JP3867594B2 - 制振装置の性能評価装置および性能評価方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、制振装置における制振性能を評価するための装置及び方法と、かかる装置を用いた検査方法に関するものである。
【0002】
【背景技術】
従来から、各種の装置や設備等において問題となる振動を抑えるために、弾性材等を利用した各種の制振装置が採用乃至は提案されている。例えば、自動車では、パワーユニットやタイヤ等から及ぼされる加振力に起因した車室内の振動や騒音を抑えるために、特開平8−193642号公報等に記載されているような所謂ダイナミックダンパや、国際公開WO00/14429号公報等に記載されているような制振装置等といった、各種構造の制振装置が提案されている。
【0003】
ところで、特開平8−193642号公報等に記載されているダイナミックダンパや、国際公開WO00/14429号公報等に記載されているような制振装置等は、部品寸法や形成材料,質量等のばらつきによって所期の制振性能が有効に発揮されなくなるおそれがある。
【0004】
そこで、製品において、要求される制振性能が安定して発揮されるように、出荷前の制振装置に対して性能評価の試験を行うことが望ましく、その具体的な試験方法としては、(a)制振装置に対して、電磁加振機により周波数を次第に変化せしめつつ加振力を及ぼした際の振動入出力特性(位相角やゲイン等)を測定するスイ−プ加振方法と、(b)制振装置に打撃力を与えた際の振動特性(共振周波数等の固有値)を測定するハンマリング方法が、考えられる。
【0005】
ところが、前者の(a)スイ−プ加振方法は、試験装置自体が高コストであることに加えて、制振装置に対する加振状態が安定するまでに時間を要し、制振装置の試験装置への着脱を含めると一回の試験の実施に要する時間が120秒程にも達することから、製品の全数乃至はそれに近い数を試験するには、実用的ではない。また、後者の(b)ハンマリング方法は、スイープ加振方法に比して測定時間は短いが、測定時に加える打撃力の大きさや方向等の条件を一定とすることが極めて困難であるが故に、得られた測定結果に対する制振性能の評価基準が明確でなく、測定結果が目安にしかならないという問題があった。
【0006】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、制振装置の制振性能を、短時間で、且つ、高精度に測定することが出来る、制振装置の新規な性能評価装置および性能評価方法と、かかる性能評価装置を用いた制振装置の新規な検査方法を提供することにある。
【0007】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【0008】
先ず、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第一の態様は、(a)制振効果を発揮し得る状態で制振装置を取り外し可能に支持せしめる支持手段と、(b)重力作用で落下せしめられて前記支持手段で支持された前記制振装置に直接又は間接に打ち当てられることにより該制振装置に加振力を及ぼすハンマ部材と、(c)前記制振装置に打ち当てられて跳ね返った前記ハンマ部材の再落下を阻止して該ハンマ部材による該制振装置の二度打ちを防止する二度打ち防止手段と、(d)前記ハンマ部材による加振力で加振される振動部位に取り付けられて該振動部位の振動に応じた電気信号を出力する振動センサと、(e)前記振動センサの出力に基づいて前記振動部位の振動状態を検出する検出手段とを、有しており、更に、前記ハンマ部材を一軸回りに回動可能に支持されたアーム部材の先端に固設すると共に、該アーム部材の回動中心軸を挟んだ反対側に該ハンマ部材とは別体形成された補助マスを着脱可能に取り付けて、該アーム部材を一軸回りに回動せしめて該ハンマ部材を所定高さに支持せしめた後、かかる所定高さから該ハンマ部材を重力の作用で落下せしめて前記支持手段で支持された前記制振装置に直接又は間接に打ち当てることを、特徴とする。
【0009】
このような本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置は、支持手段によって制振効果を発揮し得る状態で支持された制振装置に対して、重力作用で落下せしめられるハンマ部材を直接又は間接に打ち当てることによって、制振装置に加振力が及ぼされるようになっており、かかるハンマ部材による加振力で加振される振動部位の振動状態を、振動センサと検出手段で測定することによって、制振装置の制振性能を評価することが出来る。
【0010】
そこにおいて、本態様においては、二度打ち防止手段により制振装置に打ち当てられて跳ね返ったハンマ部材の再落下を阻止してハンマ部材による制振装置の二度打ちが防止されるようになっていることから、重力作用を利用した一定の初期加振力を一回だけ制振装置に及ぼすことが出来る。それ故、振動の初期段階において、振動部位に対して、大きさや方向が一定の加振力を安定して及ぼすことが出来ることから、複数回の試験に際して、測定条件をそろえることが可能となる。それによって、複数の制振装置の測定結果を、一定の評価基準に基づいて評価することが可能となり、制振性能の良否を高精度に判断することが可能となるのである。
【0011】
しかも、原則として、重力作用を利用した加振力を一回だけ制振装置に及ぼすことで測定を完了することが出来ることから、振動部位の振動状態の測定を速やかに行うことが出来るのであり、それ故、例えば制振装置の出荷前の全数検査も実施可能となるのである。
また、本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、ハンマ部材が固設されたアーム部材を一軸回りに回動せしめてハンマ部材を所定高さに支持せしめることが出来るのであり、それによって、重力の作用で落下せしめられるハンマ部材による加振力を一定にすることが簡単な構造で容易に実現可能となる。
さらに、このような本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、アーム部材の回動中心軸を挟んでハンマ部材と反対側に補助マスを配したことにより、ハンマ部材による加振力の大きさを容易に設定変更することが出来るのであり、特に補助マスの質量を大きくすることでハンマ部材による加振力の大きさを小さくすることも可能となるのである。
【0012】
なお、本態様における振動センサとしては、例えば、圧電素子を利用して電気信号を出力するようにした公知のものが好適に採用され得る。また、検出手段は、制振装置における性能の評価目的等に応じて、例えば、アナログ式又はデジタル式のレベルレコーダやバンドパスフィルタ,トラッキングフィルタ,周波数分析装置等を適宜に利用して構成され得るが、特に、高速フーリエ変換(FFT)を利用した周波数分析計が、測定の迅速性や測定値設定変更の容易性等の点から、好適に採用される。
【0013】
また、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記ハンマ部材を所定の高さに支持すると共に、該ハンマ部材の支持を解除することにより該ハンマ部材を重力作用で落下せしめるハンマ支持手段を備えていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、制振装置に安定した加振力を容易に及ぼすことが出来るのである。
【0014】
また、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第三の態様は、前記第二の態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記ハンマ部材を重力に抗して持ち上げて、前記ハンマ支持手段によって該ハンマ部材を所定の高さに支持せしめる持上駆動手段を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、ハンマ部材を例えば手で持ち上げてハンマ支持手段に支持せしめる場合に比して、制振装置の性能評価の作業を一層容易に行なうことが出来、作業の自動化の更なる推進も可能となる。
また、本態様はにおいては、前記持上駆動手段が、アーム部材を一軸回りに駆動せしめる回動駆動手段によって有利に構成され得る。
【0015】
また、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れかの態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記二度打ち防止手段が、(f)前記制振装置に打ち当てられて跳ね返った前記ハンマ部材の変位を検出する跳ね返り検出手段と、(g)該跳ね返り検出手段の出力に基づいて作動せしめられて、該制振装置に打ち当てられて跳ね返った該ハンマ部材を保持することにより該ハンマ部材の再落下を阻止する保持手段とを、含んで構成されていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、制振装置に打ち当てられて跳ね返ったハンマ部材の変位を跳ね返り検出手段によって検出し、かかる跳ね返り検出手段の出力に基づいて保持手段が作動せしめられることにより制振装置に打ち当てられて跳ね返ったハンマ部材を保持してハンマ部材の再落下を阻止するようになっていることから、ハンマ部材による制振装置の二度打ちを有利に防止することが出来るのである。
【0016】
なお、本態様における跳ね返り検出手段としては、ハンマ部材に接触することによりハンマ部材の変位を検出するリミットスイッチ等であっても良いが、ハンマ部材に接触しないでハンマ部材の変位を検出する非接触式が望ましく、例えばエンコーダや近接スイッチ,光電スイッチ等を用いて有利に構成され得る。また、保持手段は、ハンマ部材の落下を解除可能に阻止し得るものであれば良く、例えばハンマ部材を挟圧保持するものや磁気吸引力の作用によりハンマ部材を保持するもの,摩擦力や係止力の作用によりハンマ部材を保持するもの等が何れも採用可能である。
【0019】
また、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れかの態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記振動センサが磁石により前記振動部位に対して着脱可能に取り付けられるようになっていることを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、振動センサの着脱を速やかに行うことが出来るのであり、それによって、測定にかかる時間を一層短くすることが可能となる。
【0020】
また、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れかの態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記制振装置として、制振対象に対してばね部材を介してダンパマスを弾性支持せしめることにより副振動系を構成するようにしたものが、少なくとも対象とされており、かかる制振装置を制振対象への取付部位において前記支持手段で支持せしめて、該制振装置に直接又は間接に前記ハンマ部材を打ち当てることにより、該制振装置に加振力を及ぼすようにしたことを、特徴とする。このような本態様に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、制振すべき振動部材に取り付けられて主振動系たる該振動部材に対する副振動系を構成する制振装置の性能評価を有利に実施することが出来るのであり、例えば従来から周知の各種のダイナミックダンパの性能評価にも採用され得る。
【0021】
また、制振装置の性能評価装置に関する本発明の第七の態様は、前記第六の態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記制振装置として、前記ダンパマスに剛性の当接部を設けると共に、該当接部に対して独立マス部材を非接着で独立変位可能に配設せしめて、該独立マス部材が該当接部に対して制振すべき振動入力方向で直接的且つ弾性的に当接されるようになっているものが、少なくとも対象とされていることを、特徴とする。このような本態様において対象とされる制振装置においては、制振性能を左右する独立マス部材の配設状態が外部から視認困難な場合があるが、本発明に係る制振装置を用いることにより、このような特定構造の制振装置においても、制振装置の性能評価を簡便に行なうことが可能となるのである。具体的には、例えば当接部が内部空所を備えた中空のハウジングとされて、かかるハウジング内に独立マス部材が収容されている場合には、独立マス部材がハウジング内に収容されているか否か、更に、振動入力時に独立マス部材がハウジングに当接せしめられているか否かを外部から確認することが困難となるが、本態様に係る制振装置の性能評価装置を利用することによって、制振装置が設計通りに製造されて所期の制振効果を発揮することを容易に確認することが出来るのである。
【0022】
また、本発明の第八の態様は、前記第一乃至第五の何れかの態様に係る制振装置の性能評価装置において、前記制振装置として、制振対象に固定される当接部材に対して独立マス部材が非接着で独立変位可能に配設されて該独立マス部材が該当接部材に対して制振すべき振動入力方向で直接的且つ弾性的に当接せしめられるようになっているものが、少なくとも対象とされており、前記支持手段において弾性変形可能な弾性支持部材を設けて、かかる制振装置の該当接部材を該弾性支持部材に固定して支持せしめて、該当接部材に直接又は間接に前記ハンマ部材を打ち当てることにより、該制振装置に加振力を及ぼすようにしたことを、特徴とする。このような本態様において対象とされる制振装置も、前記第七の態様において対象とされる制振装置と同様に、良品と不良品の判別を外部からの視認等で行なうことが困難であるが、本態様に従えば、独立マス部材の状態が視認できなくても性能評価を行なって良品と不良品の判別を容易に行なうことが可能となるのである。
【0023】
次に、制振装置の性能評価方法に関する本発明の特徴とするところは、(h)ハンマ部材を一軸回りに回動可能に支持されたアーム部材の先端に固設すると共に、該アーム部材の回動中心軸を挟んだ反対側に該ハンマ部材とは別体形成された補助マスを着脱可能に取り付けてなる性能評価装置を用い、該アーム部材を一軸回りに回動せしめて該ハンマ部材を所定高さに支持せしめた後、該ハンマ部材を予め定められた一定の高さから重力作用で落下させて、制振装置に直接又は間接に打ち当てることにより該制振装置に加振力を及ぼす加振工程と、(i)該制振装置に打ち当って跳ね返った該ハンマ部材の再落下を阻止することにより該ハンマ部材による該制振装置の二度打ちを防止する二度打ち防止工程と、(j)該ハンマ部材による加振力で加振される振動部位の振動状態を測定する振動測定工程と、(k)該振動測定工程によって得られた測定結果に基づいて、該制振装置を良品と不良品に分別する分別工程とを、有する制振装置の性能評価方法にある。
【0024】
このような本発明方法に従えば、(h)の工程において、制振装置に加振力を及ぼし、(i)の工程において、ハンマ部材による制振装置の二度打ちを防止することによって、重力作用で一定高さから落下せしめたハンマ部材を一度だけ制振装置に打ち当てることが可能となり、それによって、振動の初期段階において、振動部位に大きさや方向が一定の加振力を安定して及ぼすことが出来るのである。
【0025】
その結果、複数回の試験を、測定条件をそろえて行うことが出来ることから、複数の制振装置の測定結果を、一定の評価基準に基づいて評価することが可能となる。従って、(k)の工程において、(j)の工程で得られた測定結果に基づいて、制振装置を良品と不良品に分別することが出来るのである。
【0026】
また、制振装置の検査方法に関する本発明の特徴とするところは、前述の如き本発明に係る制振装置の性能評価装置を用い、前記制振装置の製造から出荷に至るまでの工程中で、上述の如き本発明に従う制振装置の性能評価方法を実施するようにした制振装置の検査方法にある。
【0027】
このような本発明に係る制振装置の検査方法に従えば、振動部位の振動状態の測定を速やかに行うことが出来ることから、製造された制振装置を、その製造から出荷に至るまでの工程中で、全数乃至はそれに近い数を検査することも可能となる。その結果、制振装置を製造するに際して、製造コストや生産効率への影響を出来るだけ回避しつつ、出荷される制振装置の性能と信頼性の向上が図られ得るのである。
【0028】
【発明の実施形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【0029】
先ず、図1乃至3には、本発明の一実施形態としての制振装置の性能評価装置10が示されている。この性能評価装置10は、ハンマ部材としてのハンマ12を測定対象物である制振装置14に打ち当てて、振動部位の振動状態を検出することにより、制振装置14における制振性能を測定するようになっている。なお、以下の説明において、上下方向とは、原則として、図2中の上下方向を言うものとし、本実施形態では、かかる上下方向が鉛直方向とされている。
【0030】
より詳細には、本実施形態の性能評価装置10は、ベース上に固定的に設置された平板形状の基盤16を備えており、かかる基盤16には、固定ブロック18が載置されて固定されている。また、固定ブロック18上には、作動側軸受け20が載置固定されており、この作動側軸受け20によって、水平方向に延びる支持軸22が、軸方向に移動不能で且つ中心軸回りに回動可能に支持されている。
【0031】
かかる支持軸22には、作動側軸受け20から突出せしめられた軸方向一方の端部に対して連結ヘッド24が固着されており、この連結ヘッド24に対して、アーム部材としての揺動ロッド26が固定されている。かかる揺動ロッド26は、長手ロッド形状を有しており、支持軸22に対して直交する方向に延びるようにして配設されている。そして、揺動ロッド26が、中央より軸方向一方の側に偏倚した位置で、連結ヘッド24に固定されることにより、軸直角方向に延びる支持軸22の回りに揺動可能に支持されている。
【0032】
また、揺動ロッド26には、支持軸22から大きく突出せしめられた方の軸方向端部(図1,2中の右方の端部)に対して、ハンマ12が固着されている。このハンマ12は、略矩形ブロック形状を有しており、揺動ロッド26から揺動方向両側に向かってそれぞれ突出せしめられている。なお、揺動ロッド26とハンマ12は、何れも金属等の剛性材で形成されていると共に、ハンマ12には、揺動ロッド26から突出した一方の端面(下方に向かう側の端面)に対して、硬質の合成樹脂からなる打撃部28が固着されており、この打撃部28が、後述する制振装置14に対して打ち当てられるようになっている。
【0033】
また、揺動ロッド26において、支持軸22からの突出長さが小さい方には、補助マスとしての錘30が固定されている。この錘30は、金属等の高比重材で形成されており、厚肉円筒形状とされて揺動ロッド26に外挿されていると共に、図示しないボルト等の位置決め手段により、揺動ロッド26の軸方向の適当な位置に固定されている。そして、かかる錘30の揺動ロッド26に対する固定位置を調節することにより、重力作用による揺動ロッド26の支持軸22回りの回動モーメントを調節して、揺動ロッド26を所定の回動位置から自由回動させた際のハンマ12の制振装置14への打ち当たりのエネルギの大きさ、即ち、加振力の大きさを調節することが出来るようになっている。
【0034】
さらに、作動軸受け20で支持された支持軸22の軸方向他方の端部には、クラッチ32を介して、駆動軸34が連結されている。かかる駆動軸34は、水平方向に延びるようにして配設されており、固定ブロック18に載置固定された駆動側軸受け36によって中心軸回りに回動可能に支持されている。そして、駆動軸34は、支持軸22と同一中心軸上に位置せしめられており、該駆動軸34の軸方向一方の端部に対して従動プーリ38が固着されている一方、駆動軸34の軸方向他方の端部には、支持軸22の軸方向端部が、クラッチ32を介して連結されている。なお、クラッチ32は、支持軸22と駆動軸34を相互に連結/分断せしめて、それら両軸22,34間での回転力の伝達を制御するものであり、特に電気信号によって速やかに作動制御することの出来る電磁式クラッチが好適に採用される。
【0035】
また、支持軸22の傍らにはロータリエンコーダ40が配設されて、固定ブロック18上に固定されており、支持軸22に巻き掛けられた連動ベルト42によって、支持軸22とロータリエンコーダ40が常時連動されるようになっている。これにより、支持軸22の揺動方向と揺動量(角度)が、ロータリエンコーダ40によって電気信号として取り出されるようになっている。更にまた、支持軸22には、回転円板44が固着されて一体的に回転作動されるようになっていると共に、この回転円板の所定の回転位置を検出する位置決めセンサ46が固定ブロック18上に設置されている。これにより、支持軸22が所定の回動位置とされて、揺動ロッド26が予め設定された所定角度:θだけ上方に持ち上げられた際に、かかる位置決めセンサ46によって検出信号が出力されるようになっている。
【0036】
さらに、固定ブロック18の側方には、持上駆動手段としての駆動ユニット48が並設されており、基盤16上に固定されている。この駆動ユニット48は、電動モータ50と減速歯車機構52から構成されており、電動モータ50の回転出力が減速歯車機構52で調速されて、該減速歯車機構52の出力軸54が回転駆動されるようになっている。また、減速歯車機構52の出力軸54には、駆動プーリ56が固着されており、この駆動プーリ56と駆動軸34に固着された従動プーリ38の間に跨がって駆動ベルト58が巻き掛けられている。これにより、電動モータ50の回転駆動力が駆動軸34に伝達され、更にクラッチ32を介して支持軸22に伝達されるようになっている。
【0037】
なお、かかる電動モータ50としては、従来から公知の交流モータや直流モータ等の電気モータが何れも採用可能であるが、特に本実施形態では、非通電状態下で大きな位置決めトルク(ディテントトルク)を得ることの出来る同期モータが好適に採用される。また、電動モータ50は、クラッチ32を繋げた状態下で通電することにより、支持軸22に対して、ハンマ12を持ち上げる方向(図2中、反時計回りの方向)に揺動ロッド26が揺動駆動せしめられるように設定されている。
【0038】
一方、基盤16上において、揺動ロッド26の回動作動によってハンマ12が振り下ろされる位置には、制振装置14の支持ブロック60が固設されている。この支持ブロック60は、全体として長手の厚板形状を有しており、上面が平坦な支持面62とされて、この支持面62に制振装置14が載置されるようになっている。また、支持ブロック60の長手方向両端部分には、支持手段としての一対のクランプ64,64が設けられている。
【0039】
かかるクランプ64は、操作レバー66を手指で揺動操作することにより、押圧パッド68を支持面62上に押し付けるようになっている。また、これらのクランプ64,64においては、例えばトグル機構やバネ材を利用することによって、操作レバー66を小さな力で操作することにより、押圧パッド68に対して支持面62に向かう大きな押付力が作用せしめられるようになっていると共に、操作レバー66の操作に節度感が付与されて、押圧パッド68の支持面62に対する押付力の作用と解除を、節度感をもって切り換えることが出来るようになっている。
【0040】
そして、性能評価すべき制振装置14を支持ブロック60上に載置せしめて、該制振装置14の両端部分を一対のクランプ64,64で支持ブロック60の支持面62に押し付けることにより、かかる制振装置14を固定的に支持せしめることが出来るようになっている。なお、制振装置14は、クランプ64,64の操作レバー66,66を手指で操作して押圧パッド68,68による押付力を解除することにより、支持ブロック60上から速やかに取り外すことが出来るようになっている。また、支持ブロック60の支持面62には位置決めピン70,70が立設されており、制振装置14を支持面62において予め設定された位置に正確にセットすることが出来るようになっている。
【0041】
また、制振装置14には、振動センサとしての加速度センサ72が取り付けられるようになっており、この加速度センサ72によって制振装置14の振動状態が電気信号として取り出されるようになっている。なお、加速度センサ72としては、従来から公知の圧電素子を利用したもの等が好適に採用され得る。また、加速度センサ72は、例えば瞬間接着剤やボルト等で制振装置に固定しても良いが、本実施形態では、加速度センサ72に永久磁石を固着せしめて、永久磁石の磁力によって加速度センサ72を制振装置14に対して固定するようにされている。
【0042】
而して、かくの如く支持ブロック60上に制振装置14を固定的にセットせしめた状態下で、所定角度:θに回動位置せしめた揺動ロッド26に対する保持力を解除してハンマ12を重力作用で下方に打ち下ろすことにより、ハンマ12の打撃部28が制振装置14に打ち当てられて、制振装置14に衝撃的な加振力を及ぼし得るようになっている。そして、制振装置14にハンマ12による加振力を及ぼした後の該制振装置14の振動状態を、制振装置14に装着した加速度センサ72で検出することにより、制振装置14の制振特性を測定するようになっている。
【0043】
ここにおいて、本実施形態では、ロータリエンコーダ40および位置決めセンサ46からの信号に基づいてクラッチ32の継断および電動モータ50の駆動/停止を行う制御装置74によって、ハンマ12の打撃部28を制振装置14に打ち当てて制振装置14に衝撃的な加振力を及ぼすようになっており、また、制振装置14の制振性能の測定は、加速度センサ72の検出信号を検出手段としての検出信号処理装置76で処理し、かかる処理結果を表示部78に表示するようになっている。
【0044】
具体的には、先ず、制御装置74に電源が接続されると、制御装置74は、位置決めセンサ46からの検出信号が制御装置74に入力されているか否か、即ち、揺動ロッド26が所定角度:θに回動位置せしめられているか否かを判断する。揺動ロッド26が所定角度:θに回動位置せしめられていない場合には、制御装置74からクラッチ32に対してクラッチ32を継状態とする信号が入力されてクラッチ32が継状態となると共に、電動モータ50に駆動信号が入力されて電動モータ50が駆動せしめられる。そして、揺動ロッド26が所定角度:θまで回動せしめられると、位置決めセンサ46からの検出信号が制御装置74に入力されて、制御装置74から電動モータ50に停止信号が入力されて電動モータ50が停止される。なお、かかる電動モータ50の停止状態下において、クラッチ32は継状態とされており、それによって、電動モータ50のディテントトルクが揺動ロッド26に伝達されて、ハンマ12が所定高さに位置せしめられるようになっている。ここにおいて、本実施形態では、揺動ロッド26が所定角度:θに回動位置せしめられた状態を初期位置とする。
【0045】
そして、制御装置74からクラッチ32に対してクラッチ32を断状態とする信号が入力されてクラッチ32が断状態となることにより、電動モータ50のディテントトルクに基づくハンマ12の支持状態が解除される。それによって、ハンマ12が重力の作用で落下せしめられて制振装置14に直接に打ち当てられることとなり、制振装置14に加振力が及ぼされる。このことから明らかなように、本実施形態では、電動モータ50とクラッチ32を含んで、ハンマ支持手段が構成されている。また、本実施形態では、揺動ロッド26が水平になった状態で、ハンマ12の打撃部28が制振装置14に打ち当てられるようになっており、それによって、鉛直方向に加振力を及ぼすようになっている。
【0046】
また、制振装置14に打ち当てられたハンマ12の跳ね返りは、ロータリエンコーダ40によって検出されるようになっており、それによって、ハンマ12が制振装置14に打ち当てられて、ハンマ12が、重力の作用による回動方向と反対方向、即ち、電動モータ50による回動方向と同じ方向に回動せしめられると、ロータリエンコーダ40からの検出信号が制御装置74に入力される。そして、制御装置74からクラッチ32に対してクラッチ32を継状態とする信号が入力されて、クラッチ32が継状態となることにより、電動モータ50のディテントトルクが揺動ロッド26に伝達されて、ハンマ12を跳ね返った位置に保持することとなり、ハンマ12の再落下を防止することが出来るのである。このことから明らかなように、本実施形態では、制御装置74とクラッチ32と電動モータ50を含んで、保持手段が構成されており、かかる保持手段を構成する制御装置74とクラッチ32と電動モータ50とロータリエンコーダ40を含んで、二度打ち防止手段が構成されている。
【0047】
そして、制御装置74から電動モータ50に対して駆動信号が入力されることにより、電動モータ50が駆動せしめられて、揺動ロッド26が初期位置に向って再び回動せしめられるのである。
【0048】
また、ハンマ12の打撃部28が打ち当てられる制振装置14に取り付けられた加速度センサ72の検出信号が検出信号処理装置76に入力されて、目的とする制振性能のデータが、表示部78に表示されるようになっている。
【0049】
ここにおいて、本実施形態では、検出信号処理装置76として、FFTアナライザが採用されており、加速度センサ72からの検出信号を、FFTアナライザで周波数帯域毎に分析し、かかる分析結果から、必要とする周波数帯域の分析結果を選択した後に、選択した分析結果に適当な処理を施すことにより、目的とする処理結果を得るようになっている。そして、得られた処理結果を測定信号として、表示部78において、グラフや表,数値,ランプ点灯等によって、視認可能な情報として表示するようになっている。
【0050】
そして、このようにして得られた測定結果によって、制振装置14の良否を判定することが出来るようになっている。なお、判定するためのデータとしては、例えば、振動レベルが所定値まで減衰するのに要する時間や、所定時間経過後の振動レベルの大きさ,一定時間内における平均振動レベルの大きさ,振動レベルの減衰率,初期振動レベル(初期振動加速度)の大きさ等が有利に採用され得る。また、処理結果を周波数解析することにより、共振周波数(固有値)を求めることも可能であり、それによって、制振装置14の良否を判定することも可能である。より具体的には、例えば、制振装置14の良否を判断する評価基準が、評価するそれぞれの制振装置14において、周波数やゲインに関する良品としての許容範囲として、予め設定されており、処理結果が、かかる評価基準としての許容範囲をクリアするか否かで、制振装置14の良否を判定することが出来るのである。
【0051】
なお、FFTアナライザによる解析は、一般に、ハンマ12の制振装置14への打ち当たりに基づく振動部位の振動に対応して、その開始から所定時間行うのが望ましく、好適には、クラッチ32の継断と連動して行うのが望ましい。また、処理結果を外部に表示する手段としては、CRT等による表示の他、紙への出力等でも良く、或いは、性能の良否判定だけを示すランプ表示であっても良い。
【0052】
また、本実施形態の性能評価装置10においては、例えば、図4に示されている如き特定構造の制振装置14が、性能評価対象として選定され得る。かかる制振装置14は、ばね部材としての門形板ばね80によってダンパマス82が弾性支持された構造とされている。また、ダンパマス82は、国際公開WO00/14429号公報等に記載されている制振装置と同様な構造とされている。
【0053】
より詳細には、ダンパマス82は、ハウジング本体84とハウジング下蓋86によって構成された剛性のハウジング88を有している。このハウジング88には、それぞれ一定の円形断面で上下方向に直線的に延びる3つの内部空所90,90,90が並列形成されている。
【0054】
また、ハウジング88に形成された各内部空所90には、それぞれ、一つの独立マス部材としてのマス部材92が収容配置されている。かかるマス部材92は、内部空所90の内径寸法よりも一回り小さな外形形状を備えた中実の円柱ブロック形状を有しており、比重の大きい鉄等の金属材によって形成されている。更に、このマス部材92の軸方向上端部と下端部には、上部緩衝カバー94と下部緩衝カバー96が取り付けられている。これら上下の緩衝カバー94,96は、ゴム弾性体によって形成されており、上下緩衝カバー94,96を装着せしめた状態で、マス部材92の最大軸方向寸法と最大径方向寸法が、何れも、ハウジング88の内部空所90における軸方向内法寸法と径方向内法寸法よりも小さく設定されていることによって、かかるマス部材92に対して、内部空所90内での自由変位が許容されるようになっている。そして、マス部材92が内部空所90内で独立して鉛直方向に飛び跳ね変位せしめられた際に、かかるマス部材92が、それら上下の緩衝カバー94,96を介して、ハウジング88に対して打ち当り当接せしめられるようになっている。
【0055】
なお、特に下部緩衝カバー96は、中央部分がマス部材92の下面から離隔して下方に突出する当接部98とされており、この当接部98がハウジング88の内部空所90の内面に当接せしめられた際、下部緩衝カバー96が主に剪断変形せしめられて柔らかいばね特性が発揮されるようになっている。
【0056】
一方、門形板ばね80は、略一定幅で延びるばね鋼板を屈曲せしめることにより、水平方向に延びる天板部100の長手方向両端部に一対の略鉛直方向に延びる脚部102,102を一体形成したものであり、両脚部102,102の下端部には、水平方向外方に向って屈曲されて固定板部104,104とされており、これら固定板部104,104において、制振すべき振動部材に固定されるようになっている。なお、両脚部102,102の下端部の間に跨って、平坦な帯板状の連結プレート106が配設されていると共に、この連結プレート106の長手方向両端部が両固定板部104,104に重ね合せられて溶着されており、それによって、両脚部102,102の下端部の位置が相対固定されて、門形板ばね80の全体形状が安定的に保持されるようになっている。
【0057】
これにより、門形板ばね80は、天板部100と両脚部102,102および連結プレート106で全体として矩形の枠体構造とされており、これら天板部100と両脚部102,102および連結プレート106によって四方に囲まれた状態で略矩形の中空領域が形成されている。そして、この中空領域において上述の如き構造とされたダンパマス82が配設されており、ハウジング88の上部中央に突設された支持突部108において、門形板ばね80に固定されて吊り下げ状態で支持せしめられている。
【0058】
上述の如き構造とされた制振装置14は、図示しない振動部材に対して、ダンパマス82が門形板ばね80を介して弾性的に取り付けられることにより、ダンパマス82をマスとすると共に、門形板ばね80をバネとする副振動系を構成しており、全体としてダイナミックダンパとして機能し得るようになっている。それ故、ダンパマス82の質量と門形板ばね80の動ばね定数を適当に調節して、かかる副振動系の固有振動数を振動部材において制振すべき振動周波数域にチューニングすることにより、制振装置14による制振効果が振動部材に対して及ぼされ得るのである。
【0059】
しかも、かかる制振装置14は、副振動系のマスを構成するダンパマス82の内部に、マス部材92が振動入力方向となる上下方向で独立変位可能に収容配置されていることから、振動入力時にマス部材92がハウジング88に対して相対変位せしめられてハウジング88に打ち当たり作用することにより、制振装置14による制振効果が一層向上されて、振動部材に対してより優れた制振効果が発揮されるのである。
【0060】
次に、制振装置の性能評価装置10を用いた制振装置14の性能評価方法について、説明する。
【0061】
先ず、支持ブロック60の支持面62に一対の固定板部104,104を重ね合せて、一対のクランプ64,64で一対の固定板部104,104を支持面62に押し付けることにより、制振装置14を支持ブロック60に固定する。
【0062】
かかる固定状態下において、制振装置14は、支持ブロック60に対して、ダンパマス82が門形板ばね80を介して弾性的に取り付けられることにより、ダンパマス82をマスとすると共に、門形板ばね80をバネとする一振動系を構成しており、それによって、制振装置14は、制振効果を発揮し得る状態で支持ブロック60に取り付けられている。なお、かかる取付状態下において、ダンパマス82の変位方向、即ち、マス部材92の変位方向とハンマ12の制振装置14への打ち当たりによる加振力が及ぼされる方向は、同じとされている。
【0063】
そこにおいて、本実施形態では、ハンマ12の制振装置14への打ち当たりによる加振力に基づいて加振される振動部位は、門形板ばね80およびダンパマス82とされており、かかる振動部位の一方のダンパマス82に対して加速度センサ72を取り付ける。
【0064】
そして、このように支持ブロック60に取り付けられた制振装置14の門形板ばね80の天板部100に対して、電動モータ50で駆動せしめられて初期位置に位置せしめられたハンマ12を重力の作用で落下せしめて打ち当てることにより、制振装置14に加振力を及ぼす加振工程を行う。
【0065】
また、門形板ばね80の天板部100に打ち当てられて跳ね返ったハンマ12の再落下を阻止することにより、ハンマ12による制振装置14の二度打ちを防止する二度打ち防止工程を行う。それによって、制振装置14に対して、重力の作用を利用した一定の加振力が一度だけ制振装置14に及ぼされるようになっている。
【0066】
また、ハンマ12の打ち当たりによる加振力で加振されるダンパマス82の振動状態を、加速度センサ72からの検出信号に基づいて、検出信号処理装置76によって測定,処理する振動測定工程を行う。
【0067】
そして、検出信号処理装置76によって得られた測定結果が、制振装置14に関して予め定められた評価基準をクリアしている否かに基づいて、制振装置14の性能を評価し、制振装置14を良品と不良品に分別する分別工程を行う。
【0068】
上述の如き制振装置の性能評価方法に従えば、ダンパマス82の振動の初期の段階において、制振装置14(ダンパマス82)に対して、大きさや方向が一定の加振力を及ぼすことが出来ることから、複数回の試験を、測定条件をそろえて行うことが出来る。その結果、複数の測定結果を、同一の評価基準に基づいて評価することが出来るのである。
【0069】
特に、上述の如き特定構造とされた制振装置14において、制振性能に大きな影響を与えることとなるマス部材92の稼働状態を、外部から視認することなく、正常であるか否かを、容易に且つ高精度に確認することが出来るのであり、それ故、上述の如き制振装置の性能評価装置10を採用することにより、出荷製品に占める不良品の比率の低減と製品の信頼性の向上という点に関して、極めて大きな効果が発揮され得るのである。
【0070】
また、本実施形態では、制振装置14に対して一定の加振力が入力されるようになっていることから、検出信号処理装置76に必要とされるチャンネルの数が一つだけで良く、それによって、構造を簡単にすることが出来るのである。
【0071】
因みに、上述の如き評価方法に従って、良品及び不良品の制振装置を測定,評価した結果を、図5及び図6に示す。図5には、上述の如き構造とされた制振装置(良品)のダンパマスの振動加速度の経時変化が、実線で、示されている。なお、上述の如き構造とされた制振装置を構成するマス部材92をハウジング88に対して独立変位不能に固着した制振装置(不良品)についても、同様の測定を行い、かかる測定結果を、破線で、図5に併せ示す。
【0072】
図5に示された測定結果から明らかなように、良品(実施例)および不良品(比較例)は、何れも、加振初期において略同じ大きさの振動加速度で振動しているが、良品は、不良品に比して、短時間で振動を抑えていることが認められる。また、図6には、図5に示された測定結果をFFTアナライザで周波数解析することにより、それぞれの制振装置における共振周波数を求めた結果が示されている。図6に示された結果から明らかなように、良品は、不良品に比して、共振周波数域における振動加速度の大きさが小さくされている。このことから、例えば検出信号のピーク値と、更に必要に応じて周波数値に基づいて、製品たる制振装置の良否の判定を容易に且つ精度良く行なうことの出来ることが理解されるところである。
【0073】
以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
【0074】
例えば、前記実施形態では、ダンパマスとばね部材によって一振動系を構成すると共に、かかるダンパマス(当接部)に対して非接着で独立変位可能に配設された独立マス部材がダンパマスに対して直接的且つ弾性的に当接せしめられる制振装置の制振性能を測定したが、その他、例えば図7又は図8に示されているように、従来構造のダイナミックダンパを対象とする制振性能の評価にも、本発明を適用することが可能である。
【0075】
具体的には、図7に示されているように、マス部材110とバネ部材112を含んで構成されて、制振すべき図示しない振動部材に対してバネ部材112を介してマス部材110を弾性支持せしめることにより、主振動系たる振動部材に対する副振動系を構成するダイナミックダンパ114を対象として、その制振性能を測定する場合にも、前記実施形態の制振装置の性能評価装置10を採用することが可能である。即ち、かかるダイナミックダンパ114を、振動部材への取付部位において支持ブロック60に取り付けることによって一振動系を構成せしめて、かかる振動系に対して、ハンマ12による加振力をダイナミックダンパ114に及ぼした際のマス部材110若しくはバネ部材112の振動状態を測定することによって制振性能を測定することが出来る。
【0076】
或いは、図8に示されているように、弾性変形可能な弾性支持部材116を基盤16に取り付けて、かかる弾性支持部材116に対してばね部材112を介してマス部材110を弾性支持することにより副振動系を構成し、弾性支持部材116に対してハンマ12を打ち当てることによりダイナミックダンパ114に加振力を及ぼし、かかる加振力によって加振されるマス部材110又はバネ部材112の振動状態を測定することによって、制振性能を測定することが出来る。
【0077】
また、前記実施形態の制振装置の性能評価装置10を採用して、国際公開WO00/14429号公報や特開2001−271874号公報等に記載されている如き構造の制振装置を対象として制振性能を測定することも可能である。
【0078】
具体的には、例えば図9に示されているように、かかる制振装置118は、当接部材120に対して独立マス部材122を非接着で独立変位可能に配設せしめて、かかる独立マス部材122が当接部材120に対して制振すべき振動入力方向で直接的且つ弾性的に当接せしめられる構造として構成される。
【0079】
このような制振装置118の制振特性を測定するに際しては、図9に示されているように、基盤16に固設された架台124から延び出すように配設された弾性変形可能な弾性支持部材126に制振装置118を取り付ける。そして、当接部材120又は弾性支持部材126にハンマ12を打ち当てることにより、制振装置118(当接部材120)に加振力を及ぼし、かかる加振力によって加振される当接部材120又は弾性支持部材126の振動状態を測定することによって有利に実現することが出来る。
【0080】
また、前記実施形態では、ハンマ部材は、一軸回りに回動されるアーム部材に固設されており、アーム部材を一軸回りに回動せしめることにより、ハンマ部材を所定高さに位置せしめるようになっていたが、本発明に関連する参考例としては、ハンマ部材を鉛直方向に変位せしめて、ハンマ部材を所定高さに位置せしめることも可能である。具体的には、図10に示されているように、ハンマ部材128に対して外部に突出する一対のガイドロッド130,130を設けて、かかる一対のガイドロッド130,130を所定距離を隔てて離隔せしめられた一対のガイド板132,132に設けられたガイド孔134,134に遊挿することによって有利に実現することが出来る。
【0081】
さらに、前記実施形態では、電動モータ50のディテントトルクを利用してハンマ12を所定高さに支持するようになっていたが、摩擦を利用するブレーキ等によって、ハンマ12を所定高さに支持するようにしても良い。
【0082】
また、本発明における二度打ち防止手段や、ハンマ支持手段、検出手段は、前記実施形態のものに限定されない。
【0083】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更,修正,改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【0084】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた制振装置の性能評価装置においては、重力の作用で落下せしめられるハンマ部材を直接又は間接に制振装置に打ち当てることにより、大きさや方向が略一定の加振力を制振装置に及ぼすことが出来るのであり、それ故、かかる加振力によって加振される振動部位の振動状態を測定した結果に基づいて、制振装置の制振性能を一定の評価基準で評価することが出来ると共に、性能評価の測定を速やかに行なうことも出来るのである。
【0085】
また、本発明の性能評価方法に従えば、制振装置に対して大きさや方向が一定の加振力を及ぼして振動部位を加振することが出来ることから、例えば、複数の制振装置を、同一の評価基準に基づいて性能評価することが可能となり、制振性能の良否を、高精度に判断することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】制振装置の性能評価装置に関する本発明の一実施形態としての制振装置の性能評価装置の平面図である。
【図2】図1に示された制振装置の性能評価装置の左側面図である。
【図3】図1に示された制振装置の性能評価装置の正面図である。
【図4】図1に示された性能評価装置での評価対象とされ得る制振装置の一具体例を示す縦断面図である。
【図5】図1に示された性能評価装置を用いた制振装置の測定結果としての加速度の経時変化を示すグラフである。
【図6】図1に示された性能評価装置を用いた制振装置の測定結果としての加速度の周波数分布を示すグラフである。
【図7】図1に示された性能評価装置を用いて測定可能な制振装置の別の例を示すモデル図である。
【図8】図1に示された性能評価装置を用いて測定可能な制振装置の更に別の例を示すモデル図である。
【図9】図1に示された性能評価装置を用いて測定可能な制振装置の更に別の例を示すモデル図である。
【図10】 本発明に関連した性能評価装置において採用され得るハンマ部材の参考例を示す概略図である。
【符号の説明】
10 性能評価装置
12 ハンマ
14 制振装置
32 クラッチ
40 ロータリエンコーダ
48 駆動ユニット
64 クランプ
72 加速度センサ
74 制御装置
76 検出信号処理装置
Claims (10)
- 制振効果を発揮し得る状態で制振装置を取り外し可能に支持せしめる支持手段と、
重力作用で落下せしめられて前記支持手段で支持された前記制振装置に直接又は間接に打ち当てられることにより該制振装置に加振力を及ぼすハンマ部材と、 前記制振装置に打ち当てられて跳ね返った前記ハンマ部材の再落下を阻止して該ハンマ部材による該制振装置の二度打ちを防止する二度打ち防止手段と、
前記ハンマ部材による加振力で加振される振動部位に取り付けられて該振動部位の振動に応じた電気信号を出力する振動センサと、
前記振動センサの出力に基づいて前記振動部位の振動状態を検出する検出手段とを、有しており、更に、
前記ハンマ部材を一軸回りに回動可能に支持されたアーム部材の先端に固設すると共に、該アーム部材の回動中心軸を挟んだ反対側に該ハンマ部材とは別体形成された補助マスを着脱可能に取り付けて、該アーム部材を一軸回りに回動せしめて該ハンマ部材を所定高さに支持せしめた後、かかる所定高さから該ハンマ部材を重力の作用で落下せしめて前記支持手段で支持された前記制振装置に直接又は間接に打ち当てることを特徴とする制振装置の性能評価装置。 - 前記ハンマ部材を所定の高さに支持すると共に、該ハンマ部材の支持を解除することにより該ハンマ部材を重力作用で落下せしめるハンマ支持手段を備えている請求項1に記載の制振装置の性能評価装置。
- 前記ハンマ部材を重力に抗して持ち上げて、前記ハンマ支持手段によって該ハンマ部材を所定の高さに支持せしめる持上駆動手段を設けた請求項2に記載の制振装置の性能評価装置。
- 前記二度打ち防止手段が、
前記制振装置に打ち当てられて跳ね返った前記ハンマ部材の変位を検出する跳ね返り検出手段と、
該跳ね返り検出手段の出力に基づいて作動せしめられて、該制振装置に打ち当てられて跳ね返った該ハンマ部材を保持することにより該ハンマ部材の再落下を阻止する保持手段とを、
含んで構成されている請求項1乃至3の何れかに記載の制振装置の性能評価装置。 - 前記振動センサが磁石により前記振動部位に対して着脱可能に取り付けられるようになっている請求項1乃至4の何れかに記載の制振装置の性能評価装置。
- 前記制振装置として、制振対象に対してばね部材を介してダンパマスを弾性支持せしめることにより副振動系を構成するようにしたものが、少なくとも対象とされており、かかる制振装置を制振対象への取付部位において前記支持手段で支持せしめて、該制振装置に直接又は間接に前記ハンマ部材を打ち当てることにより、該制振装置に加振力を及ぼすようにした請求項1乃至5の何れかに記載の制振装置の性能評価装置。
- 前記制振装置として、前記ダンパマスに剛性の当接部を設けると共に、該当接部に対して独立マス部材を非接着で独立変位可能に配設せしめて、該独立マス部材が該当接部に対して制振すべき振動入力方向で直接的且つ弾性的に当接されるようになっているものが、少なくとも対象とされている請求項6に記載の防振装置の性能評価装置。
- 前記制振装置として、制振対象に固定される当接部材に対して独立マス部材が非接着で独立変位可能に配設されて該独立マス部材が該当接部材に対して制振すべき振動入力方向で直接的且つ弾性的に当接せしめられるようになっているものが、少なくとも対象とされており、前記支持手段において弾性変形可能な弾性支持部材を設けて、かかる制振装置の該当接部材を該弾性支持部材に固定して支持せしめて、該当接部材に直接又は間接に前記ハンマ部材を打ち当てることにより、該制振装置に加振力を及ぼすようにした請求項1乃至5の何れかに記載の制振装置の性能評価装置。
- ハンマ部材を一軸回りに回動可能に支持されたアーム部材の先端に固 設すると共に、該アーム部材の回動中心軸を挟んだ反対側に該ハンマ部材とは別体形成された補助マスを着脱可能に取り付けてなる性能評価装置を用い、該アーム部材を一軸回りに回動せしめて該ハンマ部材を所定高さに支持せしめた後、該ハンマ部材を予め定められた一定の高さから重力作用で落下させて、制振装置に直接又は間接に打ち当てることにより該制振装置に加振力を及ぼす加振工程と、
該制振装置に打ち当って跳ね返った該ハンマ部材の再落下を阻止することにより該ハンマ部材による該制振装置の二度打ちを防止する二度打ち防止工程と、
該ハンマ部材による加振力で加振される振動部位の振動状態を測定する振動測定工程と、
該振動測定工程によって得られた測定結果に基づいて、該制振装置を良品と不良品に分別する分別工程とを、
有することを特徴とする制振装置の性能評価方法。 - 請求項1乃至8の何れかに記載の制振装置の性能評価装置を用い、前記制振装置の製造から出荷に至るまでの工程中で、請求項9に記載の制振装置の性能評価方法を実施することを特徴とする制振装置の検査方法。
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