JPH10253492A - 自動衝撃加振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加振の再現性を有するとともに加振時間間隔を
可変にする自動衝撃加振装置において、装置構成が簡単
で雑音が混入しないようにする。 【解決手段】加振用移動体がバネによる復元力を有し、
モータにより係合部が駆動させられて該復元力と逆方向
に該移動体を移動させるとともに該移動体の移動途中に
おける所定位置をリミットスイッチが検出し、この時か
らタイマにより可変できる一定時間該モータを停止さ
せ、該一定時間経過後は所定状態で該移動体と該係合部
との係合が外れたとき、該移動体が該バネの復元力によ
り加振を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は自動衝撃加振装置に
関し、特に振動特性解析装置などにおいて被試験物を加
振する時に用いられる自動衝撃加振装置に関するもので
ある。

【０００１】

【従来の技術】図７は従来より知られている振動特性解
析装置の構成を概略的に示したもので、まず被試験物２
１とこの被試験物２１を加振するためのインパルスハン
マー２２とを用意する。

【０００２】そして、ハンマー２２には力検出用センサ
２３を取り付け、また被試験物２１の任意の場所にハン
マー２２の加振による振動応答の３次元（ｘ，ｙ，ｚ）
方向の加速度を検出するための加速度センサ２４を取り
付ける。

【０００３】そして、加速度センサ２４の出力信号と力
検出センサ２３の出力信号とを演算装置２５に与えてＦ
ＦＴ処理を行い周波数応答関数データ（ＦＲＦ：コンプ
ライアンス）を求め、モード特性を計算して出力する構
成を有している。

【０００４】この場合、加振実験は通常、ハンマー２２
による被試験物２１の加振場所を固定して行い、加速度
センサ２４は逐次移動させて複数の応答関数を演算装置
２５に与えるようにしている。なお、被試験物２１は柔
らかいバネ（図示せず）などにより固定されている。

【０００５】このように、インパルスハンマーによる衝
撃加振方式は特にエンジンブロックなどの単品において
は減衰が小さいために非常に有効であり広く使用されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインパルスハンマーによって加振する人（オペレー
タ）が異なるような場合には、得られる周波数応答も変
化してしまい、再現性が乏しいという問題がある。

【０００７】従って、自動的に再現性のある衝撃で加振
できる装置が必要となるが、このような自動衝撃加振装
置としては、例えば実開昭６２−１２１５４４号公報に
開示されたものがある。

【０００８】ここでは、回転するカムに設けられたピン
が固定軸に取り付けられたハンマーの柄を押し下げるこ
とによりハンマー頭部が持ち上げられ、ピンがハンマー
の柄から離れると同時にハンマーの重量とハンマーの柄
とハンマー架台上の各取り付け部を結ぶバネの復元力に
よってハンマー頭部が下へ引っ張られる衝撃試験装置を
提案している。

【０００９】しかしながら、このような従来例において
は、加振する時間間隔を可変にすることができない。

【００１０】一方、加振時間間隔を変えることができる
自動衝撃加振装置としては特開平１−１７４９３号公報
に示されたものがあるが、交流モータを使用して電源周
波数を制御するものであり、装置が複雑になりコストが
かかる。

【００１１】従って本発明は、加振の再現性を有すると
ともに加振時間間隔を可変にする自動衝撃加振装置にお
いて、装置構成が簡単で雑音が混入しないようにするこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係る自動衝
撃加振装置は、直流モータと、バネの復元力を有する加
振用移動体と、該モータにより駆動させられて該復元力
と逆方向に該移動体を移動させるとともに所定状態で該
移動体との係合を外す係合部と、該移動体の移動途中に
おける所定位置を検出するリミットスイッチと、該リミ
ットスイッチが該所定位置を検出するまで該モータを駆
動するとともに該所定位置を検出した後、可変できる一
定時間、該モータを停止させるタイマと、を備えたこと
を特徴としている。

【００１３】すなわち、本発明においては、モータによ
り係合部を介して加振用移動体が駆動されて移動し、こ
れによりバネの復元力が生じ、移動体は元の位置に戻ろ
うとする。

【００１４】ここで、移動体の移動途中にはその所定位
置を検出するためのリミットスイッチが設けられてお
り、このリミットスイッチが該所定位置を検出するまで
はモータが該移動体を移動し続ける。

【００１５】そして、リミットスイッチが移動体に当た
って該所定位置を検出すると、この検出信号によりタイ
マがモータを停止させる。タイマはこのモータの停止期
間を規定しており、この停止期間が経過したとき、タイ
マは再びモータを駆動するので、移動体が移動を再開す
る。

【００１６】移動が進み移動体が係合部から外れた時に
は、バネの復元力により移動体は加振方向に移動して被
試験物に衝突する。。

【００１７】このように、タイマによって制御されるモ
ータの停止期間が可変にできるので、加振時間間隔を調
整することが可能となるとともに、直流モータを用いて
いるので構造が簡単で安価にできる。

【００１８】上記の係合部は、円周上の一部にのみ歯車
が付けられた駆動歯車と、該駆動歯車によって回転駆動
される被駆動歯車とで構成され、該移動体が、該被駆動
歯車に固定又は係合された柄を有する加振用ハンマー
と、該ハンマーの把手に引っ張り荷重を掛けるように設
けられたバネとで構成することができる。

【００１９】すなわち、この場合には、駆動歯車が被駆
動歯車と噛み合っていない非加振状態においては、ハン
マーはバネによって加振方向に引っ張られ、バネの復元
位置において停止する。

【００２０】そして、駆動歯車がモータによって駆動さ
れ、これにより被駆動歯車が反加振方向に回転させられ
ると、加振用ハンマーはバネの復元力に抗して反加振方
向に引き上げられる。

【００２１】ここで、加振用ハンマーの引き上げ途中に
はその所定位置を検出するためのリミットスイッチが設
けられており、このリミットスイッチが該所定位置を検
出するまではモータが駆動歯車を駆動し続ける。

【００２２】そして、リミットスイッチが加振用ハンマ
ーに当たって該所定位置を検出すると、この検出信号に
よりタイマがモータを停止させる。タイマはこのモータ
の停止期間を規定しており、この停止期間が経過したと
き、タイマは再びモータを駆動するので、駆動歯車が回
転を始める。

【００２３】回転が進み駆動歯車が被駆動歯車から外れ
た時には、バネの復元力によりハンマーは加振方向に回
転させられ、被試験物にハンマーが衝突する。。

【００２４】このように、タイマによって制御されるモ
ータの停止期間が可変にできるので、加振時間間隔を調
整することが可能となる。

【００２５】また、上記の係合部を、モータに接続され
たカムとすることにより、該移動体が該カムにより直線
運動するものとすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る自動衝撃加
振装置を示したもので、１は駆動歯車である。

【００２７】駆動歯車１は１〜３個の歯だけを残してそ
の他の歯を削除した特殊な歯車となっており、この駆動
歯車１には通常の全部の歯が付いている歯車２が噛み合
わされている。

【００２８】従って、歯車１には１〜３個しか歯が付い
ていないので歯車１が回転すると被駆動歯車２を３０°
程度回転させることになる。

【００２９】駆動歯車１により駆動される被駆動歯車２
には第１の腕３と第２の腕４とが互いに被駆動歯車２の
直径の反対側に固定接続されており、この歯車２の回転
軸にインパルスハンマー５の回転軸が連結されており、
これらの回転軸は互いに自由に回転するようになってい
る。

【００３０】ハンマー５の把手５ａは第１のバネ６と第
２のバネ７とに接続されており、第１のバネ６の他端は
固定端８に固定されており、第２のバネ７の他端は腕３
に接続されている。なお、バネ７のバネ定数はバネ６の
バネ定数よりも大きく、復元力が大きくなるような物が
選択されている。

【００３１】腕４は歯車１により歯車２が回転駆動され
たと同時に回転駆動される腕３によりバネ７を介してハ
ンマー５の把手５ａが反加振方向に回転駆動されるのを
ハンマー５の柄５ｂに当接することによって規制するよ
うに被駆動歯車２に固定接続されている。

【００３２】また、９はハンマー５が加振方向において
被試験物１０に向かって加振される時に腕３の回転を阻
止するためのストッパである。

【００３３】さらに、駆動歯車１は直流モータ１２によ
って駆動され、この直流モータ１２にはバッテリ１３よ
りタイマ１４を介して電源が与えられている。直流モー
タ１２は例えば１２Ｖ程度のものでよく、一般交流電源
電圧１００Ｖと比較して電圧が低くて制御が容易であ
る。また、車両用の安価な部品を使用することができ
る。タイマ１４はリミットスイッチ１５によってＯＮ／
ＯＦＦされるものである。

【００３４】このリミットスイッチ１５を設ける位置は
ハンマー５の引き上げを検出できる位置であればどこで
もよく、接点スイッチ又は近接スイッチなどを用いるこ
とができる。

【００３５】このような自動衝撃加振装置の実施例の動
作を以下に説明する。まず、歯車１と２が噛み合ってい
ない非加振状態では、歯車２はハンマー５から独立して
フリーな状態となっているので、バネ６による復元力に
よりバネ７を介して腕３がストッパ９に当たって静止し
ている状態となっている。また、腕３とハンマー５とは
バネ７により予め引っ張り荷重が作用しており、ハンマ
ー５と腕４とが接触して停止している。

【００３６】このような状態で、バッテリ１３からタイ
マ１４を介して直流モータ１２に電源が与えられると、
直流モータ１２は駆動歯車１を矢印Ａの方向に回転させ
る。歯車１が回転すると被駆動歯車２も駆動され、腕３
と腕４が図示の矢印Ｂで示す反時計方向の反加振方向に
回転させられる。これに伴ってバネ７を介してハンマー
５の把手５ａが同じ方向Ｂに回転させられるので、ハン
マー５は反加振方向Ｂにおいて引き上げられて行く。

【００３７】そして、ハンマー５の柄５ｂが引き上げ途
中の所定位置に達すると、この所定位置に設けられたリ
ミットスイッチ１５がＯＮとなる。

【００３８】これにより、リミットスイッチ１５がＯＮ
になると、タイマ１４は一定期間、バッテリ１３をモー
タ１２から切り離す。この一定期間中は歯車１と歯車２
とが噛み合った状態で停止することとなる。

【００３９】その一定期間が経過すると、タイマ１４は
再びモータ１２を駆動するので、駆動歯車１が回転を始
める。

【００４０】その後、歯車１の歯が歯車２から外れる
と、歯車２はフリーな状態となるため、ハンマー５はバ
ネ６により加振方向に回転運動を行う。

【００４１】そして、ハンマー５は被試験物１０に向か
って回転するが、被試験物１０に衝突する直前に歯車２
に固定されている腕３がストッパ９に当たって歯車２と
腕３及び４は回転が阻止される。

【００４２】しかしながら、ハンマー５には慣性力が働
いているのでバネ７の力に逆らって回転運動を続け、被
試験物１０に衝突する。

【００４３】そして、この衝突によりハンマー５の慣性
力は逆向きの力に変換され、同時にバネ７の復元力（こ
れはバネ６の復元力より大きい）が働いてハンマー５は
図示の矢印Ｂと同じ方向に素早く回転して被試験物１０
から離れることになる。

【００４４】従って、ハンマー５が被試験物１０から素
早く離れることにより２度叩き現象が回避される。

【００４５】なお、歯車２に連結されている２種類のバ
ネ６，７を調節することにより加振力を調整することが
できる。さらに、ハンマー５の柄５ｂを固定している部
分において、ハンマー５の回転半径を調整することによ
り、ハンマー５の先端部分の運動量を調整することが可
能となる。

【００４６】図２は、図１に示したタイマ１４の実施例
を示しており、この実施例では、リミットスイッチ１５
に直列接続されたバッテリ１４０と、このリミットスイ
ッチ１５とバッテリ１４０の直列回路には時定数回路１
４１が並列接続されており、さらにこの時定数回路１４
１にはレベル検出回路１４２及び出力回路１４３がこの
順に直列接続されている。

【００４７】そして、出力回路１４３の出力信号はリレ
ーＲＬ１とＲＬ２を介してモータ１２へ与えられるよう
になっている。また、リレーＲＬ１の接点とリレーＲＬ
２のコイルが直列接続され、この直列回路はリミットス
イッチ１５及びバッテリ１４０に直列接続されている。

【００４８】動作においては、ハンマー５の柄５ｂがリ
ミットスイッチ１５に当たる前はリレーＲＬ２の接点は
ＯＦＦとなっており、このためにリレーＲＬ２のコイル
は励磁されておらず、その常閉接点は閉じている。従っ
て、バッテリ１３からモータ１２へ直流電圧が供給され
ているので駆動歯車１は回転を続ける。

【００４９】ハンマー５の柄５ｂがリミットスイッチ１
５に当たると、リミットスイッチ１５はＯＮとなり、リ
レーＲＬ２のコイルは励磁されるので、その常閉接点は
開くのでモータ１２にはバッテリ１３が接続されず、モ
ータ１２は回転を停止する。このとき、歯車１と歯車２
とは噛み合った状態である。

【００５０】リミットスイッチ１５がＯＮとなると、抵
抗ＲとコンデンサＣとで構成される時定数回路１４１は
バッテリ１４０から直流電圧を受けて、コンデンサＣが
点線内に示したように充電を開始する。

【００５１】この充電電圧はレベル検出回路１４２で監
視されており、このレベルが閾値ａに達したとき、レベ
ル検出回路１４２はこれを検出して出力回路１４３に伝
える。

【００５２】これを受けた出力回路１４３はリレーＲＬ
１のコイルを励磁するので、その接点はＯＦＦとなる。
したがって、リレーＲＬ２のコイルは解磁されるので、
その常閉接点はＯＮとなり、モータ１２にはバッテリ１
３が接続されて回転を再開することになる。

【００５３】なお、このタイマ１４においては、時定数
回路１４１のＣＲ時定数を抵抗Ｒを可変型とすることに
より、閾値ａに達するまでの時間を制御することができ
る。これは、モータ１２の停止期間を可変にできること
を示している。

【００５４】図３は、図１に示した本発明に係る自動衝
撃加振装置を変形した実施例を示したもので、この実施
例においては、被駆動歯車２に腕３，４は設けず、ハン
マー５の把手５ａには固定端８との間にバネ６が設けら
れているだけである。

【００５５】その代わり、バネストッパ１１が設けられ
ており、このバネストッパ１１内にはバネ１１ａが設け
られている。

【００５６】したがって、駆動歯車１が被駆動歯車２と
噛み合っていない非加振状態においては、ハンマー５は
バネ６によって加振方向に引っ張られ、ハンマー５の柄
５ｂがストッパ１１の頂部に当接した状態で安定してい
る。

【００５７】そして、歯車１が直流モータ１２により駆
動され、これにより歯車２が反加振方向に回転させられ
ると、ハンマー５の把手はバネ６の復元力に抗して反加
振方向Ｂに回転し引き上げられて行く。

【００５８】この引き上げ過程でハンマー５の柄５ｂが
リミットスイッチ１５に当たると、図１の実施例と同様
にしてモータ１２の電源が断となるので駆動歯車１及び
被駆動歯車２は回転を停止するので、ハンマー５も停止
する。この停止期間は図２に示したタイマ１４によって
調整可能となっている。

【００５９】停止期間が経過した後は、再びタイマ１４
が直流モータ１２をバッテリ１３に接続するので、モー
タ１２は回転を再開する。

【００６０】回転の続行により、駆動歯車１の歯が被駆
動歯車２の歯から外れた時には、バネ６の復元力により
ハンマー５は加振方向Ａに回転させられる。

【００６１】そして、ハンマー５が被試験物１０を加振
する直前に、ハンマー５の柄５ｂがバネストッパ１１に
当接する。

【００６２】ただし、この変形例においては、ストッパ
１１にはバネ１１ａがあるので、このバネ１１ａの存在
によりハンマー５の回転運動は停止するのではなく減速
することになる。

【００６３】したがって、ハンマー５は減速した状態で
回転を続けるので被試験物１０を加振することとなる。

【００６４】そして、バネストッパ１１におけるバネ１
１ａの反発力によりハンマー５は矢印Ｂの方向に戻され
る。

【００６５】このようにして、ハンマーが被加振物に衝
突する前に、ハンマー５の柄がバネストッパ１１に当た
り、そして慣性力によってハンマー５が被試験物１０に
当たった後、バネストッパ１１のバネ１１ａによって，
戻る力が働き、２度叩きが防止される。

【００６６】図４は、図３に示した実施例の変形例を示
したもので、この実施例においてはバネストッパ１１が
設けられていない点のみが図３の実施例と異なってい
る。

【００６７】すなわち、バネストッパ１１は主としてハ
ンマー５による被試験物１０の２度叩きを防止するため
に設けられたものであり、この実施例では２度叩きを容
認しており、本発明自体、この２度叩きを問題にしてい
ないので、バネストッパ１２が無くても構わない。

【００６８】図５は上記の実施例のさらに別の変形例を
示したもので、上記の実施例では観点運動により加振を
行ったが、この実施例では直線運動により加振を行うも
のである。図６は図５においてＡ−Ａ方向から見たとき
の図にモータ制御回路を加えている。

【００６９】図中、３１は被試験物１０を加振するため
の加振ヘッドであり、この加振ヘッド３１は支持桿３２
により支持されている。支持桿３２はさらにガイド部材
３３により進退自在に保持されており、ガイド部材３３
にはバネ３４が設けられており、支持桿３２が図示の右
方向に直線移動するときに前進方向の付勢力を与えてい
る。

【００７０】支持桿３２の直線運動は、直流モータ１２
から回転軸４０を介して結合されたカム４１が矢印の方
向に回転させられるとき、支持桿３２の後尾に設けられ
たカム４１との係合部３５と係合することにより行われ
る。

【００７１】したがって、この実施例においては、係合
部３５が図示の右方向に直線移動して行くと、リミット
スイッチ１５に当たるので、上記の実施例と同様に、リ
ミットスイッチ１５はＯＮとなり、この時点でモータ１
２を停止させる。その後、一定期間が経過した後に再び
モータ１２を駆動させるので、カム４０が回転を再開
し、係合部３５との係合が外れるとバネ３４の復元力に
より加振ヘッドが被試験物１０を加振することとなる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自動衝
撃加振装置によれば、加振用移動体がバネによる復元力
を有し、モータにより係合部が駆動させられて該復元力
と逆方向に該移動体を移動させるとともに該移動体の移
動途中における所定位置をリミットスイッチが検出し、
この時からタイマにより可変できる一定時間該モータを
停止させ、該一定時間経過後は所定状態で該移動体と該
係合部との係合が外れたとき、該移動体が該バネの復元
力により加振を行うように構成したので、加振時間間隔
を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動衝撃加振装置の実施例を示し
た概略図である。

【図２】本発明に係る加振時間間隔を可変にする制御系
の実施例を示した概略図である。

【図３】本発明に係る自動衝撃加振装置の別の変形例を
示した概略図である。

【図４】本発明に係る自動衝撃加振装置のさらに別の変
形例を示した概略図である。

【図５】本発明に係る自動衝撃加振装置の直線運動を利
用したさらに別の変形例を示した概略図である。

【図６】図５の実施例のＡ−Ａ方向平面図である。

【図７】振動特性解析装置の一般的な構成例を示したブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 駆動歯車 ２ 被駆動歯車 ３ 第１の腕 ４ 第２の腕 ５ ハンマー ５ａ 把手 ５ｂ 柄 ６ 第１のバネ ７ 第２のバネ ８ 固定端 ９ ストッパ １０ 被試験物 １１ バネストッパ １１ａ バネ １２ 直流モータ １３ バッテリ １４ タイマ １５ リミットスイッチ 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者 武川 泰明 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 平井 誠 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 佐々木 喜一 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 長松 昭男 東京都目黒区大岡山２丁目12番１号 東京 工業大学工学部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流モータと、バネの復元力を有する加振
   用移動体と、該モータにより駆動させられて該復元力と
   逆方向に該移動体を移動させるとともに所定状態で該移
   動体との係合を外す係合部と、該移動体の移動途中にお
   ける所定位置を検出するリミットスイッチと、該リミッ
   トスイッチが該所定位置を検出するまで該モータを駆動
   するとともに該所定位置を検出した後、可変できる一定
   時間、該モータを停止させるタイマと、を備えたことを
   特徴とする自動衝撃加振装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 該係合部が、円周上の一部にのみ歯車が付けられた駆動
   歯車と、該駆動歯車によって回転駆動される被駆動歯車
   とで構成され、該移動体が、該被駆動歯車に固定又は係
   合された柄を有する加振用ハンマーと、該ハンマーの把
   手に引っ張り荷重を掛けるように設けられたバネとで構
   成されていることを特徴とした自動衝撃加振装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 該係合部が、該モータに接続されたカムであり、該移動
   体が該カムにより直線運動することを特徴とした自動衝
   撃加振装置。