特許 6987708 衝撃試験機

(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】6987708

(24)【登録日】2021年12月3日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】衝撃試験機

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/08 20060101AFI20211220BHJP

   G01N 3/303 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   G01M7/08 Z

   G01N3/303 B

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-123923(P2018-123923)

(22)【出願日】2018年6月29日

(65)【公開番号】特開2020-3376(P2020-3376A)

(43)【公開日】2020年1月9日

【審査請求日】2020年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100676

【氏名又は名称】ＩＭＶ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青木 秀修

(72)【発明者】

【氏名】中村 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】上野 和良

(72)【発明者】

【氏名】中西 一志

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０９１０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０５８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６５８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０２９７４６１４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０００６６１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ７／０８

Ｇ０１Ｎ ３／００ − ３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被試験物を保持するスライダと、前記被試験物に対して衝撃を付与する衝撃付与機構とを備えた衝撃試験機であって、
前記衝撃付与機構は、前記スライダに取り付けられ交流電圧が印加されるドライブコイルと、前記ドライブコイルとの間に磁気ギャップが形成される溝部と、前記溝部に配置され直流電圧が印加される励磁コイルとを有し、
前記スライダは、前記ドライブコイルを前記溝部の外部から内部へ進入させるように移動可能に設けられ、
前記溝部に進入した前記ドライブコイルに交流電圧を印加することによって、前記ドライブコイルの進入方向とは反対方向の反発力を発生させ、この反発力によって前記ドライブコイルを前記溝部の内部から外部へ押し戻すように構成されていることを特徴とする衝撃試験機。

【請求項2】

請求項１に記載の衝撃試験機において、
前記ドライブコイルへの交流電圧の印加が、前記ドライブコイルが前記溝部に進入した後に開始されることを特徴とする衝撃試験機。

【請求項3】

請求項１に記載の衝撃試験機において、
前記ドライブコイルへの交流電圧の印加が、前記ドライブコイルの全長の１／４〜１／２の距離だけ前記溝部に進入したときに開始されることを特徴とする衝撃試験機。

【請求項4】

請求項２または３に記載の衝撃試験機において、
前記ドライブコイルに交流電圧を印加するタイミングが、位置検出手段によって検出される前記ドライブコイルの位置に基づいて制御されることを特徴とする衝撃試験機。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１つに記載の衝撃試験機において、
前記スライダが垂直方向に移動可能に設けられていることを特徴とする衝撃試験機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、衝撃試験システム等で用いられる衝撃試験機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、衝撃試験システム等に各種の衝撃試験機が用いられている。これら衝撃試験機は、車両に搭載する各種部品、モジュール、ユニット等の信頼性や耐久性を確認するために用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の衝撃試験機では、被試験物（供試体）を保持したスライダがテーブルに衝突する際に、スライダの衝突に対する緩衝機構が設けられており、この緩衝機構に動電型振動発生機が用いられている。

【0003】

具体的には、緩衝機構は、テーブルに取り付けられたドライブコイルと、ドライブコイルとの間に磁気ギャップが形成される溝部に設けられた励磁コイルとを含む構成になっており、励磁コイルに直流電圧が印加されるとともにドライブコイルに交流電圧が印加された状態で、ドライブコイルが溝部に移動する際に生じる電磁気力によって、テーブルに対する衝撃付与機能を制御している。このような特許文献１に記載の衝撃試験機によれば、比較的大きなストロークを必要とせずに精度のよい衝撃試験を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０５７４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許文献１に記載の衝撃試験機は、スライダをテーブルに衝突させることによって、供試体に衝撃が付与される構造になっており、衝撃試験機の構成部品（スライダやテーブル等）の破損が懸念される。また、空気バネ等の緩衝機構を設ける必要があり、空気バネ等の劣化も懸念される。

【0006】

本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、構成部品の劣化や破損を抑制することが可能な衝撃試験機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】

【0007】

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、被試験物を保持するスライダと、前記被試験物に対して衝撃を付与する衝撃付与機構とを備えた衝撃試験機であって、前記衝撃付与機構は、前記スライダに取り付けられ交流電圧が印加されるドライブコイルと、前記ドライブコイルとの間に磁気ギャップが形成される溝部と、前記溝部に配置され直流電圧が印加される励磁コイルとを有し、前記スライダは、前記ドライブコイルを前記溝部の外部から内部へ進入させるように移動可能に設けられ、前記溝部に進入した前記ドライブコイルに交流電圧を印加することによって、前記溝部に進入した前記ドライブコイルに交流電圧を印加することによって、前記ドライブコイルの進入方向とは反対方向の反発力を発生させ、この反発力によって前記ドライブコイルを前記溝部の内部から外部へ押し戻すように構成されていることを特徴としている。

【0008】

本発明によれば、ドライブコイルをスライダと一体的に移動可能とし、ドライブコイルを所定の初速を持った状態で磁気回路が形成された溝部へ進入させるようにしている。そして、ドライブコイルを、衝撃付与機構が発生する反発力によって打ち返すことで、溝部への進入時と略同じ大きさで逆向きの速度を持った状態で溝部の外部へ押し戻すようにしている。この際、電磁気的な反発力による制動力を受けることでドライブコイルの速度の向きが反転されるので、スライダが衝撃試験機の他の構成部品に機械的に衝突しないようにすることができる。したがって、スライダが衝撃試験機の他の構成部品に衝突することなく供試体に対する衝撃試験を行うことができ、衝撃試験機の構成部品の劣化や破損を抑制することができる。また、従来の衝撃試験機では、例えば空気バネ等の緩衝機構を設ける必要があったが、本発明によれば、そのような緩衝機構が不要になり、簡素な構造の衝撃試験機を実現できる。しかも、緩衝機構が不要になるだけでなく、緩衝機構の調整作業や部品交換等も不要になる。

【0009】

本発明において、前記ドライブコイルへの交流電圧の印加が、前記ドライブコイルが前記溝部に進入した後に開始されることが好ましい。この構成によれば、無駄な消費電力を抑制しつつ、ドライブコイルの保護を図ることができる。

【0010】

本発明において、前記ドライブコイルへの交流電圧の印加が、前記ドライブコイルの全長の１／４〜１／２の距離だけ前記溝部に進入したときに開始されることが好ましい。この構成によれば、ドライブコイルに発生する逆起電力を小さく抑えることができ、アンプから供給される電圧を低く抑えることができる。これにより、最大出力電圧の高い高性能のアンプを用いる必要がなくなり、装置設計の自由度を高めることができる。

【0011】

本発明において、前記ドライブコイルに交流電圧を印加するタイミングが、位置検出手段によって検出される前記ドライブコイルの位置に基づいて制御されることが好ましい。この構成によれば、位置検出手段によってドライブコイルの動作を監視してドライブコイルの位置に応じた正確なタイミングで、ドライブコイルに交流電圧を印加することができ、衝撃試験の精度を向上させることができる。

【0012】

本発明において、前記スライダが垂直方向に移動可能に設けられていることが好ましい。この構成によれば、重力を利用することで、簡素な構成でスライダに初速を与えることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る衝撃試験機によれば、スライダが衝撃試験機の他の構成部品に衝突することなく供試体に対する衝撃試験を行うことができ、衝撃試験機の構成部品の劣化や破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る衝撃試験機の概略構成を示す図である。

【図2】衝撃試験機の動作を順に説明するための図である。

【図3】衝撃試験機の動作を順に説明するための図である。

【図4】衝撃試験機の動作を順に説明するための図である。

【図5】衝撃試験機の動作を順に説明するための図である。

【図6】衝撃試験機の動作を順に説明するための図である。

【図7】衝撃試験機の動作を順に説明するための図である。

【図8】衝撃試験機の目標加速度波形、目標速度波形、及び目標変位波形の一例を示すグラフである。

【図9】衝撃試験機の力係数の変化、加振力と要求パワーの変化、及びアンプへの要求電圧と要求電流の変化の一例を示すグラフである。

【図10】従来の衝撃試験機の力係数の変化、加振力と要求パワーの変化、及びアンプへの要求電圧と要求電流の変化の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0016】

図１は、本実施形態に係る衝撃試験機１の概略構成を示す図である。図１に示すように、衝撃試験機１は、平板状のベース部材１１、垂直方向（鉛直方向）に沿って延びる支柱部材１２、支柱部材１２に沿って垂直方向に移動可能なスライダ１３、及び衝撃付与機構として設けられる振動発生機１４を主に備えている。

【0017】

ベース部材１１上に、支柱部材１２が図示しない支持部材を介して固定されている。スライダ１３は、ガイドローラ１３ａを有しており、支柱部材１２に沿って移動することが可能になっている。スライダ１３には、被試験物（供試体）Ｓがセットされる。具体的には、水平方向に延びる搭載面を有する搭載台１３ｂがスライダ１３に一体的に設けられており、搭載台１３ｂ上に図示しない治具を介して供試体Ｓが保持されるようになっている。スライダ１３には、スライダ１３の加速度を検出するための加速度センサ１３ｃが設けられている。また、ベース部材１１には、スライダ１３の位置（スライダ１３と振動発生機１４との相対距離）を検出するための変位センサ１１ａが設けられている。図１では、変位センサ１１ａが、ベース部材１１に固定された固定部材１１ｂに取り付けられており、変位センサ１１ａがスライダ１３の上方に配置された例を示している。なお、変位センサ１１ａの設置箇所はこれに限らず、例えば変位センサ１１ａを振動発生機１４側に取り付け、変位センサ１１ａをスライダ１３の下方に配置してもよい。

【0018】

支柱部材１２の上部には、スライダ１３の引き上げ、及びリリースを行うウインチリリース機構１５が設けられている。ウインチリリース機構１５は、スライダ１３に対するキャッチ及びリリースを行うマグネット（電磁石）１５ａが、ワイヤ１５ｂの先端に設けられた構成になっている。ウインチリリース機構１５のマグネット１５ａに通電することによって、スライダ１３がキャッチされ、この状態でワイヤ１５ｂを巻き上げることにより、スライダ１３が所定の高さまで引き上げられる。一方、ウインチリリース機構１５のマグネット１５ａへの通電を停止することによって、ウインチリリース機構１５からスライダ１３がリリースされることにより、所定の高さまで引き上げられたスライダ１３が落下する。また、スライダ１３には、支柱部材１２との間で制動力を発生させてスライダ１３を減速させる減速機構１６が設けられている。この減速機構１６は、供試体Ｓへの衝撃付与後に、スライダ１３をヨーク２１に軟着陸して静止させるように、スライダ１３の移動速度を制限するために設けられている。

【0019】

振動発生機１４は、動電型振動発生機として構成されており、内側磁極２１ａと外側磁極２１ｂと溝部２１ｃとを有する強磁性体からなるヨーク２１と、溝部２１ｃに配置されヨーク２１に静磁場を生成するための励磁コイル２２と、ヨーク２１に形成される磁気ギャップ内に配置される反発力発生用のドライブコイル２３とを備えている。ヨーク２１は、ベース部材１１上に固定されている。ヨーク２１の材質としては、高透磁率で高強度の磁性材料、例えばＳ２５Ｃ等の低炭素鋼を好適に用いることができる。励磁コイル２２は、外側磁極２１ｂに保持されている。溝部２１ｃは、内側磁極２１ａと外側磁極２１ｂとによって形成された略円筒状の空間になっており、この溝部２１ｃにドライブコイル２３が入り込み、溝部２１ｃに磁気ギャップが形成されるようになっている。また、励磁コイル２２に直流電圧を印加することにより、励磁コイル２２を取り巻くヨーク２１内に磁気回路（静磁場）が生成される。そして、ドライブコイル２３に交流電圧を印加して所定周波数の交流電流を流すことにより、磁気ギャップに生成される静磁場とドライブコイル２３に流れる交流電流との間に電磁気力（ローレンツ力）が発生する。

【0020】

本実施形態では、ドライブコイル２３は、スライダ１３に一体的に設けられている。具体的には、ドライブコイル２３は、スライダ１３の搭載台１３ｂの下方に取り付けられた円筒状部材の外周面に巻回されている。ドライブコイル２３の中心軸は垂直方向に沿って延びており、ドライブコイル２３は、スライダ１３とともに垂直方向に移動可能になっている。ドライブコイル２３が取り付けられる円筒状部材の材質としては、非磁性体の高強度の金属（例えばアルミニウム合金）や、合成樹脂（例えばカーボンファイバ）等を好適に用いることができる。

【0021】

そして、スライダ１３を自重により落下させてドライブコイル２３をヨーク２１の溝部２１ｃ内に進入（突入）させることによって、スライダ１３に保持された供試体Ｓの衝撃試験を行うようにしている。つまり、溝部２１ｃに進入したドライブコイル２３に交流電圧を印加することによって、振動発生機１４による加振力を発生させる。そして、振動発生機１４の発生する加振力により、ドライブコイル２３の進入方向とは反対方向（上向き）の電磁気的な反発力を発生させ、この反発力によってドライブコイル２３を溝部２１ｃの内部から外部に向かって押し返すことによって、スライダ１３に保持された供試体Ｓに対して衝撃が付与される。なお、ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入するとは、ドライブコイル２３の先端（下端）が、磁気回路が形成されたヨーク２１の溝部２１ｃに入り込むことを言う。

【0022】

詳細には、ドライブコイル２３に所定周波数の交流電流を流すことにより、ドライブコイル２３に磁束の方向と直交する方向に向けた力が作用するので、ドライブコイル２３の進入方向とは反対方向（上向き）の反発力がドライブコイル２３に対して作用する。この電磁気的な反発力によってドライブコイル２３の移動方向が反転される。つまり、反発力がドライブコイル２３に作用し続けることにより、ドライブコイル２３が溝部２１ｃ内に沈み込んだ後、ドライブコイル２３が溝部２１ｃから外部へ向けて放たれるように移動する。このようなドライブコイル２３の動作によって、スライダ１３に保持された供試体Ｓに対して衝撃が付与される。つまり、スライダ１３がヨーク２１に衝突することなくスライダ１３の移動方向が反転されるので、スライダ１３に保持された供試体Ｓに対して衝撃が付与される。

【0023】

また、衝撃試験機１は、シーケンスコントローラ３０、励磁電源３１、加振コントローラ３２、及び電力増幅器（アンプ）３３を備えている。シーケンスコントローラ３０は、ウインチリリース機構１５及び減速機構１６を制御するとともに、励磁コイル２２に励磁電力を予め供給するよう励磁電源３１を制御する。

【0024】

また、シーケンスコントローラ３０は加振コントローラ３２を制御する。加振コントローラ３２は、加速度センサ１３ｃによるスライダ１３の加速度データ（衝撃印加時の運動の加速度データ）及び変位センサ１１ａによるスライダ１３の変位データ（衝撃印加時の運動の変位データ）に基づいて、ドライブコイル２３に適切なドライブ電力を供給するよう電力増幅器３３を制御する。加振コントローラ３２の上記制御としてはフィードバック制御またはフィードフォワード制御を採用することができ、これらの制御によって衝撃波形の調整を容易に行うことができるようになっている。したがって、作業性が大変良い。

【0025】

次に、上記構成の衝撃試験機１の動作について、図２〜図７を参照して説明する。図２〜図７は、衝撃試験機１の動作を順に説明するための図である。

【0026】

まず、図２に示すように、供試体Ｓがスライダ１３の搭載台１３ｂの所定位置にセットされる。このとき、スライダ１３はヨーク２１上に載置される。ドライブコイル２３の全長Ｌ１は溝部２１ｃの深さよりも小さくなっており、ドライブコイル２３の全体がヨーク２１の溝部２１ｃ内に収容されている。また、ウインチリリース機構１５のマグネット１５ａによってスライダ１３がキャッチされている。

【0027】

次に、図３に示すように、ウインチリリース機構１５の駆動によって、供試体Ｓ及びスライダ１３が所定の高さまで引き上げられる。これにより、ドライブコイル２３の全体がヨーク２１の溝部２１ｃから上方へ引き上げられる。なお、スライダ１３の引き上げ高さＨ１（スライダ１３の最下点からの距離）は、最大で４０００ｍｍとなっている。

【0028】

次に、図４に示すように、所定の高さまで引き上げられたスライダ１３がウインチリリース機構１５からリリースされ、供試体Ｓ及びスライダ１３が支柱部材１２に沿って落下し始める。この際、供試体Ｓ及びスライダ１３は自由落下と略同様の状態で鉛直下方に向けて落下する。この場合、スライダ１３の加速度は−１．０Ｇ（Ｇは重力加速度）となり、スライダ１３の速度は０から負方向に増加し始める。なお、スライダ１３をリリースする前に、励磁コイル２２に直流電圧を印加しておき、この直流電圧の印加によりヨーク２１内に形成される磁気回路が安定した後、スライダ１３のリリースを行う。

【0029】

供試体Ｓ及びスライダ１３の落下により、ドライブコイル２３がヨーク２１の溝部２１ｃ内に進入（突入）し始める。このとき、図５に示すように、ドライブコイル２３に所定周波数の交流電流を供給する。これにより、上述したように、ドライブコイル２３の進入方向とは反対方向（上向き）の反発力が発生する。この電磁気的な反発力によってドライブコイル２３を溝部２１ｃの内部から外部に向かって押し返すことによって、スライダ１３に保持された供試体Ｓに対して衝撃が付与される。この場合、スライダ１３の速度が正方向に反転する時点でスライダ１３の速度は０となり、このとき、スライダ１３の変位は最小値をとる。この反発力が継続して作用することで、スライダ１３には進入時の初速−Ｖ０とは逆向きの速度＋Ｖ０を持つような速度変化が発生し、スライダ１３は進入してきた側（上側）に向かって打ち返される。

【0030】

そして、ドライブコイル２３がヨーク２１の溝部２１ｃから外部へ離脱する前に、ドライブコイル２３への交流電流の供給を停止する。この場合、スライダ１３の加速度は振動発生機１４から受ける力は０となり重力の影響のみが残るので−１．０Ｇに反転し、スライダ１３の速度は正の最大値をとる。

【0031】

供試体Ｓ及びスライダ１３が上方に向けて移動する際、図６に示すように、減速機構１６を作動させてスライダ１３と支柱部材１２との間で制動力を発生させてスライダ１３の速度を減速させる。減速機構１６の作動開始高さＨ２（スライダ１３の最下点からの距離）は、例えば３００〜４００ｍｍとなっている。その後、供試体Ｓ及びスライダ１３が自重により下方に向けて移動し、図７に示すように、スライダ１３はヨーク２１上の所定位置（試験開始前の元の位置）に静止する。この場合、スライダ１３がヨーク２１上に静止するまで、減速機構１６の作動を継続して、供試体Ｓ及びスライダ１３の移動速度を制限してもよい。減速機構１６によって、スライダ１３をヨーク２１上に静止させる際の衝撃を緩和することができる。なお、スライダ１３の下部に緩衝部材を設けることによって、スライダ１３をヨーク２１上に静止させる際の衝撃を緩和してもよい。

【0032】

ここで、上記構成の衝撃試験機１において、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような目標波形の設計を行った。すなわち、与えられた目標加速度波形（図８（ａ））と同じ加速度波形を有する運動の中で必要変位が最小になるものを選択した。図８（ｂ）に示すように、この運動の初速は、−７．５ｍ／ｓであり、０．１１ｓ後の終速は、８．１ｍ／ｓであった。スライダ１３にセットした供試体Ｓが所定の速度で移動してきて、振動発生機１４によって電磁気的な反発作用によって、０．１１ｓ後に反対向きに所定の終速度で反転されるまでの間に、所定の加速度パルスの印加を行った。これにより、図８（ｃ）に示すように、振動発生機１４に要求されるストロークを、２８０ｍｍに抑えることができた。

【0033】

このように、本実施形態では、ドライブコイル２３をスライダ１３と一体的に移動するように構成し、ドライブコイル２３を所定の初速を持った状態で磁気回路が形成された溝部２１ｃへ進入（突入）させるようにしている。そして、ドライブコイル２３を、振動発生機１４が発生する加振力によって打ち返すことで、溝部２１ｃへの進入時と略同じ大きさで逆向き（上向き）の速度を持った状態で溝部２１ｃの外部へ押し戻すようにしている。この際、電磁気的な制動力を受けることでドライブコイル２３の速度の向きが反転されるので、スライダ１３がヨーク２１に機械的に衝突しないようにすることができる。したがって、本実施形態では、スライダ１３が衝撃試験機１の他の構成部品に衝突することなく供試体Ｓに対する衝撃試験を行うことができ、衝撃試験機１の構成部品の劣化や破損を抑制することができる。

【0034】

また、従来の衝撃試験機では、例えば空気バネ等の緩衝機構を設ける必要があったが、本実施形態によれば、そのような緩衝機構が不要になり、簡素な構造の衝撃試験機１を実現できる。しかも、緩衝機構が不要になるだけでなく、緩衝機構の調整作業や部品交換等も不要になる。また、重力のみを利用してスライダ１３を落下させることで、簡素な構成でスライダ１３に初速を与えることができる。本実施形態では、スライダ１３が垂直方向に移動可能に設けられており、スライダ１３の移動方向の水平面に対する角度が９０°になっている。しかし、これに限らず、スライダ１３の移動方向の水平面に対する角度は、０°〜９０°の範囲で任意に設定可能である。例えば、従来の衝撃試験機のように、所定の傾斜角度を有するスロープ部材を用いて、スライダ１３を移動させる構成としてもよい。なお、スライダ１３に所望の初速を与えるための射出機構等を別途設ける構成としてもよい。

【0035】

また、本実施形態では、スライダ１３の進入時の初速と、振動発生機１４の加振力とを設定することによって、衝撃試験機１の衝撃波形を容易に調整することができる。したがって、容易な作業性で衝撃波形の再現性を高くすることができ、衝撃試験の精度を向上させることができるである。さらには、衝撃試験機１による衝撃試験の自動化や、衝撃試験を繰り返し実行することも可能になる。

【0036】

本実施形態において、ドライブコイル２３への交流電圧の印加が、ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入した後に開始されることが好ましい。ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入していない状態では、ドライブコイル２３に交流電圧を印加したとしても電磁気力は発生しない。上述の打ち返しの動作を行うパルス状の加速度出力を得るには、ドライブコイル２３に供給する電流（ドライブ電流）として、短時間の間、非常に大きな大電流が要求されることから、ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入していない状態で、ドライブコイル２３に交流電圧を印加すると、無駄な消費電力が発生する。また、大電流によりドライブコイル２３が焼損したり破損したりする可能性がある。したがって、ドライブコイル２３に交流電圧を印加するタイミングとしては、ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入した後に設定されることが好ましい。こうすることにより、無駄な消費電力を抑制しつつ、ドライブコイル２３の保護を図ることができる。

【0037】

上述のように、ドライブコイル２３への交流電圧の印加は、ドライブコイル２３が溝部２１ｃのある程度の深さまで進入した後に開始されることが好ましい。詳細には、加振力等を考慮すると、ドライブコイル２３への交流電圧の印加が、ドライブコイル２３の全長Ｌ１の１／４〜１／２の距離だけ溝部２１ｃに進入したときに開始されることが好ましい。この点について、図９、図１０を参照して説明する。図９のグラフは、衝撃試験機１において、ドライブコイル２３への交流電圧の印加を、ドライブコイル２３の全長Ｌ１（ここでは、３００ｍｍ）の１／３の距離だけ溝部２１ｃに進入したときに開始した場合について示している。図１０のグラフは、従来の衝撃試験機の場合（ドライブコイルを進入させない場合）について比較例として示している。図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、要求加振力（実線）及び要求パワー（破線）を示しており、要求加振力及び要求パワーは、本実施形態の衝撃試験機１の場合と、従来の衝撃試験機の場合とで同一になっている。

【0038】

図９（ａ）、図１０（ａ）は、ドライブコイル２３の位置Ｘ１による力係数（単位ドライブ電流あたりの加振力）の変化を示している。ドライブコイル２３の位置Ｘ１は、ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入した距離（進入深さ）であり、図５に示すように、溝部２１ｃの上端からドライブコイル２３の先端までの距離となっている。図９（ａ）、図１０（ａ）では、ドライブコイル２３が溝部２１ｃに進入し始めたときの、ドライブコイル２３の位置Ｘ１を０（ｍｍ）と表し、ドライブコイル２３の全体が溝部２１ｃに進入したときの、ドライブコイル２３の位置Ｘ１を−３００（ｍｍ）と表している。図１０（ａ）に示すように、従来の衝撃試験機の場合、ドライブコイル２３の位置Ｘ１は変化しないため、力係数（加振力）は一定になっている。

【0039】

一方、図９（ａ）に示すように、本実施形態の衝撃試験機１の場合、ドライブコイル２３が２００ｍｍ以上の距離、溝部２１ｃに進入している場合、力係数（加振力）は一定である。しかし、ドライブコイル２３が０〜２００ｍｍの間の距離、溝部２１ｃに進入している場合、ドライブコイル２３の進入深さが小さくなるにしたがって、力係数が比例的に低下していく。このため、ドライブコイル２３が溝部２１ｃのある程度の深さまで進入した後に、ドライブコイル２３への交流電圧の印加を開始すればよい。こうすれば、従来の衝撃試験機の場合に比べて、ドライブコイル２３に発生する逆起電力（誘導電流を打ち消すために必要になる電圧）を小さく抑えることができ、電力増幅器３３から供給される電圧を低く抑えることができる。したがって、最大出力電圧の高い高性能の電力増幅器３３を用いる必要がなくなり、装置設計の自由度を高めることができる。

【0040】

図９（ｃ）、図１０（ｃ）は、電力増幅器３３への要求電圧（破線）及び要求電流（実線）を示している。電力増幅器３３への要求電圧（破線）は、ドライブコイル２３に発生する逆起電力（１点鎖線）と、ドライブコイル２３の電気抵抗に打ち勝って必要な電流をドライブコイル２３に流すための要求電圧（２点鎖線）との総和になっている。図１０（ｃ）に示すように、従来の衝撃試験機の場合、電力増幅器３３への要求電圧（破線）は、ドライブコイル２３の速度が最大値となる進入開始時において最大となっており、その最大値は−２４７Ｖになっている。一方、図９（ｃ）に示すように、本実施形態の衝撃試験機１の場合、ドライブコイル２３の進入開始時には力係数が小さいため（図９（ａ）参照）、逆起電力に対抗するための要求電圧が小さく抑えられており、電力増幅器３３への要求電圧（破線）は、−８２Ｖになっている。また、電力増幅器３３への要求電圧（破線）が最大となる時点ではドライブコイル２３の速度が低下しているため、その最大値は±１６０Ｖになっている。そして、ドライブコイル２３の進入開始から離脱までの全過程において、従来の衝撃試験機の場合に比べて、電力増幅器３３への要求電圧（破線）が低く抑えられている。これにより、最大出力電圧の高い高性能の電力増幅器３３を用いる必要がなくなり、装置設計の自由度を高めることができる。

【0041】

上述のようなドライブコイル２３に交流電圧を印加するタイミングは、例えばドライブコイル２３の先端位置（下端位置）に基づいて制御することが可能である。この場合、例えばレーザー式変位センサ等の位置検出手段をベース部材１１の所定位置に設置し、この位置検出手段によって検出されたドライブコイル２３の先端位置（ドライブコイル２３の先端位置までの距離）に基づいて、ドライブコイル２３に交流電圧を印加するタイミングを制御すればよい。これにより、位置検出手段によってドライブコイル２３の動作を監視してドライブコイル２３の位置に応じた正確なタイミングで、ドライブコイル２３に交流電圧を印加することができ、衝撃試験機１による衝撃試験の精度を向上させることができる。

【0042】

今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明の衝撃試験機は、車載機器やその他の機器の衝撃試験に好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0044】

１ 衝撃試験機
１３ スライダ
１４ 振動発生機（衝撃付与機構）
２１ ヨーク
２１ｃ 溝部
２２ 励磁コイル
２３ ドライブコイル
Ｓ 被試験物（供試体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】