特許 6122723 加振試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6122723

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】加振試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/02 20060101AFI20170417BHJP

【ＦＩ】

   G01M7/00 C

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-152853(P2013-152853)

(22)【出願日】2013年7月23日

(65)【公開番号】特開2015-21941(P2015-21941A)

(43)【公開日】2015年2月2日

【審査請求日】2016年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】304039065

【氏名又は名称】カヤバ システム マシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100157473

【弁理士】

【氏名又は名称】武田 啓

(72)【発明者】

【氏名】南 和広

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１４８１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４９−００７１７１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１４−１６９９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９０４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１３８１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０８６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被験体に振動を加える試験を行うための加振試験装置であって、
被験体が設置される可動部材と、
伸縮自在な直動部材を有し、前記直動部材の伸縮によって前記可動部材を平面上で振動させる直動アクチュエータと、
前記可動部材を支持するベース部材と、
前記可動部材を前記ベース部材に対して自由に移動可能に支持する支持部材と、
前記直動部材と前記可動部材との間に挟持され、前記直動アクチュエータと前記可動部材との間に作用する荷重を検出するロードセルと、
前記直動部材と前記可動部材とを相対移動不能に固定可能な固定部材と、を備えることを特徴とする加振試験装置。

【請求項2】

前記固定部材は、前記可動部材から前記直動部材に作用する曲げモーメントを受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】

一端が前記ロードセルに固定されて他端が前記可動部材に固定され、前記ベース部材に対する前記可動部材の横方向への移動を弾性変形によって許容するフレクチャを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の加振試験装置。

【請求項4】

前記直動部材の先端には、前記ロードセルの外径よりも大径に形成されて外周に平面部を有する大径部が設けられ、
前記フレクチャの前記一端には、前記ロードセルの外径よりも大径に形成されて外周に平面部を有する大径部が設けられ、
前記固定部材は、前記直動部材の大径部と前記フレクチャの大径部とを互いの平面部を介して連結するプレートであ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】

前記直動部材の先端には、前記ロードセルの外径よりも大径に形成されて外周に螺合部を有する大径部が設けられ、
前記フレクチャの前記一端には、前記直動部材の大径部よりも大径に形成される大径部が設けられ、
前記固定部材は、前記直動部材の前記螺合部に螺合して先端が前記フレクチャの大径部に当接する筒状体であ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6】

前記直動アクチュエータによって前記被験体に付与される加速度を検出する加速度検出器を更に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つ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、被験体に振動を加える試験を行うための加振試験装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、被験体に振動を加えてその挙動を調べるための試験装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、シリンダによって銅管を軸方向に移動させ、移動時の荷重をロードセルによって検出する試験装置が開示されている。この試験装置は、ロードセルが検出した荷重に基づいて、銅管を保持する測定子に対する銅管の滑り性を評価するのに用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０９−１３８１９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のようにシリンダとロードセルとを用いる試験装置では、例えば、加速度センサ等の他のセンサを被験体に取り付けて、ロードセルを使用しない試験を行う場合がある。また、試験装置を用いて行われる試験の内容によっては、被験体が軸方向だけでなく横方向にも振れて、ロードセルに軸方向の力だけでなく横方向の力が作用するおそれがある。

【0006】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被験体が直動アクチュエータの軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合に、ロードセルを保護することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、被験体に振動を加える試験を行うための加振試験装置であって、被験体が設置される可動部材と、伸縮自在な直動部材を有し、前記直動部材の伸縮によって前記可動部材を平面上で振動させる直動アクチュエータと、前記可動部材を支持するベース部材と、前記可動部材を前記ベース部材に対して自由に移動可能に支持する支持部材と、前記直動部材と前記可動部材との間に挟持され、前記直動アクチュエータと前記可動部材との間に作用する荷重を検出するロードセルと、前記直動部材と前記可動部材とを相対移動不能に固定可能な固定部材と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明では、被験体が直動アクチュエータの軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合には、固定部材によって直動部材と可動部材とを相対移動不能に固定することができる。したがって、被験体が直動アクチュエータの軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合に、ロードセルを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第一の実施の形態に係る振動試験装置の正面図である。

【図2】図１における平面図である。

【図3】本発明の第一の実施の形態に係る振動試験装置の正面図であり、ロードセル近傍の拡大図である。

【図4】図３における平面図である。

【図5】本発明の第二の実施の形態に係る振動試験装置の正面図であり、ロードセル近傍の拡大図である。

【図6】図５における平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

【0011】

（第一の実施の形態）
以下、図１から図４を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る振動試験装置１００について説明する。

【0012】

振動試験装置１００は、被験体１に振動を加える実験を行うためのものである。振動試験装置１００は、振動が加えられた場合の被験体１の挙動や状態の変化を観察したり、被験体１にかかる力や加速度等のデータを各種センサによって収集すること等に用いられる。

【0013】

振動試験装置１００は、図１及び図２に示すように、被験体１が設置される可動部材としての加振テーブル２０と、直動部材としてのロッド４５の伸縮によって加振テーブル２０を平面上で振動させる直動アクチュエータとしてのシリンダ４０と、加振テーブル２０を支持するベース部材１０と、加振テーブル２０をベース部材１０に対して自由に移動可能に支持する支持部材としての複数の静圧軸受３０と、シリンダ４０と加振テーブル２０との間に作用する荷重を検出するロードセル５０と、ベース部材１０に対する加振テーブル２０の横方向への移動を弾性変形によって許容するフレクチャ６０と、ロッド４５と加振テーブル２０とを相対移動不能に固定可能な固定部材としての一対のプレート７０とを備える。

【0014】

ベース部材１０は、水平に設置された定盤の上に固定される平板である。ベース部材１０の上面１１は、静圧軸受３０が摺動可能なように、高い平面度に形成される。ベース部材１０の上面１１には、シリンダ４０を取り付けるためのブラケット４２が固定される。ベース部材１０の上面１１には、加振テーブル２０の移動に合わせて伸縮して、加振テーブル２０の移動可能範囲を覆う蛇腹状のダストカバー１３が設けられる。

【0015】

加振テーブル２０は、ベース部材１０の上方に設けられる。加振テーブル２０は、ベース部材１０と平行に設けられる。加振テーブル２０の上面２１には、被験体１が固定される。加振テーブル２０の下面２２には、静圧軸受３０が取り付けられる。加振テーブル２０の上面２１には、静圧軸受３０を固定するための後述するボルト３１及びナット３２が収容される複数の座繰り穴２３が形成される。

【0016】

加振テーブル２０の下面２２には、シリンダ４０によって被験体１に付与される加速度を検出する加速度検出器としての加速度センサ２５が設けられる。これにより、振動試験装置１００では、例えば、ロードセル５０を使用せずに、加速度センサ２５のみを使用した振動試験を行うことも可能である。加速度センサ２５は、被験体１に作用する加速度を検出可能な位置に取り付けられる。そのため、例えば、加振テーブル２０に加速度センサ２５を取り付けるのに代えて、被験体１に加速度センサ２５を取り付けてもよい。

【0017】

静圧軸受３０は、加振テーブル２０の下面に四個設けられる。静圧軸受３０は、加振テーブル２０を貫通するボルト３１と、加振テーブル２０の上下からボルト３１に締結される一対のナット３２とによって加振テーブル２０に固定される。ボルト３１の下端には、ボールジョイント３３が設けられる。これにより、静圧軸受３０は、常にベース部材１０に対して平行な姿勢を維持できる。

【0018】

静圧軸受３０は、加振テーブル２０に対する上下の位置を調整可能に設けられる。そのため、振動試験装置１００では、加振テーブル２０がベース部材１０に対して平行な状態での振動試験だけでなく、加振テーブル２０が傾斜した状態での振動試験を行うことも可能である。

【0019】

静圧軸受３０は、配管（図示省略）から供給される圧縮空気を下面に吹き出すことによって加振テーブル２０を浮遊支持するエアベアリングである。静圧軸受３０は、加振テーブル２０がベース部材１０上を水平を維持したまま自由に移動可能なように支持する。このように、加振テーブル２０は、静圧軸受３０によって支持されるため、シリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも移動することが可能である。静圧軸受３０に代えて、全方向車輪やＸＹテーブル等を用いてもよい。

【0020】

シリンダ４０は、供給される作動油によって駆動される油圧サーボアクチュエータである。シリンダ４０では、加振テーブル２０を所定の周期で繰り返し振動させる振動試験だけでなく、加振テーブル２０を一回だけ押す又は引くだけの振動試験を行うことも可能である。シリンダ４０は、ブラケット４２を介して前面がベース部材１０に固定されるシリンダ本体４１と、シリンダ本体４１に対して伸縮自在なロッド４５とを有する。

【0021】

シリンダ本体４１の内部には、ピストン（図示省略）が収装されて、ロッド側室（図示省略）とピストン側室（図示省略）とが画成される。ロッド側室とピストン側室とには、切換弁４１ａを介して作動油が給排される。

【0022】

ロッド４５は、切換弁４１ａが切り換えられ、ロッド側室とピストン側室との作動油が給排されることによって進退する。ロッド４５の先端には、図３及び図４に示すように、ロードセル５０の外径よりも大径に形成される大径部４６と、後述するスタッドボルト４９の一端４９ａが嵌入される嵌入部４５ａとが設けられる。

【0023】

大径部４６は、略円板状に形成され、外周に一対の対向する平面部４６ａを有する。平面部４６ａは、大径部４６の左右に各々形成される。各々の平面部４６ａには、プレート７０が取り付けられる。大径部４６は、一対の平面部４６ａの間の二面幅がロードセル５０の外径と比較して大きくなるように形成される。

【0024】

ロードセル５０は、加振テーブル２０と一体に設けられるフレクチャ６０を介して、ロッド４５と加振テーブル２０との間に挟持される。ロードセル５０は、ロッド４５の軸方向に中心軸が位置する略円柱状に形成される。

【0025】

ロードセル５０は、中央部５２がスタッドボルト４９を介してロッド４５に連結され、外周部５３が複数のボルト５４によってフレクチャ６０の大径部６６に締結される。ロードセル５０は、ロッド４５とフレクチャ６０との間に作用する荷重を、中央部５２と外周部５３との間のせん断歪みに基づいて検出可能である。

【0026】

ロードセル５０は、内部に設けられた歪みゲージ（図示省略）に電源を供給し、歪みゲージからの出力電圧を出力する配線５１ａが接続される端子５１を有する。ロードセル５０は、シリンダ４０が加振テーブル２０を押したときの荷重と、シリンダ４０が加振テーブル２０を引いたときの荷重とを検出可能である。

【0027】

スタッドボルト４９は、ロッド４５とロードセル５０とを連結する円柱状のボルトである。スタッドボルト４９の一端４９ａは、ロッド４５に嵌入され、他端４９ｂは、ロードセル５０に嵌入される。スタッドボルト４９の外周には、一対のスパイラルワッシャ４８が螺合する。

【0028】

具体的には、ロッド４５とは別部材に形成される大径部４６を治具（図示省略）等を用いて外部から固定した状態でシリンダ４０を駆動し、ロッド４５を退出させる方向の推力を発生させる。この状態で、スパイラルワッシャ４８をスタッドボルト４９に螺合させて、大径部４６をロードセル５０に対して締結する。そして、シリンダ４０の駆動を止めると、大径部４６とロードセル５０との間に予圧がかかった状態で、ロッド４５とロードセル５０とが一体となる。

【0029】

フレクチャ６０は、略円柱状に形成される。フレクチャ６０は、図１に示すように、一端６１がロードセル５０に固定されて他端６２が加振テーブル２０に固定される。フレクチャ６０の一端６１には、図４に示すように、ロードセル５０の外径よりも大径に形成されて外周に平面部６６ａを有する大径部６６が設けられる。

【0030】

フレクチャ６０は、加振テーブル２０が横方向に振れた場合に、所定の範囲内で左右方向に変形することが可能である。よって、振動試験装置１００では、シリンダ４０が加振テーブル２０を振動させると、加振テーブル２０がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れるような振動試験を行うことが可能である。

【0031】

大径部６６は、略円板状に形成され、外周に一対の対向する平面部６６ａを有する。平面部６６ａは、大径部６６の左右に各々形成される。各々の平面部６６ａには、プレート７０が取り付けられる。大径部６６は、ロッド４５の大径部４６と同一形状に形成される。

【0032】

プレート７０は、矩形に形成される。プレート７０は、ボルト７１によって、ロッド４５の平面部４６ａとフレクチャ６０の平面部６６ａとに各々締結される。プレート７０は、ロッド４５の大径部４６とフレクチャ６０の大径部６６との左右を、互いの平面部４６ａ，６６ａを介して各々連結する。

【0033】

これにより、プレート７０が取り付けられた状態では、ロッド４５の大径部４６とフレクチャ６０の大径部６６との間に曲げモーメントが作用しても、その曲げモーメントがロードセル５０に作用することはない。このように、プレート７０は、加振テーブル２０からロッド４５に作用する曲げモーメントを受ける。

【0034】

次に、振動試験装置１００を使用した振動試験について説明する。

【0035】

被験体１がシリンダ４０の軸方向のみに振れる振動試験を行う場合には、一対のプレート７０を取り外した状態でシリンダ４０を駆動してロッド４５を進退させる。このとき、ロードセル５０によってシリンダ４０と加振テーブル２０との間に作用する荷重を検出することが可能である。よって、加振テーブル２０を介して被験体１に作用する荷重を検出しながら、被験体１の挙動を観察することができる。また、ロードセル５０と加速度センサ２５とを併用した振動試験を行うことも可能である。

【0036】

一方、被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合には、一対のプレート７０をロッド４５の大径部４６とフレクチャ６０の大径部６６との左右に各々取り付ける。これにより、ロッド４５と加振テーブル２０とが相対移動不能に固定される。

【0037】

このとき、フレクチャ６０が所定の範囲内で左右方向に変形することによって、加振テーブル２０が左右方向に振れることが可能であるが、フレクチャ６０を介して伝達される曲げモーメントは、プレート７０が受けるため、ロードセル５０に作用することはない。したがって、被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合に、ロードセル５０を保護することができる。このとき、加速度センサ２５によって被験体１に作用する加速度を検出しながら、被験体１の挙動を観察することができる。

【0038】

以上のように、振動試験装置１００を使用してどのような振動試験を行うかによって、プレート７０を着脱可能である。これにより、振動試験装置１００では、様々な振動試験を行うことが可能である。

【0039】

以上の第一の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0040】

被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合には、プレート７０によってロッド４５と加振テーブル２０とを相対移動不能に固定することができる。したがって、被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合に、ロードセル５０を保護することができる。

【0041】

（第二の実施の形態）
以下、図５及び図６を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る振動試験装置２００について説明する。なお、第二の実施の形態では、上述した第一の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0042】

第二の実施の形態は、プレート７０に代えてロッド４５と加振テーブル２０とを相対移動不能に固定可能な固定部材として筒状体１７０を用いる点で、上述した第一の実施の形態とは相違する。

【0043】

ロッド４５の先端に設けられる大径部１４６は、略円板状に形成され、外周に螺合部としての雄ねじ部１４６ａを有する。雄ねじ部１４６ａには、筒状体１７０が螺合して取り付けられる。大径部１４６は、端子５１を含めたロードセル５０全体の外径よりも大径に形成される。大径部１４６の平板部には、端子５１に接続される配線５１ａが挿通する貫通孔１４６ｂが形成される。

【0044】

フレクチャ１６０は、一端６１がロードセル５０に固定されて他端６２が加振テーブル２０に固定される。フレクチャ１６０の一端６１には、ロッド４５の大径部１４６よりも大径に形成される円板状の大径部１６６が設けられる。フレクチャ１６０は、加振テーブル２０が横方向に振れた場合に、所定の範囲内で左右方向に変形することが可能である。よって、振動試験装置１００では、シリンダ４０が加振テーブル２０を振動させると、加振テーブル２０がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れるような振動試験を行うことが可能である。

【0045】

筒状体１７０は、内周に雌ねじ部１７０ａが形成される。筒状体１７０は、ロッド４５の雄ねじ部１４６ａに螺合して先端１７１がフレクチャ１６０の大径部１６６に当接する。これにより、筒状体１７０が取り付けられた状態では、ロッド４５の大径部１４６とフレクチャ１６０の大径部１６６との間に曲げモーメントが作用しても、その曲げモーメントがロードセル５０に作用することはない。このように、筒状体１７０は、加振テーブル２０からロッド４５に作用する曲げモーメントを受ける。

【0046】

筒状体１７０は、ロッド４５の雄ねじ部１４６ａに螺合している。そのため、筒状体１７０を回転させるだけで、ロッド４５と加振テーブル２０との相対移動が可能な状態と不能な状態とを切り換えることができる。よって、第一の実施の形態のように一対のプレート７０を取り付ける場合と比較すると、切り換え作業が容易である。

【0047】

被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合には、筒状体１７０をロッド４５の大径部１４６に螺合させて、フレクチャ１６０の大径部１６６に先端１７１を押し当てる。これにより、ロッド４５と加振テーブル２０とが相対移動不能に固定される。

【0048】

このとき、フレクチャ１６０が所定の範囲内で左右方向に変形することによって、加振テーブル２０が左右方向に振れることが可能であるが、フレクチャ１６０を介して伝達される曲げモーメントは、筒状体１７０が受けるため、ロードセル５０に作用することはない。したがって、被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合に、ロードセル５０を保護することができる。

【0049】

以上の第二の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0050】

第一の実施の形態と同様に、被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合には、筒状体１７０によってロッド４５と加振テーブル２０とを相対移動不能に固定することができる。したがって、被験体１がシリンダ４０の軸方向だけでなく横方向にも振れる振動試験を行う場合に、ロードセル５０を保護することができる。

【0051】

また、筒状体１７０を回転させるだけでロッド４５と加振テーブル２０との相対移動が可能な状態と不能な状態とに切り換えることができる。よって、第一の実施の形態のように一対のプレート７０を取り付ける場合と比較すると、切り換え作業が容易である。

【0052】

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。

【0053】

例えば、上記の実施の形態では、直動アクチュエータがシリンダ４０である場合について説明したが、これに代えて、電動モータの駆動によって伸縮するロッドを有するリニアアクチュエータや、直動部材としてのねじ軸を有するボールねじ等を用いてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１００ 振動試験装置
２００ 振動試験装置
１ 被験体
１０ ベース部材
２０ 加振テーブル（可動部材）
２５ 加速度センサ（加速度検出器）
３０ 静圧軸受（支持部材）
４０ シリンダ（直動アクチュエータ）
４５ ロッド（直動部材）
４６ 大径部
４６ａ 平面部
５０ ロードセル
６０ フレクチャ
６６ 大径部
６６ａ 平面部
７０ プレート（固定部材）
１４６ 大径部
１４６ａ 雄ねじ部（螺合部）
１６０ フレクチャ
１６６ 大径部
１７０ 筒状体（固定部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】