JP2011503612A - 独立的な振動器の監視 - Google Patents

Abstract

本発明の実施態様において、空圧振動試験システム中の個々の振動器を監視する方法が開示される。方法は、少なくとも１つの振動器を含む空圧振動試験システムを提供することを含み、各振動器は、弁の出力を通じて加圧空気システムに接続される。次に、加圧空気は既知の圧力で弁の入力に供給される。空気が弁に供給されると、弁は測定されたバーストの空気を振動器に解放し、弁と振動器との間の圧力が監視される。弁と振動器との間の圧力は既知の圧力と比較され、それは振動器が故障しているか或いは故障したか否かを表示する。好適実施態様では、試験システムは、複数の振動器と、同数の複数の弁とを含み、各振動器は単一の弁を通じて加圧空気システムに接続される。

Description

この発明は、一般的には、振動試験に関し、より具体的には、振動試験に使用される個々の振動器を監視するための方法及び装置に関する。

製品が何らかの種類の試験が行われない状態で製造者によって販売されることは殆どない。そのような試験は、特定部品が確実に取り付けられているか否かを単に手動で確認することであり得るし、或いは、「応力試験」のように複雑であり得る。応力試験（又は時折呼ばれるように「応力スクリーニング」）では、「幼児死亡率」(“infant mortality”)を示す製品は、試験中に即座に故障する。或いは、そのような試験の結果、製品は動作環境における早期故障の証拠を表示し得る。

応力試験の最も一般的な方法の１つは、実際の製品使用において直面し得る種類の振動に製品を晒すことによって製品を試験することを含む。例えば、米国特許第２，４３８，７５６号（Ｌａｒｓｅｎ）は、そこに使用される製品が、航空機、船舶、及び、類似物のための振動試験電気装置に使用されることを説明している。米国特許第３，７４８，８９６号（Ｂａｒｒｏｗｓ）に記載されるユニットは、自動車の部品を試験するために使用されると云われている。さらに、振動試験は、他の型、例えば、温度を使用する試験に関連して行われ得る。

１つの種類の振動試験は、繰返し衝撃試験として既知である。そのような試験は、一般的には、多数の振動器によって振動されるテーブルフレームから成る試験装置を利用することを伴う。これらの振動器は、一般的には、空圧で動力供給される。試験プロセスの間、均一な振動応答が望ましい。何故ならば、それは全ての被試験構成部品が、テーブルフレームに亘ってほぼ等しいレベルに晒されることを保証するからである。この均一な応答は、それらの複数の振動器の使用を通じて生み出される。しかしながら、もし１つ又はそれよりも多くの振動器が減少された性能を有するならば、振動応答は非均一になる。この非均一試験を補償する試みは、組立体内の特定の構成部品に対する応力の拡大を生み出し得ると同時に、他に対する応力を最小限化し、組立体内の強さ及び弱さに関する虚偽の表示を潜在的にもたらす。

故障地点の前の故障特性のために振動器を監視するシステムが開発された。例えば、Ｖフレア(“V-flare”)システムが、Ｄａｔａ Ｆｌａｒｅ（もはや事業を行っていない）と呼ばれる会社によって開発された。このシステムは、センサを各モニタに直接取り付け且つ衝撃の強さを監視することによって作動した。このシステムは、既知のシステムに対する拡張（アドオン）であり、故障し且つ試験手続により高い費用を加え得る余分の部品を導入する。

上記で言及されたものを含む従来技術の問題及び欠点の一部を克服する、振動試験システムの振動器を試験するための改良された方法及び装置を提供することが、本発明の目的である。

本発明の他の目的は、設計段階からシステム内に統合される振動試験システムの振動器を試験するための改良された方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、改良された監視を提供する振動試験システムの振動器を試験するための改良された方法及び装置を提供することである。

これらの及び他の目的がどのように達成されるかは、以下の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の第一実施態様には、空圧振動試験システムにおいて個々の振動器を監視する方法が開示されている。方法は、少なくとも１つの振動器を含む空圧振動試験システムを提供することを含み、各振動器は弁の出力を通じて加圧空気システムに接続される。次に、加圧空気が既知の圧力で弁の入力に供給される。空気が弁に供給されると、弁は被測定爆発内の空気(air in measured bursts)を振動器に解放し、弁と振動器との間の圧力が監視される。弁と振動器との間の圧力は既知の圧力と比較され、それは振動器が故障しているか或いは故障したかを表示する。好適実施態様では、試験システムは、複数の振動器と、等しい複数の弁とを含み、各弁は単一の関連する弁を通じて加圧空気システムに接続される。

他の実施態様では、試験システムは、さらに、各振動器と関連する弁との間の圧力変換器を含む、本方法において使用されるシステムが、全ての圧力変換器に接続されるコントローラを含むこと、並びに、このコントローラが、圧力変換器からの圧力データを監視し得ることが好ましい。一部の好適実施態様では、方法は、もし既知の圧力に対する弁と複数の振動器の何れか１つの振動器との間の圧力の比が、所定量よりも多く変化するならば、コントローラを介して警報を発するステップをさらに含む。

さらなる実施態様では、弁は電子的に制御されるソレノイド弁であり、ソレノイド弁は、コントローラによって制御される。そのような実施態様の好適版では、所定量は第一所定量であり、本方法は、既知の圧力に対する弁と何れか１つの振動器の振動器との間の圧力の比が、第二所定量よりも多く変化するならば、コントローラを介してソレノイド弁から振動器への空気の流れを停止することをさらに含む。

本発明の他の実施態様では、振動試験システムが開示される。システムは、テーブルフレームと、テーブルフレームに取り付けられる少なくとも１つの振動器とを含む。空圧空気源が振動器に取り付けられ、振動器への空気の流れを制御するために、弁が空圧空気源に接続される。圧力監視装置が、弁と振動器との間で空圧空気源に取り付けられ、弁と振動器との間の空気源内の圧力を監視するために、コントローラが圧力監視装置に接続される。圧力監視装置は、圧力変換器であるのが好ましい。

他の実施態様において、圧力変換器は、第一圧力変換器であり、システムは、さらに、弁の前に空圧空気源に取り付けられ且つコントローラに取り付けられる第二圧力変換器を含む。この第二圧力変換器は、圧力のより正確な比較のために、弁に供給される圧力を監視することを可能にする。

さらに他の好適実施態様において、弁は、電子的に制御されるソレノイド弁であり、ソレノイド弁は、コントローラに接続される。他の実施態様は、テーブルフレームに取り付けられ且つコントローラに接続される加速度計も含み得る。最も好適な実施態様では、振動器、ソレノイド弁、及び、圧力変換器は、振動器ラインを形成し、試験システムは、さらに、複数の振動器ラインを含む。

本発明の他の実施態様では、物体を振動試験する方法が開示される。方法は、
テーブルフレームを含み、少なくとも１つの振動器がテーブルフレームに取り付けられ、各振動器は弁の出力を通じて加圧空気システムに接続される。次に、試験対象の物体がテーブルフレームに取り付けられ、既知の圧力にある加圧空気が弁の入力に供給され、それによって、振動器に動力供給する。弁と振動器との間の圧力が監視され、その圧力は既知の圧力と比較される。好適実施態様では、システムは、テーブルフレームに取り付けられる複数の振動器と、同数の弁とを含み、各振動器は、単一の関連する弁を通じて、加圧空気システムに接続される。

一層さらなる実施態様では、試験システムは、さらに、各振動器と関連する弁との間に圧力変換器を含む。システムが全ての圧力変換器に接続されるコントローラも含むことが好ましい。一部の実施態様では、方法は、もし既知の圧力に対する弁と複数の振動器の何れか１つの振動器との間の圧力の比が所定量よりも多く変化するならば、コントローラを介して警報を発するステップをさらに含む。システムの弁が電子的に制御されるソレノイド弁であること、並びに、ソレノイド弁がコントローラによって制御されることが極めて好ましい。

他の実施態様において、所定量は、第一所定量であり、方法は、もし既知の圧力に対する弁と何れか１つの振動器の振動器との間の圧力の比が第二所定量よりも多く変化するならば、ソレノイド弁から振動器への空気の流れを停止することをさらに含む。異なる実施態様では、方法は、もし既知の圧力に対する弁と振動器の振動器との間の圧力の比が第三所定量よりも多く変化するならば、ソレノイド弁からその振動器への空気の流れを増大するようにソレノイド弁を制御するステップも含む。

振動試験システムの好適実施態様を示す概略図である。 時間に亘る単一の振動器の故障を示すグラフである。

図１は、振動試験システム１０の好適実施態様の概観の概略図である。システム１０は、テーブルフレーム１２を含み、テーブルフレーム１２は、従来技術において既知であるように、テーブルフレームに取り付けられた複数の振動器１４を備える。振動器１４は空圧空気源１６から動力供給される。空気源１６は、先ず、調整器１８に経路指定され、調整器１８は空気源１６からの空気を既知の圧力に規制する。規制器１８から、空気源１６は、複数の電子制御されたソレノイド弁２０に送り込まれる。従来技術において理解されるように、空気源１６と振動器１４との間の全ての接続は、空気源１６からの加圧空気を輸送し得る配管を通じて行われる。図面において、これらは被接続片の間の単純なライン（線）によって表されている。この好適実施態様では、各振動器１４に関連付けられた１つのソレノイド弁２０があり、各ソレノイド弁２０は、弁が異なる量の空気が通じることを許容することを可能にするスロットル制御（図示せず）を含む。ソレノイド弁２０から、空気が関連する振動器１４に供給される。次に、ソレノイド弁２０は、コントローラ２２に接続される。コントローラ２２を他の部分に接続する概略図内のラインは、電気接続として理解されるべきである。振動器１４は、振動を生み出し、振動は、テーブルフレーム１２に伝達され、次に、それはテーブルに取り付けられる物体（図示せず）を振動／試験する。各振動器１４は、関連するソレノイド弁２０を介して制御され、空気源１６からの空気の爆発（バースト）が振動器１４に通じることを可能にする。

最終的に、システムの異なる部分を接続するライン内の圧力を監視するよう、圧力変換器２４の形態の圧力センサが所定位置にある。第一圧力変換器２４ａが、各ソレノイド弁２０とその関連する振動器１４との間に配置される。第二圧力変換器２４ｂが、規制器１８とソレノイド弁２０との間に配置される。全ての圧力変換器２４は、それらが監視され且つ比較され得る場所で、コントローラ２２に接続される。

時間と共に、システム１０は摩耗し始め、故障に至る。これは多様な方法で起こり得る。第一に、図２を今や参照すると、振動器１４が摩耗すると、それはソレノイド弁２０からの空気のバースト（爆発）を低効率で使用する。振動器１４は、振動器１４に動力供給するために全ての空気を利用するよりも、むしろ振動器１４を直接的に通じて空気を漏出する。結果的に、グラフ中に示されるように、ソレノイド弁２０と振動器１４との間のライン内の空気圧力は降下し始める。しかしながら、圧力の降下は、漏出する空気ラインのような他のシステム１０故障、又は、圧力変換器２４ａの故障から来ることもある。これらの故障の何れも、効率的に動作しない振動器１４をもたらし、よって、本出願において議論されるような各独立的な振動器の動作の監視の着想に含まれる。グラフ中に示されるように、（ＧＲＭＳで示される）振動の力は、原因が何であれ、空気圧力の降下に関連して降下し始める。

この情報は様々な方法において使用される。第一に、システム１０が提供され、既知の圧力で空気源１６から動力供給された後、ソレノイド弁２０と振動器１４との間の圧力を監視し得る。ソレノイド弁２０と振動器１４との間の圧力を既知の圧力と比較することによって、振動器の効率が弱っているか否か、もしそうであるならば、システムの振動器又は他の構成部品が交換される必要があるか否かが決定される。

第二に、各第一圧力変換器２４ａからの圧力を第二圧力変換器２４ｂからの圧力と比較し得る。次に、コントローラ２２によって行われるこの比較は、第二圧力変換器からの圧力に対する各第一圧力変換器からの圧力の比率をもたらす。次に、コントローラ２２は、もし比率が第一所定量よりも多く変化するならば、警報を発するようプログラムされる。第三の使用の方法では、もし比率が第二所定量よりも多いならば、振動器を停止するようにもコントローラ２２をプログラムし得る。

第四に、圧力の降下を補償するようにコントローラ２２をプログラムし得る。この方法では、コントローラ２２は、ソレノイド弁２０とその関連する振動器１４との間の圧力の降下に応答して、個々のソレノイド弁２０を制御し得る。そのような方法では、コントローラ２２は、その比率が第三所定量よりも多く変化するか否かを感知するために、第二圧力変換器２４ｂに対する各第一圧力変換器２４ａからの圧力のその比率を監視する。もしそのような効果が起こるならば、コントローラは、比率が第三所定量に一致するまで、対応するソレノイド弁からの空気の流れを増大する。

この好適実施態様では、全ての４つの方法が同時に使用される。殆どの場合には、第三所定量は第一に到達されるべき量であり、よって、コントローラ２２は、より多くの空気が各バーストにおいて流通し、それによって、（ソレノイド弁２０のスロットルを制御する）ライン内の圧力を上昇することを可能にする。この圧力上昇はシステムが通常の摩耗を補償するようにする傾向を有するので、第一所定量は振動器が故障に近いときにのみ到達される。そのような状況では、コントローラ２２は、第一所定量に到達したか否かを決定するときに、ソレノイド弁２０によって利用される余分な量の空気を考慮に入れ得る。換言すれば、第一所定量は、ソレノイド弁２０のスロットルがどれぐらい制御されているかによって影響され得る。従って、システムの操作者は、将来の問題について注意を喚起されるが、進行中の如何なる試験も干渉されない。しかしながら、テーブルが空の状態での基準線試験(“base-line test”)との比較として、或いは、テーブルに取り付けられる物体の試験中の連続的な監視として、これらの補償を達成し得る。全体的な振動の強さを監視するために、加速度計２６がテーブルフレーム１２及びコントローラ２２に取り付けられることも好ましい。

本発明の原理が具体的な実施態様と関連して示され且つ記載されたが、そのような実施態様は一例であり且つ限定的でないことが理解されるべきである。

Claims (21)

1. 空圧振動試験システムにおいて個々の振動器を監視する方法であって、
   各振動器が弁の出力を通じて加圧空気システムに接続される、少なくとも１つの振動器を含む、空圧振動試験システムを提供し、
   既知の圧力にある加圧空気を前記弁の入力に供給し、
   前記弁と前記振動器との間の圧力を監視し、且つ、
   前記弁と前記振動器との間の前記圧力を前記既知の圧力と比較する、
   方法。
2. 前記空圧振動試験システムは、複数の振動器と、同数の複数の弁とを含み、各振動器は、単一の関連する弁を通じて前記加圧空気システムに接続される、請求項１に記載の方法。
3. 前記空圧振動試験システムは、さらに、各振動器と前記関連する弁との間の圧力変換器を含む、請求項２に記載の方法。
4. 全ての圧力変換器に接続されるコントローラをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. もし既知の圧力に対する前記弁と前記複数の振動器の何れか１つの前記振動器との間の圧力の比が所定量よりも多く変化するならば、前記コントローラを介して警報を発するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記弁は、電子的に制御されるソレノイド弁であり、該ソレノイド弁は、前記コントローラによって制御される、請求項５に記載の方法。
7. 前記所定量は、第一所定量であり、当該方法は、もし前記既知の圧力に対する前記弁と何れか１つの振動器の前記振動器との間の圧力の比が第二所定量よりも多く変化するならば、前記ソレノイド弁から前記振動器への空気の流れを停止することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. テーブルフレームと、
   該テーブルフレームに取り付けられる少なくとも１つの振動器と、
   弁の出力を通じて前記振動器に取り付けられる空圧空気源と、
   前記弁と前記振動器との間で前記空圧空気源に取り付けられる圧力監視装置と、
   該圧力監視装置に接続されるコントローラとを含む、
   振動試験システム。
9. 前記圧力監視装置は、圧力変換器である、請求項８に記載の振動試験システム。
10. 前記圧力変換器は、第一圧力変換器であり、当該振動試験システムは、さらに、前記弁の前に前記空圧空気源に取り付けられ且つ前記コントローラに取り付けられる第二圧力変換器を含む、請求項９に記載の振動試験システム。
11. 前記弁は、前記コントローラに接続される電子的に制御されるソレノイド弁である、請求項１０に記載の振動試験システム。
12. 前記テーブルフレームに取り付けられ且つ前記コントローラに接続される加速度計をさらに含む、請求項１１に記載の振動試験システム。
13. 前記振動器、前記ソレノイド弁、及び、前記圧力変換器は、振動器ラインを形成し、当該振動試験システムは、さらに、複数の振動器ラインを含む、請求項１１に記載の振動試験システム。
14. 物体を振動試験する方法であって、
    テーブルフレームを含み、少なくとも１つの振動器が前記テーブルフレームに取り付けられ、各振動器は弁の出力を通じて加圧空気システムに接続される、空圧振動試験システムを提供し、
    試験されるべき物体を前記テーブルフレームに取り付け、既知の圧力にある加圧空気を前記弁の入力に供給し、それによって、前記振動器に動力供給し、
    前記弁と前記振動器との間の前記圧力を監視し、且つ、
    前記既知の圧力に対して前記弁と前記振動器との間の前記圧力を比較する、
    方法。
15. 前記空圧振動試験システムは、前記テーブルフレームに取り付けられる複数の振動器と、同数の弁とを含み、各振動器は、単一の関連する弁を通じて前記加圧空気システムに接続される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記空圧振動試験システムは、さらに、各振動器と前記関連する弁との間に圧力変換器を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 全ての圧力変換器に接続されるコントローラをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. もし既知の圧力に対する前記弁と前記複数の振動器の何れか１つの前記振動器との間の圧力の比が所定量よりも多く変化するならば、前記コントローラを介して警報を発するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記弁は、電子的に制御されるソレノイド弁であり、該ソレノイド弁は、前記コントローラによって制御される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記所定量は、第一所定量であり、当該方法は、もし前記既知の圧力に対する前記弁と何れか１つの振動器の前記振動器との間の圧力の比が第二所定量よりも多く変化するならば、前記ソレノイド弁から前記振動器への空気の流れを停止することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記所定量は、第一所定量であり、当該方法は、もし前記既知の圧力に対する前記弁と振動器の前記振動器との間の圧力の比が第三所定量よりも多く変化するならば、前記ソレノイド弁からその振動器への空気の流れを増大するように前記ソレノイド弁を制御するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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