JP2006317348A - インパクトハンマー及びインパクトハンマー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インパクトハンマーを被計測対象に向けて振り下ろす作業を伴うことなく、測定対象物に均一な衝撃力を加え得るようにしたインパクトハンマー及びインパクトハンマー装置を提供する。
【解決手段】 固定子２０の周壁は、永久磁石２２と、環状空所Ａｒを形成し、かつ永久磁石と共に磁路Ｃを構成する磁性ヨーク２１、２３とからなる。可動子は、固定子２０に嵌装される非磁性ロッド部３１ｂと、このロッド部に設けられてヨーク部２１ｂ及びヨーク２３に対向する非磁性鍔部３１ａとを有し、推力を受けたとき軸動するインパクトロッド３１と、非磁性鍔部３１ａに力センサ３３を介し同軸的に設けたインパクトチップ３２と、鍔部３１ａに固定される非磁性コイルボビン３５と、このボビンに巻装されて永久磁石から流れる磁束との間にて磁力を上記推力としてボビンの軸方向に発生する駆動コイル３６とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インパクトハンマー及びインパクトハンマー装置に関するものである。

従来、この種のインパクトハンマーにおいては、例えば、下記特許文献１に開示されたインパクトハンマーがある。このインパクトハンマーを用いて被計測対象の振動解析を行うにあたっては、計測者が、インパクトハンマーを把持して被計測対象に向けて振り下ろすことで被計測対象に打撃力を加えて、当該被計測対象に振動を発生させるようになっている。
特開平１０−０５４１４０号公報

しかし、上記インパクトハンマーを用いて計測する場合、上述のように、計測者が当該インパクトハンマーを把持して振り下ろすことが必須の作業となっているため、この作業が計測者にとって不安定になりがちで、被計測対象に均一な衝撃力を与えることは困難である。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、インパクトハンマーを被計測対象に向けて振り下ろす作業を伴うことなく、測定対象物に均一な衝撃力を加え得るようにしたインパクトハンマー及びインパクトハンマー装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決にあたり、本発明に係るインパクトハンマーは、請求項１の記載によれば、筒状の固定子（２０）と、可動子（３０）とを備える。

固定子の周壁は、
軸方向に着磁してなる環状の永久磁石（２２）と、
この環状の永久磁石の軸方向一側端部（Ｎ）から軸方向他側端部（Ｓ）にかけて永久磁石の内周側にてその周方向に沿い環状空所（Ａｒ）を形成するように断面湾曲状にて延在する磁性ヨーク部材であって永久磁石と共にその着磁方向に沿う磁路（Ｃ）を構成する磁性ヨーク部材（２１、２３）とからなる。

また、可動子は
固定子の中空部内に同軸的にかつ軸動可能に嵌装される柱状の非磁性ロッド部（３１ｂ）と、このロッド部の前端部に同軸的に設けられて固定子の周壁のうち前壁部（２１ｂ、２３）に対向する非磁性鍔部（３１ａ）とを有し、推力を受けたとき軸動するインパクトロッド（３１）と、
このインパクトロッドの上記非磁性鍔部に同軸的に設けたインパクトチップ（３２）と、
固定子の上記前壁部に同軸的に形成された環状空隙（Ｇ）を通り上記環状空所内に同軸的にかつ変位可能に挿入される非磁性コイルボビンであってその前端部（３５ｂ）にてインパクトロッドの上記鍔部に固定される筒状の非磁性ボビン（３５）と、
このボビンに巻装される駆動コイルであってその流入電流に応じて上記磁路を通り永久磁石から流れる磁束に基づきボビンの軸方向に上記推力として磁力を発生する駆動コイル（３６）とを有しており、
可動子のうちインパクトロッド以外の構成部材の質量は、インパクトロッドの質量に比べて無視し得る程度に小さい。

このように構成した請求項１に記載の発明によれば、インパクトハンマーをそのインパクトチップにて被計測対象に向けて保持した状態において、駆動コイルがその流入電流に応じて上記磁路を通り永久磁石から流れる磁束との間にてフレミングの左手の法則に従う磁力をボビンの軸方向に上記推力として発生すると、インパクトロッドが、ボビンを介し上記推力を受けて被計測対象に向けて軸動する。

この軸動に伴い、インパクトチップが被計測対象に衝突することで当該被計測対象に衝撃を加えてこの被計測対象に振動を発生させる。従って、インパクトハンマーを上述のように被計測対象に向けて振り下ろすことなく保持すればよいので、被計測対象に対する衝撃力がばらつくことなく均一に維持され得る。その結果、被計測対象に生ずる振動もばらつくことなく均一になるので、被計測対象の振動解析が精度よく行える。

また、インパクトハンマーを上述のように被計測対象に向けて振り下ろすことなく保持だけでよいので、被計測対象の凹状の狭い部位でも容易に、インパクトチップを衝突させ得る。

また、可動子のうち前記インパクトロッド以外の構成部材の質量は、前記インパクトロッドの質量に比べて無視し得る程度に小さいので、インパクトハンマーに固有の共振周波数が単一になる。その結果、上述の作用効果がより一層向上する。

また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載のインパクトハンマーにおいて、可動子のうちインパクトロッド以外の構成部材の質量は、インパクトロッドの質量の１０（％）以下であることを特徴とする。

これにより、請求項１に記載の発明の作用効果がより一層具体的に達成され得る。

また、本発明に係るインパクトハンマー装置は、請求項３の記載によれば、
請求項１或いは２に記載のインパクトハンマー（Ｈ）と、
このインパクトハンマーのインパクトロッドに対する上記推力を制御するように所定の電圧パターンにて駆動電圧を発生する駆動電圧発生手段（２５１、２６１、２９１、１１４）と、
この駆動電圧発生手段からの駆動電圧に比例する電流を上記流入電流として駆動コイルに供給する電流供給手段（１３０）とを備える。

このように、インパクトハンマーのインパクトロッドに対する上記推力を制御するように所定の電圧パターンにて駆動電圧を発生し、この駆動電圧に比例する電流を上記流入電流として駆動コイルに供給する。

このため、駆動コイルがその流入電流に応じて上記磁路を通り永久磁石から流れる磁束との間にてフレミングの左手の法則に従う磁力をボビンの軸方向に上記推力として発生する。

従って、請求項１に記載の発明の作用効果を達成し得るインパクトハンマー装置の提供が可能となる。

また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項３に記載のインパクトハンマー装置において、
駆動コイルに流れる電流を検出し検出端子電圧として発生する検出抵抗（１４０）と、
駆動電圧発生手段からの駆動電圧と検出抵抗の検出端子電圧との差を差電圧として算出する差電圧算出手段（１２０）とを備えて、
電流供給手段は、駆動電圧発生手段からの駆動電圧に代えて、差電圧算出手段からの差電圧に比例する電流を上記流入電流として駆動コイルに供給することを特徴とする。

これにより、検出抵抗の検出端子電圧がフィードバック電圧としての役割を果たすので、上記差電圧に比例する電流がより一層精度よく上記流入電流として駆動コイルに供給される。その結果、請求項３に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項３或いは４に記載のインパクトハンマー装置において、
駆動電圧発生手段は、上記所定の電圧パターンを、加速電圧及びこの加速電圧に後続しかつ当該加速電圧よりも低い定速電圧でもって構成し、上記駆動電圧を上記所定の電圧パターンに基づき上記加速電圧及び定速電圧として発生するようになっており、
電流供給手段は、駆動電圧発生手段からの加速電圧及び定速電圧に比例する各電流を順次上記流入電流として駆動コイルに供給するようにしたことを特徴とする。

これにより、インパクトロッドが、駆動コイルに上記加速電圧に比例する電流に応じて高速にて軸動し、その後に駆動コイルに上記定速電圧に比例する電流に応じて定速にて軸動する。従って、インパクトロッドを速やかに被計測対象に軸動させ得る。その結果、請求項３或いは４に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項５に記載のインパクトハンマー装置において、
非磁性ボビンに巻装される検出コイルであって可動子のインパクトチップによる被計測対象との衝突に伴う急激な速度変化に応じて誘起する電圧を検出電圧として発生する検出コイル（３７）と、
この検出コイルの検出電圧を微分して微分出力を発生する微分手段（１５０）とを備えており、
駆動電圧発生手段は、可動子を引き戻すための引き戻し電圧を上記定速電圧に後続するように含めて上記所定の電圧パターンを構成して、微分手段からの微分出力に基づき上記引き戻し電圧を発生するようになっており、
電流供給手段は、駆動電圧発生手段からの上記引き戻し電圧に基づきこの引き戻し電圧に比例する電流を引き戻し電流として駆動コイルに供給するようにしたことを特徴とする。

これにより、検出コイルが可動子のインパクトチップによる被計測対象との衝突に伴う急激な速度変化に応じて誘起する電圧を検出電圧として発生すると、微分手段が当該検出電圧を微分して微分出力を発生し、駆動電圧発生手段は、微分手段からの微分出力に基づき引き戻し電圧を発生し、駆動コイルが上記引き戻し電流に基づきインパクトロッドを引き戻す方向に推力を発生するので、インパクトチップが被計測対象に衝突したとき瞬時にインパクトロッドが固定子内に引き戻される。

従って、被計測対象がインパクトチップとの衝突で振動しても、当該被計測対象からインパクトチップに再衝突することがない。その結果、請求項５に記載の発明の作用効果がより一層精度よく達成され得る。
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項５或いは６に記載のインパクトハンマー装置において、
インパクトハンマーの水平方向に対する傾斜角（Θ）を検出する傾斜角検出手段（１００）と、
可動子の質量が見かけ上増大する向きにインパクトハンマーが傾斜しているとき、（１−上記検出傾斜角）を第１補正係数として決定し、可動子の質量が見かけ上減少する向きにインパクトハンマーが傾斜しているとき、（１＋上記検出傾斜角）を第２補正係数として決定する補正係数決定手段（２１０、２２０、２２１、２３０、２３１）とを備えて、
駆動電圧発生手段は、可動子の質量が見かけ上増大する向きにインパクトハンマーが傾斜しているとき上記第１補正係数を上記加速電圧及び定速電圧に乗じて当該加速電圧及び定速電圧を低下させるように補正して発生し、また、可動子の質量が見かけ上減少する向きにインパクトハンマーが傾斜しているとき上記第２補正係数を上記加速電圧及び定速電圧に乗じて当該加速電圧及び定速電圧を上昇させるように補正して発生するようになっており、
電流供給手段は、駆動電圧発生手段で補正した加速電圧及び定速電圧にそれぞれ比例する各電流を順次上記流入電流として駆動コイルに供給するようになっていることを特徴とする。

これにより、インパクトハンマーが水平方向に対し傾斜していても、上述のように第１或いは第２の補正係数でもって記加速電圧及び定速電圧を順次補正することとなる。従って、インパクトハンマーが水平方向に対し傾斜していても、当該インパクトハンマーが水平方向に向いているときと同様の推力がインパクトハンマーに与えられる。その結果、インパクトハンマーの傾斜角がどのような角度であっても、常に、インパクトハンマーが水平方向に向いているときと同様の衝撃力が被計測対象に加えられるので、常に、安定した振動解析を可能とするように、請求項５或いは６に記載の発明の作用効果を達成し得る。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の一実施形態を図面により説明する。図１は、本発明に係るインパクトハンマー装置の実施形態を示しており、このインパクトハンマー装置は、電磁式インパクトハンマーＨ及び制御装置Ｕでもって構成されている。

インパクトハンマーＨは、図１或いは図２にて示すごとく、ハウジング１０と、固定子２０と、可動子３０とを備えている。なお、インパクトハンマーＨは、人のこぶし程度の大きさを有する。

ハウジング１０は、図２にて示すごとく、円筒状周壁１１の前後両軸方向端部に環板状前壁１２及び円板状底壁１３を組み付けることにより構成されている。前壁１２は、その円形状中空部を、周壁１１と同軸的な開口部１２ａとして有する。

固定子２０は、図２にて示すごとく、ヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３でもって円筒状に構成されており、これらヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３は、ハウジング１０内に組み付けられている。

ヨーク２１は、図２にて示すごとく、環板状ヨーク部２１ａ及び略円筒状ヨーク部２１ｂでもって、磁性材料により、断面略Ｔ字状にて一体的に形成されている。ヨーク部２１ａは、その外周部にて、ハウジング１０の周壁１１内に圧入により同軸的に嵌装されて、周壁１１の環状段部１１ａに当接している。なお、環状段部１１ａは、図１にて示すごとく、周壁１１の内周面のうち軸方向中間部位に環状に形成されている。

ヨーク部２１ｂは、図２にて示すごとく、環板状ヨーク部２１ａの内周縁部から前壁１２の開口部１２ａ側へ向け円筒状にかつ同軸的に延出しており、このヨーク部２１ｂの内周面には、窒化硬化処理が施されている。

また、このヨーク部２１ｂは、その環状延出端部側にて、ハウジング１０の径方向に沿うように外方に向け湾曲し、環状延出端面２１ｃにて、ハウジング１０の軸に同軸的に位置している。なお、本実施形態において、ヨーク２１を形成する磁性材料としては、住友金属株式会社製ＳＳＭ２５０型電磁軟鉄が採用されている。

永久磁石２２は、永久磁石材料（例えば、相模化学金属株式会社製ＮＦ４１Ｈ型ネオジウム）でもって、図２にて示すごとく、環状に形成されており、この永久磁石２２は、その外周面にて、ハウジング１０の周壁１１内に圧入により同軸的に嵌装されて、ヨーク２１のヨーク部２１ａの外周部に当接している。本実施形態では、永久磁石２２は、その軸方向後端部（底壁１３側の端部）及び軸方向前端部にて、それぞれ、Ｎ極及びＳ極を構成している。

ヨーク２３は、ヨーク２１と同様の磁性材料でもって、図２にて示すごとく環状に形成されており、このヨーク２３は、ハウジング１０の周壁１１内に圧入により同軸的に嵌装されて、永久磁石２２の軸方向前端部に当接している。このため、ヨーク２３は、図２にて示すごとく、永久磁石２２を介しヨーク部２１ａの外周部に対向しており、当該ヨーク部２３の環状内周面２３ａは、ヨーク部２１ｂの環状延出端面２１ｃに環状の空隙Ｇを介し対向している（図２参照）。

これにより、磁路Ｃが、ヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３でもって形成される（図２参照）。ここで、ヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３がそれぞれ上述のように構成されているため、磁路Ｃは、ヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３の各断面に沿い環状に構成され、また、ヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３の周方向に沿い管状に構成される。

また、上述のようにヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３を構成することで、環状空所Ａｒが、図１にて示すごとく、環状空隙Ｇと連通するように、ヨーク２１、永久磁石２２及びヨーク２３の間にて形成される。

可動子３０は、図２にて示すごとく、その主たる構成部材として、インパクトロッド３１を備えており、このインパクトロッド３１は、鍔部３１ａ及び円柱状ロッド部３１ｂでもって、高質量の非磁性材料により、Ｔ字状にて一体的に形成されている。本実施形態では、当該高質量の非磁性材料としては、密度１８．５（ｇ／ｃｍ³）を有するタングステン合金が採用されている。

ロッド部３１ｂは、鍔部３１ａの中央部から同軸的に延出してなるもので、このロッド部３１ｂは、ヨーク２１のヨーク部２１ｂ内に同軸的に軸動可能に嵌装されて、ハウジング１０の底壁１３側へ延出している。

これにより、鍔部３１ａは、ハウジング１０の前壁１２の開口部１２ａ内にて同軸的に位置し得るようになっている。なお、上述のように、ヨーク部２１ｂの内周面には、窒化硬化処理が施されているので、ロッド部３１ｂのヨーク部２１ｂに対する軸動は、円滑になされ得る。

また、可動子３０は、図２にて示すごとく、インパクトチップ３２、力センサ３３及びストッパー３４を備えている。

インパクトチップ３２は、非磁性材料でもって、図２にて示すごとく、半球状に形成されており、このインパクトチップ３２は、その底壁３２ａにて、力センサ３３の前側壁に対しインパクトロッド３１と同軸的なるように着脱可能に支持されている。本実施形態では、インパクトチップ３２を形成する非磁性材料として、合成樹脂、チタン、ナイロン或いはアルミニウム等の種々の材料が採用される。なお、インパクトチップ３２の形成材料は、被計測対象の硬さや柔らかさの程度に合わせて選定される。

力センサ３３は、その後側壁にて、インパクトロッド３１の鍔部３１ａにその表面側から同軸的に支持されている。ここで、当該力センサ３３の鍔部３１ａに対する支持は、力センサ３３をインパクトロッド３１から磁気的に遮断するようになされている。

本実施形態においては、力センサ３３として、例えば、日本キスラー株式会社製９１０１Ａ型の水晶圧電式力センサが採用されている。なお、力センサ３３は、リード３３ａを介し周波数解析器（図示しない）に接続されるようになっている。また、当該周波数解析器は、力センサ３３の検出出力に基づき被計測対象の振動解析を行う。

ストッパー３４は、図２にて示すごとく、インパクトロッド３１のロッド部３１ｂの外径よりも大きな外径を有するもので、このストッパー３４は、ロッド部３１ｂにその後端面側からネジ３４ａの締着により同軸的に支持されている。このストッパー３４は、その外周縁部３４ｂにて、ヨーク部２１ａの内周縁部に係止することで、インパクトロッド３１のハウジング１０に対する抜け止め部材としての役割を果たす。なお、本実施形態では、ストッパー３４は、インパクトロッド３１の質量に比べ無視し得る程小さな質量を有する材料でもって形成されている。

また、可動子３０は、図２にて示すごとく、コイルボビン３５、駆動コイル３６及び検出コイル３７を備えている。コイルボビン３５は、円筒部３５ａ及び前後両側環状鍔部３５ｂ、３５ｃでもって、低質量の非磁性材料により、断面エ字状となるように一体的に形成されている。なお、コイルボビン３５を形成する低質量の非磁性材料としては、本実施形態では、密度１．７５（ｇ／ｃｍ³）を有するマグネシウム合金が採用されている。

コイルボビン３５は、その前側鍔部３５ｂにて、ハウジング１０の前壁１２の開口部１２ａ内にて、インパクトロッド３１の鍔部３１ａにその外方から同軸的に嵌装されている。ここで、前側鍔部３５ｂは、その内周面にて、鍔部３１ａの外周面に強固に固着することで、鍔部３１ａに嵌装されている。なお、鍔部３５ｂの外周面は、環状の狭隙を介し前壁１２の開口部１２ａの内周面に対向している。

円筒部３５ａは、前側鍔部３５ｂの内周縁部からヨーク２３と同軸的に環状空隙Ｇを通り環状空所Ａｒ内に延出しており、この円筒部３５ａの延出端部には、後側鍔部３５ｃが同軸的に形成されている。

駆動コイル３６は、検出コイル３７を介しコイルボビン３５の円筒部３５ａにソレノイド状に巻装されている。これにより、直流電流が当該駆動コイル３６に流れたとき、当該直流電流は、磁路Ｃとの間で、フレミングの左手の法則に従う磁力を円筒部３５ａの軸方向に発生させる。

ここで、当該磁力は、コイルボビン３５を軸方向に変位させる方向に発生する。従って、駆動コイル３６は、上記磁力の発生方向を確保するように、円筒部３５ａに巻装されている。なお、駆動コイル３６は、直径０．３５（ｍｍ）の銅クラッドアルミ線でもって形成されている。

また、コイルボビン３５は、上述のごとく、可動子３０の主たる構成部材であるインパクトロッド３１と一体に構成されているから、インパクトロッド３１はコイルボビン３５を介し上記磁力を推力として受けて軸動する。このことは、可動子３０は、上記推力を受けて軸動することを意味する。

検出コイル３７は、駆動コイル３６の内周面側にて、コイルボビン３５の円筒部３５ａにソレノイド状に巻装されている。これにより、検出コイル３７がその軸方向に沿い永久磁石２２に対し急激な速度変化を生じたとき、当該検出コイル３７は、上記急激な速度変化に比例する電圧をフレミングの右手の法則に従い誘起してこの誘起電圧を検出電圧として発生する。

なお、検出コイル３７は、直径０．１（ｍｍ）の銅線でもって形成されている。また、図１或いは図２において、符号３６ａは、駆動コイル３６のリード線を示し、符号３７ａは、検出コイル３７のリード線を示す。

本実施形態では、以上のように構成したインパクトハンマーＨにおいて、インパクトロッド３１の質量（以下、質量Ｍｉという）と、コイルボビン３５、駆動コイル３６及び検出コイル３７の総質量（以下、総質量Ｍｔという）との質量比は、Ｍｉ：Ｍｔ＝９：１となるように設定されている。以下にその根拠について説明する。

本実施形態では、インパクトハンマーＨは、従来のインパクトハンマーと同等以上の性能を備えることを前提としている。この観点からすると、従来のインパクトハンマーは極めて単純な構造を有することから、当該従来のインパクトハンマーの共振周波数は、単一の共振周波数となっている。従って、インパクトハンマーＨの可動子３０の共振周波数は、単一の共振周波数であることが望ましい。

一方、本実施形態においては、可動子３０は、上述のような構成を有するため、インパクトロッド３１、コイルボビン３５及び駆動コイル３６が、それぞれ、固有の共振周波数を有する。従って、可動子３０の共振周波数は、上述した各固有の共振周波数を合成した複雑な周波数特性を有することとなり、単一の共振周波数とはなりにくい。

そこで、本実施形態では、上述のごとく、インパクトロッド３１の質量Ｍｉと、コイルボビン３５、駆動コイル３６及び検出コイル３７の総質量Ｍｔとの質量比を、Ｍｉ：Ｍｔ＝９：１となるように設定した。

この設定にあたり、上述のように、インパクトロッド３１の形成材料として、高質量の非磁性材料、例えば、密度１８．５（ｇ／ｃｍ³）を有するタングステン合金を採用した。また、上記設定にあたり、コイルボビン３５の形成材料として、低質量の非磁性材料、例えば、密度１．７５（ｇ／ｃｍ³）を有するマグネシウム合金を採用し、駆動コイル３６として、直径０．４（ｍｍ）の銅クラッドアルミ線を採用し、検出コイル３７として、直径０．１（ｍｍ）の銅線を採用した。

なお、インパクトチップ３２、力センサ３３及びストッパー３４の各質量は、上記質量比に影響を及ぼさない程度となっている。

これにより、可動子３０のうちインパクトロッド３１以外の部材による可動子３０の共振周波数への影響を削減でき、その結果、可動子３０の共振周波数を、単一共振周波数に設定し得る。

次に、制御装置Ｕの構成について、図１或いは図２に基づき説明する。当該制御装置Ｕは、図１或いは図２にて示すごとく、常開型操作スイッチＳＷを備えており、この操作スイッチＳＷは、当該制御装置Ｕを作動させるとき、オン操作される。

また、制御装置Ｕは、傾斜角センサ１００を備えており、この傾斜角センサ１００は、図１にて示すごとく、ハウジング１０の外壁の一部に設けられている。これにより、傾斜角センサ１００は、水平方向Ｓに対するインパクトハンマーＨの軸（換言すれば、ハウジング１０の軸）の傾斜角（以下、傾斜角Θともいう）を検出する（図４或いは図５参照）。

本実施形態では、インパクトハンマーＨの軸が水平方向Ｓよりも下方に傾斜したときに傾斜角Θは正の傾斜角をとる。また、インパクトハンマーＨの軸が水平方向Ｓよりも上方に傾斜したときに傾斜角Θは負の傾斜角をとる。

ここで、可動子３０の質量が傾斜角Θの変化に伴い見かけ上どのように変化するかについて説明する。なお、可動子３０の質量をＭとすれば、この質量Ｍは、上述したインパクトロッド３１の質量Ｍｉと、コイルボビン３５、駆動コイル３６及び検出コイル３７の総質量Ｍｔとの和で特定される。

傾斜角Θが０°の場合には、可動子３０の重力の水平方向Ｓに沿う成分はない。このため、可動子３０の推力は当該可動子３０の重力の影響を受けることはない。このことは、可動子３０の質量は当該可動子３０の重力の影響を受けないことを意味する。

しかし、傾斜角Θが０°でない場合には、可動子３０の重力の当該可動子３０の軸方向成分が発生する。このため、可動子３０の質量Ｍは、上述の可動子３０の重力の軸方向成分の影響を受けて、可動子３０の推力に影響を与える。

例えば、傾斜角Θが、負の傾斜角をとれば、可動子３０の質量Ｍは、当該可動子３０の重力の影響を受けて、見かけ上、（１＋ｓｉｎΘ）Ｍに増大する。一方、傾斜角Θが、正の傾斜角をとれば、可動子３０の質量Ｍは、当該可動子３０の重力の影響を受けて、見かけ上、（１−ｓｉｎΘ）Ｍに減少する。

そこで、可動子３０の推力及びこの推力のときの加速度を、それぞれ、Ｆ及びαとすれば、推力Ｆは、Ｆ＝Ｍαで表されることから、傾斜角Θが、０°、負或いは正の傾斜角をとる場合には、次の式（１）、（２）及び（３）が成立する。

Ｆ０＝Ｍα ・・・（１）
Ｆｄ＝Ｍ（１＋ｓｉｎΘ）・αｄ ・・・（２）
Ｆｕ＝Ｍ（１−ｓｉｎΘ）・αｕ ・・・（３）
ここで、Ｆ０及びαは、それぞれ、傾斜角Θ＝０°のときの可動子３０の推力及び加速度を表し、Ｆｄ及びαｄは、それぞれ、傾斜角Θ＜０°のときの可動子３０の推力及び加速度を表し、Ｆｕ及びαｕは、それぞれ、傾斜角Θ＜０°のときの可動子３０の推力及び加速度を表す。

さらに、フレミングの左手の法則によれば、駆動コイル３６に作用する磁力、即ち可動子３０の推力は、駆動コイル３６に流れる直流電流に比例する。なお、可動子３０の推力は、駆動コイル３６に流れる直流電流に比例する電圧と比例関係にある。

従って、傾斜角Θが、０°、負或いは正の傾斜角をとる場合には、次の式（４）、（５）及び（６）が成立する。

Ｆ０＝Ｋ・Ｉ ・・・（４）
Ｆｄ＝Ｋ・Ｉｄ・・・（５）
Ｆｕ＝Ｋ・Ｉｕ・・・（６）
これら式（４）〜（６）において、Ｋは、正の定数を表し、Ｉ、Ｉｄ及びＩｕは、それぞれ、傾斜角Θ＝０°、Θ＜０°及びΘ＞０°のときに駆動コイル３６に流れる電流を表す。

このような前提のもと、傾斜角Θが、−９０°＜Θ＜９０°の範囲で、どのような傾斜角をとっても、可動子３０の推力が、傾斜角Θ＝０°のときの可動子３０の推力に等しくなるようにするためには、駆動コイル３６に流れる直流電流が、上述した可動子３０の質量の増減に応じて補正される必要がある。

即ち、傾斜角Θが負の傾斜角をとる場合には、式（２）から分かる通り可動子３０の質量が、見かけ上、Ｍ（１＋ｓｉｎΘ）に増大する。従って、式（２）における加速度αｄ、つまり、式（５）における直流電流Ｉｄを、傾斜角Θ＝０°のときの直流電流Ｉに等しくするには、次の式（７）が成立するように直流電流Ｉｄを減少補正する必要がある。

Ｉｄ＝Ｉ（１−ｓｉｎΘ）・・・（７）
このことは、上述した質量の見かけ上の増大に伴う補正係数（以下、補正係数Ａｄという）は、次の式（８）で与えられることを意味する。

Ａｄ＝１−ｓｉｎΘ・・・（８）
また、傾斜角Θが正の傾斜角をとる場合には、式（３）から分かる通り可動子３０の質量が、見かけ上、Ｍ（１−ｓｉｎΘ）に減少する。従って、式（３）における加速度αｕ、つまり、式（６）における直流電流Ｉｕを、傾斜角Θ＝０°のときの直流電流Ｉ（以下、標準電流Ｉともいう）に等しくするには、次の式（８）が成立するように直流電流Ｉｕを増大補正する必要がある。

Ｉｕ＝Ｉ（１＋ｓｉｎΘ）・・・（９）
このことは、上述した質量の見かけ上の減少に伴う補正係数（以下、補正係数Ａｕは、次の式（１０）で与えられることを意味する。

Ａｕ＝１＋ｓｉｎΘ・・・（１０）
なお、以上のことから、電流補正後の推力をＦｄａ、Ｆｕａで表せば、次の式（９）、（１０）が得られることが分かる。

Ｆｄａ＝Ｍ（１＋ｓｉｎΘ）・Ｋ・Ｉ（１−ｓｉｎΘ）＝Ｆ・・・（９）
Ｆｕａ＝Ｍ（１−ｓｉｎΘ）・Ｋ・Ｉ（１＋ｓｉｎΘ）＝Ｆ・・・（１０）
次に、制御装置Ｕの構成について説明する。この制御装置Ｕは、図３にて示すごとく、制御回路１１０を備えており、当該制御回路１１０は、直流電源１１１と、タイマー１１２と、マイクロコンピュータ１１３と、電圧変換回路１１４とを備えている。

直流電源１１１は、その正側端子にて、操作スイッチＳＷを介しマイクロコンピュータ１１３に接続されており、この直流電源１１１は、操作スイッチＳＷのオン操作に伴い、マイクロコンピュータ１１３に給電する。タイマー１１２は、そのリセット始動に伴い計時を開始する。

マイクロコンピュータ１１３は、図６及び図７にて示すフローチャートに従い制御プログラムを実行し、この実行中において、傾斜角センサ１００の検出出力、タイマー１１２の計時出力或いは微分回路１５０からの微分出力（後述する）に基づき、電圧変換回路１１４（後述する）の駆動制御に必要な処理をする。

本実施形態では、マイクロコンピュータ１１３は、操作スイッチＳＷのオン操作に伴い直流電源１１１から給電されて作動状態となり、上記制御プログラムの実行を開始する。なお、上記制御プログラムは、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに当該マイクロコンピュータ１１３により読み出し可能に予め記憶されている。

また、本実施形態では、インパクトハンマーＨの軸を水平方向Ｓに沿いおいた場合に当該インパクトハンマーＨを駆動するために必要とされる標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）が導入されている。

当該標準駆動電圧パターンは、駆動電圧Ｖｐと時間ｔとの関係において、図８（ａ）にて示すごとく形成されており、この標準駆動電圧パターンは、標準保持電圧（図８（ａ）にて符号Ａ参照）、標準加速電圧（図８（ａ）にて符号Ｂ参照）、標準定速電圧（図８（ａ）にて符号Ｃ参照）、零電圧、標準引き戻し電圧（図８（ａ）にて符号Ｅ参照）及び標準保持電圧（図８（ａ）にて符号Ｆ参照）と時間ｔとの関係でもって構成されている。

ここで、標準保持電圧Ａは、可動子３０をハウジング１０内に保持するための所定の負電圧−Ｖｐｈでもって特定されている。標準加速電圧Ｂは、可動子３０を初期的に加速駆動するための所定の正電圧Ｖｐａｃでもって特定されている。標準定速電圧Ｃは、標準加速電圧Ｂによる加速駆動後に可動子３０を定速にて被計測対象に向けて駆動するための所定の正電圧Ｖｐｃでもって特定されている。零電圧Ｄは、標準定速電圧Ｃによる定速駆動に伴う可動子３０の被計測対象との衝突直後に形成される電圧である。

標準引き戻し電圧Ｅは、被計測対象に対する可動子３０の衝突に伴いこの可動子３０をハウジング１０内に引き戻すために必要とされる所定の負電圧−Ｖｒでもって特定されている。ここで、標準引き戻し電圧Ｅを、零電圧Ｄとともに、標準定速電圧Ｃに後続させて形成する根拠について説明する。

被計測対象は、通常、弾性を有する。このため、可動子３０が被計測対象に衝突したとき、可動子３０は、被計測対象にその弾性振動に起因して再衝突（いわゆる、２度打ち現象）する。この再衝突は、可動子３０から被計測対象への衝突ではなく、被計測対象から可動子３０への衝突であるため、当該被計測対象の弾性で決まるものであって、可動子３０による被計測対象への最初の衝突とは異なる衝突特性を有する。従って、このような再衝突が発生すると、被計測対象の振動特性を適正に解析することができない。

そこで、上述のような再衝突を防止するために、標準引き戻し電圧Ｅを標準駆動電圧パターンに採用した。なお、当該標準駆動電圧パターンは、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに予め記憶されている。

電圧変換回路１１４は、マイクロコンピュータ１１３からの出力をアナログ変換する。

また、制御装置Ｕは、図２にて示すごとく、減算器１２０、電流増幅器１３０、検出抵抗１４０及び微分回路１５０を備えている。

減算器１２０は、電圧変換回路１１４からのアナログ駆動電圧と検出抵抗１４０からの検出端子電圧との差を算出し、この差電圧を電流増幅器１３０に出力する。

検出抵抗１４０は、その一端にて、駆動コイル３６を介し電流増幅器１３０の出力端子に接続されており、この検出抵抗１４０の他端は接地されている。これにより、検出抵抗１４０は、駆動コイル３６から流入する直流電流を検出し、この直流電流に比例する検出端子電圧を発生する。

電流増幅器１３０は、減算器１２０からの差電圧に比例する電流を増幅する。このことは、当該増幅電流が、駆動コイル３６に上記直流電流として流れることを意味する。

微分回路１５０は、検出コイル３７からの検出電圧を微分し、この微分電圧をマイクロコンピュータ１１３に出力する。

本実施形態では、図３にて示す回路構成のうち駆動コイル３６、検出コイル３７、傾斜角センサ１００及び操作スイッチＳＷを除く各構成素子が、ケーシングＵａ（図１参照）内の回路基板（図示しない）上に配設されている。

従って、駆動コイル３６のリード線３６ａ、検出コイル３７のリード線３７ａ及び傾斜角センサ１００のリード線１００ａは、ケーシングＵａを介し当該ケーシング内に導入されている。また、操作スイッチＳＷは、ケーシングＵａを介し導出されるリード線ＳＷａの導出端部に接続されている（図１参照）。

以上のように構成した本実施形態において、当該インパクトハンマー装置を用いて被計測対象、例えば自動車の振動計測を行う場合について説明する。

この説明にあたり、当該自動車は、その車体の被計測部位として、例えば、垂直状壁部Ｗ１（図２参照）、傾斜状壁部Ｗ２（図４参照）及び傾斜状壁部Ｗ３（図５参照）を備えているものとする。

ここで、垂直状壁部Ｗ２は、図２にて示すごとく、図示上下方向（水平方向Ｓに対し直交する方向）に形成されている。傾斜状壁部Ｗ２は、図４にて示すごとく、図示右側上方に向け傾斜して形成されており、傾斜状壁部Ｗ３は、図５にて示すごとく、図示左側上方に向け傾斜して形成されている。また、各壁部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、それぞれ、その周囲の壁部により筒状に囲われて、インパクトハンマーＨを挿入し得る程度の狭い空間領域の底壁部となっているものとする。

従って、当該インパクトハンマー装置でもって、垂直状壁部Ｗ１、傾斜状壁部Ｗ２或いはＷ３を起点とする自動車の振動の計測を行う場合には、計測者は、片手でインパクトハンマーＨを把持しながら、図２、図４或いは図５にて示すごとく、インパクトチップ３２を垂直状壁部Ｗ１、傾斜状壁部Ｗ２或いはＷ３に対向させる。

このとき、垂直状壁部Ｗ１、傾斜状壁部Ｗ２或いはＷ３は、上述したごとく、インパクトハンマーＨを挿入し得る程度の狭い空間領域の底壁部となっているが、インパクトハンマーＨは、こぶし程の大きさであって、垂直状壁部Ｗ１、傾斜状壁部Ｗ２或いはＷ３に対向させたまま振ることなくそのまま保持するだけでよいので、被計測対象の計測部位の形状によって、計測の制限を受けることが殆どない。

また、上述のようにインパクトチップ３２を垂直状壁部Ｗ１、傾斜状壁部Ｗ２或いはＷ３に対向させたとき、インパクトハンマーＨの軸が垂直状壁部Ｗ１、傾斜状壁部Ｗ２或いはＷ３の壁面に直交するように、インパクトハンマーＨを把持する。このため、当該インパクトハンマーＨの軸は、図２、図４或いは図５にて示すごとく、水平方向Ｓに沿い、この水平方向Ｓに対し下方或いは上方へΘ１（−９０°＜Θ＜０°）或いはΘ２（０°＜Θ＜９０°）だけ傾斜して位置する。従って、傾斜角センサ１００は、傾斜角をΘ＝０°、Θ＝Θ１或いはΘ＝Θ２として検出する。

このような前提のもとに、操作スイッチＳＷがオン操作されると、マイクロコンピュータ１１３は、図６及び図７のフローチャートに従い上記制御プログラムの実行を開始する。

すると、図６のステップ２００において、初期化処理がなされる。この初期化処理では、マイクロコンピュータ１１３の内部が初期化される。ついで、ステップ２０１において、タイマー１１２の計時開始処理がなされる。これに伴い、当該タイマー１１２は、リセット始動されて、計時を開始する。

然る後、ステップ２０２において、検出傾斜角の入力処理がなされる。この入力処理では、上述のように傾斜角センサ１００により検出される傾斜角Θがマイクロコンピュータ１１３に入力される。

しかして、ステップ２１０において、ステップ２０２における入力検出傾斜角はΘ＝０°か否かが判定される。現段階において、インパクトハンマーＨの軸が水平方向Ｓにあれば、ステップ２０２における入力検出傾斜角Θ＝０°に基づき、ステップ２１０における判定はＹＥＳとなる。

また、ステップ２０２における入力検出傾斜角Θが０°でなければ、ステップ２１０においてＮＯと判定される。これに伴い、次のステップ２２０において、ステップ２０２における入力検出傾斜角Θは、−９０°＜Θ＜０°を満たすか否かについて判定される。

現段階において、インパクトハンマーＨの軸が水平方向Ｓに対し図４にて示すごとく下方に傾斜している場合には、ステップ２０２における入射検出傾斜角はΘ＝Θ１は、−９０°＜Θ＜０°であることから、ステップ２２０における判定はＹＥＳとなる。

この判定に伴い、ステップ２２１において、見かけ上の質量増大に基づく補正係数決定処理が次のようになされる。即ち、ステップ２０２における入射検出傾斜角Θが負の傾斜角Θ１（図４参照）である場合には、補正係数Ａｄは、式（８）に基づき、Ａｄ＝１−ｓｉｎΘ＝１−ｓｉｎΘ１と決定される。

ついで、ステップ２２２において、ステップ２２１にて決定した補正係数Ａｄ＝１−ｓｉｎΘ１がマイクロコンピュータ１１３のＲＡＭに一時的に記憶される。

上述のようにステップ２１０にてＮＯと判定された後のステップ２２０における判定がＮＯとなる場合には、ステップ２３０において、ステップ２０２における入力検出傾斜角Θが、０°＜Θ＜９０°を満たすか否かが判定される。

ここで、インパクトハンマーＨの軸が水平方向Ｓに対し図５にて示すごとく上方に傾斜していれば、ステップ２０２における入射検出傾斜角に基づきＹＥＳと判定される。

これに伴い、ステップ２３１において、見かけ上の質量減少に基づく補正係数決定処理が次のようになされる。即ち、ステップ２０２における入射検出傾斜角Θが正の傾斜角Θ２（図５参照）である場合には、補正係数Ａｕは、式（１０）に基づき、Ａｕ＝１＋ｓｉｎΘ＝１＋ｓｉｎΘ２と決定される。

ついで、ステップ２３２において、ステップ２２１にて決定した補正係数Ａｕ＝１＋ｓｉｎΘ２がマイクロコンピュータ１１３のＲＡＭに一時的に記憶される。
１．ステップ２１０においてＹＥＳと判定された場合
上述のごとく、ステップ２１０においてＹＥＳと判定された場合には、ステップ２４０において、保持電圧の設定出力処理がなされる。

この設定出力処理では、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）に基づき標準保持電圧Ａが保持電圧として設定され電圧変換回路１１４に出力される。これに伴い、当該保持電圧は、電圧変換回路１１４によりアナログ変換されて減算器１２０に出力される。

ついで、電圧変換回路１１４からのアナログ保持電圧（標準保持電圧Ａ＝−Ｖｐｈに対応）と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差が、減算器１２０により、差電圧として算出されて電流増幅器１３０に出力される。

すると、電流増幅器１３０は、減算器１２０からの差電圧に比例する電流を増幅し、増幅電流を保持電流（標準保持電圧Ａ＝−Ｖｐｈに対応）として発生し駆動コイル３６に流入させる。これに伴い、駆動コイル３６は、その流入保持電流に基づき磁束を発生する。この磁束は、磁路Ｃを通る磁束との関係でコイルボビン３５を環状空所Ａｒ内に保持する方向に発生する。

このため、可動子３０は、ハウジング１０内に、図２にて示すごとく、保持される。その結果、仮にハウジング１０の開口部１２ａの向きがどのような向きになっても、可動子３０からハウジング１０から脱出する方向に動くことはない。

このような状態にて、タイマー１１２の計時時間Ｔが時間ｔ₀に達すると、ステップ２５０においてＹＥＳと判定される。すると、ステップ２５１において、加速電圧の設定出力処理がなされる。この設定出力処理では、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）に基づき標準加速電圧Ｂが加速電圧として設定され電圧変換回路１１４に出力される。

これに伴い、当該加速電圧は、電圧変換回路１１４によりアナログ変換して減算器１２０に出力される。すると、電圧変換回路１１４からのアナログ加速電圧（標準加速電圧Ｂ＝＋Ｖｐａｃｃに対応）と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差が、減算器１２０により、差電圧として算出されて電流増幅器１３０に出力される。

ついで、電流増幅器１３０は、減算器１２０からの差電圧に比例する電流を増幅し、増幅電流を加速電流（標準加速電圧Ｂ＝＋Ｖｐａｃｃに対応）として発生し駆動コイル３６に流入させる。これに伴い、駆動コイル３６は、その流入加速電流に基づき磁束を発生する。この磁束は、磁路Ｃを通る磁束との関係でコイルボビン３５を環状空所Ａｒから脱出させる方向に発生する。

このとき、加速電流は、標準加速電圧Ｂ＝＋Ｖｐａｃｃに対応するため、コイルボビン３５、ひいては、インパクトロッド３１は、初期的には直線的に加速されて軸動する（図８（ｂ）参照）。なお、検出コイル３７の検出電圧も、図８（ｃ）にて示すごとく、駆動コイル３６に流れる電流に応じて増大する。

然る後、所定加速時間Ｔａｃｃが経過してタイマー１１２の計時時間Ｔがｔ１に達すると、ステップ２６０において、ＹＥＳと判定される。但し、当該、所定加速時間Ｔａｃｃは、インパクトロッド３１を速やかに被計測対象である垂直状壁部Ｗ１に向けて軸動させるに必要な時間に設定され、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに予め記憶されている。

上述のようにステップ２６０における判定がＹＥＳになると、図７のステップ２６１において、定速電圧の設定処理がなされる。この設定処理では、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）に基づき標準定速電圧Ｃが定速電圧として設定され電圧変換回路１１４に出力される。これに伴い、当該定速電圧は、電圧変換回路１１４によりアナログ変換されて減算器１２０に出力される。

すると、電圧変換回路１１４からのアナログ定速電圧（標準定速電圧Ｃ＝＋Ｖｐｃに対応）と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差が、減算器１２０により、差電圧として算出されて電流増幅器１３０に出力される。

ついで、電流増幅器１３０は、減算器１２０からの差電圧に比例する電流を増幅し、増幅電流を定速電流（標準定速電圧Ｃ＝＋Ｖｐｃに対応）として発生し駆動コイル３６に流入させる。これに伴い、駆動コイル３６は、その流入定速電流に基づき磁束を発生する。この磁束は、磁路Ｃを通る磁束との関係でコイルボビン３５をさらに環状空所Ａｒから脱出させる方向に発生する。このとき、標準定速電圧Ｃは、図８（ａ）にて示すごとく、標準加速電圧Ａよりも低いから、駆動コイル３６に流入する定速電流も加速電流よりも少ない。従って、インパクトロッド３１は、上述の加速後、一定速度にて軸動する（図８（ｂ）参照）。

このような状態において、インパクトロッド３１のインパクトチップ３２が被計測対象である垂直状壁部Ｗ１に衝突すると、インパクトロッド３１の速度が急激に減少する（図８（ｂ）参照）。このため、検出コイル３７が、永久磁石２２でもって形成する磁路Ｃの磁束を切る速度も急激に減少する。これに伴い、検出コイル３７が、上記急激な減少速度に比例して電圧を誘起し、検出電圧として発生する。この検出コイル３７の検出電圧は、図８（ｃ）にて示すごとく、減少する。これに伴い、微分回路１５０が、検出コイル３７の検出電圧を微分して微分電圧を発生する（図８（ｄ）参照）。

ステップ２６１の処理後、ステップ２７０において、当該微分電圧の発生の有無が判定される。具体的には、当該微分電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈ（図８（ｄ）参照）以下になったときに、当該微分電圧の発生として、ステップ２７０にてＹＥＳと判定される。

本実施形態では、上記閾値電圧Ｖｔｈは、上記微分電圧の立ち下がり直後の電圧に相当するものあって、実質的にｔ＝ｔ２（図８（ｄ）参照）にて発生する電圧として扱って差し支えない。なお、上記閾値電圧Ｖｔｈは、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに予め記憶されている。

上述のようにステップ２７０における判定がＹＥＳになると、次のステップ２７１において、零電圧設定出力処理がなされる。この零電圧設定処理では、零電圧Ｄがマイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）に基づき設定され電圧変換回路１１４に出力される。なお、この零電圧Ｄの電圧変換回路１１４への出力タイミングは、時間ｔ＝ｔ２に実質的に等しい。

しかして、当該零電圧は、電圧変換回路１１４によりアナログ変換されて減算器１２０に出力される。すると、電圧変換回路１１４からのアナログ零電圧が減算器１２０を介し電流増幅器１３０に出力される。このとき、当該アナログ零電圧に起因して、電流増幅器１３０から駆動コイル３６への流入電流は実質的に零となる。このため、可動子３０の軸動は実質的に停止される。

ステップ２７１における処理後、ステップ２８０において微分電圧はピークレベルに低下したか否かが判定される。現段階において、微分回路１５０からの微分電圧がピークレベルＶｄｉｆｐ（図８（ｄ）参照）まで低下していれば、当該ステップ２８０における判定はＹＥＳとなる。

これに伴い、ステップ２９０において遅延時間の経過か否かが判定される。ここで、微分回路１５０からの微分電圧ＶｄｉｆがピークレベルＶｄｉｆｐから零レベルまで上昇するに要する時間が上記遅延時間に相当する。なお、この遅延時間は、図８（ｄ）において、｛（ｔ３−ｔ２）／２｝からｔ３までの時間に相当する。

しかして、タイマー１１２の計時時間Ｔが上記遅延時間を経過したことからステップ２９０においてＹＥＳと判定されると、次のステップ２９１において、引き戻し電圧の設定出力処理がなされる。

この設定出力処理では、マイクロコンピュータ１１３のＲＯＭに記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）に基づき標準引き戻し電圧Ｅが引き戻し電圧として設定され電圧変換回路１１４に出力される。これに伴い、当該引き戻し電圧は、電圧変換回路１１４によりアナログ変換されて減算器１２０に出力される。

ついで、電圧変換回路１１４からのアナログ引き戻し電圧（標準引き戻し電圧Ｅ＝−Ｖｒに対応）と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差が、減算器１２０により、差電圧として算出されて電流増幅器１３０に出力される。

すると、電流増幅器１３０は、減算器１２０からの差電圧に比例する電流を増幅し、増幅電流を引き戻し電流（標準引き戻し電圧Ｅ＝−Ｖｒに対応）として発生し駆動コイル３６に流入させる。これに伴い、駆動コイル３６は、その流入引き戻し電流に基づき磁束を発生する。この磁束は、磁路Ｃを通る磁束との関係でコイルボビン３５を環状空所Ａｒ内に引き戻す方向に発生する。

このため、可動子３０は、ハウジング１０内に引き戻される。ここで、標準引き戻し電圧Ｅ＝−Ｖｒは、可動子３０を瞬時にハウジング１０内に引き戻すに要する電圧に設定されているため、可動子３０は、ハウジング１０内に瞬時に引き戻される。その結果、被計測対象の垂直状壁部Ｗ１が、上述のインパクトチップ３２との衝突で弾性振動しても、この垂直状壁部Ｗ１が、インパクトチップ３２と再衝突することはない。

ここで、ステップ２９１の処理は、ステップ３００において、タイマー１１２の計時時間Ｔが所定の引き戻し時間（ｔ３＋Ｔｐ）の経過まで維持される。本実施形態では、所定の引き戻し時間、即ちＴｐは、可動子３０を確実にハウジング１０内に引き戻すに要する時間に設定されている。従って、ステップ３００におけるＹＥＳとの判定があれば、可動子３０の引き戻しが完了する。

しかして、ステップ３００における判定がＹＥＳになると、保持電圧の設定出力処理がステップ３０１においてなされる。この設定出力処理では、ステップ２４０における処理と同様の処理がなされる。その結果、可動子３０は、上述と同様に、ハウジング１０内に図２にて示すごとく、保持される。
２．ステップ２２０におけるＹＥＳとの判定に伴いステップ２２１、２２２の処理がなされた場合
上述のごとく、ステップ２２０におけるＹＥＳとの判定に伴いステップ２２１、２２２の処理がなされた場合には、以下のような処理がステップ２４０以後においてなされる。

まず、ステップ２４０においては、上述と同様の保持電圧の設定処理がなされる。このため、このため、可動子３０は、ハウジング１０内に保持される（図２参照）。その結果、ハウジング１０の開口部１２ａの向きが下方に向いていても、可動子３０からハウジング１０から脱出する方向に動くことはない。

次に、ステップ２５１においては、加速電圧の算出出力処理が、上述した加速電圧の設定出力処理に代えてなされる。

この加速電圧の算出出力処理では、ステップ２２２にて記憶済みの補正係数Ａｄ（＝１−ｓｉｎΘ１）が、上述の記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）中の標準加速電圧Ｂに乗算されることで、加速電圧Ｂ・Ａｄが算出される。ここで、当該加速電圧Ｂ・Ａｄは、ｓｉｎΘ１分だけ標準加速電圧Ｂよりも低い。このことは、可動子３０に発生する推力が、上述した見かけ上の質量の増大による重力の影響を吸収するように減少することを意味する。

そして、当該加速電圧Ｂ・Ａｄが、電圧変換回路１１４によりアナログ加速電圧に変換され、このアナログ加速電圧と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差電圧が、減算器１２０により算出され、この差電圧に比例する電流が電流増幅器１３０により電流増幅されて、加速電流として駆動コイル３６に流入される。

ここで、上述のごとく加速電圧Ｂ・Ａｄが標準加速電圧Ｂよりも低いことから、これに対応して、当該加速電流及びこの加速電流に基づき駆動コイル３６に発生する磁束量も少ない。しかしながら、この加速電流及び磁束量の減少は、上述のごとく可動子３０の見かけ上の質量の増大に起因する当該可動子３０の重力の影響をなくする役割を果たす。

その結果、可動子３０は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合の加速電流による加速状態と同様の加速状態にて傾斜状壁部Ｗ２に向けて軸動する。

また、ステップ２６１においては、定速電圧の算出出力処理が、上述の定速電圧の設定出力処理に代えて、なされる。

この定速電圧の算出出力処理においては、ステップ２２２にて記憶済みの補正係数Ａｄ（＝１−ｓｉｎΘ１）が、上述の記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）中の標準定速電圧Ｃに乗算されることで、定速電圧Ｃ・Ａｄが算出される。ここで、当該定速電圧Ｃ・Ａｄは、ｓｉｎΘ１分だけ標準定速電圧Ｃよりも低い。このことは、可動子３０に発生する推力が、上述した見かけ上の質量の増大による重力の影響を吸収するように減少することを意味する。

そして、当該定速電圧Ｃ・Ａｄが、電圧変換回路１１４によりアナログ定速電圧に変換され、このアナログ定速電圧と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差電圧が、減算器１２０により算出され、この差電圧に比例する電流が電流増幅器１３０により電流増幅されて、定速電流として駆動コイル３６に流入される。

ここで、上述のごとく定速電圧Ｃ・Ａｄが標準定速電圧Ｃよりも低いことから、これに対応して、当該定速電流及びこの定速電流に基づき駆動コイル３６に発生する磁束量も少ない。しかしながら、この定速電流及び磁束量の減少は、上述のごとく可動子３０の見かけ上の質量の増大に起因する当該可動子３０の重力の影響をなくする役割を果たす。

その結果、可動子３０は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合の定速電流による定速状態と同様の定速状態にて傾斜状壁部Ｗ２に向けて軸動する。

このような軸動に伴い、インパクトロッド３１のロッド速度及び検出コイル３７の検出電圧は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様に変化する（図８（ｂ）、（ｃ）参照）。

従って、インパクトロッド３１のインパクトチップ３２が被計測対象である傾斜状壁部Ｗ２に衝突するタイミングは、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様のタイミングになる。また、この衝突に伴うインパクトロッド３１の速度の減少及び検出コイル３７が磁路Ｃの磁束を切る速度の急激な減少は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様となる。

このようなことから、微分回路１５０からの微分電圧は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様のタイミングにて発生する。従って、ステップ２７０においては、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様のタイミングにてＹＥＳと判定される。

ついで、ステップ２７１においては、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様の零電圧の設定処理がなされる。このため、可動子３０の軸動は、上述と同様に、実質的に停止される。

また、ステップ２８０では、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様に微分電圧がピークレベルに低下することにより、ＹＥＳと判定される。このため、可動子３０の軸動は、上述と同様に、実質的に停止される。

また、ステップ２９０において、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様にＹＥＳと判定された後、ステップ２９１において、上述と同様の引き戻し電圧の設定処理がなされる。

このため、可動子３０は、ハウジング１０内に引き戻される。ここで、標準引き戻し電圧Ｅ＝−Ｖｒは、上述した質量の見かけ上の増大に起因する重力の影響をなくしつつ、可動子３０を瞬時にハウジング１０内に引き戻すに要する電圧に設定されているため、可動子３０は、ハウジング１０内に瞬時に引き戻される。その結果、傾斜状壁部Ｗ２が、上述のインパクトチップ３２との衝突で弾性振動しても、この傾斜状壁部Ｗ２が、インパクトチップ３２と再衝突することはない。
（３）ステップ２３０におけるＹＥＳとの判定に伴いステップ２３１、２３２の処理がなされた場合
上述のごとく、ステップ２３０におけるＹＥＳとの判定に伴いステップ２３１、２３２の処理がなされた場合には、以下のような処理がステップ２４０以後においてなされる。

まず、ステップ２４０においては、上述と同様の保持電圧の設定処理がなされる。このため、このため、可動子３０は、ハウジング１０内に保持される（図２参照）。その結果、ハウジング１０の開口部１２ａの向きが仮に下方に向いたとしても、可動子３０からハウジング１０から脱出する方向に動くことはない。

次に、ステップ２５１においては、加速電圧の算出出力処理が、上述した加速電圧の設定出力処理に代えてなされる。

この加速電圧の算出出力処理では、ステップ２３２にて記憶済みの補正係数Ａｕ（＝１＋ｓｉｎΘ２）が、上述の記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）中の標準加速電圧Ｂに乗算されることで、加速電圧Ｂ・Ａｕが算出される。ここで、当該加速電圧Ｂ・Ａｕは、ｓｉｎΘ２分だけ標準加速電圧Ｂよりも高い。このことは、可動子３０に発生する推力が、上述した見かけ上の質量の増大による重力の影響を吸収するように増大することを意味する。

そして、当該加速電圧Ｂ・Ａｕが、電圧変換回路１１４によりアナログ加速電圧に変換され、このアナログ加速電圧と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差電圧が、減算器１２０により算出され、この差電圧に比例する電流が電流増幅器１３０により電流増幅されて、加速電流として駆動コイル３６に流入される。

ここで、上述のごとく加速電圧Ｂ・Ａｕが標準加速電圧Ｂよりも高いことから、これに対応して、当該加速電流及びこの加速電流に基づき駆動コイル３６に発生する磁束量も多い。しかしながら、この加速電流及び磁束量の増大は、上述のごとく可動子３０の見かけ上の質量の減少に起因する当該可動子３０の重力の影響をなくする役割を果たす。

その結果、可動子３０は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合の加速電流による加速状態と同様の加速状態にて傾斜状壁部Ｗ３に向けて軸動する。

また、ステップ２６１においては、定速電圧の算出出力処理が、上述の定速電圧の設定出力処理に代えて、なされる。

この定速電圧の算出出力処理においては、ステップ２３２にて記憶済みの補正係数Ａｕ（＝１＋ｓｉｎΘ２）が、上述の記憶済みの標準駆動電圧パターン（図８（ａ）参照）中の標準定速電圧Ｃに乗算されることで、定速電圧Ｃ・Ａｕが算出される。ここで、当該定速電圧Ｃ・Ａｕは、ｓｉｎΘ２分だけ標準定速電圧Ｃよりも高い。このことは、可動子３０に発生する推力が、上述した見かけ上の質量の減少による重力の影響を吸収するように増大することを意味する。

そして、当該定速電圧Ｃ・Ａｕが、電圧変換回路１１４によりアナログ定速電圧に変換され、このアナログ定速電圧と検出抵抗１４０の検出端子電圧との差電圧が、減算器１２０により算出され、この差電圧に比例する電流が電流増幅器１３０により電流増幅されて、定速電流として駆動コイル３６に流入される。

ここで、上述のごとく定速電圧Ｃ・Ａｕが標準定速電圧Ｃよりも高いことから、これに対応して、当該定速電流及びこの定速電流に基づき駆動コイル３６に発生する磁束量も多い。しかしながら、この定速電流及び磁束量の増大は、上述のごとく可動子３０の見かけ上の質量の減少に起因する当該可動子３０の重力の影響をなくする役割を果たす。

その結果、可動子３０は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合の定速電流による定速状態と同様の定速状態にて傾斜状壁部Ｗ３に向けて軸動する。

このような軸動に伴い、インパクトロッド３１のロッド速度及び検出コイル３７の検出電圧は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様に変化する（図８（ｂ）、（ｃ）参照）。

従って、インパクトロッド３１のインパクトチップ３２が被計測対象である傾斜状壁部Ｗ３に衝突するタイミングは、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様のタイミングになる。また、この衝突に伴うインパクトロッド３１の速度の減少及び検出コイル３７が磁路Ｃの磁束を切る速度の急激な減少は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様となる。

このようなことから、微分回路１５０からの微分電圧は、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様のタイミングにて発生する。従って、ステップ２７０においては、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様のタイミングにてＹＥＳと判定される。

ついで、ステップ２７１においては、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様の零電圧の設定処理がなされる。このため、可動子３０の軸動は、上述と同様に、実質的に停止される。

また、ステップ２８０では、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様に微分電圧がピークレベルに低下することにより、ＹＥＳと判定される。このため、可動子３０の軸動は、上述と同様に、実質的に停止される。

また、ステップ２９０において、上述のようにインパクトハンマーＨの軸が水平方向に沿う場合と同様にＹＥＳと判定された後、ステップ２９１において、上述と同様の引き戻し電圧の設定処理がなされる。

このため、可動子３０は、ハウジング１０内に引き戻される。ここで、標準引き戻し電圧Ｅ＝−Ｖｒは、上述した質量の見かけ上の減少に起因する重力の影響をなくしつつ、可動子３０を瞬時にハウジング１０内に引き戻すに要する電圧でもあるため、可動子３０は、ハウジング１０内に瞬時に引き戻される。その結果、傾斜状壁部Ｗ３が、上述のインパクトチップ３２との衝突で弾性振動しても、この傾斜状壁部Ｗ２が、インパクトチップ３２と再衝突することはない。

また、上述した１．〜３．の説明において、力センサ３３は、インパクトチップ３２の被計測対象の各計測部位との衝突をインパクト電圧としてそれぞれ検出する。従って、この各インパクト電圧に基づき上記振動解析器により振動解析すれば、良好な解析結果が得られる。

なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）コイルボビン３５、駆動コイル３６及び検出コイル３７の総質量は、インパクトロッド３１の質量の１０（％）以下であってもよい。

また、一般的には、コイルボビン３５、駆動コイル３６及び検出コイル３７の総質量は、インパクトロッド３１の質量に対し無視し得る程度であれば、インパクトハンマーＨの共振周波数は単一に設定し得る。
（２）検出コイル３７を廃止して、電流増幅器１３０の出力を微分回路１５０に入力するようにしても、電流増幅器１３０の出力が検出コイル３７の検出出力と同様の特性を有することから、上記実施形態にて述べたと同様の微分出力が得られる。その結果、上記実施形態にて述べたと同様の当該微分出力に基づく作用効果が得られる。
（３）インパクトロッド３１の形成材料としては、タングステン合金に限ることなく、例えば、金或いは白金を採用してもよい。
（４）力センサ３３の検出出力と微分回路１５０の微分出力との間の関係は、ニュートンの法則（Ｆ＝ｍα）により特定できることから、微分回路１５０の微分出力を力センサ３３の検出出力に代えて上記振動解析器で振動解析しても、力センサ３３の検出出力に基づく振動解析と同様の結果が得られる。従って、高価な力センサの廃止が可能となり、インパクトハンマー装置のコスト低減化に役立つ。

本発明に係るインパクトハンマー装置の一実施形態を示す部分破断概略側面図である。 図１のインパクトハンマーの縦断面図である。 図１の制御装置の内部回路構成図である。 図１のインパクトハンマーの下方への傾斜状態を示す側面図である。 図１のインパクトハンマーの上方への傾斜状態を示す側面図である。 図３のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの前段部である。 図３のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの後段部である。 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、図３の主要な回路構成素子の出力波形を示すタイミングチャートである。

符号の説明

２０…固定子、２１、２３…ヨーク、２１ｂ…ヨーク部、２２…永久磁石、
３０…可動子、３１…インパクトロッド、３１ａ…鍔部、３１ｂ…ロッド部、
３２…インパクトチップ、３３…力センサ、３５…コイルボビン、３５ｂ…鍔部、
３６…駆動コイル、３７…検出コイル、１００…傾斜角センサ、１１４…電圧変換回路、
１２０…減算器、１３０…電流増幅器、１４０…検出抵抗、１５０…微分回路、
Ａｒ…環状空所、Ｃ…磁路、Ｇ…環状空隙、Ｈ…インパクトハンマー、Ｎ…Ｎ極、
Ｓ…Ｓ極、Θ…傾斜角。

Claims (7)

1. 筒状の固定子と、可動子とを備えて、
   前記固定子の周壁は、
   軸方向に着磁してなる環状の永久磁石と、
   この環状の永久磁石の軸方向一側端部から軸方向他側端部にかけて前記永久磁石の内周側にてその周方向に沿い環状空所を形成するように断面湾曲状にて延在する磁性ヨーク部材であって前記永久磁石と共にその着磁方向に沿う磁路を構成する磁性ヨーク部材とからなり、
   前記可動子は
   前記固定子の中空部内に同軸的にかつ軸動可能に嵌装される柱状の非磁性ロッド部と、このロッド部の前端部に同軸的に設けられて前記固定子の周壁のうち前壁部に対向する非磁性鍔部とを有し、推力を受けたとき軸動するインパクトロッドと、
   このインパクトロッドの前記非磁性鍔部に同軸的に設けたインパクトチップと、
   前記固定子の前記前壁部に同軸的に形成された環状空隙を通り前記環状空所内に同軸的にかつ変位可能に挿入される非磁性コイルボビンであってその前端部にて前記インパクトロッドの前記鍔部に固定される筒状の非磁性ボビンと、
   このボビンに巻装される駆動コイルであってその流入電流に応じて前記磁路を通り前記永久磁石から流れる磁束に基づき前記ボビンの軸方向に前記推力として磁力を発生する駆動コイルとを有しており、
   前記可動子のうち前記インパクトロッド以外の構成部材の質量は、前記インパクトロッドの質量に比べて無視し得る程度に小さいインパクトハンマー。
2. 前記可動子のうち前記インパクトロッド以外の構成部材の質量は、前記インパクトロッドの質量の１０（％）以下であることを特徴とする請求項１に記載のインパクトハンマー。
3. 請求項１或いは２に記載のインパクトハンマーと、
   このインパクトハンマーの前記インパクトロッドに対する前記推力を制御するように所定の電圧パターンにて駆動電圧を発生する駆動電圧発生手段と、
   この駆動電圧発生手段からの駆動電圧に比例する電流を前記流入電流として前記駆動コイルに供給する電流供給手段とを備えるインパクトハンマー装置。
4. 前記駆動コイルに流れる電流を検出し検出端子電圧として発生する検出抵抗と、
   前記駆動電圧発生手段からの駆動電圧と前記検出抵抗の検出端子電圧との差を差電圧として算出する差電圧算出手段とを備えて、
   前記電流供給手段は、前記駆動電圧発生手段からの駆動電圧に代えて、前記差電圧算出手段からの差電圧に比例する電流を前記流入電流として前記駆動コイルに供給することを特徴とする請求項３に記載のインパクトハンマー装置。
5. 前記駆動電圧発生手段は、前記所定の電圧パターンを、加速電圧及びこの加速電圧に後続しかつ当該加速電圧よりも低い定速電圧でもって構成し、前記駆動電圧を前記所定の電圧パターンに基づき前記加速電圧及び定速電圧として発生するようになっており、
   前記電流供給手段は、前記駆動電圧発生手段からの加速電圧及び定速電圧に比例する各電流を順次前記流入電流として前記駆動コイルに供給するようにしたことを特徴とする請求項３或いは４に記載のインパクトハンマー装置。
6. 前記非磁性ボビンに巻装される検出コイルであって前記可動子の前記インパクトチップによる被計測対象との衝突に伴う急激な速度変化に応じて誘起する電圧を検出電圧として発生する検出コイルと、
   この検出コイルの検出電圧を微分して微分出力を発生する微分手段とを備えて、
   前記駆動電圧発生手段は、前記可動子を引き戻すための引き戻し電圧を前記定速電圧に後続するように含めて前記所定の電圧パターンを構成して、前記微分手段からの微分出力に基づき前記引き戻し電圧を発生するようになっており、
   前記電流供給手段は、前記駆動電圧発生手段からの前記引き戻し電圧に基づきこの引き戻し電圧に比例する電流を引き戻し電流として前記駆動コイルに供給するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のインパクトハンマー装置。
7. 前記インパクトハンマーの水平方向に対する傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
   前記可動子の質量が見かけ上増大する向きに前記インパクトハンマーが傾斜しているとき、（１−前記検出傾斜角）を第１補正係数として決定し、前記可動子の質量が見かけ上減少する向きに前記インパクトハンマーが傾斜しているとき、（１＋前記検出傾斜角）を第２補正係数として決定する補正係数決定手段とを備えて、
   前記駆動電圧発生手段は、前記可動子の質量が見かけ上増大する向きに前記インパクトハンマーが傾斜しているとき前記第１補正係数を前記加速電圧及び定速電圧に乗じて当該加速電圧及び定速電圧を低下させるように補正して発生し、また、前記可動子の質量が見かけ上減少する向きに前記インパクトハンマーが傾斜しているとき前記第２補正係数を前記加速電圧及び定速電圧に乗じて当該加速電圧及び定速電圧を上昇させるように補正して発生するようになっており、
   前記電流供給手段は、前記駆動電圧発生手段で補正した加速電圧及び定速電圧にそれぞれ比例する各電流を順次前記流入電流として前記駆動コイルに供給するようになっていることを特徴とする請求項５或いは６に記載のインパクトハンマー装置。
   
   

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