JP6277820B2 - 打撃試験用ヘッド、打撃試験用ハンマ、打撃試験装置及び打撃試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象物の固有値を測定するための打撃試験用ヘッド、打撃試験用ハンマ、打撃試験装置及び打撃試験方法に関する。

対象物の固有値を測定して、対象物の振動解析を行うために、対象物に衝撃を加える打撃試験が知られている。打撃試験では、インパクトハンマ等を用いて、インパクトハンマのハンマヘッドを対象物に衝突させる。この種の試験では一般的に、対象物と衝突するハンマヘッドの接触部の材質、形状、重量によって、対象物に加振する周波数が決定される。
図１４に、本発明に関連する打撃試験用ハンマを説明するための模式図を示す。図１４に示すように、ハンマヘッドの接触部の材質を例えば、金属材、樹脂材、エラストマー（ゴム）に変更することによって、対象物に加振する周波数を選択できる。しかしながら、接触部の交換が容易ではなく、対象物に加振する周波数に応じて、複数種類の打撃試験用ハンマからいずれかを選択して用いる必要があった。
このため、対象物と接触部との接触時間を変更することで、同一の接触部を用いる場合であっても、対象物に加振する周波数を変更可能な構造が求められている。対象物と接触部との接触時間を変更可能な構成としては、例えば特許文献１〜３が開示されている。

特許文献１には、対象物に接触するハンマヘッドと、ハンマヘッドと一体化された軸と、軸に挿入された複数のハンマウエイトと、各ハンマウエイト間を接続する弾性部材と、を有する衝撃加振ハンマが記載されている。この構成では、ハンマヘッドが対象物に接触した後、ハンマウエイトが軸に沿って摺動することで、対象物に加える衝撃を持続させる。
特許文献２には、接触部に隣接して配置されたロードセルと、ハンマヘッドの内部との間に、弾性体であるゴムが配置された衝撃加振用ハンマが記載されている。この構成では、ハンマヘッドの内部に配置されたゴムを交換することにより、対象物と接触部との接触時間が変更可能にされている。
特許文献３には、ハンマヘッドの後方に隣接して、弾性体と錘が設けられたハンマ構造が記載されている。このハンマ構造は、特許文献１とほぼ同様の構造であるが、錘の交換性が向上されている。

実開昭６１−１４９８５４号公報 実開昭６３−１４６７４８号公報 特開２００８−２３３０１６号公報

上述したように、同一の接触部を用いて対象物に衝撃を加える場合において、対象物に加振する周波数を変更するためには、対象物と接触部との接触時間を変更する必要がある。
特許文献１に記載された衝撃加振ハンマでは、接触時間を変更するために、ハンマウエイト又は弾性部材を交換する必要があると共に、ハンマヘッド及びハンマウエイトを支持するロープの位置の調整作業も必要になる。このため、交換作業が繁雑であり、交換時間が長くなる不都合がある。また、ハンマウエイトと弾性部材との組み合わせが１つに限られるので、接触時間を変更するためには、様々な種類のハンマウエイトや弾性部材を準備しておく必要がある。
特許文献２に記載された衝撃加振用ハンマは、ゴムを交換することによって接触時間を変更することが可能であるが、ゴムを交換するためにハンマヘッドを分解する必要があり、交換の作業性が乏しく、交換時間が長くなる問題がある。
特許文献３に記載されたヘッド構造においても、ハンマヘッドに配置される錘は１つのままであり、特許文献１に記載された構成と同様に、錘と弾性体との組み合わせが限られている。このため、接触時間を変更するためには、様々な種類のハンマウエイトや弾性部材を準備しておく必要がある。

そこで、本発明は、ヘッド部材の接触部と対象物との接触時間を容易に変更可能とし、対象物に加振する周波数を容易に変更することができる打撃試験用ヘッド、打撃試験用ハンマ、打撃試験装置及び打撃試験方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る打撃試験用ヘッドは、対象物に衝突する接触部が端部に設けられたヘッド部材と、ヘッド部材の外側に一端が連結され、対象物に対するヘッド部材の衝突方向に平行である接触部の中心を通るヘッド部材の中心軸から離れる方向に他端が延ばされた弾性支持部材と、弾性支持部材に支持される錘と、を備える。

また、本発明に係る打撃試験用ハンマは、上記打撃試験用ヘッドと、打撃試験用ヘッドを支持する柄と、を備える。

また、本発明に係る打撃試験装置は、上記打撃試験用ヘッドと、打撃試験用ヘッドを対象物に対して近接離間する方向に移動可能に支持するヘッド支持機構と、を備える。

また、本発明に係る打撃試験方法は、上記打撃試験装置を用いて対象物に衝撃を加える打撃試験方法。

本発明によれば、ヘッド部材の接触部と対象物との接触時間を容易に変更可能とし、対象物に加振する周波数を容易に変更することができる。

第１の実施形態の打撃試験用ヘッドを示す側面図である。 第１の実施形態の打撃試験用ヘッドの構成例を示す平面図である。 第１の実施形態の打撃試験用ヘッドにおいて、弾性支持部材に錘を取り付けた状態を示す断面図である。 第１の実施形態の打撃試験用ヘッドにおいて、弾性支持部材に錘を取り付けた他の状態を示す断面図である。 第１の実施形態における打撃試験用ヘッドの動作を説明するための側面図である。 第１の実施形態の打撃試験用ヘッドの接触部を交換したときに、対象物に付与された振動を説明するための図である。 第１の実施形態の打撃試験用ヘッドを用いて、接触部と対象物との接触時間が延長された場合を説明するための図である。 第２の実施形態の打撃試験用ヘッドを示す平面図である。 第３の実施形態の打撃試験用ヘッドを示す平面図である。 第４の実施形態の打撃試験用ヘッドを説明するための図である。 第５の実施形態の打撃試験用ハンマを示す模式図である。 第６の実施形態の打撃試験装置を示す模式図である。 第７の実施形態の打撃試験装置を示す模式図である。 本発明に関連する打撃試験用ハンマを説明するための模式図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の打撃試験用ヘッドを用いて行われる打撃試験は、対象物の振動解析を行うために、対象物に与える打撃試験用ヘッドの入力値と、加速度センサによって検出された対象物からの出力値とに基づいて、振動の伝達状態を解析し、共振周波数や減衰が測定される。
図１に、第１の実施形態の打撃試験用ヘッドの側面図を示す。図２に、第１の実施形態の打撃試験用ヘッドの構成例の平面図を示す。
図１に示すように、第１の実施形態の打撃試験用ヘッド１は、対象物１０に衝突する接触部１２が端部に設けられたヘッド部材１１を備えている。また、打撃試験用ヘッド１は、ヘッド部材１１の外側に一端が連結され、対象物１０に対するヘッド部材１１の衝突方向に平行である接触部１２の中心を通るヘッド部材１１の中心軸Ｘから離れる径方向に他端が延ばされた弾性支持部材１３と、弾性支持部材１３に支持される錘１４と、を備えている。

ヘッド部材１１は、円柱状に形成されている。図１及び図２（ａ）に示すように、ヘッド部材１１の外周部には、中心軸Ｘを挟んで対向する位置に、一組の弾性支持部材１３が配置されている。ヘッド部材１１の外周部には、弾性支持部材１３の一端部が着脱可能に取り付けられる連結部としての雌ネジ部が形成されている。本実施形態では、中心軸Ｘ方向において、ヘッド部材１１の中心に対して接触部１２とは反対側、すなわちヘッド部材１１の後方に、弾性支持部材１３の一端が連結される雌ネジ部が設けられている。
また、ヘッド部材１１の内部には、図示しないが、圧電素子を有するロードセルが設けられている。ロードセルは、ヘッド部材１１の接触部１２が対象物１０に衝突したときに衝撃力を検出する。
弾性支持部材１３は、板バネ等の弾性材料によってロッド状に形成されており、たわむことによってヘッド部材１１と錘１４との間にバネ性を与える。言い換えると、弾性支持部材１３は、錘１４を支持する梁として機能する。
弾性支持部材１３の一端部には、雄ネジ部が形成されており、雄ネジ部がヘッド部材１１の雌ネジ部に取り付けられる。錘１４は、円板状に形成されており、中央部に弾性支持部材１３が挿通される貫通穴が設けられている。
なお、本発明に係る打撃試験用ヘッドは、少なくとも１つの弾性支持部材１３及び錘１４を有すればよい。しかし、対象物１０の衝突面に対するヘッド部材１１の中心軸Ｘの傾きが重要である場合には、ヘッド部材１１の接触部１２の中心を通る中心軸Ｘ回りにおいて、錘１４を支持する複数の弾性支持部材１３が均等に配置される。
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、ヘッド部材１１の外周部には、錘１４を支持した一組の弾性支持部材１３が、中心軸Ｘを挟んで対向して配置されている。また、図２（ｂ）に示すように、ヘッド部材１１の外周部には、３つの弾性支持部材１３が、中心軸Ｘ回りの角度が互いに１２０度をなすように均等に配置されてもよい。

図３及び図４に、第１の実施形態の打撃試験用ヘッド１において、弾性支持部材１３に錘１４を取り付けた状態の断面図を示す。弾性支持部材１３上における錘１４の位置の変更は、例えば図３に示す構造を用いて行われる。
図３に示すように、弾性支持部材１３の他端部には、弾性支持部材１３の長手方向に対して錘１４を移動可能にする雄ネジ部１３ａが形成されている。錘１４の貫通穴には、雌ネジ部１４ａが形成されており、雌ネジ部１４ａが弾性支持部材１３の雄ネジ部１３ａに噛み合わされる。これによって、錘１４は、弾性支持部材１３に対して回転させることで、弾性支持部材１３の雄ネジ部１３ａに沿って容易に移動可能に設けられており、弾性支持部材１３に対する錘１４の位置を容易に調整可能とされている。錘１４は、ヘッド部材１１の中心軸Ｘに対する位置が調整された後、固定部材としてのナット１５が弾性支持部材１３の雄ネジ部１３ａに取り付けられることによって、弾性支持部材１３に対する錘１４の位置が固定される。

弾性支持部材１３上における錘１４の個数の変更は、例えば図４に示す構造を用いて行われる。本実施形態では、図４に示すように、弾性支持部材１３に同一の錘を２つ隣接して取り付けることで、１つの弾性支持部材１３に加わる重量が変更される。このように、必要に応じて、複数の錘１４を同一の弾性支持部材１３上に取り付けることで、１つに弾性支持部材１３当たりの荷重を容易に変更することが可能になる。この場合においても、弾性支持部材１３における複数の錘１４の位置を容易に調整可能であり、弾性支持部材１３に取り付けられた複数の錘１４の位置が、ナット１５を用いて固定される。

以上のように構成された打撃試験用ヘッド１を用いて、対象物１０に振動を付与する動作を説明する。図５に、第１の実施形態の打撃試験用ヘッド１の動作を説明するための側面図を示す。
まず、待機状態においては、図５（ａ）に示すように、ヘッド部材１１と錘１４は、対象物１０に対して等距離に位置していると見なして説明する。すなわち、待機状態では、中心軸Ｘ方向に対する移動に関して、ヘッド部材１１と錘１４とに時間差が無いものと考える。
打撃試験の開始時に、対象物１０に対してヘッド部材１１を衝突させる初期推進力をヘッド部材１１に与える。ヘッド部材１１に与える初期推進力の発生手段としては、特に限定されず、ヘッド部材１１に初期推進力を手動や機械的に加える構成が用いられる。

初期推進力がヘッド部材１１に加わることによって、対象物１０に向かってヘッド部材１１が移動を始める。このとき、図５（ｂ）に示すように、ヘッド部材１１の移動に伴って、弾性支持部材１３に撓り（しなり）が発生することで、弾性支持部材１３に支持された錘１４はヘッド部材１１よりも遅れて移動を始める。その後、ヘッド部材１１の接触部１２が対象物１０に衝突する。図５（ｃ）に示すように、ヘッド部材１１が対象物１０と衝突した時点においても、錘１４は対象物１０に向かって移動を続ける。
引き続き、ヘッド部材１１が対象物１０に衝突した後も、錘１４が対象物１０に向かって近づき続け、その後、図５（ｄ）に示すように、弾性支持部材１３の撓りの向き、すなわち湾曲する形状が逆転する。このときに、錘１４の重量が対象物１０に加わる。錘１４の重量が対象物１０に加わることで、ヘッド部材１１が対象物１０から離れる方向に作用する力が抑えられ、ヘッド部材１１と対象物１０とが接触し続ける。
次に、図５（ｅ）に示すように、再度、弾性支持部材１３の撓りの向きが逆転することで、ヘッド部材１１が対象物１０から離れる方向に作用する力を錘１４が発生する。錘１４が発生する力が、対象物１０から受けるヘッド部材１１自身の反発力と同一方向に作用し、ヘッド部材１１が対象物１０から離れる。

上述したように、ヘッド部材１１の移動に伴って弾性支持部材１３が撓ることによって、ヘッド部材１１の移動と錘１４の移動とに時間差が生じる。この時間差によって、ヘッド部材１１の接触部１２が対象物１０に接触している最中に錘の運動エネルギーが加わり、ヘッド部材１１の接触部１２が対象物１０から離れる方向に作用する反発力を抑えられる。これによって、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間が延長され、対象物に加振する周波数が小さくなる。

図６に、本実施形態の打撃試験用ヘッド１の接触部１２を交換したときに、対象物１０に付与された振動を説明するための図を示す。図７に、第１の実施形態の打撃試験用ヘッド１を用いて、接触部１２と対象物１０との接触時間が延長された場合を説明するための図を示す。
図６及び図７における破線に関しては、縦軸が、ヘッド部材１１に生じた衝撃力（ｍＮ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示している。図６及び図７における実線に関しては、縦軸が、対象物１０に生じた加速度（Ｇ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示している。また、図６及び図７では、同一の対象物１０の振動解析を行い、６ｍｓの範囲の解析結果を示している。
接触部１２を除いて構成が同一にされた打撃試験用ヘッド１を用いて場合において、図６（ａ）に接触部１２がゴムからなる場合を示し、図６（ｂ）に接触部１２がプラスチックからなる場合を示し、図６（ｃ）に接触部１２が真鍮からなる場合を示す。図６（ａ）に示すように、ゴムからなる接触部１２を用いた場合には、接触時間が３ｍｓであり、対象物１０に加振された周波数が４３７Ｈｚであった。図６（ｂ）に示すように、プラスチックからなる接触部１２を用いた場合には、接触時間が０．５ｍｓであり、対象物１０に加振された周波数が１１４８Ｈｚであった。図６（ｃ）に示すように、真鍮からなる接触部１２を用いた場合には、接触時間が０．３ｍｓであり、対象物１０に加振された周波数が２２３８Ｈｚであった。

図７には、錘１４の重量や弾性支持部材１３の配置等を変更することによって、図６において用いた打撃試験用ヘッド１とは異なる構成において、真鍮からなる接触部１２を有するヘッド部材１１を用いて振動解析を行った結果を示している。
図７に示すように、錘１４や弾性支持部材１３に関する構成を変更したとき、真鍮からなる接触部１２を用いた場合には、接触時間が０．５ｍｓになり、対象物１０に加振された周波数が１１４８Ｈｚになった。すなわち、図７に示した解析結果は、図６（ｂ）に示した解析結果と等しくなった。
したがって、錘１４や弾性支持部材１３に関する構成を変更することによって、図７及び図６（ｃ）に示すように、真鍮からなる接触部１２を用いた場合に、接触時間が延長された。このため、接触部１２の材質が真鍮である場合であっても、接触部１２の材質がプラスチックである場合と同等の接触時間を得ることができ、対象物１０に加振する周波数を小さくすることができた。
また、錘１４の材質を変更することによって、錘１４の重量が変化する。錘１４の重量が変化することで、弾性支持部材１３の撓りが変化し、ヘッド部材１１の移動に対する錘１４の移動の時間差が変化する。したがって、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間を変化させることが可能になり、接触時間を延長することができる。

図３に示したように、ヘッド部材１１の中心軸Ｘと、錘１４の位置（錘１４の重心）との間の距離を変更することによって、弾性支持部材１３の撓りが変化するので、中心軸Ｘ方向に対するヘッド部材１１の移動と錘１４の移動とに時間差が変化する。したがって、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間を変化させることが可能になり、接触時間を延長することができる。
また、図４に示したように、１つの弾性支持部材１３に取り付ける錘１４の個数を変更することで、１つの弾性支持部材１３に作用する複数の錘１４全体としての荷重が変化する。１つの弾性支持部材１３に対する錘１４の荷重が変化することで、弾性支持部材１３の撓りが変化する。弾性支持部材１３の撓りが変化することで、ヘッド部材１１の移動に対する錘１４の移動の時間差が変化する。したがって、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間を変化させることが可能になり、接触時間を延長することができる。
このように錘１４の運動エネルギーがヘッド部材１１に加わるタイミングを変更することにより、接触時間を容易に変更することができ、ヘッド部材１１が対象物１０に与える周波数を任意に変更することができる。

上述したように、第１の実施形態の打撃試験用ヘッド１によれば、弾性支持部材１３に取り付ける錘１４の重量、位置や個数を変更することで、弾性支持部材１３に生じる撓りを変化させることが可能になる。また、弾性係数が異なる弾性支持部材１３に変更することによっても、弾性支持部材１３に生じる撓りを変化させることが可能になる。これによって、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間を容易に変更できるので、対象物１０に加振する周波数を容易に変更することができる。

次に、他の実施形態について図面を参照して説明する。他の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材には、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
（第２の実施形態）
図８に、第２の実施形態の打撃試験用ヘッドの平面図を示す。図８に示すように、第２の実施形態の打撃試験用ヘッド２は、ヘッド部材１１と、複数の弾性支持部材１３と、各弾性支持部材１３に支持される第１の錘２４ａ及び第２の錘２４ｂと、を備えている。ヘッド部材１１の外周部には、第１の錘２４ａを支持する一組の弾性支持部材１３と、第２の錘２４ｂを支持する一組の弾性支持部材１３とが、中心軸Ｘ回り（周方向）において均等に４箇所に配置されている。
第１の錘２４ａと第２の錘２４ｂは、重量が異なっている。第１の錘２４ａは、ヘッド部材１１の中心軸Ｘを挟んで対向する位置に配置された一組の弾性支持部材１３にそれぞれ支持されている。同様に、第２の錘２４ｂは、ヘッド部材１１の中心軸Ｘを挟んで対向する位置に配置された一組の弾性支持部材１３にそれぞれ支持されている。言い換えると、４つの弾性支持部材１３に支持される錘に関して、ヘッド部材１１の中心軸Ｘを挟んで対向する位置に配置される各錘２４ａ同士及び各錘２４ｂ同士の重量は同一にされており、ヘッド部材１１の中心軸Ｘ回りに隣り合う第１の錘２４ａと第２の錘２４ｂの重量は異なっている。

なお、本実施形態では、ヘッド部材１１の外周部に、第１及び第２の錘２４ａ、２４ｂをそれぞれ支持する二組の弾性支持部材１３が配置されたが、この構成に限定されるものではない。変形例として、ヘッド部材１１の外周部に、三組以上の弾性支持部材１３、つまり４つ以上の偶数の錘が、中心軸Ｘ回りにおいて均等に配置されてもよい。

以上のように構成された第２の実施形態においても、対象物１０に向かって移動するヘッド部材１１の推進力によって各弾性支持部材１３に撓りが発生する。このとき、第１の錘２４ａと第２の錘２４ｂの重量が異なっているので、第１の錘２４ａを支持した弾性支持部材１３と、第２の錘２４ｂを支持した弾性支持部材１３との間において異なる撓りが生じることになる。このため、ヘッド部材１１の移動に対する第１の錘２４ａの移動の時間差と、ヘッド部材１１の移動に対する第２の錘２４ｂの移動の時間差とがそれぞれ発生する。したがって、ヘッド部材１１の移動に対して時間差を生じた第１の錘２４ａの移動と、ヘッド部材１１の移動に対して時間差を生じた第２の錘２４ｂの移動とが、２つのタイミングでそれぞれ発生する。
第１及び第２の錘２４ａ、２４ｂの移動の時間差が複数のタイミングでそれぞれ発生することによって、ヘッド部材１１の接触部１２が対象物１０に接触している間に、第１及び第２の錘２４ａ、２４ｂの移動が異なるタイミングで連続して発生する。その結果、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間が延長される。
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１及び第２の錘２４ａ、２４ｂの運動エネルギーがそれぞれヘッド部材１１に加わるタイミングを変更することができ、ヘッド部材１１が対象物１０に与える周波数を容易に変更することができる。

（第３の実施形態）
図９に、第３の実施形態の打撃試験用ヘッドの平面図を示す。図９に示すように、第３の実施形態の打撃試験用ヘッド３は、ヘッド部材１１と、一組の第１の弾性支持部材３３ａ及び一組の第２の弾性支持部材３３ｂと、第１の弾性支持部材３３ａに支持される第１の錘３４ａと、第２の弾性支持部材３３ｂに支持される第２の錘３４ｂと、を備えている。図９に示すように、ヘッド部材１１の外周部には、４つの錘が配置されている。
図９に示すように、ヘッド部材１１の外周部に配置する錘に関して、第１及び第２の弾性支持部材３３ａ、３３ｂを介して、４つ以上の偶数の錘が、ヘッド部材１１の中心軸Ｘ回りにおいて均等に配置される。また、ヘッド部材１１の中心軸Ｘを挟んで対向する位置には、弾性率が同一である一組の第１の弾性支持部材３３ａが配置されている。同様に、ヘッド部材１１の中心軸Ｘを挟んで対向する位置には、弾性率が同一である一組の第２の弾性支持部材３３ｂが配置されている。これにより、対象物１０に対してヘッド部材１１を、中心軸Ｘ方向に沿って移動させることが可能になる。
また、ヘッド部材１１の中心軸Ｘ回りに隣り合う第１の弾性支持部材３３ａと第２の弾性支持部材３３ｂとは、弾性率が異なっている。本実施形態では、第１の弾性支持部材３３ａと第２の弾性支持部材３３ｂの外形寸法を異ならせることで、弾性率が異なっている。外形寸法としては、例えば直径や長さが異なっているが、断面形状を異ならせてもよい。また、第１の弾性支持部材３３ａと第２の弾性支持部材３３ｂの弾性率を異ならせるために、第１の弾性支持部材３３ａと第２の弾性支持部材３３ｂの材質を異ならせてもよい。

以上のように構成された第３の実施形態においても、ヘッド部材１１の推進力によって第１及び第２の弾性支持部材３３ａ、３３ｂに撓りがそれぞれ発生する。このとき、弾性率が異なる第１の弾性支持部材３３ａと第２の弾性支持部材３３ｂとの間において異なる撓りが生じることになる。このので、ヘッド部材１１の移動に対する第１の錘３４ａの移動の時間差と、ヘッド部材１１の移動に対する第２の錘３４ｂの移動の時間差とがそれぞれ発生する。したがって、ヘッド部材１１の移動に対して時間差を生じた第１の錘３４ａの移動と、ヘッド部材１１の移動に対して時間差を生じた第２の錘３４ｂの移動とが、２つのタイミングでそれぞれ発生する。
ヘッド部材１１の移動に対する第１及び第２の錘３４ａ、３４ｂの移動の時間差が複数のタイミングでそれぞれ発生することで、ヘッド部材１１の接触部１２が対象物１０に接触している間に、第１及び第２の錘３４ａ、３４ｂの移動が異なるタイミングで連続して発生する。その結果、ヘッド部材１１の接触部１２と対象物１０との接触時間が延長される。
第３の実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様に、第１及び第２の錘３４ａ、３４ｂの運動エネルギーがヘッド部材１１に加わるタイミングを変更することができ、ヘッド部材１１が対象物１０に与える周波数を適宜変更することができる。

（第４の実施形態）
図１０に、第４の実施形態の打撃試験用ヘッドを説明するための図を示す。図１０に示すように、第４の実施形態の打撃試験用ヘッド４は、ヘッド部材１１と、複数の弾性支持部材１３と、各弾性支持部材１３に支持される錘１４と、を備えている。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ヘッド部材１１の外周部には、中心軸Ｘ方向における複数の位置に、弾性支持部材１３の一端が連結される連結部としての複数の雌ネジ部１１ａが設けられている。また、複数の雌ネジ部１１ａは、中心軸Ｘ回りに均等に配置されている。これによって、ヘッド部材１１に弾性支持部材１３を連結する位置や、錘１４を支持した弾性支持部材１３を連結する個数の変更などを容易に行うことが可能になっている。
さらに、図１０（ｃ）〜図１０（ｅ）に示すように、ヘッド部材１１の外周部には、中心軸Ｘ方向における各位置において、中心軸Ｘ回りに配置される雌ネジ部１１ａの間隔（ピッチ）が異なっている。また、中心軸Ｘ方向における各位置において、中心軸Ｘ回りに対する雌ネジ部１１ａの配置が異なっている。これによって、複数の雌ネジ部１１ａから選択した任意の雌ネジ部１１ａを用いることで、中心軸Ｘ回りにおける弾性支持部材１３及び錘１４の配置を容易に変更することが可能になっている。
なお、上述した連結部としては、雌ネジ部１１ａに限定されるものではなく、連結部の位置、個数、及び間隔は、必要に応じて任意に設定されてよく、図１０に示した配置に限定されるものではない。

変形例として、ヘッド部材１１の外周部には、中心軸Ｘ方向における複数の位置に、錘１４を支持した弾性支持部材１３がそれぞれ配置されてもよい。この構成の場合、中心軸Ｘ方向において異なる位置に連結された弾性支持部材１３同士が撓ったときに互いに干渉しないように、中心軸Ｘ回りにおける位置をずらすように配置される。この構成においても、中心軸Ｘ方向において異なる位置に連結された弾性支持部材１３に生じる撓りが異なるので、錘１４の運動エネルギーを、ヘッド部材１１に異なるタイミングで加えることが可能になる。
第４の実施形態によれば、複数の雌ネジ部１１ａから選択した雌ネジ部１１ａに弾性支持部材１３を連結することが可能になり、第１ないし第３の実施形態と同様に、ヘッド部材１１が対象物１０に与える周波数を容易に変更することができる。
また、第１〜第４の実施形態においても、弾性支持部材１３上における錘１４の位置を変更することによって、弾性支持部材１３の撓りを変化させることが可能であり、ヘッド部材１１が対象物１０に与える周波数を容易に変更することができる。

（第５の実施形態）
上述した各実施形態の打撃試験用ヘッド１〜４は、モーダル解析を行うために用いられる打撃試験用ハンマ、いわゆるインパクトハンマのハンマヘッドとして適用されてもよい。
図１１に、第５の実施形態の打撃試験用ハンマの模式図を示す。図１１に示すように、第５の実施形態の打撃試験用ハンマ５は、打撃試験用ヘッド１と、打撃試験用ハンマ１が端部に固定された柄５１と、を有している。打撃試験用ヘッド１は、手動によって対象物１０に衝突させられる。

（第６の実施形態）
つぎに、上述した第１の実施形態の打撃試験用ヘッドを備える第６の実施形態の打撃試験装置の構成例について図面を参照して説明する。
図１２に、第６の実施形態の打撃試験装置の模式図を示す。図１２に示すように、第６の実施形態の打撃試験装置６は、打撃試験用ヘッド１と、打撃試験用ヘッド１を対象物１０に対して近接離間する方向に移動可能に支持するヘッド支持機構６１と、を備えている。また、打撃試験装置６は、対象物１０を支持する支持台６５と、対象物の振動解析を行うための周波数解析機６６を備えている。
ヘッド支持機構６１は、打撃試験用ヘッド１を鉛直方向に移動可能に案内するガイド部材と、打撃試験用ヘッド１を移動させるエアシリンダと、を有している。
周波数解析機６６は、対象物１０に取り付けられた加速度センサ６６ａを有しており、加速度センサ６６ａと電気的に接続されている。また、周波数解析機６６は、打撃試験用ヘッド１の内部に設けられたロードセル（不図示）に電気的に接続されている。

以上のように構成された打撃試験装置６では、エアシリンダによって鉛直上方に移動された打撃試験用ヘッド１が対象物１０の下面に衝突される。打撃試験用ヘッド１が対象物１０に衝突したとき、ヘッド部材１１に生じた衝撃力がロードセルによって検出されると共に、対象物１０に加わった加速度が加速度センサ６６ａによって検出される。ロードセル及び加速度センサ６６ａによって検出された検出信号は、周波数解析機６６に送られる。 第６の実施形態では、対象物１０に対して打撃試験用ヘッド１が鉛直上方に移動されるように構成されたが、鉛直下方や他の方向に移動されて対象物に衝突させるように構成されてもよい。また、打撃試験装置は、打撃試験用ヘッド１が鉛直下方に自重で落下するように構成されてもよい。
第６の実施形態の打撃試験装置６においても、打撃試験用ヘッド１を用いることで、上述した各実施形態と同様に、対象物１０に与える周波数を容易に変更することができる。

（第７の実施形態）
図１３に、第７の実施形態の打撃試験装置の模式図を示す。第７の実施形態は、打撃試験用ヘッド１を支持する支持構造が、第６の実施形態と異なっている。
図１３に示すように、第７の実施形態の打撃試験装置７は、打撃試験用ヘッド１と、打撃試験用ヘッド１を対象物１０に対して近接離間する方向に移動可能に支持するヘッド支持機構７１と、を備えている。また、打撃試験装置７は、対象物１０を支持する支持台７５と、対象物１０の振動解析を行うための周波数解析機６６を備えている。
ヘッド支持機構７１は、打撃試験用ヘッド１を吊り下げるロープ等の吊り下げ部材７１ａと、吊り下げ部材７１ａを支持する支持部材７１ｂと、を有している。

以上のように構成された打撃試験装置７では、支持部材７１ｂに固定された吊り下げ部材７１ａの一端を支点とする振り子のように打撃試験用ヘッド１を揺動させることで、打撃試験用ヘッド１が対象物１０の側面に衝突される。打撃試験用ヘッド１が対象物１０に衝突したとき、ヘッド部材１１に生じた衝撃力がロードセルによって検出されると共に、対象物１０に加わった加速度が加速度センサ６６ａによって検出される。ロードセル及び加速度センサ６６ａによって検出された検出信号は、周波数解析機６６に送られる。
第７の実施形態の打撃試験装置７においても、打撃試験用ヘッド１を用いることで、上述した各実施形態と同様に、対象物１０に与える周波数を容易に変更することができる。
なお、第６及び第７の実施形態は、第１の実施形態の打撃試験用ヘッド１を用いて構成されたが、第２〜第４の実施形態の打撃試験用ヘッド２〜４のいずれかが用いられてもよいことは勿論である。

１ 打撃試験用ヘッド
１０ 対象物
１１ ヘッド部材
１２ 接触部
１３ 弾性支持部材
１４ 錘

Claims (10)

1. 対象物に衝突する接触部が端部に設けられたヘッド部材と、
   前記ヘッド部材の外側に一端が連結され、前記対象物に対する前記ヘッド部材の衝突方向に平行である前記接触部の中心を通る前記ヘッド部材の中心軸から離れる方向に他端が延ばされた弾性支持部材と、
   前記弾性支持部材に支持される錘と、
   を備える打撃試験用ヘッド。
2. 前記ヘッド部材には、前記錘を支持した複数の前記弾性支持部材が、前記中心軸回りに均等に配置されている、請求項１に記載の打撃試験用ヘッド。
3. 前記中心軸を挟んで対向して配置された一組の前記弾性支持部材が、前記中心軸回りに複数組設けられ、
   隣り合う前記弾性支持部材は、支持している前記錘の重量が互いに異なっている、請求項２に記載の打撃試験用ヘッド。
4. 前記中心軸を挟んで対向して配置された一組の前記弾性支持部材が、前記中心軸回りに複数組設けられ、
   隣り合う前記弾性支持部材は、弾性率が互いに異なる、請求項２または３に記載の打撃試験用ヘッド。
5. 前記ヘッド部材には、前記中心軸方向における複数の位置に、前記弾性支持部材が連結される連結部が設けられている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の打撃試験用ヘッド。
6. 前記弾性支持部材の前記一端は、前記ヘッド部材に着脱可能に設けられている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の打撃試験用ヘッド。
7. 前記錘は、前記弾性支持部材に沿って移動可能に設けられ、
   前記弾性支持部材に対する前記錘の位置を固定する固定部材を備える、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の打撃試験用ヘッド。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の打撃試験用ヘッドと、前記打撃試験用ヘッドを支持する柄と、を備える打撃試験用ハンマ。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の打撃試験用ヘッドと、
   前記打撃試験用ヘッドを対象物に対して近接離間する方向に移動可能に支持するヘッド支持機構と、を備える打撃試験装置。
10. 請求項９に記載の打撃試験装置を用いて対象物に衝撃を加える打撃試験方法。

Images