特開 2024-28057 振動台ユニット、振動試験装置、および複合環境試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024028057

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】振動台ユニット、振動試験装置、および複合環境試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/02 20060101AFI20240222BHJP

   G01M 7/04 20060101ALI20240222BHJP

   G01N 17/00 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

G01M7/02 C

G01M7/04

G01N17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131403

(22)【出願日】2022-08-19

(71)【出願人】

【識別番号】000100676

【氏名又は名称】ＩＭＶ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130199

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 充弘

(72)【発明者】

【氏名】萬井 公一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 友佑

(72)【発明者】

【氏名】山本 龍平

(72)【発明者】

【氏名】山内 佳門

(72)【発明者】

【氏名】島田 啓祐

【テーマコード（参考）】

2G050

【Ｆターム（参考）】

2G050BA12

2G050EA01

2G050EA02

2G050EB01

(57)【要約】

【課題】温度や湿度などの影響を受けにくくすることにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】振動台ユニット１００は、振動発生機１５０に接続可能であるとともに、供試体Ｗを取り付け可能である振動台２０と、振動台２０を振動方向に案内する１または複数のリニアガイド３０と、リニアガイド３０を支持する支持部４０と、支持部４０に設けられるとともにリニアガイド３０を包囲する外枠部５１、および、外枠部５１の振動台２０側を覆うように配置される遮蔽部７１、を有するガイド収容部５０と、を備え、遮蔽部７１に設けられたガイド用開口部７３を介してリニアガイド３０と振動台２０とが接続されており、ガイド用開口部７３の周囲には、振動台２０と遮蔽部７１との間隙を閉塞するとともに、遮蔽部７１に対する振動台２０の摺動を許容するシール部材９０が設けられている、
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動発生機に接続可能であるとともに、供試体を取り付け可能である、振動台と、
直線レールと、該直線レールによって案内されるブロックとを有し、前記振動台を振動方向に案内する１または複数のリニアガイドと、
前記リニアガイドを支持する支持部と、
前記支持部に設けられるとともに前記リニアガイドを包囲する外枠部、および、該外枠部の前記振動台側を覆うように配置される遮蔽部、を有するガイド収容部と、
を備え、
前記遮蔽部に設けられたガイド用開口部を介して前記リニアガイドと前記振動台とが接続されており、
前記ガイド用開口部の周囲には、前記振動台と前記遮蔽部との間隙を閉塞するとともに、前記遮蔽部に対する前記振動台の摺動を許容するシール部材が設けられている、
振動台ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の振動台ユニットにおいて、
前記ガイド収容部は、前記リニアガイド毎に隔壁で区画されたガイド室が内部に設けられており、
前記ガイド用開口部は、前記ガイド室毎に設けられている、
振動台ユニット。

【請求項3】

請求項２に記載の振動台ユニットにおいて、
前記ガイド収容部は、前記外枠部と前記ガイド室との間、および隣接して設けられている複数の前記ガイド室の間に、緩衝室が配置されている、
振動台ユニット。

【請求項4】

請求項２に記載の振動台ユニットにおいて、
前記ガイド室には、該ガイド室内の露点を低下させるための気体を供給および排出する、換気装置が設けられている、
振動台ユニット。

【請求項5】

請求項１に記載の振動台ユニットにおいて、
前記シール部材は、
耐摩耗性および低摩擦性を有するシート状材と、
前記シート状材によって抱持される芯材と、を有し、
前記ガイド用開口部の周囲に沿って複数に分割された取付部材によって固定される、
振動台ユニット。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動台ユニットと、
前記振動台に接続される振動発生機と、
を備えた、振動試験装置。

【請求項7】

環境試験および振動試験を同時に実行可能な複合環境試験装置であって、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動台ユニットと、
前記振動台に接続される振動発生機と、
環境試験条件に適合した環境を内部に作り出すことが可能な試験槽と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記試験槽の内壁の一部を構成しており、
前記振動台は、前記試験槽の内部に配置されている、
複合環境試験装置。

【請求項8】

請求項７に記載の複合環境試験装置において、
前記遮蔽部は、前記試験槽の内部環境に対して断熱効果を有する断熱部を有し、
前記リニアガイドと前記振動台との間には、断熱効果を有するスペーサが配置されている、
複合環境試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動台ユニット、振動台ユニットを備えた振動試験装置、環境試験と振動試験を複合的に行うことができる複合環境試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば自動車用の部品等、種々の物品について振動試験を行うための振動試験装置が知られている。振動試験装置には供試体を取り付け可能な振動台が設けられており、供試体を取り付けた状態で振動台を振動させることにより、振動試験が行われる。振動試験装置によって実際の使用状態を模擬するように供試体を振動させることにより、物品の振動特性や安全性に関する評価を行うことができる。

【0003】

また、自動車部品等の物品を取り巻く実際の使用環境では、振動・衝撃・温度・湿度をはじめとする様々な気象環境と物理的環境がある。これらは複雑に絡み合った複合環境ストレスとして物品に大きく作用する。このため、従来、環境試験と振動試験を複合的に行うことができる複合環境試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

特許文献１に開示された複合環境試験装置は、試験槽、試料取付部、および振動発生機を備えている。試験槽は、高温・低温および高湿・低湿等の環境試験条件に適合した環境を内部に作り出すことが可能である。供試体が取り付けられる試料取付部は、試験槽の内部に配置されている。振動発生機は試料取付部の下方に配置されており、試料取付部を垂直軸方向に振動させて、供試体に対して振動試験条件に適合した振動を与える。

【0005】

一方、複合環境試験装置ではないが、振動台とその下面のベースプレートとの間に高圧の潤滑油を供給し、油膜によって振動台を支持する流体軸受方式の振動試験装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－１７４４０４号公報

【特許文献2】特開２０１５－２０６７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、従来、直線レールとこの直線レールに沿って摺動するブロックとを有するリニアガイドが知られている。このようなリニアガイドを例えば上記特許文献２の振動台の軸受として用いることができれば、流体軸受方式よりも簡易な構成で振動台を支持することができると考えられる。

【0008】

しかしながら、リニアガイドには、適正に使用できる使用温度範囲が設定されている。使用温度範囲から外れた高温や低温の温度環境で使用するとリニアガイドの耐久性能が著しく低下する。また、例えば湿度の高い状態で温度を低下させると空気中の水分が結露して、レールに水分が付着したり、リニアガイドの摺動部に用いられている潤滑油に水分が混入しやすくなる。レールに水分が付着するとレールに錆が発生する場合があり、また、潤滑油に水滴や水蒸気が混入すると、潤滑油の油膜強度が低下して摺動部に磨耗が生じやすくなり、リニアガイドの耐久性能が低下する。このため、振動台を支持する機構としてリニアガイドを採用するためには、リニアガイドの使用環境を使用温度範囲内に保ち、空気中の水分量を少ない状態に保つ必要がある。

【0009】

しかしながら、複合環境試験装置では、試験槽の内部に高温・低温および高湿・低湿等の環境試験条件に適合した環境を作り出す必要があり、供試体が取り付けられる振動台はこのような環境が作り出される試験槽の内部に配置されている。振動台を支持するリニアガイドも、試験槽の内部の高温・低温および高湿・低湿等の影響を受けることとなり、リニアガイドの耐久性能が低下しやすくなる。このため、振動台を支持する軸受機構としてリニアガイドを採用することは困難であった。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、温度や湿度などの影響を受けにくくすることにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させること、特に、複合環境試験のように振動台および供試体を高温・低温および高湿・低湿等の環境に置く場合においても、リニアガイドがこれらの影響を受けにくいようにして、リニアガイドの耐久性能を向上させることができる、振動台ユニット、振動試験装置、および複合環境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】

【0011】

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、本発明の振動台ユニットは、
振動発生機に接続可能であるとともに、供試体を取り付け可能である、振動台と、
直線レールと、該直線レールによって案内されるブロックとを有し、前記振動台を振動方向に案内する１または複数のリニアガイドと、
前記リニアガイドを支持する支持部と、
前記支持部に設けられるとともに前記リニアガイドを包囲する外枠部、および、該外枠部の前記振動台側を覆うように配置される遮蔽部、を有するガイド収容部と、
を備え、
前記遮蔽部に設けられたガイド用開口部を介して前記リニアガイドと前記振動台とが接続されており、
前記ガイド用開口部の周囲には、前記振動台と前記遮蔽部との間隙を閉塞するとともに、前記遮蔽部に対する前記振動台の摺動を許容するシール部材が設けられている（第１の構成）。

【0012】

上記構成によれば、ガイド用開口部の周囲には、振動台と遮蔽部との間隙を閉塞するとともに、遮蔽部に対する振動台の摺動を許容するシール部材が設けられている。
このため、ガイド収容部内と振動台とが隔離された状態となり、ガイド収容部内に配置されるリニアガイドが温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。
特に、振動台ユニットが複合環境試験に用いられて、振動台および供試体を高温・低温および高湿・低湿等の環境に置く場合においても、リニアガイドがこれらの影響を受けにくくなり、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。

【0013】

本発明の振動台ユニットの具体構成として、以下の構成が挙げられる。
上記第１の構成において、
前記ガイド収容部は、前記リニアガイド毎に隔壁で区画されたガイド室が内部に設けられており、
前記ガイド用開口部は、前記ガイド室毎に設けられてもよい（第２の構成）。

【0014】

上記構成によれば、ガイド収容部は、リニアガイド毎に隔壁で区画されたガイド室が内部に設けられている。
このため、ガイド収容部内のガイド室と振動台とが隔離された状態となり、ガイド室内に配置されるリニアガイドが温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。
また、ガイド用開口部は、ガイド室毎に設けられているため、ガイド用開口部の開口面積を小さくすることができ、ガイド収容部内のガイド室と振動台とを隔離しやすくなる。

【0015】

上記第２の構成において、
前記ガイド収容部は、前記外枠部と前記ガイド室との間、および隣接して設けられている複数の前記ガイド室の間に、緩衝室が配置されてもよい（第３の構成）。

【0016】

上記構成によれば、ガイド収容部は、外枠部とガイド室との間、および隣接して設けられている複数のガイド室の間に、緩衝室が配置されている。
このため、ガイド収容部の外側とガイド室とが緩衝室によってさらに隔離された状態となり、ガイド室内に配置されるリニアガイドが温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。

【0017】

上記第２の構成において、
前記ガイド室には、該ガイド室内の露点を低下させるための気体を供給および排出する、換気装置が設けられてもよい（第４の構成）。

【0018】

上記構成によれば、ガイド室の内部には、ガイド室内の露点を低下させるための気体が換気装置によって供給および排出される。
このため、ガイド室内に配置されるリニアガイドが温度や湿度などの影響を受けにくくなり、特に結露が抑制される。これにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。

【0019】

上記第１の構成において、
前記シール部材は、
耐摩耗性および低摩擦性を有するシート状材と、
前記シート状材によって抱持される芯材と、を有し、
前記ガイド用開口部の周囲に沿って複数に分割された取付部材によって固定されてもよい（第５の構成）。

【0020】

上記構成によれば、シール部材として、耐摩耗性および低摩擦性を有するシート状材と芯材を用いている。
このため、ガイド用開口部の形状に合わせてシール部材を配置することができる。また、取付部材が複数に分割されているため、シール部材の取付が容易である。

【0021】

本発明の振動試験装置は、
上記第１から第５のいずれかの構成の振動台ユニットと、
前記振動台に接続される振動発生機と、
を備える（第６の構成）。

【0022】

上記構成によれば、振動発生機に接続される振動台ユニットは、ガイド収容部内と振動台とが隔離された状態となり、ガイド収容部内に配置されるリニアガイドが温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。
このため、振動台の軸受としてリニアガイドを用いることができ、振動試験装置を簡易な構成にすることができる。

【0023】

本発明の複合環境試験装置は、
上記第１から第５のいずれかの構成の振動台ユニットと、
前記振動台に接続される振動発生機と、
環境試験条件に適合した環境を内部に作り出すことが可能な試験槽と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記試験槽の内壁の一部を構成しており、
前記振動台は、前記試験槽の内部に配置されている（第７の構成）。

【0024】

上記構成によれば、試験槽の内部に配置されている振動台とガイド収容部内とが隔離された状態となる。このため、複合環境試験において、振動台および供試体が高温・低温および高湿・低湿等の環境に置かれた場合においても、リニアガイドがこれらの影響を受けにくくなり、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。

【0025】

上記第７の構成において、
前記遮蔽部は、前記試験槽の内部環境に対して断熱効果を有する断熱部を有し、
前記リニアガイドと前記振動台との間には、断熱効果を有するスペーサが配置されてもよい（第８の構成）。

【0026】

上記構成によれば、遮蔽部には、断熱部が設けられ、リニアガイドと振動台との間には、断熱効果を有するスペーサが配置されている。
このため、ガイド収容部内と振動台とがより断熱された状態となり、ガイド収容部内に配置されるリニアガイドが温度の影響を受けにくくなる。これにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明の振動台ユニット、振動試験装置、および複合環境試験装置によれば、温度や湿度などの影響を受けにくくすることにより、振動台を支持するリニアガイドの耐久性能を向上させることができ、特に、複合環境試験のように振動台および供試体を高温・低温および高湿・低湿等の環境に置く場合においても、リニアガイドがこれらの影響を受けにくくすることで、リニアガイドの耐久性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の実施形態１に係る複合環境試験装置をＸ軸方向から見た側面図である。

【図2】図２は、複合環境試験装置をＺ軸方向から見た平面図である。

【図3】図３は、振動発生機の断面図である。

【図4】図４は、振動台および遮蔽部を除いた振動台ユニットの平面図である。

【図5】図５は、振動台を除いた振動台ユニットの平面図である。

【図6】図６は、図５のＡ‐Ａ線において切断した断面図である。

【図7】図７は、図５のＢ‐Ｂ線において切断した断面図である。

【図8】図８は、図７における領域Ｃ付近の拡大図である。

【図9】図９は、図８における領域Ｄ付近の拡大図である。

【図10】図１０は、シール部材の構成を示す図である。

【図11】図１１は、シール部材をガイド用開口部の周囲に取り付ける状態を示す断面図である。

【図12】図１２は、ガイド用開口部の周囲にシール部材を取り付けた状態を示すとともに、シール部材の重複部を拡大した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る振動台ユニット１００、振動試験装置２００、および複合環境試験装置４００について詳しく説明する。

【0030】

図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0031】

以下の説明では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｙ軸方向を水平方向とし、Ｘ軸方向をＹＺ平面に垂直な水平方向とする。なお、以下では、＋Ｚ軸方向を複合環境試験装置４００の上方、－Ｚ軸方向を下方、＋Ｙ軸方向を複合環境試験装置４００の前方、－Ｙ軸方向を後方、＋Ｘ軸方向を複合環境試験装置４００の右方、－Ｘ軸方向を左方として説明する場合がある。

【0032】

［全体構成］
まず、複合環境試験装置４００の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る複合環境試験装置４００をＸ軸方向から見た側面図である。図２は、複合環境試験装置４００をＺ軸方向から見た平面図である。

【0033】

図１および図２に示すように、複合環境試験装置４００は、供試体Ｗに対して環境試験と振動試験を複合的に行うことができる試験装置である。複合環境試験装置４００は、振動台ユニット１００、振動発生機１５０、および試験槽３００を備えている。本実施形態に係る振動台ユニット１００は、供試体Ｗを上部に取り付け可能な振動台２０を有している。振動台２０は、振動発生機１５０に接続されており、水平方向（Ｙ軸方向）に加振される。振動台ユニット１００と振動発生機１５０は、振動試験装置２００を構成している。振動台２０に供試体Ｗを取り付けた状態で振動台２０を振動させることにより、試験槽３００の内部で振動試験を行うことができる。

【0034】

試験槽３００は、内部に試験空間３１０を有しており、高温・低温および高湿・低湿等の環境試験条件に適合した環境を試験空間３１０内に作り出すことが可能である。試験空間３１０を環境試験条件に適合する環境にした状態で、振動試験を行うことにより、供試体Ｗに振動・衝撃・温度・湿度等の様々な環境ストレスが作用した状態で、供試体Ｗの振動特性や安全性に関する評価を行うことができる。図１では、試験槽３００の一部を破断して、試験空間３１０内が見えるようにしている。図２では、試験槽３００の上部（試験槽本体３３０）を移動させて、試験槽３００の底部（試験槽基部３２０）および振動台ユニット１００が見えるようにしている。

【0035】

図１、図２では、複合環境試験装置４００は、供試体ＷをＹ軸方向（水平方向）に振動させる状態を示しているが、必要に応じて振動発生機１５０の姿勢を切り替えて、供試体ＷをＺ軸方向（鉛直方向）に振動させることも可能である。供試体ＷをＺ軸方向（鉛直方向）に振動させる場合、振動発生機１５０と振動台２０の接続を解除し、振動発生機１５０の姿勢を切り替えて振動軸Ｌ１（図３参照）を鉛直上方に向けるとともに、試験槽３００の位置を振動発生機１５０の上方に移動させる。以下の説明では、振動軸Ｌ１の向きをＹ軸方向に向け、供試体ＷをＹ軸方向（水平方向）に振動させる場合について説明する。

【0036】

図１に示すように、振動台ユニット１００は、振動台２０、リニアガイド３０、支持部４０、およびガイド収容部５０を有している。振動台ユニット１００は、基台１１に支持されており、基台１１は、床面Ｆに固定されている。振動台ユニット１００は、試験槽３００の底部の一部を構成するように配置されており、振動台２０およびガイド収容部５０の上面が試験空間３１０内に露出している。このため、振動台２０およびガイド収容部５０の上面は、試験空間３１０内に作り出された高温・低温および高湿・低湿等の環境に晒されることとなる。

【0037】

振動台２０は、振動台ユニット１００の上部において水平に配置されている。振動台２０は、金属板で構成されており、供試体取付部２１および挿通部２３を有している（図２参照）。供試体取付部２１は、供試体Ｗを取り付け可能な部分であり、試験空間３１０内に配置されている。挿通部２３は、供試体取付部２１から振動発生機１５０側に延びており、試験槽３００に設けられている挿通開口部３２７を介して、試験槽３００の内部から外部に突出している。挿通部２３の端部は、接続部１５９を介して振動発生機１５０に接続されている。挿通開口部３２７は、振動台２０の水平方向の振動を許容するとともに、試験空間３１０の気密性を保つように構成されている。

【0038】

リニアガイド３０は、振動台２０を水平方向に支持するとともに、振動発生機１５０によるＹ軸方向の振動方向に振動台２０を案内する。リニアガイド３０は、振動台２０（供試体取付部２１）の大きさや幅に応じて１または複数基が設けられる。本実施形態では、リニアガイド３０は、３基設けられている（図２参照）。リニアガイド３０は、ガイドレール３１と、ガイドレール３１によって案内されるブロック３３とを有している。

【0039】

支持部４０は、振動台ユニット１００の底部を構成する部分である。支持部４０は、リニアガイド３０およびガイド収容部５０を支持している。支持部４０は、金属板で構成されており、基台１１によって支持されている。

【0040】

ガイド収容部５０は、リニアガイド３０の側部および上部を包囲する部材である。本実施形態では、ガイド収容部５０は、支持部４０に取り付けられており、支持部４０を底部とする略箱状に構成されている。ガイド収容部５０は、試験槽３００の試験空間３１０からリニアガイド３０を隔離して、リニアガイド３０が温度や湿度などの影響を受けにくくするために設けられている。

【0041】

振動発生機１５０は、基台１７０によって支持されており、振動軸Ｌ１（図３参照）をＹ軸方向（水平方向）に向けた状態に配置されている。基台１７０は床面Ｆに固定されている。振動発生機１５０を支持する基台１７０は、振動台ユニット１００を支持する基台１１と一体に構成されてもよい。振動発生機１５０は、振動台２０に供試体Ｗを保持した状態で振動台２０を振動させることにより、振動試験を行うことができる。本実施形態の振動発生機１５０は動電型振動発生機であり、駆動制御部によって振動発生機１５０に印加する電流および電圧を制御することにより、振動発生機１５０の駆動を制御して、所望の周波数、振幅、速度、加速度、振動パターンなど、振動試験に必要な振動を供試体Ｗに加えることができる。

【0042】

試験槽３００は、本実施形態では、略立方体の外形を有している。試験槽３００は、上下方向に２分割となるように構成されており、試験槽基部３２０および試験槽本体３３０を有している。試験槽基部３２０および試験槽本体３３０は、ともに断熱性を有する断熱壁で構成されている。試験槽基部３２０は、振動台ユニット１００のガイド収容部５０を取り囲むように配置され、基台１１に支持されている。試験槽本体３３０は、移動装置（図示せず）に支持されており、上下方向および前後方向に移動可能である。試験槽本体３３０が試験槽基部３２０の上部に載置されることで、図１に示すように、試験槽基部３２０および試験槽本体３３０によって、内部に試験空間３１０が構成される。図２では、試験槽本体３３０を移動させた状態を平面視で示しており、試験槽３００の底部（試験槽基部３２０）および振動台ユニット１００が見えている。

【0043】

試験槽基部３２０は、試験槽底部３２１および載置壁部３２３を有している。試験槽底部３２１は、平面形状が略方形であり、中央部にガイド収容部５０を突出させるための底部開口部３２５が形成されている（図２参照）。試験槽底部３２１の上面、およびガイド収容部５０の上面は、試験空間３１０の底部を構成している。

【0044】

試験槽底部３２１の周縁部には、載置壁部３２３が立設されている。載置壁部３２３には、挿通開口部３２７を構成するために上方が開放された凹部が形成されている。載置壁部３２３の上部に試験槽本体３３０が載置されることにより、凹部の上方が閉じられて挿通開口部３２７が構成される。載置壁部３２３の上部には、試験槽本体３３０が載置された状態で試験槽本体３３０との気密性を確保するためのパッキンが設けられている。

【0045】

試験槽本体３３０は、天壁部３３１および側壁部３３３を有している。天壁部３３１は、平面形状が試験槽底部３２１と同形状であり略方形である。側壁部３３３は、試験槽本体３３０の前面部、後面部、右面部および左面部を構成している。本実施形態では、試験槽本体３３０の右面部（図１の紙面手前側）に開閉扉（図示せず）が設けられている。開閉扉は、試験槽３００の内部の振動台２０に供試体Ｗを取り付ける作業等を行うために設けられている。

【0046】

試験槽３００には、環境生成装置（図示せず）が接続されている。環境生成装置は、試験空間３１０内に高温・低温および高湿・低湿等の環境試験条件に適合した環境を作り出す装置である。環境生成装置には、加熱部、冷却部、加湿部、送風機、制御部等が設けられている。また、試験槽３００の内部には、試験空間３１０の状態を検知する温度センサ、湿度センサ等が設けられている。

【0047】

ここで振動発生機１５０の構成の一例について説明する。図３は、振動発生機１５０の断面図である。図３に示すように、本実施形態の振動発生機１５０は動電型振動発生機であり、２つの励磁コイル１５１ａ，１５１ｂ、ヨーク１５２およびドライブコイル１５３を備えている。ヨーク１５２は、強磁性体によって形成された第１～第３の３つのヨーク部１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃを一体的に組み合わせてなり、第１ヨーク部１５２ａの外周面と第２ヨーク部１５２ｂの内周面との間に、磁気ギャップが形成されている。

【0048】

第２ヨーク部１５２ｂの内周面には、その中心軸（振動軸Ｌ１）の方向に離隔した状態で励磁コイル１５１ａ，１５１ｂが並んで取り付けられている。励磁コイル１５１ａ，１５１ｂは、第３ヨーク部１５２ｃと、第１ヨーク部１５２ａの外鍔１５２ｄとによって位置決めされている。３つのヨーク部１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃの材料としては、高透磁率で高強度の磁性材料、例えばＳＳ４００等の低炭素鋼を用いることができる。

【0049】

ドライブコイル１５３は、非磁性体からなる筒体１５４の基端側（図３における左端部）の外周面に巻回されている。ドライブコイル１５３は、励磁コイル１５１ａ，１５１ｂとヨーク１５２との間の磁気ギャップ内に、励磁コイル１５１ａ，１５１ｂおよびヨーク１５２とは非接触の状態で挿入されている。なお、筒体１５４の材料としては、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ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics））等を用いることができる。

【0050】

ドライブコイル１５３および筒体１５４は、振動軸Ｌ１の方向である前後方向に進退可能に設けられている。すなわち、駆動制御部によって電力増幅器を介して励磁コイル１５１ａ，１５１ｂに直流電流を供給することにより、励磁コイル１５１ａ，１５１ｂを取り巻くヨーク１５２内に磁気回路（静磁場）が生成される。ヨーク１５２には上述したような磁気ギャップが形成されており、ここにも静磁場が生成される。

【0051】

そして、磁気ギャップ内に配置されたドライブコイル１５３に、駆動制御部によって所定周波数の交流電流を供給することで、この交流電流と静磁場との相互作用（ローレンツ力）により、ドライブコイル１５３が磁束の方向と直交する方向において、交互に向きの変化する力を受けるようになる。これによりドライブコイル１５３および筒体１５４は、交流電流の周波数に応じて前後方向に振動する。

【0052】

振動する筒体１５４の先端側（図３の右端側）には、接続部１５９を介して振動台２０が接続されており、ドライブコイル１５３および筒体１５４の振動に伴って前後方向に振動する。また、筒体１５４の内部には、ドライブコイル１５３および筒体１５４の水平方向のスライドを案内する案内棒１５７および複数のガイドローラ１５８が設けられている。ガイドローラ１５８は、第１ヨーク部１５２ａの内壁面に支持されている。

【0053】

このように構成された振動発生機１５０は、駆動制御部によって制御されることにより、ドライブコイル１５３および筒体１５４を一体として振動軸Ｌ１の方向（前後方向：Ｙ軸方向）に振動させることができる。この振動が接続部１５９を介して振動台２０に伝達され、その上に取り付けられた供試体Ｗとともに振動し、供試体Ｗへの水平加振が行われる。

【0054】

続いて、振動台ユニット１００の構成についてさらに詳細に説明する。図４は、振動台２０および遮蔽部７１を除いた振動台ユニット１００の平面図である。図５は、振動台２０を除いた振動台ユニット１００の平面図である。

【0055】

振動台ユニット１００は、振動台２０、リニアガイド３０、支持部４０、およびガイド収容部５０を有している（図１参照）。図４では、振動台ユニット１００のうち、ガイド収容部５０の上部に配置される振動台２０が取り外され、さらにガイド収容部５０を構成する遮蔽部７１が取り外された状態を示している。このため図４では、ガイド収容部５０の内部が見えている。図５では、図４の状態に対して、ガイド収容部５０の上部に遮蔽部７１を取り付けた状態を示している。このため図５では、遮蔽部７１に設けられたガイド用開口部７３を介してリニアガイド３０が見えている。

【0056】

図４、図５に示すように、ガイド収容部５０は、外枠部５１、ガイド室５５、緩衝室６１、および遮蔽部７１を有している。図４に示すように外枠部５１およびガイド室５５は、支持部４０に取り付けられている。外枠部５１は、平面視で略方形の枠状の部材である（図６、図７参照）。外枠部５１は、板金で形成されており、支持部４０に対して立設された外壁部５３によって、３基のリニアガイド３０および３基のガイド室５５の外側を包囲している。

【0057】

各ガイド室５５は、平面視で略長方形の枠状の部材である。ガイド室５５は、それぞれ支持部４０に対して立設された隔壁５７によって区画されている。各ガイド室５５は、それぞれ隔壁５７によってリニアガイド３０を包囲している（図６、図７参照）。ガイド室５５は、板金で形成されており、外枠部５１を構成する外壁部５３と、ガイド室５５を構成する隔壁５７のそれぞれの高さは同等である。

【0058】

外枠部５１と各ガイド室５５との間、および隣接して設けられているガイド室５５の間には、緩衝室６１が構成されている。緩衝室６１は、外枠部５１と各ガイド室５５との間、および隣接して設けられているガイド室５５の間の間隙によって形成されている。つまり、外枠部５１の外壁部５１と各ガイド室５５の隔壁５７によって緩衝室６１が区画されている。

【0059】

図５に示すように、遮蔽部７１は、外枠部５１の振動台２０側を覆うように配置されている。具体的には、遮蔽部７１は、外枠部５１を構成する外壁部５３と、ガイド室５５を構成する隔壁５７を跨ぐように載置され、外壁部５３および隔壁５７のそれぞれの上部に対して固定されている（図７参照）。

【0060】

遮蔽部７１には、ガイド用開口部７３が設けられている。ガイド用開口部７３は、ガイド室５５毎に設けられており、それぞれリニアガイド３０に対応する位置に設けられている。このため、ガイド用開口部７３を介してリニアガイド３０と振動台２０とを接続することが可能である（図６参照）。本実施形態では、遮蔽部７１は、３分割されており、ガイド室５５毎に設けられている。

【0061】

このように、外枠部５１の上部が遮蔽部７１によって遮蔽されることにより、各ガイド室５５、および緩衝室６１は、互いに独立した区画となる。各ガイド室５５の内部に配置されているリニアガイド３０は、ガイド用開口部７３を介して振動台２０と接続されている他は、ガイド収容部５０の外側の空間、すなわち試験空間３１０から隔離された状態となる。

【0062】

このため、ガイド室５５内に配置されるリニアガイド３０が試験空間３１０や振動台２０からの温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、リニアガイド３０の耐久性能を向上させることができる。また、ガイド用開口部７３は、ガイド室５５毎に設けられているため、ガイド用開口部７３の開口面積を小さくすることができ、ガイド収容部５０内のガイド室５５と振動台２０とを隔離しやすくなる。

【0063】

また、緩衝室６１は、遮蔽部７１によって遮蔽されることにより、ガイド収容部５０の外側の空間、および各ガイド室５５に対して気密性が保たれた区画となる。このため、ガイド収容部５０の外側とガイド室５５とが緩衝室６１によってさらに隔離された状態となり、ガイド室５５内に配置されるリニアガイド３０が温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、リニアガイド３０の耐久性能をより向上させることができる。

【0064】

ガイド用開口部７３の周囲には、シール部材９０が設けられている。シール部材９０は、ガイド用開口部７３の周囲において、リニアガイド３０に接続される振動台２０の下面と、遮蔽部７１との間に生じる間隙を閉塞して、ガイド室５５の気密性を保つものである。またシール部材９０は、振動台２０の下面に密着するが、シール部材９０に対する振動台２０の摺動を許容している。

【0065】

シール部材９０により、ガイド収容部５０内と振動台２０とが隔離された状態となり、ガイド収容部５０内に配置されるリニアガイド３０が、試験空間３１０からの温度や湿度などの影響を受けにくくなる。これにより、リニアガイド３０の耐久性能を向上させることができる。シール部材９０については後に詳細に説明する。

【0066】

図６は、図５のＡ‐Ａ線において切断した断面図である。図７は、図５のＢ‐Ｂ線において切断した断面図である。図６および図７に示すように、リニアガイド３０のガイドレール３１は、支持スペーサ３５を介して支持部４０に固定されている。ガイドレール３１には、それぞれ２台のブロック３３が取り付けられている。各ブロック３３は、スペーサ３７を介して振動台２０の下面に固定されている。ここでスペーサ３７の素材として、断熱性を有する素材を用いることが好ましい。スペーサ３７が断熱性を有することにより、試験空間３１０内に配置される振動台２０からの低温または高温がブロック３３やガイドレール３１に伝熱されにくくなり、リニアガイド３０の温度を使用温度範囲内に維持しやすくなる。スペーサ３７の素材として、例えばエポキシガラスクロスを用いることができる。

【0067】

外枠部５１を構成する外壁部５３は、外壁部主体５３１、下部フランジ５３２、および上部フランジ５３３を有している。下部フランジ５３２がボルトで支持部４０に固定されることにより、外壁部５３は、支持部４０に対して立設されている。上部フランジ５３３には、遮蔽部７１が載置されるとともにボルトによって固定されている。

【0068】

ガイド室５５を構成する隔壁５７は、隔壁主体５７１、下部フランジ５７２、および上部フランジ５７３を有している。下部フランジ５７２がボルトで支持部４０に固定されることにより、隔壁５７は、支持部４０に対して立設されている。上部フランジ５７３には、遮蔽部７１が載置されるとともにボルトによって固定されている。

【0069】

外枠部５１の上部フランジ５３３と、ガイド室５５の上部フランジ５７３を跨ぐように遮蔽部７１が取り付けられることにより、外壁部５３、隔壁５７および遮蔽部７１によって区画された緩衝室６１が構成される。緩衝室６１の内部には、断熱性を高めるためにガラスウール６３等が充填されている。遮蔽部７１の上面および外壁部５３の外面には、断熱部材６５が取り付けられている。断熱部材６５は、遮蔽部７１からガイド室５５に試験空間３１０からの低温または高温が伝導されることを抑制する。断熱部材６５として、例えば、断熱性と耐熱性を有するシリコンスポンジを用いることができる。

【0070】

図６に示すように、各ガイド室５５には、換気装置８０が設けられている。換気装置８０は、ガイド室５５内を換気することによりガイド室５５内の露点を低下させるとともに、各ガイド室５５内の温度をリニアガイド３０の使用温度範囲に保つために設けられている。

【0071】

本実施形態では、各ガイド室５５の両端部の隔壁５７に気体供給ノズル８１が設けられており、気体供給装置（図示せず）から供給された気体が気体供給ノズル８１を介して各ガイド室５５内に供給される。各ガイド室５５の底部（支持部４０）には、気体排出孔８３が設けられており、気体排出孔８３から排出された気体は、気体回収装置（図示せず）に回収される。気体供給装置から供給される気体として、例えば、乾燥した空気や乾燥した窒素ガス等を用いることができる。気体回収装置で回収された気体は、乾燥処理等を経て、再利用されるようにしてもよい。

【0072】

換気装置８０により、ガイド室５５内に配置されるリニアガイド３０が温度や湿度などの影響を受けにくくなり、特に結露が抑制される。これにより、リニアガイド３０の耐久性能を向上させることができる。

【0073】

本実施形態では、各ガイド室５５の両端部から気体を供給し、各ガイド室５５の底部から気体を排出するようにしたが、気体の供給位置および排出位置はこれに限定されない。例えば、各ガイド室５５の長手方向における一端部や、短手方向における側部から気体を供給するようにしてもよい。

【0074】

また、換気装置８０によって各ガイド室５５の内圧が、周辺よりもわずかに高くなることが好ましい。各ガイド室５５の内圧を高くすることにより、各ガイド室５５内に、試験空間３１０からの高温・低温および高湿・低湿等の空気を侵入させにくくすることができる。

【0075】

図８は、図７における領域Ｃ付近の拡大図である。図８に示すように、遮蔽部７１のガイド用開口部７３の周囲には、シール部材９０が設けられている。シール部材９０は、リニアガイド３０に接続される振動台２０の下面と、遮蔽部７１との間に生じる間隙を閉塞して、試験槽３００の試験空間３１０内に作り出される高温・低温および高湿・低湿等の環境から、ガイド室５５の内部およびリニアガイド３０を隔離している。また、振動台２０は、振動発生機１５０によって遮蔽部７１に対して水平方向に振動する。このため、シール部材９０は、振動台２０の摺動を許容できるよう、耐摩耗性および低摩擦性を有している。

【0076】

シール部材９０は、ガイド用開口部７３の開口端部側にできるだけ接近させた位置に配置されている。シール部材９０によって取り囲まれる範囲をできるだけ小さくすることにより、振動台２０から伝熱される低温または高温が、ガイド室５５内に伝達されにくいようにしている。また、遮蔽部７１の上面には、断熱部材６５が取り付けられている。このため、シール部材９０は、断熱部材６５よりも上方に突出するように配置されている。

【0077】

図９は、図８における領域Ｄ付近の拡大図である。図９に示すように、シール部材９０は、振動台２０の下面に密着している。シール部材９０は、ガイド用開口部７３の周囲に沿って取付部材９５および固定ボルト９６によって遮蔽部７１に対して固定されている。シール部材９０のガイド用開口部７３側の側面は、ガイド用開口部７３に沿って固定された側面支持部９７によって支持されている。シール部材９０が取付部材９５および側面支持部９７によって挟まれた状態で固定されることにより、シール部材９０が振動台２０から下向きの荷重を受けても変形やヘタリを生じさせにくくなる。このため、シール部材９０が振動台２０の下面に均一な面圧で接触した状態を保つことができる。

【0078】

図１０は、シール部材９０の構成を示す図である。図１１は、シール部材９０をガイド用開口部７３の周囲に取り付ける状態を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態におけるシール部材９０は、シート状材９１および芯材９３によって構成されている。シート状材９１は、耐摩耗性、低摩擦性、および耐熱性を有する素材を用いることが好ましい。シート状材９１として、フッ素樹脂の一種であるＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）製シートを用いることができる。芯材９３としては、おなじく耐摩耗性、低摩擦性、および耐熱性を有する素材を用いることが好ましく、例えばゴム素材で形成された芯材を用いることができる。

【0079】

図１０（ａ）～図１０（ｃ）を参照して、シート状材９１および芯材９３を用いてシール部材９０を構成する手順の一例を説明する。図１０（ａ）は、ガイド用開口部７３の周囲の長さよりも長尺のシート状材９１を長手方向に沿った仮想の中心線で折り返した状態を示している。シート状材９１の折り返し部分の内側には、芯材９３を配置している。図１０（ｂ）は、シート状材９１の内面同士を重ね、折り返し部分の内側に芯材９３を抱持させた状態を示している。

【0080】

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、シート状材９１には、長手方向に沿った所定の位置に予め貫通孔９８および切り込み部９９を複数形成している。貫通孔９８は、シール部材９０をガイド用開口部７３の周囲に固定する際に固定ボルト９６を挿通させるための孔である。貫通孔９８は、固定ボルト９６で固定する位置に対応させるように形成する。

【0081】

切り込み部９９は、シール部材９０をガイド用開口部７３の湾曲部に合わせて湾曲させやすくするための切り込みである。切り込み部９９は、ガイド用開口部７３の湾曲部の位置に対応させて形成する。仮想線９４は、シート状材９１を重ねた部分を屈曲させる位置を示している（図１０ｃ参照）。切り込み部９９は、シート状材９１の長辺の縁部から仮想線９４まで形成している。

【0082】

シール部材９０をガイド用開口部７３の周囲に取り付ける際には、図１０（ｂ）の状態から図１０（ｃ）の状態に示すように、シート状材９１を重ねた部分を屈曲させながらガイド用開口部７３の周囲に取り付ける。

【0083】

続いて図１１を参照して、シール部材９０を遮蔽部７１のガイド用開口部７３の周囲に取り付ける手順を説明する。図１１（ａ）に示すように、ガイド用開口部７３の周縁部には、全周にわたって側面支持部９７が設けられている。また、遮蔽部７１の上面には断熱部材６５が設けられている。側面支持部９７と断熱部材６５との間には、シール部材９０を固定する取付部材９５を取り付けるための空間が確保されている。この空間にシール部材９０を載置した状態で、取付部材９５を遮蔽部７１に対して固定ボルト９６を用いて固定する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、シール部材９０は、取付部材９５と遮蔽部７１によって挟持された状態となって固定される。

【0084】

図１２は、ガイド用開口部７３の周囲にシール部材９０を取り付けた状態を示すとともに、シール部材９０の重複部９０Ａを拡大した平面図である。図１２に示すように、シール部材９０の長さは、ガイド用開口部７３の周囲の長さよりも長く設定されている。このため、シール部材９０の両端部は、ガイド用開口部７３の周縁部おいて端部を突き当てるのではなく、端部付近の側部同士が密着するように配置して重複部９０Ａを形成する。言い換えると重複部９０Ａは、シール部材９０の両端部を互い違いに平行に配置した部分である。その状態で、取付部材９５（９５Ａ）で固定することにより、取付部材９５Ａおよび側面支持部９７によって重複部９０Ａを構成するシール部材９０の端部の側面同士を強く密着するように挟持することができる。これにより、気密性を確保することができる。

【0085】

シール部材９０を固定する取付部材９５は、ガイド用開口部７３の周囲に沿って複数に分割されている（図５参照）。このため、シール部材９０を短い間隔でガイド用開口部７３の周囲に位置決めしながら、分割された取付部材９５を用いて固定することができる。これにより、ガイド用開口部７３の周囲に沿って、長尺のシール部材９０を容易に取り付けることができる。

【0086】

図１２に示すように、シール部材９０の重複部９０Ａに配置する取付部材９５（９５Ａ）は、重複部９０Ａ以外に配置する取付部材９５とは構成が異なっている。重複部９０Ａでは、他の部分と異なりシール部材９０が２重になって厚みが増している。取付部材９５Ａと側面支持部９７との間隔を他の取付部材９５と側面支持部９７との間隔よりも広くするため（図１１参照）、取付部材９５Ａの幅ＬＳＡを、他の取付部材９５の幅ＬＳよりも小さくしている。また、取付部材９５Ａの厚みも、他の取付部材９５の厚みよりも小さくしている。このように、取付部材９５Ａの幅ＬＳＡを小さくし、厚みを薄くすることにより、シール部材９０の重複部９０Ａを取り付ける取付部材９５Ａの上面の高さは、他の取付部材９５の上面と同じ高さとなっている。

【0087】

なお、重複部９０Ａは、ガイド用開口部７３における直線部分において形成することが好ましい。直線部分であれば、重複部９０Ａを長くしやすく、また、シール部材９０の端部付近の側部同士を均一な接触圧力で密着させやすいためである。

【0088】

図５に示すように、シール部材９０の重複部９０Ａは、ガイド用開口部７３ごとに形成される。それぞれのガイド用開口部７３の重複部９０Ａは、他のガイド用開口部７３に対向する位置に配置されることが好ましい。言い換えると、ガイド収容部５０の外側に配置されるガイド用開口部７３では、重複部９０Ａは、ガイド収容部５０の内側に向けて配置されることが好ましい。このように重複部９０Ａを配置することにより、試験空間３１０内の雰囲気が重複部９０Ａから侵入しにくくなり、また、ガイド収容部５０の外側に重複部９０Ａを露出させにくくすることができる。

【0089】

また、振動台ユニット１００の許容偏心モーメントを増やすことを考慮すると、振動台２０を支持するリニアガイド３０の位置は、振動台２０のなるべく外縁部付近に配置されることが好ましい。ガイド収容部５０の外側に配置されるガイド用開口部７３において、重複部９０Ａをガイド収容部５０の内側に向けて配置することにより、ガイド収容部５０の外側に重複部９０Ａを露出させないようしながら、リニアガイド３０およびガイド用開口部７３をできるだけ振動台２０の外縁部付近に配置することができる。

【0090】

以上説明した本実施形態に係る複合環境試験装置４００によれば、試験槽３００の内部に配置されている振動台２０とガイド収容部５０内とが隔離された状態となる。このため、複合環境試験において、振動台２０および供試体Ｗが高温・低温および高湿・低湿等の環境に置かれた場合においても、リニアガイド３０がこれらの影響を受けにくくなり、振動台２０を支持するリニアガイド３０の耐久性能を向上させることができる。

【0091】

［変形例］
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および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0092】

本実施形態における振動台ユニットの構成は一例にすぎず、他の種々の構成が考えられる。例えば、ガイド収容部の形状や構成は、本実施形態の外枠部５１、ガイド室５５、緩衝室６１、および遮蔽部７１の形状や構成に限定されない。また、シール部材９０はシート状材９１および芯材９３によって構成されるとしたが、この構成に限定されない。例えば、シール部材は、ＰＴＦＥ素材を用いて一体的に構成されてもよいし、他の形状に形成してもよい。

【0093】

水平振動発生機１５０の構成も一例にすぎず、他の種々の構成の振動発生機を用いることができる。例えば水平振動発生機１５０の励磁コイルの数を変更してもよい。励磁コイルの代わりに永久磁石を用いてもよい。ヨークの組み合わせを他の組み合わせに変更してもよい。また、サーボモータ等を利用した動電型以外の振動発生機を用いてもよい。

【0094】

試験槽３００の構成も一例にすぎず、他の種々の構成の試験槽を用いることができる。この場合、本実施形態に係る振動台ユニット１００や振動試験装置２００を他の構成の試験槽に組み合わせて用いるようにしてもよい。

【0095】

本実施形態では、前後方向（Ｙ軸方向）の水平振動発生機のみを備えた場合について説明したが、左右方向（Ｘ軸方向）の水平振動発生機をさらに備える構成としてもよい。この場合、振動台が前後方向（Ｙ軸方向）および左右方向（Ｘ軸方向）に振動可能となるように、前後方向（Ｙ軸方向）に向けられたＹ軸リニアガイドと、左右方向（Ｘ軸方向）に向けられたＸ軸リニアガイドを組み合わせて用いるようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明は、振動台ユニット、振動台ユニットを備えた振動試験装置、環境試験と振動試験を複合的に行うことができる複合環境試験装置に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0097】

１００ 振動台ユニット
２００ 振動試験装置
４００ 複合環境試験装置
１５０ 振動発生機
２０ 振動台
３０ リニアガイド
４０ 支持部
５０ ガイド収容部
５１ 外枠部
７１ 遮蔽部
７３ ガイド用開口部
９０ シール部材
Ｗ 供試体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】