JP2007327827A - 動特性検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧を利用せず低コストでありながら、設定した条件で正確にワークを加振してその使用状況下における動特性を検査することのできる検査装置を提供する。
【解決手段】加振テーブル１０上に載置したマウントＭに上方から所要の予荷重をかけて保持するとともに、それを下方から加振して荷重及び位置の変化を計測し、その計測データに基づいてマウントＭの動ばねや損失係数を検査する。加振テーブル１０の下方には偏心カム２１，２２を有するカム機構２０を設け、これを電動機２４により駆動して、偏心カム２１，２２により加振テーブル１０を機械的に加振する。加振テーブル１０を上下方向に移動可能とし且つコイルばね１３によって上向きに付勢する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば防振ゴムのような製品（ワーク）の動特性を検査するための検査装置に関する。

従来より、この種の動特性検査装置としては例えば特許文献１、２等に開示されるように、機台の上面から上方に突出する加振機の出力軸端にテーブルを設け、ここに載置した防振ゴム等のワークを上方から油圧シリンダにより押圧し、予め所定の荷重をかけた状態で、さらに加振機により下方から振動（繰り返し荷重）を加えようにしたものが知られている。ワークにかける予荷重はその使用状況下での静荷重に相当し、加振機による振動はワークの使用状況下で入力すると想定される振幅及び周期のものとする。

そうして使用状況下に相当する条件でワークを加振するために、加振機にも通常は油圧シリンダを用いており、これに供給する作動油圧をサーボバルブによって制御することで、前記のように予め設定した振幅及び周期で正確にワークを加振することができる。そして、そのように加振機によりワークを下方から加振する一方、上方の油圧シリンダとの間に介設したロードセルによって、ワークに作用している荷重の変化を計測し、この計測データに基づいてワークのばね特性や内部損失を求めるようにしている。
特開昭６１−７５２３３号公報 特開昭６４−１３４３４号公報

ところが、前記のように油圧シリンダを用いてワークを加振するようにした場合、油圧ポンプやこれを駆動する原動機、さらには油圧配管等によって設備が大掛かりなものになるとともに、高精度のサーボバルブが必要になり、コスト高になることは避けられない。また、それらの設備のメンテナンスも大変で、維持コストもかなりかかってしまう。

そこで油圧シリンダを空気圧シリンダで代用することも考えられるが、例えば防振ゴムのように通常、非線形な特性を与えられているワークの場合、その変形途中でバネ定数が急激に変化することから、作動流体として圧縮性のある空気を用いたシリンダでは加振波形が歪んでしまい、正確な加振は難しい。

また、防振ゴムの場合は雰囲気温度による硬度、剛性の変化が大きいため、前記と同様の理由で空気圧シリンダでは加振振幅が変動することとなり、そうならないように雰囲気温度を厳しく管理する必要が生じる。さらに、空気圧シリンダを用いたとしてもメンテナンスのコストを大幅に削減できるわけではない。

斯かる諸点に鑑みて、本発明の目的は、ワークを加振するための構造に工夫を凝らし、油圧を利用しない比較的低コストのものでありながら、設定した条件で正確にワークを加振して、その使用状況下における動特性を検査することのできる検査装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明の動特性検査装置では、ワークを機械的に加振するカム機構を備え、そのカム機構を電動機によって駆動するようにした。

具体的に、請求項１の発明は、ワークを台上に載置し予荷重をかけて保持するとともに、その載置台の側から加振してこれによる荷重の変化を検出し、少なくともその荷重のデータに基づいてワークの動特性を検査するようにした検査装置を対象として、該ワークの載置台を機械的に加振するカム機構と、このカム機構を駆動する電動機と、この電動機を制御する制御手段と、を備えるものとする。

前記の構成により、検査時にはワークを載置台に載せて、その使用状況下での静荷重に相当する予荷重をかけるとともに、制御手段により電動機を制御してカム機構を駆動することにより、予め設定した振幅及び周期で載置台及びワークを機械的に加振する。この際、加振振幅はカムの形状によって決まり、空気圧シリンダのように加振波形が歪んだり、雰囲気温度等によって振幅が変動することがないから、正確な加振が行える。また、加振周期は電動機の制御によって自由に設定することができる。

そうして載置台の側から加振しながら、これによるワークの荷重の変化を検出し、その荷重データと例えば前記カム機構による加振条件とに基づいてワークの動ばね、内部損失等、その動特性を表す物理量を求めることができる。

つまり、油圧シリンダを用いる場合のような大掛かりな設備は必要なく、それと同様に正確にワークを加振して、その使用状況下における動特性を検査することができる。またカム機構を電動機により駆動するという簡単な構成であり、サーボバルブも不要なので、メンテナンスが容易であり、そのためのコストを大幅に削減できる。

より具体的に、本発明の動特性検査装置には、ワークに作用する荷重を検出するように設けられたロードセルと、該ワークの載置台側の変位を検出するように設けられた変位センサと、それらロードセル及び変位センサのそれぞれから出力される信号を受けて、ワークの荷重及び変位のデータからその動特性を表す物理量を演算する演算手段と、を備えるのが好ましい（請求項２の発明）。

すなわち、ロードセルによる荷重のデータと変位センサによる変位のデータとに基づいて、演算手段により周知の演算を行うことで、ワークの動ばね定数や損失係数等を求めることができる。尚、ワークの変位については前記のようにカム機構による加振条件（カムの形状や位相等）から求めることもできるが、変位センサを用いれば、より精度を高くできるし、両者を併用して、よりきめ細かな検査を行うことも可能になる。

また、好ましいのは載置台を少なくともワークへの予荷重の作用方向に移動可能とし、且つその予荷重に対向する向きにばね部材によって付勢する構成とすることである（請求項３の発明）。こうすれば、ワークを介して載置台に作用する予荷重の一部がばね部材によって受け止められることから、その分、載置台とカム機構との間に作用する力が小さくなり、該カム機構の作動に要する電動機の出力が小さくて済むとともに、カム機構の摺接部における異音の発生や摩耗を抑えることができる。

より好ましいのは、前記載置台を、ワークに予荷重がかからない状態ではカム機構から離間するようにばね部材によって付勢するとともに、カム機構には形状の異なる複数のカムを相互に切換え可能に備えることである（請求項４の発明）。こうすれば、加振条件を変更するためのカムの切換えが容易に行える。

特にワークが防振ゴムであって、各々支持側及び被支持側に連結される一対の連結部を備えている場合に、好ましいのは、そのワークの一方の連結部と係合して該ワークを保持する保持部を載置台に設けるとともに、これにより載置台上に保持されたワークの他方の連結部と係合して該ワークを他方から保持する保持部材と、この保持部材を介して載置台上のワークを押圧し、予荷重をかける予荷重機構と、を備え、そして、その予荷重機構は、保持部材をワークから離間した退避位置に移動可能に構成することである（請求項５の発明）。

この構成では、ワークに予荷重をかけるための機構を利用して、保持部材を退避位置に移動させた上で、載置台上の保持部にワークの一方の連結部を係合させることで、当該ワークを載置台上に容易に位置決めして保持することができる。そして、そのワークの他方の連結部に保持部材を係合させ、これを介して載置台上にワークを押圧して、しっかりと保持し予荷重をかけることができる。

より好ましいのは、動特性検査装置に、複数のカムのうちのいずれか１つを選択的に、載置台の加振が可能な位置に移動させるカム移動機構を備えるとともに、制御手段は、電動機の制御の他に予荷重機構及び前記カム移動機構の制御を行うものとして、前記カムの切換えを行うときには、まず、予荷重機構を制御して、保持部材を退避位置側に移動させることにより、ワークに予荷重がかからない状態にし、ばね部材によって付勢されている載置台がカム機構から離間した状態で、前記カム移動機構を作動させることである（請求項６の発明）。

この構成では、制御手段により予荷重機構及びカム移動機構を制御して、両者を同期して作動させることにより、カムの切換えが自動で行われる。よって、一連の検査シーケンスにおいて例えば動ばね定数や損失係数の検出をそれぞれ異なる加振条件で行うことが可能になり、種々の異なる振動入力に対してそれぞれ適切な動特性が求められる防振ゴムの検査に好適である。

以上のように、本発明に係る動特性検査装置によると、電動機によってカム機構を駆動し、これにより機械的にワークを加振するようにしたから、油圧を利用しない比較的低コストの設備でありながら、設定した条件でもって正確にワークを加振して、その使用状況下における動特性を検査することができる。また、カム機構を電動機により駆動するという簡単な構成であり、メンテナンスも容易でコストを大幅に削減できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

−検査装置の全体構成−
図１〜１０は、本発明に係る動特性検査装置を自動車のエンジンマウントＭ（防振ゴム）の検査装置Ａとして実施した形態を示す。この検査装置Ａは、ワークであるマウントＭを加振テーブル（載置台）１０に載置し、上方からエンジン等の静荷重に相当する予荷重をかけるとともに、下方からは予め設定した振幅及び周期で加振して、実際に使用される状況下でマウントＭの示す動ばね定数や損失係数を検査するようにしたものである。

図３に一例を示すように、マウントＭは、支持側である車体側にブラケットｂを介して連結される連結軸（連結部）ｍ１と、この連結軸ｍ１の外周を離間して取り囲む円筒状のハウジングｍ２とを備え、連結軸ｍ１がハウジングｍ２の軸方向一端側から突出し、且つ両者が軸方向に相対変位可能なようにゴム弾性体（図示せず）によって連結されている。ハウジングｍ２の軸方向他端側の外周にはフランジｍ３が突設され、ここに締結されるブラケットを介してエンジン（被支持体）に連結されるようになっている。換言すれば、この例ではハウジングｍ２自体が被支持体側の連結部である。尚、ハウジングｍ２の他端開口を覆うようにキャップｍ４が配設されている。

図１、２にはそれぞれ検査装置Ａの全体構成を示し、角パイプによって前後に長い矩形ボックス状に組まれたベース１上に、その左右両側の部位からそれぞれ上方に延びるように一対のサイドフレーム２，２が取り付けられている。この左右のサイドフレーム２，２は、それぞれ、図２に示すように側方から見てコ字状をなし、それらの上端には橋渡しするように板状のアッパフレーム３が架設されている。このアッパフレーム３の上面の前寄りの部位には昇降用の電動サーボシリンダ４が倒立状態で配設されており、その下端から突出するロッド４ａ（図１には示さず）がアッパフレーム３の貫通孔に遊嵌状態で挿通されている。

また、前記サーボシリンダ４の左右両側の部位においてそれぞれアッパフレーム３を貫通して上下に伸びるように、ガイドシリンダ５，５が配設されている。この左右のガイドシリンダ５，５は、図６に拡大して示すように、それぞれの外筒５ａ，５ａがアッパフレーム３の貫通穴に嵌入されて固定され、この外筒５ａ，５ａに摺動自在に内挿された内筒５ｂ，５ｂの下端には、両者を連結するように矩形の板部材６（以下、クロスヘッドという）が取り付けられている。

前記クロスヘッド６の上面略中央部にはサーボシリンダ４のロッド４ａの下端が接合され、その周りを囲むように配置された環状の取付具７（図１には示さず）を介してボルトにより締結されている。このことで、サーボシリンダ４の作動によりそのロッド４ａが進出、退入するときには、該ロッド４ａの先端に固定されたクロスヘッド６が左右のガイドシリンダ５，５に案内されて上下に平行移動することになる。

そうして上下に移動するクロスヘッド６の下面にはロードセル８が配置されていて、前記取付具７と共締めで締結されている。このロードセル８の下部には下方に向かって開口する碗状の押さえ治具９が取り付けられており、前記のようなサーボシリンダ４の作動によってクロスヘッド６が下降すると、下方の加振テーブル１０上に載置されているマウントＭのハウジングｍ２上部と係合し、これを保持するようになる（図５、６に仮想線で示す）。この状態でサーボシリンダ４により押さえ治具９を介してマウントＭを上方から押圧し、エンジン等の静荷重に相当する予荷重をかけることができる。

つまり、押さえ治具９は、加振テーブル１０上に載置されたマウントＭを保持する保持部材であって、この実施形態ではマウントＭのハウジングｍ２上部やフランジｍ３の形状に対応するように樹脂材により成形されている。また、サーボシリンダ４、ガイドシリンダ５，５及びクロスヘッド６は、押さえ治具９を介してマウントＭに予荷重をかける予荷重機構を構成している。

一方、図１、２に示すようにサーボシリンダ４のロッド４ａが退入し、押さえ治具９がマウントＭの上方に離れた状態では、そのマウントＭと押さえ治具９との間に十分な間隔が空き、マウントＭを加振テーブル１０上へ載置することも、反対に加振テーブル１０上から取り上げることも容易に行えるようになる。即ち、前記予荷重機構は押さえ治具９を、それが加振テーブル１０上のマウントＭを押圧して保持する保持位置と、そこから上方へ移動してマウントＭから離間した退避位置との間で移動させることができる。

そのように上下方向に移動可能に設けられた押さえ治具９の下方には、マウントＭを載置して加振するための加振テーブル１０が配設されている。この加振テーブル１０は、前記のように押さえ治具９が退避位置にあるときにマウントＭを容易に載置できるように、左右のサイドフレーム２，２の前縁付近において作業者の腰くらいの高さに配置されていて、サイドフレーム２，２間に跨って配設された受け台１１に対して上下に移動可能に取り付けられている。

−加振テーブル−
図４〜６に拡大して示すように、加振テーブル１０は、概略矩形の上板１０ａと、その下面に接合された平面視Ｈ字状の下板１０ｂとからなり、その下板１０ｂの４隅がそれぞれガイドシリンダ１２，１２，…によって、受け台１１に上下動自在に連結されている。各ガイドシリンダ１２はそれぞれの外筒１２ａが受け台１１の貫通穴に嵌入されて固定され、この外筒１２ａに摺動自在に内挿された内筒１２ｂの上端がそれぞれ下板１０ｂの４隅に固定されている。

また、ガイドシリンダ１２，１２，…の内筒１２ｂには、それぞれ、下板１０ｂと受け台１１との間に挟まれるようにコイルばね１３，１３，…が巻回されていて、これにより下板１０ｂ、即ち加振テーブル１０が上方に付勢されている。この付勢力によって加振テーブル１０は受け台１１の上方に浮上していて、前記のようにサーボシリンダ４の作動によってマウントＭに上方から予荷重がかけられると、コイルばね１３，１３…を圧縮しながら下降するようになる。このことで、マウントＭにかかる予荷重の一部はコイルばね１３，１３…によって受け止められる。

そのように上下動する加振テーブル１０の高さ位置は、この実施形態ではレーザ変位センサ１４によって計測されるようになっている。すなわち、この例では加振テーブル１０の前方から向かって左側の後隅部の上方に対向するように変位センサ１４が配設されており、下方の加振テーブル１０に向かってレーザパルス光を投射して、該テーブル上面からの反射光を受光するまでのパルス数を計数することにより、両者の間隔を計測することができる。

また、加振テーブル１０の上板１０ａの上面略中央にはマウントＭを位置決めして載置するためのセット治具１５が配設されている。このセット治具１５は、加振テーブル１０の上板１０ａに取り付けられた受け座１５ａと、その略中央から上方に突出する位置決めピン１５ｂとからなり、この位置決めピン１５ｂにマウントＭの連結軸ｍ１のボルト穴を外挿して、該連結軸ｍ１の下端を受け座１５ａ上の円形凹部に嵌め合わせることで、当該マウントＭをその使用状況下と概略、同じ姿勢にて保持することができる。

尚、この実施形態では前記セット治具１５の後方にて上方に延びるようにガイド棒１６が配設されている。これは、図の例とは異なる種類のマウントを検査する際に、そのハウジングに設けられたフランジ乃至ブラケット部と係合して、マウントの倒れを防止するためのものである。

さらに、前記加振テーブル１０の下板１０ｂの下面略中央には、軸受１７，１７を介して前後方向の軸周りに回転自在となるように、ローラ１８が取り付けられている。このローラ１８は、前記のようにサーボシリンダ４の作動によってマウントＭに上方から予荷重がかけられ、これにより加振テーブル１０が下降したときに、下方に配設されているカム機構２０の偏心カム２１，２２と接触し、これにより回転されるカムフォロワとして機能するものである。

すなわち、図１、２に概略的に示すように、加振テーブル１０の受け台１１の下方には偏心カム２１，２２を備えたカム機構２０が配設されていて、円盤状の板カムが偏心して取り付けられた回転軸２３が電動機２４によって回転駆動されるようになっている。そして、前記のように加振テーブル１０が下降して、ローラ１８が偏心カム２１，２２のいずれかと接触すると、そのローラ１８を介して加振テーブル１０が上下方向に加振されるようになる。

一方、サーボシリンダ４の作動により押さえ治具９が上方に移動して、マウントＭに上方からの押圧力（予荷重）がかからない状態になると、加振テーブル１０はコイルばね１３，１３…の付勢力によって上昇し、ローラ１８が偏心カム２１，２２から離間した状態、即ち加振テーブル１０がカム機構２０から離間した状態になる。こうして加振テーブル１０と離間した状態になれば、後述の如くカム機構２０において偏心カム２１，２２の切換えを容易に行うことができる。

−カム機構−
前記カム機構２０について詳しくは図７〜９に拡大して示すように、偏心カム２１，２２の設けられた回転軸２３は、前後（図７、８の左右方向）に長い矩形状の定盤２５上に軸受２６，２６を介して回転自在に取り付けられている。前側の軸受２６よりも前方に突出する回転軸２３の前端部には２つの偏心カム２１，２２が軸方向（前後方向）に隣接して取り付けられており、前側に位置する一方の偏心カム２１は、回転軸２３の軸心に対し０．５ｍｍ偏心していて、±０．５ｍｍの振幅で加振テーブル１０を加振するようになっている。また、後側の他方の偏心カム２２は回転軸２３の軸心に対し０．１ｍｍ偏心している。

一方、回転軸２３の後端部は後ろ側の軸受２６よりも後方に突出していて、そこにはプーリ２７と回転位置検出器２８とが軸方向に並んで取り付けられている。プーリ２７は、伝動ベルト２９を介して電動機２４の出力プーリ３０に駆動連結されている。回転位置センサ２８は、回転軸２３の後端に固設した円盤状のプレート２８ａと光センサ２８ｂとからなり、そのプレート２８ａには予め偏心カム２１，２２の所定位置（例えば偏心量が零の位置）に対応付けてスリットが形成され、このスリットの通過に対応して光センサ２８ｂから信号が出力されるようになっている。

また、電動機２４は定盤２５の下方において出力軸を後方に向けて配置され、その定盤２５を貫通して下方に垂下する側板３１の内方の側面に固定されている。この側板３１は、上下に長い矩形状とされ、回転軸２３の側方で定盤２５の矩形状の孔部を貫通していて、その上方に延びている上側の部位が角棒状の取付部材を介して定盤２５上に取り付けられている。

そうしてカム機構２０や電動機２４の配設されている定盤２５は、ベース１やサイドフレーム２，２に対して前後にスライド移動可能とされている。すなわち、定盤２５は、その下面の４隅に配設されたスライド片３３，３３，…を介して左右一対のスライドレール３４，３４上に前後にスライド移動可能に取り付けられており、この左右一対のスライドレール３４，３４は、それぞれ、ベース１の上端付近に配設された受け台３５上を前後方向に延びている。

前記受け台３５の前方から向かって右側の後隅部にはエアシリンダ３６が配設され、図９に後方から見た断面（図８のIX-IX断面）で示すように、上方斜め内側（図の右側）に向かって延びる前後一対のブラケット板３６ａにより、定盤２５の上方に支持されている。そして、図８に示すようにエアシリンダ３６から前方に延びるロッド３６ｂの前端部が断面Ｌ字状のブラケット板３６ｃを介して定盤２５の上面に固定されており、このエアシリンダ３６の作動によって定盤２５が前後に移動するようになっている。

また、図８にのみ示すが、前記エアシリンダ３６の前方において定盤２５上には取付部材３７，３７を介して前後一対のねじ部材３８，３８が互いに所定間隔を空けて配設されており、それらの中間において受け台３５側に配設されたストッパ部材３９と当接して、定盤２５の前後への移動を規制するようになっている。すなわち、図示の如く後側のねじ部材３８の前端がストッパ部材３９の後面に当接すれば、定盤２５のそれ以上の前進が阻止され、一方、エアシリンダ３６の作動により定盤２５が後退して、前側のねじ部材３８の後端がストッパ部材３９の前面に当接すれば、それ以上の後退が阻止される。

そうして前後一対のねじ部材３８，３８とストッパ部材３９とによって定盤２５の移動を規制することにより、２つの偏心カム２１，２２のうちのいずれか１つを選択的に、加振テーブル１０のローラ１８の下方に位置付けることができる。すなわち、前記のように前側のねじ部材３８がストッパ部材３９に当接するまで定盤２５を後退させれば、この定盤２５上の回転軸２３の最端に固定されている一方の偏心カム２１が加振テーブル１０のローラ１８の下方に位置し、このローラ１８を介して加振テーブル１０を加振可能な状態になる。

一方、後側のねじ部材３８がストッパ部材３９に当接するまで定盤２５を前進させれば、前記偏心カム２１の後方に隣接して固定されている偏心カム２２が加振テーブル１０のローラ１８の下方に位置してこれを加振可能な状態になる。尚、そのようにねじ部材３８，３８とストッパ部材３９との当接によって決められる定盤２５の位置、即ち偏心カム２１，２２のローラ１８に対する位置は、ねじ部材３８の回転によって容易に調節することができる。

つまり、この実施形態のカム機構２０には互いに偏心量の異なる２つのカム２１，２２が設けられており、それらの偏心カム２１，２２が搭載された定盤２５をスライドレール３４，３４に沿って前後に移動させるエアシリンダ３６と、これによる定盤２５の移動を規制して、いずれか一方の偏心カム２１，２２を選択的に加振テーブル１０の加振が可能に位置づけるねじ部材３８，３８及びストッパ部材３９とによって、カム移動機構が構成されている。

−制御装置−
上述の如き構成の検査装置Ａにおいて、サーボシリンダ４、電動機２４及びエアシリンダ３６の作動制御はコントローラ４０（制御手段）によって行われる。このコントローラ４０は、図１に模式的に示すように、サーボシリンダ４に内蔵されたエンコーダからの信号と、マウントＭの荷重を検出するロードセル８からの信号と、加振テーブル１０の変位を検出する変位センサ１４からの信号と、カム機構２０の回転軸２３の回転位置検出器２８からの信号と、を少なくとも入力する。

そして、コントローラ４０は、サーボシリンダ４の作動によって押さえ治具９を介してマウントＭに上方から予荷重をかけ、その状態で電動機２４によりカム機構２０を駆動して下方から加振テーブル１０、即ちマウントＭを加振する。そして、これによる加振テーブル１０の変位とマウントＭの荷重の変化とをそれぞれ変位センサ１４及びロードセル８によって計測し、この計測データに基づいて求めたマウントＭの動ばね定数及び損失係数をそれぞれ基準値と比較することにより、マウントＭの検査を行う。

さらに、コントローラ４０は、図示しないがタッチパネルディスプレーを備えた操作盤４１を介して作業者の操作入力を受け入れるとともに、前記のような装置Ａの作動状態やマウントＭの検査結果を前記ディスプレーに表示させる。操作盤４は、図１、２に示すように、アッパフレーム３の上面の後寄りの部位から上方に延びる支持柱４２に取り付けられていて、操作し易いように検査装置Ａの前方において作業者の頭部くらいの高さに前傾状態で配置されている。

−検査シーケンス−
次に、この実施形態の検査装置ＡによってマウントＭを検査する一連のシーケンスについて図１０、１１に示すフローチャートを参照して説明する。まず、作業者は、図１、２のように押さえ治具９が上方の退避位置にある状態で、セット治具１５に連結軸ｍ１を係合させてマウントＭを加振テーブル１０上に載置し、それから操作盤４１の計測開始スイッチを押して、検査装置Ａを作動させる。

図１０に示すフローのスタート後のステップＳ１では、計測開始スイッチ（ＳＷ）のＯＮ−ＯＦＦを判別しており、ＳＷ−ＯＦＦでＮＯの間は待機する一方、ＳＷ−ＯＮでＹＥＳと判別すればステップＳ２に進み、サーボシリンダ４を進出作動させてクロスヘッド６、ロードセル８及び押さえ治具９を一体に下降させる。この押さえ治具９がマウントＭのハウジングｍ２上部を保持して、上方から荷重をかけるようになり（荷重かけ）、これにより加振テーブル１０も下降して、コイルばね１３，１３…を圧縮する。

続いてステップＳ３においてロードセル８からの信号によりマウントＭの荷重が設定範囲内、即ちエンジン等の静荷重に相当するように予め設定された範囲内（例えば１０００〜２０００Ｎ）になったかどうか判定し、この判定がＮＯであればステップＳ２，Ｓ４にてサーボシリンダ４を進出又は退入作動させる。すなわち、ロードセル８により検出されるマウントＭの荷重（予荷重）が設定範囲に達していないか、反対にその範囲を越えていれば、その範囲内に入るようにサーボシリンダ４を作動させて、予荷重を調節する。

そうしてロードセル８により検出される荷重が設定範囲内に入れば、マウントＭにはその使用状況下での静荷重に相当する予荷重がかかっていることになり、この状態で以下のように加振して、実際に使用される状況下でマウントＭの示す動ばね定数や損失係数を検査する。この際、マウントＭには大きな予荷重がかかっていても、その一部はコイルばね１３，１３，…によって受け止められており、加振テーブル１０のローラ１７とカム機構２０の偏心カム２１との間の押圧力はあまり大きくはならない。具体的には、ローラ１７と偏心カム２１との間の押圧力が１００〜６００Ｎくらいになるように、コイルばね１３，１３，…の長さやバネ定数を設定している。

そうしてマウントＭの予荷重が設定範囲内に入り、前記ステップＳ３において予荷重ＯＫ（ＹＥＳ）と判定すれば、ステップＳ５に進み、電動機２４を起動してカム機構２０の回転軸２３を回転させる。このとき、加振テーブル１０は下降していてその下部のローラ１８がカム機構２０の一方の偏心カム２１に押し付けられているから、電動機２４によって回転軸２３が回転されれば、偏心カム２１はローラ１８を介して加振テーブル１０を加振するようになる。

ここで、前記一方の偏心カム２１は加振テーブル１０を±０．５ｍｍの振幅で加振するものであるが、この実施形態のマウントＭでは、その損失係数（tanδ）を計測する際の加振条件が振幅±０．５ｍｍ、周波数１０Ｈｚ（一例であり、限定されない）と定められているので、その周波数になるように電動機２４の回転数を制御する。そして、ステップＳ６では変位センサ１４からの信号に基づき前記の加振条件が満たされているかどうか判定し（加振条件ＯＫ？）、この判定がＮＯであれば故障の可能性があるので、検査を中止すべく後述のステップＳ２７（図１１に示す）に進む。

一方、前記ステップＳ６で加振条件ＯＫでありＹＥＳと判定すれば、続くステップＳ７において損失係数を求めるための演算を行う。この演算は、ロードセル８により検出される荷重データと変位センサ１４により検出される変位データとに基づいて、従来周知の如く位相角δを求め、これに基づいて損失係数を算出するというものである。尚、変位については加振条件から推定することも可能だが、変位センサ１４を用いれば精度が高く、よりきめ細かな検査も可能になる。

そうしてマウントＭの荷重及び変位のデータから算出した損失係数の値が予め設定した基準範囲内にあるかどうかステップＳ８で判定し（tanδ：ＯＫ？）、基準範囲内になければ（ＮＯ）マウントＭは不良品であるから、後述のステップＳ２５，Ｓ２６（図１１に示す）に進む一方、tanδ：ＯＫでＹＥＳと判定すれば続くステップＳ９において一旦、電動機２４を停止させた後、ステップＳ１０に進んでサーボシリンダ４を退入作動させ、マウントＭに荷重がかからない状態になるまで押さえ治具９を上昇させる。

こうすると、加振テーブル１０はコイルばね１３，１３…の付勢力によって上昇し、そのローラ１８がカム機構２０の偏心カム２１から離間する。このことはロードセル８の出力やサーボシリンダ４の作動状態から判定することができ、また、変位センサ１４の出力から検知することもできる。そして、そうなればステップＳ１１において偏心カム２１，２２の切換えを行う。すなわち、エアシリンダ３６の作動により定盤２５を前進させて、後側の偏心カム２２をローラ１８の下方に位置付ける。

つまり、損失係数tanδがＯＫであれば、今度は動ばねの検査のために加振条件を変更すべく一旦、マウントＭへの荷重を抜いて、加振テーブル１０をカム機構２０から離間させ、その上で偏心カム２１，２２を切換えるのである。

続いて、図１１に示すステップＳ１２〜Ｓ１５において前記ステップＳ２〜Ｓ５と同様にマウントＭに予荷重をかけ、電動機２４を起動して、偏心カム２２の回転によりローラ１８を介して加振テーブル１０を（即ちマウントＭを）加振する。ここで、偏心カム２２は加振テーブル１０を±０．１ｍｍの振幅で加振するのであるが、動ばね定数（ｋｄ）を計測する際の加振条件は振幅±０．１ｍｍ、周波数約２０Ｈｚと定められており、そうなるように電動機２４の回転数を制御する。

そして、ステップＳ１６では、前記ステップＳ６と同様にして加振条件が満たされているかどうか判定し（加振条件ＯＫ？）、判定がＮＯであれば後述のステップＳ２７に進む一方、判定がＹＥＳで加振条件が満たされていればステップＳ１７に進み、マウントＭの荷重及び変位のデータに基づいて動ばね定数を求めるための演算を行う。この演算も従来周知のものである。

そうして求めた動ばね定数の値が予め設定した基準範囲内にあるかどうかステップＳ１８で判定し（ｋｄ：ＯＫ？）、基準範囲内になければ（ＮＯ）マウントＭは不良品であるから、後述のステップＳ２５，Ｓ２６に進む一方、基準範囲内にあれば（ＹＥＳ）ステップＳ１９に進んで電動機２４を停止させた後、ステップＳ２０においてサーボシリンダ４を所定量、退入作動させてマウントＭへの予荷重を減少させる（荷重抜き）。この際、押さえ治具９はマウントＭから離れないようにする。

続いてステップＳ２１において再びサーボシリンダ４を進出作動させて、マウントＭへの荷重を徐々に増大させてゆき、ステップＳ２２では、ロードセル８により所定の荷重が検出されたときの変位センサ１４の出力に基づいて、マウントＭの静ばね定数（ｋｓ）を算出する。この際、予め設定した２点においてそれぞれマウントＭの荷重及び変位を計測し、両者間の荷重及び変位の差に基づいて静ばね定数を算出するのが好ましい。

続いてステップＳ２３において再びサーボシリンダ４を退入作動させて、押さえ治具９を退避位置まで上昇させるとともに、エアシリンダ３６を作動させて定盤３５を後退させ、前側の偏心カム２１をローラ１８の下方に位置付け（原点復帰）、続くステップＳ２４では総合判定を行う。すなわち、前記ステップＳ２２で算出した静ばね定数の値が予め設定した基準範囲内にあるかどうか判定し、基準範囲内にあれば検査合格（ＯＫ）と判定する一方、基準範囲内になければ不良品である（ＮＧ）と判定して、検査シ−ケンスを終了する（ＥＮＤ）。

つまり、マウントＭにその使用状況下での静荷重に相当する予荷重をかけるとともに、予め設定した複数の加振状態においてそれぞれ動ばね定数及び損失係数を調べ、さらに、静的な荷重をかけて静ばね定数も調べて、それら全てが基準範囲内にあれば、このマウントＭは検査合格であると判定する。この判定の結果は操作盤４１のディスプレーに表示させる。

これに対し、前記ステップＳ８、Ｓ１８でそれぞれ損失係数若しくは動ばね定数が基準範囲内にないと判定して進んだステップＳ２５では、前記ステップＳ２３と同様に原点復帰作動を行い、続くステップＳ２６でマウントＭが不良品である（ＮＧ）と判定して、検査シ−ケンスを終了する（ＥＮＤ）。また、前記ステップＳ６、Ｓ１６で故障の可能性ありと判定して進んだステップＳ２７でも前記と同様に原点復帰させた後に、検査を中止する（ＥＮＤ）。

上述の如きフローのステップＳ７，Ｓ１７において、それぞれマウントＭの損失係数及び動ばね定数を演算する手順が、マウントＭの荷重及び変位のデータからその動特性を表す物理量（即ち損失係数、動ばね定数）を演算する演算手段に相当し、この実施形態では、コントローラ４０がソフトウエアプログラムの形態で前記演算手段を備えていることになる。

したがって、この実施形態に係る動特性検査装置Ａでは、例えばエンジンマウントＭのようなワークの動特性を検査する際に、それに使用状況下に相当する予荷重をかけつつ、偏心カム２１，２２によって機械的に加振するようにしたから、カム２１，２２の偏心量によって決まる振幅で正確にマウントＭを加振することができ、空気圧シリンダのように加振波形が歪んだり、雰囲気温度等によって振幅が変動することがない。また、加振周期は電動機２４の制御によって自由に設定することができる。

つまり、油圧シリンダを用いてマウントＭを加振する従来の設備に比べてコンパクトで簡素な構成でありながら、それと同様に正確にマウントＭを加振して、その使用状況下における動特性を検査することができる。しかも、偏心カム２１，２２を有するカム機構２０を電動機２４により駆動するという簡単な構成であり、メンテナンスは容易でサーボバルブ等の高価な部品も不要なので、コストを大幅に削減することができる。

また、この実施形態ではマウントＭを載置する加振テーブル１０を予荷重に対向するよう上向きにコイルばね１３，１３，…によって付勢し、このコイルばね１３，１３，…によって予荷重の一部を受け止めるようにしたから、マウントＭにはその使用状況下に相当する大きな予荷重をかけても、カム機構２０にはあまり大きな負荷がかかることはない。よって、偏心カム２１，２２を回転させるための電動機２４の出力が比較的小さくて済むとともに、偏心カム２１，２２及びローラ１８の間、或いはカム機構２０内の摺接部における異音の発生や摩耗を抑えることができる。

また、マウントＭを加振テーブル１０上に載置して計測開始スイッチを押すだけで、コントローラ４０によりサーボシリンダ４や電動機２４、さらにはエアシリンダ３６の制御が行われ、一連の検査シーケンスにおいてマウントＭに所要の予荷重をかけつつ、損失係数や動ばね定数の検査をそれぞれ異なる加振条件の下で行うことができる。このことは、種々の異なる振動入力に対してそれぞれ適切な動特性が求められるマウントＭの検査には非常に有用である。

さらに、この実施形態の検査装置Ａでは、加振テーブル１０上にセット治具１５が設けられており、その位置決めピン１５ｂにマウントＭの連結軸ｍ１のボルト穴を外挿し、且つ該連結軸ｍ１の下端を受け座１５ａの凹部に嵌め合わせることで、該マウントＭを加振テーブル１０上に載置することができる。つまり、検査装置ＡへのマウントＡのセットも非常に容易に行える。

尚、本発明に係る動特性検査装置の構成は、前記実施形態のものに限定されず、その他の種々の構成をも包含する。例えば、前記の実施形態では、加振テーブル１０上に設けたセット治具１５の位置決めピン１５ｂにマウントＭの連結軸ｍ１を係合させる一方、そのマウントＭのハウジングｍ２を上方から押さえ治具９によって保持するようにしているが、これとは反対に加振テーブル１０上に椀状の保持部を設けて、マウントＭのハウジングｍ２を保持するようにし、そのマウントＭの連結軸ｍ１に係合する保持部材を上方に配置することもできる。

また、前記の実施形態では、カム機構２０に２つの偏心カム２１，２２を備え、これを切換えることでマウントＭの加振条件を変更するようにしているが、これに限らず、カム機構には３つ以上のカムを備えてそれらを切換え可能に構成してもよい。さらに、それらのカムの切換は前記実施形態のようにエアシリンダ３６を用いて自動で行うのが好ましいが、手動で行うようにすることもできる。

以上、説明したように、本発明は、例えば防振ゴムのような製品（ワーク）の動特性を検査するための検査装置に関し、油圧駆動のような大掛かりな設備を必要とせずに、設定した条件で正確に加振して、その使用状況下における動特性を検査することができるものであり、メンテナンスも容易でコストの削減も図られることから、非常に有用である。

実施形態の動特性検査装置を向かって左側から見て、その全体構成を示す側面図である。 同正面図である。 検査される製品としてのエンジンマウントの一例を示す斜視図である。 加振テーブルを前方斜め上方から見た斜視図である。 加振テーブル及び予荷重機構の構成を示す図１の拡大部分断面図である。 同図２の拡大部分断面図である。 カム機構の構成を側方から見て示す部分断面図である。 同上方からの部分断面図である。 同後方からの図８におけるIX-IX断面図である。 検査シーケンスの前半の手順を示すフローチャート図である。 同後半の手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ａ 動特性検査装置
Ｍ マウント（防振ゴム）
ｍ１ 軸部材（一方の連結部）
ｍ２ ハウジング（他方の連結部）
ｍ３ フランジ（他方の連結部）
４ サーボシリンダ（予荷重機構）
５ ガイドシリンダ（予荷重機構）
６ クロスヘッド（予荷重機構）
８ ロードセル
９ 押さえ治具（保持部材）
１０ 加振テーブル（載置台）
１３ コイルばね（ばね部材）
１４ 変位センサ
１５ セット治具（載置台の保持部）
２０ カム機構
２１，２２ 偏心カム
２４ 電動機
２５ 定盤（カム移動機構）
３３ スライド片（カム移動機構）
３４ スライドレール（カム移動機構）
３６ エアシリンダ（カム移動機構）
３８ ねじ部材（カム移動機構）
３９ ストッパ部材（カム移動機構）
４０ コントローラ（制御手段、演算手段）

Claims (6)

1. ワークを台上に載置し予荷重をかけて保持するとともに、その載置台の側から加振してこれによる荷重の変化を検出し、少なくともその荷重のデータに基づいてワークの動特性を検査するようにした検査装置であって、
   前記ワークの載置台を機械的に加振するカム機構と、
   前記カム機構を駆動する電動機と、
   前記電動機を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする動特性検査装置。
2. ワークに作用する荷重を検出するように設けられたロードセルと、
   前記ワークの載置台側の変位を検出するように設けられた変位センサと、
   前記ロードセル及び変位センサのそれぞれから出力される信号を受けて、ワークの荷重及び変位のデータからその動特性を表す物理量を演算する演算手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の動特性検査装置。
3. 載置台は少なくともワークへの予荷重の作用方向に移動可能とされ、且つその予荷重に対向する向きにばね部材によって付勢されている、ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の動特性検査装置。
4. 載置台は、ワークに予荷重がかからない状態ではカム機構から離間するように、ばね部材によって付勢されており、
   前記カム機構は、形状の異なる複数のカムを相互に切換え可能に備えている、ことを特徴とする請求項３に記載の動特性検査装置。
5. ワークは、被支持体を防振支持するための防振ゴムであって、各々支持側及び被支持側に連結される一対の連結部を備えており、
   載置台には、前記ワークの一方の連結部と係合して当該ワークを保持する保持部が設けられている一方、
   前記載置台上のワークの他方の連結部と係合して当該ワークを保持する保持部材と、
   前記保持部材を介して載置台上のワークを押圧し、予荷重をかける予荷重機構と、を備えており、
   前記予荷重機構は、前記保持部材をワークから離間した退避位置に移動可能に構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の動特性検査装置。
6. 複数のカムのうちのいずれか１つを選択的に、載置台の加振が可能な位置に移動させるカム移動機構を備え、
   制御手段は、電動機の制御の他に予荷重機構及び前記カム移動機構の制御を行うものであり、前記カムの切換えを行うときには、まず、保持部材が退避位置の側に移動してワークに予荷重がかからなくなるように予荷重機構を作動させ、ばね部材によって付勢されている載置台がカム機構から離間した状態で、前記カム移動機構を作動させるように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の動特性検査装置。
   

Images