JP4361272B2 - 環境制御された振動器区画室を有する試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、包括的には試験装置に関し、特に振動装置を組み込んだ形式の環境試験装置に関する。

多くの形式の製造装置（製品）を試験して、それらの品質及び信頼性の判定及び確認が行われる。一般的に、極限環境条件における製品の信頼性及び性能を保証するために、そのような製品に対して温度、湿度及び他の気候条件をさまざまに組み合わせた状態で一連の環境試験が行われる。さらに、通常の作動中に悪影響を受けないことを保証するために、多くのそのような装置に対して繰り返し衝撃試験、すなわち、振動試験が行われる。

製造品を試験するために、製造者は、温度、湿度及び他の気候条件を急激かつ極端に変化させることができる環境試験装置を使用することが多い。そのような環境試験装置の著名な設計者及び製造者として、米国ミシガン州、ホランドのサーモトロン・インダストリーズ社(Thermotron Industries, Inc.)がある。作用を説明すると、被験装置を試験装置の環境試験室内に配置して、そのような試験室内で極限気候条件にさらす。

環境試験室と連通した何らかのプラットフォームまたは台に被験製造装置（複数可）を載置してから、任意の形式の振動器を使用して台を振動させることによって、振動試験が行われる。振動台及びそのような台の振動器が、米国特許第５，８０４，７３２号（Wetzel他）に示されており、この特許は本発明の譲受人に譲渡されている。この特許の開示内容は、参照によって本明細書に援用される。一般的に、環境試験装置では、振動台の振動器が環境試験室から物理的に隔離された振動器区画室内に配置されている。しかし、一般的にはそのような振動器区画室内の振動器はそれでも、環境試験室内に得られた極限温度に部分的にさらされる。このため、振動器が悪影響を受けて、そのために振動台の効率が低下する可能性がある。さらに、振動器が極限温度にさらされることによって、作動中に振動器の構成部品の膨張及び収縮が生じるであろう。構成部品のこの膨張及び収縮は、振動器の有効寿命を縮めると共に、振動器と空気圧源との間の接続部に漏れを発生させる可能性がある。

振動器区画室内での極限温度の影響を最小限に抑えるために、多くの場合に振動器区画室の壁にベントを設けて、振動器区画室の内部を環境試験装置の外部の周囲空気と連通させている。振動器区画室を画成する壁にベントを設けることによって、環境試験装置によって発生する騒音が増大する。さらに、壁のベントは、粒子状物質及び湿気を振動器区画室に侵入させ、振動器区画室内の湿気は振動器に貫入してその内部で凍結しやすく、それによってその効率が低下する。

従来型環境試験装置の振動器内で湿気が凍結するのを防止するために、乾燥空気または気体窒素を振動器に流した。乾燥空気または気体窒素を振動器に流すこの処理は、環境試験装置の作動コストを増大させる。この処理をなくしながら、さらに湿気が振動器内で凍結することを防止することが、非常に望ましいであろう。

本発明の主たる目的は、上記のものを含む従来技術の問題及び欠点を克服する振動器を有する形式の改良型環境試験装置を提供することである。

本発明の別の目的は、振動器が制御温度にさらされる改良型環境及び振動試験装置を提供することである。

本発明の別の目的は、内部が制御温度になっている区画室内に配置された振動器を有する形式の改良型環境試験装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、内部での湿気の蓄積を抑制する振動器を有する環境試験装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、作動が簡単かつ効率的であり、ある一定の従来型試験装置より製造コストが低い環境試験装置を提供することである。

本発明の上記及び他の目的は、本発明及びある一定の好適な実施形態の説明から明らかになるであろう。

本発明によれば、製造装置（製品）を試験する試験装置が提供されている。試験装置は、試験室と振動器区画室とを形成した(defined)試験キャビネットを備えている。振動台は、試験室と連通した上面と下面とを有する。複数の振動器が、振動器区画室内に配置されて振動台の下面に作動連結している。振動器区画室内の環境を制御するために、気候制御構造体が設けられている。

気候制御構造体は、振動器区画室と連通して振動器区画室を所定レベルに加熱する加熱素子を有する。また、気候制御構造体は、振動器区画室と連通して振動器区画室を所定レベルに冷却する冷却素子を有する。温度センサが振動器区画室内に配置されて、その内部の温度を感知する。コントローラは、温度センサと加熱及び冷却素子とに作動接続されている。コントローラは、温度センサで感知した温度に応答して振動器区画室の加熱及び冷却を制御する。振動器区画室が試験キャビネットの外部の周囲空気と連通しないようにしている。

本発明のさらなる態様によれば、製品を試験する試験装置が提供されている。試験装置は、試験室と振動器区画室とを形成した試験キャビネットを備えている。振動台は、試験室と連通した上面と下面とを有する。複数の振動器が、振動器区画室内に配置されて振動台の下面に作動連結している。振動器区画室内の温度を所定レベルに維持するために、振動器区画室加熱及び冷却システムが振動器区画室と連通している。また、試験室内の温度を所定レベルに変化させるために、試験室加熱及び冷却システムが試験室と連通している。

振動器区画室加熱及び冷却システムは、振動器区画室と連通して振動器区画室を所定レベルに加熱する加熱素子を有する。また、振動器区画室加熱及び冷却システムは、振動器区画室と連通して振動器区画室を所定レベルに冷却する冷却素子を有する。

試験装置はさらに、振動器区画室内にあってその内部の温度を感知する温度センサを有する。コントローラが、温度センサと振動器区画室加熱及び冷却システムとに作動接続されている。コントローラは、温度センサで感知した温度に応答して振動器区画室加熱及び冷却システムを制御する。コントローラはまた、試験室加熱及び冷却システムに作動接続して該システムを制御してもよい。振動器区画室が前記試験室の外部の周囲空気と連通しないようにしている。

本発明のさらなる態様によれば、製品を試験する試験装置の改良が提供されている。試験装置は、製品を収容する試験室と振動器区画室とを形成した試験キャビネットと、試験室と連通した上面と下面とを有する振動台と、振動器区画室内に配置されて、振動台の下面に作動連結された複数の振動器とを有する。改良は、振動器区画室と連通してその内部の環境を制御する気候制御構造体を設けることを含む。

気候制御構造体は、振動器区画室と連通して振動器区画室を所定レベルに加熱する加熱素子を有する。また、気候制御構造体は、振動器区画室と連通して振動器区画室を所定レベルに冷却する冷却素子を有する。温度センサが、振動器区画室内に配置されてその内部の温度を感知する。コントローラが、温度センサと加熱及び冷却素子とに作動接続されて、温度センサで感知した温度に応答して振動器区画室の加熱及び冷却を制御する。

図１を参照すると、本発明による環境試験装置が全体として参照番号１０で示されている。

試験装置１０は、側壁１２及び１４と、上下壁１６及び１８と、後壁（図示せず）とによって画成されている。側壁１２及び１４のそれぞれの内面２０及び２２と、上壁１６の内面２４とによって、試験装置１０内に環境試験室２６の一部が画成されている。側壁１２及び１４のそれぞれの内面２０及び２２と下壁１８の内面２８とによって、試験装置１０内に振動器区画室３０の一部が画成されている。従来通りに、環境試験室２６及び振動器区画室３０の内部へのアクセス用に１つまたは複数のドア（図示せず）が設けられている。しかし、後述する理由から、振動器区画室３０と試験装置１０の外部の周囲空気との連通を防止するために、側壁１２及び１４と後壁（図示せず）とにベントやルーバなどの開口がまったく設けられないことに留意されたい。

加熱素子３２が、上壁１６の内面２４に取り付けられて、環境試験室２６の内部と連通するようになっている。また、加熱素子３２は、線３３でコントローラ３８に作動接続されている。冷却素子３４も、上壁１６の内面２４に取り付けられて、環境試験室２６と連通するようになっている。冷却素子３４は、線３５でコントローラ３８に作動接続されている。従来通りに、加熱素子３２によって、環境試験室２６内に配置された製造装置３６の信頼性及び性能を試験するために、ユーザが望むレベルまで環境試験室２６を加熱することができる。冷却素子３４によって、製造装置３６の信頼性及び性能を試験するために、ユーザが望む温度まで環境試験室２６を冷却することができる。温度センサ４０が、環境試験室２６内に配置されて、線４１でコントローラ３８に作動接続されて、コントローラ３８が環境試験室２６内の温度を監視できるようにしている。コントローラ３８は、温度センサ４０で環境試験室２６内に感知した温度に応答して、加熱素子３２及び冷却素子３４の作動を制御して、環境試験室２６内に与えられた気候条件をユーザが望むレベルまで変更できるようにする。

試験装置１０はさらに、環境試験室２６と連通した（それに露出した）上面４６及び振動器区画室３０側に向いた下面４８を有する振動台４４を備えている。振動台４４の外縁部からフランジ５０が垂下している。フランジ５０は、側壁１２及び１４のそれぞれの内面２０及び２２に向いた外面５２を有する。シール５４及び５６が、側壁１２及び１４のそれぞれの対応面２０及び２２に取り付けられて、フランジ５０の外面５２と整合するようにしている。シール５４及び５６によって、環境試験装置１０内で振動器区画室３０を環境試験室２６から環境的に隔離することができる。

振動台４４の下面４８と振動器区画室３０の内部の対応支持体６０との間に、複数の振動器５８が延在している。振動器５８を振動台４４の下面４８に任意の適当な方法で、任意の幾つかの場所に、その下面４８に対して１つまたは複数の任意の角度を付けて取り付けることができることは、理解されるであろう。従来通りに、振動器５８によって、試験中に振動台４４を、したがって製造装置３６を振動させることができる。振動器５８は、米国特許第６，０４４，７０９号（Briggs他）に十分に記載されている振動器の形をとることができ、この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によって本明細書に援用される。本発明の範囲から逸脱することなく、振動器の他の構造を使用できることは、理解されるであろう。

加熱素子６２が、下壁１８の内面２８に連結されて、振動器区画室３０と連通している。加熱素子６２は、線６４でコントローラ３８に作動接続されている。また、冷却素子６６は、試験装置１０の下壁１８の内面２８に連結されて、振動器区画室３０と連通している。冷却素子６６は、線６８でコントローラ３８に作動接続されている。温度センサ７０が、試験装置１０の振動器区画室３０内に配置されて、線７２でコントローラ３８に作動接続されている。

作用を説明すると、製造装置または製品３６を振動台４４の上面４６に固定連結する。振動器５８が振動台４４を従来通りに振動させる。加熱素子３２及び冷却素子３４が、環境試験室２６内の温度を上下させて、製造装置３６をさまざまな気候条件で試験できるようにする。温度センサ４０によって、コントローラ３８が環境試験室２６内の温度を監視して、コントローラ３８が加熱素子３２及び／または冷却素子３４を選択的に作動させることによって、ユーザが所望する温度を環境試験室２６内に得られるようにする。

また、温度センサ７０によって、コントローラ３８が振動器区画室３０内の温度を監視することができる。コントローラ３８は、温度センサ７０で感知した温度に応答して加熱素子６２及び／または冷却素子６６を選択的に作動させることによって、振動器区画室３０内の温度をほぼ一定レベルに維持して、振動器５８の最大限の性能及び有効寿命を保証できるようにする。

前述したように、振動器区画室３０は、試験装置１０の外部の周囲空気から隔離されている。そのため、試験装置１０で発生した騒音の大部分が試験装置１０内に閉じ込められるため、そのような騒音が減少する。さらに、振動器区画室３０が外部周囲空気と連通しないので、粒子状物質及び湿気が振動器区画室３０に侵入するのが防止される。

加熱素子３２及び冷却素子３４の位置を変更してもよいことは、理解されるであろう。しかし、加熱素子３２及び冷却素子３４は、環境試験室２６の内部と連通していなければならない。同様に、加熱素子６２及び冷却素子６６の位置を変更してもよい。しかし、加熱素子６２及び冷却素子６６は、振動器区画室３０の内部と連通していなければならない。

さらに、コントローラ３８が単一ユニットで表されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、多数のコントローラを用いることができることは、理解されるであろう。

以上に本発明をその好適な実施形態に関連して説明してきたが、当該技術分野の専門家であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更形態及び変化形態を加えることができることは、明らかである。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって限定されるものとする。

上記特徴を有し、上記利点を与える本発明の好適な実施形態である環境試験装置の概略図である。

Claims (14)

1. 製品を試験する試験装置であって、
   試験室と振動器区画室とを囲む側壁を有する試験キャビネットと、
   前記側壁と密封した係合状態で前記試験キャビネットに架かるとともに、前記試験室に向いた上面と前記振動器区画室に向いた下面とを有する振動台であって、かつ、その密封された振動台だけで前記試験キャビネットが前記試験室と前記振動器区画室とに分離される、振動台と、
   前記振動器区画室内に配置されて、前記振動台の前記下面に作動連結された複数の振動器と、
   前記振動器区画室内の環境を制御する気候制御構造体とを備えた試験装置。
2. 前記気候制御構造体は、前記振動器区画室と連通して該振動器区画室を所定レベルに加熱する加熱要素を有する請求項１に記載の試験装置。
3. 前記気候制御構造体は、前記振動器区画室と連通して該振動器区画室を所定レベルに冷却する冷却素子を有する請求項１に記載の試験装置。
4. 前記気候制御構造体は、前記振動器区画室と連通した加熱及び冷却システムを有し、該加熱及び冷却システムは、前記振動器区画室内の温度を所定レベルに維持する請求項１に記載の試験装置。
5. 前記気候制御構造体は、前記振動器区画室内にあってその内部の温度を感知する温度センサをさらに有する請求項４に記載の試験装置。
6. 前記気候制御構造体は、前記温度センサと前記加熱及び冷却システムとに作動接続されたコントローラを有しており、該コントローラは、前記温度センサで感知した前記温度に応答して前記加熱及び冷却システムを制御する請求項５に記載の試験装置。
7. 前記振動器区画室は、前記試験キャビネットの外部の周囲空気と連通していない請求項１に記載の試験装置。
8. 前記気候制御構造体は、前記試験室内の環境を制御し、また、前記気候制御構造体は、前記振動器区画室と連通して該振動器区画室内の温度を所定レベルに維持する第１の加熱及び冷却システムと、前記試験室と連通して該試験室内の温度を所定レベルに変化させる第２の加熱及び冷却システムとを有する請求項１に記載の試験装置。
9. 製品を試験する試験装置であって、
   試験室と振動器区画室とを囲む側壁を有する試験キャビネットと、
   前記側壁と密封した係合状態で前記試験キャビネットに架かるとともに、前記試験室に向いた上面と前記振動器区画室に向いた下面とを有する振動台であって、かつ、その密封された振動台だけで前記試験キャビネットが前記試験室と前記振動器区画室とに分離される、振動台と、
   前記振動器区画室内に配置されて、前記振動台の前記下面に作動連結された複数の振動器と、
   前記振動器区画室と連通して該振動器区画室内の温度を所定レベルに維持する振動器区画室加熱及び冷却システムと、
   前記試験室と連通して該試験室内の温度を所定レベルに変化させる試験室加熱及び冷却システムとを備えた試験装置。
10. 前記振動器区画室加熱及び冷却システムは、前記振動器区画室内にあって該振動器区画室を所定レベルに加熱する加熱素子を有する請求項９に記載の試験装置。
11. 前記振動器区画室加熱及び冷却システムは、前記振動器区画室内にあって該振動器区画室を所定レベルに冷却する冷却素子を有する請求項９に記載の試験装置。
12. 前記試験装置は、さらに、前記振動器区画室内にあってその内部の前記温度を感知する温度センサと、
    該温度センサと前記振動器区画室加熱及び冷却システムとに作動接続されたコントローラとを備えており、該コントローラは、前記温度センサで感知した前記温度に応答して前記振動器区画室加熱及び冷却システムを制御する請求項９に記載の試験装置。
13. 前記コントローラは、前記試験室加熱及び冷却システムに作動接続されて該システムを制御する請求項１２に記載の試験装置。
14. 前記振動器区画室は、前記試験キャビネットの外部の周囲空気と連通していない請求項９に記載の試験装置。

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