JPS63278587A - Impulse exciter - Google Patents

Impulse exciter

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JPS63278587A
JPS63278587A JP62069864A JP6986487A JPS63278587A JP S63278587 A JPS63278587 A JP S63278587A JP 62069864 A JP62069864 A JP 62069864A JP 6986487 A JP6986487 A JP 6986487A JP S63278587 A JPS63278587 A JP S63278587A
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JP
Japan
Prior art keywords
elastic body
subject
free end
force
elastic
Prior art date
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Pending
Application number
JP62069864A
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Japanese (ja)
Inventor
新野 文達
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は機械構造物が加振力に対して示す振動応答特
性を求めるために、荷重検出器を備えたハンマのような
打撃体で機械構造物を打撃して、加振周波数との関係の
明らかな加振力を与える装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) This invention uses a striking body such as a hammer equipped with a load detector to determine the vibration response characteristics of a mechanical structure to an excitation force. The present invention relates to a device that applies an excitation force that has a clear relationship with an excitation frequency by striking a structure.

(従来の技術) 機械構造物の振動特性を簡単に表現する方法としてヒ伝
達関数Jがある。これはその機械構造物に対し周波数毎
に単位大きさの励振力を加えた時のその励振力に対する
機械構造物の示す加速度。
(Prior Art) There is a H transfer function J as a method for easily expressing the vibration characteristics of a mechanical structure. This is the acceleration that a mechanical structure exhibits in response to the excitation force when a unit magnitude of excitation force is applied to the mechanical structure at each frequency.

速度、振幅などの振動応答であられされる。Vibration responses such as speed and amplitude are hailed.

加振には、ランダム加振、正弦波のスィーブ加振。Random vibration and sine wave sweep vibration are used for vibration.

インパルス加振、ステップ加振などがあり、それぞれ長
短があるので、対象構造物に応じて選定している。
There are impulse vibrations, step vibrations, etc., and each has its advantages and disadvantages, so they are selected depending on the target structure.

このうちインパルス加振は、荷重センサを先端部近傍に
取りつけたインパルスハンマで打撃する加振であって、
加振力は荷重センサで検出する。
Among these, impulse vibration is vibration that is struck by an impulse hammer with a load sensor attached near the tip,
The excitation force is detected by a load sensor.

この方法は、ランダム加振や正弦波のスイープ加振のよ
うに加振機をセットする必要がなく、加振器接続などに
よって発生する振動特性の変化が全くないという長所を
有する。
This method has the advantage that it is not necessary to set up a vibrator as in random excitation or sine wave sweep excitation, and there is no change in vibration characteristics caused by connection of the vibrator.

そのため、質量や剛性が小さく、加振機接続の影響を受
けやすい小構造物の加振には、このインパルス加振の用
いられることが多い。
Therefore, impulse excitation is often used to excite small structures that have small mass and rigidity and are easily affected by the connection of an exciter.

(発明が解決しようとする問題点) インパルスハンマは手作業によって打撃を与えるので、
励振周波数の制御が難しい。特に打撃時間を短くして高
い周波数の励振力を与えることは、打撃時間と所要の打
撃力とのかねあいの上で極めて困難である。インパルス
ハンマを用いる対象には小構造物が多く、このような小
構造物は固有振動数が高くなりやすいため、上記の打撃
にともなう問題がインパルスハンマを小構造物に適用す
る上での欠点となっていた。またこの手作業による打撃
では、対象構造物を打撃した直後の戻りの振動や、ハン
マの引き戻しが遅いことに起因してダブルハンマといわ
れる2度打ちになったり、安定を欠いた打撃姿勢に起因
して同一位置を正確に打撃できないことなどから誤差が
発生するという欠点があった。
(Problem to be solved by the invention) Impulse hammers strike manually, so
Difficult to control excitation frequency. In particular, it is extremely difficult to shorten the impact time and apply a high frequency excitation force due to the balance between the impact time and the required impact force. Impulse hammers are often used for small structures, and such small structures tend to have high natural frequencies, so the above-mentioned problems associated with impact are a drawback in applying impulse hammers to small structures. It had become. In addition, this manual hammering method can cause vibrations when the target structure is returned immediately after hitting the target structure, double hammering due to slow pullback of the hammer, and unstable hitting postures. This has the disadvantage that errors occur due to the inability to accurately hit the same position.

この発明は、上記の欠点を除去し、高い周波数の励振力
を目標とした打撃点に正確に加えるような、しかもその
時にダブルハンマなどの計測上の不具合を発生しないよ
うな、インパルス加振装置を提供することを目的とする
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks and provides an impulse excitation device that accurately applies high frequency excitation force to the target impact point, and that does not cause measurement problems such as double hammer. The purpose is to provide

(問題点を解決するための手段) この発明は固有振動数の異なる二種類の弾性体を組み合
わせて、固有振動数の低い方の第1の弾性体の自−自端
において固有振動数の高い方の第2の弾性体を支持し、
その第2の弾性体の自由端に荷重検出器を備えた打撃部
を設けて、第1と第2の弾性体にそれぞれ反対方向の所
定のたわみを与えた後に自由減衰振動させて、第2の弾
性体の自由減衰振動の被験体方向に向う第1波目で短い
打撃時間と所要の打撃力を所要の位置に正確に与え、第
1の弾性体の周期の長い自由減衰振動の被験体と反対方
向に向う第1波目に第2の弾性体の第2波目以降の自由
減衰振動を重畳させて、その第2波目以降の自由減衰振
動による打撃が生じないように被験体から遠ざける構成
として目的を果そうとするものである。
(Means for Solving the Problems) This invention combines two types of elastic bodies with different natural frequencies, and a first elastic body with a lower natural frequency has a higher natural frequency at its own end. supporting the second elastic body of the
A striking part equipped with a load detector is provided at the free end of the second elastic body, and after giving a predetermined deflection in opposite directions to the first and second elastic bodies, the second elastic body is caused to vibrate with free damping. The first wave of freely damped vibration of the elastic body toward the test subject is applied with a short impact time and the required impact force to the desired position, and the first wave of free damped vibration of the first elastic body with a long period is applied to the test subject. The second and subsequent free damped vibrations of the second elastic body are superimposed on the first wave in the opposite direction, and the second wave and subsequent free damped vibrations prevent the subject from being hit by the second and subsequent free damped vibrations. It is intended to serve its purpose as a composition that keeps people away.

子゛なわち、このインパルス加振装置は被験体と機械的
に独立してその被験体近傍に設置された任意の固定物体
に対する取りつけ機構に一端を固定した第1の弾性体と
、その第1の弾性体の自由端側に設けた支持体に第1の
弾性体のたわみ方向に垂直な軸体を介して結合された加
力稈と、前記支持体に一端を固定しかつ第1の弾性体よ
りも高い固有振動数をもつ第2の弾性体と、その第2の
弾性体の自由端側に固着されて荷重検出器を備える打撃
体と、前記加力稈の加力側と反対の端部に備えられて第
2の弾性体の自由端を引っ掛けて保持する保持部を形成
した保持体とを備えた構成とする。
In other words, this impulse excitation device includes a first elastic body whose one end is fixed to a mounting mechanism for an arbitrary fixed object that is mechanically independent of the subject and installed near the subject; a force-applying culm connected to a support provided on the free end side of the elastic body via a shaft perpendicular to the deflection direction of the first elastic body; a second elastic body having a higher natural frequency than the body; a striking body fixed to the free end side of the second elastic body and equipped with a load detector; The holding body is provided with a holding part provided at the end portion to hook and hold the free end of the second elastic body.

この構成においては前記加力稈への被験体方向への加力
が前記支持体を介して第1の弾性体の自由端に被験体方
向へのたわみを与えると、これにともなって前記加力稈
の先端の保持体を前記軸体まわりに被験体と反対方向に
回転させ、前記保持体の保持する第2の弾性体の自由端
に被験体と反対方向のたわみが与えられる。第1と第2
の弾性体の自由端に所定量のたわみが与えられた状態に
なると前記軸体と前記保持部における前記第2の弾性体
の自由端を引っ掛ける箇所の先端部との距離が、前記保
持部で保持されてたわみを与えられた状態にある前記第
2の弾性体の自由端と前記軸体との距離を超え、前記保
持体の保持部から第2の弾性体の自由端が外れる。この
自由端は第2の弾性体の自由減衰振動によって被験体方
向に運動を開始し、その振動の第1波目で備えた打撃体
で被験体に短時間の打撃を与える。
In this configuration, when the force applied to the applying force in the direction of the subject causes the free end of the first elastic body to deflect in the direction of the subject through the support, the applied force The holder at the tip of the culm is rotated about the shaft body in a direction opposite to the subject, and the free end of the second elastic body held by the holder is deflected in the direction opposite to the subject. 1st and 2nd
When the free end of the second elastic body is deflected by a predetermined amount, the distance between the shaft body and the tip of the holding part where the free end of the second elastic body is hooked becomes The distance between the free end of the second elastic body, which is held and deflected, and the shaft body is exceeded, and the free end of the second elastic body comes off from the holding portion of the holding body. This free end starts moving toward the subject due to the freely damped vibration of the second elastic body, and the striking body strikes the subject for a short period of time during the first wave of the vibration.

(作用) この装置は被験体と機械的に独立して被験体近傍に設置
された任意の固定物体に対して取りつけ機構によって取
りつけられるので、この装置による加振は被験体の振動
を乱さない。この取りつけは第1の弾性体のたわみ方向
に垂直な軸体を介して加力桿を結合しであるので、加力
桿に力を加えるとその力は軸体と支持体とを介して第1
の弾性体に与えられ、第1の弾性体にたわみを与える。
(Function) Since this device is mechanically independent from the subject and is attached to any fixed object installed near the subject using an attachment mechanism, the vibrations caused by this device do not disturb the vibrations of the subject. In this installation, the force rod is connected through the shaft perpendicular to the direction of deflection of the first elastic body, so when force is applied to the force rod, the force is transferred to the second elastic body through the shaft and the support. 1
is applied to the first elastic body, giving a deflection to the first elastic body.

前記の支持体にはまた第1の弾性体よりも固有振その自
由端は前記の加力稈の加力側と反対側の端部に備えられ
た保持体で保持される。第2の弾性体の自由端の保持は
前記の保持体の保持部に第2の弾性体の自由端を引っ掛
けて保持するように形成されているので、加力稈に力を
加えて第1の弾性体に被験体方向へのたわみを与えると
加力稈の先端の保持体は前記の軸体まわりに被験体と反
対方向に回転し、第2の弾性体には被験体と反対方向へ
のたわみが与えられる。第1と第2の弾性体のそれぞれ
反対方向のたわみが所定量に達した状態において前記軸
体と前記保持部における第2の弾性体の自由端を引っ掛
ける箇所の先端部との距離がたわみを与えられた第2の
弾性体の自由端と前記軸体との距離を超えるように構成
されているので、この状態で保持体の保持部から第2の
弾性体の自由端が外れて第1と第2の弾性体はともにそ
れぞれ反対方向に向って自由減衰振動を開始する。第2
の弾性体の一端を固定した支持体は第1の弾性体の自由
端に設けられているので、第2の弾性体の自由端は@1
と第2の弾性体の自由減衰振動を合成した振動波形を画
く。第2の弾性体は第1の弾性体よりも固有振動数が高
いので、@1と第2の弾性体の自由振動開始直後におい
て、第1の弾性体の自由端が被験体から反対方向へあま
り移動しないうちに第2の弾性体の自由減衰振動の第1
波目において第2の弾性体の自由端は被験体近傍に到達
し、自由端に設けた打撃体で被験体に打撃を与える。第
2の弾性体の自由減衰振動の第2波目でその自由端が被
験体近傍にもたらされる時点では、第1の弾性体の自由
端の被験体と反対方向への振幅が十分に大きくなってい
るので、第2の弾性体の自由減衰振動の第2波目以降に
おいて被験体に打撃が与えられることはない。第1の弾
性体の自由振動が、そのほぼ半周期を経過すると被験体
はふたたび打撃されるようになるが、この時点までに前
記の打撃で得られたデータの処理が終了しており、ある
いは第2の弾性体の自由端の振幅の減衰もあって測定に
支障を来たすことはない。
The support body also has a natural vibration higher than that of the first elastic body, and its free end is held by a holder provided at the end of the force application culm opposite to the force application side. The free end of the second elastic body is held by hooking the free end of the second elastic body on the holding part of the holding body, so that the first elastic body is held by applying force to the applied culm. When the second elastic body is deflected in the direction of the subject, the holder at the tip of the applying culm rotates around the axis in the opposite direction to the subject, and the second elastic body is deflected in the opposite direction to the subject. The deflection of is given. When the deflection of the first and second elastic bodies in opposite directions has reached a predetermined amount, the distance between the shaft body and the tip of the holding section where the free end of the second elastic body is hooked is such that the deflection is reduced. Since the distance between the given free end of the second elastic body and the shaft body is exceeded, in this state, the free end of the second elastic body comes off from the holding part of the holding body and the first and the second elastic body both start free damping vibrations in opposite directions. Second
The support body to which one end of the elastic body is fixed is provided at the free end of the first elastic body, so the free end of the second elastic body is @1
A vibration waveform is drawn that is a composite of the free damped vibration of the second elastic body and the free damped vibration of the second elastic body. Since the second elastic body has a higher natural frequency than the first elastic body, immediately after the free vibration of @1 and the second elastic body starts, the free end of the first elastic body moves in the opposite direction from the subject. The first of the freely damped vibrations of the second elastic body does not move much.
At the wave, the free end of the second elastic body reaches the vicinity of the subject, and the striking body provided at the free end strikes the subject. At the time when the free end of the second elastic body is brought near the subject in the second wave of free damped vibration of the second elastic body, the amplitude of the free end of the first elastic body in the direction opposite to the subject becomes sufficiently large. Therefore, no blow is applied to the subject after the second wave of the freely damped vibration of the second elastic body. When the free vibration of the first elastic body passes approximately half a period, the subject is struck again, but by this point the processing of the data obtained from the striking has been completed, or There is also attenuation of the amplitude of the free end of the second elastic body, so that there is no problem in measurement.

(実施例) この発明の実施例を第1図に示す。被験体1である機械
構造物に接続されていない固定物体2が被験体1の近傍
に設けてあり、これに取りつけ機構3を固定する。この
取りつけ機構3には第1の弾性体4の一端を固定する。
(Example) An example of the present invention is shown in FIG. A fixed object 2, which is not connected to the mechanical structure that is the subject 1, is provided near the subject 1, and a mounting mechanism 3 is fixed to this. One end of the first elastic body 4 is fixed to this attachment mechanism 3.

この第1の弾性体4はこの実施例では長さの長い片持梁
を形成する板ばねで円形の開口5が設けられている。こ
の第1の弾性体4の自由端には支持体6が取り付けられ
ている。この支持体6に第2の弾性体7の一端を固定す
る。この実施例では第2の弾性体7も片持梁を形成する
板ばねで、長さは第1の弾性体4より短い。第2の弾性
体7の自由端に荷重検出器8を備えた打撃体9を設け、
打撃体9は第1の弾性体4の開口5に挿入されて被験体
1を打撃す、るよう構成される。第2の弾性体7の固有
振動数は、その固有振動数における振動の半周期と打撃
体9が被験体1に与える所定の短い打撃時間とがほぼ等
しくなるように設定される。第2の弾性体7の偶数倍と
なるようにする。この実施例では4倍近傍となるように
しである。
In this embodiment, the first elastic body 4 is a leaf spring forming a long cantilever beam, and is provided with a circular opening 5. A support 6 is attached to the free end of the first elastic body 4. One end of the second elastic body 7 is fixed to this support body 6. In this embodiment, the second elastic body 7 is also a leaf spring forming a cantilever, and is shorter in length than the first elastic body 4. A striking body 9 equipped with a load detector 8 is provided at the free end of the second elastic body 7,
The striking body 9 is inserted into the opening 5 of the first elastic body 4 and is configured to strike the subject 1. The natural frequency of the second elastic body 7 is set so that the half period of vibration at the natural frequency is approximately equal to the predetermined short impact time that the impacting body 9 gives to the subject 1. It should be an even number multiple of the second elastic body 7. In this embodiment, it is designed to be approximately 4 times as large.

支持体6にはまた第1と第2の弾性体4と7のたわみ方
向に垂直にビン状の軸体10が備えられ、加力桿11が
軸体10を介して支持体6に軸体1゜のまわりに回転し
得るよう結合されている。この加力桿11の右の部分に
矢印の方向に加力して支持体6を介して第1の弾性体4
にたわみを与える。
The support body 6 is also provided with a bottle-shaped shaft body 10 perpendicular to the deflection direction of the first and second elastic bodies 4 and 7, and a force applying rod 11 is attached to the support body 6 via the shaft body 10. It is coupled so that it can rotate around 1°. A force is applied to the right part of this force applying rod 11 in the direction of the arrow, and the first elastic body 4 is applied via the support body 6.
Gives deflection to.

加力桿11の加力側と反対の先端には保持体12が加力
桿11とほぼ垂直方向すなわち第1および第2の弾性体
4と7のたわみの方向と平行の方向に加力桿11と一体
に形成されている。保持体12の垂直な縁上には保持部
13が山形の凹部として形成され、この保持部13で第
2の弾性体7の自由端を引っ掛けて保持する。
At the tip of the force-applying rod 11 opposite to the force-applying side, a holder 12 is attached to the force-applying rod in a direction substantially perpendicular to the force-applying rod 11, that is, in a direction parallel to the direction of deflection of the first and second elastic bodies 4 and 7. 11. A holding part 13 is formed as a chevron-shaped recess on the vertical edge of the holding body 12, and the free end of the second elastic body 7 is hooked and held by this holding part 13.

加力桿11に被験体1方向への力を与えると、その力は
支持体6を介して第1の弾性体4の自由端に伝わり、前
述のように第1の弾性体4の自由端は被験体1方向にた
わむ。これと同時に加力桿11は軸体1oのまわりに時
計方向に回転し、これにともなって保持体12の保持部
13も時計6方向に回転する。このため支持体6に一端
を固定され、自由端を保持部13で保持された第2の弾
性体7は被験体1と反対の方向にたわむ。第2図は加力
桿11の末端に被験体1方向への力Poを加えた場合の
軸体10における反力Pl+保持部13を介して第2の
弾性体7の自由端に加えられる力P2゜第1の弾性体4
と第2の弾性体7に作用する曲げモーメン)M、、M、
を示したこの装置の模式図である。軸体10における反
力P、はまた第1の弾性体基 4の自由体に加えられる力ででもある。またαは軸体1
0と加力桿11の加力側の末端との距離。
When a force is applied to the force rod 11 in the direction of the subject 1, the force is transmitted to the free end of the first elastic body 4 via the support 6, and as described above, the force is transmitted to the free end of the first elastic body 4. deflects in one direction of the subject. At the same time, the force applying rod 11 rotates clockwise around the shaft body 1o, and in conjunction with this, the holding portion 13 of the holding body 12 also rotates in the clockwise direction. Therefore, the second elastic body 7, whose one end is fixed to the support body 6 and whose free end is held by the holding part 13, bends in the opposite direction to the subject 1. FIG. 2 shows the reaction force Pl in the shaft body 10 when a force Po in the direction of the subject 1 is applied to the end of the force-applying rod 11 + the force applied to the free end of the second elastic body 7 via the holding part 13 P2゜First elastic body 4
and the bending moment acting on the second elastic body 7) M, , M,
FIG. 2 is a schematic diagram of this device showing the The reaction force P on the shaft body 10 is also a force applied to the free body of the first elastic body base 4. Also, α is the shaft body 1
0 and the end of the applying force side of the applying rod 11.

bは第2の弾性体7の長さ、Cは第1の弾性体4の長さ
である。これらの力やモーメントによるたわみの状態を
第3図(IL)で模式的に示しである。
b is the length of the second elastic body 7, and C is the length of the first elastic body 4. The state of deflection due to these forces and moments is schematically shown in FIG. 3 (IL).

後に説明するように第1と第2の弾性体4と7の寸法や
弾性率や質量、ならびにこれら弾性体に付加される物体
の質量を適当に選定すると、第1と第2の弾性体は前に
述べた条件の固有振動数をもち、しかも常にほぼ同等の
たわみが与えられるようにすることが可能である。した
がって第2の弾性体7のたわみが、そのたわみを解放す
ることによって所要の打撃力を与える値に達したところ
で第3図(b)のように保持部13が第2の弾性体9の
自由端から外れるようにする。このためには第2の弾性
体7のたわみが所要の値となった状態で、保持部13の
第2の弾性体7の自由端を引っ掛ける箇所と軸体10と
の距離りがたわみを与えられた第2の弾性体7の自由端
と軸体10との距1Iizを超えてr、>l となるよ
うに寸法を設定する。
As will be explained later, by appropriately selecting the dimensions, elastic modulus, and mass of the first and second elastic bodies 4 and 7, as well as the mass of the object added to these elastic bodies, the first and second elastic bodies become It is possible to have the natural frequency of the above-mentioned conditions and to always give almost the same deflection. Therefore, when the deflection of the second elastic body 7 reaches a value that provides the required striking force by releasing the deflection, the holding part 13 moves the second elastic body 9 free as shown in FIG. 3(b). Make sure it comes off the edge. For this purpose, when the deflection of the second elastic body 7 reaches a required value, the distance between the shaft body 10 and the point where the free end of the second elastic body 7 of the holding part 13 is hooked will give the deflection. The dimensions are set so that the distance r,>l between the free end of the second elastic body 7 and the shaft body 10 exceeds the distance 1Iiz.

第2の弾性体7の自由端が保持部13から外れた時点で
、加力桿11への加力もやめて、第1の弾性体4も自由
に振動するようにする。
When the free end of the second elastic body 7 comes off the holding part 13, the application of force to the force applying rod 11 is also stopped, and the first elastic body 4 is also allowed to vibrate freely.

第4図は第2の弾性体7が保持部13から外れた後の弾
性体の自由端の振動と被験体1に与えられる打撃力とを
示したものである。(cL)は第1と第2の弾性体4と
7のそれぞれの自由端の振動をそれぞれの固定端に対し
て示したもので、点線が第1の弾性体4の自由端の振動
、実線が第2の弾性体7の自由端の振動である。2つの
振動はいずれも減衰振動である。(b)は第1の弾性体
4の固定端に対する第2の弾性体7の自由端の振動すな
わち打撃体の振動を示したもので、(α)の2つの振動
を合成したものとなっている。(b)は被験体1に対す
る振動と考えてもよい。固有振動数の高い第2の弾性体
7の自由端は短時間で被験体1側に達するが、固有振動
数の低い第1の弾性体4の自由端はこの時点でさほど変
位していない。したがって(b’)  に示すようにも
っばら第2の弾性体7の自由端の動きによって被験体1
には(C)に示すように荷重検出器8によって得られた
短時間の打撃力が与えられる。打撃後も第2の弾性体7
の自由端は自由振動を続けるが、その第2波目が被験体
1に近づいた時点では第1の弾性体4の自由端は被験体
1と反対側に大きく振れているので、被験体1が打撃さ
れることはない。さらに時間が経過して第1の弾性体4
の自由端がふたたび被験体1に接近した時点では、第2
の弾性体7の自由端の振幅は減衰により当初より減少し
ており、さらに第1と第2の弾性体4と7の固有振動数
の比がほぼ1:4にとられているので、第2の弾性体7
の自由端は被験体1から最もはなれた所にあって、第2
の打撃は生じない。また仮にこの時点で第2の打撃を生
じたとしても、すでに第1の打撃によるデータの取り込
みと演算処理は完了しているので測定結果が乱されるこ
とがない。
FIG. 4 shows the vibration of the free end of the second elastic body 7 after it comes off from the holding part 13 and the impact force applied to the subject 1. (cL) shows the vibration of the free ends of the first and second elastic bodies 4 and 7 with respect to their respective fixed ends, where the dotted line shows the vibration of the free end of the first elastic body 4, and the solid line is the vibration of the free end of the second elastic body 7. Both of the two vibrations are damped vibrations. (b) shows the vibration of the free end of the second elastic body 7 relative to the fixed end of the first elastic body 4, that is, the vibration of the striking body, and is a combination of the two vibrations in (α). There is. (b) may be considered as vibration to the subject 1. The free end of the second elastic body 7, which has a high natural frequency, reaches the subject 1 side in a short time, but the free end of the first elastic body 4, which has a low natural frequency, has not been displaced much at this point. Therefore, as shown in (b'), the movement of the free end of the second elastic body 7 causes the subject 1 to
As shown in (C), a short-time impact force obtained by the load detector 8 is applied. The second elastic body 7 remains even after the impact.
The free end of the first elastic body 4 continues to vibrate freely, but when the second wave approaches the subject 1, the free end of the first elastic body 4 has swung greatly toward the opposite side of the subject 1. will not be hit. After further time elapses, the first elastic body 4
When the free end of the second object approaches subject 1 again, the second
The amplitude of the free end of the elastic body 7 has been reduced from the beginning due to damping, and furthermore, since the ratio of the natural frequencies of the first and second elastic bodies 4 and 7 is approximately 1:4, 2 elastic body 7
The free end of the second
No blow occurs. Furthermore, even if a second blow occurs at this point, the measurement results will not be disturbed because the data acquisition and arithmetic processing for the first blow have already been completed.

第5図は第4図(C)に示した打撃力の波形を高速7−
リエ変換装置で分析し、横軸の加振周波数に対する加振
力の大きさを縦軸に示したものである。必要な精度で伝
達関数を求めることができる加振力の上限の周波数は加
振力の第1の零点1〜1.5 fル(H2)であり、fル:□で与えられる。しτ たがって打撃時間τ(、rgC)が短いほど上限の周波
数fルが高くとれることがわかる。このようにτを短か
くすることは第3図かられかるように第2の弾性体7の
固有振動数を高くとることによって実現できる。
Figure 5 shows the waveform of the striking force shown in Figure 4 (C) at high speed 7-
The vertical axis shows the magnitude of the excitation force with respect to the excitation frequency on the horizontal axis, analyzed using a Rie transform device. The upper limit frequency of the excitation force at which the transfer function can be determined with the necessary accuracy is the first zero point of the excitation force, 1 to 1.5 f (H2), and is given by f: □. Therefore, it can be seen that the shorter the impact time τ(, rgC), the higher the upper limit frequency f can be obtained. Shortening τ in this manner can be achieved by increasing the natural frequency of the second elastic body 7, as shown in FIG.

以上のようにこの発明では弾性体の自由振動を用いて被
験体1に打撃を与えているので、弾性体の°固有振動数
の選定によって短時間の打撃を与えることができ、しか
もダブルハンマのおそれがない。また所要の打撃位置を
再現性よく何回でも打撃することも可能である。
As described above, in this invention, since the free vibration of the elastic body is used to give a blow to the subject 1, it is possible to give a short time blow by selecting the natural frequency of the elastic body. There is no fear. It is also possible to strike a desired striking position any number of times with good reproducibility.

ここで第1と第2の弾性体のたわみをほぼ同等とし、か
つこれら弾性体の固有振動数の比を所定の値とする条件
について説明する。
Here, conditions for making the deflections of the first and second elastic bodies substantially equal and for setting the ratio of the natural frequencies of these elastic bodies to a predetermined value will be described.

まずたわみについては、片持梁の弾性体の自由端を原点
とし、長さ方向にX軸、たわみ方向にy軸をとると自由
端のたわみは で与えられる。ここでMは梁に作用するモーメント、]
!Xはヤング率、工は断面二次モーメントである。
First, regarding the deflection, if the free end of the elastic body of the cantilever beam is the origin, the X axis is in the length direction, and the y axis is in the deflection direction, the deflection at the free end is given by: Here, M is the moment acting on the beam,]
! X is Young's modulus, and x is the moment of inertia of area.

K = E。K = E.

工=工、 であり、第2の弾性体については M=M2=7Pof        (第2図参照)K
=に2 工=工。
k=k, and for the second elastic body, M=M2=7Pof (see Figure 2)K
= to 2 engineering = engineering.

であることを考慮して(1)式を解き第1と第2の弾性
体の自由端のたわみyot t yot  を求めると
となる。したがって1ffol= 1ffot l  
として得られるが第1と第2の弾性体のたわみを等しく
する条件である。
Considering that, equation (1) is solved to find the deflection of the free ends of the first and second elastic bodies yot t yot . Therefore 1ffol= 1ffot l
This is a condition that makes the deflections of the first and second elastic bodies equal.

一方固有振動数は片持梁を質量とばねとで構成される単
純な振動系として扱って導く。
On the other hand, the natural frequency is derived by treating the cantilever beam as a simple vibration system consisting of a mass and a spring.

梁の長さをlとし、自由端部;0)に荷重Wが作用した
時の自由端からXの点におけるたわみyは、(1)式に
おいてM=wr  とした上で(1)式を解いて次のよ
うに求められる。
The length of the beam is l, and when a load W is applied to the free end; 0), the deflection y from the free end at the point Solving it gives us the following:

ここでη。は自由端のたわみで で与えられる。Here η. is the deflection of the free end is given by

したがって自由端の振動速度iは(5)よりとなる。梁
の単位長当りの質量をρとすると、梁の上の5点におけ
るdx細部分質量はρdtであることから梁の運動エネ
ルギEl)は 梁に付加する質量を鶏とし、これが自由端に集中すると
考えれば梁全体の運動エネルギ當は=   (S十□ρ
t)η0 ここで鴇′ は梁の質量である。すなわち梁は自由端に
−a=nh+u−の質量があるのと同じ振動をする。
Therefore, the vibration velocity i of the free end is given by (5). If the mass per unit length of the beam is ρ, then the dx detailed mass at 5 points on the beam is ρdt, so the kinetic energy El) of the beam is calculated by the mass added to the beam, which is concentrated at the free end. Considering this, the kinetic energy of the entire beam is = (S □ρ
t) η0 Here, 采′ is the mass of the beam. In other words, the beam vibrates in the same way as if it had a mass of -a=nh+u- at its free end.

この時の振動周期Tは T:zπ5nフ7(9) で与えられる。δztは自由端に質il陽−を付した時
の自由端のたわみで、(6)式においてW=mg gと
して で示され、したがって振動周期Tは で与えられる。第1の弾性体においては11.。
The vibration period T at this time is given by T:zπ5nf7(9). δzt is the deflection of the free end when the free end is given a positive sign, and is expressed as W=mg g in equation (6), and therefore the vibration period T is given by. In the first elastic body, 11. .

l;イ、lブc、E=に、、工:工、であり第2の弾性
体においては鶏:)1%9;鶏;、l=b、に二Et 
+工=工。
l;a, lbc, E=ni,, koi:ko, and in the second elastic body, chicken:)1%9; chicken;, l=b, ni2Et
+ Engineering = Engineering.

となる。したがって第2の弾性体の固有振動数がで与え
られる。
becomes. Therefore, the natural frequency of the second elastic body is given by.

したがって(4)と(12)式とが、第1と第2の弾性
体とが加力に対して等しいたわみをもち、しかも第2の
弾性体の固有振動数を第1の弾性体の1倍とする条件で
ある。
Therefore, equations (4) and (12) indicate that the first and second elastic bodies have equal deflection in response to an applied force, and that the natural frequency of the second elastic body is equal to that of the first elastic body. This is the condition for doubling the amount.

また第1と第2の弾性体4と7にある比率μのたわみを
与えたい場合には1ffo+l=μ1ffHlとしてそ
の条件を設定できる。
Further, if it is desired to give the first and second elastic bodies 4 and 7 a deflection of a certain ratio μ, the condition can be set as 1ffo+l=μ1ffHl.

第6図はこの発明の別の実施例を示したものである。こ
の実施例では第1の弾性体14の自由端の支持体16が
被験体1側に設けられ、被験体1に最も近い位置に第2
の弾性体7が固定されている。この実施例においては第
1の弾性体14に開口を設けていないので、第1の弾性
体14のたわみや固有振動数に関する条件を正確に算定
できる利点がある。
FIG. 6 shows another embodiment of the invention. In this embodiment, the support 16 at the free end of the first elastic body 14 is provided on the subject 1 side, and the second elastic body 16 is provided at the position closest to the subject 1.
An elastic body 7 is fixed. In this embodiment, since no opening is provided in the first elastic body 14, there is an advantage that the conditions regarding the deflection and natural frequency of the first elastic body 14 can be accurately calculated.

第7図はこの発明の第3の実施例を模式的に示したもの
であって第1の弾性体z4と第2の弾性体27とをとも
にコイルばねで構成している。この実施例においては、
取付機構23の上に第1の弾性体24の一端が固定され
、その自由端に階段状部材21とその上部の支持部材2
2とからなる支持体26が設けられてあり、階段状部材
z1の一段下った箇所に第2の弾性体27の一端が固定
されている。支持部材26上には第1の弾性体24のコ
イル軸上に軸体10を介して先端に保持体12を設けた
加力稈11が結合されている。第2の弾性体27の自由
端にはコイルばねの内側を貫テ1ηする支持棒25を介
して荷重検出器8を儂えた打撃体9が固定されている。
FIG. 7 schematically shows a third embodiment of the present invention, in which the first elastic body z4 and the second elastic body 27 are both constructed of coil springs. In this example,
One end of the first elastic body 24 is fixed on the mounting mechanism 23, and the stepped member 21 and the support member 2 above it are attached to the free end of the first elastic body 24.
A support body 26 consisting of 2 is provided, and one end of a second elastic body 27 is fixed to a location one step below the stepped member z1. A force applying culm 11 having a holder 12 at its tip is connected to the support member 26 on the coil axis of the first elastic body 24 via the shaft body 10 . A striking body 9 equipped with a load detector 8 is fixed to the free end of the second elastic body 27 via a support rod 25 that extends through the inside of the coil spring.

第2の弾性体27の自由端には止め部材28が設けられ
て自由端の一部を構成している。保持体12の保持部1
3にこの止め部材28を引っ掛けて第2の弾性体27を
保持して被験体1と反対方向のたわみを与える。
A stop member 28 is provided at the free end of the second elastic body 27 and constitutes a part of the free end. Holding part 1 of holding body 12
The second elastic body 27 is held by hooking this stopper member 28 on the second elastic body 27 to give it deflection in the opposite direction to the subject 1.

この構成では@1と第2の弾性体24と27をともにコ
イルば七で構成したので全体を小型に構成できる利点と
、コイルばねを用いるために加力とたわみの線形性にす
ぐれるという利点がある。
In this configuration, @1 and the second elastic bodies 24 and 27 are both made of coil springs, which has the advantage of making the whole structure compact. Also, since the coil springs are used, the linearity of applied force and deflection is excellent. There is.

以上の各実施例においては、保持体12の保持部13を
山形の凹部で形成したものを示したが、これを弾性体の
たわみ方向と平行な保持体の縁に突出部を設け、この突
出部で第2の弾性体の自由端を保持する構成とすること
もできる。
In each of the above embodiments, the holding part 13 of the holding body 12 was formed with a chevron-shaped recess, but a protrusion is provided on the edge of the holding body parallel to the direction of deflection of the elastic body, and this protrusion is Alternatively, the free end of the second elastic body may be held by the second elastic member.

(発明の効果) この発明では弾性体の自由減衰振動を利用して被験体に
打撃を与えるようにしたので、高い周波数成分を含む短
時間の打撃を再現性よく与えることができる。また弾性
体の選定や付帯質量の調整に°゛より加振の周波数特性
を調整することも可能である。
(Effects of the Invention) In the present invention, since the freely damped vibration of the elastic body is used to apply a blow to the subject, a short-time blow containing a high frequency component can be applied with good reproducibility. It is also possible to adjust the frequency characteristics of the vibration by selecting the elastic body and adjusting the attached mass.

また固有振動数の異なる二種類の弾性体を組、みあわせ
、低い振動数の振動に高い振動数の振動が重畳するよう
にしであるので、−回打撃を与えた後の次の打撃は生じ
ないようになるか、あるいは仮に生じたとしても、支障
とならないだけの時間が経過した後となるので、不都合
なダブルハンマを避けることができる。
In addition, two types of elastic bodies with different natural frequencies are assembled and interlaced so that the vibrations of a high frequency are superimposed on the vibrations of a low frequency, so that the next blow after a -th blow will not occur. This will prevent the double hammer from occurring, or even if it does occur, it will occur after a sufficient amount of time has elapsed so that it will not cause any trouble, so that inconvenient double hammers can be avoided.

さらに全体が装置化され、固定物体に取りつけられるの
で、被験体と打撃体との位置関係を正確に設定できて、
きわめて小さな構造物の目標とする位置に対して、正確
で位置の再現性の良好な打撃を与えることが容易となる
Furthermore, since the entire device is made into a device and attached to a fixed object, the positional relationship between the subject and the striking object can be set accurately.
It becomes easy to strike a target position of a very small structure with accuracy and good position repeatability.

このようにこの発明によるインパルス加振装置は特にこ
の種の打撃による加振を与えにくい小形の被験体に対し
て特に効果的である。
As described above, the impulse excitation device according to the present invention is particularly effective for small-sized subjects that are difficult to excite by this type of impact.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の実施例の構成図、第2図は前記実施
例における力とモーメントを示す模式図、第3図はこの
発明の実施例の作動を示す模式図、第4図はこの発明の
実施例における各弾性体の自由端ならびに打撃体の振動
および打撃力の波形を示すグラフ、第5図は励振力の周
波数特性を示すグラフ、第6図、第7図はこの発明のそ
れぞれ異なる実施例を示す構成図である。 1:被験体、2:固定物体、3,23:取りつけ機構、
4.14.24  :第1の弾性体、6.16゜26 
:支持体、7.27:第2の弾性体、8:荷重検出器、
9・;打撃体、1o:軸体、11:加力枠、12:保持
体、13:保持部。 r’+q^fFJヱ十 山 口  Jl:     、
、・\−−/’ [1図 第2図 ざ     第4図 第5図。 第6図 第7図
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing force and moment in the embodiment, Fig. 3 is a schematic diagram showing the operation of the embodiment of the invention, and Fig. 4 is a schematic diagram showing the operation of the embodiment of the invention. A graph showing the vibration and impact force waveforms of the free end of each elastic body and the impacting body in the embodiment of the invention, FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the excitation force, and FIGS. 6 and 7 are each of the present invention. It is a block diagram which shows a different Example. 1: Subject, 2: Fixed object, 3, 23: Mounting mechanism,
4.14.24: First elastic body, 6.16°26
: Support body, 7.27: Second elastic body, 8: Load detector,
9.; Impacting body, 1o: Shaft body, 11: Loading frame, 12: Holding body, 13: Holding portion. r'+q^fFJヱ1 Yamaguchi Jl: ,
,・\--/' [Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5. Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)荷重検出器を備える打撃体で被験体を打撃すること
によつてその被験体に加振の周波数特性の明らかな加振
力を与える装置において、被験体と機械的に独立してそ
の被験体近傍に設置された任意の固定物体に対する取り
つけ機構に一端を固定した第1の弾性体と、その第1の
弾性体の自由端側に設けた支持体に第1の弾性体のたわ
み方向に垂直な軸体を介して結合された加力桿と、前記
支持体に一端を固定しかつ第1の弾性体よりも高い固有
振動数をもつ第2の弾性体と、その第2の弾性体の自由
端側に固着されて荷重検出器を備える打撃体と、前記加
力桿の加力側の端部に備えられて第2の弾性体の自由端
を引つ掛けて保持する保持部を形成した保持体とを備え
、前記加力桿への被験体方向への加力が前記支持体を介
して第1の弾性体の自由端に被験体方向へのたわみを与
えるとともに前記加力桿の先端の保持体を前記軸体まわ
りに被験体と反対方向に回転させ、前記保持体の保持す
る第2の弾性体の自由端に被験体と反対方向のたわみを
与え、第1と第2の弾性体の自由端に所定量のたわみが
与えられた状態において前記保持体の保持部から第2の
弾性体の自由端が外れ、その自由減衰振動の第1波が前
記被験体に短時間の打撃を与えることを特徴とするイン
パルス加振装置。 2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、第1の
弾性体が板ばねであることを特徴とするインパルス加振
装置。 3)特許請求の範囲第1項記載の装置において、第1の
弾性体がコイルばねであることを特徴とするインパルス
加振装置。 4)特許請求の範囲第1項、第2項、第3項のいずれか
に記載の装置において、第2の弾性体が板ばねであるこ
とを特徴とするインパルス加振装置。 5)特許請求の範囲第1項、第2項、第3項のいずれか
に記載の装置において、第2の弾性体がコイルばねであ
ることを特徴とするインパルス加振装置。 6)特許請求の範囲第1項から第5項までのいずれかに
記載の装置において、第2の弾性体の固有振動数が第1
の弾性体の固有振動数のほぼ偶数倍であることを特徴と
するインパルス加振装置。 7)特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれかに
記載の装置において、保持部が第2の弾性体のたわみ方
向と平行な保持体の縁上に形成した山形の凹部であるこ
とを特徴とするインパルス加振装置。 8)特許請求の範囲第1項から第7項までのいずれかに
記載の装置において、保持部が第2の弾性体のたわみ方
向と平行な保持体の縁に設けた突出部であることを特徴
とするインパルス加振装置。
[Claims] 1) In a device that applies an excitation force with a clear frequency characteristic of excitation to a subject by striking the subject with a striking body equipped with a load detector, A first elastic body having one end fixed to a mounting mechanism for an arbitrary fixed object installed near the subject independently, and a first elastic body attached to a support provided on the free end side of the first elastic body. a force-applying rod coupled via a shaft perpendicular to the direction of deflection of the elastic body; a second elastic body having one end fixed to the support body and having a higher natural frequency than the first elastic body; a striking body fixed to the free end side of the second elastic body and provided with a load detector; and a striking body provided at the end of the force application side of the force application rod for hooking the free end of the second elastic body. a holding body formed with a holding part for holding the first elastic body, and the force applied to the force rod in the direction of the subject causes the free end of the first elastic body to deflect in the direction of the subject through the support body. At the same time, the holder at the tip of the force applying rod is rotated around the shaft body in a direction opposite to the subject, and the free end of the second elastic body held by the holder is deflected in the opposite direction to the subject. , in a state where a predetermined amount of deflection is applied to the free ends of the first and second elastic bodies, the free ends of the second elastic bodies are detached from the holding part of the holding body, and the first wave of the free damped vibration is An impulse vibration device characterized by applying a short-time impact to the subject. 2) An impulse vibration device according to claim 1, wherein the first elastic body is a leaf spring. 3) An impulse vibration device according to claim 1, wherein the first elastic body is a coil spring. 4) An impulse vibration device according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein the second elastic body is a leaf spring. 5) An impulse vibration device according to any one of claims 1, 2, and 3, characterized in that the second elastic body is a coil spring. 6) In the device according to any one of claims 1 to 5, the natural frequency of the second elastic body is the first
An impulse excitation device characterized in that the vibration frequency is approximately an even number multiple of the natural frequency of an elastic body. 7) In the device according to any one of claims 1 to 6, the holding part is a chevron-shaped recess formed on the edge of the holding body parallel to the deflection direction of the second elastic body. An impulse excitation device characterized by: 8) In the device according to any one of claims 1 to 7, it is provided that the holding part is a protrusion provided on the edge of the holding body parallel to the deflection direction of the second elastic body. Characteristic impulse excitation device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006284391A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Gunma Univ Cantilever type sensor
JP2014104505A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Mie Univ Impact machine for stationary crash

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