JP2008102036A - Triaxial vibration testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁歪素子を駆動源とし、かつ、被試験物を3軸方向に振動させて、該被試験物の耐久性等を試験するための3軸振動試験装置に関する。 The present invention relates to a three-axis vibration test apparatus for testing the durability and the like of a test object by using a magnetostrictive element as a drive source and vibrating the test object in three-axis directions.
従来における磁歪素子を用いた振動装置としては、例えば、特開2005−176121に開示されている発明がある。この発明は、磁歪部材を有し一端が固定端とされた磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配置され、前記磁歪ロッドの軸方向に瓦解を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの自由端側に配置され、該磁歪ロッドの軸方向の変位を該軸方向と異なる方向の変位に変換するめの変位方向変換機構を有する磁歪変位方向変換装置を用いた磁歪振動装置が開示されている。 As a conventional vibration device using a magnetostrictive element, for example, there is an invention disclosed in JP-A-2005-176121. The present invention includes a magnetostrictive rod having a magnetostrictive member, one end of which is a fixed end, a drive coil disposed so as to surround the outer periphery of the magnetostrictive rod, and applying debris in the axial direction of the magnetostrictive rod; Disclosed is a magnetostrictive vibration device using a magnetostrictive displacement direction conversion device that is disposed on the free end side of a magnetostrictive rod and has a displacement direction conversion mechanism for converting a displacement in the axial direction of the magnetostrictive rod into a displacement in a direction different from the axial direction. Has been.
この磁歪振動装置にあっては、スピーカのコーンを振動させるものであって、本発明の振動試験装置のように資料台に載置した被試験物に対して3軸方向に振動を与えて耐久性等の試験を行うものではなく、コーンを1軸方向に振動させるものである。
ところで、前記した従来の発明における振動装置を試験装置に応用したとしても、3軸方向の1軸方向にしか振動を与えることしかできないため、振動試験装置としての利用には向かないといった問題があった。 By the way, even if the vibration device in the above-described conventional invention is applied to a test device, it can only give vibrations in one of the three axial directions, so that it is not suitable for use as a vibration test device. It was.
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、被試験物を載置する資料台を3軸方向に振動を与える試験を行うことにより、例えば、携帯電話のような持ち歩く製品の実際の使用状況の試験を行って耐久性等の試験を行うことができる3軸振動試験装置を提供せんとするにある。 The present invention is intended to solve the above-described problems. The object of the present invention is to carry out a test in which a material table on which a test object is placed is subjected to vibration in three axial directions, for example, for a mobile phone. An object of the present invention is to provide a three-axis vibration test apparatus that can test durability and the like by testing actual usage conditions of such portable products.
本発明の3軸振動試験装置は前記した目的を達成せんとするもので、請求項1の手段は、資料台の底面にZ軸磁歪アクチュエータの振動子を、資料台の直交する側面にX軸磁歪アクチュエータとY軸磁歪アクチュエータの振動子を、それぞれのアクチュエータの振動方向とは異なる振動の影響を受けることのないスライドガイドを介して接続し、資料台に対して他のアクチュエータよりの振動の影響を受けることなく加振するようにしたことを特徴とする。 The three-axis vibration test apparatus according to the present invention achieves the above-described object, and the means of claim 1 includes a Z-axis magnetostrictive actuator vibrator on the bottom surface of the material table and an X-axis on the orthogonal side surface of the material table. The magnetostrictive actuator and the Y-axis magnetostrictive actuator are connected via a slide guide that is not affected by vibrations different from the vibration direction of each actuator. It is characterized by being vibrated without receiving.
請求項2の手段は、前記した請求項1において、前記スライドガイドは、振動子に固定された固定部材に対して1軸方向の振動をボールを介してスライドする第1の移動部材で吸収し、前記1軸方向と直交する振動を前記第1の移動部材に対してボールを介してスライドする第2の移動部材で吸収し、該第2の移動部材を資料台に固定するようにしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the slide guide absorbs vibration in one axial direction with respect to the fixed member fixed to the vibrator by the first moving member that slides through the ball. The vibration perpendicular to the one axis direction is absorbed by the second moving member that slides through the ball with respect to the first moving member, and the second moving member is fixed to the data base. It is characterized by.
請求項3の手段は、請求項1において、前記3軸磁歪アクチュエータは、冷却水によって直接冷却され、あるいは、3軸磁歪アクチュエータが収容されている収容ボックス内を冷却することで冷却するようにしたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the triaxial magnetostrictive actuator is directly cooled by cooling water or cooled by cooling the inside of a storage box in which the triaxial magnetostrictive actuator is stored. It is characterized by that.
本発明は、資料台に対してX,Y,Z軸方向に振動を加える磁歪アクチュエータをそれぞれのアクチュエータの振動方向とは異なる振動の影響を受けることのないスライドガイドを介して接続することで、それぞれの磁歪アクチュエータは他の磁歪アクチュエータによる振動の影響を受けることがないので、資料台に載置された被試験物に対して3軸方向の振動を正確に与えることができる。 In the present invention, a magnetostrictive actuator that applies vibration to the data base in the X, Y, and Z axis directions is connected via a slide guide that is not affected by vibration different from the vibration direction of each actuator. Since each magnetostrictive actuator is not affected by vibration caused by other magnetostrictive actuators, it is possible to accurately apply vibrations in three axial directions to the DUT placed on the data base.
また、スライドガイドを振動子に固定された固定部材に対して1軸方向の振動をボールを介してスライドする第1の移動部材で吸収し、前記1軸方向と直交する振動を前記第1の移動部材に対してボールを介してスライドする第2の移動部材で吸収するようにしたので、各磁歪アクチュエータと資料台との接続部分の摩擦抵抗が小さく、従って、各磁歪アクチュエータは他の磁歪アクチュエータによる影響を受けることがなく精度の高い振動試験を行うことができる。 In addition, the first moving member that slides the uniaxial vibration with respect to the fixing member fixed to the vibrator by the first moving member that slides through the ball absorbs the vibration orthogonal to the first axial direction. Since the second moving member that slides with respect to the moving member is absorbed by the ball, the frictional resistance of the connecting portion between each magnetostrictive actuator and the data base is small. Therefore, each magnetostrictive actuator is the other magnetostrictive actuator. High-accuracy vibration test can be performed without being affected by.
さらに、各磁歪アクチュエータを直接冷却し、あるいは、磁歪アクチュエータが収納されている収納ボックス内を冷却することで、各磁歪アクチュエータの発熱による振動の変化を防止して、常に、一定の特性の振動を発生させることが可能である等の効果を有するものである。 In addition, by directly cooling each magnetostrictive actuator or cooling the inside of the storage box in which the magnetostrictive actuator is stored, the change in vibration due to the heat generated by each magnetostrictive actuator is prevented, and vibration with a certain characteristic is always generated. It has the effect that it can be generated.
本発明は、資料台に対してX,Y,Z軸方向に振動を加える磁歪アクチュエータをそれぞれのアクチュエータの振動方向とは異なる振動の影響を受けることのないスライドガイドを介して接続した。 In the present invention, magnetostrictive actuators that apply vibrations in the X, Y, and Z axis directions to the data base are connected via slide guides that are not affected by vibrations different from the vibration directions of the respective actuators.
以下、本発明の3軸振動試験装置の一実施例を図面と共に説明する。
図1において、1は収納ボックスにして、熱交換器11と、該熱交換器の両面にそれぞれ2個のペルチェ素子および各ペルチェ素子を冷却するための空冷ファンとからなる冷却手段12とが内蔵されている。そして、前記熱交換器11の水出口に一端が接続された図示しない3本の入水チューブの他端は、後述する3軸磁歪アクチュエータ3〜5の外周を覆う冷却筒3′〜5′の入力口に接続され、かつ、該冷却筒3′〜5′の出力口に一端が接続された図示しない出水チューブの他端は、図示しない循環ポンプを介して前記熱交換器11に接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the triaxial vibration test apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a storage box, and a
このように構成することで、循環ポンプを駆動して冷却された熱交換器11内の冷却水は、各磁歪アクチュエータ3〜5の冷却筒3′〜5′に供給され、各磁歪アクチュエータ3〜5を冷却した水はポンプを介して熱交換器11に冷却され、再び、各磁歪アクチュエータ3〜5の冷却筒3′〜5′に供給されて常に磁歪アクチュエータ3〜5を冷却する。これにより、磁歪アクチュエータ3〜5は入力信号に対して忠実に振動することとなる。
With this configuration, the cooling water in the
なお、前記した実施例では、ペルチェ素子によって熱交換器11を冷却し、該熱交換器11より各磁歪アクチュエータ3〜5の冷却筒3′〜5′に冷却水を循環させて直接各磁歪アクチュエータ3〜5を冷却する場合について説明したが、収納ボックス1の内部の空気をペルチェ素子を利用した冷却手段等によって、あるいは、ファンによって外気を取り入れる等の手段によって冷却するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、収納ボックス1内には、資料台2が収納ボックス1の上面に形成された窓から露出した状態で配置され、また、該資料台2を3軸方向(X,Y,Z方向)から振動を加えるための磁歪素子であるX軸磁歪アクチュエータ3、Y軸磁歪アクチュエータ4およびZ軸磁歪アクチュエータ5が収納されている。そして、前記資料台2と3軸磁歪アクチュエータ3〜5とによって実質的な振動試験装置Aが構成されている。なお、6は収納ボックス1の上面を覆うカバーにして、3軸磁歪アクチュエータ3〜5の駆動時に発生する騒音が外部に漏れるのを防止している。
In the storage box 1, the material table 2 is arranged in a state exposed from a window formed on the upper surface of the storage box 1, and the material table 2 is arranged in three axial directions (X, Y, Z directions). An X-axis
次に、振動試験装置Aの詳細を図2〜図5と共に説明する。なお、各図において、冷却筒3′〜5′は図面を簡素化するため図示していない。
前記した収納ボックス1における天面板13の裏面に固定されているアクチュエータ取付部材7における直交する2つの側面壁71にはX軸磁歪アクチュエータ3とY軸磁歪アクチュエータ4が取付具31,41を介して取付けられ、また、底面板72にはZ軸磁歪アクチュエータ5が取付具51を介して取付けられている。なお、3軸磁歪アクチュエータ3〜5は取付具31〜51に対して各振動子32〜52が取付部材7の内側より突出するように取付けられている。
Next, details of the vibration test apparatus A will be described with reference to FIGS. In each figure, the cooling cylinders 3 'to 5' are not shown in order to simplify the drawings.
An X-axis
そして、アクチュエータ取付部材7に3軸方向に取付けられた3軸磁歪アクチュエータ3〜5の振動子32〜52は角柱状に形成された資料台2の直交する側壁面にX軸磁歪アクチュエータ3の振動子32とY軸磁歪アクチュエータ4の振動子42が、また、下面にZ軸磁歪アクチュエータ5の振動子52が後に詳述する2軸ボール式スライドガイド(以下、単にスライドガイドという)8を介して接続されている。
The
なお、資料台2の上面には携帯電話等の被試験物を固定するためのネジ孔21が多数形成されている。また、3軸磁歪アクチュエータ3〜5の符号33,53は各アクチュエータ3〜5に駆動信号を印加するリード線(図示せず)との接続端子部である。ただし、Y軸磁歪アクチュエータ4の接続端子部は図面の角度から示されていない。
A large number of
次に、スライドガイド8の詳細について図5と共に説明する。なお、図5はX軸磁歪アクチュエータ3と資料台2とを接続する場合について説明するが、Y軸磁歪アクチュエータ4およびZ軸磁歪アクチュエータ5と資料台2とを接続するスライドガイド7も同じ構造なので説明は省略する。
Next, details of the
スライドガイド8は、振動子32にネジ止めされたZ軸固定部材81と、該Z軸固定部材81に対して多数のボール82を介してZ軸方向にスライド可能に支持されたZ軸移動部材83と、該Z軸移動部材83に対して固定部材84を介して取付けられたY軸固定部材85と、該Y軸固定部材85に対して多数のボール86を介してY軸方向にスライド可能に支持され、かつ、資料台2の側面にネジ止めされたY軸移動部材87とから構成されている。
The
なお、ボール82はZ軸固定部材81とZ軸移動部材83に形成された溝81a,83a内に抜け出ないように収納され、また、ボール86も同様にY軸固定部材85とY軸移動部材87形成された溝86a,87a内に抜け出ないように収納されている。
The
このように構成したスライドガイド8は、Z軸磁歪アクチュエータ5が駆動されて資料台2が上下方向に振動した場合には、Z軸固定部材81に対してボール82を介してZ軸移動部材83が上下動可能であることから、X軸磁歪アクチュエータ3に対してZ軸方向の振動に対して影響をうけることがない。また、Y軸方向の振動に対しても同様にY軸移動部材87が移動することでX軸磁歪アクチュエータ3が影響を受けることがない。
When the Z-axis
一方、X軸磁歪アクチュエータ3の振動子32が振動すると、Z軸固定部材81、Z軸移動部材83、固定部材84、Y軸固定部材85およびY軸移動部材87を介して資料台2の側面に振動を付与するので、Z軸方向およびY軸方向の振動に関係なくX軸方向に資料台2を振動させることができる。
On the other hand, when the
以下、同様にY軸磁歪アクチュエータ4に対してもX軸磁歪アクチュエータ3およびZ軸磁歪アクチュエータ5よりの振動の影響を受けず、また、Z軸磁歪アクチュエータ5に対してもY軸磁歪アクチュエータ4およびX軸磁歪アクチュエータ3よりの振動の影響を受けず、従って、資料台2に対するX軸、Y軸、Z軸の振動は、他の磁歪アクチュエータよりの影響を受けることなく正確にそれぞれの振動を付与することが可能となる。
Hereinafter, similarly, the Y-axis
そして、資料台2にはY軸磁歪アクチュエータ4およびZ軸磁歪アクチュエータ5からの振動のみが付与され、従って、資料台2はX,Y,Z軸方向に付与される加速度に応じた振動を行うので、資料台2に載置固定されている被試験物、例えば、携帯電話に対して持ち歩いていると同じ状況の振動が与えられ、この振動による耐久性(機械的な損傷や電気的な状況)を試験することができる。
Then, only the vibrations from the Y-
前記した実施例においてZ軸磁歪アクチュエータ5には他のX軸磁歪アクチュエータ3やY軸磁歪アクチュエータ4に対して資料台2および被試験物の荷重が加わるが、X,Y軸磁歪アクチュエータ3,4よりも前記荷重分の大きな振動力(加速度)を加えることで荷重分の影響をキャンセルすることができる。
In the above-described embodiment, the load of the sample table 2 and the DUT is applied to the Z-
1 収納ボックス
2 資料台
3 X軸磁歪アクチュエータ
4 Y軸磁歪アクチュエータ
5 Z軸磁歪アクチュエータ
6 カバー
7 取付部材
8 スライドガイド
81,85 固定部材
83,87 移動部材
82,86 ボール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
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2006
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