特許 7585181 特性測定装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】特性測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/02 20060101AFI20241111BHJP

   G01M 7/04 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

G01M7/02 G

G01M7/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021191587

(22)【出願日】2021-11-25

(65)【公開番号】P2023078015

(43)【公開日】2023-06-06

【審査請求日】2023-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊 栄生

(72)【発明者】

【氏名】樋園 康平

【審査官】中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－００６０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４７４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５９４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８５５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７１２６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ５／００ － ７／０８

Ｇ０１Ｎ ３／００ － ３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基部と、
前記基部の上部に載置される支持部と、
前記基部と前記支持部との間に配置され、被試験体を取り付ける測定部と、
を備える特性測定装置であって、
前記支持部は、前記基部に固定される中定盤と、ウエイトとして機能する反力部と、前記中定盤と前記反力部との間にそれぞれ配置される、エアばね及び二重締結機構と、を備え、
前記エアばね及び前記二重締結機構は、前記被試験体への所定のプリロードを維持するために、フローティングマス状態及び固定状態において、前記反力部の高さを変えずに前記反力部を支持するものであり、
前記二重締結機構は、前記中定盤に固定される第１のアクチュエータと、前記反力部に固定される第２のアクチュエータと、を備え、
前記反力部は、前記フローティングマス状態において、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータにより支持されず、前記固定状態において、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータにより支持されることを特徴とする特性測定装置。

【請求項2】

前記第１のアクチュエータは、前記反力部の下面に離接可能な第１の可動部を備え、
前記第２のアクチュエータは、前記反力部及び前記第１の可動部を挿通するとともに、前記第１の可動部の下端に離接可能な係合部を有する第２の可動部を備え、
前記フローティングマス状態において、前記第１の可動部の上端及び下端は、前記反力部及び前記第２の可動部から軸線方向にそれぞれ離間し、
前記固定状態において、前記第１の可動部の上端及び下端は、前記反力部及び前記第２の可動部にそれぞれ当接していることを特徴とする請求項１に記載の特性測定装置。

【請求項3】

前記エアばね及び前記二重締結機構は、前記フローティングマス状態と前記固定状態との間の仮固定状態において、前記反力部の高さを変えずに前記反力部を支持するものであり、
前記反力部は、前記仮固定状態において、前記第１のアクチュエータのみにより支持されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の特性測定装置。

【請求項4】

前記第１のアクチュエータは、前記反力部の下面に離接可能な第１の可動部を備え、
前記第２のアクチュエータは、前記反力部及び前記第１の可動部を挿通するとともに、前記第１の可動部の下端に離接可能な係合部を有する第２の可動部を備え、
前記仮固定状態において、前記第１の可動部の上端を、前記反力部に当接させるとともに、前記第１の可動部の下端を、前記第２の可動部から離間させることにより、前記反力部を前記中定盤に対して、前記反力部の高さを変えずに支持することを特徴とする請求項３に記載の特性測定装置。

【請求項5】

少なくとも前記フローティングマス状態において、前記反力部の変位を測定する変位検出器を備え、前記変位検出器による変位信号に基づき、前記エアばねへの供給圧力を制御する反力部高さ保持手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の特性測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に、被試験体に所定のプリロードを与えた上で、自動車用等の被試験体（例えば、防振ゴムや防振部品）に対する高負荷下での動特性や耐久性等を測定する特性測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、従来のガソリンエンジンを使用した車両に加えて、電動モータの回転力を利用したハイブリッドタイプの車両、及び、電気自動車（以下、「電気自動車等」という）が急速に普及しており、この電動モータの振動領域は、従来のレシプロエンジンの振動領域より高周波数帯域側へと拡大している。

【0003】

このような電気自動車等に用いられる被試験体に対する特性試験では、一般的に、実車状態を想定して、被試験体に所定の負荷(以下、「プリロード」という)を与えた上で、外部より入力される振動(変位や加速度など)によって生じる荷重などを計測する必要がある。

【0004】

例えば、特許文献１（特に、図２及び図６参照）には、特性測定装置（以下、「従来の特性測定装置」という）であって、加振機を有する基部と、被試験体の特性を荷重検出器により計測する測定部と、基部に載置され、ウエイトとして機能する反力部をエアばね及び締結機構を介して支持する支持部と、を備えるものが記載されている。この特性測定装置は、計測を行う前に、基部及び支持部のそれぞれに固定された一対の取り付け治具により、被試験体を上下方向から挟持した状態で、一対の取り付け治具間の距離を調整する工程を行い、被試験体に所定のプリロードを与えた上で、加振機により、被試験体に振動を加え、被試験体の特性値を測定していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－００６０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図５に示すように、従来の特性測定装置における支持部６２０は、特性試験中に、加振機により入力される幅広い振動周波数に対応するために、反力部６２４を中定盤６２２に対して、エアばね６２３で支持した状態（以下、「フローティングマス状態」という）（図５（ａ）参照）と、反力部６２４を中定盤６２２に対して、締結機構７００で締結固定した状態（以下、「固定状態」という）（図５（ｂ）参照）と、に切り替える必要があった。これにより、入力される振動周波数が約１００～１５０Ｈｚ程度以下では、固定状態とし、１５０Ｈｚ～数ｋＨｚ程度までは、フローティングマス状態としている。

【0007】

具体的には、従来の特性測定装置における支持部６２０は、中定盤６２２と反力部６２４との間に、密閉状態のエアばね６２３と、ストッパ６２５と、締結機構７００と、を備える。この締結機構７００は、反力部６２４の下面に固定されるアクチュエータ７１０と、中定盤６２２の上面に固定される係止部材７２０と、を備える。このアクチュエータ７１０は、反力部６２４の下面に固定されるシリンダ７１１と、下側拡径部７１２ａ及び上側拡径部７１２ｂを有する可動部７１２と、を備える。ここで、可動部７１２の下側拡径部７１２ａは、係止部材７２０と係止可能である一方、可動部７１２の上側拡径部７１２ｂは、シリンダ７１１に収容される。

【0008】

まず、固定状態からフローティングマス状態（図５（ｂ）から図５（ａ））へ移行する際には、シリンダ７１１と上側拡径部７１２ｂの上面により画定される上側密閉空間Ｃ１に駆動油を供給することにより、可動部７１２が下方に移動し（図５（ａ）中の黒塗矢印Ａ１参照）、下側拡径部７１２ａと係止部材７２０との係合が解放される。これにより、圧縮されていたエアばね６２３に復元力が生じ、反力部６２４が上方に移動する（図５（ａ）中の白抜き矢印Ｂ１参照）。

【0009】

次に、フローティングマス状態から固定状態（図５（ａ）から図５（ｂ））へ移行する際には、シリンダ７１１と上側拡径部７１２ｂの下面により画定される下側密閉空間Ｃ２に駆動油を供給することにより、可動部７１２が上方に移動し（図５（ｂ）中の黒塗矢印Ａ２参照）、下側拡径部７１２ａが係止部材７２０と係止する。これにより、アクチュエータ７１０が、エアばね６２３を圧縮させながら、反力部６２４をストッパ６２５に当接するまで下方に移動させる（図５（ｂ）中の白抜き矢印Ｂ２参照）。

【0010】

このように、フローティングマス状態と固定状態との切り替えの際に、中定盤６２２に対して、反力部６２４の高さ位置が変動するものであった。また、これに加え、固定状態（図５（ｂ）参照）では、フローティングマス状態（図５（ａ）参照）と比べ、エアばね６２３が、アクチュエータ７１０により、さらに下方向に圧縮されるため、エアばね６２３から外部に空気漏れなどが生じ易かった。これにより、固定状態からフローティングマス状態への切り替えの際に生じる反力部６２４の位置変動は、再現性はなく同じ変動とはならないことがあった。このような反力部６２４の位置変動によって、被試験体に所定のプリロードを与えていた一対の取り付け治具間の距離も変動し、結果、被試験体へのプリロードが大きく変動してしまうという問題（以下、「従来の問題点（プリロードの変動）」という）が生じていた。

【0011】

この従来の問題点（プリロードの変動）を解決するためには、フローティングマス状態と固定状態との切り替えを行う毎に、被試験体を上下方向から支持する一対の取り付け治具間の距離を調整する工程を行う必要があり、時間のロスや手間を要していた。

【0012】

本発明の目的は、所定のプリロードを維持しつつ、フローティングマス状態と固定状態との切り替えをスムーズに行うことができる特性測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、基部と、前記基部の上部に載置される支持部と、前記基部と前記支持部との間に配置され、被試験体を取り付ける測定部と、を備え、前記支持部は、前記基部に固定される中定盤と、ウエイトとして機能する反力部と、前記中定盤と前記反力部との間にそれぞれ配置される、エアばね及び二重締結機構と、を備え、前記エアばね及び前記二重締結機構は、前記被試験体への所定のプリロードを維持するために、フローティングマス状態及び固定状態において、前記反力部の高さを変えずに支持するものであり、前記二重締結機構は、前記反力部に固定される第１のアクチュエータと、前記中定盤に固定される第２のアクチュエータと、を備え、前記反力部は、前記フローティングマス状態において、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータにより支持されず、前記固定状態において、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータにより支持される特性測定装置である。

【0014】

また、上記特性測定装置であって、前記第１のアクチュエータは、前記反力部の下面に離接可能な第１の可動部を備え、前記第２のアクチュエータは、前記反力部及び前記第１の可動部を挿通するとともに、前記第１の可動部の下端に離接可能な係合部を有する第２の可動部を備え、前記フローティングマス状態において、前記第１の可動部の上端及び下端は、前記反力部及び前記第２の可動部から軸線方向にそれぞれ離間し、前記固定状態において、前記第１の可動部の上端及び下端は、前記反力部及び前記第２の可動部にそれぞれ当接しているものとしてもよい。

【0015】

また、上記特性測定装置であって、前記エアばね及び前記二重締結機構は、前記フローティングマス状態と前記固定状態との間の仮固定状態において、前記反力部の高さを変えずに支持するものであり、前記反力部、前記仮固定状態において、前記第１のアクチュエータのみにより支持されるものとしてもよい。

【0016】

また、上記特性測定装置であって、前記第１のアクチュエータは、前記反力部の下面に離接可能な第１の可動部を備え、前記第２のアクチュエータは、前記反力部及び前記第１の可動部を挿通するとともに、前記第１の可動部の下端に離接可能な係合部を有する第２の可動部を備え、前記仮固定状態において、前記第１の可動部の上端を、前記反力部に当接させるとともに、前記第１の可動部の下端を、前記第２の可動部から離間させることにより、前記反力部を前記中定盤に対して、前記反力部の高さを変えずに支持するものとしてもよい。

【0017】

また、上記特性測定装置であって、少なくとも前記フローティングマス状態において、前記反力部の変位を測定する変位検出器を備え、前記変位検出器による変位信号に基づき、前記エアばねへの供給圧力を制御する反力部高さ保持手段を、さらに備えるものとしてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、所定のプリロードを維持しつつ、フローティングマス状態と固定状態との切り替えをスムーズに行うことができる特性測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る特性測定装置の一例を示す概略図であり、（ａ）は、部分断面を含む正面図、（ｂ）は、上面図を、それぞれ表す。

【図2】図１の二重締結機構の拡大断面図である。

【図3】図２の二重締結機構の動作状態を説明する図であり、（ａ）は、フローティングマス状態、（ｂ）は、仮固定状態、（ｃ）は、固定状態を、それぞれ表す。

【図4】図１の特性測定装置における反力部高さ保持手段を説明する図である。

【図5】従来の特性測定装置に用いられる締結機構及びエアばねの拡大断面図であり、（ａ）は、フローティングマス状態、（ｂ）は、固定状態を、それぞれ表す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態について、図１から図４を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態の態様に限定されるものではない。

【0021】

＜用語について＞
本明細書及び特許請求の範囲の記載において、「上」、「下」は、図１（ａ）における上下に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。特許請求の範囲の記載における「エアばね」は、本明細書の記載における「支持部エアばね」を示す。

【0022】

＜特性測定装置について＞
図１を用いて、本発明の実施形態に係る特性測定装置１００の一例について説明する。なお、図中の特性測定装置１００の左側は、説明のために、一部を断面図として示している。この特性測定装置１００は、例えば、ＳＲＩＳ３５０３（日本ゴム協会標準規格）において標準化されたような、自動車用などの防振ゴムの動的性質について測定する測定装置である。

【0023】

特性測定装置１００は、基部１１０と、基部１１０の上部に載置され、ウエイトとして機能する反力部１２４を、支持部エアばね（エアばね）１２３及び二重締結機構２００を介して、フローティングマス状態や固定状態などで支持する支持部１２０と、基部１１０と支持部１２０との間に配置された測定部１３０と、制御システム（不図示）と、を備える。以下、特性測定装置１００のそれぞれの構成について順に説明する。

【0024】

＜基部について＞
基部１１０は、脚部１１１と、基部エアばね１１２と、ベース架台部１１３と、動電加振機１１４と、を備える。

【0025】

脚部１１１は、地面に接する位置に４本配置され、特性測定装置１００を地面に固定する。

【0026】

基部エアばね１１２は、４本の脚部１１１の上部に載置された弾性体であり、４個配置される。この基部エアばね１１２を設けることにより、地面と特性測定装置１００との間で、振動試験の最中に、振動が伝達するのを防止することができる。

【0027】

ベース架台部１１３は、鉄などの金属を用いた比較的大きな質量であり、平面視略正方形板状を有し、中央部に下部に向かって階段状に拡径する開口部１１３ａを備える。ベース架台部１１３は、基部エアばね１１２を介して、ベース架台部１１３の上面が水平となるように設置される。

【0028】

動電加振機１１４は、上部が、ベース架台部１１３の開口部１１３ａ内に収容された状態で、ベース架台部１１３に固定される。動電加振機１１４は、制御システムに電気的に接続され、動電加振機１１４の上部に設置される動電加振機振動台１３４を駆動する。動電加振機１１４は、ベース架台部１１３と合わせて、十分な質量を有するため、基部エアばね１１２と同様に、振動伝達を防止する役割を果たす。

【0029】

本実施形態における基部１１０は、基部エアばね１１２を４本の脚部１１１とベース架台部１１３との間に配置するともに、脚部１１１の下部を地面に固定するものとしたが、これに限らず、例えば、基部１１０は、振動の伝達が防止され、地震等外部の要因に耐えるものであれば、いかなる様態でもよい。

【0030】

＜支持部について＞
支持部１２０は、支柱１２１と、中定盤１２２と、支持部エアばね１２３と、二重締結機構２００と、反力部１２４と、を備える。

【0031】

支柱１２１は、４本配置され、下部がベース架台部１１３に固定されるとともに、上部が中定盤１２２に固定される。本実施形態における支柱１２１は、軸方向に伸縮可能であり、例えば、軸方向に伸長させることにより、測定部１３０を恒温槽内に収容し測定すること、及び、サイズの大きな被試験体１３２を測定することを可能としている。

【0032】

中定盤１２２は、平面視枠形状を有し、中央部に貫通部１２２ａを備える。この中定盤１２２において、角部には、二重締結機構２００が配置されるとともに、角部を結ぶ辺部には、支持部エアばね１２３が、それぞれ２個配置される。本実施形態において、中定盤１２２の角部及び辺部に、二重締結機構２００及び支持部エアばね１２３がそれぞれ配置されるものとしたが、これに限らず、例えば、中定盤１２２の角部及び辺部に、支持部エアばね１２３及び二重締結機構２００がそれぞれ配置されるものであってもよい。

【0033】

支持部エアばね１２３は、中定盤１２２と反力部１２４との間に配置された弾性体である。支持部エアばね１２３は、高周波振動状態等において、基部１１０と反力部１２４との間で、共振等の振動の伝達を遮断するフローティングマス状態とすることができる。本実施形態において、説明のために、８個の支持部エアばね１２３を採用するものを示したが、これに限らず、フローティングマス状態が構成できるものであれば、その他の個数の支持部エアばね１２３を採用してもよい。

【0034】

二重締結機構２００は、中定盤１２２と反力部１２４との間に配置され、詳細は後述するが、２つのアクチュエータ（図２中の第１のアクチュエータ２１０及び第２のアクチュエータ２２０参照）を備える。なお、二重締結機構２００は、固定状態において、ベース架台部１１３、支柱１２１、中定盤１２２、反力部１２４が堅固に連結され、高い剛性を持ち、被試験体１３２の静的ばね定数計測や、約１００～１５０Ｈｚ以下のように、低い振動周波数で測定することができる。本実施形態において、説明のために、４個の二重締結機構２００を採用するものを示したが、これに限らず、十分な結合剛性を有する固定状態が構成できるものであれば、その他の個数の二重締結機構２００を採用してもよい。ここで、詳細は後述するが、本実施形態の二重締結機構２００は、２つのアクチュエータを駆動させることにより、フローティングマス状態、仮固定状態、及び、固定状態の切り替えの際に、二重締結機構２００及び支持部エアばね１２３を介して、反力部１２４の高さ位置を変化させずに、保持することができる。これにより、従来の問題点（プリロードの変動）を解消させ、フローティングマス状態と固定状態との切り替えをスムーズに行うことができる。

【0035】

反力部１２４は、ウエイトとして機能するものであり、下部は、中定盤１２２の貫通部１２２ａに挿入される。この反力部１２４の共振周波数は、計測する測定領域より高い周波数にする必要があるため、比較的大きな質量（例えば、１５００ｋｇ以上）に設定される。

【0036】

＜測定部について＞
測定部１３０は、一対の取り付け治具１３１と、被試験体１３２と、ロードワッシャ１３３と、動電加振機振動台１３４と、を備える。

【0037】

一対の取り付け治具１３１は、反力部１２４の下方に設置される上部取り付け治具１３１ａと、動電加振機振動台１３４の上方に設置される下部取り付け治具１３１ｂと、を備える。

【0038】

被試験体１３２は、自動車用等のマス付防振ゴム、液体封入防振ゴムなどの位相要素を含む防振ゴムである。被試験体１３２は、一対の取り付け治具１３１の間に狭持されて測定される。なお、本実施形態における被試験体１３２は、自動車用等の防振ゴムであったが、これに限らず、一般的な産業用のゴムであってもよい。

【0039】

ロードワッシャ１３３は、上部取り付け治具１３１ａを介して、被試験体１３２の上側に配置される。ロードワッシャ１３３は、高剛性の圧電素子であり、応答速度が速く、計測しきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）が小さいため、ここでは、被試験体１３２に加えられた動荷重を計測する動荷重計測器を構成している。

【0040】

動電加振機振動台１３４は、動電加振機１１４の上部に設置され、制御システムにより制御される。動電加振機振動台１３４には、振動板（不図示）とコイル部（不図示）が直結され、その周囲には、交流の磁場が配置され、このコイルに交流電流を印加することにより、動電加振機振動台１３４が駆動される。なお、本実施形態における動電加振機１１４の振動周波数領域は、３ｋＨｚまでであるが、これに限らず、例えば、３ｋＨｚ以上であってもよい。

【0041】

＜制御システムについて＞
制御システムは、図示は省略するが、主に、主制御装置と、電力増幅器筐体と、を備える。

【0042】

主制御装置は、特性測定装置１００の制御を行うものであり、起動器及び操作線を介して、電源及び特性測定装置１００にそれぞれ接続される。主制御装置には、主に、メインサーボコントローラと、チャージアンプと、加振機操作盤と、無停電電源装置と、ユーザインターフェイス等が含まれる。メインサーボコントローラには、特性測定装置１００の各種センサから、動荷重、変位などの信号が入力され、各種の計測と演算が行われる。

【0043】

電力増幅器筐体は、主制御装置の加振機操作盤からの信号により制御され、例えば、特性測定装置１００の動電加振機１１４の動電加振機振動台１３４の動作を制御する。

【0044】

＜二重締結機構の詳細構成について＞
図２を用いて、二重締結機構２００の詳細構成について説明する。なお、図中の二重締結機構２００は、説明のために、一部断面図を示している。

【0045】

二重締結機構２００は、第１のアクチュエータ２１０と、第２のアクチュエータ２２０と、を備える。

【0046】

＜第１のアクチュエータについて＞
第１のアクチュエータ２１０は、第１のシリンダ２１１と、第１のシリンダ２１１に収容される第１の可動部２１２と、第１の油圧給排経路２１３と、第１の可動部２１２を下方に付勢する第１の付勢手段２１４と、第１の可動部２１２の下端部に固定され、第１の付勢手段２１４の下方を支持する固定部材２１５と、を備える。

【0047】

第１のシリンダ２１１は、中定盤１２２の上部に固定される中空円筒状の部材で、軸線Ｃ方向に沿って貫通する階段状の内周面を有し、この内周面には、上方から下方に向かい、縮径及び拡径を繰り返すように、上端小径部２１１ａ、第１のピストン収容部２１１ｂ、下側ガイド部２１１ｃ、第１のばね収容部２１１ｄが連続して形成される。また、中定盤１２２には、第１のシリンダ２１１の内周面に連続するように凹部１２２ｂが形成される。

【0048】

第１の可動部２１２は、第１のシリンダ２１１及び中定盤１２２の凹部１２２ｂに収容される中空円筒状の部材で、軸線Ｃ方向に沿って同一径にて貫通する貫通孔２１２ａと、階段状の外周面と、を有する。この外周面には、上方から下方に向かい、上側軸部２１２ｂ、第１のピストン部２１２ｃが順次拡径するとともに、段差部２１２ｄ、下側軸部２１２ｅ、ばね当接部２１２ｆが順次縮径するように、連続して形成される。

【0049】

ここで、第１の可動部２１２と第１のシリンダ２１１との配置関係について述べる。まず、上側軸部２１２ｂと上端小径部２１１ａとの間には、半径方向に隙間が形成される。また、段差部２１２ｄと第１のピストン収容部２１１ｂとの間、及び、ばね当接部２１２ｆと第１のばね収容部２１１ｄの間には、それぞれ、詳細は後述するが、第１の密閉空間Ｓ１及び第１の付勢手段２１４を収容する空間を画定するために、半径方向に所定の隙間が形成される。さらに、第１のピストン部２１２ｃと第１のピストン収容部２１１ｂとの間、及び、下側軸部２１２ｅと下側ガイド部２１１ｃとの間には、軸線Ｃ方向への相対的な摺動を可能とするために、極僅かな隙間が形成される。

【0050】

第１の油圧給排経路２１３は、第１のシリンダ２１１の外周面から内周面に貫通しており、供給・排出可能な連通状態又は非連通状態へと切り替わることにより、第１のシリンダ２１１及び第１の可動部２１２により画定された第１の密閉空間Ｓ１に、駆動流体を供給、排出、及び、維持することができる。

【0051】

なお、第１の密閉空間Ｓ１は、図２に示すように、ゼロになることはなく、第１の油圧給排経路２１３と常時流体接続されるため、第１の密閉空間Ｓ１への液圧の供給及び排出をスムーズに行うことができる。この第１の油圧給排経路２１３を介して、駆動流体の液圧を制御することにより、第１の可動部２１２を、軸線Ｃ方向の所望の位置に移動させ、反力部１２４に対して第１の可動部２１２を離接可能にする。

【0052】

第１の付勢手段２１４は、例えば、皿ばねからなり、第１のばね収容部２１１ｄ及び中定盤１２２の凹部１２２ｂに収容されており、下側ガイド部２１１ｃと、第１の可動部２１２の下端部に固定される固定部材２１５とにより、軸線Ｃ方向に挟持される。これにより、第１の可動部２１２は、第１の付勢手段２１４により、常時下方に付勢される。したがって、第１の油圧給排経路２１３が排出可能な連通状態である場合には、第１の密閉空間Ｓ１から駆動流体が排出されることにより、第１の可動部２１２が反力部１２４から下方に離間した位置に配置される。一方、第１の油圧給排経路２１３が供給可能な連通状態である場合には、第１の付勢手段２１４の付勢力と第１の可動部２１２の自重との合力に打ち勝つような駆動流体の液圧が、第１の密閉空間Ｓ１に供給されることにより、第１の可動部２１２が反力部１２４に当接した位置に配置される。

【0053】

＜第２のアクチュエータについて＞
第２のアクチュエータ２２０は、第２のシリンダ２２１と、第２のシリンダ２２１に収容される第２の可動部２２２と、第２の油圧給排経路２２３と、第２の可動部２２２を下方に付勢する第２の付勢手段２２４と、を備える。

【0054】

第２のシリンダ２２１は、反力部１２４の鍔部１２４ａの上部に固定される中空円筒状の部材で、軸線Ｃ方向に沿って貫通する階段状の内周面を有し、この内周面には、上方から下方に向かい、連通孔２２１ａ、第２のばね収容部２２１ｂ、第２のピストン収容部２２１ｃが順次拡径するとともに、下端ガイド部２２１ｄが縮径するように、連続して形成される。また、反力部１２４の鍔部１２４ａには、第２のシリンダ２２１の内周面に連続するように、軸線Ｃ方向に沿って同一径にて延在する挿通孔１２４ｂが形成される。

【0055】

第２の可動部２２２は、中実円柱状の部材で、軸線Ｃ方向に沿って同一径にて延在し、鍔部１２４ａの挿通孔１２４ｂ及び第１の可動部２１２の貫通孔２１２ａにそれぞれ挿通される軸部２２２ａと、軸部２２２ａの上端に拡径して設けられ、第２のシリンダ２２１に収容される第２のピストン部２２２ｂと、軸部２２２ａの下端に拡径して形成され、中定盤１２２の凹部１２２ｂに収容される係合部２２２ｃと、を有する。

【0056】

ここで、第２の可動部２２２と、第２のシリンダ２２１、鍔部１２４ａ、第１の可動部２１２との配置関係について述べる。まず、第２のピストン部２２２ｂと第２のピストン収容部２２１ｃとの間、及び、軸部２２２ａと下端ガイド部２２１ｄとの間には、軸線Ｃ方向への相対的な摺動を可能とするために、極僅かな隙間が形成される。また、軸部２２２ａと挿通孔１２４ｂとの間、及び、軸部２２２ａと貫通孔２１２ａとの間には、半径方向に隙間が形成される。

【0057】

第２の油圧給排経路２２３は、第２のシリンダ２２１の外周面から内周面に貫通しており、供給・排出可能な連通状態又は非連通状態へと切り替わることにより、第２のシリンダ２２１及び第２の可動部２２２により画定された第２の密閉空間Ｓ２に、駆動流体を供給、排出、及び、維持することができる。この第２の油圧給排経路２２３を介して、駆動流体の液圧を制御することにより、第２の可動部２２２を、軸線Ｃ方向の所望の位置に移動させ、第１の可動部２１２に対して第２の可動部２２２を離接可能にする。

【0058】

第２の付勢手段２２４は、例えば、コイルばねからなり、第２のシリンダ２２１に収容されており、第２のばね収容部２２１ｂと、第２のピストン部２２２ｂに設けられるばね受け部２２２ｂ１とにより、軸線Ｃ方向に挟持される。これにより、第２の可動部２２２は、第２の付勢手段２２４により、常時下方に付勢される。したがって、第２の油圧給排経路２２３が排出可能な連通状態である場合には、第２の密閉空間Ｓ２から駆動流体が排出されることにより、第２の可動部２２２の係合部２２２ｃが固定部材２１５から下方に離間した位置に配置される。一方、第２の油圧給排経路２２３が供給可能な連通状態である場合には、第２の付勢手段２２４の付勢力と第２の可動部２２２の自重との合力に打ち勝つような駆動流体の液圧が、第２の密閉空間Ｓ２に供給されることにより、第２の可動部２２２の係合部２２２ｃが固定部材２１５に当接した位置に配置される。

【0059】

＜二重締結機構の動作状態について＞
図３を用いて、二重締結機構２００の動作状態について説明する。なお、図中の基準高さｈ０は、反力部１２４の鍔部１２４ａにおける下面の高さを示すものであり、フローティングマス状態、仮固定状態、固定状態のいずれの状態においても、反力部１２４に上下方向の変動がないことを示している。

【0060】

＜フローティングマス状態、仮固定状態、固定状態の順で移行する場合＞
まず、フローティングマス状態における二重締結機構２００について説明する。図３（ａ）に示すように、第１のアクチュエータ２１０は、第１の油圧給排経路２１３を介して、第１の密閉空間Ｓ１の駆動油が排出可能な状態とされるため、第１の可動部２１２は、第１の付勢手段２１４により下方へ付勢され、第１の可動部２１２の段差部２１２ｄの下面が、第１のシリンダ２１１の下側ガイド部２１１ｃの上面に当接する位置に保持される。同様に、第２のアクチュエータ２２０は、第２の油圧給排経路２２３を介して、第２の密閉空間Ｓ２の駆動油が排出可能な状態とされるため、第２の可動部２２２は、第２の付勢手段２２４により下方へ付勢され、第２の可動部２２２の第２のピストン部２２２ｂの下面が、第２のシリンダ２２１の下端ガイド部２２１ｄの上面に当接する位置に保持される。

【0061】

これにより、第１の可動部２１２は、反力部１２４の鍔部１２４ａと、軸線Ｃ方向に距離ｌ１を有して離間しているとともに、第１の可動部２１２は、第２の可動部２２２の係合部２２２ｃと、軸線Ｃ方向に距離ｌ２を有して離間している。よって、反力部１２４は、第１のアクチュエータ２１０及び第２のアクチュエータ２２０により、支持されておらず、フローティングマス状態となっている。このフローティングマス状態において、第１の油圧給排経路２１３及び第２の油圧給排経路２２３は、駆動油が排出可能な状態又は非連通状態となっている。

【0062】

次に、フローティングマス状態から仮固定状態へと移行する二重締結機構２００について説明する。図３（ｂ）に示すように、第１のアクチュエータ２１０には、第１の油圧給排経路２１３を介して、第１の密閉空間Ｓ１に駆動油が供給され（図中の矢印ｄ１参照）、第１の可動部２１２は、第１の付勢手段２１４に抗して、上方に移動する（図中の矢印Ｍ１参照）。その後、第１の可動部２１２が、反力部１２４の鍔部１２４ａに当接した位置で駆動油の供給が停止される。この際、第１の可動部２１２が反力部１２４に対して、ソフトランディングするように、第１のアクチュエータ２１０への駆動油の供給量を制御しているため、当接前後で、反力部１２４が上方に変動することはない。一方、第２のアクチュエータ２２０には、第２の油圧給排経路２２３を介して、第２の密閉空間Ｓ２に駆動油が供給されていないため、第２の可動部２２２は移動しない。

【0063】

これにより、反力部１２４は、下方から、第１のアクチュエータ２１０のみにより、下方から支持される仮固定状態となっている。この仮固定状態において、第１の油圧給排経路２１３は、非連通状態となっている一方、第２の油圧給排経路２２３は、駆動油が排出可能な状態又は非連通状態となっている。

【0064】

さらに、仮固定状態から固定状態へと移行する二重締結機構２００について説明する。図３（ｃ）に示すように、第１のアクチュエータ２１０には、第１の油圧給排経路２１３を介して、第１の密閉空間Ｓ１に駆動油が供給されていないため、第１の可動部２１２は移動しない。一方、第２のアクチュエータ２２０には、第２の油圧給排経路２２３を介して、第２の密閉空間Ｓ２に駆動油が供給され（図中の矢印ｄ２参照）、第２の可動部２２２は、第２の付勢手段２２４に抗して、上方に移動する（図中の矢印Ｍ２参照）。その後、第２の可動部２２２の係合部２２２ｃが、第１の可動部２１２の固定部１２１ｅに当接した位置で駆動油の供給が停止される。この際、第２の可動部２２２が第１の可動部２１２を介して、反力部１２４に軸線Ｃ方向に固定されることにより、第１のアクチュエータ２１０が固定された中定盤１２２と、第２のアクチュエータ２２０が固定された反力部１２４とを、堅固に締結固定させることができる。

【0065】

これにより、反力部１２４は、第１のアクチュエータ２１０及び第２のアクチュエータ２２０により、下方から堅固に締結固定された固定状態となっている。この固定状態において、第１の油圧給排経路２１３及び第２の油圧給排経路２２３は、非連通状態となっている。

【0066】

＜固定状態、仮固定状態、フローティングマス状態の順で移行する場合＞
前述した、二重締結機構２００についてのフローティングマス状態、仮固定状態、固定状態の順で移行する場合と重複する説明は省略する。

【0067】

まず、固定状態から仮固定状態へと移行する二重締結機構２００について説明する。図３（ｃ）に示すように、第１のアクチュエータ２１０において、第１の油圧給排経路２１３は、非連通状態となっているため、第１の可動部２１２は移動しない。一方、第２のアクチュエータ２２０は、第２の油圧給排経路２２３を介して、第２の密閉空間Ｓ２の駆動油が排出可能な状態とされるため（図中の矢印ｄ３参照）、第２の可動部２２２は、第２の付勢手段２２４に付勢され、下方に移動する（図中の矢印Ｍ３参照）。その後、第２の可動部２２２の係合部２２２ｃが、第１の可動部２１２から離間した位置で駆動油の排出が停止される。

【0068】

次に、仮固定状態からフローティングマス状態へと移行する二重締結機構２００について説明する。図３（ｂ）に示すように、第１のアクチュエータ２１０は、第１の油圧給排経路２１３を介して、第１の密閉空間Ｓ１の駆動油が排出可能な状態とされるため（図中の矢印ｄ４参照）、第１の可動部２１２は、第１の付勢手段２１４に付勢され、下方に移動する（図中の矢印Ｍ４参照）。その後、第１の可動部２１２が、反力部１２４の鍔部１２４ａから離間した位置で駆動油の排出が停止される。

【0069】

さらに、フローティングマス状態における二重締結機構２００について説明する。図３（ａ）に示すように、第１のアクチュエータ２１０及び第２のアクチュエータ２２０には、駆動油が供給されていないため、第１の可動部２１２及び第２の可動部２２２は移動しない。

【0070】

このように、仮固定状態及び固定状態では、フローティングマス状態における反力部１２４の高さ位置を維持したまま、反力部１２４を中定盤１２２に支持及び固定しているため、再び、フローティングマス状態となる際には、反力部１２４は上下方向に移動しない。

【0071】

以上で述べたように、本実施形態の二重締結機構２００は、第１のアクチュエータ２１０及び第２のアクチュエータ２２０を駆動させることにより、フローティングマス状態、仮固定状態、及び、固定状態の切り替えの際に、二重締結機構２００及び支持部エアばね１２３を介して、反力部１２４の高さ位置（図３中の基準高さｈ０参照）を変化させずに、保持することができる。これにより、従来の問題点（プリロードの変動）を解消させ、フローティングマス状態と固定状態との切り替えをスムーズに行うことができる。また、本実施形態の支持部エアばね１２３に負荷される上下方向の圧縮力は、フローティングマス状態、仮固定状態、及び、固定状態において変化しないことから、各状態へと切り替わる際に、支持部エアばね１２３の内部圧力が急激に上昇し、空気漏れなどが生じることを抑制することができる。さらに、本実施形態における二重締結機構２００は、従来の締結機構７００（図５参照）とは異なり、仮固定状態を採用するものであり、反力部１２４に対し、不支持のフローティングマス状態、下方からソフトランディングして支持する仮固定状態、下方から堅固に締結固定する固定状態へと、段階的に支持する力を増加、または、この逆に、固定状態、仮固定状態、フローティングマス状態へと段階的に支持する力を減少させることにより、急激な変動が反力部１２４に生じることを抑制することができる。

【0072】

＜反力部高さ保持手段について＞
前述したように、本実施形態の特性測定装置１００において、従来の締結機構７００（図５（ａ），（ｂ）参照）に代えて、二重締結機構２００を採用することにより、反力部１２４の高さ位置を変化させずに、従来の問題点（プリロードの変動）を解消させ、フローティングマス状態と固定状態との切り替えをスムーズに行うことが十分にできるものとした。その上で、発明者らは、二重締結機構２００を採用した際の反力部１２４における上下方向の挙動について、さらなる考察を重ねた。その結果、特に、固定状態（図３（ｃ）参照）からフローティングマス状態（図３（ａ）参照）へと切り替えを行った際に、反力部１２４の高さ位置が、所望の基準高さｈ０より僅かに下方に変化するおそれがあり、これは、支持部エアばね１２３の気密性に起因するものであることを突き止めた。具体的には、固定状態において、支持部エアばね１２３が、長時間圧縮されることにより、微量の空気漏れが生じ、その後、フローティングマス状態となり、支持部エアばね１２３が、反力部１２４を単独で支持するために生じ得るものであった。

【0073】

この新たな課題（以下、「フローティングマス状態における反力部の変動」という）を解決するために、図４に示すように、支持部１２０に、二重締結機構２００に加え、反力部高さ保持手段３００を採用する。ここで、図４には、説明の都合上、１つの支持部エアばね１２３に一つの反力部高さ保持手段３００が設けられているものを示すが、他の支持部エアばね１２３にも同様の反力部高さ保持手段３００が設けられている。

【0074】

反力部高さ保持手段３００は、比例圧力制御弁３１０と、圧力供給源３２０と、サイレンサ３３０と、変位検出器３４０と、ＰＩＤ制御部３５０と、を備える。以下、反力部高さ保持手段３００のそれぞれの構成について順に説明する。

【0075】

比例圧力制御弁３１０は、外部からの制御値ｕにより、供給圧力ＰＳを無段階に調節するものであり、一方には、高圧（０．４ＭＰａ以上）の圧縮空気を供給する圧力供給源３２０、及び、外部環境に消音排出するサイレンサ３３０が流体接続され、他方には、支持部エアばね１２３が流体接続される。

【0076】

変位検出器３４０は、ワイヤ部３４０ａを備えるワイヤ式変位計である。このワイヤ部３４０ａの上端は、反力部１２４の鍔部１２４ａに固定されており、ワイヤ部３４０ａが伸縮に対応した変位信号である変位位置Ｈ１を出力する。なお、本実施形態における変位検出器３４０は、接触式変位計であるが、これに限らず、例えば、非接触変位計（例えば、レーザー式変位計）などを採用してもよい。

【0077】

ＰＩＤ制御部３５０は、比例制御、積分制御、微分制御を組み合わせたものであり、変位位置Ｈ１と目標位置Ｈｒとの誤差ｅ、その積分及び微分の３つの要素から、制御値ｕを算出し、供給圧力ＰＳの制御を行う。このＰＩＤ制御部３５０を用いて、供給圧力ＰＳを制御することにより、反力部１２４の変位位置Ｈ１を、オーバーシュートを抑制しながら、安定かつ迅速に目標位置Ｈｒに到達させることができる。

【0078】

＜反力部高さ保持手段の動作について＞
反力部高さ保持手段３００は、特に、反力部１２４の高さ位置が変動し得る、仮固定状態からフローティングマス状態への切り替え時、及び、フローティングマス状態において動作するように設定される。

【0079】

ここで、変位位置Ｈ１が目標位置Ｈｒより低い場合には、供給圧力ＰＳが高くなるように、ＰＩＤ制御部３５０が、比例圧力制御弁３１０を制御し、その結果、支持部エアばね１２３の内部圧力が上昇し、反力部１２４は、目標位置Ｈｒに向けて上方に移動する（図４中の上方矢印参照）。一方、変位位置Ｈ１が目標位置Ｈｒより高い場合には、供給圧力ＰＳが低くなるように、ＰＩＤ制御部３５０が、比例圧力制御弁３１０を制御し、その結果、支持部エアばね１２３の内部圧力が低下し、反力部１２４は、目標位置Ｈｒに向けて下方に移動する（図４中の下方矢印参照）。

【0080】

このように、本実施形態の反力部高さ保持手段３００は、仮固定状態からフローティングマス状態への切り替え時、及び、フローティングマス状態において、支持部エアばね１２３への供給圧力ＰＳを制御することにより、反力部１２４の変位位置Ｈ１を、目標位置Ｈｒへと、安定かつ迅速に到達させることができる。これにより、新たな課題（フローティングマス状態における反力部の変動）を解消し、フローティングマス状態と固定状態との切り替えをよりスムーズに行うことができる。

【0081】

なお、本実施形態における反力部高さ保持手段３００は、少なくともフローティングマス状態（仮固定状態からフローティングマス状態への切り替え時、及び、フローティングマス状態）において動作するように設定されるものであるが、これに限らず、例えば、常時（フローティングマス状態、仮固定状態、及び、固定状態）において動作するように設定されてもよい。

【0082】

＜その他＞
本発明は、上述した本実施形態に限られることなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、適宜の変更や変形が可能である。

【0083】

１００ 特性測定装置
１１０ 基部
１１１ 脚部
１１２ 基部エアばね
１１３ ベース架台部
１１４ 動電加振機
１２０ 支持部
１２１ 支柱
１２２ 中定盤
１２２ａ 貫通部
１２２ｂ 凹部
１２３ 支持部エアばね（エアばね）
１２４ 反力部
１２４ａ 鍔部
１２４ｂ 挿通孔
１３０ 測定部
１３１ 一対の取り付け治具
１３１ａ 上部取り付け治具
１３１ｂ 下部取り付け治具
１３２ 被試験体
１３３ ロードワッシャ
１３４ 動電加振機振動台
２００ 二重締結機構
２１０ 第１のアクチュエータ
２１１ 第１のシリンダ
２１１ａ 上端小径部
２１１ｂ 第１のピストン収容部
２１１ｃ 下側ガイド部
２１１ｄ 第１のばね収容部
２１２ 第１の可動部
２１２ａ 貫通孔
２１２ｂ 上側軸部
２１２ｃ 第１のピストン部
２１２ｄ 段差部
２１２ｅ 下側軸部
２１２ｆ ばね当接部
２１２ｇ 固定部
２１３ 第１の油圧給排経路
２１４ 第１の付勢手段
２１２ａ 貫通孔
２２０ 第２のアクチュエータ
２２１ 第２のシリンダ
２２１ａ 連通孔
２２１ｂ 第２のばね収容部
２２１ｃ 第２のピストン収容部
２２１ｄ 下端ガイド部
２２２ 第２の可動部
２２２ａ 軸部
２２２ｂ 第２のピストン部
２２２ｂ１ ばね受け部
２２２ｃ 係合部
２２３ 第２の油圧給排経路
２２４ 第２の付勢手段
３００ 反力部高さ保持手段
３１０ 比例圧力制御弁
３２０ 圧力供給源
３３０ サイレンサ
３４０ 変位検出器
３４０ａ ワイヤ部
３５０ ＰＩＤ制御部
Ｃ 軸線
ｅ 誤差
Ｈ１ 変位位置
Ｈｒ 目標位置
ｈ０ 基準高さ
ｌ１ 第１の可動部と反力部の鍔部との離間距離
ｌ２ 第１の可動部と第２の可動部の係合部との離間距離
ＰＳ 供給圧力
Ｓ１ 第１の密閉空間
Ｓ２ 第２の密閉空間
ｕ 制御値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】