパ以外にも空圧ダンパを用いてもよい。また、ダンパ要素６は、バイフロー型のダンパであってもよし、ユニフロー型のダンパであってもよい。さらに、作動流体についても作動油の他、水、水溶液、電磁粘性流体、或いは電気粘性流体を利用してもよい。電磁粘性流体を用いる場合には、減衰力可変部に通路６ｆに磁界を作用させるコイルを採用すればよく、電気粘性流体を用いる場合には、減衰力可変部に通路６ｆに電界を作用させればよい。
【００２９】
このように構成された加振機Ｋ１にあっては、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍであるピストン３ｂとピストンロッド３ｃを往復動させると、ばね要素５が伸縮する。そして、上記可動部Ｍの振動は、当該ばね要素５を介して加振台４へ伝達されるので、この加振機Ｋ１は、加振台４を基台２に対して相対的に移動できる。加振台４を加振する場合、ダンパ要素６の切替部である開閉バルブ６ｉを開弁させてバイパス路６ｇを有効として、ダンパ要素６が減衰力を発揮しない状態とするようにするとよい。このようにすれば、ダンパ要素６がリニアアクチュエータ３の駆動による加振台４の加振を妨げないので、リニアアクチュエータ３の運動エネルギをロスなく加振台４の加振へ使用できる。よって、ダンパ要素６に切替部を設ければ、加振機Ｋ１の消費エネルギを小さくできる。なお、ダンパ要素６が切替部を備えておらず、伸縮中は減衰力を発揮し続けるようになっていても、加振台４の加振は可能であり、切替部を備えていないダンパ要素の使用も可能である。
【００３０】
そして、ばね要素５の質量を無視すれば、加振台４の質量および加振台４に取り付ける図示しない試験片の質量とばね要素５のばね定数で決まる固有振動数、すなわち、加振台４とばね要素５の系における固有振動数でリニアアクチュエータ３の可動部Ｍを往復動させると、ばね要素５が固有振動数で伸縮して加振台４が共振するので、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍの振幅が増幅されて可動床４に伝達される。このように固有振動数に一致する振動数で加振台４を加振させると、リニアアクチュエータ３の推力が小さく、最初のうちは加振台４の振幅が小さくとも、徐々に加振台４の振幅が大きくなり、加振台４は大きく振動する。
【００３１】
つづいて、加振台４を停止させる場合、ダンパ要素６の開閉バルブ６ｉを閉弁して通路６ｇを遮断し、ダンパ要素６に減衰力を発揮させるようにする。なお、この場合、リニアアクチュエータ３を停止すればよいが、積極的に加振台４の振動と逆位相で伸縮させるようにしてもよい。加振台４の振動は、ダンパ要素６の伸縮によって発生する減衰力で抑制され、加振台４の運動エネルギおよびばね要素５の弾性エネルギがダンパ要素６によって熱に変換され、加振台４は安全に停止する。また、加振台４の振幅を制御したい場合にも、ダンパ要素６に減衰力を発揮させて、加振台４の振動が抑制されるので、加振台４の振幅を制御できる。具体的には、リニアアクチュエータ３を駆動しつつ、ダンパ要素６の減衰力を調節して、所望する加振台４の振幅を実現できる。
【００３２】
このように、本発明の加振機Ｋ１では、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍの振幅を増幅して、加振台４の大きな振幅での振動を実現できる。これにより、加振機Ｋ１では、加振台４の振幅よりも短いストローク長を持つリニアアクチュエータ３を利用できる。そして、本発明の加振機Ｋ１では、加振台４を停止させる場合にはダンパ要素６が発生する減衰力を利用でき、リニアアクチュエータ３が大きな推力を発揮する必要がない。よって、本発明の加振機Ｋ１によれば、出力の小さなアクチュエータの使用が可能となる。また、出力の小さなリニアアクチュエータ３を利用すれば足りるので、装置を大型化せず、低コストでともに、消費電力を低減できるという共振を利用した加振機のメリットを最大限に享受可能となる。また、ダンパ要素６の減衰力を変更できるので、リニアアクチュエータ３で大きな出力を発揮して加振台４の振幅を制御する必要がなく、ダンパ要素６の減衰力を変更して加振台４の振幅を制御できる。
【００３３】
なお、ダンパ要素６は、リニアアクチュエータ３と加振台４との間に両者に連結されて介装されているが、基台２と加振台４との間への介装も可能である。減衰力可変バルブ６ｈをシリンダ６ａ側に設置する場合、基台２と加振台４との間へのダンパ要素６の介装を考えると、基台２にシリンダ６ａを連結するようにしておけば、減衰力可変バルブ６ｈが基台２側に連結されて振動しないので、ソレノイドへの配線の取り回しが容易となる。
【００３４】
また、ダンパ要素６は、前述したところでは、通路６ｆを減衰力可変バルブ６ｈで通過する液体の流れに与える抵抗を変更可能としているが、ダンパ要素６がストロークエンド近傍まで変位するとそれ以上のストロークエンド側への変位に対しては通路６ｆを絞る或いは遮断するようにすれば、ダンパ要素６が加振台４の過大振幅を規制するストッパとして機能できる。具体的には、図２に示すように、シリンダ６ａの両端近傍に通路６ｆに接続されるポート６ｊ，６ｋが設けられており、シリンダ６ａに対してピストン６ｂが伸側のストロークエンド近傍まで変位するとポート６ｊに差し掛かって、それ以上の伸側のストロークエンド側への変位に対して徐々にポート６ｊを遮断するようになっていて、ダンパ要素６が発揮する減衰力が大きくなるようになっている。反対に、シリンダ６ａに対してピストン６ｂが圧側のストロークエンド近傍まで変位するとポート６ｋに差し掛かって、それ以上の圧側のストロークエンド側への変位に対して徐々にポート６ｋを遮断するようになっていて、ダンパ要素６が発揮する減衰力が大きくなるようになっている。このようにダンパ要素６を構成すれば、ダンパ要素６にストッパ機能を持たせて加振台４の過大振幅の規制が可能となる。このように、減衰力可変バルブ６ｈに加えて、ピストン６ｂによってポート６ｊ，６ｋを遮断させる機構をも含めて減衰力変更部を構成するようにしてもよい。なお、ダンパ要素６がストロークエンド近傍まで変位する際に、減衰力を大きくする構造は、前記した構造に限られず、たとえば、減衰力可変バルブ６ｈを制御してストロークエンド近傍まで変位する際に流路面積を絞り、ストッパ機能を実現できる。ダンパ要素６にストッパ機能を設けるのではなく、図１中破線で示すように、基台２に加振台４が最大ストロークした際に当接して加振台４のそれ以上の同方向のストロークを規制するストッパＳ１，Ｓ２を設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、ばね要素５は、図１に示したところでは、加振台４とリニアアクチュエータ３との間に設けた一つのばねで構成されているが、図３に示した、第二の実施の形態の加振機Ｋ２のように、ばね要素を加振台４とリニアアクチュエータ３との間に介装した可動部側ばね５１と、加振台４と基台２に設けたばね受部２ｄとの間に介装される基台側ばね５２とで構成してもよい。この場合、加振台４が可動部側ばね５１と基台側ばね５２とで挟まれる格好となっている。可動部側ばね５１と基台側ばね５２は、圧縮状態で介装されてもよいし、自然長或いは伸長状態で介装されてもよい。また、可動部側ばね５１と基台側ばね５２のばね定数は、同じでも異なっていてもよいが、加振台４を加振しやすい固有振動数になるように前記ばね定数を設定すればよい。
【００３６】
また、ダンパ要素についても、ダンパ要素を加振台４とリニアアクチュエータ３との間に介装した可動部側ダンパ６１と、加振台４と基台２に設けたばね受部２ｄとの間に介装される基台側ダンパ６２とで構成してもよい。可動部側ダンパ６１および基台側ダンパ６２は、前述した第一の実施の形態におけるダンパ要素６の具体的構成と同様に構成されればよいが、他の構成を備えるダンパであってもよく、また、第一の実施の形態におけるダンパ要素６で説明した前述の各種バリエーションを適用できる。ダンパ要素を可動部側ダンパ６１と基台側ダンパ６２とで構成したので、いずれか一方のダンパ６１，６２に異常が認められても、他方の正常なダンパを利用して加振台４を安全に停止させうる。
【００３７】
さらに、この場合、可動部側ダンパ６１或いは基台側ダンパ６２の一方についてのみ減衰力可変部を設けて、加振台４の振幅の制御の際には減衰力可変部を備えているダンパについてのみ減衰力を変更して、振幅制御を行ってもよい。可動部側ダンパ６１の一端をリニアアクチュエータ３に連結するのではなく、基台２に連結するようにして、基台２に対する加振台４の振動を減衰させるようにしてもよい。また、可動部側ダンパ６１或いは基台側ダンパ６２の一方が発生する減衰力で、加振台４を安全に停止できるようであれば、いずれか一方のみを設けてダンパ要素としてもよい。
【００３８】
このように構成された第二の実施の形態の加振機Ｋ２にあっても、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍの振幅を増幅して、加振台４の大きな振幅の振動を実現できる。よって、本発明の加振機Ｋ２によれば、出力の小さなアクチュエータの使用が可能となる。また、出力の小さなリニアアクチュエータ３を利用すれば足りるので、装置が大型化せず、低コストでともに、消費電力を低減できるという共振を利用した加振機のメリットを最大限に享受できる。
【００３９】
第三の実施の形態における加振機Ｋ３について説明する。加振機Ｋ３は、図４に示すように、基台２と、加振台４が往復動可能に積載される振動床７と、リニアアクチュエータ３における可動部Ｍの往復動を振動床７に伝達する第一のばね１０と、振動床７の往復動を加振台４に伝達する第二のばね１１と、振動床７の往復動を抑制可能な第一のダンパ１２と、加振台４の往復動を抑制可能な第二のダンパ１３とを備えて構成されている。
【００４０】
振動床７は、この実施の形態では、加振台４が走行する床本体７ａと、床本体７ａの両端から起立するばね受部７ｂと、床本体７ａの図４中上端に設けたガイドレール７ｃと、基台２の走行床２ａに設けたガイドレール２ｃを走行する複数のベアリング７ｄとを備えて構成されている。第一の実施の形態の加振機Ｋ１では、加振台４に設けたベアリング４ｂに走行床２ａのガイドレール２ｃを走行させてリニアガイドを構成していたが、本実施の形態では、振動床７に設けたベアリング７ｄにガイドレール２ｃを走行させるようになっており、振動床７は、走行床２ａ上をリニアアクチュエータ３の伸縮方向へ往復動できるようになっている。なお、リニアガイドに代えて、振動床７に走行床２ａを走行可能な走行輪を設ける等とできるのは、第一の実施の形態の加振台４が基台２の走行床２ａ上を走行する構造について説明したのと同様である。
【００４１】
加振台４は、振動床７における床本体２ａに積載され、ガイドレール７ｃを走行するベアリング４ｂを備えている。ベアリング４ｃとガイドレール７ｃとでリニアガイドが構成されていて、加振台４は、ベアリング４ｂを介して振動床７に設けたガイドレール７ｃ上を往復動可能とされている。ガイドレール７ｃとガイドレール２ｃは、同一方向に沿って設けられており、加振台４は、振動床７上をリニアアクチュエータ３の伸縮方向へ往復動できるようになっている。ガイドレール７ｃが二つ以上が平行に設けられているので、加振台４は、傾かずに振動床７上を往復動できる。なお、リニアガイドに代えて、加振台４に振動床７を走行可能な走行輪を設ける等とできるのは、第一の実施の形態の加振台４が基台２の走行床２ａ上を走行する構造について説明したのと同様である。
【００４２】
第三の実施の形態の加振機Ｋ３では、ばね要素は、前記した第一のばね１０と第二のばね１１とで構成されている。第一のばね１０は、この場合、コイルばねとされており、リニアアクチュエータ３における可動部Ｍと振動床７との間に介装されており、可動部Ｍを駆動して往復動させると、この往復動を振動床７に伝達するようになっている。第二のばね１１は、この場合、コイルばねとされており、振動床７のばね受部７ｂと加振台４との間に介装されており、振動床７の往復動を加振台４に伝達するようになっている。よって、リニアアクチュエータ３を駆動して駆動部Ｍを往復動するので、ばね要素である第一のばね１０および第二のばね１１が伸縮して、加振台４が振動する。つまり、この第三の実施の形態の加振機Ｋ３にあっても、ばね要素を介してリニアアクチュエータ３の可動部Ｍの往復動を加振台４へ伝達できるようになっている。なお、第一のばね１０と第二のばね１１は、コイルばねに限定されず、外力を受けて伸縮し、当該伸縮に伴って外力に対抗する反力を発生する弾性体であればよい。また、第一のばね１０および第二のばね１１のばね定数は、同じでも異なっていてもよいが、加振台４を加振しやすい固有振動数になるように前記ばね定数を設定すればよい。
【００４３】
第三の実施の形態の加振機Ｋ３では、ダンパ要素は、前記した第一のダンパ１２と第二のダンパ１３とで構成されている。第一のダンパ１２は、この場合、前述した第一の実施の形態の加振機Ｋ１におけるダンパ要素６としてのダンパと同様の構成を備えており、リニアアクチュエータ３における可動部Ｍと振動床７との間に介装されている。第一のダンパ１２は、減衰力を発揮する状態と発揮しない状態を切り替え可能であって、また、減衰力を発揮する状態では減衰力を変更できるようになっている。そして、第一のダンパ１２が減衰力を発揮する状態では、可動部Ｍと振動床７の相対振動が減衰力によって抑制され、第一のダンパ１２が減衰力を発揮しない状態では、リニアアクチュエータ３による振動床７の加振を妨げないようになっている。第一のダンパ１２は、基台２と振動床７との間に介装されてもよく、また、第一のダンパ１２にあってもダンパ要素６と同様にストロークエンドで減衰力を大きくして振動床７の過大なストロークを規制するストッパとして機能を発揮するよう構成されてもよい。なお、第一のダンパ１２についても、減衰力の変更および減衰力の発揮の可不可を切り替えられないパッシブなダンパとされてもよい。
【００４４】
第二のダンパ１３は、この場合、前述した第一の実施の形態の加振機Ｋ１におけるダンパ要素６としてのダンパと同様の構成を備えており、振動床７と加振台４との間に介装されている。具体的には、第二のダンパ１３は、振動床７のばね受部７ｂと加振台４との間に介装されている。第二のダンパ１３は、減衰力を発揮する状態と発揮しない状態を切り替え可能であって、また、減衰力を発揮する状態では減衰力を変更できるようになっている。そして、第二のダンパ１３が減衰力を発揮する状態では、振動床７と加振台４の相対振動が減衰力によって抑制され、第二のダンパ１３が減衰力を発揮しない状態では、リニアアクチュエータ３によって駆動される振動床７による加振台４の加振を妨げないようになっている。なお、第二のダンパ１３は、基台２と加振台４との間に介装されてもよく、また、第二のダンパ１３にあってもダンパ要素６と同様にストロークエンドで減衰力を大きくして振動床７の過大なストロークを規制するストッパとして機能を発揮するよう構成されてもよい。なお、第二のダンパ１３についても、減衰力の変更および減衰力の発揮の可不可を切り替えできないパッシブなダンパとされてもよい。第二のダンパ１３が基台２と加振台４との間に介装される場合、減衰力不足とならなければ、第一のダンパ１２を省略できる。
【００４５】
このように構成された加振機Ｋ３にあっては、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍであるピストン３ｂとピストンロッド３ｃを往復動させると、第一のばね１０が伸縮して振動床７に可動部Ｍの往復動が伝達されて振動床７が振動する。この振動床７の振動によって第二のばね１１が伸縮して加振台４も振動する。このように、可動部Ｍの振動は、当該ばね要素である第一のばね１０および第二のばね１１を介して加振台４へ伝達され、この加振機Ｋ３は、加振台４を基台２に対して相対的に移動できる。加振台４を加振する場合、ダンパ要素である第一のダンパ１２および第二のダンパ１３が減衰力を発揮しない状態としておけば、リニアアクチュエータ３の駆動による運動エネルギをロスなく加振台４を加振できる。この実施の形態の場合、振動床７と加振台４の二質点を備え、リニアアクチュエータ３と振動床７との間に第一のばね１０が介装され、振動床７と加振台４との間に第二のばね１１が介装されているので、この系では、一次モードと一次モードより高い振動数の二次モードの二つの固有振動数を備えている。一次モードでは、振動床７と加振台４の振動方向が同じ方向となり、二次モードでは、振動床７と加振台４の振動方向が逆方向となる。一次モード或いは二次モードの固有振動数で加振台４を加振すれば大きな振幅の振動を得られる。一次モードによる加振では、振動床７と加振台４とが同方向に振動するので、二次モードによる加振に比較して加振台４の振幅を大きくしやすい利点がある。なお、ダンパ要素である第一のダンパ１２および第二のダンパ１３が切替部を備えておらず、伸縮中は減衰力を発揮し続けるパッシブなダンパであっても、加振台４の加振は可能であり、使用できる。
【００４６】
このように固有振動数に一致する振動数で加振台４を加振させると、リニアアクチュエータ３の推力が小さく、最初のうちは加振台４の振幅が小さくとも、徐々に加振台４の振幅が大きくなり、加振台４は、大きく振動できる。
【００４７】
つづいて、加振台４を停止させる場合、ダンパ要素である第一のダンパ１２および第二のダンパ１３が発生する減衰力で加振台４および振動床７の振動を減衰させるので、加振台４および振動床７を安全に停止できる。この実施の形態の加振機Ｋ３にあっても、加振台４および振動床７の運動エネルギおよびばね要素の弾性エネルギがダンパ要素によって熱に変換され、加振台４を安全に停止できる。なお、二質点二自由度の系では、リニアアクチュエータ３で加振する振動数が振動床７の振動を停止或いは振幅を減少させうる振動数があるので、そのような振動数でリニアアクチュエータ３を駆動するようにすると速やかに加振台４の振動を停止可能である。
【００４８】
また、加振台４の振幅を制御したい場合にも、ダンパ要素である第一のダンパ１２および第二のダンパ１３に減衰力を発揮させて、加振台４の振動が抑制されるので、加振台４の振幅を制御できる。具体的には、リニアアクチュエータ３を駆動しつつ、ダンパ要素である第一のダンパ１２および第二のダンパ１３の一方または両方の減衰力を調節して、所望する加振台４の振幅を実現できる。なお、第二のダンパ１３を基台２と加振台４との間に介装して第一のダンパ１２を省略する場合には、第二のダンパ１３の減衰力を調節すれば加振台４の振幅の制御が可能となる。
【００４９】
このように、本発明の加振機Ｋ３では、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍの振幅を増幅して、加振台４の大きな振幅の振動を実現できる。これにより、加振機Ｋ３では、加振台４の振幅よりも短いストローク長を持つリニアアクチュエータ３を利用できる。そして、本発明の加振機Ｋ３では、加振台４の振幅を制御する場合、或いは、停止させる場合にはダンパ要素が発生する減衰力を利用でき、リニアアクチュエータ３が大きな推力を発揮する必要がない。よって、本発明の加振機Ｋ３によれば、出力の小さなアクチュエータの使用が可能となる。また、出力の小さなリニアアクチュエータ３を利用すれば足りるので、装置を大型化せず、低コストでともに、消費電力を低減できるという共振を利用した加振機のメリットを最大限に享受できる。
【００５０】
さらに、加振機Ｋ３は、振動床７の上に加振台４を往復動可能に積載しているので、加振機Ｋ３の図４中の横方向幅を短くでき、加振機Ｋ３をコンパクトにできる。
【００５１】
また、加振機Ｋ３が二質点二自由度の系となるため、一次モードと二次モードの異なる振動数で加振台４の振動を実現可能であるので、複数の振動周波数で試験片の振動試験の実行が可能となる。
【００５２】
なお、第一のダンパ１２を基台２と振動床７とに連結するようにし、第二のダンパ１３を加振台４と振動床７とに連結するようにしておけば、第一のダンパ１２および第二のダンパ１３の切替部および減衰力可変部におけるソレノイドへの配線の取り回しが容易となる。第一のダンパ１２および第二のダンパ１３にストッパ機能を設けるのではなく、図４中破線で示すように、基台２に振動床７が最大ストロークした際に当接して振動床７のそれ以上の同方向のストロークを規制するストッパＳ３，Ｓ４を設けるとともに、振動床７に加振台４の最大ストロークを規制するストッパＳ５，Ｓ６を設けるようにしてもよい。
【００５３】
また、第一のばね１０は、図４に示したところでは、振動床７とリニアアクチュエータ３との間に設けた一つのばねで構成されているが、図５に示した、第四の実施の形態の加振機Ｋ４のように、振動床７とリニアアクチュエータ３の可動部Ｍとの間に介装した第一可動部側ばね７１と、振動床７と基台２に設けたばね受部２ｄとの間に介装される第一基台側ばね７２とで構成してもよい。この場合、振動床７が第一可動部側ばね７１と第一基台側ばね７２とで挟まれる格好となっている。第一可動部側ばね７１と第一基台側ばね７２は、圧縮状態で介装されてもよいし、自然長或いは伸長状態で介装されてもよい。
【００５４】
さらに、第二のばね１１は、図４に示したところでは、振動床７と加振台４との間に設けた一つのばねで構成されているが、図５に示した、第四の実施の形態の加振機Ｋ４のように、振動床７の一端に設けたばね受部７ｂと加振台４との間に介装した第一加振台ばね７３と、振動床７の他端に設けたばね受部７ｅと加振台４との間に介装される第二加振台ばね７４とで構成してもよい。この場合、加振台４が第一加振台ばね７３と第二加振台ばね７４とで挟まれる格好となっている。第一加振台ばね７３と第二加振台ばね７４は、圧縮状態で介装されてもよいし、自然長或いは伸長状態で介装されてもよい。また、第一可動部側ばね７１、第一基台側ばね７２、第一加振台ばね７３および第二加振台ばね７４の各ばね定数は、同じでも異なっていてもよいが、加振台４を加振しやすい固有振動数になるように前記ばね定数を設定すればよい。
【００５５】
また、第一のダンパ１２は、図４に示したところでは、振動床７とリニアアクチュエータ３との間に設けた一つのダンパで構成されているが、図５に示した、第四の実施の形態の加振機Ｋ４のように、振動床７とリニアアクチュエータ３の可動部Ｍとの間に介装した第一可動部側ダンパ８１と、振動床７と基台２に設けたばね受部２ｄとの間に介装される第一基台側ダンパ８２とで構成してもよい。この場合、第一可動部側ダンパ８１は、基台２と振動床７との間への介装も可能である。
【００５６】
さらに、第二のダンパ１３は、図４に示したところでは、振動床７と加振台４との間に設けた一つのダンパで構成されているが、図５に示した、第四の実施の形態の加振機Ｋ４のように、振動床７の一端に設けたばね受部７ｂと加振台４との間に介装した第一加振台ダンパ８３と、振動床７の他端に設けたばね受部７ｅと加振台４との間に介装される第二加振台ダンパ８４とで構成してもよい。
【００５７】
この場合、第一加振台ダンパ８３および第二加振台ダンパ８４は、基台２と加振台４との間への介装も可能である。
第一可動部側ダンパ８１、第一基台側ダンパ８２、第一加振台ダンパ８３および第二加振台ダンパ８４は、前述した第一の実施の形態におけるダンパ要素６の具体的構成と同様に構成されればよいが、他の構成を備えるダンパであってもよく、また、第一の実施の形態におけるダンパ要素６で説明した前述の各種バリエーションを適用可能である。
【００５８】
さらに、この場合、第一可動部側ダンパ８１と第一基台側ダンパ８２の一方と、第一加振台ダンパ８３と第二加振台ダンパ８４の一方についてのみ減衰力可変部を設けて、加振台４の振幅の制御の際には減衰力可変部を備えているダンパについてのみ減衰力を変更して、振幅制御を行うようにしてもよい。第一可動部側ダンパ８１と第一基台側ダンパ８２の一方と、第一加振台ダンパ８３と第二加振台ダンパ８４の一方について異常が認められても、正常なダンパを利用して加振台４を安全に停止できる。
【００５９】
このように構成された第四の実施の形態の加振機Ｋ４にあっても、第三の実施の形態の加振機Ｋ３と同様に、二質点二自由度の系であるから一次モード或いは二次モードの固有振動数で加振すれば、リニアアクチュエータ３の可動部Ｍの振幅を増幅して加振台４の大きな振幅での振動を実現できる。よって、本発明の加振機Ｋ４によれば、出力の小さなアクチュエータの使用が可能となる。また、出力の小さなリニアアクチュエータ３を利用すれば足りるので、装置を大型化せず、低コストでともに、消費電力を低減できるという共振を利用した加振機のメリットを最大限に享受できる。
【００６０】
さらに、加振機Ｋ４は、振動床７の上に加振台４を往復動可能に積載しているので、加振機Ｋ４の図５中の横方向幅を短くでき、加振機Ｋ４をコンパクトにできる。
【００６１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。
【符号の説明】
【００６２】
２  基台、３  リニアアクチュエータ、４  加振台、５  ばね要素、６  ダンパ要素、６ｈ  減衰力可変バルブ（減衰力可変部）、６ｉ  開閉バルブ（切替部）、７  振動床、１０  第一のばね、１１  第二のばね、１２  第一のダンパ、１３  第二のダンパ、５１  可動部側ばね、５２  基台側ばね、６１  可動部側ダンパ、６２  基台側ダンパ、７１  第一可動部側ばね、７２  第一基台側ばね、７３  第一加振台ばね、７４  第二加振台ばね、８１  第一可動部側ダンパ、８２  第一基台側ダンパ、８３  第一加振台ダンパ、８４  第二加振台ダンパ、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４  加振機、Ｍ  可動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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