(57)【要約】【課題】エネルギ効率を向上する加振試験装置を提供すること。【解決手段】本発明の加振試験装置は、モータ２と、このモータの回転子を貫通して設けられ、試験片を加振する加振軸１と、前記モータの回転子の回転運動を前記加振軸の直線運動に変換する変換手段４、５とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2009058251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
このモータの回転子を貫通して設けられ、試験片を加振する加振軸と、
前記モータの回転子の回転運動を前記加振軸の直線運動に変換する変換手段とを備えることを特徴とする加振試験装置。
【請求項２】
前記加振軸は、中空状に形成され、この中空部に前記ハウジング部に対する前記加振軸の変位量を検出する変位検出手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の加振試験装置。
【請求項３】
前記変位検出手段は、前記加振軸に設置されるマグネットと、前記加振軸の中空部内に相対変位可能に設置され、コイル線が配設された磁歪管とを備え、
前記コイル線に電流を流すと周回磁束が生じ、この周回磁束と直交する方向に前記マグネットから磁界を加えると磁歪管にねじれが生じるウィーデマン効果に基づき前記加振軸の変位量を検出することを特徴とする請求項２に記載の加振試験装置。
【請求項４】
前記モータを内装するハウジング部とを備え、
前記ハウジングは、円筒形状を有し、その壁部に前記モータを冷却する冷媒が流通することを特徴とする請求項３に記載の加振試験装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記壁部を軸方向に貫通する貫通孔と、隣接する各貫通孔の開口部をつなぎ、前記貫通孔を直列に接続するパイプ材を備えることを特徴とする請求項４に記載の加振試験装置。
【請求項６】
前記変換手段は、
前記加振軸の外周面に形成された螺子溝と、
前記加振軸の外周面軸方向に形成された軸方向溝と、
前記螺子溝にボールを介して接続し、前記モータの回転子とともに回転する一方、前記ハウジング部に回転自在に支持されたボール螺子ナットと、
前記軸方向溝に係合して、前記加振軸の回転を禁止するスプラインナットとを備えたことを特徴とする請求項４に記載の加振試験装置。
【請求項７】
前記加振軸は、外周面に螺子溝が形成された螺子溝部と、前記ハウジング部に対して軸方向に摺動可能に、かつ回転不可能に支持される摺動部とからなり、
前記変換手段は、
前記加振軸の螺子溝と摺動部と、
前記螺子溝にボールを介して接続し、前記モータの回転子とともに回転する一方、前記ハウジング部に回転自在に支持されたボール螺子ナットとを備えたことを特徴とする請求項４に記載の加振試験装置。
【請求項８】
前記摺動部は、軸方向から見て多角形断面の棒状に形成され、
前記ハウジング部は、前記摺動部の断面形状に相似した孔部を備えることを特徴とする請求項７に記載の加振試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加振試験装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加振試験装置には、試験装置本体の他に試験装置を駆動する油圧源が別置され、一方向にのみ回転駆動する油圧源は、加振試験装置のシリンダと油圧ホースを介して接続される。さらに加振試験装置と駆動源の間の油圧ホースに高速応答性のサーボ弁を接続し、サーボ弁の切り換えにより、シリンダの移動速度や荷重を制御している（特許文献１参照のこと）。
【特許文献１】特開昭５３−２３６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の加振試験装置にあっては、駆動源が常に試験機の最大負荷に対応した圧力、流量を発生しているため、実際に要求される圧力や流量が低い場合にはエネルギ損失が大きくなる。損失が大きくなることで、発熱量が増大し、熱を放出するための冷却装置の容量が大きくなり、サイズが大型化する。
【０００４】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エネルギ効率を向上する加振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】
【０００５】
本発明は、モータと、このモータの回転子を貫通して設けられ、試験片を加振する加振軸と、前記モータの回転子の回転運動を前記加振軸の直線運動に変換する変換手段とを備えることを特徴とする加振試験装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、モータを加振試験装置の駆動源とすることで、エネルギー効率を向上することができる。また加振軸をモータの回転子を貫通させ、回転子の回転運動を加振軸の直進運動に変換する変換出段を備え、駆動源としてモータを用いることでエネルギ効率を向上することができる。また、モータの回転数を制御することで、加振軸のストローク量を制御し、変速用のギヤ等を設ける必要がなく、加振試験装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の加振試験装置の組立図であり、図２は、加振試験装置の構成部品を説明するための分解図である。
【０００８】
本発明の加振試験装置は、不図示の試験片に接続する加振軸１を備える加振部２０と、この加振軸１を軸方向に振幅させるダイレクトドライブモータ（以下、単にモータという。）２を備えるモータ部３０と、このモータ部３０を内装する円筒状のハウジング部４０と、ハウジング部４０をその軸方向に直交する軸周りに揺動可能に支持し、所定角度でハウジング部４０を固定するブラケット部５０とから構成される。ここで、ダイレクトドライブモータとは、モータ２の回転力を間接的機構（ギアボックスなど）を介さずに直接、駆動対象（加振軸１）に伝達するモータである。
【０００９】
加振部２０は、加振軸１と、加振軸１から試験片に作用する荷重を検出するロードセル６と、加振軸１のストローク（変位）量を検出する変位検出手段８と、ボール螺子機構を用いて加振軸１を軸方向にストロークするボール螺子ナット４と、加振軸１の軸心回りの回転を規制するスプラインナット５とを備える。ここで、ボール螺子ナット４とスプラインナット５とは、モータ２のロータの回転運動を加振軸１の直線運動に変換する変換手段を構成する。
【００１０】
加振軸１は、円筒状の部材からなり、その外周面にはボール螺子ナット４にボールを介して面する螺子溝が形成される。さらに加振軸１の外周面には軸方向に凹状のスプライン溝が形成される。このスプライン溝に係合する凸部を備えたスプラインナット５がボール螺子ナット４から軸方向に所定距離離れて配置される。ボール螺子ナット４は後述のハウジング部４０に相対回転可能に支持され、スプラインナット５はハウジング部４０に固定される。
【００１１】
このような構成により、加振軸１とスプラインナット５との相対回転が禁止され、かつハウジング部４０へスプラインナット５が支持されることにより、ハウジング部４０に対する軸方向への移動が禁止されたボール螺子ナット４の回転により加振軸１が軸方向へストロークする。
【００１２】
加振軸１の試験片側一端部にはロードセル６が設置され、加振軸１から試験片に作用する荷重を検出する。他端部には変位検出手段８の環状の電磁石２１が設置される。
【００１３】
変位検出手段８は、電磁石２１と、コイル線が配設された磁歪管２２と、磁歪管２２の端部に設けられる検出部２３とから構成される。パイプ状の磁歪管２２がこの電磁石２１を貫通して中空状の加振軸１内に相対変位可能に配置され、検出部２３で加振軸１のストローク量を検出する。
【００１４】
加振軸１の軸方向ストローク量は、例えば特開平０７−１９００１５号公報に記載の、いわゆるウィーデマン効果を適用する磁歪式の変位検出手段８を用いて検出する。これは、磁歪管２２にコイル線を設け、設けられたコイル線に電流を流すと周回磁束が生じ、この周回磁束と直交する方向に外部（電磁石２１）から磁界を加えると磁歪管２２にねじれが生じる現象で、この現象を応用して検出部２３で検出するものである。
【００１５】
ロードセル６とボール螺子ナット４間の加振軸１の外周部にはボール螺子ナット４と加振軸１の螺子溝間へのダスト等の侵入を防止するブーツ２４が配置される。
【００１６】
ボール螺子ナット４は、モータ２のロータを構成する鉄心９に固定され、鉄心９は加振軸１が貫通するように円筒状に構成される。鉄心９の外周側にはマグネット１０が固定され、マグネット１０の外周面に面してステータ１１が配置される。ステータ１１は、ハウジング部４０の本体部１２内に収装される。モータ２は、不図示のコントローラによりその回転数等の回転条件が制御され、コントローラはモータ２を制御することで加振軸１のストローク量等を制御する。
【００１７】
ハウジング部４０を構成する本体部１２は円筒形状を有し、その壁部を軸方向に貫通する複数の貫通孔が同一円周上に所定の間隔で形成される。この各貫通孔が直列に接続されるように開口端部を連結するＵ字状のパイプ４１が設けられる。そして、この貫通孔内にモータ２を冷却する冷媒を流通させることでハウジング部４０に内装したモータ２の温度を所定温度に制御する。モータ２またはモータ２近傍のハウジング部４０には、モータ２の温度を検出する不図示のセンサが設けられ、検出された温度に応じてコントローラが、冷媒を本体部１２に供給する不図示のポンプの負荷状態を制御する。
【００１８】
本体部１２の試験片側の開口部を閉止するヘッドフランジ１３が設けられ、加振軸１を支持するボール螺子ナット４は、ヘッドフランジ１３の内面に相対回転可能に支持される。ボール螺子ナット４の回転に伴い、ヘッドフランジ１３の中央部に設けられた貫通孔から加振軸１が軸方向に伸縮する。
【００１９】
さらに本体部１２の他方の開口部を閉止するボトムフランジ１４が設けられる。ボトムフランジ１４の内端面には前述のスプラインナット５が固定される。さらにボトムフランジ１４の外端面には変位検出手段８を内装する円筒状の磁歪管ハウジング１５が固定され、その開口部を塞ぐとともに変位検出手段８の検出部２３を固定する磁歪管固定フランジ１６が設置される。
【００２０】
ハウジング部４０の本体部１２の外周面には加振軸１の軸方向に直交する方向に突出する一対の支持軸１７が設けられ、この支持軸１７がブラケット部５０に揺動可能に支持されるとともに所定角度で固定され、加振方向が設定される。
【００２１】
次に作用を説明する。
【００２２】
本発明の加振試験装置は、試験片を加振する加振軸１がボール螺子機構の構成部材として構成され、ボール螺子機構により加振軸１を軸方向へストロークするボール螺子ナット４をモータ２のロータに固定することにより、モータ２によりボール螺子ナット４を直接回転させる構成とした。このため、モータ２の駆動条件を制御することにより、試験片を所定のストローク量、荷重、周波数等で加振するものである。このように、モータ２を駆動源として加振試験装置を構成することで、駆動源として油圧シリンダを用いた場合に比してエネルギ効率を向上することができる。また、加振軸をモータの回転子を貫通して設け、モータ２の回転子の回転運動を加振軸１の直線運動に変換するボール螺子機構を用いて構成される変換手段を備えたので、加振試験装置を小型化することができる。
【００２３】
ハウジング部４０に対して軸方向変位する加振軸１は、中空軸状に構成され、この中空部に加振軸１のストローク量を検出する変位検出手段８が設置される。変位検出手段８としては、たとえば、ウィーデマン効果に基づく磁歪管２２と電磁石２１を用いた変位検出手段が配置される。このような構成とすることで、加振軸１のストローク量を精度よく検出し、また省スペース化を図るとともに、さらに加振軸１を中空状とすることで軽量化を図ることができる。
【００２４】
モータ２を内装するハウジング部４０の壁部には、冷媒を流通する流路（貫通孔）が形成され、モータ２の温度を所定温度に維持することができる。
【００２５】
図３は、第２の実施形態の加振試験装置の分解図である。この実施形態の構成では、加振部２０の構成である筒状の加振軸１とハウジング部４０の構成が第１の実施形態に対して変更される。
【００２６】
具体的には、加振軸１に構成したスプライン溝とスプラインナット５を廃止して、加振軸１は、加振軸１のストローク量を考慮してその長さが設定される螺子溝が形成される螺子部２５と、外形が軸方向から見て多角形断面、例えば四角断面の棒状の摺動部２６とを軸方向に並設する。
【００２７】
そしてこの摺動部２６は、ハウジング部４０に形成された、摺動部２６の断面形状に相似した、つまり四角形の孔部（不図示）を貫通して軸方向に摺動可能に支持されるとともに加振軸１の軸心周りの回転を禁止される。
【００２８】
このような構成とすることにより、第１の実施形態の効果を維持したまま、スプライン溝とスプラインナット５を廃止してコストを低減するとともに、強度を向上することができる。
【００２９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、試験片を加振する加振試験装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用する加振試験装置の組立図である。
【図２】加振試験装置の分解図である。
【図３】第２の実施形態の加振試験装置の分解図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    加振軸
２    モータ
４    ボール螺子ナット
５    スプラインナット
６    ロードセル
８    変位検出手段
９    鉄心
１０    マグネット
１１    ステータ
１２    本体部
１３    ヘッドフランジ
１４    ボトムフランジ
１５    磁歪管ハウジング
１６    磁歪管固定フランジ
１７    支持軸
２０    加振部
２１    電磁石
２２    磁歪管
２３    検出部
２４    ブーツ
２５    螺子部
２６    摺動部
３０    モータ部
４０    ハウジング部
４１    パイプ
５０    ブラケット部
【図１】
2009058251.tif 000003
【図２】
2009058251.tif 000004
【図３】
2009058251.tif 000005