JPH0246345A - 揺動発生装置 - Google Patents

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］ 本発明は揺動発生装置に係わり、特に、揺動試験機に用
いて好適な揺動発生装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、７．１動発生装置の一構造例として、クランク機
構や油圧アクチュエータを用いたものが提案されている
。

前者の揺動発生装置は、クランク軸の、その回転中心か
ら半径方向に離間した位置にコネクティングロッドの一
端部を回転自在に取り付け、このコネクティングロッド
の他端部を、揺動軸の揺動中心から半径方向に離間した
位置に回転自在に取り付けた構成を有し、クランク軸の
回転運動をコネクティングロッドの往復運動に変換し、
さらに、このコネクティングロッドの往復運動を揺動軸
の揺動運動に変換するようにしたものである。

また、後者は、油圧アクチュエータのピストンの往復動
を、揺動軸にその揺動軸線と直交して取り付けられた揺
動アームにより揺動軸の揺動運動に変換するようしたも
のである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述した構成の揺動発生装置においては、揺
動軸の揺動角度の変更やそれに伴う角速度や角加速度の
変更を行う場合、前者においてはコネクティングロッド
の長さ調整により、また、後者においてはピストンのス
トロークを調整することにより実施されるが、可動部の
慣性質量等を考慮するとその調整範囲が極めて狭く、か
つ、角速度や角加速度の変化パターンとして非正弦波状
のものしか得られない。

したがって、これらの変化パターンを適宜変更できるよ
うな構成とすることが望まれている。

本発明はこのような課題を解決せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述した課題を有効に解決し得る揺動発生装置
を提供せんとするもので、この揺動発生装置は、特に、
揺動軸に、その揺動中心から揺動半径方向に離間しかっ
揺動方向に離間した２位置に設けられたカムフォロアと
、これらの両カムフォロアを挟んだ両側に、前記揺動軸
に沿って設けられた一対の回転駆動軸と、これらの回転
駆動軸のそれぞれに一体に設けられ前記各カムフォロア
が移動可能に接触させられるカム面を有するカムとを備
え、前記各カムのカム面が、その回転中心を原点として
、府記カムフォロアの中心が以下の（１）ないし（４）
の関係式による極座標で示される移動軌跡となるような
形状となされていることを特徴とする。

Ｒ＝　（（ＲａＸ　Ｓｉｎθ）”＋　（Ｌａ　−ＲａＸ
　Ｃａｓｅ）ｆ）１７１．、、■ψ＝π−ｊａｎ（Ａ／
Ｂ）＋α　　　　　　　　　　・・・■Ａ　＝　Ｒａ−
３ｉｎθ　　　　　　　　　　　　　　・・・■Ｂ　＝
　Ｌａ　−１ｉａ−Ｃａｓｅ　　　　　　　　　　　　
　・−■但し、 Ｒ：カムの中心から前記カム面に接触させられるカムフ
ォロアの中心までの距離 ψ；カムの回転軸線と直交する基準線からの角度Ｒａ；
揺動軸のｌ帛動軸線とカムフォロアの回転軸線との距離 Ｌａ：揺動軸の揺動軸線と回転駆動軸の回転軸線との距
離 θ：揺動軸の揺動角 α；カムの回転角度 ［作用コ 本発明によれば、カムフォロアが移動可能に接触させら
れるカムのカム面のプロフィールを変更することにより
、カム面よって案内されるカムフォロアの移動速度を変
更し、角速度や角加速度のパターンの任意な設定を可能
にする。また、このカム面の形状を前記０式ないし０式
の関係式による極座標によって示される形状とすること
により、揺動軸の時間的な角度変化を正弦波状とし、こ
れによって、角速度ならびに角加速度をも正弦波状とす
る。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づき
説明する。

第１図および第２図は本実施例の要部を示し、図中、符
号１は本実施例の揺動発生装置を示す。

この揺動発生装置ｌは、揺動軸２に、その揺動中心から
揺動半径方向に離間しかつ揺動方向に離間した２位置に
設けられたカムフォロア３と、これらの両カムフォロア
３を挟んだ両側に、面記揺動袖２に沿って設けられた一
対の回転駆動軸４と、これらの回転駆動軸４のそれぞれ
に一体に設けられ前記各カムフォロア３が移動可能に接
触させられるカム面５ａを有するカム５とを備え、前記
各回転駆動軸４には、これらを逆方向に回転させる駆動
機構（図示略）が連設された構成となっている。

そして、前記各カム５のカム面５ａは、その回転中心０
１を原点として、前記カムフォロア３の中心０、が以下
の（１）ないし（４）の関係式による極座標で示される
移動軌跡となるような形状となされている。

ｎ　＝　（（Ｒａｘ　Ｓｉｎθ）２＋（Ｌａ　−Ｒａ　
Ｘ　Ｃｏｓθ）１）Ｉ／ｌ、・、■ψ−π−ｔａｎ（Ａ
／Ｂ）＋α　　　　　　　　　　　　　・・・■Ａ＝Ｒ
ａ−Ｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・■Ｂ　＝　Ｌａ　−Ｒａ−Ｃｏ５θ　　　　　　　
　　　　　　　　　・・・■前記式中、 Ｒ；カム５の中心０．から前記カム面５ａに接触させら
れるカムフォロア３の中心Ｏ１までの距離ψ；カムの回
転軸線と直交する基準線からの角度Ｒａ；揺動軸の揺動
軸線とカムフォロアの回転軸線との距離 Ｌａ：揺動軸の揺動軸線と回転駆動軸の回転軸線との距
離 θ；揺動軸の揺動角度 α；カムの回転角度 そして、β１を最大揺動角度とすると、前記揺動角度０
は、次式■で表される。

θ＝β１・５ｉｎ（ｎα）＋β、　　　　　　　　　・
・・■ここでｎは、カム５に形成されるトップ部の数で
あり、図示例では４カ所にトップ部が形成されているこ
とがらｎ＝４となる。

また、■式中β、は、前記各カムフォロア３の中心Ｏｔ
＆揺動軸２の中心０．とを結んで得られる２つの直線に
よって形成される挟角をθ。とすると、次式〇で示され
る。

β、＝（π−θ。）／２　　　　　　　　　　　　・・
・■さらに、前記カムフォロア３の中心Ｏｔｈ揺動軸２
の中心Ｏ５との距ＭＲａは、揺動軸２の中心０．と回転
駆動軸４の中心０．（カム５の中心）との距離Ｌａ。

および、前記カムフォロア３の中心ｏｆと回転駆動ｕｌ
　４の中心ＯＩとの距ＲｒＮｌとの関係が、次式■を満
足するように設定されている。

Ｒａ＋＋１＞Ｌａ ・・■ このような条件のらとに形成された本実施例のカム５は
、そのカム面５ａが中心０１から最も離間したトップ部
Ｔと、前記中心０１に最も接近したボトム部Ｂとが、回
転方向に交互に４カ所に存在する形状となされ、かっ、
これらのトップ部Ｔとボトム部Ｂとが緩やかな曲線によ
って連続させられた形状となされる。

また、前記トップ部Ｔよりもカム１４の回転方向の前方
側が前記第１のカム面５ｂとなされ、回転方向の後方側
が第２のカム面５ｃとなされていて、カム５の一方向へ
の回転により、第１のカム面５ｂがカムフォロア３を押
圧移動させるように作用し、かつ、第２のカム面５ｃが
カムフォロア３の戻りを案内するようになっている。し
たがって、このカム面５ａに摺接させられるカムフォロ
ア３は、カム５の回転（二伴って第１のカム′面５ｂと
第２のカム面５ｃ上を交互に転勤させられるとともに、
前記回転駆動軸４に対して、はぼトップ部Ｔとボトム部
Ｂとの高低差分をストロークをして、カム５の１回転に
つき４往復させられるようになっている。

次いで、本実施例の作用について説明する。

まず、第１図に示すような位置から、駆動機構により周
回転駆動軸４を相互に逆方向に一定速度で回転させると
、一方（第１図中の右側）のカムフォロア３が一方のカ
ム５の第１のカム面５ｂによって回転駆動軸４から離間
する方向へ移動させられる。この移動はカムフォロア３
がカム５のトップ部Ｔに至るまで継続して行われる。

一方、他方のカム５（第１図中の左側に位置するカム５
）に当接させられているカムフォロア３は、他方のカム
５が一方のカム５と同期して逆方向に回転させられてい
ることにより、この他方のカム５の第２のカム面５ｃに
よって他方の回転駆動軸４へ向けて案内される。この移
動は、カムフォロア３が他方のカム５のボトム部Ｂに至
るまで継続して行われる。

この動作により、揺動軸２は、第１図において、時計方
向の最大揺動位置から半時計方向の最大揺動位置まで揺
動させられる。

これよりさらに両カム５の回転を継続すると、前述とは
逆に、他方のカム５の第１のカム面５ｂによって他方の
カムフォロア３が、他方の回転駆動軸４から離間させら
れる方向へ移動させられ、かつ、一方のカムフォロア３
が、一方のカム５の第２のカム面５ｃにより一方の回転
駆動軸４へ接近する方向へ案内され、これによって、揺
動軸２が時計方向へ揺動させられる。

以降、両カム５の１回転にっき４往復の割合で揺動軸２
が揺動させられる。

そして、このような揺動動作に際して、揺動軸２の活動
は、カム５のカム面５ａの形状、すなわち、プロフィー
ルによって決定されるが、このカム５のプロフィールが
前述した条件のもとに形成されていることにより、第３
図に示す揺動パターンとなる。

すなわち、面記■式から、揺動Ｍ２の揺動角度θはβ１
・５ｉｎ（ｎα）＋β、で表され、式中のαが時間の関
数であることから、前記揺動角度θの時間的な変化が、
第３図の曲線Ａで示すような特性となる。

これらのことから、前記揺動軸２の揺動の時間的な変化
が、正弦波特性として得られる。

一方、一つのカム５が一方向へのみ揺動を行わせ、この
時、他のカム５はカムフォロア３に接触した状態でこの
カムフォロア３を案内するものであるから、無理のない
揺動操作が行われる。

ここで、揺動軸２において発生ずる角速度ωは、前記０
式を時間ｔで微分して得られ、次式■で表される。

ω＝ｄθ／ｄｔ＝ｎ−ａ−Ｎ・β、Ｃｏ５（ｎ　ａ　）
　　　−■そして、前記カム５の回転数Ｎをパラメータ
として角速度ωの変化をみてみると、第３図に曲線ｎ−
Ｄで示す特性となる。

これらの結果からも明らかなように、揺動軸２において
発生ずる角速度ωも同様に正弦波特性が与えられる。

さらに、角加速度　は、０り記■式を時間ｔで微分して
得られ、次式■で表される。

＝ｄω／ｄｔ＝−ｎ”ａ−Ｎ″・β。　・５ｉｎ（ｎ　
ａ　）−■この角加速度　の変化をカム５の回転数Ｎを
パラメータとしてみてみると、第４図に曲線Ｅ〜Ｊで示
すように、揺動軸２において発生する角加速度　も、揺
動角度θおよび角速度ωと同様に正弦波特性が与えられ
る。

そして、カム５の回転数が１５００ｒｐｍと比較的低い
回転数でＩ　Ｘ　１ｏ５ｒａｄ／　ｓｅａ”乙の大きな
角加速度が得られる。

なお、前記実施例において示した各措成部材の諸形状や
寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可
能である。

例えば、前記両カム５を前述した実施例と逆方向へ回転
させることも可能であり、カム５のトップＩＴの数６任
意ｌこ設定可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係わる揺動発生装置によ
れば、次のような優れた効果を得ることができる。

揺動軸の揺動特性としての揺動角度の時間的変化、角速
度、ならびに、角加速度の総てを正弦波状にすることが
でき、これによって、揺動試験機等へ適用した場合にお
いても、非試験物へ与える揺動条件を一定かつ既知のも
のとして取り扱うことができる。

したがって、試験結果の解析を容易ならのとすることが
できる。

また、正弦波状の揺動特性を与えることにより、揺動の
往動・復動を対称的に行わ仕ることができるので、この
点においても試験結果の解析を容易なものとする。

また、一対のカムにより、揺動軸に押圧力のみを作用さ
せて、確実な揺動動作を得ることができるとともに大き
な角加速度を得ることができ、がっ、抑圧操作を終えた
のちのカムがカムフォロアの復帰を案内してこれらの間
のバックラッシュを減少させることができるので、円滑
な揺動動作を実現できる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は要部を
示す正面図、第２図はカムの拡大図、第３図および第４
図は特性曲線図である。 １・・・・・・揺動発生装置、 ３・・・・・・カムフォロア、 ５・・・・・・カム、 ５ｂ・・・・・・第１のカム面、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 揺動軸に、その揺動中心から揺動半径方向に離間しかつ
   揺動方向に離間した２位置に設けられたカムフォロアと
   、これらの両カムフォロアを挟んだ両側に、前記揺動軸
   に沿って設けられた一対の回転駆動軸と、これらの回転
   駆動軸のそれぞれに一体に設けられ前記各カムフォロア
   が移動可能に接触させられるカム面を有するカムとを備
   え、前記各カムのカム面が、その回転中心を原点として
   、前記カムフォロアの中心が以下の（１）ないし（４）
   の関係式による極座標で示される移動軌跡となるような
   形状となされていることを特徴とする揺動発生装置。 Ｒ＝｛（（Ｒａ×Ｓｉｎθ）＾２＋（Ｌａ−Ｒａ×Ｃｏ
   ｓθ）＾２｝＾１＾／＾２・・・（１） ψ＝π−ｔａｎ（Ａ／Ｂ）＋α・・・（２） Ａ＝Ｒａ・Ｓｉｎθ・・・（３） Ｂ＝Ｌａ−Ｒａ・Ｃｏｓθ・・・（４） 但し、 Ｒ；カムの中心から前記カム面に接触させられるカムフ
   ォロアの中心までの距離 ψ；カムの回転軸線と直交する基準線からの角度 Ｒａ；揺動軸の回転軸線とカムフォロアの回転軸線との
   距離 Ｌａ；揺動軸の回転軸線と回転駆動軸の回転軸線との距
   離 θ；揺動軸の揺動角度 α；カムの回転角度