JPH02122235A

JPH02122235A - 三次元振動試験機

Info

Publication number: JPH02122235A
Application number: JP63274396A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Iizuka; 等飯塚
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1988-11-01
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1990-05-09

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車等の供試体にｘ、ｙ、ｚ方向の振動を
加え、振動解析や耐久試験等を行うための振動試験機に
関するものである。

〔従来の技術〕

第５図（ａ）　、　（ｂ）は静圧軸受を使用する三次元
振動試験機の従来例を示すものである。この装置は以下
のような構成となっている。先ず、装置を下側から支え
るＺ軸直動式アクチュエータ２１がある。

この上方のピストンの先端には支持板２２が固定され、
静圧軸受２３を介してフレーム２４を支持している。静
圧軸受２３は、軸方向の剛性は非常に高いが、これと直
交する方向には、軽い力で動かすことができるものであ
る。従って、フレーム２４は、Ｚ軸直動式アクチュエー
タ２１の軸と直交するＸ−Ｙ平面内でスライド可能に支
持されている。フレーム２４にはテーブル２５が固定さ
れ、この北に供試体２６が載置される。

フレーム２４の外側には、Ｘ加振フレーム２７と、Ｙ加
振フレーム２８とが設けられている。これらＸ、Ｙ加振
フレームは、相互に直交する方向にスライド可能に、各
静圧軸受２３を介してフレーム２４と結合している。そ
して、Ｘ加振フレーム２７にはＸ軸直動式アクチュエー
タ２９が、Ｙ加振フレーム２８にはＹ軸直動式アクチュ
エータ３０が結合される。これらｘ、ｙ、Ｘ軸直動式ア
クチュエータ２９．３０　、２１は、それぞれの固定部
を絶対静止面に固定されている。

以上の構成によって、この三次元振動試験機は、テーブ
ル２５をＸ、Ｙ、Ｚ方向に、各々が干渉を生じないよう
に加振できる構造となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の三次元振動試験機にあっては、Ｘ、Ｙ加
振フレーム２７．２８も振動させるため、可動部分の質
量が大きくなり、高い周波数（５Ｈｚ以上）及び高い加
速度（１０以上）で加振することができない。そのため
、各加振フレーム２７゜２８を角パイプ構造として、軽
量にすることが行われている。しかし、加振フレーム自
体が大きいため剛性が上がらず、加振周波数や搭載重量
が制限される。また、フレーム２４の外側に二重に加振
フレーム２７．２８を設けるので、コンパクト化できな
い等といった問題があった。

本発明は、上記の事実に鑑みてなされたもので、可動部
分としての加振フレームを無くし、高い周波数及び加速
度での加振が可能で、しかもコンパクトな三次元振動試
験機を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明の三次元振動試験機
は、振動台に２軸アクチユエータの可動部先端を結合し
、該振動台にＸ軸及びＹ軸アクチュエータを直交状態に
構成してなる三次元振動試験機において、該振動台を囲うｘｙフレームと、固定部を該ＸＹフレー
ムに固定され、可動部が相互に不干渉状態で振動台を貫
通し、静圧軸受を介して振動台をスライド可能に支持す
るＸ、Ｙ軸アクチュエータと、該振動台に対してＸ−Ｙ
平面内に静圧軸受によりスライド可能に結合されたＺ軸
アクチュエータとからなる構成としている。

〔実施例〕

以下に、本発明の一実施例を図面によって説明する。

第１図は、本発明の三次元振動試験機の構成概念を示す
斜視図で、第２図（ａ）　、　（ｂ）は、この試験機の
構成の詳細を示すものである。なお、第１図に示すｘ、
ｙ、ｚ軸は相互に直交する軸である。

先ず構成から説明する。三次元振動試験機を下から支え
るＸ軸直動式アクチュエータ１が、その固定部を床等の
絶対静止面に固定し、可動部先端をＺフレーム２に固定
している。Ｚフレーム２は周辺にコ字型の空間を形成し
ており、この中に静圧軸受３を介して振動台４の底部拡
大部４ａを収容している。振動台４は上部もまた拡大し
てテーブル４ｂが形成され、このテーブル４ｂには供試
体を固定するための複数のねじ孔４ｃが穿設されている
。振動台４の中間部は胴部４ｄで、四角柱状をしており
、直交する長孔４ｅが貫通して穿設されている。

この胴部４ｄは、絶対静止面に固定されたＸＹフレーム
５に囲われている。そして、このＸＹフレーム５には、
Ｘ軸直動式アクチュエータ６とＹ軸直動式アクチュエー
タ７が直交して取付けられている。

Ｘ軸直動式アクチュエータ６は、第２図に示すように、
二つの向かい合う可動部６ａ、６ａとしてのピストンと
、これらを嵌装する固定部６ｂ。

６ｂとしてのシリンダと、作動油を供給するサーボ弁８
と配管８ａ等とからなっている。固定部６ｂ、６ｂは、
ＸＹフレーム５に固定されている。

一方、二つの可動部６ａ　、６ａは長孔４ｅを貫通する
コネクチングロッド６ｃで結合され、コネクチングロッ
ド６Ｃの両側に形成された鍔部６ｄで胴部４ｄを挟持し
ている。この鍔部６ｄと胴部４ｄの間には、２本の平行
する板状の静圧軸受９゜９が設けられ、胴部４ｄに対し
てスライド可能に結合されている。また第２図（ｂ）に
示すように、コネクチングロッド６ｃの径と長孔４ｅの
短径との間に差を設り、適当な隙間Ｓか形成されている
。

可動部６ａに面する固定部６ｂの内側には、環状の静圧
軸受６ｅか嵌装されている。そして、固定部６ｂ、６ｂ
にはサーボ弁８から配管８ａを通して作動油か供給され
、Ｘ軸直動式アクチュエータ６のＸ軸方向への駆動を行
う。

Ｙ軸直動式アクチュエータ■は、Ｘ軸直動式アクチュエ
ータ６と同様の構成で、かつ直交するように配置され、
別のサーボ弁１０及び配管１０ａによって作動する。ま
た、これらのＸ、Ｙ軸直動式アクチュエータ６．７の可
動部は相互に干渉しないように、Ｚ軸方向にすれて胴部
４ｄに結合される。

以上の構成によって振動台４は、ｚ軸、Ｙ軸方向に独立
して加振可能になっている。また、このときｘＹフレー
ム５は振動せず、振動台４にのみ振動を与える構成とな
っている。

一方、Ｚ軸方向については、第１図に示すように長孔４
ｅの長径とコネクチングロッド６ｃの径との間に相当の
隙間が形成されており、振動台４は、Ｚ軸直動式アクチ
ュエータにより独立して加振可能になっている。以上を
総合すると、本発明の三次元振動試験機は、振動台４を
各軸直動式アクチュエータ６．７及び１によって、ｘ、
ｙ、ｚ軸の各方向に独立して加振てきることになる。

次に第３図によって、Ｘ軸直動式アクチェエタ６と振動
台４の胴部４ｄとの結合関係の詳細を説明する。

可動部６ａは固定部６ｂに設けられた円筒状の静圧軸受
６ｅで支持される。静圧軸受６ｅには静圧ポケッ１−６
ｆが形成され、静圧圧油が絞り機構を通して供給され、
可動部６ａとの間に油膜を形成して可動部６ａを気密状
態で支持している。可動部６ａは軸方向に進退するので
、静圧軸受６ｅは可動部６ａに対し長めに形成されてい
る。

可動部の鍔部６ｄに設けられた静圧軸受９には、可動部
６ａ内に形成された管路６ｇから静圧ポケット９ａに静
圧圧油が供給される。この管路６ｇには静圧軸受６ｅに
形成された貯油ポケソ１−６ｈから供給され、この貯油
ボケッ１−６ｈには固定部６ｂに形成された管路（図示
せず）から供給される。

固定部６ｂの空間にはサーボ弁８に通しる管路８ａ（第
２図（ｂ））に接続される孔６１が形成されている。サ
ーボ弁８からの作動油の供給によって、可動部６ａは第
３図の右方に移動する。左方への移動は、相対する可動
部６ａ側の固定部６ｂに作動油を供給することによって
なされる。

なお、この構成はＹ軸直動式アクチュエータ■について
も全く同様である。Ｘ軸直動式アクチュエータ１は、従
来と同様に一個のピストンにて進退を行う。

固定部６ｂの端部には本体部１１ａと、これに連設され
た金属棒１１ｂと、可動部６ａに嵌装されたマグネント
リングｌｌｃとから構成される変位センサー１１が設け
られている。この変位センサー１１は、可動部６ａの移
動距離を測定するもので、磁歪現象を利用した非接触式
変位センサーである。

第４図（ａ）　、　（ｂ）は、静圧軸受９の詳細を示し
た図である。静圧軸受９には一列に並んで複数の静圧ポ
ケット９ａが形成され、供給された静圧圧油によって接
触面としての胴部４ｄとの間に油膜を形成する。

以上の各静圧軸受６ｅ、９に供給された静圧圧油はＸＹ
フレーム５の近傍に設けられたドレーンに収束され、図
示しない受は皿に回収される。

上記のように構成されているので、例えば、サボ弁８の
開閉によって可動部６ａを移動させ、変位センサー１１
によって移動距離を検知することができる。以上の動作
を各軸について行い、フィードバンク制御すれば、ｘ、
ｙ、ｚ軸の各軸直動式アクチュエータの振動ストローク
、振動数をコントロールできる。このようにして、振動
台に所望の周波数、振幅の振動を与えることができるこ
とになる。

本発明にあっては、可動部分は振動台４とＺフレーム２
だけであり、Ｚフレーム２は、ＸＹフレム５に比して小
型でよく、振動部分の質量を従来より大幅に小さくする
ことができる。そのため振動台を、高い周波数と加速度
で振動させることができる。さらに、振動台４をＡ２合
金または炭素繊維（ＣＦＲＰ）を主体とする素材で製作
することによって、極限まで軽量化すれば、１５０Ｈｚ
、３０Ｇ（Ｘ、Ｙ、’Ｚ軸とも）程度の振動を与えるこ
とが可能になる。

なお、ｘ’、ｙ、ｚ軸直動式アクチュエータは、油圧式
に限定されることはなく、空気圧式等その他の方式のア
クチュエータでもよい。さらに、振動台４の両側に対称
的に可動部６ａとしてのピストンを配する構成に限らず
、一方のピストンで両方向に加振し、他方のピストンを
廃止して、代わりに軸受を設ける構成とすることもでき
る。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明の三次元振動試験機は、振
動台を囲うＸＹフレームと、固定部を該ＸＹフレームに
固定され、可動部が振動台を貫通し、振動台をスライド
可能に支持するＸ、Ｙ軸アクチュエータと、振動台をＸ
−Ｙ平面内でスライド可能に支持するＺ軸アクチュエー
タとを設けた構成としたので、可動部分を小型にでき、
延いては試験機全体の大きさをコンパクトにすることが
できる。また、可動部分の質量を小さくできるので、高
い周波数、加速度の振動を与えられ、複雑な解析試験等
を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の三次元振動試験機の一実施例の斜視図
、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ線での断面図、（ｂ）は
（ａ）のＣ−Ｃ断面図、第３図は直動式アクチュエータの要部を示す縦断面図、第４図は静圧軸受を示す図で、（ａ）は第１図ＢＢ断面
図、ら）は（ａ）のＤ視の図、第５図は三次元振動試験機の従来例を示す図で、（ａ）
は縦断面図、（ｂ）は上面図である。１・・・Ｚ軸アクチュエータ、３　、６’ｅ　、　９・
・・静圧軸受、４・・・振動台、５・・・ｘｙフレーム
、６・・・Ｘ軸アクチュエータ、６ａ・・・可動部、６
ｂ・・・固定部、７・・・Ｙ軸アクチュエータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）振動台にＺ軸アクチュエータの可動部先端を結合
し、該振動台にＸ軸及びＹ軸アクチュエータを直交状態
に構成してなる三次元振動試験機において、該振動台を囲うＸＹフレームと、固定部を該ＸＹフレー
ムに固定され、可動部が相互に不干渉状態で振動台を貫
通し、静圧軸受を介して振動台をスライド可能に支持す
るＸ、Ｙ軸アクチュエータと、該振動台に対してＸ−Ｙ
平面内に静圧軸受によりスライド可能に結合されたＺ軸
アクチュエータとからなることを特徴とする三次元振動
試験機。
（２）Ｘ軸及びＹ軸アクチュエータが振動台を貫通し、
該振動台の両側に対称的に設けられたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の三次元振動試験機。