特許 7367315 衝撃試験装置、衝撃試験方法および衝撃試験プログラム

(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】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】衝撃試験装置、衝撃試験方法および衝撃試験プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/08 20060101AFI20231017BHJP

   G01N 3/31 20060101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

G01M7/08 Z

G01N3/31 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019055970

(22)【出願日】2019-03-25

(65)【公開番号】P2020159701

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】小坂 岳文

【審査官】岩永 寛道

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１８３９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０３３６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４６９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０５４０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２３６４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６４５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０８０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ５／００－ ７／０８

Ｇ０１Ｎ ３／００－ ３／６２

Ｇ０１Ｐ１５／００－１５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バネ・ダンパ機構を介して供試体に衝撃を印加する衝撃印加手段と、
前記衝撃を印加した際に生じる衝撃力を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記衝撃力を基に、前記衝撃印加手段が前記供試体に印加する衝撃加速度を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする衝撃試験装置。

【請求項2】

前記検出手段の前記衝撃力の検出結果を基に前記供試体の加速度のピーク値を予測する予測手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記加速度のピーク値があらかじめ設定された範囲外であるとき、前記衝撃加速度の設定値を調整することを特徴とする請求項１に記載の衝撃試験装置。

【請求項3】

前記予測手段は、ＳＲＳ（Shock Response Spectrum）加速度におけるピーク値を予測することを特徴とする請求項２に記載の衝撃試験装置。

【請求項4】

前記予測手段は、ＳＲＳにおける第１ピークを前記ＳＲＳ加速度におけるピーク値とみなすことを特徴とする請求項３に記載の衝撃試験装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記ＳＲＳ加速度が前記衝撃加速度に比例するとみなして前記衝撃加速度を設定することを特徴とする請求項３または４に記載の衝撃試験装置。

【請求項6】

前記衝撃印加手段は、回転軸に沿って回転し、前記供試体に衝撃を印加するハンマを有することを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の衝撃試験装置。

【請求項7】

前記ハンマまたは前記供試体の固定部のいずれかにバネ・ダンパ機構を有することを特徴とする請求項６に記載の衝撃試験装置。

【請求項8】

バネ・ダンパ機構を介して供試体に衝撃を印加し、
前記衝撃を印加した際に生じる衝撃力を検出し、
検出した前記衝撃力を基に、前記供試体に印加する衝撃加速度を制御することを特徴とする衝撃試験方法。

【請求項9】

バネ・ダンパ機構を介して供試体に衝撃を印加する処理と、
前記衝撃を印加した際に生じる衝撃力を検出する処理と、
検出した前記衝撃力を基に、前記供試体に印加する衝撃加速度を制御する処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする衝撃試験プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、衝撃試験装置に関するものであり、特に、試験条件を設定する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

衝撃環境で使用する電子機器には、開発段階において耐衝撃性能を確認する衝撃試験が要求される。衝撃試験は、実使用環境を想定した衝撃仕様を設定しそれを超える衝撃を何らかの手段で供試体へ印加し耐衝撃性を確認することで行われる。

【0003】

衝撃試験では、試験対象物である供試体へ印加される衝撃を、試験条件を満たすように設定する必要がある。衝撃試験における試験条件が正しいかは、例えば、衝撃応答スペクトル（Shock Response Spectrum：ＳＲＳ）を解析することで行われる。ＳＲＳとは、供試体へ加わる衝撃加速度波形が、様々な共振周波数を有する１自由度振動系に印加されたときの最大加速度振幅をプロットした波形のことをいう。ＳＲＳでは、横軸が共振周波数、縦軸が最大加速度振幅に対応している。ＳＲＳ上において、仕様は折れ点周波数、加速度ピーク、傾きで与えられ、供試体に加わる衝撃加速度波形から算出したスペクトルを仕様と比較することで、供試体に衝撃仕様以上の衝撃印加がなされたかの判断が行われる。衝撃試験装置では、供試体に加える衝撃が試験条件を満たす必要があり、試験条件を適切に設定する技術の開発が行われている。そのような、衝撃試験装置において試験条件を適切に設定する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

【0004】

特許文献１は、衝撃応答スペクトラムを取得する衝撃試験装置に関するものである。特許文献１の衝撃試験装置は、固有振動数の異なる複数の振り子式ハンマを備え、ハンマを変更することで供試体に加わる衝撃加速度の波形を変化させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－１７０３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献の衝撃試験装置では、衝撃を印加するハンマや衝突面の構造を加速度ピークごとに製作する必要がある。また、機械的な衝突により衝撃を印加する衝撃試験装置では、事前の予備実験で打撃条件を確定させても、試験を繰り返すうちに衝突面とハンマ先端が変形し、試験条件が変化する恐れがある。そのため、特許文献１の技術は、衝撃試験において多大な作業を行うことなく適切な条件を設定し、供試体に衝撃を印加する技術としては十分ではない。

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するため、試験条件を満たす適切な衝撃加速度を自動で供試体に印加することができる衝撃試験装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明の衝撃試験装置は、衝撃印加手段と、検出手段と、制御手段を備えている。衝撃印加手段は、供試体に衝撃を印加する。検出手段は、供試体に印加された衝撃力を検出する。制御手段は、検出手段が検出した衝撃力を基に、衝撃印加手段が供試体に印加する衝撃加速度を制御する。

【0009】

本発明の衝撃試験方法は、供試体に衝撃を印加し、供試体に印加された衝撃力を検出し、検出した前記衝撃力を基に、供試体に印加する衝撃加速度を制御する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、試験条件を満たす適切な衝撃加速度を自動で供試体に印加することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。

【図2】本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。

【図3】衝撃応答スペクトルの例を示した図である。

【図4】本発明の第２の実施形態における動作状態を模式的に示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態の衝撃試験装置の動作フローを示す図である。

【図6】本発明の第２の実施形態の衝撃試験装置の動作フローを示す図である。

【図7】本発明の第２の実施形態の衝撃試験装置の動作フローを示す図である。

【図8】本発明の第２の実施形態の打撃点における衝撃力の例を示した示す図である。

【図9】本発明の第２の実施形態における微小変形の例を示した示す図である。

【図10】本発明の第２の実施形態における供試体の加速度の例を示した示す図である。

【図11】本発明の第２の実施形態におけるＳＲＳ加速度ピークの例を示した示す図である。

【図12】本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。

【図13】本発明の第３の実施形態における動作状態を模式的に示す図である。

【図14】本発明の第４の実施形態の構成の概要を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の衝撃試験装置は、衝撃印加手段１と、検出手段２と、制御手段３を備えている。衝撃印加手段１は、供試体に衝撃を印加する。検出手段２は、供試体に印加された衝撃力を検出する。制御手段３は、検出手段２が検出した衝撃力を基に、衝撃印加手段１が供試体に印加する衝撃加速度を制御する。

【0013】

本実施形態の衝撃試験装置は、供試体に衝撃を印加し、検出手段２が検出する衝撃力を基に制御手段３が供試体に印加する衝撃加速度を制御している。このように、本実施形態の衝撃試験装置は、検出した衝撃力を基に供試体に印加する衝撃加速度を制御することで試験条件を調整することができる。そのため、本実施形態の衝撃試験装置は、試験条件を満たす適切な衝撃加速度を自動で供試体に印加することができる。

【0014】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の衝撃試験装置１０の構成の概要を示す図である。本実施形態の衝撃試験装置１０は、本体１１と、制御部１２と、プレート支持体１３と、回転アクチュエータ１４と、ハンマ１５と、衝撃力検出部１６を備えている。本実施形態の衝撃試験装置１０は、プレート２０にセットされた試験対象物である供試体２１の耐衝撃性能を確認する試験装置である。

【0015】

本体１１は、衝撃試験装置１０の各部位が内部に取り付けられている。本体１１は、衝撃試験時に振動等が発生しないように設計されている。また、本体１１は、衝撃試験時に、供試体２１がセットされたプレート２０にハンマ１５が衝突する際の角度等がずれないように設計されている。

【0016】

制御部１２は、試験時の各部位の制御および結果の解析を行う機能を有する。制御部１２は、回転アクチュエータ１４を制御して、ハンマ１５を動かし、供試体２１がセットされたプレート２０に衝撃を印加する。また、制御部１２は、衝撃力検出部１６が検出する衝撃力の計測結果を解析し、試験を行う際の条件を決定する。制御部１２は、例えば、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等の半導体装置で構成されている。制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてコンピュータプログラムを実行することで各処理を行う構成であってもよい。

【0017】

制御部１２は、衝撃力の計測結果を基に供試体２１のＳＲＳ（Shock Response Spectrum）加速度ピーク値を予測し、予測したＳＲＳ加速度ピーク値が試験仕様を満たすように試験条件を決定する。図３は、衝撃応答スペクトル（ＳＲＳ）の例を模式的に示した図である。制御部１２は、ＳＲＳ加速度ピーク値が試験仕様を満たすように、駆動トルクを調整し衝撃試験の試験条件を決定する。また、本実施形態の制御部１２の機能は、第１の実施形態の制御手段３に相当する。

【0018】

プレート支持体１３は、供試体２１がセットされたプレート２０を固定する機能を有する。プレート支持体１３は、供試体２１がセットされたプレート２０の位置がずれないように構成されている。

【0019】

回転アクチュエータ１４は、ハンマ１５を設定された高さまで動かし、自由落下させる機能を有する。また、回転アクチュエータ１４は、衝突中に衝撃加速度を調整する機能を有する。回転アクチュエータ１４は、例えば、モータを備え、設定された高さまでハンマ１５を移動させる。また、回転アクチュエータ１４は、ハンマ１５の駆動部に印加するトルクによって衝撃加速度を調整する。回転アクチュエータ１４の動作条件は、制御部１２から駆動トルク指令値として入力される。

【0020】

ハンマ１５は、衝撃試験の試験対象物である供試体２１に衝撃を与える。ハンマ１５は、あらかじめ設定された形状、並びに材質や硬さ等の特性を満たすように形成されている。

【0021】

図４は、本実施形態の衝撃試験装置１０において、ハンマ１５が供試体２１がセットされたプレート２０を打撃して衝撃を印加する際の状態を模式的に示した図である。図４に示すように、ハンマ１５は、回転アクチュエータ１４を回転軸として移動し、試験条件に応じた高さから落下することで供試体２１がセットされたプレート２０に耐衝撃試験を行うための衝撃を印加する。また、回転アクチュエータ１４は、衝突中にハンマ１５の駆動部に印加するトルクを制御することで衝撃加速度を調整する。また、本実施形態の回転アクチュエータ１４およびハンマ１５の機能は、第１の実施形態の衝撃印加手段１に相当する。

【0022】

衝撃力検出部１６は、供試体２１がセットされたプレート２０に衝突した際に、ハンマ１５に生じる衝撃力を検出する。衝撃力検出部１６には、例えば、加速度センサや力センサが用いられる。また、本実施形態の衝撃力検出部１６の機能は第１の実施形態の検出手段２に相当する。

【0023】

本実施形態の衝撃試験装置１０の動作について説明する。図５は、本実施形態の衝撃試験装置１０において試験条件を決定する際の動作フローを示すフローチャートである。また、図６は、本実施形態の衝撃試験装置１０がＳＲＳ加速度ピーク値を予測する際の動作フローを示すフローチャートである。また、図７は、本実施形態の衝撃試験装置１０が駆動トルク指令値を算出する際の動作フローを示すフローチャートである。

【0024】

衝撃試験装置１０は、作業者の操作等によって試験条件の設定動作を開始する。試験条件の設定動作を開始すると、制御部１２は、回転アクチュエータ１４を制御し、ハンマ１５をあらかじめ設定された初期位置まで回転させる。初期位置は、前回、同じ供試体２１で試験を行なった際の条件として設定されていてもよい。

【0025】

設定位置にハンマ１５が移動すると、制御部１２は、回転アクチュエータ１４にハンマ１５を自由落下させる指示を送る。ハンマ１５を自由落下させる指示を受け取ると、回転アクチュエータ１４は、ハンマ１５の位置を保つために加えている力を解除してハンマ１５を自由落下させる。自由落下したハンマ１５は、プレート２０に向かって落下し、供試体２１に衝突する。

【0026】

ハンマ１５が供試体２１に衝突すると、衝撃力検出部１６が衝撃力を検出する（ステップＳ１１）。衝撃力を検出すると、衝撃力検出部１６は、計測した衝撃力のデータを制御部１２に送る。

【0027】

衝撃力のデータが入力されると、制御部１２は、衝突判定を行う。衝突判定とは、ハンマ１５が供試体２１がセットされたプレート２０に衝突したかを判断することをいう。衝突判定における衝撃力の閾値は、ハンマ１５が供試体２１がセットされたプレート２０に衝突したときの衝撃力を基にあらかじめ設定されている。

【0028】

衝突判定において衝撃力が閾値を超えていないとき（ステップＳ１２でＮｏ）、制御部１２は、動作を終了し衝突が生じていないことを作業者等に通知する。制御部衝突判定において、衝撃力があらかじめ設定された閾値を超えているとき（ステップＳ１２でＹｅｓ）、制御部１２は、ハンマ１５が供試体２１に衝突したと判断する。

【0029】

衝突が発生したと判断すると、制御部１２は、計測された衝撃力のデータを基に、供試体２１のＳＲ加速度ピーク予測値の算出する（ステップＳ１３）。

【0030】

ＳＲＳ加速度ピーク予測値の算出を開始すると制御部１２は、打撃点に作用する全衝突時間の衝撃力を予測する（ステップＳ２１）。図８は、打撃点における衝撃力の例を示した図である。図８の横軸は時間、縦軸は打撃点における衝撃力を示している。

【0031】

衝撃力Ｆは、衝突時にプレート２０の法線方向において必ず微小変形が生じていると仮定すると、微小変形に対する復元力として式１のようにあらわすことができる。制御部１２は、現在時刻から衝突終了までの衝撃力Ｆを、以下の式１をハンマ１５およびプレート２０の運動方程式に適用し、運動方程式を解くことで予測する。
Ｆ＝ｋδ＋ｄδ’ ・・・（式１）
式１のδは変形量、δ’は変形速度、ｋは剛性係数、ｄは粘性係数を示している。このとき、プレート２０と衝突するハンマ１５の先端は球形とみなせると仮定している。また、剛性係数ｋおよび粘性係数ｄは、実験結果を基にあらかじめ設定されている。図９は、微小変形の概念を示している。

【0032】

制御部１２は、衝撃力の予測結果と現在時刻までの衝撃力の履歴を組み合わせることで、衝突時間全体の衝撃力の予測値を算出する。

【0033】

全衝突時間の衝撃力を予測すると、制御部１２は、予測した全衝突時間の衝撃力を伝達関数に入力し、供試体２１に加わる全衝突時間の加速度の予測値を算出する（ステップＳ２２）。図１０は、衝撃が加えられたときの供試体２１の加速度の例を示したものである。図１０の横軸は時間、縦軸は供試体２１の加速度を示している。

【0034】

制御部１２は、加速度の予測値を算出すると供試体２１に加わる予測値をＳＲＳに変換する。加速度の予測値をＳＲＳに変換すると、制御部１２は、ＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出する（ステップＳ２３）。ＳＲＳ加速度予測ピーク値には、ＳＲＳ上における第１ピークの値が用いられる。図１１は、ＳＲＳ加速度ピーク値の例を示したものである。図１１の横軸は周波数、縦軸は加速度を示している。図１１の例では、第１のピークをＳＲＳ加速度ピーク値としている。

【0035】

ＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出すると、制御部１２は、ＳＲＳ加速度ピーク予測値を基に駆動トルク指令値を算出する（ステップＳ１４）。

【0036】

駆動トルク指令値の算出を開始すると、制御部１２は、ＳＲＳ加速度ピーク予測値と試験条件の仕様値の範囲と比較する（ステップＳ３１）。ＳＲＳ加速度ピーク予測値が仕様値の最小値よりも小さいとき（ステップＳ３２でＹｅｓ）、制御部１２は、衝撃力ピークを増加させるように、駆動トルクの値を算出する（ステップＳ３３）。制御部１２は、以下の式を満たすように駆動トルクの値を算出する。
Ｓ_ｐｅａｋ ∝ Ｆ_ｐｅａｋ ・・・（式２）
上記の式２では、ＳＲＳ加速度ピーク値をＳ_ｐｅａｋ、打撃点に加わる衝撃力のピーク値をＦ_ｐｅａｋとしている。

【0037】

制御部１２は、衝撃力ピークを増加させるように、駆動トルクの値を算出する際には、駆動トルクの設定値を増加させる。

【0038】

ＳＲＳ加速度ピーク予測値が仕様値の最小値よりも大きいとき（ステップＳ３２でＮｏ）、制御部１２は、ＳＲＳ加速度ピーク予測値を仕様値の最大値と比較する。ＳＲＳ加速度ピーク予測値と試験条件の仕様値の範囲内であったとき（ステップＳ３４でＮｏ）、制御部１２は、そのときの駆動トルクの設定値を駆動トルク指令値として確定する（ステップＳ３６）。

【0039】

ＳＲＳ加速度ピーク予測値が仕様値の最大値よりも大きいとき（ステップＳ３４でＹｅｓ）、制御部１２は、衝撃力ピークを減少させるように、駆動トルクの値を算出する（ステップＳ３５）。制御部１２は、衝撃力ピークを減少させる際には駆動トルクの設定値を減少させる。ステップＳ３３またはステップＳ３５で駆動トルクを算出すると、制御部１２は、算出した駆動トルクを駆動トルク指令値として確定する（ステップＳ３６）。制御部１２は、確定した駆動トルク指令値で再度試験を実行する。再度試験を実行し衝突試験が続けているとき（ステップＳ１５でＮｏ），制御部１２は、ステップＳ１３からの動作を繰りかえす。

【0040】

駆動トルク指令値でＳＲＳ加速度ピーク予測値が仕様値の範囲内になると（ステップＳ１５でＹｅｓ）、制御部１２は、試験条件の確定の動作を完了する。

【0041】

このような動作でＳＲＳ加速度ピークの仕様を満たすような衝撃加速度を供試体２１に印加する条件を自動で確定することで、本実施形態の衝撃試験装置１０は、状況に応じた適切な条件で衝撃試験を実行することができる。

【0042】

本実施形態の衝撃試験装置１０は、供試体２１の衝撃力を衝撃力検出部１６において検出し、制御部１２において演算処理を行うことでＳＲＳ加速度ピーク値を予測している。本実施形態の衝撃試験装置１０は、ＳＲＳ加速度ピーク値が試験仕様を満たすように、衝撃試験を行う際に駆動トルクの値を調整し、ＳＲＳ加速度ピーク値が試験仕様を満たしたときの駆動トルクを衝撃試験時の設定値として決定している。よって、本実施形態の衝撃試験装置１０は、ＳＲＳ加速度ピーク値が衝撃試験の仕様を満たす供試体２１に応じた試験条件を自動で設定することができる。そのため、本実施形態の衝撃試験装置１０は、試験条件を満たす適切な衝撃加速度を自動で供試体に印加することができる。

【0043】

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１２は、本実施形態の衝撃試験装置３０の構成の概要を示す図である。本実施形態の衝撃試験装置３０は、本体３１と、制御部３２と、プレート支持体３３と、回転アクチュエータ３４と、ハンマ３５と、衝撃力検出部３６と、バネ・ダンパ部３７を備えている。

【0044】

本実施形態の衝撃試験装置３０は、第２の実施形態と同様に、プレート２０にセットされた試験対象物である供試体２１の耐衝撃性能を確認する試験装置である。第２の実施形態の衝撃試験装置１０は、衝撃力を予測してＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出している。そのような構成に対し、本実施形態の衝撃試験装置３０は、バネ・ダンパ要素が支配的であるため、第２の実施形態における衝撃力モデルのパラメータ同定が不要であることを特徴とする。

【0045】

本実施形態の本体３１、制御部３２、プレート支持体３３とおよび回転アクチュエータ３４の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。また、図１３は、本実施形態の衝撃試験装置３０において、ハンマ３５が供試体２１がセットされたプレート２０を打撃して衝撃を印加する際の状態を模式的に示した図である。本実施形態の衝撃試験装置３０も図１３に示すようにハンマ３５を回転アクチュエータ３４を回転軸として供試体２１をセットしたプレート２０に衝突させることで衝撃試験を実行する。

【0046】

ハンマ３５は、衝撃試験の試験対象物である供試体２１に衝撃を与える。本実施形態のハンマ３５は、第２の実施形態のハンマ１５と同様の構成に加えバネ・ダンパ部３７を備えている。

【0047】

衝撃力検出部３６は、供試体２１がセットされたプレート２０に衝突した際に、ハンマ３５に生じる衝撃力を検出する。衝撃力検出部３６は、例えば、加速度センサや力センサを用いて構成される。衝撃力検出部３６には、バネ・ダンパ部３７の変位量を検出するリニアエンコーダを用いてもよい。

【0048】

バネ・ダンパ部３７は、ハンマ３５の本体と供試体２１に打撃を与える部分の間に形成されたバネ・ダンパの要素を有する機構である。

【0049】

本実施形態の衝撃試験装置３０の動作について説明する。試験条件の設定動作を開始すると、制御部３２は、ハンマ３５を移動させ、高さを有する位置から自由落下させる。自由落下したハンマ３５は、プレート２０に向かって落下し、供試体２１に衝突する。衝突が発生し衝撃力を検出すると、衝撃力検出部３６は、計測した衝撃力のデータを制御部３２に送る。

【0050】

衝撃力のデータが入力されると、制御部３２は、衝突判定を行う。衝突判定は、例えば、衝撃力波形においてあらかじめ設定された閾値を超えているかによって行われる。衝撃力波形の値があらかじめ設定された閾値を超えているとき、制御部３２は、ハンマ３５の供試体２１への衝突が継続していると判断する。

【0051】

衝突が終了すると、制御部３２は、供試体２１のＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出する。 ＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出すると、制御部３２は、ＳＲＳ加速度ピーク予測値の算出結果を基に、試験条件として設定されているＳＲＳ加速度ピークを満たすように駆動トルク指令値を算出する。

【0052】

振動系においては、最も低い固有振動数を有するバネ系が系全体の振動現象を支配する特性を有し、実際に発生する衝撃現象は、バネ・ダンパ部３７の振る舞いが支配的となる。そのため、本実施形態では、第２の実施形態の式１の衝撃力モデルによるパラメータ同定を必要としない。

【0053】

駆動トルク指令値を算出すると、制御部３２は、指令トルク指令値を、回転アクチュエータ１４に出力する。これらの処理は、ＳＲＳ加速度ピーク値が試験条件を満たすまで繰り返される。ＳＲＳ加速度ピーク値が試験条件を満たすと、試験条件を満たす指令トルク指令値を用いた衝撃試験が実行される。

【0054】

本実施形態の衝撃試験装置３０は、第２の実施形態と同様に、ＳＲＳ加速度ピーク仕様を満たすような衝撃加速度を、試験を自動で行いながら調整し、試験条件を自動で設定することができる。また、本実施形態の衝撃試験装置３０は、バネ・ダンパ部の振る舞いが支配的であることから解析処理を簡略化することができる。

【0055】

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１４は、本実施形態の衝撃試験装置４０の構成の概要を示したものである。本実施形態の衝撃試験装置４０は、本体４１と、制御部４２と、プレート支持体４３と、直動アクチュエータ４４と、ハンマ４５と、衝撃力検出部４６を備えている。

【0056】

本実施形態の衝撃試験装置３０は、第２の実施形態と同様に、プレート２０にセットされた試験対象物である供試体２１の耐衝撃性能を確認する試験装置である。第２の実施形態の衝撃試験装置１０は、回転アクチュエータ１４によってハンマの駆動を行っているが、本実施形態の衝撃試験装置４０は、直動アクチュエータ４４によってハンマを駆動することを特徴とする。

【0057】

本実施形態の本体４１、制御部４２、プレート支持体４３およびハンマ４５の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。

【0058】

直動アクチュエータ４４は、プレート２０の供試体２１に向かって直線状に動作し、ハンマ４５を駆動する。直動アクチュエータ４４には、例えば、空気圧によってプレート２０の供試体２１の方向に衝撃を加えるように動作するアクチュエータを用いることができる。

【0059】

衝撃力検出部４６は、供試体２１がセットされたプレート２０に直動アクチュエータ４４で駆動されるハンマ４５が衝突した際に、ハンマ４５に生じる衝撃力を検出する。衝撃力検出部４６は、例えば、加速度センサや力センサを用いて構成される。

【0060】

本実施形態の衝撃試験装置４０の動作について説明する。試験条件の設定動作を開始すると、制御部４２は、初期設定値の駆動力指令値で直動アクチュエータ４４を制御し、ハンマ４５を駆動して、供試体２１に衝突させる。衝突が発生し衝撃力を検出すると、衝撃力検出部４６は、計測した衝撃力のデータを制御部４２に送る。

【0061】

衝撃力のデータが入力されると、制御部４２は、衝突判定を行う。衝突判定は、例えば、衝撃力波形においてあらかじめ設定された閾値を超えているかによって行われる。衝撃力波形の値があらかじめ設定された閾値を超えているとき、制御部４２は、ハンマ４５の供試体２１への衝突が継続していると判断する。

【0062】

衝突が終了すると、制御部４２は、供試体２１のＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出する。ＳＲＳ加速度ピーク予測値を算出すると、制御部４２は、ＳＲＳ加速度ピーク予測値の算出結果を基に、試験条件として設定されているＳＲＳ加速度ピークを満たすように駆動力指令値を算出する。

【0063】

駆動力指令値を算出すると、制御部４２は、指令力指令値を、直動アクチュエータ４４に出力する。これらの処理は、ＳＲＳ加速度ピーク値が試験条件を満たすまで繰り返される。ＳＲＳ加速度ピーク値が試験条件を満たすと、試験条件を満たす駆動力指令値を用いた衝撃試験が実行される。

【0064】

本実施形態の衝撃試験装置４０のように直動アクチュエータを用いて衝撃試験を実行した場合においても、第２の実施形態と同様に、検出した衝撃力を基に供試体に印加する衝撃加速度を制御することで試験条件を自動で調整することができる。

【0065】

各実施形態において制御部が行う各処理をＣＰＵ等においてコンピュータプログラムを実行する構成とした場合に、コンピュータプログラムは、記録媒体に格納して頒布することもできる。記録媒体としては、例えば、データ記録用磁気テープや、ハードディスクなどの磁気ディスクを用いることができる。また、記録媒体としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクを用いることもできる。不揮発性の半導体メモリを記録媒体として用いてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１ 衝撃印加手段
２ 検出手段
３ 制御手段
１０ 衝撃試験装置
１１ 本体
１２ 制御部
１３ プレート支持体
１４ 回転アクチュエータ
１５ ハンマ
１６ 衝撃力検出部
２０ プレート
２１ 供試体
３０ 衝撃試験装置
３１ 本体
３２ 制御部
３３ プレート支持体
３４ 回転アクチュエータ
３５ ハンマ
３６ 衝撃力検出部
３７ バネ・ダンパ部
４０ 衝撃試験装置
４１ 本体
４２ 制御部
４３ プレート支持体
４４ 直動アクチュエータ
４５ ハンマ
４６ 衝撃力検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】