JP5415421B2 - 改良された振動テーブルフレーム - Google Patents

Description

本発明は、振動試験テーブル（vibrator testing table）に関し、特に、新たなテーブルフレーム設計に関する。

製造業者が何らかの種類の試験を行うことなく製品を販売することはほとんどない。そのような試験は、特定の部品がしっかりと固定されているか否かを手で確かめるといった単純なものであるか、又は「耐久性試験」のように複雑なものである場合もある。耐久性試験（又はしばしば呼称として「耐久性スクリーニング」）においては、「初期不良」を有する製品は試験中に完全に故障する。或いは、そのような試験の結果として、或る製品が動作環境における早期故障の可能性を示すこともある。

耐久性試験は、過酷な用途において使用され、且つ例外的に高い信頼性が要求される製品に対して最も頻繁に採用される。例としては、地上を走行する軍用機器に用いられる製品、及び原則的に全ての種類の航空機において用いられる製品（例えば電子製品及び電気機械製品）が挙げられる。

耐久性試験は、いくつかの異なる方法のうちのいずれかで実行することができる。或る種の試験方法は、製品に急激な温度変化を加えることを含む。一例として、試験チャンバを使用して、製品の温度を、或る時間（例えば５分間）にわたって−７０℃〜２００℃に変化させることができる。別の種類の試験方法は、試験チャンバを使用して、製品の周りの空気の相対湿度を繰り返し劇的に変化させることを含む。また、湿度をベースとする試験には、温度をベースとする試験も伴う場合があり、その逆の場合もある。

さらに別の種類の耐久性試験は、実際の製品の使用中に直面し得る種類の振動を製品に与えることによって、製品を試験することを含む。例えば、特許文献１（Larsen）は、記載されている装置を用いて、飛行機、船等の電気装置を振動試験することを説明している。特許文献２（Barrows）に記載されているユニットは、自動車の部品を試験するために使用されるとされている。また、振動試験は多くの場合、別の方法、例えば温度を使用する試験と併せて行われる。

振動試験は、試験対象製品を何らかの種類のプラットフォーム又はテーブル上に載置し、次いで回転する偏心器又は線形振動器を使用してテーブルを振動させることによって実行される。振動運動を生じさせるために使用される機構（device）の例が、Barrows特許及び特許文献３（Stafford）及び特許文献４（Baker et al.）に示されている。

一般に、製品に振動を加えることによってそのような製品を耐久性試験するために使用されるテーブルには大きく２つの種類があり、すなわち可撓性の種類と剛性の種類である。前者の例が特許文献５（Baker et al.）に開示されており、２つのプレートの間に撓み部材、すなわちハニカム構造を有する。後者の例は、特許文献６（Hobbs）の図１２〜図１４に開示されており、上側プレートと下側プレートとの間に剛性のコアプレートを有する。

従来技術の振動テーブル（vibrator table）は、それらの意図される目的に関しては概ね満足のいくものであったが、欠点がないわけではない。多自由度の試験振動は通常、３つの軸、すなわちｘ軸、ｙ軸及びｘ軸で起こる。剛性テーブル設計においては、１つの軸（通常はｚ軸）において有意により大きい振動エネルギーが生じる。さらなる欠点は、０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの帯域においては最小限のエネルギーしか加えられないことである。この剛性の設計は、区分されたプレートのグループ分け、異なる材料の複合層（composite of layers）、又はこれら２つの組合せを有する可撓性のテーブル設計につながっている。これらのテーブルは、０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの帯域においてエネルギーを増加させるように働くが、３つの軸間のエネルギーを依然として標準化していない。

既知の可撓性テーブルの欠点は、可撓性テーブルが、生産するのが困難な複雑な層構造（layering）を使用するため、製造に高い費用がかかることである。さらに、そのようなテーブルは、使用されている材料、すなわち材料を共に接着する接合材料（interface）が経時的に劣化するため、より急速に磨耗するか又は故障する。

したがって、振動器駆動型テーブルフレームを改良し、上記問題のいくつか及び従来技術の欠点を克服することが、明らかな前進となるであろう。

米国特許第２，４３８，７５６号 米国特許第３，７４８，８９６号 米国特許第４，１０６，５８６号 米国特許第５，１５４，５６７号 米国特許第４，７３５，０８９号 米国特許第５，４１２，９９１号

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いくつかを克服する、改良された振動テーブルフレームを提供することを本発明の目的とする。

本発明の別の目的は、製造が容易且つ／又は安価である、可撓性設計の改良された振動テーブルフレームを提供することである。

本発明の別の目的は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸にわたってエネルギーレベルが均一である、改良された振動テーブルフレームを提供することである

本発明の別の目的は、０Ｈｚ〜１０００Ｈｚで試験される対象物に加わるエネルギーを改善する、改良された振動テーブルフレームを提供することである。

これら及び他の目的を達成する方法は、以下の説明及び図面から明らかとなる。

好ましい実施の形態では、振動テーブル装置が、少なくとも２つの振動器によって駆動され、上面及び下面を有し、且つｘ軸及びｙ軸を画定する主テーブル部材を含む。この実施の形態の改良は、主テーブル部材の上面及び下面の少なくとも一方が、実質的に平行な第１の複数チャネルのそれぞれの開口と、実質的に平行であり且つ第１の複数チャネルに対して実質的に垂直な第２の複数チャネルのそれぞれの開口とを画定することを含む。

第２の実施の形態では、第１の複数チャネルは、ｘ軸と実質的に平行である。代替的には、第１の複数チャネルは、ｘ軸に平行な状態からずらされ得る。そのような実施の形態では、ｘ軸に平行な状態から約４５度ずらされていることが望ましい。

第３の実施の形態では、上面及び下面の上記少なくとも一方は、上面である。この場合、下面は、実質的に平行な第３の複数チャネルのそれぞれの開口と、実質的に平行であり且つ第３の複数チャネルに対して実質的に垂直な第４の複数チャネルのそれぞれの開口とを画定し、それによって、部材の上面は複数のプラットフォームを含む。

別の実施の形態では、上面及び下面の少なくとも一方によって画定される第１の複数チャネルは、互いに実質的に等しく離間しており、上面及び下面の少なくとも一方によって画定される第２の複数チャネルは、互いに実質的に等しく離間しており、それによって、交差するチャネルの格子を形成する。

さらなる実施の形態では、第１の複数チャネル、第２の複数チャネル、第３の複数チャネル及び第４の複数チャネルそれぞれのチャネルは、互いに実質的に等しく離間しており、それによって、交差するチャネルの上側格子及び下側格子を形成する。

さらに他の実施の形態では、第１の複数チャネル及び第３の複数チャネル、並びに／又は第２の複数チャネル及び第４の複数チャネルは互いにずらされている。

またさらなる実施の形態では、第１の複数チャネルと第２の複数チャネルとの少なくとも１つの交点が、交点のほとんどではないとしても、開口を画定する。

別の実施の形態では、振動テーブル装置において使用する主テーブル部材が、上面、下面、２つの長さ側側面及び２つの幅側側面を含む。この部材はまた、該部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第１の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の上面に開いている、第１の複数チャネルと、該部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第２の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の上面に開いている、第２の複数チャネルとを含む。

さらなる実施の形態では、テーブル部材は、該部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第３の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の下面に開いている、第３の複数チャネルと、該部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第４の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の下面に開いている、第４の複数チャネルとを含む。

他の実施の形態では、第１の複数チャネル及び第３の複数チャネルは２つの幅側側面間に延びる。代替的には、第１の複数チャネル及び第３の複数チャネルのチャネルはそれぞれ、長さ側側面と幅側側面との間に延びてもよい。

さらに他の実施の形態では、第１の複数チャネル及び第２の複数チャネルは互いに対して実質的に垂直であり、且つ／又は第３の複数チャネル及び第４の複数チャネルは互いに対して実質的に垂直である。

またさらなる実施の形態では、試験装置を準備することを含む方法が開示され、この装置は、主テーブル部材と、該主テーブル部材に取り付けられた複数の振動器とを含む。この部材は、上面、下面、２つの長さ側側面、２つの幅側側面を有する。この部材は、該部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第１の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の上面に開いている、第１の複数チャネルと、該部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第２の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の上面に開いている、第２の複数チャネルとをさらに含む。この方法は次いで、試験対象製品を主テーブル部材に固定すること、及び振動器を通電することを含む。

別の実施の形態では、この方法はまた、部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第３の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の下面に開いている、第３の複数チャネルと、部材内で互いに対して実質的に平行に画定される第４の複数チャネルであって、上記側面のうち２つの側面間に延びると共に該部材の下面に開いている、第４の複数チャネルとを含むテーブル部材を利用することを含む。

本発明の利点には２つの点がある。第１に、本発明は、１０００Ｈｚ未満でより多くの振動エネルギーを試験対象物に伝達することを可能にし、第２に、本発明は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸間でエネルギーをより一定にすることを可能にする。これは図１０及び図１１に示される。図１０は、典型的な従来技術のテーブルフレーム設計において伝達されるエネルギーを示す。ｘ軸及びｙ軸から分かるように、１０００Ｈｚ未満ではエネルギーはほとんど伝達されない。さらに、ｚ軸のエネルギーはｘ軸又はｙ軸のエネルギーよりも大きい。

比較のために、図１１には、本発明に従って作製されたテーブルのエネルギー伝達が示されている。この図は、１０００Ｈｚ未満のエネルギー伝達が改善されていることと、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸にわたってエネルギーがさらにより一定していることを示す。

本発明によるテーブルフレームの好ましい実施形態の上面斜視図である。 図１のテーブルフレームの上面図である。 図１のテーブルフレームの側面図である。 図１のテーブルフレームの底面斜視図である。 図１のテーブルフレームの底面図である。 テーブルフレームの代替的な実施形態の上面斜視図である。 図６のテーブルフレームの底面斜視図である。 振動器が取り付けられており、スタンドオフを介してテーブルフレームに固定されている試験対象物を含む、図１のテーブルフレームの側面図である。 振動器が取り付けられており、テーブルフレームに直接固定されている試験対象物を含む、図１のテーブルフレームの側面図である。 典型的な従来技術の振動テーブルフレームのｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿う振動エネルギーを示す図である。 本発明に従って作製される振動テーブルフレームのｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿う振動エネルギーを示す図である。

ここで図１〜図５を参照すると、本発明の振動テーブルフレーム又は部材１０の非常に好ましい実施形態が示されている。テーブルフレーム１０は、上面１２及び下面１４を含み、長さ側側面１６及び幅側側面１８を有する。テーブルフレーム１０は、ｘ軸２０及び垂直なｙ軸２２を画定する。これらの好ましい実施形態では、テーブルフレーム１０は正方形であるように示されているが、テーブルフレームの形状は、円形、矩形、又は不整形（図示せず）のような、当業者に既知の任意の形状であり得る。円形又は不整形の形状では、ｘ軸及びｙ軸は、試験を達成するために必要に応じて画定され得る。

テーブルフレーム１０は、両面に複数のチャネル２４を画定する。チャネル２４の第１の複数チャネル２６が、テーブルフレーム１０において互いに平行に画定され、幅側側面１８間に延びる。チャネル２４の第１の複数チャネル２６はそれぞれ、上面１２及び幅側側面１８に開いている。この好ましい実施形態では、チャネル２４の第１の複数チャネル２６はｘ軸２０に対しても平行である。チャネル２４の第２の複数チャネル２８が、テーブルフレーム１０において互いに平行に画定され、長さ側側面１６間に延びる。チャネル２４の第２の複数チャネル２８はそれぞれ、上面１２及び長さ側側面１６に開いている。この好ましい実施形態では、チャネル２４の第２の複数チャネル２８はｙ軸２２に対しても平行である。

図５において最もよく分かるように、下面１４も、２つの別個の複数のチャネル２４を含む。チャネル２４の第３の複数チャネル３０が、テーブルフレーム１０において互いに平行に画定され、幅側側面１８間に延びる。チャネル２４の第３の複数チャネル３０はそれぞれ、下面１４及び幅側側面１８に開いている。この好ましい実施形態では、チャネル２４の第３の複数チャネル３０はｘ軸２０に対しても平行である。チャネル２４の第４の複数チャネル３２が、テーブルフレーム１０において互いに平行に画定され、長さ側側面１６間に延びる。チャネル２４の第４の複数チャネル３２はそれぞれ、下面１４及び長さ側側面１６に開いている。この好ましい実施形態では、チャネル２４の第４の複数チャネル３２はｙ軸２２に対しても平行である。

複数のチャネル２４それぞれにおいて、チャネル２４が互いに等しく離間していることが非常に好ましい。図２及び図５において最もよく分かるように、この間隔により、上面１２及び下面１４の両方に、交差するチャネル２４の格子状の構造が形成される。ここで図３を参照すると、平行な複数のチャネル２４、例えば第２の複数チャネル２８及び第４の複数チャネル３２（両方とも長さ側側面１６間において、ｙ軸２２に平行に延びる）が、互いにずれて配置されていることも非常に好ましい。それによって、必要な強度は依然として与えつつも、テーブルフレーム１０の材料をできる限り減らす。しかし、他のあまり好ましくない実施形態（図示せず）では、各チャネル２４が深くないか又はテーブルフレーム１０がより厚い場合には、チャネル２４はあまりずらされないか又は互いに並べることさえできる。

テーブルフレーム１０の上面１２は、複数のプラットフォーム３４をさらに含む。プラットフォーム３４は、交差するチャネル２４の格子によって画定され、したがって互いに等しく離間している。好ましい実施形態では、プラットフォーム３４は取り付け孔３６を含む。以下でさらに説明するように、取り付け孔３６は、試験対象物を取着するために、又はスタンドオフを取り付けるために使用することができる。

第１の複数チャネル２６のチャネル２４と、第２の複数チャネル２８のチャネル２４との交点は、開口３８をさらに画定し得る。非常に好ましい実施形態では、これらの交点の、全てではないにしてもほとんどが開口３８を画定し、開口３８は円形である。この開口の目的には２つの点がある。第１に、可撓性を最大にするためにフレーム１０の材料の量を最小限に抑えることであり、第２に、振動器４０のための取着点を与えるためである。テーブルフレーム１０自体は、ポリマー又はマグネシウムのような、当業者に既知の様々な材料から作製することができるが、テーブルフレーム１０はアルミニウムから作製されるのが好ましい。

本発明の代替的な実施形態が図６及び図７に示されている。この実施形態において、チャネル２４はそれぞれ、長さ側側面１６と幅側側面１８との間を延びる。第１の複数チャネル２６のチャネル２４及び第３の複数チャネル３０のチャネル２４は、ｘ軸と平行な状態から約４５度ずらされている。第２の複数チャネル２８及び第４の複数チャネル３２はそれぞれ、第１の複数チャネル２６及び第３の複数チャネル３０に対して実質的に垂直であるため、第２の複数チャネル２８及び第４の複数チャネル３２は、ｙ軸から約４５度ずらされている。

ここで図８及び図９を参照すると、テーブルフレーム１０は、使用時には、当該技術分野で既知の振動試験装置（図示せず）の一部である。振動器４０は、この好ましい実施形態のテーブルフレーム１０の開口３８に取り付けられる。次いで、試験対象物４２がテーブルフレーム１０に固定される。これはさまざまなやり方で行うことができる。例えば、図８は、複数のスタンドオフ４４の上面でテーブルフレーム１０に固定されている対象物４２を示し、このスタンドオフ４４は、テーブルフレーム１０の取り付け孔３６に取り付けられている。代替的には、図９に示すように、対象物４２は、テーブルフレーム１０上に直接置いてもよい。対象物４２を取り付けると、振動器４０が通電され、テーブルフレーム１０及び対象物４２が振動する。

本発明の原理を特定の実施形態と関連して示し説明したが、そのような実施形態は例示であり、限定するものではないことを理解されたい。

Claims (24)

1. 少なくとも２つの振動器によって駆動される主テーブル部材を含む振動テーブル装置であって、
   前記主テーブル部材は、上面及び下面を含み、且つｘ軸及びｙ軸を画定し、
   前記上面が、実質的に平行な第１の複数チャネルのそれぞれの開口と、実質的に平行であり且つ前記第１の複数チャネルに対して実質的に垂直な第２の複数チャネルのそれぞれの開口とを画定し、
   前記下面は、実質的に平行な第３の複数チャネルのそれぞれの開口と、実質的に平行であり且つ前記第３の複数チャネルに対して実質的に垂直な第４の複数チャネルのそれぞれの開口とを画定し、
   前記第１の複数チャネル及び前記第３の複数チャネルは互いにずらされている、装置。
2. 前記第１の複数チャネルは、前記ｘ軸と実質的に平行である、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の複数チャネルは、前記ｘ軸に平行な状態からずらされている、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の複数チャネルは、前記ｘ軸に平行な状態から約４５度ずらされている、請求項３に記載の装置。
5. 前記部材の前記上面は複数のプラットフォームを含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１の複数チャネルは、互いに実質的に等しく離間しており、前記第２の複数チャネルは、互いに実質的に等しく離間しており、それによって、交差するチャネルの格子を形成している、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１の複数チャネル、前記第２の複数チャネル、前記第３の複数チャネル及び前記第４の複数チャネルのそれぞれのチャネルは、互いに実質的に等しく離間しており、それによって、交差するチャネルの上側格子及び下側格子を形成している、請求項１に記載の装置。
8. 前記第２の複数チャネル及び前記第４の複数チャネルは互いにずらされている、請求項１に記載の装置。
9. 前記第１の複数チャネルと前記第２の複数チャネルとの少なくとも１つの交点が開口を画定する、請求項７に記載の装置。
10. 前記第１の複数チャネルのチャネルと前記第２の複数チャネルのチャネルとの交点のほとんどが開口を画定する、請求項９に記載の装置。
11. 少なくとも１つのプラットフォームが取り付け孔を画定する、請求項１０に記載の装置。
12. 振動テーブル装置において使用する主テーブル部材であって、
    上面、下面、２つの長さ側側面、及び２つの幅側側面と、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記上面に開いている第１の複数チャネルと、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記上面に開いている第２の複数チャネルと、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記下面に開いている第３の複数チャネルと、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記下面に開いている第４の複数チャネルと、を有し、
    前記第１の複数チャネル及び前記第３の複数チャネルは互いにずらされている、主テーブル部材。
13. 前記第１の複数チャネル及び前記第３の複数チャネルは、前記２つの幅側側面間に延びる、請求項１２に記載の主テーブル部材。
14. 前記第１の複数チャネル及び前記第３の複数チャネル内のチャネルはそれぞれ、前記長さ側側面の一つと前記幅側側面の一つとの間に延びる、請求項１２に記載の主テーブル部材。
15. 前記第１の複数チャネル及び前記第２の複数チャネルは、互いに対して実質的に垂直である、請求項１３に記載の主テーブル部材。
16. 前記第３の複数チャネル及び前記第４の複数チャネルは、互いに対して実質的に垂直である、請求項１５に記載の主テーブル部材。
17. 前記第１の複数チャネルは互いに実質的に等しく離間しており、前記第２の複数チャネルは互いに実質的に等しく離間しており、それによって、交差するチャネルの上側格子を形成している、請求項１２に記載の主テーブル部材。
18. 前記第３の複数チャネルは互いに実質的に等しく離間しており、前記第４の複数チャネルは互いに実質的に等しく離間しており、それによって、交差するチャネルの下側格子を形成している、請求項１７に記載の主テーブル部材。
19. 前記第１の複数チャネルのうちの１つと前記第２の複数チャネルのうちの１つとの少なくとも１つの交点が、開口を画定している、請求項１８に記載の主テーブル部材。
20. 前記第１の複数チャネルと前記第２の複数チャネルとの交点のほとんどが、開口を画定している、請求項１９に記載の主テーブル部材。
21. 前記第１の複数チャネル及び前記第２の複数チャネルを画定している前記部材の上側が、複数のプラットフォームである、請求項２０に記載の主テーブル部材。
22. 前記プラットフォームの少なくとも１つは取り付け孔を画定している、請求項２１に記載の主テーブル部材。
23. 前記第２の複数チャネル及び前記第４の複数チャネルは互いにずらされている、請求項１８に記載の主テーブル部材。
24. 振動試験する方法であって、
    主テーブル部材と、前記主テーブル部材に取り付けられた複数の振動器とを含む試験装置を準備し、
    前記部材は、
    上面、下面、２つの長さ側側面、及び２つの幅側側面と、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記上面に開いている第１の複数チャネルと、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記上面に開いている第２の複数チャネルと、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記下面に開いており、且つ前記第１の複数チャネルからずらされている第３の複数チャネルと、
    前記部材内において互いに対して実質的に平行に画定され、前記側面のうち２つの側面間に延びると共に前記部材の前記下面に開いており、且つ前記第２の複数チャネルからずらされている第４の複数チャネルとを有し、試験対象製品を前記主テーブル部材に固定し、
    前記振動器を通電する、方法。

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