JP2006125964A - 環境試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 恒温槽内の温度変化に影響を受けることなく、常に安定した振動試験を行うことのできる環境試験装置を提供する。
【解決手段】 環境試験装置（１）であって、載置台（２）と、載置台を覆い、載置台に載置された供試体に所定の温度環境を付与可能な箱体（例えば、恒温槽３）と、載置台を加振する加振手段（例えば、加振機４）と、加振手段の加振方向に弾性可能に設けられ、載置台を支持する弾性支持部（例えば、空気ばね５）と、載置台から加振手段側へ突出して設けられた補強部材（例えば、補強リブ６）と、補強部材を挟むように配設され、載置台の振動時に補強部材を加振方向に案内する一対の軸受部（７、８）とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、温度、湿度等の雰囲気的環境試験を行う環境試験装置に関する。

従来、電気・電子分野などの比較的小型な部品等から航空・宇宙分野などの比較的大型の製品等について、様々な振動条件の下で振動試験を行わせることにより、部品や製品の耐震性や耐久性を評価する振動試験機が知られている。
このような振動試験機として、例えば、温度、湿度等を調整した雰囲気的環境試験を行うための恒温槽と、恒温槽内に設けられ、供試体が載置される載置台と、載置台を振動させて物理的環境試験を行うための加振機と、恒温槽で再現した雰囲気的環境と加振機で再現した物理的環境とを組み合わせて各種複合環境を再現して試験する環境試験装置が知られている（例えば、特許文献１）。

ところで、一般的な振動試験機には、加振機に設けられ、載置台を弾性的に支持する空気ばねと、載置台から加振機側へ突出して設けられ、載置台の剛性を確保するための補強リブ及びシャフトと、シャフトに遊嵌されている円筒形状の軸受部等が配設されている。そして、振動試験時においては、シャフトが軸受部によりその軸方向へ案内され、円滑な振動試験を行うことができるようになっている。
特開平７−１４００３６号公報

しかしながら、環境試験装置において上記したシャフト及び軸受部を設けると、シャフトに円筒形状の軸受部が遊嵌されているため、環境試験時において載置台全体がその面に対して平行な方向に熱膨張し、シャフトの載置台近傍の部分の熱膨張が室温環境にある軸受部の熱膨張に比べて大きくなった場合に、シャフトと軸受部との間で摩擦抵抗が大きくなってしまい、シャフトの往復動が妨げられるため、安定した振動試験を行うことができないという問題点があった。

そこで、本発明の課題は、恒温槽内の温度変化に影響を受けることなく、常に安定した振動試験を行うことのできる環境試験装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、環境試験装置（１）であって、例えば、図３に示すように、
供試体が載置される載置台（２）と、
前記載置台を覆い、前記載置台に載置された供試体に所定の温度環境を付与可能な箱体（例えば、恒温槽３）と、
前記載置台を加振する加振手段（例えば、加振機４）と、
前記加振手段の加振方向に弾性可能に設けられ、前記載置台を支持する弾性支持部（例えば、空気ばね５）と、
前記載置台から前記加振手段側へ突出して設けられた補強部材（例えば、補強リブ６）と、
前記補強部材を挟むように配設され、前記載置台の振動時に前記補強部材を加振方向に案内する一対の軸受部（７、８）と、
を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の環境試験装置であって、
前記一対の軸受部のうち一方の軸受部（７）を支持する支持部（７０）と、
前記支持部と前記一方の軸受部との間に設けられ、前記一方の軸受部を他方の軸受部（８）に向かって弾性的に押圧する弾性部材（例えば、コイルスプリング７２）と、
前記弾性部材の前記一方の軸受部に対する押圧力を調整する調整部材（例えば、調整ねじ７４）と、
を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の環境試験装置であって、
前記一対の軸受部の各軸受部は、
前記補強部材に当接するとともに、当該補強部材の移動に従って回転する回転部材（例えば、ローラ９）と、
前記回転部材を回転可能に支持する枠部（１０）と、
を備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の環境試験装置であって、
前記一対の軸受部を少なくとも３箇所以上備え、各一対の軸受部が前記載置台の中心を通る軸線上に沿って配設されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、載置台に設けられた補強部材を加振方向へ案内する一対の軸受部が補強部材を挟むように配設されている。従って、一対の軸受部間に形成される開口部により、恒温槽加熱時に載置台全体がその面に平行な方向へ熱膨張した場合であっても、この熱膨張に伴う補強部材の熱膨張が許容されることとなるので、補強部材の案内時における摩擦抵抗をより低減させることができ、恒温槽内の温度環境に影響を受けることなく常に安定した振動試験を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、一対の軸受部のうち一方の軸受部は、弾性部材により弾性的に押圧されている。従って、恒温槽の加熱により補強部材が熱膨張した場合に、当該一方の軸受部が熱膨張した補強部材により弾性的に押圧されるので、恒温槽加熱時における補強部材の案内がより一層安定した状態で行われる。
また、弾性部材の一方の軸受部に対する押圧力を調整する調整部材を備えているので、供試体の種類や環境試験条件等に応じて押圧力を調整することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、一対の軸受部の各軸受部は、補強部材に当接するとともに、当該補強部材の移動に従って回転する回転部材と、回転部材を回転可能に支持する支持部材とを備えているので、載置台の振動時に補強部材をより好適に案内することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、一対の軸受部が少なくとも３箇所以上に設けられ、各一対の軸受部が載置台の中心を通る軸線上に沿って配設されているので、振動試験時のピッチング等に起因して発生するモーメントに対する剛性が確保されることとなって、より一層安定した振動試験を行うことができる。

以下、本発明にかかる環境試験装置の最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる環境試験装置の要部の側面図、図２は、本発明にかかる環境試験装置の恒温槽を除いた平面図、図３は、図２の環境試験装置の一対の軸受部の側面図、図４は、図３の一対の軸受部の平面図である。

図１に示すように、環境試験装置１は、供試体（図示省略）が載置される載置台２と、載置台２を覆い、載置台２に載置された供試体の所定の温度環境を付与可能な箱体としての恒温槽３と、載置台２を加振する加振手段としての加振機４と、加振機４の加振方向に弾性可能に設けられ、載置台２を支持する弾性支持部としての空気ばね５等を備えている。
ここで、本明細書においては、加振方向とは、略鉛直方向（図１における略上下方向）を指すものとする。

載置台２の下面部２ａには、図１に示すように、加振機４側に突出する複数の補強リブ６が設けられている。
補強リブ６は、補強部材として機能し、例えば、図１に示すように板形状をなすとともに、高さ方向の長さは、載置台２の下面部２ａと加振機４の上面部４ａとの間の長さよりも短く形成されている。
この補強リブ６の配置については特に限定されるものでないが、振動に対する剛性をより高めるという点で、図２に示すように放射状に配設するのが好適である。
なお、補強リブ６同士を別のリブ部材等により連結させる構成としてもよい。

恒温槽３は、例えば、内部空間を有する箱体であって、内部の温度、湿度等を所定の値に調整可能となっている。また、当該恒温槽３の側壁部３ａには窓部（図示省略）が設けられており、外部から当該恒温槽３の内部を観察できるようになっている。

加振機４は、例えば、内部に永久磁石（図示省略）と、永久磁石によって形成された磁界内に配設され、載置台２の下面部２ａに固定される駆動コイル（図示省略）等を備えている。そして、駆動コイルに電源（図示省略）から所定の交流電流が供給されると、駆動コイルに電磁力が働き、載置台２が振動するようになっている。

また、加振機４の上面部４ａには、図１、図３に示すように、載置台２に設けられた補強リブ６を挟むように配設される一対の軸受部７、８と、一方の軸受部７を支持する支持部７０と、他方の軸受部８を固定支持する固定支持部８０等が設けられている。

一対の軸受部７、８は、載置台２の振動時に補強リブ６を加振方向に案内する部材である。例えば、図２に示すように、加振機４の上面部４ａの４箇所に、各一対の軸受部７、８が載置台２の中心を通る軸線上に沿って等間隔に配設されている。
そして、図４に示すように、一方の軸受部７と他方の軸受部８とで補強リブ６を挟むことにより、開口部Ａが形成されるので、恒温槽３の加熱時に載置台２全体がその面に対して平行な方向に熱膨張した場合であっても、この熱膨張に伴う補強リブ６の熱膨張を許容できるようになっている。
この一対の軸受部７、８は、例えば、図３、図４に示すように、補強リブ６に当接するとともに、補強リブ６の移動に従って回転する回転部材としてのローラ９と、ローラ９を回転可能に支持するローラ軸９ａを有する枠部１０等をそれぞれ備えている。

より具体的には、例えば、複数のローラ９が加振方向に並列して設けられているとともに、ローラ軸９ａが加振方向に直交する方向（略水平方向）に設けられている。このローラ９は、内部にベアリング（図示省略）を備えており、載置台２の振動時における補強リブ６の加振方向への移動に従って回転し、補強リブ６を加振方向へ案内するようになっている。
なお、回転部材はローラ９に限定されるものではなく、例えば、複数のボールを枠部１０内に配列させるとともに、ベアリングにより各ボールを回転可能に支持する構成であってもよい。

支持部７０及び固定支持部８０は、例えば、図３に示すように、それぞれ側面視略Ｌ字状に形成され、加振機４の上面部４ａから載置台２側へ突出して設けられている。なお、この支持部７０及び固定支持部８０の高さ方向の長さは、載置台２の下面部２ａと加振機４の上面部４ａとの間の長さよりも短く形成されている。

支持部７０には、補強リブ６側に形成され、一方の軸受部７の一部を収容する凹部７１と、凹部７１の空間ａ内に配設され、一方の軸受部７を他方の軸受部８に向かって弾性的に押圧する弾性部材としてのコイルスプリング７２とが設けられている。
この凹部７１の高さ方向の長さは、一方の軸受部７の高さ方向の長さと略一致するように形成されているので、この凹部７１に一方の軸受部７の一部が収納されることにより、一方の軸受部７が加振方向へ移動しないようになっている。

コイルスプリング７２は、例えば、図３に示すように、一端が一方の軸受部７の枠部１０に固定されているとともに、他端が押圧板７３に固定されている。
押圧板７３は、支持部７０に形成されたねじ孔７０ａに螺合する調整部材としての調整ねじ７４によって空間ａ内で固定されている。つまり、押圧板７３の固定位置は、調整ねじ７４のねじ込み量によって決められる。即ち、調整ねじ７４のねじ込み量を変化させることにより、押圧板７３の空間ａ内における固定位置を一方の軸受部７に近づく方向或いは離れる方向に調整し、コイルスプリング７２の一方の軸受部７に対する押圧力を調整できるようになっている。
従って、支持部７０に支持される一方の軸受部７は、加振方向（略鉛直方向）へは移動できないが、略水平方向（図３における左右方向）へはコイルスプリング７２によって移動できるようになっている。

そして、振動試験時においては、一対の軸受部７、８により補強リブ６が加振方向へ案内されるとともに、一方の軸受部７のローラ９が、熱膨張した補強リブ６に弾性的に押圧され、この押圧に従ってコイルスプリング７２が凹部７１の空間ａで圧縮し、試験後に補強リブ６の熱膨張した部分が室温により冷まされると、コイルスプリング７２が空間ａで伸長し、この弾性変形に従って一方の軸受部７が空間ａ内を略水平方向へ移動できるようになっている。
なお、弾性部材は、コイルスプリング７２に限定されるものではなく、例えば、板ばね、ゴム部材等であってもよい。

固定支持部８０の補強リブ６側には、他方の軸受部８を収容する凹部８１が形成されている。この凹部８１の高さ方向の長さは、他方の軸受部８の高さ方向の長さと略同一であり、他方の軸受部８が加振方向へ移動しないようになっている。
そして、図３、図４に示すように、他方の軸受部８の枠部１０に形成されたねじ孔８ａと、固定支持部８０の側壁部に形成されたねじ孔８０ａとが、ボルト８２により螺合されることにより、他方の軸受部８を固定支持部８０に固定支持することができるようになっている。

次に、環境試験装置１を用いて行う複合環境試験の一例について説明する。
先ず、ユーザは、載置台２に供試体（図示省略）を載置後、恒温槽３内を所定の温度、湿度になるよう調節して、所定の雰囲気的環境に設定するとともに、加振機４による載置台２の略鉛直方向の振動の物理的環境試験を組み合わせて複合環境試験を行う。

そして、例えば、恒温槽を高温環境として供試体の振動試験を行うと、補強リブ６が一対の軸受部７、８の各ローラ９によって加振方向へ案内されるとともに、恒温槽３に覆われている載置台２が加熱され、載置台２全体がその面に対して平行な方向へ熱膨張し、この熱膨張に伴って補強リブ６も熱膨張するが、この熱膨張は、一対の軸受部７、８間の開口部Ａにより許容される。

また、一方の軸受部７のローラ９がこの熱膨張した補強リブ６に弾性的に押圧されて、支持部７０内のコイルスプリング７２が収縮し、一方の軸受部７が支持部７０の凹部７１の空間ａ内を移動する。
なお、載置台２の振動時には、補強リブ６も加振方向に振動し、一対の軸受部７、８によってに案内される。

ここで、ユーザは、一対の軸受部７、８による補強リブ６の案内動作の様子を観察し、必要に応じてコイルスプリング７２の一方の軸受部７に対する押圧力を調整する。具体的には、例えば、補強リブ６の熱膨張の程度が予想以上に大きくローラ９との摩擦抵抗が増してしまう場合には、調整ねじ７４のねじ込み量を小さくして一方の軸受部７に対する押圧力を低減させることにより、補強リブ６により一方の軸受部７がより容易に押圧されるように調整する。
さらに、使用されているコイルスプリング７２をばね定数の異なる別のコイルスプリングに交換し、一方の軸受部７の押圧力の調整を行うこともできる。

以上説明した環境試験装置１によれば、載置台２に設けられた補強リブ６を加振方向へ案内する一対の軸受部７、８が補強リブ６を挟むように配設されている。従って、一対の軸受部７、８間に形成される開口部Ａにより、恒温槽３の加熱時に載置台２全体がその面に対して平行な方向へ熱膨張した場合であっても、この熱膨張に伴う補強リブ６の熱膨張が許容されるので、補強リブ６の案内時における摩擦抵抗が大きくなることがない。よって、恒温槽３内の温度環境に影響を受けることなく常に安定した振動試験を行うことができる。

また、一対の軸受部７、８のうち一方の軸受部７は、コイルスプリング７２により弾性的に押圧されているので、恒温槽３の加熱時には、この加熱により熱膨張した補強リブ６によって一方の軸受部７のローラ９が弾性的に押圧される。従って、恒温槽３の加熱時における補強リブ６の案内がより一層安定した状態で行われる。

また、コイルスプリング７２は、調整ねじ７４によって固定されている押圧板に固定されているので、調整ねじ７４のねじ込み量を変化させることにより、押圧板７３の空間ａ内における固定位置を一方の軸受部７に近づく方向或いは離れる方向に調整し、コイルスプリング７２の一方の軸受部７に対する押圧力を調整できる。従って、供試体の種類や環境試験条件等に応じて押圧力を調整することができる。

また、一対の軸受部７、８は、補強リブ６に当接するとともに、当該補強リブ６の移動に従って回転するローラ９と、ローラ９を回転可能に支持する枠部１０とをそれぞれ備えているので、補強リブ６をより好適に案内することができる。

また、各一対の軸受部７、８が加振機４の上面部４ａの４箇所に載置台２の中心を通る軸線上に沿って等間隔で配設されているので、振動試験時のピッチング等に起因して発生するモーメントに対する剛性が確保されることとなって、より一層安定した振動試験を行うことができる。
また、複雑な機構を備えることなく一方の軸受部７を軸受部８に向かって弾性的に押圧可能な構成であるので、より安価に製造することができる。

なお、上記実施の形態においては、一対の軸受部７、８にローラ９を備える構成を示したが、例えば、ローラ９に代えて、油膜により補強リブ６を案内する静圧軸受を用いる構成にしてもよい。具体的には、例えば、一対の軸受部７、８のうちの一方の軸受部７に、補強リブ６と当接し内部に油が流入される静圧軸受を備えるとともに、補強リブ６の変形によって油膜厚さが変化するように構成し、熱膨張時の摩擦抵抗を増加させないようにしてもよい。

また、一対の軸受部７、８が加振機４の上面部４ａの４箇所に設けられる構成を示したが、少なくとも３箇所以上に設けられ、各一対の軸受部７、８が載置台２の中心を通る軸線上に沿って配設される構成であれば、設置数や設置箇所は特に限定されるものではない。
また、載置台２は、図２に示すような平面視略正方形状のものに限定されるものではなく、平面視略長方形状のものであってもよい。
また、加振方向を略鉛直方向としたが、これに限定されるものではなく、略水平方向とした場合においても、本発明を適用することができる。

本発明にかかる環境試験装置の要部の側面図である。 図１の環境試験装置の恒温槽を除いた平面図である。 図２の環境試験装置の一対の軸受部の側面図である。 図３の環境試験装置の一対の軸受部の平面図である。

符号の説明

１ 環境試験装置
２ 載置台
３ 恒温槽（箱体）
４ 加振機（加振手段）
５ 空気ばね（弾性支持部）
６ 補強リブ（補強部材）
７ 一方の軸受部
８ 他方の軸受部
９ ローラ（回転部材）
１０ 枠部
７０ 支持部
７２ コイルスプリング（弾性部材）
７４ 調整ねじ（調整部材）
８０ 固定支持部
８２ ボルト

Claims (4)

1. 供試体が載置される載置台と、
   前記載置台を覆い、前記載置台に載置された供試体に所定の温度環境を付与可能な箱体と、
   前記載置台を加振する加振手段と、
   前記加振手段の加振方向に弾性可能に設けられ、前記載置台を支持する弾性支持部と、
   前記載置台から前記加振手段側へ突出して設けられた補強部材と、
   前記補強部材を挟むように配設され、前記載置台の振動時に前記補強部材を加振方向に案内する一対の軸受部と、
   を備えることを特徴とする環境試験装置。
2. 前記一対の軸受部のうち一方の軸受部を支持する支持部と、
   前記支持部と前記一方の軸受部との間に設けられ、前記一方の軸受部を他方の軸受部に向かって弾性的に押圧する弾性部材と、
   前記弾性部材の前記一方の軸受部に対する押圧力を調整する調整部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の環境試験装置。
3. 前記一対の軸受部の各軸受部は、
   前記補強部材に当接するとともに、当該補強部材の移動に従って回転する回転部材と、
   前記回転部材を回転可能に支持する枠部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の環境試験装置。
4. 前記一対の軸受部を少なくとも３箇所以上備え、各一対の軸受部が前記載置台の中心を通る軸線上に沿って配設されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の環境試験装置。

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