JPH0223819B2

JPH0223819B2 -

Info

Publication number: JPH0223819B2
Application number: JP58131687A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Kurata
Original assignee: Akashi Seisakusho KK
Current assignee: Akashi Seisakusho KK
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1983-07-19
Publication date: 1990-05-25
Also published as: JPS6022640A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、振動試験機に関し、特に、電気液圧
式サーボ弁をそなえた振動試験機に関する。

従来の振動試験機では、流体供給機構としての
液圧ユニツト１から液圧シリンダー２へ供給され
る圧液が、電気液圧式サーボ弁３で制御され、こ
れにより、液圧シリンダー２から被験体４へ所定
の力を加えるように構成されている。

すなわち、被験体４に液圧シリンダー２のピス
トンロツド５ａが連結されていて、ピストン５の
受圧部５ｂ，５ｃの受ける差圧に応じて、ピスト
ン５が駆動される。

そして、被験体４に発生する信号を加速度セン
サ６から検出して、この信号が、負帰還信号増幅
器７で適宜増幅され、この増幅された信号SFB
と、コントローラ８からの入力指令信号SC₁とを
比較器９で加減算する。

この加減算後の信号が、サーボ増幅器１０で増
幅されて制御信号SCとなり、信号SCは電気液圧
式サーボ弁３へ供給されて、電気液圧式サーボ弁
３の作動がフイードバツク制御されるのである。

なお、第１図中の符号１１は、液圧シリンダー
のシリンダーボデイーを示しており、１２はベア
リングブロツクを示している。

ここで、受圧部５ｂ，５ｃの受圧面積Ａは、そ
れぞれ相等しく、作動液体の体積弾性率（圧縮率
の逆数）βと液圧シリンダー２の片側作動液体の
体積Ｖとは、定数となつている。

したがつて、液圧シリンダー２内の作動液体に
よるバネ定数Ｋは、次式によつて算出される。

Ｋ＝２×A²×β／Ｖ …(1) さらに、可動部（被験体４およびピストンロツ
ド５ａ）の質量Ｍとバネ定数Ｋとにより、共振周
波数ｆは、次式で表わされる。

ここで、片側作動液体の体積Ｖは、液圧シリン
ダー２の片側ストロークＳと、ピストン受圧面積
Ａとの積で表わすことができ、すなわち、Ｖ＝Ｓ
×Ａと表わされるので、次式が得られる。

共振周波数ｆを高くするためには、第２式より
体積Ｖを小さくすればよいことがわかり、同様
に、第３式によりストロークＳを小さくすればよ
いことがわかる。

しかしながら、従来の振動試験機では、ストロ
ークＳは、固定式となつているので、予定される
試験条件内の性能をもつた振動試験機を別個に製
作しなければならないという問題点があり、予め
試験条件が限定できない場合には、長ストローク
試験用に、ストロークＳを長く設定し、高周波領
域の試験特性を犠牲にしているという問題点があ
る。

本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、液圧シリンダーの端面間の距離を変化
させることによつて、長ストローク試験と高周波
数試験とを同一の装置で実施することができるよ
うにした、振動試験機を提供することを目的とす
る。

このため、本発明の振動試験機は、被験体へ力
を加える液圧シリンダーと、同液圧シリンダーの
ピストンの作動を制御する電気液圧式サーボ弁
と、同電気液圧式サーボ弁を介して上記液圧シリ
ンダーの上記ピストンの両側へ作動流体を供給す
る流体供給機構と、上記液圧シリンダー内の作動
液体の体積を増減制御すべく、上記液圧シリンダ
ーの両端面間の距離を調節しうるストローク調節
機構とをそなえるとともに、同ストローク調節機
構が、上記液圧シリンダーのシリンダーボデイー
に上記ピストンに対称的に摺動可能に装着されて
上記液圧シリンダーの両端面をそれぞれ形成する
一対の副ピストンと、同一対の副ピストンをそれ
ぞれ上記ピストンの移動方向へ駆動するための、
上記流体供給機構からの圧油で駆動される副ピス
トン駆動機構とで構成されたことを特徴としてい
る。

以下、図面により本発明の一実施例としての振
動試験機について説明すると、第２図はその長ス
トローク時における全体構成図、第３図はその短
ストローク時における全体構成図、第４図はその
作用を説明するためのグラフである。

第２，３図に示すように、本実施例でも、従来
の振動試験機と同様に、流体供給機構としての液
圧ユニツト１から液圧シリンダー２へ供給される
圧液が、電気液圧式サーボ弁３で制御され、これ
により、液圧シリンダー２から被験体４へ所定の
力を加えるように構成されている。

さらに、液圧シリンダー２内の作動液体の体積
を増減制御すべく、ストローク調節機構を構成す
る一対の副ピストン１３，１３′が液圧シリンダ
ー２のシリンダーボデイー１１にピストン５の両
側に対称的に摺動可能に装着されている。

この副ピストン１３，１３′は、ピストンロツ
ド５ａの受圧部５ｂ，５ｃとベアリングブロツク
１２，１２との間に介挿されていて、つば状大径
部１３ａを有する円筒形状をなしている。

また、副ピストン１３，１３′の端面１３ｂは、
それぞれその受圧面積がA₁となつており、液圧
シリンダー２の両端面をなしていて、この両端面
１３ｂはそれぞれピストンロツド５ａの受圧部５
ｂ，５ｃに対面している。

副ピストン１３，１３′のつば状大径部１３ａ
には、ベアリングブロツク１２に当接する側に、
受圧面積A₂の大径端面１３ｃが形成され、シリ
ンダーボデイー１１の段部１１ａに当接する側
に、受圧面１３ｄが形成されている。

また、つば状大径部１３ａのシリンダーボデイ
ー１１の内面１１ｂに摺動する周面１３ｅの両縁
部には、テーパ面１３ｆが形成されている。

つば状大径部１３ａの受圧面１３ｄおよび副ピ
ストン１３、シリンダーボデイー１１の段部１１
ａおよび内面１１ｂとで囲まれる室１４，１４が
形成されるようになつていて（第２図参照）、こ
れらの室１４，１４へ液圧ユニツト１からパイプ
１５〜１７および連通孔１９を介して、圧液がそ
れぞれ給排制御されるようになつている。

すなわち、連通孔１９に接続するパイプ１５に
は、開閉弁V₂を介してパイプ１６が接続してお
り、同様に、開閉弁V₄を介してパイプ１７が接
続している。

そして、パイプ１６は、液圧ユニツト１の圧液
供給側配管に接続していて、パイプ１７は、液圧
ユニツト１の圧液排出側配管に接続している。

また、つば状大径部１３ａの大径端面１３ｃ、
ピストンロツド５ａ、ベアリングブロツク１２お
よびシリンダーボデイー１１の内面１１ｂとで囲
まれる室２１，２１が形成されるようになつてい
て（第３図参照）、これらの室２１，２１へ液圧
ユニツト１からパイプ１６〜１８および連通孔２
０を介して、圧液が給排制御されるようになつて
いる。

すなわち、連通孔２０に接続するパイプ１８に
は、開閉弁V₁を介してパイプ１６が接続してお
り、同様に、開閉弁V₃を介してパイプ１７が接
続している。

本発明の振動試験機は上述のごとく構成されて
いるので、長ストローク試験においては、第２図
に示すように、開閉弁V₂を開として、圧液を室
１４，１４へ供給し、開閉弁V₃を開として、室
２１，２１から圧液を排出する。このとき、開閉
弁V₁，V₄はそれぞれ閉にする。

これにより、副ピストン１３，１３′は、ベア
リングブロツク１２に当接するまで移動し、ベア
リングブロツク１２に（A₁×P₁）の力で押付け
られる。

この状態で、長ストローク（片側ストローク）
S₁での長ストローク試験が実行でき、ピストンロ
ツド５ａが振動して、被験体４の試験が行なわれ
る。

また、高周波試験においては、第３図に示すよ
うに、開閉弁V₁を開として、圧液を室２１，２
１へ供給し、開閉弁V₄を開として室１４，１４
から圧液を排出する。このとき、開閉弁V₂，V₃
は、それぞれ閉にする。

これにより、副ピストン１３，１３′は、シリ
ンダーボデイー１１の段部１１ａに当接するまで
移動し、シリンダーボデイー１１に（A₂×P₁）
の力で押付けられる。

このとき、次式を満足しているので、ピストン
５が（Ａ×P₁）の最大出力を出しても、これに
より副ピストン１３，１３′が動くということが
ない。

（A₂×P₁）＞（A₁×P₁） …(5) 従つて、副ピストン１３，１３′は、シリンダ
ーボデイー１１に固定されたのと同等の機能を果
たす。

このようにして、小さなピストンストローク
（片側ストローク）S₂が実現でき、液圧シリンダ
ー２内の体積Ｖを小さくすることにより、共振周
波数ｆが高くなる。

本実施例における電気液圧式サーボ弁３へ一定
入力を与えたときの周波数−加振力特性を、第４
図に示す。

ここで、短ストロークS₂は12mm、長ストローク
S₁は35mmに設定されていて、短ストローク時の特
性においては、高周波領域（第４図の斜線部）に
おける加振力が増加していることがわかる。

また、副ピストン１３，１３′の移動を連動さ
せずに、一方の副ピストン１３；１３′のみを短
ストローク状態として、液圧シリンダー２全体と
しての中間ストロークS₃（2S₁＞S₃＞2S₂）状態と
なるように、副ピストン１３，１３′の各開閉弁
V₁，V₂，V₃，V₄を開閉作動し、３段階で、スト
ローク状態を変化させるようにしてもよい。

また、本発明の振動試験機は、他の疲労試験機
等流圧式の材料試験装置に適用することができ、
この場合も本発明とほぼ同様の作用効果を得るこ
とができる。

以上詳述したように本発明の振動試験機によれ
ば、次のような効果ないし利点を得ることができ
る。

(1) 液圧シリンダーの端面を移動することによ
り、シリンダー内の作動液体の体積を変化させ
ることができ、これにより、長ストローク−低
中周波数試験と短ストローク−高周波数試験と
を同一の振動試験機で実施することができる。

(2) ストローク調節機構として、一対の副ピスト
ンを用い、これら一対の副ピストンを流体供給
機構からの圧油によつてそれぞれ駆動するよう
にしたため、ストローク調節機構の駆動源を別
途設ける必要がなく、より簡素化された振動試
験機を実現できる。

(3) 液圧シリンダーの両端面を形成する一対の副
ピストンを、液圧シリンダーのシリンダーボデ
イーにピストンに対称的に移動可能に装着した
ため、シリンダー内の作動液体の体積を増減制
御させても振動の振幅中立位置が変化せず、し
たがつて被験体への加振点が変化しない。

(4) 一対の副ピストンの移動が圧油で駆動される
副ピストン駆動機構で行なわれるので、副ピス
トンの制御が簡単となるとともに、遠隔操作が
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動試験機を示す全体構成図で
あり、第２〜４図は本発明の一実施例としての振
動試験機を示すもので、第２図はその長ストロー
ク時における全体構成図、第３図はその短ストロ
ーク時における全体構成図、第４図はその作用を
説明するためのグラフである。１……流体供給機構としての液圧ユニツト、２
……液圧シリンダー、３……電気液圧式サーボ
弁、４……被験体、５……ピストン、５ａ……ピ
ストンロツド、５ｂ，５ｃ……受圧部、６……加
速度センサ、７……負帰還信号増幅器、８……コ
ントローラ、９……比較器、１０……サーボ増幅
器、１１……シリンダーボデイー、１１ａ……段
部、１１ｂ……内面、１２……ベアリングブロツ
ク、１３，１３′……ストローク調節機構を構成
する副ピストン、１３ａ……つば状大径部、１３
ｂ……端面、１３ｃ……大径端面、１３ｄ……受
圧面、１３ｅ……周面、１３ｆ……テーパ面、１
４……室、１５〜１８……パイプ、１９，２０…
…連通孔、２１……室、V₁，V₂，V₃，V₄……開
閉弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１被験体へ力を加える液圧シリンダーと、同液
圧シリンダーのピストンの作動を制御する電気液
圧式サーボ弁と、同電気液圧式サーボ弁を介して
上記液圧シリンダーの上記ピストンの両側へ作動
流体を供給する流体供給機構と、上記液圧シリン
ダー内の作動液体の体積を増減制御すべく、上記
液圧シリンダーの両端面間の距離を調節しうるス
トローク調節機構とをそなえるとともに、同スト
ローク調節機構が、上記液圧シリンダーのシリン
ダーボデイーに上記ピストンに対称的に摺動可能
に装着されて上記液圧シリンダーの両端面をそれ
ぞれ形成する一対の副ピストンと、同一対の副ピ
ストンをそれぞれ上記ピストンの移動方向へ駆動
するための、上記流体供給機構からの圧油で駆動
される副ピストン駆動機構とで構成されたことを
特徴とする、振動試験機。