JP4614531B2 - Shaker - Google Patents

Description

【０００５】
尚、等価質量ｍは、コイル枠１０３の質量をｍa、駆動コイル１０４の質量をｍbとすると、次の式（２）で表される。
【数２】

【０００６】
一方、図６に示す様に、共振周波数ｆを若干越える周波数ｆｂ以上の高周波領域では、振動部１０５の振動レベルが所定の値以下となる。そこで、加振機１００で試験可能な最大周波数をｆｂと設定している。
【０００７】
ところで、工業製品の信頼性確保などの理由から、より高周波領域での振動試験を実施するための試みが従来よりなされている。これを実現するためには、振動部１０５の共振周波数ｆをより高周波領域に引上げる必要があり、具体的には、式（１）及び式（２）に示す関係に従って、コイル枠１０３の質量及び駆動コイル１０４の質量を小さくするか、又はこれらコイル枠１０３及び駆動コイル１０４の間のバネ定数ｋを大きくするといった試みがなされていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイル枠１０３の質量及び駆動コイル１０４の質量を小さくするならば、加振機１００の安定性及び剛性が低下し、一方、コイル枠１０３及び駆動コイル１０４の間のバネ定数ｋを大きくすることには物理的限界があるため、高周波領域での試験が可能な加振機の設計は非常に困難なのが現状である。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、最大周波数を容易に引上げることの出来る加振機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく次の様な特徴を備える。尚、以下には発明特定事項に対応する実施の形態の構成を、図面参照符号を付して括弧書きにて記す。
【００１３】
請求項１記載の発明は、
コイル（例えば、図１に示す駆動コイル１０４）及び該コイルを装着する為のコイル枠（１０３）を備えた振動部（２）と、該振動部を加振する加振手段（例えば、図１に示す励磁コイル１０２，１０２）と、を具備する加振機（１）において、
前記振動部は、
前記コイル枠に取り付けられる座体（２１）と、
前記座体に一部のみを拘束され、前記加振手段による加振時には、前記座体に拘束されない部分が自重により撓み得る少なくとも一つの蓋体（２２）と、を備え、
前記加振手段により前記振動部を加振させた場合に、
前記蓋体における、前記座体に拘束されない部分の質量と、当該蓋体の撓みに起因するバネ定数と、により決まる第１の共振周波数、及び
前記蓋体、前記座体、前記コイル枠、及び前記コイルの等価質量と、前記コイルと前記コイル枠との間のバネ定数と、により決まる第２の共振周波数、
の少なくとも２つの共振周波数を有することを特徴としている。
【００１４】
ここで、前記等価質量Ｍは、前記蓋体の質量をＭ１、前記座体の質量をＭ２、前記コイル枠の質量をＭ３、前記コイルの質量をＭ４とすると、次の式（３）で表される。
【数３】

【００１５】
請求項１記載の発明において、振動部は、コイルと、そのコイルを装着する為のコイル枠と、そのコイル枠に取り付けられる座体と、その座体に一部のみを拘束される少なくとも一つの蓋体とを備える。加振手段は、この振動部を加振するが、このとき蓋体における座体に拘束されない部分が自重により撓むので、蓋体において１つの振動系が構成される。その振動系の共振周波数、即ち第１の共振周波数は、蓋体における座体に拘束されない部分の質量と、蓋体の撓みに起因するバネ定数とにより決まる。
【００１６】
また、非剛体である前記コイルと剛体である前記コイル枠との間は、あたかもバネが設けられている様な構造となっているので、広い観点でみると、蓋体と座体とコイル枠とコイルとにおいてもう一つの振動系が構成される。その振動系の共振周波数、即ち第２の共振周波数は、蓋体、座体、コイル枠、及びコイルの等価質量Ｍと、コイルとコイル枠との間のバネ定数とにより決まる。
【００１７】
従って、振動部は第１の共振周波数と第２の共振周波数の少なくとも２つの共振周波数を有することとなる。これにより、振動部を加振する過程で、第２の共振周波数における最初の共振が終了した後に再び第１の共振周波数における共振をむかえることとなり、最初の共振が終了した後に振動部の振動レベルが低下するのを回避出来るので、最大周波数を確実かつ容易に引上げることが出来る。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の加振機において、
前記蓋体（２２）は、平面円形を成す板状のものであって、平面視において半径方向周端部が前記座体（２１）に均等に支持され、且つ半径方向周端部の一部のみが前記座体に固着されるものであることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、平面円形をなす板状の蓋体は、平面視において半径方向周端部の一部のみが座体に固着されるが、この周端部が座体に均等に支持されているので、加振手段による振動時においても蓋体の撓みに起因して蓋体と座体との固着部分に生じる応力集中を低減出来ると共に、振動部の剛性を確保出来る。また、蓋体が座体に均等に支持されるので、振動部の安定性を確保出来る。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の加振機において、
前記座体（２１）は、凹部（２１ａ）を有し、前記蓋体（２２）は当該凹部を閉塞する様に取り付けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明による効果に加え、蓋体が座体の凹部を閉塞する様に取り付けられており、蓋体と座体との間には中空部分が形成されるので、その分だけ振動部全体としての質量を軽量化出来る。従って、剛性及び安定性を確保しつつ、共振周波数を引上げることが出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。先ず図１は、本発明に係る加振機１の主要部構成を示す縦断面概略図である。この加振機１は、振動部２、加振部本体１０１、一対の励磁コイル１０２，１０２、コイル枠１０３に装着された駆動コイル１０４、及び支持バネ１０６から略構成されている。
【００２３】
尚、図１に示す加振機１おいて、図４と同じ符号を付した各部は、図４に示す加振機１００の構成要素と同様である為それらについての詳細な説明は省略する。
【００２４】
本発明に係る加振機１は、振動部２を、凹部２１ａを有する座体２１と、該座体２１の凹部２１ａを閉塞する蓋体２２と、を備えて構成した点を最大の特徴としている。座体２１は、アルミ等からなる円柱状の金属の内部をくりぬいて形成されたものである。蓋体２２は、平面視において円形状を成す板状のものである。また、この蓋体２２は、高炭素鋼等の金属から成るものであり、当該振動部２の振動時には、微小ではあるが撓む様になっている。
【００２５】
また、図１に示す如く蓋体２２は、その周縁部が座体２１によって均等に支持されており、且つその周縁部の一部のみが複数のテーブルインサート２３…によって座体２１に固着されている。かくして、振動部２の内部には、円柱状の中空部分が形成されている。
【００２６】
尚、テーブルインサート２３…は、図２に示す如く蓋体２２の上面周縁部に均等間隔で配置されている。これらテーブルインサート２３…は、上述の様に座体２１と蓋体２２とを固着する為のものであるが、更にその頭部には、被試験体を取り付ける為の螺子溝２３ａが形成されている。
【００２７】
図３は、被試験体の取付態様を示す図である。図３において、符号３０は被試験体、符号３１は治具、符号３２はボルトを表している。被試験体３０は、振動試験の対象となるものであり、例えば工業製品としてのプリント基板や小型電子機器等がこれに相当する。治具３１には、種々の形状を有する被試験体３０が直接固定される様になっている。また、この治具３１には、ボルト３２が貫通し得る貫通孔が設けられている。
【００２８】
被試験体３０を振動部２に取り付ける際は、治具３１の貫通孔にボルト３２を貫通させ、貫通させたボルト３２をテーブルインサート２３の頭部に形成された螺子溝２３ａに螺合させる。この様にして、治具３１に直接固定される被試験体３０を、振動部２に取り付けることが出来る。
【００２９】
次に、振動部２の振動態様について説明する。振動部２は、支持バネ１０６を介して上下方向に振動するわけであるが、このとき、蓋体２２におけるテーブルインサート２３…で拘束されない中央部分は、自重による慣性力で振動方向に微小ではあるが撓む。
【００３０】
従って、振動部２の振動時には、蓋体２２において１つの振動系が構成され、振動部２の振動周波数が一定の値に達すると、当該蓋体２２が共振する。この共振周波数（以下、「ｆｘ」と表記する。）は、蓋体２２の一部（テーブルインサート２３…で拘束されない中央部分）の質量ｍ１と、蓋体２２の撓みに起因するバネ定数ｋ１とで決まり、次の式（４）で表される。
【数４】

【００３１】
また、非剛体の駆動コイル１０４は、剛体のコイル枠１０３に装着されているので、これら駆動コイル１０４とコイル枠１０３とを合わせたものは剛体を構成するものではない。一方、座体２１と蓋体２２とコイル枠１０３とは固着されており、これらにおいて剛体が構成されている。
【００３２】
従って、広い観点でみると、座体２１、蓋体２２、コイル枠１０３、及び駆動コイル１０４において、もう一つの振動系が構成されている。そして、振動部２の振動周波数が一定の値に達すると駆動コイル１０４が共振する。この共振周波数（以下、「ｆｙ」と表記する。）は、座体２１、蓋体２２、コイル枠１０３、及び駆動コイル１０４の等価質量Ｍと、コイル枠１０３と駆動コイル１０４間のバネ定数ｋ２とで決まり、次の式（５）で表される。
【数５】

【００３３】
ここで、等価質量Ｍは、蓋体２２の質量（全質量）をＭ１、座体２１の質量をＭ２、コイル枠１０３の質量をＭ３、駆動コイル１０４の質量をＭ４とすると、次の式（６）で表される。
【数６】

【００３４】
従って、当該加振機１は、振動時には、２つの共振周波数ｆｘ及びｆｙを有することとなる。以下、加振機１の振動特性について説明する。図４は、加振機１における振動部２の振動特性を示す。図４において、横軸は周波数（振動数）、縦軸は加速度（振動レベル）を示している。上述の様に、当該加振機１は、２つの共振周波数ｆｘ及びｆｙを有するので、周波数がそれらｆｘ及びｆｙに達したとき蓋体２２又は駆動コイル１０４が共振して振動レベルが著しく増大する。
【００３５】
尚、振動部２は、式（４）、式（５）、及び式（６）に従って、２つの共振周波数ｆｘとｆｙとが適度に近隣する様に設計するのが好ましい。この様にすれば、図４に示す様に、共振周波数ｆｙにおける最初の共振を経た後も、共振周波数ｆｘにおける次の共振までは、振動レベルが所定の値を下回ることを回避出来る。
【００３６】
一方、図４に示す様に、共振周波数ｆｘを若干越える周波数ｆmax以上の高周波領域では、振動部２の振動レベルが所定の値以下となる。従って、当該加振機１で試験可能な最大周波数をｆmaxに予め設定しておくとよい。
【００３７】
以上説明した様に、本実施の形態における加振機１によれば、２つの共振周波数を有するので、周波数が上昇する過程で振動部２は、最初の共振が終了した後に、再び共振をむかえる。これにより、最初の共振が終了した直後に振動部２の振動レベルが所定の値を下回るのを回避出来る。従って、加振機２で試験可能な最大周波数を実質的に引上げることが出来る。即ち、振動部２を上記の様に構成するだけで、加振機１の最大周波数を容易に引上げることが出来る。
【００３８】
また、蓋体２２は、平面視において半径方向周端部の一部のみがテーブルインサート２３…にて座体２１に固着されるが、この周端部が座体２１に均等に支持されているので、振動時においても蓋体２２の撓みに起因して蓋体２２と座体２１との固着部分に生じる応力集中を低減出来ると共に、振動部２の剛性を確保出来る。また、蓋体２２が座体２１に均等に支持されるので、振動部２の安定性を確保出来る。
【００３９】
更に、蓋体２２が座体２１の凹部２１ａを塞ぐように取り付けられており、蓋体２２と座体２１との間には中空部分が形成されるので、その分だけ振動部２全体としての質量を軽量化出来る。従って、剛性及び安定性を確保しつつ、共振周波数を引上げることが出来る。
【００４０】
更に、本実施の形態における加振機１は、図５に示すような周知の一般的な加振機の振動部に相当する部分のみを設計変更するだけで構成出来る。従って、当該加振機１は比較的容易に実現出来る。
【００４１】
尚、本実施の形態における記述内容は、本発明を適用した加振機の好適な一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
例えば、振動部２は共振周波数を２つ有する構成としたが、振動部２に複数の蓋体２２を同時に備えることで、２つ以上の共振周波数を有する加振機を構成することも出来る。
【００４３】
また、振動部２は、質量やバネ定数が異なる複数の蓋体２２を、座体２１に適宜取替え得る様に構成してもよい。その様にすれば、様々な条件の振動試験を容易に実施出来る。一方、振動部２の蓋体２２と座体２１とを一体的に形成してもよい。この場合は、振動部２の構成を簡素化出来る。
【００４４】
更に、加振機１は、振動部２の中空部分の気圧を調節する機構を備る様にしてもよい。その場合は蓋体２２のバネ定数ｋ１を可変に出来る。更に、中空部分に弾性体などを充填してもよい。
【００４５】
更に、振動部２の加振方法は特に限定されない。例えば、励磁コイル１０２，１０２を永久磁石で代用してもよい。また、ポンプ等の周知の圧力調節手段を採用し、気圧や油圧により振動部２を加振する様にしてもよい。
【００４６】
その他、ボルト３２やテーブルインサート２３の数量といった加振機１の細部構成、及び動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４８】
請求項１記載の発明によれば、振動部を加振する過程で、第２の共振周波数における最初の共振が終了した後に再び第１の共振周波数における共振をむかえることとなり、最初の共振が終了した後に振動部の振動レベルが低下するのを阻止出来るので、最大周波数を確実かつ容易に引上げることが出来る。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、蓋体が座体に均等に支持されるので、加振手段による振動時においても蓋体の撓みに起因して蓋体と座体との固着部分に生じる応力集中を低減出来ると共に、振動部の剛性を確保出来る。また、振動部の安定性も確保出来る。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明による効果に加え、蓋体と座体との間には中空部分が形成されるので、その分だけ振動部全体としての質量を軽量化出来る。従って、剛性及び安定性を確保したまま、共振周波数を引上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による加振機を示す縦断面概略図。
【図２】実施の形態による加振機の平面概略図。
【図３】被試験体の加振機への取付態様を示す図。
【図４】実施の形態による加振機の周波数特性を示す図。
【図５】従来技術に係る加振機の縦断概略図。
【図６】従来技術に係る加振機の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
１ 加振機
２ 振動部
２１ 座体
２１ａ 凹部
２２ 蓋体
２３ テーブルインサート
２３ａ 螺子溝
３０ 被試験体
３１ 治具
３２ ボルト
１００ 加振機
１０１ 加振部本体
１０２ 励磁コイル
１０３ コイル枠
１０４ 駆動コイル
１０５ 振動部
１０６ 支持バネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration exciter for performing a vibration test on a test object such as an industrial product.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a vibration exciter used for a vibration test of an industrial product or the like, for example, there is one shown in FIG. As shown in FIG. 5, the main part of the vibration exciter 100 is constituted by a vibration unit main body 101. Inside the excitation unit main body 101, excitation coils 102 and 102 arranged in two upper and lower stages and a vibration unit 105 having a drive coil 104 mounted on a coil frame 103 are provided.
[0003]
Hereinafter, the operation principle of the vibration exciter 100 will be described. A direct current is supplied to the exciting coils 102 from a power source (not shown), and a static magnetic field is generated around the DC coil. Here, when an alternating current is supplied to the drive coil 104 from a power source (not shown), the alternating current acts on the magnetic field generated by the exciting coils 102 and 102, and the excitation spring body 101 is applied to the excitation unit main body 101 by the support spring 106. The restrained vibration part 105 vibrates in the vertical direction. Accordingly, a vibration test is performed on a device under test (not shown) placed on the vibration unit 105.
[0004]
Next, the vibration characteristics of the shaker 100 will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating the vibration characteristics of the vibration unit 105 in the vibration exciter 100, where the horizontal axis represents frequency (frequency) and the vertical axis represents acceleration (vibration level). As shown in FIG. 6, the vibration unit 105 resonates when the frequency reaches the resonance frequency f, and the vibration level becomes maximum. Here, the resonance frequency f is determined by the equivalent mass m including the mass of the coil frame 103 and the mass of the drive coil 104 and the spring constant k between the coil frame 103 and the drive coil 104, and the following equation (1) ).
[Expression 1]

[0005]
The equivalent mass m is expressed by the following equation (2), where ma is the mass of the coil frame 103 and mb is the mass of the drive coil 104.
[Expression 2]

[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 6, the vibration level of the vibration part 105 is not more than a predetermined value in a high frequency region having a frequency fb slightly higher than the resonance frequency f. Therefore, the maximum frequency that can be tested with the shaker 100 is set to fb.
[0007]
By the way, for the reason of ensuring the reliability of industrial products and the like, attempts have been made to perform a vibration test in a higher frequency region. In order to realize this, it is necessary to raise the resonance frequency f of the vibrating part 105 to a higher frequency region. Specifically, according to the relationship shown in the equations (1) and (2), the mass of the coil frame 103 Attempts have been made to reduce the mass of the drive coil 104 or to increase the spring constant k between the coil frame 103 and the drive coil 104.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the mass of the coil frame 103 and the mass of the drive coil 104 are reduced, the stability and rigidity of the vibration exciter 100 are reduced, while the spring constant k between the coil frame 103 and the drive coil 104 is increased. Due to physical limitations, it is very difficult to design a vibration exciter that can be tested in the high frequency range.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vibration exciter capable of easily raising the maximum frequency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following features to achieve the above object. In the following, the configuration of the embodiment corresponding to the invention-specific matters is given in parentheses with reference numerals attached to the drawings.
[0013]
The invention described in claim 1
A vibrating part (2) having a coil (for example, the drive coil 104 shown in FIG. 1) and a coil frame (103) for mounting the coil, and a vibrating means for vibrating the vibrating part (for example, FIG. 1) In the vibration exciter (1) including the excitation coils 102 and 102) shown in FIG.
The vibrating part is
A seat (21) attached to the coil frame;
At least one lid body (22) that is restrained only partly by the seat body and that is not restrained by the seat body when being vibrated by the vibration means, can be bent by its own weight,
When the vibration unit is vibrated by the vibration means,
A first resonance frequency determined by a mass of a portion of the lid that is not constrained by the seat and a spring constant caused by the deflection of the lid, and the lid, the seat, the coil frame, and A second resonance frequency determined by an equivalent mass of the coil and a spring constant between the coil and the coil frame;
It is characterized by having at least two resonance frequencies.
[0014]
Here, the equivalent mass M is expressed by the following equation (3), where M1 is the mass of the lid, M2 is the mass of the seat, M3 is the mass of the coil frame, and M4 is the mass of the coil. Is done.
[Equation 3]

[0015]
In the first aspect of the present invention, the vibration unit includes a coil, a coil frame for mounting the coil, a seat attached to the coil frame, and at least one part of which is restricted by the seat. And a lid. The vibrating means vibrates the vibrating portion. At this time, a portion of the lid that is not restrained by the seat is bent by its own weight, so that one vibration system is formed in the lid. The resonance frequency of the vibration system, that is, the first resonance frequency is determined by the mass of the portion of the lid that is not restrained by the seat and the spring constant caused by the deflection of the lid.
[0016]
In addition, since the structure is as if a spring is provided between the coil that is a non-rigid body and the coil frame that is a rigid body, from a wide viewpoint, the lid, the seat, and the coil frame And another coil constitute a vibration system. The resonance frequency of the vibration system, that is, the second resonance frequency is determined by the lid, the seat, the coil frame, and the equivalent mass M of the coil and the spring constant between the coil and the coil frame.
[0017]
Therefore, the vibration part has at least two resonance frequencies, the first resonance frequency and the second resonance frequency. Thus, in the process of exciting the vibration part, the resonance at the first resonance frequency is changed again after the first resonance at the second resonance frequency is finished, and the vibration level of the vibration part after the first resonance is finished. Therefore, the maximum frequency can be reliably and easily raised.
[0018]
The invention described in claim 2 is the vibrator according to claim 1 ,
The lid body (22) is a plate-like plate having a flat circular shape, and a radial circumferential end portion thereof is evenly supported by the seat body (21) in a plan view, and a part of the radial circumferential end portion. Only is fixed to the seat body.
[0019]
According to the second aspect of the present invention, the plate-like lid having a flat circular shape is fixed to the seat body only in a part in the radial peripheral end in plan view. Since it is supported evenly, it is possible to reduce the stress concentration generated in the fixing portion between the lid and the seat due to the bending of the lid even during vibration by the vibration means, and to ensure the rigidity of the vibration part. Further, since the lid body is evenly supported by the seat body, the stability of the vibration part can be ensured.
[0020]
The invention described in claim 3 is the vibrator according to claim 1 or 2 ,
The seat (21) has a recess (21a), and the lid (22) is attached so as to close the recess.
[0021]
According to the invention described in claim 3 , in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2 , the lid is attached so as to close the recess of the seat, and between the lid and the seat Since the hollow portion is formed, the mass of the entire vibration portion can be reduced by that amount. Therefore, the resonance frequency can be increased while ensuring the rigidity and stability.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing a main part configuration of a vibrator 1 according to the present invention. The vibration exciter 1 is generally composed of a vibration unit 2, a vibration unit main body 101, a pair of excitation coils 102 and 102, a drive coil 104 mounted on a coil frame 103, and a support spring 106.
[0023]
In addition, in the vibrator 1 shown in FIG. 1, each part which attached | subjected the same code | symbol as FIG. 4 is the same as that of the component of the vibrator 100 shown in FIG. 4, Therefore Detailed description about them is abbreviate | omitted.
[0024]
The vibrator 1 according to the present invention is characterized in that the vibration part 2 includes a seat body 21 having a concave portion 21a and a lid body 22 that closes the concave portion 21a of the seat body 21. Yes. The seat body 21 is formed by hollowing out a cylindrical metal made of aluminum or the like. The lid 22 is a plate having a circular shape in plan view. Further, the lid 22 is made of a metal such as high carbon steel, and is bent even though it is minute when the vibrating portion 2 vibrates.
[0025]
Further, as shown in FIG. 1, the periphery of the lid body 22 is evenly supported by the seat body 21, and only a part of the periphery is fixed to the seat body 21 by a plurality of table inserts 23. Yes. Thus, a cylindrical hollow portion is formed inside the vibrating portion 2.
[0026]
The table inserts 23 are arranged at equal intervals on the peripheral edge of the upper surface of the lid 22 as shown in FIG. These table inserts 23 are for fixing the seat body 21 and the lid body 22 as described above, and further, a screw groove 23a for attaching a device under test is formed on the head thereof. Yes.
[0027]
FIG. 3 is a view showing an attachment mode of the DUT. In FIG. 3, reference numeral 30 represents a device under test, reference numeral 31 represents a jig, and reference numeral 32 represents a bolt. The device under test 30 is an object of a vibration test. For example, a printed circuit board or a small electronic device as an industrial product corresponds to this. A device under test 30 having various shapes is directly fixed to the jig 31. Further, the jig 31 is provided with a through hole through which the bolt 32 can pass.
[0028]
When attaching the DUT 30 to the vibration part 2, the bolt 32 is passed through the through hole of the jig 31, and the bolt 32 passed through is screwed into the screw groove 23 a formed in the head of the table insert 23. In this way, the device under test 30 that is directly fixed to the jig 31 can be attached to the vibration part 2.
[0029]
Next, the vibration mode of the vibration unit 2 will be described. The vibrating portion 2 vibrates in the vertical direction via the support spring 106. At this time, the central portion of the lid 22 that is not restrained by the table inserts 23 is very small in the vibrating direction due to inertial force due to its own weight. Will bend.
[0030]
Therefore, when the vibration unit 2 vibrates, one vibration system is formed in the lid 22, and when the vibration frequency of the vibration unit 2 reaches a certain value, the lid 22 resonates. This resonance frequency (hereinafter referred to as “fx”) is a mass m1 of a part of the lid body 22 (a central portion not restrained by the table insert 23...) And a spring constant k1 resulting from the deflection of the lid body 22. And is expressed by the following equation (4).
[Expression 4]

[0031]
Further, since the non-rigid drive coil 104 is mounted on the rigid coil frame 103, the combination of the drive coil 104 and the coil frame 103 does not constitute a rigid body. On the other hand, the seat body 21, the lid body 22, and the coil frame 103 are fixed, and a rigid body is formed in these.
[0032]
Therefore, from a broad viewpoint, the seat body 21, the lid body 22, the coil frame 103, and the drive coil 104 constitute another vibration system. When the vibration frequency of the vibration unit 2 reaches a certain value, the drive coil 104 resonates. This resonance frequency (hereinafter referred to as “fy”) is equivalent to the equivalent mass M of the seat body 21, the lid body 22, the coil frame 103, and the drive coil 104, and the spring constant k 2 between the coil frame 103 and the drive coil 104. And is expressed by the following equation (5).
[Equation 5]

[0033]
Here, the equivalent mass M is expressed by the following equation (M1), where the mass (total mass) of the lid body 22 is M1, the mass of the seat body 21 is M2, the mass of the coil frame 103 is M3, and the mass of the drive coil 104 is M4. 6).
[Formula 6]

[0034]
Therefore, the vibration exciter 1 has two resonance frequencies fx and fy during vibration. Hereinafter, the vibration characteristics of the vibrator 1 will be described. FIG. 4 shows the vibration characteristics of the vibration unit 2 in the vibrator 1. In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency (frequency), and the vertical axis represents acceleration (vibration level). As described above, since the vibration exciter 1 has two resonance frequencies fx and fy, the lid 22 or the drive coil 104 resonates and the vibration level increases remarkably when the frequencies reach the fx and fy. .
[0035]
Note that the vibration unit 2 is preferably designed so that the two resonance frequencies fx and fy are appropriately close to each other according to the equations (4), (5), and (6). In this way, as shown in FIG. 4, even after the first resonance at the resonance frequency fy, the vibration level can be prevented from falling below a predetermined value until the next resonance at the resonance frequency fx.
[0036]
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the high frequency region of the frequency fmax that is slightly higher than the resonance frequency fx, the vibration level of the vibration unit 2 is below a predetermined value. Therefore, the maximum frequency that can be tested with the vibrator 1 is preferably set in advance to fmax.
[0037]
As described above, according to the vibration exciter 1 in the present embodiment, since it has two resonance frequencies, the vibration unit 2 starts resonance again after the first resonance is completed in the process of increasing the frequency. . As a result, it is possible to avoid that the vibration level of the vibration unit 2 falls below a predetermined value immediately after the end of the first resonance. Therefore, the maximum frequency that can be tested by the vibrator 2 can be substantially increased. That is, the maximum frequency of the vibration exciter 1 can be easily increased simply by configuring the vibration unit 2 as described above.
[0038]
Further, the lid body 22 is fixed to the seat body 21 by a table insert 23... Only in a part in the radial direction in the plan view, but the circumferential end portion is equally supported by the seat body 21. Therefore, even during vibration, the stress concentration generated in the fixing portion between the lid body 22 and the seat body 21 due to the bending of the lid body 22 can be reduced, and the rigidity of the vibration portion 2 can be secured. In addition, since the lid body 22 is evenly supported by the seat body 21, the stability of the vibration unit 2 can be ensured.
[0039]
Further, the lid body 22 is attached so as to close the concave portion 21a of the seat body 21, and a hollow portion is formed between the lid body 22 and the seat body 21, so that the vibration part 2 as a whole is correspondingly formed. Weight can be reduced. Therefore, the resonance frequency can be increased while ensuring the rigidity and stability.
[0040]
Furthermore, the vibration exciter 1 in the present embodiment can be configured by changing only the design corresponding to the vibration part of a known general vibration exciter as shown in FIG. Therefore, the vibrator 1 can be realized relatively easily.
[0041]
In addition, the description content in this Embodiment is a suitable example of the vibrator to which this invention is applied, and this invention is not limited to this.
[0042]
For example, although the vibration unit 2 is configured to have two resonance frequencies, a vibrator having two or more resonance frequencies can be configured by simultaneously providing the vibration unit 2 with a plurality of lids 22.
[0043]
The vibrating unit 2 may be configured such that a plurality of lids 22 having different masses and spring constants can be appropriately replaced with the seats 21. By doing so, vibration tests under various conditions can be easily performed. On the other hand, the lid body 22 and the seat body 21 of the vibration unit 2 may be integrally formed. In this case, the structure of the vibration part 2 can be simplified.
[0044]
Further, the vibration exciter 1 may be provided with a mechanism for adjusting the air pressure in the hollow portion of the vibration part 2. In that case, the spring constant k1 of the lid 22 can be made variable. Further, the hollow portion may be filled with an elastic body or the like.
[0045]
Furthermore, the vibration method of the vibration part 2 is not specifically limited. For example, the exciting coils 102 and 102 may be replaced with permanent magnets. In addition, a well-known pressure adjusting means such as a pump may be employed to vibrate the vibration unit 2 with atmospheric pressure or hydraulic pressure.
[0046]
In addition, it is needless to say that the detailed configuration and operation of the vibrator 1 such as the number of bolts 32 and table inserts 23 can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
[0048]
According to the first aspect of the present invention, in the process of exciting the vibration section, after the first resonance at the second resonance frequency is completed, the resonance at the first resonance frequency is changed again, and the first resonance is completed. Therefore, it is possible to prevent the vibration level of the vibration part from being lowered, so that the maximum frequency can be reliably and easily raised.
[0049]
According to the second aspect of the present invention, since the lid body is evenly supported by the seat body, the lid body and the seat body are caused to bend due to the deflection of the lid body even during vibration by the vibration means. The stress concentration can be reduced and the rigidity of the vibration part can be secured. Moreover, the stability of the vibration part can be ensured.
[0050]
According to the invention described in claim 3 , in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2 , since a hollow portion is formed between the lid and the seat, the mass of the entire vibration part is accordingly increased. Can be reduced in weight. Therefore, the resonance frequency can be increased while ensuring rigidity and stability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a vibration exciter according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic plan view of the vibrator according to the embodiment.
FIG. 3 is a view showing a manner in which the device under test is attached to a vibration exciter.
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of the vibrator according to the embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal schematic view of a vibrator according to the prior art.
FIG. 6 is a diagram illustrating frequency characteristics of a vibration exciter according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exciter 2 Vibrating part 21 Seat 21a Recessed part 22 Cover 23 Table insert 23a Screw groove 30 Test object 31 Jig 32 Bolt 100 Exciter 101 Exciting part main body 102 Excitation coil 103 Coil frame 104 Drive coil 105 Vibration Part 106 Support spring

Claims (3)

In a vibration exciter comprising: a vibration part including a coil and a coil frame for mounting the coil; and a vibration means for vibrating the vibration part.
The vibrating part is
A seat attached to the coil frame;
At least one lid body that is restrained only partly by the seat body and that can be deflected by its own weight when being vibrated by the vibration means,
When the vibration unit is vibrated by the vibration means,
A first resonance frequency determined by a mass of a portion of the lid that is not constrained by the seat and a spring constant caused by the deflection of the lid, and the lid, the seat, the coil frame, and A second resonance frequency determined by an equivalent mass of the coil and a spring constant between the coil and the coil frame;
A vibration exciter having at least two resonance frequencies. The lid body is a plate-like plate having a planar circular shape, and a radial circumferential end portion is evenly supported by the seat body in a plan view, and only a part of the radial circumferential end portion is attached to the seat body. 2. The vibration exciter according to claim 1 , wherein the vibration exciter is fixed. The vibration exciter according to claim 1 or 2 , wherein the seat has a recess, and the lid is attached so as to close the recess.

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