JP2007322339A - Method and device for testing vibration - Google Patents

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Takashi Matsunaga
孝志 松永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for testing vibration that substitutes a small mechanical piston cylinder for an electro-dynamic vibration tester of a vibration generation source and uses compressed air capable of easily generating a large excitation force, as power, and a device therefor. <P>SOLUTION: In the method or the device for exciting a vibration table fixed to a frame via a spring, the impulsive force of the compressed air is converted to the reciprocation of the piston cylinder and thereby impulsive waves are continuously generated and then converted vibrations by the impulsive waves to random vibrations, by mounting the end surface of the piston cylinder on the lower surface of the vibration table diagonally. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

振動テーブルに搭載した被測定試料の振動試験を行う振動試験装置において、架台にバネを介して固定された振動テーブルの下からXYZ軸方向及び各軸の回転方向にエアーハンマーで衝撃加振する振動発生の技術に関する。   In a vibration testing device that performs vibration testing of a sample to be measured mounted on a vibration table, vibration is generated by impact excitation with an air hammer in the XYZ axis direction and the rotation direction of each axis from below the vibration table fixed to the pedestal via a spring. The technology of generation.

従来、振動試験装置において、被測定試料に振動を与える一般的な振動発生の方法として、動電型の振動発生機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。以下に、図5を用いて一般的な振動発生機の従来技術を説明する。   Conventionally, in a vibration test apparatus, an electrodynamic vibration generator has been proposed as a general method for generating vibration that applies vibration to a sample to be measured (see, for example, Patent Document 1). Below, the prior art of a general vibration generator is demonstrated using FIG.

動電型振動発生機は、被測定用試料50を振動テーブル51に搭載し、振動テーブル51の振動発生には、電力増幅器57からの交流電流を試験機本体の駆動コイル52に流し、磁界を発生させ、駆動コイル52に連結された振動テーブル51等の可動部を機械振動に変化させる構成となっている。   In the electrodynamic vibration generator, the sample 50 to be measured is mounted on the vibration table 51. To generate vibration of the vibration table 51, an alternating current from the power amplifier 57 is passed through the drive coil 52 of the tester body, and a magnetic field is applied. The movable part such as the vibration table 51 connected to the drive coil 52 is changed to mechanical vibration.

その動作原理は、発生した磁界をフレミングの左手の法則に基づき、磁界中におかれたコイルに発生する磁界を力(振動)へ変換するもので、磁路53の中にある励磁コイル54に励磁電源58による直流電流を流すと磁束が発生し、空隙に駆動コイル52の線と直交する直流磁界を作り、磁路53の空隙にバネで保持された振動テーブル51に取り付けられた駆動コイル52に交流電流を流すことによって、振動テーブル51に振動を発生させる仕組みとしている。   The principle of operation is to convert the generated magnetic field into a force (vibration) based on Fleming's left-hand rule, and convert the magnetic field generated in the coil into a force (vibration). When a direct current from the excitation power source 58 is passed, a magnetic flux is generated, a direct current magnetic field perpendicular to the line of the drive coil 52 is created in the air gap, and the drive coil 52 attached to the vibration table 51 held by a spring in the air gap of the magnetic path 53. The vibration table 51 is caused to vibrate by passing an alternating current through the vibration table 51.

駆動コイル52と振動テーブル51は、一般に、機械インピーダンスの周波数特性がフラットではないため、振動テーブル51に加速度レベルを検出する振動センサー55を取付け、電流発生器内臓の振動制御器56と併用して、振動テーブル51上の振動レベルを監視し、電力増幅器57からの発生電流(交流)を制御し、任意の振動レベルを得る方式としていた。そして、多軸の3軸6方向の振動を発生させるために、最低3個以上の動電型振動試験機と同じ数だけの電力増幅器57を含む振動制御器56を併用し、試験装置を構成した。   Since the drive coil 52 and the vibration table 51 are generally not flat in frequency characteristics of mechanical impedance, a vibration sensor 55 for detecting the acceleration level is attached to the vibration table 51 and used in combination with the vibration controller 56 built in the current generator. The vibration level on the vibration table 51 is monitored and the current (AC) generated from the power amplifier 57 is controlled to obtain an arbitrary vibration level. Then, in order to generate multi-axial vibration in three axes and six directions, the vibration controller 56 including the same number of power amplifiers 57 as that of at least three electrodynamic vibration test machines is used in combination to constitute a test apparatus. did.

しかしながら、こうした従来の動電型振動試験機では、試験機内部の駆動コイルに流す電流によって、磁界を発生させ、振動の加振力へ変換するため、以下の固有の問題が発生していた。
(1)動電型振動試験機で大きな加振力を得るには、大電流を駆動コイルに流す必要があるため、コイル容量を大きく(巻き数増加と線径太をアップ) する必要があるが、コイル発熱の制約から、結果的に、試験機一台当りの加振力が小さくなってしまう。
(2)加振力を大きく得るためには、試験テーブルサイズと比較し、大規模なコイルサイズになるため、振動テーブルとジョイント接続する変換用軸受けを複数段設ける必要が生じる。変換用軸受けが追加されると、軸受け重量がアップし、加振力が小さくなる問題が生ずるとともに機械設計が複雑化する。
However, in such a conventional electrodynamic vibration tester, a magnetic field is generated by the current flowing through the drive coil inside the tester and converted into a vibration excitation force.
(1) In order to obtain a large excitation force with an electrodynamic vibration tester, it is necessary to pass a large current through the drive coil, so it is necessary to increase the coil capacity (increase the number of turns and increase the wire diameter). However, as a result, the excitation force per test machine becomes small due to the restriction of coil heat generation.
(2) In order to obtain a large excitation force, the coil size is larger than that of the test table size. Therefore, it is necessary to provide a plurality of stages of conversion bearings joint-connected to the vibration table. If a conversion bearing is added, the weight of the bearing will increase, causing the problem of reducing the excitation force and complicating the mechanical design.

また、変換用軸受けを含む複雑な構造にともなって、試験機本体と軸受け部、振動テーブルを含む全体システムの重量が増加し、振動を発生する周波数範囲が伸びず、数KHz以下が限界となる。
(3)3軸6方向多軸試験装置の場合、上記(1)、(2)の問題点がより複雑となり、大型振動テーブルサイズへの拡張も振動特性結果を得るのが難しく、機械設計が複雑となってしまう。
(4)加振力を高くした多軸試験機の場合、制御装置を含む電力増幅器も大きな容量と個数が必要となるため、加振特性に対し、大規模なシステムとなり性能比較でコストアップとなる。
特許第3035280号公報
In addition, due to the complicated structure including the conversion bearing, the weight of the entire system including the testing machine main body, the bearing section, and the vibration table increases, the frequency range in which vibration is generated does not extend, and a few kilohertz or less is the limit. .
(3) In the case of a three-axis six-direction multi-axis test apparatus, the problems (1) and (2) above become more complicated, and it is difficult to obtain vibration characteristics results even when extended to a large vibration table size. It becomes complicated.
(4) In the case of a multi-axis testing machine with a high excitation force, a large capacity and number of power amplifiers including a control device are also required. Become.
Japanese Patent No. 3035280

上記問題点を解決するため、本発明では、振動発生源である動電型振動試験機の代わりに、小さな機械系ピストンシリンダを用い、大きな加振力を簡単に発生できる圧縮空気を動力とする振動試験装置を提供する。圧縮空気によってシリンダ内部のピストンを内部外壁に打撃することにより衝撃波を発生させ、かつ多重構造テーブルを介し、ランダム波振動に変換する振動発生の仕組みを実現する。   In order to solve the above problems, in the present invention, instead of an electrodynamic vibration tester that is a vibration generation source, a small mechanical piston cylinder is used, and compressed air that can easily generate a large excitation force is used as power. A vibration test apparatus is provided. A shock wave is generated by striking a piston inside the cylinder against the inner and outer walls with compressed air, and a vibration generating mechanism is realized that converts it into random wave vibration via a multi-structure table.

第一の発明は、弾性部材を介して架台に固定された振動テーブルを加振する振動試験方法であって、圧縮空気の衝撃力をピストンシリンダの往復運動に変えて衝撃波を連続的に発生させるステップと、前記振動テーブルの下面に斜めに取り付けられた前記ピストンシリンダの端面を介して前記衝撃波を前記振動テーブルに伝達するステップと、を有することを特徴とする振動試験方法に関する。   A first invention is a vibration test method for vibrating a vibration table fixed to a gantry via an elastic member, and continuously generates shock waves by changing the impact force of compressed air into a reciprocating motion of a piston cylinder. And a step of transmitting the shock wave to the vibration table via an end surface of the piston cylinder attached obliquely to the lower surface of the vibration table.

すなわち、第一の発明によれば、振動試験装置は、試料を載せる振動テーブルと衝撃波を発生させる圧縮空気を用いた衝撃発生機とから構成され、衝撃発生機からの衝撃力が振動テーブルに加えられることにより、入力された衝撃パルスがテーブルの伝達経路を介し幅広い周波数帯域を持つ広帯域ランダム振動に変えられ、かつ、衝撃発生機のピストンシリンダが往復動作することによって連続的なランダム振動を発生させることが可能となる。本発明の圧縮空気の衝撃力を利用したピストンシリンダ構造による振動発生の仕組みによって高周波振動までがカバーできるコンパクトな振動試験が可能となる。   That is, according to the first invention, the vibration test apparatus is composed of a vibration table on which a sample is placed and an impact generator using compressed air that generates a shock wave, and an impact force from the impact generator is applied to the vibration table. As a result, the input shock pulse is changed to a broadband random vibration having a wide frequency band through the transmission path of the table, and the piston cylinder of the shock generator reciprocates to generate a continuous random vibration. It becomes possible. A compact vibration test capable of covering even high-frequency vibrations is possible by the mechanism of vibration generation by the piston cylinder structure using the impact force of compressed air of the present invention.

そして、このピストンシリンダ外端部を振動テーブル下面に斜めに取り付け、振動テーブルに衝撃波が印加されることによって、従来のボイスコイルを用いた動電型振動試験機より、高い加速度レベルで、かつ高い周波数のランダム振動を得ることが可能となる。   The piston cylinder outer end is attached to the lower surface of the vibration table obliquely, and a shock wave is applied to the vibration table, so that the acceleration level is higher and higher than that of a conventional electrodynamic vibration tester using a voice coil. It becomes possible to obtain a random vibration with a frequency.

第二の発明は、前記ピストンシリンダにおける内端面は、樹脂部材を含む緩衝部材を備えていることを特徴とする上記第一の発明に記載の振動試験方法に関する。   The second invention relates to the vibration test method according to the first invention, wherein an inner end surface of the piston cylinder includes a buffer member including a resin member.

すなわち、第二の発明によれば、ピストンシリンダ内部の端面に、例えば、ポリマーなどの緩衝部材でその表面を覆うことによって、繰り返されるピストンの衝撃を緩和し、結果的に磨耗を防ぐことができ、かつ、緩衝部材は、振動モードを変えるプログラマとしての役割をもち、その材質をいろいろ変えることによって振動テーブルにおけるランダム振動を広域に変化させることが可能となる。   That is, according to the second invention, by covering the end surface of the piston cylinder with a buffer member such as a polymer, for example, the impact of the repeated piston can be mitigated and consequently wear can be prevented. In addition, the buffer member has a role as a programmer for changing the vibration mode, and the random vibration in the vibration table can be changed in a wide range by changing various materials.

第三の発明は、前記衝撃波の加速度レベルは、圧縮空気の動力源である外部コンプレッサと前記ピストンシリンダとの間の空気供給路に設けられた空気弁の空気流量を調整することによって可変とすることを特徴とする上記第一または第二の発明に記載の振動試験方法に関する。   In a third aspect of the invention, the acceleration level of the shock wave is made variable by adjusting an air flow rate of an air valve provided in an air supply path between an external compressor that is a power source of compressed air and the piston cylinder. The present invention relates to the vibration test method according to the first or second invention.

すなわち、第三の発明によれば、加速度レベルの可変は、ピストンシリンダ内の空気室ヘ空気供給路を経由し、供給する動力源である圧縮空気の圧力を外部のコンプレッサとピストンシリンダとの間の空気供給経路に設けた空気弁により、圧縮空気の流量を可変することで変化させることが可能となる。   That is, according to the third aspect of the invention, the acceleration level can be changed by passing the air supply path to the air chamber in the piston cylinder and supplying the pressure of compressed air, which is a power source to be supplied, between the external compressor and the piston cylinder. The air valve provided in the air supply path can be changed by changing the flow rate of the compressed air.

第四の発明は、前記振動テーブルは、前記衝撃波の伝達特性の異なる材質からなる複数のテーブル層を中間接続用スペーサを介して多層に重ねた構造であることを特徴とする上記第一乃至第三の発明のいずれかに記載の振動試験方法に関する。   According to a fourth aspect of the invention, the vibration table has a structure in which a plurality of table layers made of materials having different shock wave transmission characteristics are stacked in layers via intermediate connection spacers. The present invention relates to the vibration test method according to any one of the three inventions.

すなわち、第四の発明によれば、振動テーブルを下部と上部に互いに周波数特性が異なる材質で作製されたテーブルを、さらに、周波数特性の異なる中間接続用スペーサを介してテーブル全体を構成する多層重構造の振動テーブルとすることによって、下部から入力された衝撃パルスを複数の周波数特性の異なる伝達経路を経由することで、上部の試験試料を搭載する上部テーブル部の応答ランダム振動の周波数特性が更に広帯域となる。   That is, according to the fourth aspect of the invention, the vibration table is composed of a lower table and an upper table made of materials having different frequency characteristics, and a multilayer stack comprising the entire table via intermediate connection spacers having different frequency characteristics. By using a vibration table with a structure, the shock pulse input from the lower part passes through a plurality of transmission paths having different frequency characteristics, so that the frequency characteristics of the response random vibration of the upper table part on which the upper test sample is mounted are further increased. Broadband.

また、複数の複雑な伝達経路を経由することにより、衝撃パルス入力部の下部テーブルへ加わっていた大きな衝撃エネルギーを、上部テーブル面に対し、均一のランダム振動レベルヘと変換する効果が生まれる。   Further, by passing through a plurality of complicated transmission paths, the effect of converting the large impact energy applied to the lower table of the shock pulse input unit into a uniform random vibration level on the upper table surface is produced.

以上、本発明によれば以下の効果が生じる。
(1)振動試験装置は、試料を載せる振動テーブルと衝撃波を発生させる圧縮空気を用いた衝撃波発生機とから構成され、衝撃波発生機からの衝撃が振動テーブルに加えられることにより、入力された衝撃パルスが振動テーブルの伝達経路を介し幅広い周波数帯域を持つ広帯域ランダム振動に変えられ、かつ、連続動作することによりランダム振動を繰り返し発生させることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the following effects are produced.
(1) The vibration test apparatus is composed of a vibration table on which a sample is placed and a shock wave generator using compressed air that generates a shock wave. The shock input from the shock wave generator is applied to the vibration table by applying the shock to the vibration table. The pulse is changed to a broadband random vibration having a wide frequency band through the transmission path of the vibration table, and the random vibration can be repeatedly generated by continuously operating.

本発明の空気圧力の衝撃力を利用したピストンシリンダ構造になる振動発生の仕組みによって小型で高周波振動までカバーできる振動試験方法が実現される。
(2)ピストンシリンダ内部の端面に、例えば、ポリマーなどの緩衝部材でその表面を覆うことによって、繰り返されるピストンの衝撃を緩和し、結果的に磨耗を防ぐことができ、かつ、緩衝部材は、振動モードを変えるプログラマとしての役割をもち、その材質をいろいろ変えることによって振動テーブルにおけるランダム振動を広域に変化させることが可能となる。
(3)加速度レベルの可変は、ピストンシリンダ内の空気室ヘ空気供給路を経由し、供給する動力源である圧縮空気の圧力を外部のコンプレッサとピストンシリンダとの間の空気供給路に設けた空気弁により圧縮空気の流量を可変することで、変化させることが可能となる。
(4)振動テーブルを下部と上部に互いに周波数特性が異なる材質で構成されたテーブルを、さらに、周波数特性の異なる中間接続用スペーサを介してテーブル全体を構成する多層重構造の振動テーブルとすることによって、下部から入力された衝撃パルスを複数の周波数特性の異なる伝達経路を経由することで、上部の試験試料を搭載する上部テーブル部の応答ランダム振動の周波数特性が更に広帯域となる。
The vibration test method capable of covering up to high-frequency vibrations in a small size is realized by the mechanism of vibration generation using the piston cylinder structure utilizing the impact force of air pressure of the present invention.
(2) By covering the end surface of the piston cylinder with a buffer member such as a polymer, for example, the impact of the repeated piston can be mitigated and, as a result, wear can be prevented. It has a role as a programmer that changes the vibration mode, and it is possible to change the random vibration in the vibration table over a wide range by changing the material.
(3) The acceleration level can be varied via the air supply path to the air chamber in the piston cylinder, and the pressure of compressed air as the power source to be supplied is provided in the air supply path between the external compressor and the piston cylinder. By changing the flow rate of the compressed air with the air valve, it can be changed.
(4) The vibration table is composed of a lower table and an upper table made of materials having different frequency characteristics, and further, a multi-layered structure vibration table that constitutes the entire table through intermediate connection spacers having different frequency characteristics. Thus, by passing the shock pulse input from the lower part through a plurality of transmission paths having different frequency characteristics, the frequency characteristic of the response random vibration of the upper table portion on which the upper test sample is mounted becomes wider.

また、複数の複雑な伝達経路を経由することにより、衝撃パルス入力部の下部テーブルへ加わっていた大きな衝撃エネルギを、上部テーブル面に対し、均一のランダム振動レベルヘと変換する効果が生まれる。   Further, by passing through a plurality of complicated transmission paths, the effect of converting the large impact energy applied to the lower table of the shock pulse input unit into a uniform random vibration level on the upper table surface is produced.

以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態になる振動試験装置における振動発生機構の原理構成を示す。本振動試験装置は、振動試験に供する被測定試料を載せる振動テーブル2と、振動テーブル2に振動を与える振動発生源としての、圧縮空気を利用したピストンシリンダによる衝撃発生機1とから構成される。衝撃発生機1からの衝撃力を振動テーブル2に加えることにより、入力された衝撃パルスが振動テーブル2の伝達経路を介した、幅広い周波数帯域をもつ広帯域のランダム振動(複数の周波数の振動の重なりによる不規則な波形の振動)に変わる手法を用い、衝撃発生機1を連続動作させることによりランダム振動を繰り返し発生させる振動試験装置が実現できる。   FIG. 1 shows a principle configuration of a vibration generating mechanism in a vibration test apparatus according to an embodiment of the present invention. The vibration test apparatus includes a vibration table 2 on which a sample to be measured for vibration test is placed, and an impact generator 1 using a piston cylinder using compressed air as a vibration generation source for applying vibration to the vibration table 2. . By applying an impact force from the impact generator 1 to the vibration table 2, a wide range of random vibrations (overlapping vibrations of a plurality of frequencies) in which the input impact pulse has a wide frequency band through the transmission path of the vibration table 2. A vibration test apparatus that repeatedly generates random vibrations can be realized by continuously operating the shock generator 1 by using a method that changes to (irregular waveform vibrations).

本実施例は、従来の振動発生源である動電型振動試験機の代わりに、上記のような小さな機械系ピストンシリンダを複数用い、大きな加振力を簡単に発生できる圧縮空気を動力としたものである。   This embodiment uses a plurality of small mechanical piston cylinders as described above in place of the electrodynamic vibration tester, which is a conventional vibration generation source, and uses compressed air that can easily generate a large excitation force as power. Is.

なお、振動テーブル2は、とくに図示していないが、振動試験装置の架台に四隅に圧縮コイルバネなど弾性部材によるバネ機構を介して固定し、XYZの3軸および各軸の回転を合わせて6自由度が確保された構造となっている。   Although not specifically shown, the vibration table 2 is fixed to the frame of the vibration test apparatus at the four corners via a spring mechanism using an elastic member such as a compression coil spring, and the XYZ three axes and the rotation of each axis are combined for six freedoms. The structure is secured.

また、加振制御部100は、衝撃発生機1のピストンシリンダに供給する圧縮空気の流量をコントロールすることによって振動テーブル2への衝撃波の加速度レベルを可変とするものであり、外部コンプレッサからの圧縮空気の空気供給路に設けられた空気バルブ101、空気の加圧力を調整するレギュレータ102、および衝撃発生機1としての複数のピストンシリンダに供給する圧縮空気の供給タイミングを切り替えるタイミングバルブ103で構成される。   The vibration control unit 100 controls the flow rate of the compressed air supplied to the piston cylinder of the shock generator 1 to change the acceleration level of the shock wave to the vibration table 2, and the compression from the external compressor An air valve 101 provided in an air supply path for air, a regulator 102 that adjusts the pressure of air, and a timing valve 103 that switches the supply timing of compressed air supplied to a plurality of piston cylinders as the impact generator 1. The

さらに、加振制御部100では、振動テーブル2に取り付けた衝撃波の加速度を検知するセンサ104の信号を受けて、適正な加速度レベルとなるよう、空気バルブ(空気弁)101およびレギュレータ(圧力調整器)102によって衝撃発生機1のピストンシリンダに供給する圧縮空気の流量をコントロールする。   Further, the vibration control unit 100 receives the signal of the sensor 104 that detects the acceleration of the shock wave attached to the vibration table 2 and receives an air valve (air valve) 101 and a regulator (pressure regulator) so as to obtain an appropriate acceleration level. ) 102 controls the flow rate of the compressed air supplied to the piston cylinder of the impact generator 1.

また、図1に示すように、振動テーブル1の下部へピストンシリンダは最低3本以上使用して、加振方向毎に各軸方向に1本の割合で、ピストンシリンダを3軸分(X/Y/Z軸)、振動テーブル1の下部に斜めに取り付ける(例えば、取付角度:45°程度に設定) ことによって、3軸6自由度(6DOF)の衝撃波入力方式の多軸ランダム振動を発生する振動試験装置となる。   Further, as shown in FIG. 1, at least three piston cylinders are used at the bottom of the vibration table 1, and the piston cylinders are divided into three axes (X / (Y / Z axis), and obliquely attached to the lower part of the vibration table 1 (for example, an attachment angle is set to about 45 °), a multi-axis random vibration of a 3-axis 6-degree-of-freedom (6 DOF) shock wave input method is generated. It becomes a vibration test device.

この場合、振動テーブル2と衝撃発生機1となるピストンシンリンダの外部寸法、ならびにピストンシリンダの取付個数、取付角度などに依存して、発生振動の各軸における加速度成分が異なる。これらピストンシリンダの寸法、取付個数、および取付角度などの諸元は、その特性データから最良となるように調整され決定される。   In this case, the acceleration component on each axis of the generated vibration differs depending on the external dimensions of the vibration cylinder 2 and the piston cylinder serving as the impact generator 1, the number of piston cylinders attached, the angle of attachment, and the like. Specifications such as dimensions, number of mounting, and mounting angle of these piston cylinders are adjusted and determined so as to be the best from the characteristic data.

以上のように、3軸分毎にピストンシリンダを振動テーブル下部に直接接続することで、多軸の振動特性が向上する。さらに、この1台の試験装置を基本セットとし、複数台組み合わせることにより、テーブルサイズを拡張させた場合にも、良好な振動特性を得ることができる。なお、上記のように振動発生機の構造はシンプルなため、複雑な機械設計の計算を必要とせず、かつ、従来技術に付随する電力増幅器や制御器も不必要であるため、システム全体が簡略化でき、コストを抑制することができる。   As described above, the multi-axis vibration characteristics are improved by directly connecting the piston cylinder to the lower part of the vibration table every three axes. Further, by combining this single test apparatus as a basic set and combining a plurality of test apparatuses, even when the table size is expanded, good vibration characteristics can be obtained. Since the structure of the vibration generator is simple as described above, it does not require complicated mechanical design calculations, and the power amplifier and controller associated with the conventional technology are unnecessary, so the entire system is simplified. And cost can be reduced.

図2は、本発明の実施の形態になる衝撃発生機の一構成例を示す。衝撃発生機1は、圧縮空気の圧力を衝撃力とするピストンシリンダ内部に、ピストン11の打撃による衝撃力を緩和して破壊を防ぎ、かつ振動モードを変える役割を持つ、ポリマー(樹脂)などの材質からなるプログラマ(緩衝部材)13を備えたハウジング部(振動テーブル2への取付部)15、スチール製ピストンを含むのピストン11、圧縮空気の空気室12、吸入口17、および排出口16の機構部品で構成されている。また、キャップ18は、ピストンシリンダ内の部品の交換を容易にするためのものであり、ハウジング部15の外端部は、振動テーブル2に接続するため、ある角度に切り込んだテーブル取付面14としている。   FIG. 2 shows a configuration example of an impact generator according to the embodiment of the present invention. The impact generator 1 is made of a polymer (resin) or the like that has a role of relaxing the impact force by striking the piston 11 to prevent breakage and changing the vibration mode inside the piston cylinder whose impact force is the pressure of compressed air. A housing portion (attachment portion to the vibration table 2) 15 having a programmer (buffer member) 13 made of a material, a piston 11 including a steel piston, an air chamber 12 for compressed air, a suction port 17 and a discharge port 16 It consists of mechanical parts. The cap 18 is for facilitating replacement of components in the piston cylinder, and the outer end portion of the housing portion 15 is connected to the vibration table 2 so that the table mounting surface 14 is cut at a certain angle. Yes.

空気室12に圧縮空気による連続パルスが供給されると、ピストン11両端の圧力差によって、ピストン11は、移動してプログラマ13を打撃し、プログラマ13打撃時における反発力と、プログラマ13の位置におけるピストン内の空気経路を介した空気室12の圧力低下によって空気室12側に戻されるというプロセスが繰り返され、ピストン11の連続的な往復運動に変換される。   When a continuous pulse of compressed air is supplied to the air chamber 12, the piston 11 moves and strikes the programmer 13 due to the pressure difference between both ends of the piston 11, and the repulsive force when the programmer 13 strikes and the position of the programmer 13 The process of returning to the air chamber 12 side by the pressure drop of the air chamber 12 via the air path in the piston is repeated, and converted into a continuous reciprocating motion of the piston 11.

すなわち、圧縮空気で連続駆動するピストン11本体とプログラマ13を介し、その往復動作によって、ハウジング部15の内端部に取り付けられたプログラマ13を繰り返し叩くことで発生した衝撃波が、ピストンシリンダ外端部において接続する振動試験装置の振動テーブル2に伝達される。   That is, the shock wave generated by repeatedly hitting the programmer 13 attached to the inner end of the housing portion 15 through the reciprocating operation of the piston 11 main body and the programmer 13 continuously driven by compressed air causes the piston cylinder outer end portion. Is transmitted to the vibration table 2 of the vibration test apparatus to be connected.

図2に示すように、ピストンシリンダから振動試験装置に衝撃波を伝達する衝撃波伝達機構部は、振動テーブル2の下部に、斜めに加工されたピストンシリンダのテーブル取付面14が取り付けられた構成となっている。この衝撃波伝達機構部を介して、振動テーブル2へ衝撃波を印加することによって、従来のボイスコイルを用いた動電型振動試験機より、高加速度レベルおよび高周波数のランダム振動への変換が実現される(振動発生機の加振力としては、従来比の10倍以上)。   As shown in FIG. 2, the shock wave transmission mechanism that transmits a shock wave from the piston cylinder to the vibration test apparatus has a configuration in which a table mounting surface 14 of the piston cylinder that is processed obliquely is attached to the lower part of the vibration table 2. ing. By applying a shock wave to the vibration table 2 via this shock wave transmission mechanism, conversion to a random vibration with a high acceleration level and a high frequency is realized by a conventional electrodynamic vibration tester using a voice coil. (The excitation force of the vibration generator is more than 10 times the conventional level).

また、ピストンシリンダ内の空気室12ヘの空気ホース(空気供給路)を経由し、供給する動力源である圧縮空気の圧力を外部のコンプレッサとピストンシリンダとの間のホース経路に設けた空気弁(空気バルブ)により,圧縮空気の流量は,制限または可変とすることができ、衝撃発生機1の加速度レベルの変化を可能とさせている。   Also, an air valve provided with a pressure of compressed air as a power source to be supplied to an air chamber 12 in the piston cylinder in a hose path between an external compressor and the piston cylinder via an air hose (air supply path). With the (air valve), the flow rate of the compressed air can be limited or variable, and the acceleration level of the impact generator 1 can be changed.

図3は、本発明の実施の形態になる振動試験装置における振動テーブルの挙動を示す。上図は、衝撃発生機1が振動テーブル2に加えた衝撃波を時間(t:Seconds )に対する加速度G(m/s2)の変化で示したものであり、下図は、振動テーブル2において、周波数f(1/t)に対する各3軸6自由度で捉えられたランダム振動を1Hz当たりのエネルギー(G2/Hz)として表したものである。本データによって、衝撃発生機1による衝撃波が、振動テーブル2においてランダム振動に変換され、高周波領域の振動に延びている様子が把握できる。   FIG. 3 shows the behavior of the vibration table in the vibration test apparatus according to the embodiment of the present invention. The upper diagram shows the shock wave applied to the vibration table 2 by the shock generator 1 by the change in acceleration G (m / s2) with respect to time (t: Seconds), and the lower diagram shows the frequency f in the vibration table 2. Random vibrations captured with 6 degrees of freedom in each of the three axes with respect to (1 / t) are expressed as energy per 1 Hz (G2 / Hz). With this data, it can be understood that the shock wave generated by the shock generator 1 is converted into random vibration in the vibration table 2 and extends to vibration in a high frequency region.

図4は、本発明の実施の形態になる振動テーブルの一構造例を示す。本発明の振動テーブル2は、図のように、下部と上部に互いに周波数特性が異なる材質で作製されたハニカムを含む構造からなるテーブルを単位とし、さらに、周波数特性の異なる中間接続用スペーサを介して振動テーブル全体を構成する多重構造となっている。   FIG. 4 shows an example of the structure of the vibration table according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the vibration table 2 of the present invention has a table composed of a honeycomb structure made of materials having different frequency characteristics at the lower part and the upper part as a unit, and further through intermediate connection spacers having different frequency characteristics. Thus, it has a multiple structure constituting the entire vibration table.

こうした振動テーブル2を用いることにより、下部から入力された衝撃パルスを複数の周波数特性の異なる伝達経路を経由することで、上部の試験試料を搭載する上部テーブル部の応答ランダム振動の周波数特性が更に広帯域となる。   By using such a vibration table 2, the frequency characteristics of the response random vibration of the upper table portion on which the upper test sample is mounted can be further increased by passing the shock pulse input from the lower part through a plurality of transmission paths having different frequency characteristics. Broadband.

また、複数の複雑な伝達経路を経由することにより、衝撃パルス入力部の下部テーブルへ加わっていた大きな衝撃エネルギを上部テーブル面へ均一のランダム振動レベルヘ変換する効果が生じてくる。   Further, by passing through a plurality of complicated transmission paths, there is an effect that large impact energy applied to the lower table of the shock pulse input unit is converted to a uniform random vibration level on the upper table surface.

以上述べてきた本発明の実施の態様は、以下の付記に示す通りである。
(付記1) 弾性部材を介して架台に固定された振動テーブルを加振する振動試験方法であって、
圧縮空気の衝撃力をピストンシリンダの往復運動に変えて衝撃波を連続的に発生させるステップと、
前記振動テーブルの下面に斜めに取り付けられた前記ピストンシリンダの端面を介して前記衝撃波を前記振動テーブルに伝達するステップと、
を有することを特徴とする振動試験方法。
(付記2) 前記ピストンシリンダにおける内端面は、樹脂部材を含むプログラマを備えていることを特徴とする付記1に記載の振動試験方法。
(付記3) 前記衝撃波の加速度レベルは、圧縮空気の動力源である外部コンプレッサと前記ピストンシリンダとの間の空気供給路に設けられた空気弁の空気流量を調整することによって可変とすることを特徴とする付記1または2に記載の振動試験方法。
(付記4) 前記振動テーブルは、前記衝撃波の伝達特性の異なる材質からなる複数のテーブル層を中間接続用スペーサを介して多層に重ねた構造であることを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の振動試験方法。
(付記5) 前記振動テーブルの下面に取り付けられる前記ピストンシリンダは、少なくともXYZ軸の加振方向を含む3本以上で構成され、前記ピストンシリンダの取付個数と取付角度は特性データから最適化することを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の振動試験方法。
(付記6) 前記ピストンシリンダの取付セットを1単位とし、少なくとも2つ以上のセットを組み合わせることを特徴とする付記5に記載の振動試験方法。
(付記7) 弾性部材を介して架台に固定された振動テーブルを備える振動試験装置であって、
圧縮空気の衝撃力をピストンシリンダの往復運動に変えて衝撃波を連続的に発生させる衝撃発生機と、
前記振動テーブルの下面に斜めに取り付けられた前記ピストンシリンダの端面を介して前記衝撃波を前記振動テーブルに伝達する衝撃波伝達機構と、
を有することを特徴とする振動試験装置。
The embodiments of the present invention described above are as shown in the following supplementary notes.
(Additional remark 1) It is a vibration test method which vibrates the vibration table fixed to the mount via the elastic member,
Changing the impact force of the compressed air into a reciprocating motion of the piston cylinder and continuously generating shock waves;
Transmitting the shock wave to the vibration table via an end face of the piston cylinder attached obliquely to the lower surface of the vibration table;
A vibration test method characterized by comprising:
(Supplementary note 2) The vibration test method according to supplementary note 1, wherein an inner end surface of the piston cylinder includes a programmer including a resin member.
(Supplementary Note 3) The acceleration level of the shock wave is variable by adjusting the air flow rate of an air valve provided in an air supply path between an external compressor that is a power source of compressed air and the piston cylinder. 3. The vibration test method according to appendix 1 or 2, which is characterized.
(Supplementary note 4) Any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein the vibration table has a structure in which a plurality of table layers made of materials having different shock wave transmission characteristics are stacked in layers via intermediate connection spacers. The vibration test method described in 1.
(Supplementary Note 5) The piston cylinder attached to the lower surface of the vibration table is composed of three or more including at least the excitation directions of the XYZ axes, and the number of piston cylinders and the mounting angle are optimized from the characteristic data. The vibration test method according to any one of appendices 1 to 4, wherein:
(Supplementary note 6) The vibration test method according to supplementary note 5, wherein the piston cylinder mounting set is defined as one unit, and at least two sets are combined.
(Appendix 7) A vibration test apparatus including a vibration table fixed to a gantry via an elastic member,
An impact generator that continuously generates shock waves by changing the impact force of compressed air into a reciprocating motion of a piston cylinder; and
A shock wave transmission mechanism that transmits the shock wave to the vibration table via an end surface of the piston cylinder that is obliquely attached to a lower surface of the vibration table;
A vibration test apparatus comprising:

本発明の実施の形態になる振動試験装置における振動発生機構の原理構成を示す図である。It is a figure which shows the principle structure of the vibration generation mechanism in the vibration test apparatus which becomes embodiment of this invention. 本発明の実施の形態になる衝撃発生機の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the impact generator which becomes embodiment of this invention. 本発明の実施の形態になる振動試験装置における振動テーブルの挙動を示す図である。It is a figure which shows the behavior of the vibration table in the vibration test apparatus which becomes embodiment of this invention. 本発明の実施の形態になる振動テーブルの一構造例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the vibration table which becomes embodiment of this invention. 従来の動電型振動発生機の構成例Configuration example of a conventional electrodynamic vibration generator

符号の説明Explanation of symbols

1 衝撃発生機
2 振動テーブル
11 (スチール製)ピストン
12 空気室
13 プログラマ(ポリマー)
14 テーブル取付面
15 ハウジング部
16 排出口
17 吸入口
18 キャップ
100 加振制御部
101 空気バルブ
102 レギュレータ
103 タイミングバルブ
104 センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shock generator 2 Vibration table 11 (Steel) piston 12 Air chamber 13 Programmer (polymer)
14 Table mounting surface 15 Housing portion 16 Discharge port 17 Suction port 18 Cap 100 Excitation control unit 101 Air valve 102 Regulator 103 Timing valve 104 Sensor

Claims (5)

弾性部材を介して架台に固定された振動テーブルを加振する振動試験方法であって、
圧縮空気の衝撃力をピストンシリンダの往復運動に変えて衝撃波を連続的に発生させるステップと、
前記振動テーブルの下面に斜めに取り付けられた前記ピストンシリンダの端面を介して前記衝撃波を前記振動テーブルに伝達するステップと、
を有することを特徴とする振動試験方法。
A vibration test method for vibrating a vibration table fixed to a gantry via an elastic member,
Changing the impact force of the compressed air into a reciprocating motion of the piston cylinder and continuously generating shock waves;
Transmitting the shock wave to the vibration table via an end face of the piston cylinder attached obliquely to the lower surface of the vibration table;
A vibration test method characterized by comprising:
前記ピストンシリンダにおける内端面は、樹脂部材を含む緩衝部材を備えていることを特徴とする請求項1に記載の振動試験方法。   The vibration test method according to claim 1, wherein an inner end surface of the piston cylinder includes a buffer member including a resin member. 前記衝撃波の加速度レベルは、圧縮空気の動力源である外部コンプレッサと前記ピストンシリンダとの間の空気供給路に設けられた空気弁の空気流量を調整することによって可変とすることを特徴とする請求項1または2に記載の振動試験方法。   The acceleration level of the shock wave is variable by adjusting an air flow rate of an air valve provided in an air supply path between an external compressor that is a power source of compressed air and the piston cylinder. Item 3. The vibration test method according to Item 1 or 2. 前記振動テーブルは、前記衝撃波の伝達特性の異なる材質からなる複数のテーブル層を中間接続用スペーサを介して多層に重ねた構造であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の振動試験方法。   4. The structure according to claim 1, wherein the vibration table has a structure in which a plurality of table layers made of materials having different transfer characteristics of the shock wave are stacked in layers via intermediate connection spacers. Vibration test method. 弾性部材を介して架台に固定された振動テーブルを備える振動試験装置であって、
圧縮空気の衝撃力をピストンシリンダの往復運動に変えて衝撃波を連続的に発生させる衝撃発生機と、
前記振動テーブルの下面に斜めに取り付けられた前記ピストンシリンダの端面を介して前記振動テーブルに前記衝撃波を伝達する衝撃波伝達機構と、
を有することを特徴とする振動試験装置。
A vibration test apparatus comprising a vibration table fixed to a gantry via an elastic member,
An impact generator that continuously generates shock waves by changing the impact force of compressed air into a reciprocating motion of a piston cylinder; and
A shock wave transmission mechanism for transmitting the shock wave to the vibration table via an end face of the piston cylinder attached obliquely to the lower surface of the vibration table;
A vibration test apparatus comprising:
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