(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機において、前記アクチュエータの可動部に連動する油圧ダンパを備え、前記アクチュエータは油圧シリンダであり、前記油圧シリンダのシリンダロッドに前記油圧ダンパを構成するダンパピストンを結合し、前記油圧ダンパは前記油圧シリンダのシリンダチューブを延長したダンパチューブを備え、前記ダンパチューブ内が前記ダンパピストンによって各ダンパ油圧室に仕切られ、前記各ダンパ油圧室を連通するダンピングオリフィスを備えたことを特徴とする振動／加振試験機。
【請求項２】
直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機において、前記アクチュエータの可動部に連動する油圧ダンパを備え、前記アクチュエータは油圧シリンダであり、前記油圧シリンダのシリンダロッドを中空構造とし、前記シリンダロッドの内部に前記油圧ダンパを構成するダンパピストンを収装したことを特徴とする振動／加振試験機。
【請求項３】
直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機において、前記アクチュエータの可動部に連動する油圧ダンパを備え、前記アクチュエータは油圧シリンダであり、前記油圧シリンダのシリンダロッドを中空構造とし、前記シリンダロッドの内部に前記油圧シリンダの変位量を検出する変位センサを収装したことを特徴とする振動／加振試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被試験体を任意の加振特性で加振し、その耐震性能や耐久性を試験する振動／加振試験機（振動試験機または加振試験機、以下、単に加振試験機とする）においては、フリクション等に起因する有害振動成分を抑え、目標とする加振波形が正しく再現されることが要求される。
【０００３】
従来の有害振動成分の低減方法としては、特公昭５１−２９４１９号、特公平７−３２４１号に示されているように制御入力の補正を行うことが知られている。
【０００４】
また、特公昭５１−２２６２号に開示された加振試験機は、油圧シリンダの各駆動圧室間を結ぶ短絡孔（ダンピングオリフィス）を備え、短絡孔が付与する抵抗により有害振動成分を減衰するものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、このような従来の制御入力の補正を行う改善方法にあっては、複数周波数の有害振動成分が存在する場合に、それぞれの有害振動成分を除去することが難しいという問題点があった。
【０００６】
また、油圧シリンダの各駆動圧室間を結ぶ短絡孔を備えるものにあっては、短絡孔が付与する抵抗により複数周波数の有害振動成分の全てを減衰することが可能である。
【０００７】
しかし、この場合、短絡孔が油圧シリンダの伸縮作動に伴って圧力の上昇する一方の駆動圧室から作動油の一部を他方の駆動圧室へと逃がすため、油圧シリンダを速度零から動かそうとする場合等に、各駆動圧室間に摺動部の静止摩擦に打ち勝つ差圧力がすぐにたたず、油圧シリンダの動きだしが遅れるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、アクチュエータの作動性を損なわずに有害振動成分を除去する振動／加振試験機を提供することを目的とする。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機に適用する。
【００１０】
そして、アクチュエータの可動部に連動する油圧ダンパを備え、アクチュエータは油圧シリンダであり、油圧シリンダのシリンダロッドに油圧ダンパを構成するダンパピストンを結合し、油圧ダンパは油圧シリンダのシリンダチューブを延長したダンパチューブを備え、ダンパチューブ内がダンパピストンによって各ダンパ油圧室に仕切られ、各ダンパ油圧室を連通するダンピングオリフィスを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
第２の発明は、直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機において、アクチュエータの可動部に連動する油圧ダンパを備え、アクチュエータは油圧シリンダであり、油圧シリンダのシリンダロッドを中空構造とし、シリンダロッドの内部に油圧ダンパを構成するダンパピストンを収装したことを特徴とするものである。
【００１４】
第３の発明は、直線状に伸縮するアクチュエータを駆動し、被試験体を任意の加振特性で加振する振動／加振試験機において、アクチュエータの可動部に連動する油圧ダンパを備え、アクチュエータは油圧シリンダであり、油圧シリンダのシリンダロッドを中空構造とし、シリンダロッドの内部に油圧シリンダの変位量を検出する変位センサを収装したことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用及び効果】
第１の発明によると、被試験体を加振するアクチュエータに対して、振動を減衰する油圧ダンパを連動させるという、一見矛盾した構成をしているが、油圧ダンパを作動させることによるアクチュエータの応答性の低下は制御系の変更により解消できるため、アクチュエータは目標とする波形をもって被試験体を加振することができる。
【００１６】
油圧ダンパに備えられるダンピングオリフィスは前記従来装置のように油圧シリンダ（アクチュエータ）の駆動圧の一部を逃がさないため、油圧シリンダはその速度零からの立ち上がりが悪化することなく、目標とする加振波形を正しく再現する。
【００１７】
アクチュエータの伸縮作動に伴いフリクション等に起因して発生する複数周波数の有害振動成分は、油圧ダンパに備えられるダンピングオリフィスが作動油に付与する抵抗により全て減衰され、目標とする加振波形が乱されることを抑えられる。
【００１８】
そして、共通のシリンダロッドによって油圧シリンダと油圧ダンパの両方が構成されるため、シリンダロッドの加工が容易になるとともに、部品点数を削減し、装置のコンパクト化がはかれる。
【００１９】
第３の発明によると、中空構造をしたシリンダロッドの内部に油圧ダンパを構成するダンパピストンを収装することにより、油圧シリンダの可動質量を低減し、応答性を高めることが容易になる。
【００２１】
第３の発明によると、変位センサが油圧シリンダにユニット化して設けられるため、変位センサを後付けする必要がなく、装置のコンパクト化がはかれる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明を適用した加振試験機の概略構成を示す。この加振試験機は、地面１に設置された門型フレーム２と、門型フレーム２に固定された油圧シリンダ３と、油圧シリンダ３へ油圧を供給する油圧源４と、油圧源４から油圧シリンダ３への油圧の供給を制御するサーボ弁５とから構成される。
【００２４】
油圧シリンダ３は両ロッド式であり、シリンダロッド７がシリンダチューブ１４を貫通し、ピストン１３がシリンダチューブ１４内を一対の駆動圧室１５，１６に仕切っている。
【００２５】
図示しないコントローラからの制御信号が電圧電流変換器６を介してサーボ弁５に入力され、サーボ弁５は各駆動圧室１５，１６に導かれる作動油圧を調節し、油圧シリンダ３の伸縮量が制御される。
【００２６】
門型フレーム２から平行に延びる２本のアーム２ａ、２ｂの所定位置を結ぶクロスビーム８を備え、シリンダロッド７の一端とクロスビーム８にはそれぞれ被試験体を取り付けるための取付用治具９、１０が固定されている。図示しない被試験体を取付用治具９、１０の間に接続し、油圧シリンダ３を伸縮させれば被試験体に圧縮、引張力が交互に作用し、被試験体が加振される。
【００２７】
このような構成のもと、本発明では、油圧シリンダ３の可動部に連動する油圧ダンパ２０を備え、油圧ダンパ２０によって油圧シリンダ３に生じる振動成分を減衰する。
【００２８】
油圧ダンパ２０はシリンダチューブ１４を延長したダンパチューブ２４を備え、ダンパチューブ２４内がダンパピストン１１によって各ダンパ油圧室２５，２６に仕切られ、ダンパピストン１１に各ダンパ油圧室２５，２６を連通するダンピングオリフィス２２が形成される。
【００２９】
ダンパチューブ２４内にはフリーピストン２７を介してアキュムレータ室２９が画成され、ダンパチューブ２４に対するシリンダロッド７の侵入体積分の作動油を吸収するようになっている。
【００３０】
次に、作用について説明する。
【００３１】
本発明は、被試験体を加振する油圧シリンダ３に対して、振動を減衰する油圧ダンパ２０を連動させるという、一見矛盾した構成をしているが、油圧シリンダ３の推力が油圧ダンパ２０の駆動分だけ大きくなるように制御系を設定することにより、油圧シリンダ３は目標とする波形をもって被試験体を加振できる。
【００３２】
ダンピングオリフィス２２は前記従来装置のように油圧シリンダ３の各駆動圧室１５，１６に導かれる駆動圧の一部を逃がさないため、油圧シリンダ３はその速度零からの立ち上がりが悪化することなく、目標とする加振波形を正しく再現する。
【００３３】
油圧シリンダ３が伸縮作動して被試験体を加振すると、シリンダロッド７が往復動するのに伴って、ダンピングオリフィス２２はダンパ油圧室２５，２６の間で流れる作動油に対して抵抗を付与し、フリクション等に起因する複数周波数の有害振動成分を全て減衰し、目標とする加振波形が乱されることを抑えられる。
【００３４】
ダンパピストン１１を油圧シリンダ３のシリンダロッド７に剛体結合する構造により、ダンパピストン１１に働く減衰力が直接シリンダロッド７に伝えられ、油圧シリンダ３の振動成分を有効に減衰する。
【００３５】
また、共通のシリンダロッド７が油圧シリンダ３と油圧ダンパ２０の両方を構成するため、シリンダロッド７の加工が容易になり、部品点数を削減し、装置のコンパクト化がはかれる。
【００３６】
他の実施の形態として、図２に示すように、油圧シリンダ３を片ロッド式シリンダとし、油圧ダンパ２０を両ロッド式油圧シリンダとしてもよい。
【００３７】
１本のシリンダロッド７にはその一端に被試験体を取り付けるための取付用治具９が結合され、その途中に油圧ダンパ２０のダンパピストン１１が結合され、その他端に油圧シリンダ３のピストン１３が結合される。
【００３８】
この場合、アキュムレータ室を廃止してコンパクト化がはかれるとともに、フリーピストンを減らしてフリクションの低減がはかれる。
【００３９】
さらに他の実施の形態として、図３に示すように、両ロッド式の油圧シリンダ３のシリンダロッド７を中空構造とし、中空シリンダロッド７の内部にダンパピストン１１を収装して油圧ダンパ２を構成してもよい。すなわち、筒状のシリンダロッド７が油圧ダンパ２０のダンパチューブを構成する。
【００４０】
中空シリンダロッド７内は、ダンパピストン１１によって各ダンパ油圧室２５，２６が仕切られる。ダンパピストン１１に各ダンパ油圧室２５，２６を連通するダンピングオリフィス２２が形成される。
【００４１】
片ロッド式の油圧ダンパ２０は中空シリンダロッド７の一端から突出するロッド３８を備え、ロッド３８の一端がダンパピストン１１に結合され、他端が筒状部材４２を介してシリンダチューブ１４に支持される。
【００４２】
ダンパピストン１１に対して中空シリンダロッド７が移動するのに伴って、ダンピングオリフィス２２は各ダンパ油圧室２５，２６間を流れる作動油の流れに対して抵抗を付与して、油圧シリンダ３の振動成分を減衰する。
【００４３】
中空シリンダロッド７内にはフリーピストン２７を介してアキュムレータ室２９が画成され、中空シリンダロッド７に対するロッド３８の侵入体積分を吸収するようになっている。なお、フリーピストン２７をダンパピストン１１より図において下側に設けてアキユムレータ室を画成してもよい。
【００４４】
この場合、シリンダロッド７を中空構造とすることにより、油圧シリンダ３の可動質量を低減し、応答性を高めることが容易になる。
【００４５】
さらに他の実施の形態として、図４に示すように、片ロッド式の油圧シリンダ３のシリンダロッド７を中空構造とし、中空シリンダロッド７の内部にダンパピストン１１を収装して油圧ダンパ２を構成してもよい。
【００４６】
中空シリンダロッド７内は、ダンパピストン１１によって各ダンパ油圧室２５，２６が仕切られる。ダンパピストン１１に各ダンパ油圧室２５，２６を連通するダンピングオリフィス２２が形成される。
【００４７】
中空シリンダロッド７の一端にピストン１３が結合される。片ロッド式の油圧ダンパ２０はピストン１３を貫通するロッド３８を備え、ロッド３８の一端がダンパピストン１１に結合され、他端がシリンダチューブ１４の底部に結合される。
【００４８】
ダンパピストン１１に対して中空シリンダロッド７が移動するのに伴って、ダンピングオリフィス２２は各ダンパ油圧室２５，２６間を流れる作動油の流れに対して抵抗を付与して、油圧シリンダ３の振動成分を減衰する。
【００４９】
中空シリンダロッド７とロッド３８との間に環状のフリーピストン２７が介装され、フリーピストン２７を介してアキュムレータ室２９が画成され、中空シリンダロッド７に対するロッド３８の侵入体積分を吸収するようになっている。なお、フリーピストン２７をダンパピストン１１より図において上側に設けてアキユムレータ室２９を画成してもよい。
【００５０】
中空シリンダロッド７の内部に変位センサ４１が設けられる。ロッド３８も中空構造とし、変位センサ４１は中空ロッド３８内に挿入される検出ロッド４３を備え、中空ロッド３８に対する検出ロッド４３の変位量から油圧シリンダ３のストロークを検出する。
【００５１】
この場合、変位センサ４１を油圧シリンダ３にユニット化して設けられるため、変位センサ４１を後付けする必要がなく、コンパクト化がはかれる。
【００５２】
さらに他の実施の形態として、図５に示すように、両ロッド式の油圧シリンダ３と片ロッド式の油圧ダンパ２０が軸方向に並んで設けられる構造において、シリンダロッド７を中空構造とし、中空シリンダロッド７の内部に変位センサ４１を設けてもよい。
【００５３】
変位センサ４１はダンパチューブ２４の底部に固定される検出スリーブ４２と、シリンダロッド７内の端部に固定される検出ロッド４３とを備え、検出スリーブ４２に対する検出ロッド４３の変位量から油圧シリンダ３のストロークを検出する。
【００５４】
さらに他の実施の形態として、図６に示すように、ダンパ油圧室２５，２６を連通する可変ダンピングオリフィス３９をダンパチューブ２４の外側に外部配管を介して設けてもよい。
【００５５】
この場合、油圧シリンダ３に生じる有害振動成分の大きさに応じて可変ダンピングオリフィス３９はその絞り面積が変えられ、油圧ダンパ２０が付与する減衰力を任意に調整できる。
【００５６】
さらに他の実施の形態として、図７に示すように、ダンパ油圧室２５，２６に連通する油溜室３１を設けてもよい。
【００５７】
ダンパピストン１１が図において下降する油圧シリンダ３の縮み側行程で、油溜室３１の作動油がチェックバルブ３２を通ってダンパ油圧室２５に流入し、ダンパ油圧室２６の作動油がチェックバルブ３５および可変ダンピングオリフィス３７を通って油溜室３１に流入し、可変ダンピングオリフィス３７が付与する抵抗により油圧シリンダ３の有害振動成分を減衰する。
【００５８】
ダンパピストン１１が図において上昇する油圧シリンダ３の伸び側行程で、油溜室３１の作動油がチェックバルブ３６を通ってダンパ油圧室２６に流入し、ダンパ油圧室２５の作動油がチェックバルブ３３および可変ダンピングオリフィス３４を通って油溜室３１に流入し、可変ダンピングオリフィス３４が付与する抵抗により油圧シリンダ３の振動成分を減衰する。
【００５９】
この場合、油圧シリンダ３の縮み側行程と伸び側行程で油圧ダンパ２０が付与する減衰力をそれぞれ調節できる。
【００６０】
さらに他の実施の形態として、油圧ダンパ２０の外部に可変ダンピングオリフィス３４，３７を設けるとともに、ダンパピストン１１に各ダンパ油圧室２５，２６を連通する固定ダンピングオリフィスを設けてもよい。
【００６１】
さらに他の実施の形態として、ダンパチューブ２４の内周面とダンパピストン１１の外周面の間に環状隙間を画成し、この環状隙間によって各ダンパ油圧室２５，２６を連通するダンピングオリフィスを構成してもよい。この場合、ダンパチューブ２４に対するダンパピストン１１のシールが廃止されることにより、油圧ダンパ２０のフリクションを低減できる。
【００６２】
以上、電気油圧式サーボ機構による加振試験機を例に挙げて本発明の実施の形態について説明したが、電気油圧式ではなく電気機械式のサーボ機構（電動ボールネジ式サーボ機構）による加振試験機であっても、アクチュエータの可動部への伝達機構が異なるだけであり、本発明をそのまま適用することができる。
【００６３】
また、流量制御弁（サーボ弁）を使用せず、電気油圧式サーボ機構の部分を油圧ポンプ、モータ等からなる構成とした電動油圧式アクチュエータの加振試験機であっても本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加振試験機の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示した図である。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態を示した図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態を示した図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示した図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態を示した図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態を示した図である。
【符号の説明】
３  油圧シリンダ
４  油圧源
５  サーボ弁
７  シリンダロッド
９  取付用治具
１０  取付用治具
１１  ダンパピストン
１３  ピストン
１４  シリンダチューブ
２０  油圧ダンパ
２４  ダンパチューブ
２５  ダンパ油圧室
２６  ダンパ油圧室
【図１】
0003850607.tif 000002
【図２】
0003850607.tif 000003
【図３】
0003850607.tif 000004
【図４】
0003850607.tif 000005
【図５】
0003850607.tif 000006
【図６】
0003850607.tif 000007
【図７】
0003850607.tif 000008