JP5351939B2 - Excitation device - Google Patents

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Abstract

A vibration test apparatus for vibrating a table on which a test piece is secured. The apparatus comprises first and second actuators for vibrating a table in mutually perpendicular first and second directions, first coupling means for enabling the table to slide in the second direction with respect to the first actuator, and second coupling means for enabling the table to slide in the first direction with respect to the second actuator. Preferably, the apparatus further comprises a third actuator for vibrating the table in a third direction perpendicular to both the first and second directions and third coupling means for coupling the table to the third actuator slidably in the first and second directions, and the first and second coupling means couple the table to the first and second actuators slidably in the third direction.

Description

本発明は、加振装置に関連する。  The present invention relates to a vibration exciter.

一般に、機械製品や機械部品は、輸送時や使用時に繰り返し荷重を受ける。繰り返し荷重を受けた物体は、疲労によって破損したり、形状や特性が変化することがある。そのため、機械製品や機械部品を開発する際には、サンプル（試験片）に繰り返し荷重を加えて挙動を観察することが望ましい。  In general, machine products and machine parts are repeatedly subjected to loads during transportation and use. An object subjected to repeated loads may be damaged due to fatigue, or the shape and characteristics may change. Therefore, when developing machine products and machine parts, it is desirable to repeatedly apply a load to a sample (test piece) and observe the behavior.

このような目的のために、加振試験装置が使用される。加振試験装置は、例えば特開２０００−３３８０１０号公報に記載されている装置のように、テーブルの上にワーク（試験片）を固定し、このテーブルを外部のアクチュエータによって１軸、３軸、或いは６軸方向に加振するものである。  For this purpose, an excitation test apparatus is used. The vibration test apparatus, for example, as in the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-338010, fixes a work (test piece) on a table, and this table is fixed to one axis, three axes, Alternatively, vibration is applied in the 6-axis direction.

上記公報には、テーブルを三段に重ね、上段のテーブルにワークを固定する構成（第１の構成）が開示されている。第１の構成においては、下段のテーブルは上下方向に加振されるようになっており、中段のテーブルは下段のテーブルに対して左右方向に加振されるようになっており、上段のテーブルは中段のテーブルに対して前後方向に加振されるようになっている。本構成では、下段のテーブルを加振すると中段と上段のテーブルを加振するためのアクチュエータも変位し、中段のテーブルを加振すると上段のテーブルを加振するためのアクチュエータも変位するようになっている。このため、アクチュエータ同士が干渉することなく、上段のテーブル及びその上に固定された試験片を３軸方向に加振することができる。  The above publication discloses a configuration (first configuration) in which tables are stacked in three stages and a workpiece is fixed to the upper table. In the first configuration, the lower table is vibrated in the vertical direction, the middle table is vibrated in the left-right direction with respect to the lower table, and the upper table. Is vibrated in the front-rear direction with respect to the middle table. In this configuration, when the lower table is vibrated, the actuator for exciting the middle and upper tables is also displaced, and when the middle table is vibrated, the actuator for exciting the upper table is also displaced. ing. For this reason, the upper table and the test piece fixed on the upper table can be vibrated in the three-axis directions without the actuators interfering with each other.

また、上記公報には、加振試験装置の別の構成として、一つのテーブルに複数のアクチュエータを取り付けて６軸方向に加振可能なものが開示されている（第２の構成）。第２の構成においては、アクチュエータの各々をある程度の自由度をもって変位可能（アクチュエータがある軸の回りに回動可能）とすることによって、アクチュエータがテーブルの変位にある程度追従できるようになっている。これによって、アクチュエータ同士が干渉することなく、テーブルおよびその上に取り付けられた試験片を６軸方向に加振することができる。  In addition, the above publication discloses another configuration of the vibration testing apparatus that can be vibrated in six axial directions by attaching a plurality of actuators to one table (second configuration). In the second configuration, each actuator can be displaced with a certain degree of freedom (the actuator can be rotated around a certain axis), so that the actuator can follow the displacement of the table to some extent. Accordingly, the table and the test piece attached on the table can be vibrated in the six-axis directions without interference between the actuators.

特開２０００−３３８０１０号公報JP 2000-338010 A

上記の第１の構成においては、下段のテーブルを加振するためのアクチュエータは、３枚のテーブルと他の２つのアクチュエータをも加振できるだけのパワーを必要とするため、加振装置が大がかりなものとなってしまうという問題があった。また、上段及び中段のテーブルを加振するためのアクチュエータは、夫々中段及び下段のテーブルに固定されてテーブルと共に振動するよう構成されている。このため、アクチュエータ自身がテーブルに対するアンバランス荷重となってしまい、このアンバランス荷重に起因する誤差成分がワークに印加される振動に含まれてしまう可能性がある。  In the first configuration described above, the actuator for exciting the lower table requires sufficient power to vibrate the three tables and the other two actuators. There was a problem of becoming something. The actuators for exciting the upper and middle tables are fixed to the middle and lower tables, respectively, and are configured to vibrate together with the tables. For this reason, the actuator itself becomes an unbalanced load on the table, and an error component due to the unbalanced load may be included in the vibration applied to the workpiece.

また、第２の構成においては、各アクチュエータの揺動角度範囲が数度程度を超えて大きくなると、アクチュエータ同士が干渉するようになる。そのため、テーブルの加振の振幅を大きくするためには、アクチュエータの駆動軸の長さを充分に大きくとる必要があり、装置が大型化するという問題があった。また、アクチュエータ自身が回動するため、大重量のサーボモータを使用するボールねじ機構をアクチュエータとして使うことは容易ではなく、使用可能なアクチュエータは事実上油圧アクチュエータ及び圧電アクチュエータに限定されている。加えて、あるアクチュエータを駆動してテーブルを変位させると、他のアクチュエータの駆動軸の向きが変わる（すなわち、座標系の変化が発生する）。従って、所望の加振状態を得るためには、座標系の変化を考慮して各アクチュエータに与える
パラメータを演算しなければならない。このため、第２の構成のような加振装置には、各アクチュエータに与えるパラメータを高速で演算するためのプロセッサを用いるなど、装置の制御系が複雑なものとなっていた。Further, in the second configuration, when the swing angle range of each actuator becomes larger than about several degrees, the actuators interfere with each other. Therefore, in order to increase the vibration amplitude of the table, it is necessary to make the length of the drive shaft of the actuator sufficiently large, resulting in a problem that the apparatus becomes large. Further, since the actuator itself rotates, it is not easy to use a ball screw mechanism using a heavy servo motor as an actuator, and usable actuators are practically limited to hydraulic actuators and piezoelectric actuators. In addition, when a certain actuator is driven to displace the table, the direction of the drive axis of another actuator changes (that is, a change in the coordinate system occurs). Therefore, in order to obtain a desired vibration state, a parameter given to each actuator must be calculated in consideration of a change in the coordinate system. For this reason, the vibration control device as in the second configuration has a complicated control system of the device, such as using a processor for calculating parameters to be given to each actuator at high speed.

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、装置を大型化・複雑化することなく、大きい振幅でテーブルを加振することができる加振装置を提供することを目的とする。  The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a vibration apparatus that can vibrate a table with a large amplitude without increasing the size and complexity of the apparatus.

本発明の実施形態により、ワークを取り付けるためのテーブルを、第１の水平方向、第１水平方向と直交する第２の水平方向及び鉛直方向の直交３方向に加振する加振装置が提供される。この加振装置は、テーブルを第１水平方向に加振するアクチュエータと、アクチュエータの第１水平方向に振動する駆動部に対して、テーブルを第２水平方向及び鉛直方向にスライド自在に連結する連結手段と、を備える。連結手段は、テーブルを駆動部に対して第１水平方向にスライド自在に支持する水平リニアガイドと、テーブルを駆動部に対して鉛直方向にスライド自在に支持する鉛直リニアガイドと、一面を水平リニアガイドに固定し、他面を鉛直リニアガイドに固定することにより、水平リニアガイドと鉛直リニアガイドとを連結する中間ステージと、を備える。鉛直リニアガイドは、テーブルの側面に取り付けられた、鉛直方向に延びるレールと、中間ステージに取り付けられた、レールと係合するランナーブロックとを備え、テーブルと中間ステージとを鉛直方向にスライド自在に連結し、テーブルが鉛直方向に加振されたときに、連結手段のうち、鉛直リニアガイドの鉛直方向に延びるレールのみがテーブルと共に鉛直方向に加振される。   According to an embodiment of the present invention, there is provided a vibration device that vibrates a table for mounting a workpiece in a first horizontal direction, a second horizontal direction orthogonal to the first horizontal direction, and three orthogonal directions in the vertical direction. The The vibration device includes an actuator that vibrates the table in a first horizontal direction, and a connection that slidably couples the table in a second horizontal direction and a vertical direction to a drive unit that vibrates in the first horizontal direction of the actuator. Means. The connecting means includes a horizontal linear guide that supports the table so as to be slidable in the first horizontal direction with respect to the driving unit, a vertical linear guide that supports the table so as to be slidable in the vertical direction with respect to the driving unit, and a horizontal linear guide. An intermediate stage that connects the horizontal linear guide and the vertical linear guide by fixing to the guide and fixing the other surface to the vertical linear guide. The vertical linear guide includes a rail extending in the vertical direction attached to the side surface of the table and a runner block that is attached to the intermediate stage and engages with the rail. The table and the intermediate stage are slidable in the vertical direction. When connected and the table is vibrated in the vertical direction, only the rail extending in the vertical direction of the vertical linear guide is vibrated in the vertical direction together with the table.

このように、本発明の実施形態による加振試験装置においては、各アクチュエータは、テーブルに対してそのアクチュエータの加振方向に直交する方向にスライド可能となっている。そのため、あるアクチュエータでテーブルを加振しても、テーブルが他のアクチュエータに対してスライドするので、他のアクチュエータが変位することも、他のアクチュエータの加振方向が変化することもない。従って、本発明においては、各アクチュエータはテーブル及びワークを加振できるだけのパワーがあればよい。また、本発明によれば、アクチュエータを回動させずにテーブルを加振することが可能となるため、アクチュエータの駆動軸が短くてもテーブルを大ストロークで加振することができる。加えて、あるアクチュエータが他のアクチュエータの挙動に影響を与えることがないため、アクチュエータの制御系を複雑化することなく、所望の振幅、周波数でテーブルを加振することが可能となる。従って、本発明によれば、装置を大型化・複雑化することなく、大きい振幅でテーブルを加振することが可能となる。  Thus, in the vibration testing apparatus according to the embodiment of the present invention, each actuator can slide in a direction perpendicular to the vibration direction of the actuator with respect to the table. Therefore, even if the table is vibrated with a certain actuator, the table slides with respect to the other actuator, so that the other actuator is not displaced and the direction of vibration of the other actuator is not changed. Therefore, in the present invention, each actuator only needs to have enough power to vibrate the table and the workpiece. In addition, according to the present invention, the table can be vibrated without rotating the actuator, so that the table can be vibrated with a large stroke even if the drive shaft of the actuator is short. In addition, since one actuator does not affect the behavior of other actuators, the table can be vibrated with a desired amplitude and frequency without complicating the actuator control system. Therefore, according to the present invention, the table can be vibrated with a large amplitude without increasing the size and complexity of the apparatus.

本発明の実施形態による加振試験装置の上面図である。It is a top view of the vibration test apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の第１アクチュエータをＹ軸方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the 1st actuator of an embodiment of the invention from the Y-axis direction. 本発明の実施の形態の第１アクチュエータの上面図である。It is a top view of the 1st actuator of an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態のテーブル及び第３アクチュエータをＸ軸方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the table and 3rd actuator of embodiment of this invention from the X-axis direction. 本発明の実施の形態のテーブル及び第３アクチュエータをＹ軸方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the table and 3rd actuator of embodiment of this invention from the Y-axis direction. 本発明の実施形態による加振試験装置における制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the control system in the vibration test apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のセミリジッドカップリングの断面図である。It is sectional drawing of the semi-rigid coupling of embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるランナーブロック及びレールを、レールの長軸方向に垂直な一面で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the runner block and rail by embodiment of this invention by one surface perpendicular | vertical to the major axis direction of a rail. 図８のＩ−Ｉ断面図である。It is II sectional drawing of FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態による加振試験装置の上面図である。本実施形態の加振試験装置１は、加振試験の対象であるワークをテーブル１００の上に固定し、第１、第２、第３アクチュエータ２００、３００、４００を用いてテーブル１００及びその上のワークを直交３軸方向に加振するようになっている。なお、以下の説明においては、第１アクチュエータ２００がテーブル１００を加振する方向（図１における上下方向）をＸ軸方向、第２アクチュエータ３００がテーブル１００を加振する方向（図１における左右方向）をＹ軸方向、第３アクチュエータ４００がテーブルを加振する方向、すなわち鉛直方向（図１において、紙面に垂直な方向）をＺ軸方向と定義する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view of an excitation test apparatus according to an embodiment of the present invention. The vibration test apparatus 1 of the present embodiment fixes a workpiece, which is a target of a vibration test, on the table 100, and uses the first, second, and third actuators 200, 300, and 400, and the table 100 and the top thereof. The workpiece is vibrated in three orthogonal directions. In the following description, the direction in which the first actuator 200 vibrates the table 100 (vertical direction in FIG. 1) is the X-axis direction, and the direction in which the second actuator 300 vibrates the table 100 (horizontal direction in FIG. 1). ) Is defined as the Y-axis direction, and the direction in which the third actuator 400 vibrates the table, that is, the vertical direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) is defined as the Z-axis direction.

図６は、本発明の実施形態による加振試験装置の制御システムのブロック図である。第１、第２、第３アクチュエータ２００、３００、４００には、夫々振動センサ２２０、３２０、４２０が設けられている。これらの振動センサの出力に基づいて制御手段１０が第１、第２、第３アクチュエータ２００、３００、４００（具体的には、サーボモータ２１２、３１２、４１２）をフィードバック制御することによって、所望の振幅及び周波数（これらのパラメータは、通常は時間の関数として設定される）でテーブル１００及びその上に取り付けられたワークを加振することができる。  FIG. 6 is a block diagram of a control system of the vibration testing apparatus according to the embodiment of the present invention. The first, second, and third actuators 200, 300, and 400 are provided with vibration sensors 220, 320, and 420, respectively. The control means 10 performs feedback control of the first, second, and third actuators 200, 300, and 400 (specifically, the servo motors 212, 312, and 412) based on the outputs of these vibration sensors, so that a desired value is obtained. The table 100 and the workpiece mounted thereon can be vibrated with amplitude and frequency (these parameters are usually set as a function of time).

第１、第２、第３アクチュエータ２００、３００、４００は、夫々ベースプレート２０２、３０２、４０２上にモータや動力伝達部材等が取り付けられた構成となっている。このベースプレート２０２、３０２、４０２は、図示しないボルトによって、装置ベース２上に固定されている。  The first, second, and third actuators 200, 300, and 400 have a configuration in which a motor, a power transmission member, and the like are attached to the base plates 202, 302, and 402, respectively. The base plates 202, 302, and 402 are fixed on the apparatus base 2 with bolts (not shown).

また、装置ベース２上には、ベースプレート２０２、３０２、４０２に近接する複数の位置にアジャスタＡが配置されている。アジャスタＡは、装置ベース２にボルトＡＢで固定されるめねじ部Ａ１と、このめねじ部Ａ１にねじ込まれているおねじ部Ａ２とを有している。おねじ部Ａ２は、円筒面にネジ山が形成された円柱状の部材であり、おねじ部Ａ２をめねじ部Ａ１に形成されたネジ穴に係合させて回動させることによって、おねじ部Ａ２を対応するベースプレートに対して進退させることができる。おねじ部Ａ２の一端（対応するベースプレートに対して近位となる側）は、略球面状に形成されており、この一端と対応するベースプレートの側面とを当接させることによって、ベースプレートの位置の微調整を行うことができる。また、おねじ部Ａ２の他端（対応するベースプレートに対して遠位となる側）には、図示しない六角レンチ用の六角穴が形成されている。また、一旦ベースプレート２０２、３０２、４０２を固定した後は、加振試験によってベースプレートからアジャスタＡに伝達されうる振動等によっておねじ部Ａ２が緩まないように、ナットＡ３がおねじ部Ａ２に取り付けられている。ナットＡ３は、その一端面がめねじ部Ａ１に当接するように取り付けられており、この状態からナットＡ３をねじ込んでめねじ部Ａ１を押し込み、おねじ部Ａ２とめねじ部Ａ１に軸力を作用させ、この軸力によっておねじ部Ａ２とめねじ部Ａ１のねじ山に生じる摩擦力によって、おねじ部Ａ２からめねじ部Ａ１が緩まないようになっている。  On the apparatus base 2, adjusters A are arranged at a plurality of positions close to the base plates 202, 302, and 402. The adjuster A has a female screw portion A1 fixed to the apparatus base 2 with a bolt AB, and a male screw portion A2 screwed into the female screw portion A1. The male screw portion A2 is a columnar member having a thread formed on a cylindrical surface, and the male screw portion A2 is engaged with a screw hole formed in the female screw portion A1 and rotated to thereby rotate the male screw. The part A2 can be advanced and retracted relative to the corresponding base plate. One end of the male screw portion A2 (the side that is proximal to the corresponding base plate) is formed in a substantially spherical shape. By bringing this one end into contact with the side surface of the corresponding base plate, the position of the base plate is determined. Fine adjustments can be made. Further, a hexagonal hole for a hexagonal wrench (not shown) is formed at the other end of the male screw portion A2 (the side distal to the corresponding base plate). Once the base plates 202, 302, and 402 are fixed, the nut A3 is attached to the male screw portion A2 so that the male screw portion A2 is not loosened by vibration or the like that can be transmitted from the base plate to the adjuster A by the vibration test. ing. The nut A3 is attached so that one end surface thereof is in contact with the female screw portion A1, and from this state, the nut A3 is screwed in and the female screw portion A1 is pushed in, and an axial force is applied to the male screw portion A2 and the female screw portion A1. The axial force prevents the female thread A1 from loosening from the female thread A2 by the frictional force generated in the thread of the female thread A2 and the female thread A1.

次に、第１アクチュエータ２００の構成について説明する。図２は、本発明の実施形態による第１アクチュエータ２００をＹ軸方向から（図１の右側から左側へ向かって）見た側面図である。この側面図は、内部構造を示すために一部が切り欠かれている。また、図３は、第１アクチュエータ２００の上面図の一部切り欠いて内部構造を示したものである。なお、以下の説明においては、第１アクチュエータ２００からテーブル１００に向うＸ軸に沿った方向を「Ｘ軸正の方向」、テーブル１００から第１アクチュエータに向うＸ軸に沿った方向を「Ｘ軸負の方向」と定義する。  Next, the configuration of the first actuator 200 will be described. FIG. 2 is a side view of the first actuator 200 according to the embodiment of the present invention as viewed from the Y-axis direction (from the right side to the left side in FIG. 1). This side view is partially cut away to show the internal structure. FIG. 3 is a partially cutaway top view of the first actuator 200 showing the internal structure. In the following description, the direction along the X axis from the first actuator 200 toward the table 100 is referred to as “X axis positive direction”, and the direction along the X axis from the table 100 toward the first actuator is referred to as “X axis. It is defined as “negative direction”.

図２に示されるように、ベースプレート２０２の上には、互いに溶接された複数のはり２２２ａと、天板２２２ｂからなるフレーム２２２が溶接によって固定されている。また、テーブル１００（図１）を加振するための駆動機構２１０や駆動機構２１０による加振運動をテーブルに伝達させるための連結機構２３０を支持するための支持機構２４０の底板２４２が、フレーム２２２の天板２２２ｂの上に図示しないボルトを介して固定されている。  As shown in FIG. 2, a plurality of beams 222a welded to each other and a frame 222 made of a top plate 222b are fixed on the base plate 202 by welding. Further, a drive mechanism 210 for exciting the table 100 (FIG. 1) and a bottom plate 242 of a support mechanism 240 for supporting a coupling mechanism 230 for transmitting the excitation motion by the drive mechanism 210 to the table are provided on the frame 222. The top plate 222b is fixed via a bolt (not shown).

駆動機構２１０は、サーボモータ２１２、カップリング２６０、軸受部２１６、ボールねじ２１８及びボールナット２１９を有している。カップリング２６０は、サーボモータ２１２の駆動軸２１２ａとボールねじ２１８とを連結するものである。また、軸受部２１６は、支持機構２４０の底板２４２に対して垂直に溶接で固定された軸受支持プレート２４４によって支持されており、ボールねじ２１８を回転可能に支持している。ボールナット２１９は、その軸回りに移動しないよう軸受支持プレート２４４によって支持されつつ、ボールねじ２１８と係合する。そのため、サーボモータ２１２を駆動すると、ボールねじが回転して、ボールナット２１９がその軸方向（すなわちＸ軸方向）に進退する。このボールナット２１９の運動が、連結機構２３０を介してテーブル１００に伝達されることによって、テーブル１００はＸ軸方向に駆動される。そして、短い周期でサーボモータ２１２の回転方向を切り換えるようサーボモータ２１２を制御することによって、テーブル１００を所望の振幅及び周期でＸ軸方向に加振することができる。  The drive mechanism 210 includes a servo motor 212, a coupling 260, a bearing portion 216, a ball screw 218, and a ball nut 219. The coupling 260 connects the drive shaft 212a of the servo motor 212 and the ball screw 218. The bearing portion 216 is supported by a bearing support plate 244 that is fixed to the bottom plate 242 of the support mechanism 240 by welding vertically, and supports the ball screw 218 in a rotatable manner. The ball nut 219 is engaged with the ball screw 218 while being supported by the bearing support plate 244 so as not to move around its axis. Therefore, when the servo motor 212 is driven, the ball screw rotates, and the ball nut 219 advances and retreats in the axial direction (that is, the X-axis direction). The movement of the ball nut 219 is transmitted to the table 100 via the coupling mechanism 230, whereby the table 100 is driven in the X-axis direction. Then, by controlling the servo motor 212 so as to switch the rotation direction of the servo motor 212 with a short cycle, the table 100 can be vibrated in the X-axis direction with a desired amplitude and cycle.

支持機構２４０の底板２４２の上面には、モータ支持プレート２４６が底板２４２と垂直に溶接されている。モータ支持プレート２４６の一面（Ｘ軸負の方向側の面）には、駆動軸２１２ａがモータ支持プレート２４６と垂直になるよう、サーボモータ２１２が片持ち支持されている。モータ支持プレート２４６には、開口部２４６ａが設けられており、サーボモータ２１２の駆動軸２１２ａはこの開口部２４６ａを貫通し、モータ支持プレート２４６の他面側でボールねじ２１８と連結される。  A motor support plate 246 is welded perpendicularly to the bottom plate 242 on the upper surface of the bottom plate 242 of the support mechanism 240. The servo motor 212 is cantilevered on one surface of the motor support plate 246 (the surface on the X axis negative direction side) so that the drive shaft 212a is perpendicular to the motor support plate 246. The motor support plate 246 is provided with an opening 246 a, and the drive shaft 212 a of the servo motor 212 passes through the opening 246 a and is connected to the ball screw 218 on the other surface side of the motor support plate 246.

なお、サーボモータ２１２がモータ支持プレート２４６に片持ち支持されているため、モータ支持プレート２４６には、特に底板２４２との溶接部において、大きな曲げ応力が加わる。この曲げ応力を緩和するために、底板２４２とモータ支持プレート２４６との間には、リブ２４８が設けられている。  Since the servo motor 212 is cantilevered by the motor support plate 246, a large bending stress is applied to the motor support plate 246, particularly at the welded portion with the bottom plate 242. In order to relieve this bending stress, a rib 248 is provided between the bottom plate 242 and the motor support plate 246.

軸受部２１６は、正面組合せで組み合わされた一対のアンギュラ球軸受２１６ａ、２１６ｂ（Ｘ軸負の方向側にあるものが２１６ａであり、Ｘ軸正の方向側にあるものが２１６ｂである）を有している。アンギュラ球軸受２１６ａ、２１６ｂは、軸受支持プレート２４４の中空部の中に収納されている。アンギュラ球軸受２１６ｂの一面（Ｘ軸正の方向側の面）には、軸受押圧プレート２１６ｃが設けられており、この軸受押圧プレート２１６ｃをボルト２１６ｄを用いて軸受支持プレート２４４に固定することによって、アンギュラ球軸受２１６ｂはＸ軸負の方向に押し込まれる。また、ボールねじ２１８において、軸受部２１６に対してＸ軸負の方向側に隣接する円筒面には、ねじ部２１８ａが形成されている。このねじ部２１８には、内周にめねじが形成されたカラー２１７が取り付けられるようになっている。カラー２１７をボールねじ２１８に対して回動させてＸ軸正の方向に移動させることによって、アンギュラ球軸受２１６ａはＸ軸正の方向に押し込まれる。このように、アンギュラ球軸受２１６ａと２１６ｂが、互いに近づく方向に押し込まれるようになっているので、両者が互いに密着して好適なプリロードが軸受２１６ａ、２１６ｂに付与される。  The bearing portion 216 has a pair of angular ball bearings 216a and 216b (the one on the negative X-axis side is 216a and the one on the positive X-axis side is 216b) combined in a front combination. doing. Angular ball bearings 216 a and 216 b are accommodated in a hollow portion of bearing support plate 244. A bearing pressing plate 216c is provided on one surface of the angular ball bearing 216b (the surface on the X axis positive direction side). By fixing the bearing pressing plate 216c to the bearing support plate 244 using a bolt 216d, The angular ball bearing 216b is pushed in the negative direction of the X axis. Further, in the ball screw 218, a screw portion 218a is formed on a cylindrical surface adjacent to the bearing portion 216 on the negative side in the X axis direction. A collar 217 having a female screw formed on the inner periphery is attached to the screw portion 218. By rotating the collar 217 with respect to the ball screw 218 and moving it in the positive X-axis direction, the angular ball bearing 216a is pushed in the positive X-axis direction. As described above, the angular ball bearings 216a and 216b are pushed in a direction approaching each other, so that they are in close contact with each other and a suitable preload is applied to the bearings 216a and 216b.

次に、連結部２３０の構成について説明する。連結部２３０は、ナットガイド２３２、一対のＹ軸レール２３４、一対のＺ軸レール２３５、中間ステージ２３１、一対のＸ軸レール２３７、一対のＸ軸ランナーブロック２３３、及びランナーブロック取付部材２３８を有している。  Next, the structure of the connection part 230 is demonstrated. The connecting portion 230 includes a nut guide 232, a pair of Y-axis rails 234, a pair of Z-axis rails 235, an intermediate stage 231, a pair of X-axis rails 237, a pair of X-axis runner blocks 233, and a runner block mounting member 238. doing.

ナットガイド２３２は、ボールナット２１９に固定されている。また、一対のＹ軸レール２３４は、共にＹ軸方向に伸びるレールであり、ナットガイド２３２のＸ軸正の方向側の端部に、上下方向に並べて固定されている。また、一対のＺ軸レール２３５は、共にＺ軸方向に伸びるレールであり、テーブル１００のＸ軸負の方向側の端部に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。中間ステージ２３１は、このＹ軸レール２３４の各々と係合するＹ軸ランナーブロック２３１ａがＸ軸負の方向側の面に、Ｚ軸レール２３５の各々と係合するＺ軸ランナーブロック２３１ｂがＸ軸正の方向側の面に設けられているブロックであり、Ｙ軸レール２３４及びＺ軸レール２３５の双方に対してスライド可能に構成されている。  The nut guide 232 is fixed to the ball nut 219. The pair of Y-axis rails 234 are both rails extending in the Y-axis direction, and are fixed side by side in the vertical direction at the end of the nut guide 232 on the X-axis positive direction side. The pair of Z-axis rails 235 are both rails extending in the Z-axis direction, and are fixed to the end of the table 100 on the X-axis negative direction side by side in the Y-axis direction. The intermediate stage 231 includes a Y-axis runner block 231a that engages with each of the Y-axis rails 234 on the surface on the negative side of the X-axis, and a Z-axis runner block 231b that engages with each of the Z-axis rails 235 on the X-axis. It is a block provided on the surface on the positive direction side, and is configured to be slidable with respect to both the Y-axis rail 234 and the Z-axis rail 235.

すなわち、中間ステージ２３１は、テーブル１００に対してＺ軸方向にスライド可能であり、且つ、ナットガイド２３２に対してＹ軸方向にスライド可能である。従って、テーブル１００に対してナットガイド２３１はＹ軸方向及びＺ軸方向にスライド可能となっている。このため、他のアクチュエータ３００及び／または４００によってテーブル１００がＹ軸方向及び／またはＺ軸方向に加振されたとしても、それによってナットガイド２３２が変位することはない。すなわち、テーブル１００のＹ軸方向及び／またはＺ軸方向の変位に起因する曲げ応力が、ボールねじ２１８や軸受２１６、カップリング２６０などに加わることはない。  That is, the intermediate stage 231 can slide in the Z-axis direction with respect to the table 100 and can slide in the Y-axis direction with respect to the nut guide 232. Therefore, the nut guide 231 can slide in the Y-axis direction and the Z-axis direction with respect to the table 100. For this reason, even if the table 100 is vibrated in the Y-axis direction and / or the Z-axis direction by another actuator 300 and / or 400, the nut guide 232 is not displaced thereby. That is, the bending stress resulting from the displacement of the table 100 in the Y-axis direction and / or the Z-axis direction is not applied to the ball screw 218, the bearing 216, the coupling 260, or the like.

一対のＸ軸レール２３７は、共にＸ軸方向に伸びるレールであり、支持機構２４０の底板２４２の上に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。Ｘ軸ランナーブロック２３３は、このＸ軸レール２３７の各々と係合し、Ｘ軸レール２３７に沿ってスライド可能となっている。ランナーブロック取付部材２３８は、Ｙ軸方向両側に向って張り出すようにナットガイド２３２の底面に固定された部材であり、Ｘ軸ランナーブロック２３３はランナーブロック取付部材２３８の底部に固定されている。このように、ナットガイド２３２は、ランナーブロック取付部材２３８及びＸ軸ランナーブロック２３３を介してＸ軸レール２３７にガイドされており、これによって、Ｘ軸方向のみに移動可能となっている。  The pair of X-axis rails 237 are both rails extending in the X-axis direction, and are arranged and fixed on the bottom plate 242 of the support mechanism 240 in the Y-axis direction. The X-axis runner block 233 engages with each of the X-axis rails 237 and can slide along the X-axis rails 237. The runner block mounting member 238 is a member fixed to the bottom surface of the nut guide 232 so as to project toward both sides in the Y axis direction, and the X axis runner block 233 is fixed to the bottom of the runner block mounting member 238. As described above, the nut guide 232 is guided to the X-axis rail 237 via the runner block mounting member 238 and the X-axis runner block 233, and is thus movable only in the X-axis direction.

このように、ナットガイド２３２の移動方向がＸ軸方向のみに制限されているため、サーボモータ２１２を駆動してボールねじ２１８を回動させると、ナットガイド２３２及びこのナットガイド２３２と係合するテーブル１００は、Ｘ軸方向に進退する。  As described above, since the movement direction of the nut guide 232 is limited only to the X-axis direction, when the servo motor 212 is driven and the ball screw 218 is rotated, the nut guide 232 and the nut guide 232 are engaged. The table 100 moves back and forth in the X axis direction.

ランナーブロック取付部材２３８の、Ｙ軸方向側の一方の側面（図２においては手前側、図３においては右側）２３８ａには、位置検出手段２５０が配置されている。位置検出手段２５０は、Ｘ軸方向に一定間隔で並べられた３つの近接センサ２５１、ランナーブロック取付部材２３８の側面２３８ａに設けられた検出用プレート２５２、及び近接センサ２５１を支持するセンサ支持プレート２５３を有している。近接センサ２５１は、各々の近接センサの前に何らかの物体が近接して（例えば１ミリメートル以内に）いるかどうかを検出可能な素子である。ランナーブロック取付部材２３８の側面２３８ａと近接センサ２５１とは充分に離れているため、近接センサ２５１は、各々の近接センサ２５１の前に検出用プレート２５２があるかどうかを検知することができる。加振試験装置１の制御手段１０は、例えば近接センサ２５１の検出結果を用いてサーボモータ２１２をフィードバック制御することができる（図６）。  Position detection means 250 is arranged on one side surface (the front side in FIG. 2 and the right side in FIG. 3) 238a of the runner block mounting member 238 on the Y axis direction side. The position detection unit 250 includes three proximity sensors 251 arranged at regular intervals in the X-axis direction, a detection plate 252 provided on the side surface 238a of the runner block mounting member 238, and a sensor support plate 253 that supports the proximity sensor 251. have. The proximity sensor 251 is an element that can detect whether any object is in proximity (for example, within 1 millimeter) in front of each proximity sensor. Since the side surface 238 a of the runner block mounting member 238 and the proximity sensor 251 are sufficiently separated from each other, the proximity sensor 251 can detect whether or not the detection plate 252 is in front of each proximity sensor 251. The control means 10 of the vibration test apparatus 1 can perform feedback control of the servo motor 212 using, for example, the detection result of the proximity sensor 251 (FIG. 6).

また、支持機構２４０の底板２４２の上には、Ｘ軸ランナーブロック２３３をＸ軸方向両側から挟むように配置された規制ブロック２３６が設けられている。この規制ブロック２３６は、ナットガイド２３２の移動範囲を制限するためのものである。すなわち、サーボモータ２１２を駆動させてナットガイド２３２をＸ軸正の方向に向って移動させ続けると、最終的には、Ｘ軸正の方向側に配置された規制ブロック２３６とランナーブロック取付部材２３８とが接触し、それ以上ナットガイド２３２はＸ軸正の方向に移動できなくなる。ナットガイド２３２をＸ軸負の方向に向って移動させ続ける場合も同様であり、Ｘ軸負の方向側に配置された規制ブロック２３６とランナーブロック取付部材２３８とが接触して、それ以上ナットガイド２３２はＸ軸負の方向に移動できなくなる。  In addition, on the bottom plate 242 of the support mechanism 240, a restriction block 236 is provided so as to sandwich the X-axis runner block 233 from both sides in the X-axis direction. The restriction block 236 is for limiting the movement range of the nut guide 232. That is, when the servo motor 212 is driven and the nut guide 232 is continuously moved in the positive direction of the X axis, finally, the restriction block 236 and the runner block mounting member 238 disposed on the positive side of the X axis. And the nut guide 232 can no longer move in the positive direction of the X axis. The same applies to the case where the nut guide 232 is continuously moved in the negative direction of the X axis. The restriction block 236 and the runner block mounting member 238 arranged on the negative side of the X axis come into contact with each other, and the nut guide is further increased. 232 cannot move in the negative direction of the X axis.

以上説明した第１アクチュエータ２００と第２アクチュエータ３００とは、設置される方向が異なる（Ｘ軸とＹ軸が入れ代わる）点を除いては同一の構造である。従って、第２アクチュエータ３００については詳細な説明は省略する。  The first actuator 200 and the second actuator 300 described above have the same structure except that the installation directions are different (the X axis and the Y axis are interchanged). Therefore, detailed description of the second actuator 300 is omitted.

次に、本発明の実施形態による第３アクチュエータ４００の構成について説明する。図４は、テーブル１００及び第３アクチュエータ４００をＸ軸方向から（図１の下方から上方へ向かって）見た側面図である。この側面図も、内部構造を示すために一部が切り欠かれている。また、図５は、本発明の実施形態によるテーブル１００及び第３アクチュエータ４００をＹ軸方向から（図１の左側から右側へ向かって）見た側面図である。図５も、内部構造を示すために一部が切り欠かれている。なお、以下の説明においては、第２アクチュエータ３００からテーブル１００に向うＹ軸に沿った方向をＹ軸正の方向、テーブル１００から第２アクチュエータ３００に向うＹ軸に沿った方向をＹ軸負の方向と定義する。  Next, the configuration of the third actuator 400 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a side view of the table 100 and the third actuator 400 as viewed from the X-axis direction (from the lower side to the upper side in FIG. 1). This side view is also partially cut away to show the internal structure. FIG. 5 is a side view of the table 100 and the third actuator 400 according to the embodiment of the present invention viewed from the Y-axis direction (from the left side to the right side in FIG. 1). FIG. 5 is also partially cut away to show the internal structure. In the following description, the direction along the Y axis from the second actuator 300 toward the table 100 is the Y axis positive direction, and the direction along the Y axis from the table 100 toward the second actuator 300 is the Y axis negative. Defined as direction.

図４及び５に示されるように、ベースプレート４０２上には、鉛直方向に伸びる複数のはり４２２ａと、この複数のはり４２２ａを上から覆うように配置された天板４２２ｂからなるフレーム４２２が設けられている。各はり４２２ａは、下端がベースプレート４０２の上面に、上端が天板４２２ｂの下面に、それぞれ溶接されている。また、支持機構４４０の軸受支持プレート４４２が、フレーム４２２の天板４２２ｂの上に図示しないボルトを介して固定されている。この軸受支持プレート４４２は、テーブル１００（図１）を上下方向に加振するための駆動機構４１０や、駆動機構４１０による加振運動をテーブルに伝達させるための連結機構４３０を支持するための部材である。  As shown in FIGS. 4 and 5, a frame 422 is provided on the base plate 402. The frame 422 includes a plurality of beams 422a extending in the vertical direction and a top plate 422b disposed so as to cover the plurality of beams 422a from above. ing. Each beam 422a is welded at its lower end to the upper surface of the base plate 402 and at its upper end to the lower surface of the top plate 422b. The bearing support plate 442 of the support mechanism 440 is fixed on the top plate 422b of the frame 422 via a bolt (not shown). This bearing support plate 442 is a member for supporting a drive mechanism 410 for vibrating the table 100 (FIG. 1) in the vertical direction and a coupling mechanism 430 for transmitting the vibration motion by the drive mechanism 410 to the table. It is.

駆動機構４１０は、サーボモータ４１２、カップリング４６０、軸受部４１６、ボールねじ４１８、及びボールナット４１９を有している。カップリング４６０は、サーボモータ４１２の駆動軸４１２ａとボールねじ４１８とを連結するものである。また、軸受部４１６は、前述の軸受支持プレート４４２に固定されており、ボールねじ４１８を回転可能に支持するようになっている。ボールナット４１９は、その軸回りに移動しないよう軸受支持プレート４４２によって支持されつつ、ボールねじ４１８と係合する。そのため、サーボモータ４１２を駆動すると、ボールねじが回転して、ボールナット４１９がその軸方向（すなわちＺ軸方向）に進退する。このボールナット４１９の運動が、連結機構４３０を介してテーブル１００に伝達されることによって、テーブル１００はＺ軸方向に駆動される。そして、短い周期でサーボモータ４１２の回転方向を切り換えるようサーボモータ４１２を制御することによって、テーブル１００を所望の振幅及び周期でＺ軸方向（上下方向）に加振することができる。  The drive mechanism 410 includes a servo motor 412, a coupling 460, a bearing portion 416, a ball screw 418, and a ball nut 419. The coupling 460 connects the drive shaft 412 a of the servo motor 412 and the ball screw 418. The bearing portion 416 is fixed to the above-described bearing support plate 442, and supports the ball screw 418 in a rotatable manner. The ball nut 419 engages with the ball screw 418 while being supported by the bearing support plate 442 so as not to move around its axis. Therefore, when the servo motor 412 is driven, the ball screw rotates and the ball nut 419 advances and retreats in the axial direction (that is, the Z-axis direction). The movement of the ball nut 419 is transmitted to the table 100 via the coupling mechanism 430, whereby the table 100 is driven in the Z-axis direction. Then, by controlling the servo motor 412 to switch the rotation direction of the servo motor 412 with a short cycle, the table 100 can be vibrated in the Z-axis direction (vertical direction) with a desired amplitude and cycle.

支持機構４４０の軸受支持プレート４４２の下面から、２枚の連結プレート４４３を介して、水平方向（ＸＹ平面）に広がるモータ支持プレート４４６が固定されている。モータ支持プレート４４６の下面には、サーボモータ４１２が吊り下げられ、固定されている。モータ支持プレート４４６には、開口部４４６ａが設けられており、サーボモータ２１２の駆動軸４１２ａはこの開口部４４６ａを貫通し、モータ支持プレート４４６の上面側でボールねじ４１８と連結される。  A motor support plate 446 extending in the horizontal direction (XY plane) is fixed from the lower surface of the bearing support plate 442 of the support mechanism 440 via two connection plates 443. A servo motor 412 is suspended and fixed on the lower surface of the motor support plate 446. The motor support plate 446 is provided with an opening 446 a, and the drive shaft 412 a of the servo motor 212 passes through the opening 446 a and is connected to the ball screw 418 on the upper surface side of the motor support plate 446.

なお、本実施形態においては、フレーム４２２の高さよりもサーボモータ４１２の軸方向（上下方向、Ｚ軸方向）の寸法が大きいため、サーボモータ４１２の大部分は、ベースプレート４０２よりも低い位置に配置される。このため、装置ベース２には、サーボモータ４１２を収納するための空洞部２ａが設けられている。また、ベースプレート４０２には、サーボモータ４１２を通すための開口４０２ａが設けられている。  In this embodiment, since the dimension of the servo motor 412 in the axial direction (vertical direction, Z-axis direction) is larger than the height of the frame 422, most of the servo motor 412 is disposed at a position lower than the base plate 402. Is done. For this reason, the apparatus base 2 is provided with a cavity 2 a for accommodating the servo motor 412. The base plate 402 is provided with an opening 402a through which the servo motor 412 passes.

軸受部４１６は、軸受支持プレート４４２を貫通するように設けられている。なお、軸受部４１６の構造は、第１アクチュエータ２００における軸受部２１６（図２、図３）と同様であるので、詳細な説明は省略する。  The bearing portion 416 is provided so as to penetrate the bearing support plate 442. In addition, since the structure of the bearing part 416 is the same as that of the bearing part 216 (FIG. 2, FIG. 3) in the 1st actuator 200, detailed description is abbreviate | omitted.

次に、連結部４３０の構成について説明する。連結部４３０は、可動フレーム４３２、一対のＸ軸レール４３４、一対のＹ軸レール４３５、複数の中間ステージ４３１、二対のＺ軸レール４３７、及び二対のＺ軸ランナーブロック４３３を有している。  Next, the structure of the connection part 430 is demonstrated. The connecting portion 430 includes a movable frame 432, a pair of X-axis rails 434, a pair of Y-axis rails 435, a plurality of intermediate stages 431, two pairs of Z-axis rails 437, and two pairs of Z-axis runner blocks 433. Yes.

可動フレーム４３２は、ボールナット４１９に固定された枠部４３２ａと、枠部４３２ａの上端に固定された天板４３２ｂと、天板４３２ｂのＸ軸方向両縁から下方に伸びるよう固定された側壁４３２ｃを有している。一対のＹ軸レール４３５は、共にＹ軸方向に伸びるレールであり、可動フレーム４３２の天板４３２ｂの上面に、Ｘ軸方向に並べて固定されている。また、一対のＸ軸レール４３４は、共にＸ軸方向に伸びるレールであり、テーブル１００の下面に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。中間ステージ４３１は、Ｘ軸レール４３４と係合するＸ軸ランナーブロック４３１ａが上部に、Ｙ軸レール４３５の各々と係合するＹ軸ランナーブロック４３１ｂが下部に設けられているブロックであり、Ｘ軸レール４３４及びＹ軸レール４３５の双方に対してスライド可能に構成されている。なお、中間ステージ４３１は、Ｘ軸レール４３４とＹ軸レール４３５とが交差する位置毎に一つずつ設けられている。Ｘ軸レール４３４とＹ軸レール４３５は、夫々２つずつ設けられているので、Ｘ軸レール４３４とＹ軸レール４３５とは４箇所で交差する。従って、本実施形態においては、４つの中間ステージ４３１が使用される。  The movable frame 432 includes a frame portion 432a fixed to the ball nut 419, a top plate 432b fixed to the upper end of the frame portion 432a, and a side wall 432c fixed to extend downward from both edges in the X-axis direction of the top plate 432b. have. The pair of Y-axis rails 435 are both rails extending in the Y-axis direction, and are arranged and fixed on the top surface of the top plate 432b of the movable frame 432 in the X-axis direction. The pair of X-axis rails 434 are rails that extend in the X-axis direction, and are fixed to the lower surface of the table 100 side by side in the Y-axis direction. The intermediate stage 431 is a block in which an X-axis runner block 431a that engages with the X-axis rail 434 is provided in the upper part, and a Y-axis runner block 431b that engages with each of the Y-axis rails 435 is provided in the lower part. It is configured to be slidable with respect to both the rail 434 and the Y-axis rail 435. One intermediate stage 431 is provided for each position where the X-axis rail 434 and the Y-axis rail 435 intersect. Since two X-axis rails 434 and two Y-axis rails 435 are provided, the X-axis rail 434 and the Y-axis rail 435 intersect at four points. Therefore, in this embodiment, four intermediate stages 431 are used.

このように、中間ステージ４３１の各々は、テーブル１００に対してＸ軸方向にスライド可能であり、且つ、可動フレーム４３２に対してＹ軸方向にスライド可能である。すなわち、テーブル１００に対して可動フレーム４３２はＸ軸方向及びＹ軸方向にスライド可能となっている。このため、他のアクチュエータ２００及び／または３００によってテーブル１００がＸ軸方向及び／またはＹ軸方向に加振されたとしても、それによって可動フレーム４３２が変位することはない。すなわち、テーブル１００のＸ軸方向及び／またはＹ軸方向の変位に起因する曲げ応力がボールねじ４１８や軸受４１６、カップリング４６０などに加わることはない。  Thus, each of the intermediate stages 431 can slide in the X-axis direction with respect to the table 100 and can slide in the Y-axis direction with respect to the movable frame 432. That is, the movable frame 432 can slide in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the table 100. For this reason, even if the table 100 is vibrated in the X-axis direction and / or the Y-axis direction by the other actuators 200 and / or 300, the movable frame 432 is not displaced thereby. That is, bending stress resulting from displacement of the table 100 in the X-axis direction and / or Y-axis direction is not applied to the ball screw 418, the bearing 416, the coupling 460, or the like.

また、本実施形態においては、可動フレーム４３２には比較的大重量のテーブル１００及びワークを支えるため、Ｘ軸レール４３４及びＹ軸レール４３５の間隔を、第１アクチュエータ２００のＹ軸レール２３４及びＺ軸レール２３５と比べて広くとっている。このため、第１アクチュエータ２００と同様に一つの中間ステージのみによってテーブル１００と可動フレーム４３２とを連結させる構成とすると、中間ステージが大型化し、可動フレーム４３２に加わる荷重が増大してしまう。このため、本実施形態においては、Ｘ軸レール４３４とＹ軸レール４３５とが交差する部分ごとに小型の中間ステージ４３１を配置する構成として、可動フレーム４３２に加わる荷重の大きさを必要最低限に抑えている。  Further, in the present embodiment, the movable frame 432 supports the relatively heavy table 100 and the workpiece, so that the interval between the X-axis rail 434 and the Y-axis rail 435 is set to be the Y-axis rail 234 and Z-axis of the first actuator 200. It is wider than the shaft rail 235. For this reason, when the table 100 and the movable frame 432 are connected to each other by only one intermediate stage as in the first actuator 200, the intermediate stage becomes large and the load applied to the movable frame 432 increases. For this reason, in this embodiment, as a configuration in which a small intermediate stage 431 is disposed at each portion where the X-axis rail 434 and the Y-axis rail 435 intersect, the magnitude of the load applied to the movable frame 432 is minimized. It is suppressed.

二対のＺ軸レール４３７は、Ｚ軸方向に伸びるレールであり、可動フレーム４３２の側壁４３２ｃの夫々に、Ｙ軸方向に並べて一対ずつ固定されている。Ｚ軸ランナーブロック４３３は、このＺ軸レール４３７の各々と係合し、Ｚ軸レール４３７に沿ってスライド可能となっている。Ｚ軸ランナーブロック４３３は、ランナーブロック取付部材４３８を介してフレーム４２２の天板４２２ｂの上面に固定されるようになっている。ランナーブロック取付部材４３８は、可動フレーム４３２の側壁４３２ｃと略平行に配置された側板４３８ａと、この側板４３８ａの下端に固定された底板４３８ｂとを有しており、全体としてはＬ字断面形状となっている。また、本実施形態においては、特に重心の高く且つ大重量のワークをテーブル１００の上に固定すると、Ｘ軸回り及び／またはＹ軸回りの大きなモーメントが可動フレーム４３２に加わりやすくなっている。そのため、ランナーブロック取付部材４３８は、この回転モーメントに耐えられるよう、リブによって補強されている。具体的には、ランナーブロック取付部材４３８のＹ軸方向両端における側板４３８ａと底板４３８ｂとが成すコーナーに、一対の第１リブ４３８ｃが設けられ、さらに、この一対の第１リブ４３８ｃの間に渡された第２リブ４３８ｄが設けられている。  The two pairs of Z-axis rails 437 are rails extending in the Z-axis direction, and are fixed to the side walls 432c of the movable frame 432 in pairs in the Y-axis direction. The Z-axis runner block 433 engages with each of the Z-axis rails 437 and is slidable along the Z-axis rail 437. The Z-axis runner block 433 is fixed to the upper surface of the top plate 422b of the frame 422 via the runner block mounting member 438. The runner block mounting member 438 includes a side plate 438a disposed substantially parallel to the side wall 432c of the movable frame 432, and a bottom plate 438b fixed to the lower end of the side plate 438a. It has become. Further, in the present embodiment, when a particularly heavy and heavy workpiece is fixed on the table 100, a large moment around the X axis and / or around the Y axis is easily applied to the movable frame 432. Therefore, the runner block mounting member 438 is reinforced by ribs so as to withstand this rotational moment. Specifically, a pair of first ribs 438c are provided at the corners formed by the side plate 438a and the bottom plate 438b at both ends in the Y-axis direction of the runner block mounting member 438, and further, a gap is passed between the pair of first ribs 438c. A second rib 438d is provided.

このように、Ｚ軸ランナーブロック４３３がフレーム４２２に固定されており、且つＺ軸レール４３７に対してスライド可能となっている。従って、可動フレーム４３２は、上下方向にスライド可能であるとともに、可動フレーム４３２の上下方向以外の移動は規制される。このように、可動フレーム４３２の移動方向が上下方向のみに制限されているため、サーボモータ４１２を駆動してボールねじ４１８を回動させると、可動フレーム４３２及びこの可動フレーム４３２と係合するテーブル１００は、上下方向に進退する。  Thus, the Z-axis runner block 433 is fixed to the frame 422 and is slidable with respect to the Z-axis rail 437. Therefore, the movable frame 432 is slidable in the vertical direction, and movement of the movable frame 432 other than the vertical direction is restricted. As described above, since the moving direction of the movable frame 432 is limited only in the vertical direction, when the servo motor 412 is driven and the ball screw 418 is rotated, the movable frame 432 and the table engaged with the movable frame 432 are engaged. 100 moves forward and backward.

また、第１アクチュエータ２００の位置検出手段２５０（図２、３）と同様の位置検出手段（不図示）が第３アクチュエータ４００にも設けられている。加振試験装置１制御手段１０は、この位置検出手段の検出結果に基づいて、可動フレーム４３２の高さが所定の範囲内となるように制御することができる（図６）。  The third actuator 400 is also provided with position detection means (not shown) similar to the position detection means 250 (FIGS. 2 and 3) of the first actuator 200. The vibration test apparatus 1 control means 10 can control the height of the movable frame 432 to be within a predetermined range based on the detection result of the position detection means (FIG. 6).

以上説明したように、本実施形態においては、駆動軸が互いに直交する各アクチュエータとテーブル１００との間に、二対のレールとこのレールに対してスライド可能に構成された中間ステージが設けられている。これによって、各アクチュエータに対して、テーブル１００はそのアクチュエータの駆動方向に垂直な面上の任意の方向にスライド可能となっている。このため、あるアクチュエータによってテーブル１００が変位したとしても、この変位に起因する荷重やモーメントが他のアクチュエータに加わることは無く、且つ他のアクチュエータとテーブル１００とが中間ステージを介して係合する状態が維持される。すなわち、テーブルが任意の位置に変位したとしても、各アクチュエータがテーブルを変位させることが可能な状態が維持される。このため、本実施形態においては、３つのアクチュエータ２００、３００、４００を同時に駆動させてテーブル１００及びその上に固定されるワークを３軸方向に加振可能である。  As described above, in the present embodiment, two pairs of rails and an intermediate stage configured to be slidable with respect to the rails are provided between the actuators and the table 100 whose drive axes are orthogonal to each other. Yes. Thus, for each actuator, the table 100 can slide in any direction on a plane perpendicular to the driving direction of the actuator. For this reason, even if the table 100 is displaced by a certain actuator, the load or moment resulting from this displacement is not applied to the other actuator, and the other actuator and the table 100 are engaged via the intermediate stage. Is maintained. That is, even if the table is displaced to an arbitrary position, a state in which each actuator can displace the table is maintained. For this reason, in the present embodiment, the three actuators 200, 300, and 400 can be simultaneously driven to vibrate the table 100 and the workpiece fixed thereon in three axial directions.

次に、カップリング２６０、３６０及び４６０の構造について説明する。カップリング２６０及び３６０はカップリング４６０と同一の構造であるため、以下の説明においては、カップリング４６０についての説明のみを行い、カップリング２６０及び３６０についての説明は省略する。図７は、カップリング４６０及び、このカップリング４６０を介して互いに連結されるＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａとボールねじ４１８の軸部を示す拡大断面図である。  Next, the structure of the couplings 260, 360, and 460 will be described. Since the couplings 260 and 360 have the same structure as the coupling 460, only the coupling 460 will be described in the following description, and the description of the coupling 260 and 360 will be omitted. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the coupling 460 and the drive shaft 412a of the AC servo motor 412 and the shaft portion of the ball screw 418 that are connected to each other via the coupling 460.

図７に示されているように、カップリング４６０は、ポリアミド系樹脂製の内輪４６１と、一対のジュラルミン製の外輪４６２と４６３、及びこれらを締結する複数（本実施形態では６つ）のボルト４６４から構成されるセミリジッドカップリングである。内輪４６１の中央には、内部で相互に連絡する丸穴４６１ａ、４６１ｂが同軸上に設けられている。丸穴４６１ａの内径はＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａが隙間なく挿入できる大きさであり、丸穴４６１ｂの内径はボールねじ４１８の軸部が隙間なく挿入できる大きさとなっている。なお、本実施形態においては、ボールねじ４１８の軸部はＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａよりも小径であるため、丸穴４６１ｂの外径は丸穴４６１ａの外径よりも小径となっている。  As shown in FIG. 7, the coupling 460 includes an inner ring 461 made of polyamide resin, a pair of outer rings 462 and 463 made of duralumin, and a plurality (six in this embodiment) of bolts for fastening them. This is a semi-rigid coupling composed of 464. In the center of the inner ring 461, round holes 461a and 461b communicating with each other inside are provided coaxially. The inner diameter of the round hole 461a is such that the drive shaft 412a of the AC servomotor 412 can be inserted without any gap, and the inner diameter of the round hole 461b is such that the shaft portion of the ball screw 418 can be inserted without any gap. In this embodiment, since the shaft portion of the ball screw 418 has a smaller diameter than the drive shaft 412a of the AC servo motor 412, the outer diameter of the round hole 461b is smaller than the outer diameter of the round hole 461a. .

内輪４６１の軸方向中央部の外周にはフランジ部４６１ｃが形成されている。フランジ部４６１ｃの両面内側からは、軸方向に伸びるテーパ部がそれぞれ形成されている。各テーパ部の外側面４６１ｄ、４６１ｅは、軸方向先端に近づくほど外径が小さくなる円錐状のテーパ面となっている。また、内輪４６１を挟む一対の外輪４６２、４６３の内側には、テーパ形状の内側面４６２ａ、４６３ａをもつ貫通穴がそれぞれ形成されている。外輪４６２と４６３は、それぞれ内側面４６２ａ、４６３ａのテーパ面が開く方向を内輪側に向けて配置されている。外輪４６２、４６３のテーパ形状の内側面４６２ａ、４６３ａは、それぞれ内輪４６１の外側面４６１ｄ、４６１ｅと同じテーパ角を有している。そして、外輪４６２の内側面４６２ａと内輪４６１の外側面４６１ｄ、外輪４６３の内側面４６３ａと内輪４６１の外側面４６１ｅとが重なるように、外輪４６２、４６３の貫通穴に内輪４６１の両端に形成されたテーパ部が差し込まれている。  A flange portion 461c is formed on the outer periphery of the central portion of the inner ring 461 in the axial direction. Tapered portions extending in the axial direction are formed from both inner sides of the flange portion 461c. The outer side surfaces 461d and 461e of the tapered portions are conical tapered surfaces whose outer diameters become smaller as they approach the front end in the axial direction. Further, through holes having tapered inner side surfaces 462a and 463a are formed inside the pair of outer rings 462 and 463 sandwiching the inner ring 461, respectively. The outer rings 462 and 463 are disposed with the taper surfaces of the inner side surfaces 462a and 463a open toward the inner ring side, respectively. The tapered inner side surfaces 462a and 463a of the outer rings 462 and 463 have the same taper angles as the outer surfaces 461d and 461e of the inner ring 461, respectively. The inner ring 461 is formed at both ends of the inner ring 461 in the through holes of the outer rings 462 and 463 so that the inner side 462a of the outer ring 462 and the outer side surface 461d of the inner ring 461 overlap, and the inner side surface 463a of the outer ring 463 and the outer side surface 461e of the inner ring 461 overlap. Tapered part is inserted.

また、外輪４６３の貫通穴の周囲には、ボルト４６４の先端部に形成されたおねじと係合するめねじ４６３ｂが、貫通穴の軸を中心とする円周上に等間隔に形成されている。また、外輪４６２と内輪４６１のフランジ部４６１ｃには、外輪４６３のめねじ４６３ｂに対応する位置に、ボルト穴（丸穴）４６２ｂ、４６１ｆがそれぞれ形成されている。６本のボルト４６４（図７には２本のみ図示）が外輪４６２のボルト穴４６２ｂ及び内輪４６１のボルト穴４６１ｆを通して外輪３４０のめねじ４６４ｂと係合している。  Further, around the through hole of the outer ring 463, female screws 463 b that engage with the male screw formed at the tip of the bolt 464 are formed at equal intervals on the circumference centering on the axis of the through hole. . Bolt holes (round holes) 462b and 461f are formed in the flange portions 461c of the outer ring 462 and the inner ring 461 at positions corresponding to the female threads 463b of the outer ring 463, respectively. Six bolts 464 (only two are shown in FIG. 7) are engaged with the female screw 464b of the outer ring 340 through the bolt hole 462b of the outer ring 462 and the bolt hole 461f of the inner ring 461.

内輪４６１の丸穴４６１ａに下方からＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａの先端ａを、丸穴４６１ｂに上方からボールねじ４１８の軸部の先端を差し込んだ後、ボルト４６４をボルト穴４６２ｂ、４６１ｆに差し込み、さらにめねじ４６４ｂにねじ込むと、内輪４６１は両側から外輪４６２と外輪４６３によって強く挟まれ、外輪４６２、４６３の貫通穴に内輪４６１の２つのテーパ部がそれぞれ深く嵌入される。このため、くさびの原理によって、内輪４６１の丸穴４６１ａ、４６１ｂからＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａ及びボールねじ４１８の軸部にそれぞれ強い側圧が加えられる。従って、丸穴４６１ａ、４６１ｂと駆動軸４１２ａ、ボールねじ４１８との間にそれぞれ強力な摩擦力が発生し、駆動軸４１２ａとボールねじ４１８とが内輪４６１を介して一体に連結される。  After inserting the tip a of the drive shaft 412a of the AC servo motor 412 into the round hole 461a of the inner ring 461 from below and the tip of the shaft portion of the ball screw 418 from above into the round hole 461b, the bolt 464 is inserted into the bolt holes 462b and 461f. When the inner ring 461 is further inserted into the female screw 464b, the inner ring 461 is strongly sandwiched between the outer ring 462 and the outer ring 463 from both sides, and the two tapered portions of the inner ring 461 are inserted deeply into the through holes of the outer rings 462 and 463, respectively. Therefore, a strong lateral pressure is applied to the drive shaft 412a of the AC servomotor 412 and the shaft portion of the ball screw 418 from the round holes 461a and 461b of the inner ring 461 according to the principle of the wedge. Accordingly, strong frictional forces are generated between the round holes 461a and 461b, the drive shaft 412a, and the ball screw 418, and the drive shaft 412a and the ball screw 418 are integrally connected via the inner ring 461.

図７に示されているように、外輪４５２と４６３との間は、粘弾性体であるポリアミド系樹脂で形成された内輪４６１のみで支持されている。また、図７に示されるように、カップリング４６０において、ＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａの先端と、ボールねじ４１８の軸部の先端とは、わずかな（例えば、約１ミリメートル）の間隔を離して連結されている。従って、モータから軸を圧縮する方向の力が加わった場合には、内輪が弾性変形して、この駆動軸４１２ａとボールねじ４１８との間隔が狭まることにより、カップリング４６０内で軸方向の力を吸収して、ボールねじ側に伝わる軸方向の力を大幅に減衰させることができる。本実施形態においては、内輪４６１の振動減衰率は、加振試験における計測周波数領域内で比較した場合、駆動軸４１２ａの固有振動数において略最大となっている。これにより、駆動軸４１２ａの軸方向、又は、軸の半径方向の振動を効果的に減衰させることができる。なお、駆動軸４１２ａの固有振動数における内輪４６１の振動減衰率は、必ずしも計測周波数領域において略最大である必要はないが、少なくとも計測周波数領域における周波数平均よりも大きいことが望ましい。  As shown in FIG. 7, the outer rings 452 and 463 are supported only by an inner ring 461 formed of a polyamide-based resin that is a viscoelastic body. Further, as shown in FIG. 7, in the coupling 460, the tip of the drive shaft 412a of the AC servo motor 412 and the tip of the shaft portion of the ball screw 418 are spaced slightly (for example, about 1 millimeter). They are linked apart. Accordingly, when a force in the direction of compressing the shaft is applied from the motor, the inner ring is elastically deformed, and the distance between the drive shaft 412a and the ball screw 418 is reduced, so that the axial force is generated in the coupling 460. The axial force transmitted to the ball screw side can be significantly attenuated. In the present embodiment, the vibration attenuation rate of the inner ring 461 is substantially the maximum in the natural frequency of the drive shaft 412a when compared within the measurement frequency region in the excitation test. Thereby, the vibration in the axial direction of the drive shaft 412a or the radial direction of the shaft can be effectively damped. The vibration attenuation rate of the inner ring 461 at the natural frequency of the drive shaft 412a does not necessarily have to be substantially maximum in the measurement frequency region, but is desirably at least greater than the frequency average in the measurement frequency region.

一方、上述のように、ＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａの先端と、ボールねじ４１８の軸部の先端との間隔は１ミリメートル程度と短く、また、各軸の先端は全周が内輪と一体化されている。このため、捩り方向には十分にリジッドに連結されており、バックラッシが無く、ＡＣサーボモータ４１２の駆動軸４１２ａの回転駆動を正確にボールねじ４１８に伝達することができる。  On the other hand, as described above, the distance between the tip of the drive shaft 412a of the AC servomotor 412 and the tip of the shaft portion of the ball screw 418 is as short as about 1 millimeter, and the tip of each shaft is integral with the inner ring on the entire circumference. It has become. For this reason, it is sufficiently rigidly connected in the twisting direction, and there is no backlash, and the rotational drive of the drive shaft 412a of the AC servo motor 412 can be accurately transmitted to the ball screw 418.

本実施形態においては、前述のように、アクチュエータ２００、３００、４００とテーブル１００の間には、レールとランナーブロックを組み合わせたガイド機構を備えた連結部が設けられている。また、同様のガイド機構が、アクチュエータ２００、３００、４００に設けられており、このガイド機構は各アクチュエータのボールねじ機構のナットをガイドするために使用される。これらのガイド機構の構成について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は、第３アクチュエータ４００のＺ軸ランナーブロック４３３及びＺ軸レール４３７から構成されるガイド機構（図５）についてのものであるが、他のガイド機構も同一の構成である。  In the present embodiment, as described above, a connecting portion including a guide mechanism in which a rail and a runner block are combined is provided between the actuators 200, 300, 400 and the table 100. A similar guide mechanism is provided in each of the actuators 200, 300, and 400, and this guide mechanism is used to guide the nut of the ball screw mechanism of each actuator. The configuration of these guide mechanisms will be described in detail with reference to the drawings. In addition, although the following description is about the guide mechanism (FIG. 5) comprised from the Z-axis runner block 433 and the Z-axis rail 437 of the 3rd actuator 400, another guide mechanism is also the same structure.

図８は、ランナーブロック４３３及びレール４３７を、レール４３７の長軸方向に垂直な一面で切断した断面図であり、図９は図８のＩ−Ｉ断面図である。図８及び図９に示されるように、ランナーブロック４３３にはレール４３７を囲むように凹部が形成されており、この凹部にはレール４３５の軸方向に延びる４本の溝４３３ａ、４３３ａ’が形成されている。この溝４３３ａ、４３３ａ’には、多数のステンレス鋼製のボール４３３ｂが収納されている。レール４３７には、ランナーブロック４３３の溝４３３ａ、４３３ａ’と対向する位置にそれぞれ溝４３７ａ、４３７ａ’が設けられており、ボール４３３ｂが溝４３３ａと溝４３７ａ、又は溝４３３ａ’と溝４３７ａ’との間に挟まれるようになっている。溝４３３ａ、４３３ａ’、４３７ａ、４３７ａ’の断面形状は円弧状であり、その曲率半径はボール４３３ｂの半径と略等しい。このため、ボール４３３ｂは、あそびのほとんど無い状態で溝４３３ａ、４３３ａ’、４３７ａ、４３７ａ’に密着する。  FIG. 8 is a cross-sectional view of the runner block 433 and the rail 437 cut along a plane perpendicular to the major axis direction of the rail 437, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. As shown in FIGS. 8 and 9, the runner block 433 is formed with a recess so as to surround the rail 437, and in this recess, four grooves 433 a and 433 a ′ extending in the axial direction of the rail 435 are formed. Has been. Numerous stainless steel balls 433b are accommodated in the grooves 433a and 433a '. The rail 437 is provided with grooves 437a and 437a ′ at positions facing the grooves 433a and 433a ′ of the runner block 433, respectively, and the ball 433b is formed between the grooves 433a and 437a or between the grooves 433a ′ and 437a ′. It is designed to be sandwiched between them. The cross-sectional shape of the grooves 433a, 433a ', 437a, 437a' is an arc shape, and the radius of curvature thereof is substantially equal to the radius of the ball 433b. For this reason, the ball 433b is in close contact with the grooves 433a, 433a ', 437a, and 437a' with almost no play.

ランナーブロック４３３の内部には、溝４３３ａの夫々と略平行なボール退避路４３３ｃが４本設けられている。図８に示されるように、溝４３３ａと退避路４３３ｃとは、夫々の両端でＵ字路４３３ｄを介して接続されており、溝４３３ａ、溝４３７ａ、退避路４３３ｃ、Ｕ字路４３３ｄは、ボール４３３ｂを循環させるための循環路を形成する。退避路４３３ｃ及び溝４３３ａ’及び４３７ａ’についても、同様の循環路が形成されている。  In the runner block 433, four ball retraction paths 433c that are substantially parallel to the grooves 433a are provided. As shown in FIG. 8, the groove 433a and the retreat path 433c are connected to each other via U-shaped paths 433d, and the groove 433a, the groove 437a, the retreat path 433c, and the U-shaped path 433d are balls. A circulation path for circulating 433b is formed. A similar circulation path is formed for the retreat path 433c and the grooves 433a 'and 437a'.

このため、ランナーブロック４３３がレール４３７に対して移動すると、多数のボール４３３ｂが溝４３３ａ、４３３ａ’、４３７ａ、４３７ａ’を転がりながら循環路を循環する。このため、レール軸方向以外の方向に大荷重が加わっていたとしても、多数のボールでランナーブロックを支持可能であると共にボール４３３ｂが転がることによりレール軸方向の抵抗が小さく保たれるので、ランナーブロック４３３をレール４３７に対してスムーズに移動させることができる。なお、退避路４３３ｃ及びＵ字路４３３ｄの内径は、ボール４３３ｂの径よりやや大きくなっており、退避路４３３ｃ及びＵ字路４３３ｄとボール４３３ｂとの間に発生する摩擦力はごくわずかであるため、ボール４３３ｂの循環が妨げられることはない。  Therefore, when the runner block 433 moves with respect to the rail 437, a large number of balls 433b circulate in the circulation path while rolling in the grooves 433a, 433a ', 437a, 437a'. For this reason, even if a heavy load is applied in a direction other than the rail axial direction, the runner block can be supported by a large number of balls, and the resistance in the rail axial direction is kept small by rolling the balls 433b. The block 433 can be moved smoothly with respect to the rail 437. The inner diameters of the retreat path 433c and the U-shaped path 433d are slightly larger than the diameter of the ball 433b, and the frictional force generated between the retreat path 433c and the U-shaped path 433d and the ball 433b is very small. The circulation of the ball 433b is not hindered.

図８に示されているように、溝４３３ａと４３７ａに挟まれた二列のボール４３３ｂの列は、接触角が略４５°となる、正面組合せ型のアンギュラ玉軸受を形成する。この場合の接触角は、溝４３３ａ及び４３７ａがボール４３３ｂと接触する接触点同士を結んだ線と、リニアガイドのラジアル方向（ランナーブロックからレールに向かう方向）とがなす角度である。このように形成されたアンギュラ玉軸受は、逆ラジアル方向（レールからランナーブロックに向かう方向）及び横方向（ラジアル方向及びランナーブロックの進退方向の双方に直交する方向。図中左右方向）の荷重を支持することができる。  As shown in FIG. 8, the two rows of balls 433b sandwiched between the grooves 433a and 437a form a front combination angular contact ball bearing having a contact angle of approximately 45 °. The contact angle in this case is an angle formed by a line connecting contact points where the grooves 433a and 437a contact the ball 433b and a radial direction of the linear guide (a direction from the runner block toward the rail). Angular contact ball bearings formed in this way apply loads in the reverse radial direction (the direction from the rail toward the runner block) and in the lateral direction (the direction orthogonal to both the radial direction and the advance / retreat direction of the runner block, the left-right direction in the figure). Can be supported.

同様に、溝４３３ａ’と４３７ａ’に挟まれた二列のボール４３３ｂの列は、接触角（溝４３３ａ’及び４３７ａ’がボール４３３ｂと接触する接触点同士を結んだ線と、リニアガイドの逆ラジアル方向との角度）が４５°となる、正面組合せ型のアンギュラ玉軸受を形成する。このアンギュラ玉軸受は、ラジアル方向及び横方向の荷重を支持することができる。  Similarly, the two rows of balls 433b sandwiched between the grooves 433a ′ and 437a ′ have a contact angle (the line connecting the contact points where the grooves 433a ′ and 437a ′ are in contact with the ball 433b and the reverse of the linear guide). A front combination angular contact ball bearing having an angle of 45 ° with respect to the radial direction is formed. This angular ball bearing can support radial and lateral loads.

また、溝４３３ａと４３７ａの一方（図中左側）と、溝４３３ａ’と４３７ａ’の一方（図中左側）にそれぞれ挟まれた二列のボール４３３ｂの列もまた、正面組合せ型のアンギュラ玉軸受を形成する。同様に溝４３３ａと４３７ａの他方（図中左側）と、溝４３３ａ’と４３７ａ’の他方（図中左側）にそれぞれ挟まれた二列のボール４３３ｂの列もまた、正面組合せ型のアンギュラ玉軸受を形成する。  The row of two rows of balls 433b sandwiched between one of the grooves 433a and 437a (left side in the figure) and one of the grooves 433a 'and 437a' (left side in the figure) is also a front combination angular ball bearing. Form. Similarly, two rows of balls 433b sandwiched between the other of the grooves 433a and 437a (left side in the figure) and the other of the grooves 433a ′ and 437a ′ (left side in the figure) are also front combination type angular ball bearings. Form.

このように、本実施形態のガイド機構においては、ラジアル方向、逆ラジアル方向、横方向のそれぞれに働く荷重に対して、正面組合せ型のアンギュラ玉軸受が支持することになり、レール軸方向以外の方向に加わる大荷重を十分支持できるようになっている。  As described above, in the guide mechanism of the present embodiment, the front combination angular ball bearings support the loads acting in the radial direction, the reverse radial direction, and the lateral direction, respectively. The large load applied in the direction can be sufficiently supported.

以上説明したように、本実施形態の加振試験装置は、テーブルを、夫々互いに直交する第１及び第２の方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）に加振可能な第１及び第２のアクチュエータと、テーブルを第１のアクチュエータに対して第２の方向にスライド可能とする第１の連結手段と、テーブルを第２のアクチュエータに対して第１の方向にスライド可能とする第２の連結手段と、を有する。  As described above, the vibration testing apparatus according to the present embodiment includes the first and second actuators that can vibrate the table in the first and second directions (X-axis and Y-axis directions) orthogonal to each other. And a first connecting means for allowing the table to slide in the second direction relative to the first actuator, and a second connecting means for enabling the table to slide in the first direction relative to the second actuator. And having.

上記の加振試験装置においては、各アクチュエータは、テーブルに対してそのアクチュエータの加振方向に直交する方向にスライド可能となっている。そのため、あるアクチュエータでテーブルを加振しても、テーブルが他のアクチュエータに対してスライドするので、他のアクチュエータが変位することも、他のアクチュエータの加振方向が変化することもない。従って、本発明においては、各アクチュエータはテーブル及びワークを加振できるだけのパワーがあればよい。また、本発明によれば、アクチュエータを回動させずにテーブルを加振することが可能となるため、アクチュエータの駆動軸が短くてもテーブルを大ストロークで加振することができる。加えて、あるアクチュエータが他のアクチュエータの挙動に影響を与えることがないため、アクチュエータの制御系を複雑化することなく、所望の振幅、周波数でテーブルを加振することが可能となる。従って、本発明によれば、装置を大型化・複雑化することなく、大きい振幅でテーブルを加振することが可能となる。  In the above vibration testing apparatus, each actuator can slide in a direction perpendicular to the vibration direction of the actuator with respect to the table. Therefore, even if the table is vibrated with a certain actuator, the table slides with respect to the other actuator, so that the other actuator is not displaced and the direction of vibration of the other actuator is not changed. Therefore, in the present invention, each actuator only needs to have enough power to vibrate the table and the workpiece. In addition, according to the present invention, the table can be vibrated without rotating the actuator, so that the table can be vibrated with a large stroke even if the drive shaft of the actuator is short. In addition, since one actuator does not affect the behavior of other actuators, the table can be vibrated with a desired amplitude and frequency without complicating the actuator control system. Therefore, according to the present invention, the table can be vibrated with a large amplitude without increasing the size and complexity of the apparatus.

また、本実施形態の構成においては、前述のように、アクチュエータが変位することも回動することもないため、サーボモータで駆動されるボールねじ機構をアクチュエータに採用することが容易である。ボールねじ機構は、油圧アクチュエータにおいて問題となるオイル漏れは無く、また、圧電アクチュエータよりもはるかに大きなストロークでテーブルを加振することができる。  In the configuration of the present embodiment, as described above, the actuator is neither displaced nor rotated, so that it is easy to employ a ball screw mechanism driven by a servo motor for the actuator. The ball screw mechanism does not cause oil leakage which is a problem in the hydraulic actuator, and can vibrate the table with a much larger stroke than the piezoelectric actuator.

サーボモータの回転軸と前記ボールねじ機構のボールねじを連結するカップリングが、バックラッシが無く曲げ方向にたわみ性を有しモータの駆動軸の延長方向の振動の伝達を阻害するように構成されているセミリジッドカップリングである構成とすることがさらに好ましい。この構成により、高い応答性をもって送りねじを駆動させつつ、多少の軸ずれがあっても極端に大きな内部ひずみを発生することなくスムーズな駆動を可能にし、尚且つモータ駆動軸方向の振動を遮断することができる。  The coupling that connects the rotating shaft of the servo motor and the ball screw of the ball screw mechanism is configured to have no backlash and bend in the bending direction and inhibit transmission of vibration in the extending direction of the motor driving shaft. More preferably, the structure is a semi-rigid coupling. With this configuration, while driving the feed screw with high responsiveness, even if there is a slight shaft misalignment, smooth drive is possible without causing extremely large internal distortion, and vibration in the motor drive shaft direction is cut off. can do.

セミリジッドカップリングは樹脂やゴムから作られる粘弾性要素を備えていることが好ましい。また、セミリジッドカップリングは、サーボモータの駆動軸の振動の減衰率が駆動軸の固有振動数で最大になるように構成されている。このような構成とすることにより、モータから駆動軸を介して伝わる軸方向または軸の半径方向の振動を、セミリジッドカップリング内の粘弾性要素によって効果的に減衰させることが可能となり、このような振動をほとんど出力側に伝達させないようにすることができる。  The semi-rigid coupling preferably includes a viscoelastic element made of resin or rubber. The semi-rigid coupling is configured such that the vibration damping rate of the drive shaft of the servo motor is maximized at the natural frequency of the drive shaft. With such a configuration, it is possible to effectively attenuate the vibration in the axial direction or the radial direction of the shaft transmitted from the motor through the drive shaft by the viscoelastic element in the semi-rigid coupling. The vibration can be hardly transmitted to the output side.

また、好ましくは、セミリジッドカップリングは、剛体要素である一対の外輪と、この一対の外輪の間に配置された、弾性要素または粘弾性要素を含む内輪とを有している。外輪の中心にはテーパ穴が、内輪の中心には連結する軸を通すための円柱状の貫通穴が夫々形成されている。また、内輪の外周の軸方向の両端には、一対の外輪のテーパ穴の内周と夫々係合可能なテーパ面が形成されている。内輪の貫通穴に送りねじ及びサーボモータの駆動軸を差し込み、内輪のテーパ面に一対の外輪のテーパ穴の内周を当接させ、この一対の外輪同士をボルトで互いに固定することによって内輪を介して軸が連結される。このような構成とすることにより、軸出力を高い応答性を以て伝達しつつ、軸方向の振動を吸収するセミリジッドカップリングを極めて簡単な構成で実現することができる。  Preferably, the semi-rigid coupling has a pair of outer rings which are rigid elements, and an inner ring including an elastic element or a viscoelastic element disposed between the pair of outer rings. A tapered hole is formed at the center of the outer ring, and a cylindrical through hole is formed at the center of the inner ring for passing the connecting shaft. Further, at both ends in the axial direction of the outer periphery of the inner ring, tapered surfaces that can be respectively engaged with the inner periphery of the tapered holes of the pair of outer rings are formed. Insert the feed screw and the servo motor drive shaft into the through hole of the inner ring, abut the inner circumference of the tapered hole of the pair of outer rings on the tapered surface of the inner ring, and fix the pair of outer rings to each other with bolts. The shaft is connected via With such a configuration, it is possible to realize a semi-rigid coupling that absorbs vibration in the axial direction while transmitting the shaft output with high responsiveness with a very simple configuration.

また、ボールねじ機構のナットがボールねじの軸方向のみに移動可能となるようにナットをガイドするガイド機構が、加振試験装置のフレームに固定される第１部と、ナットに固定される第２部とを有し、第１部と第２部の一方がレールを有し且つ他方がレールと係合して該レールに沿って移動可能なランナーブロックを有し、ランナーブロックが、レールを囲む凹部と、凹部において、ランナーブロックの移動方向に沿って形成された溝と、ランナーブロックの内部に形成され溝と閉回路を形成するように溝の移動方向両端と繋がっている退避路と、閉回路を循環するとともに溝に位置するときはレールと当接するようになっている複数のボールとを有する構成とすることが好ましい。更に、ランナーブロックには上記の閉回路が４つ形成されており、この４つの閉回路のうち２つの閉回路の溝の夫々に配置されたボールはリニアガイドのラジアル方向に対して略±４５度の接触角を有し、他の２つの閉回路の溝の夫々に配置されたボールはガイド機構の逆ラジアル方向に対して略±４５度の接触角を有する構成とすることが望ましい。  The guide mechanism for guiding the nut so that the nut of the ball screw mechanism can move only in the axial direction of the ball screw has a first part fixed to the frame of the vibration testing device, and a first part fixed to the nut. Two parts, one of the first part and the second part has a rail, and the other has a runner block that engages with the rail and is movable along the rail. A surrounding recess, a groove formed along the direction of movement of the runner block in the recess, and a retreat path connected to both ends of the direction of movement of the groove so as to form a closed circuit with the groove formed inside the runner block; It is preferable to have a plurality of balls that circulate in the closed circuit and are in contact with the rail when positioned in the groove. Further, the runner block is formed with four closed circuits, and the balls arranged in the grooves of the two closed circuits among the four closed circuits are approximately ± 45 with respect to the radial direction of the linear guide. It is desirable that the balls disposed in the grooves of the other two closed circuits have a contact angle of approximately ± 45 degrees with respect to the reverse radial direction of the guide mechanism.

このような構成のガイド機構は、そのラジアル方向、逆ラジアル方向及び横方向に大荷重が加わったとしても、ランナーブロックをレールに沿ってスムーズに移動させることかできる。そして、このようなガイド機構によってナットがガイドされるので、加振装置のテーブルに大重量のワークを取り付けて加振する場合であっても、送りねじ機構のナットはがたつくことなく、スムーズにレールに沿って動くことができる。  The guide mechanism having such a configuration can smoothly move the runner block along the rail even when a large load is applied in the radial direction, the reverse radial direction, and the lateral direction. Since the nut is guided by such a guide mechanism, the nut of the feed screw mechanism does not rattle even when attaching a heavy work piece to the table of the vibration device and vibrating smoothly. Can move along.

また、好ましくは、第１及び第２の連結手段の夫々はテーブルと対応するアクチュエータの間に配置された中間ステージを有し、第１の連結手段の中間ステージは第１の方向に垂直な一方向のみにテーブルに対してスライド可能であるとともに、この一方向と第１の方向の双方に垂直な方向のみに第１のアクチュエータに対してスライド可能であり、第２の連結手段の中間ステージは、第２の方向に垂直な一方向のみにテーブルに対してスライド可能であるとともに、この一方向と第２の方向の双方に垂直な方向のみに前記第２のアクチュエータに対してスライド可能である。  Preferably, each of the first and second connecting means has an intermediate stage disposed between the table and the corresponding actuator, and the intermediate stage of the first connecting means is one perpendicular to the first direction. It is slidable with respect to the table only in the direction, and is slidable with respect to the first actuator only in a direction perpendicular to both the one direction and the first direction. The intermediate stage of the second connecting means is Slidable with respect to the table only in one direction perpendicular to the second direction and slidable with respect to the second actuator only in a direction perpendicular to both the one direction and the second direction. .

ここで、例えば、第１の連結手段の中間ステージが前記テーブル及び第１のアクチュエータに対してスライド可能な二方向の一方は第２の方向であり、第２の連結手段の中間ステージがテーブル及び第２のアクチュエータに対してスライド可能な二方向の一方は、第１の方向である。  Here, for example, one of the two directions in which the intermediate stage of the first connecting means can slide with respect to the table and the first actuator is the second direction, and the intermediate stage of the second connecting means is the table and One of the two directions slidable with respect to the second actuator is the first direction.

また、好ましくは、テーブルに対して中間ステージをスライド可能とするために、例えば、テーブル及び中間ステージの一方には、中間ステージがテーブルに対してスライド可能な方向に伸びる少なくとも１本のレールが設けられており、且つ、テーブル及び中間ステージの他方にはレールに係合するランナーブロックが設けられている。また、好ましくは、アクチュエータに対して中間ステージをスライド可能とするために、例えば、中間ステージ及び対応するアクチュエータの一方には、中間ステージが対応するアクチュエータに対してスライド可能な方向に伸びる少なくとも１本のレールが設けられており、且つ、中間ステージ及び対応するアクチュエータの他方にはレールに係合するランナーブロックが設けられている。  Preferably, in order to make the intermediate stage slidable with respect to the table, for example, one of the table and the intermediate stage is provided with at least one rail extending in a direction in which the intermediate stage can slide with respect to the table. In addition, a runner block that engages with the rail is provided on the other of the table and the intermediate stage. Preferably, in order to make the intermediate stage slidable with respect to the actuator, for example, at least one of the intermediate stage and the corresponding actuator extends in a direction in which the intermediate stage can slide with respect to the corresponding actuator. The other of the intermediate stage and the corresponding actuator is provided with a runner block that engages with the rail.

また、テーブルと中間ステージ、及び／または中間ステージとアクチュエータが、夫々互いに平行に配置された複数のレールとランナーブロックによって連結される構成としてもよい。このような構成とすると、アクチュエータがテーブルを加振する際、テーブルと中間ステージとの間、及び中間ステージとアクチュエータとの間に加振方向回りの回転モーメントがほとんど発生しなくなる。この結果、所望の加振状態が容易に得られる。  The table and the intermediate stage, and / or the intermediate stage and the actuator may be connected to each other by a plurality of rails and runner blocks arranged in parallel to each other. With such a configuration, when the actuator vibrates the table, a rotational moment around the vibration direction hardly occurs between the table and the intermediate stage and between the intermediate stage and the actuator. As a result, a desired vibration state can be easily obtained.

また、ランナーブロックが、レールを囲む凹部と、凹部においてランナーブロックの移動方向に沿って形成された溝と、ランナーブロックの内部に形成され、溝と閉回路を形成するように溝の移動方向両端と繋がっている退避路と、閉回路を循環するとともに、溝に位置するときはレールと当接するようになっている複数のボールと、を有する構成としてもよい。また、ランナーブロックにはこの閉回路が４つ形成されており、４つの閉回路のうち２つの閉回路の溝の夫々に配置されたボールが、レールとランナーブロックを備えたガイド機構のラジアル方向に対して略±４５度の接触角を有し、他の２つの閉回路の溝の夫々に配置されたボールがガイド機構の逆ラジアル方向に対して略±４５度の接触角を有する構成とすることがより好ましい。  Also, the runner block has a recess surrounding the rail, a groove formed in the recess along the direction of movement of the runner block, and both ends of the groove moving direction so as to form a closed circuit with the groove formed inside the runner block. And a plurality of balls that circulate in the closed circuit and that come into contact with the rail when positioned in the groove. In addition, four closed circuits are formed in the runner block, and the balls arranged in the grooves of two of the four closed circuits are in the radial direction of the guide mechanism including the rail and the runner block. With a contact angle of approximately ± 45 degrees with respect to the ball, and a ball disposed in each of the other two closed circuit grooves has a contact angle of approximately ± 45 degrees with respect to the reverse radial direction of the guide mechanism; More preferably.

このような構成のガイド機構は、そのラジアル方向、逆ラジアル方向及び横方向に大荷重が加わったとしても、ランナーブロックをレールに沿ってスムーズに移動させることかできる。そして、このようなガイド機構によって中間ステージがガイドされるので、加振装置のテーブルに大重量のワークを取り付けて加振する場合であっても、中間ステージはがたつくことなく、スムーズにレールに沿って動くことができる。  The guide mechanism having such a configuration can smoothly move the runner block along the rail even when a large load is applied in the radial direction, the reverse radial direction, and the lateral direction. Since the intermediate stage is guided by such a guide mechanism, even when a heavy workpiece is attached to the table of the vibration device and vibrates, the intermediate stage does not rattle and smoothly follows the rail. Can move.

また、本実施形態の加振試験装置は、第１及び第２の方向の双方に垂直な第３の方向（Ｚ軸方向）にテーブルを加振可能な第３のアクチュエータと、テーブルを第３のアクチュエータに対して第１及び第２の方向にスライド可能に連結する第３の連結手段と、を有し、第１及び第２の連結手段は、それぞれ前記テーブルを第１及び第２のアクチュエータに対して第３の方向にスライド可能に連結する構成となっている。この構成によれば、三軸方向に加振可能な加振試験装置が実現される。  In addition, the vibration test apparatus of the present embodiment includes a third actuator that can vibrate the table in a third direction (Z-axis direction) perpendicular to both the first and second directions, and a third table. And a third connecting means slidably connected to the actuator in the first and second directions, wherein the first and second connecting means connect the table to the first and second actuators, respectively. On the other hand, it is connected to be slidable in the third direction. According to this configuration, an excitation test apparatus capable of exciting in the triaxial direction is realized.

１ 加振試験装置
２ 装置ベース
１００ テーブル
２００ 第１アクチュエータ
２１０ 駆動機構
２１２ サーボモータ
２１６ 軸受部
２１８ ボールねじ
２１９ ボールナット
２３０ 連結機構
２３１ 中間ステージ
２３１ａ Ｙ軸ランナーブロック
２３１ｂ Ｚ軸ランナーブロック
２３２ ナットガイド
２３４ Ｙ軸レール
２３５ Ｚ軸レール
２５０ 位置検出手段
２６０ カップリング
３００ 第２アクチュエータ
４００ 第３アクチュエータ
４１０ 駆動機構
４１２ サーボモータ
４１６ 軸受部
４１８ ボールねじ
４１９ ボールナット
４３０ 連結機構
４３１ 中間ステージ
４３１ａ Ｘ軸ランナーブロック
４３１ｂ Ｙ軸ランナーブロック
４３２ 可動フレーム
４３３ Ｚ軸ランナーブロック
４３４ Ｘ軸レール
４３５ Ｙ軸レール
４３７ Ｚ軸レール
４６０ カップリング
Ａ アジャスタDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excitation test apparatus 2 Apparatus base 100 Table 200 1st actuator 210 Drive mechanism 212 Servo motor 216 Bearing part 218 Ball screw 219 Ball nut 230 Connection mechanism 231 Intermediate stage 231a Y-axis runner block 231b Z-axis runner block 232 Nut guide 234 Y Shaft rail 235 Z-axis rail 250 Position detection means 260 Coupling 300 Second actuator 400 Third actuator 410 Drive mechanism 412 Servo motor 416 Bearing portion 418 Ball screw 419 Ball nut 430 Connection mechanism 431 Intermediate stage 431a X-axis runner block 431b Y-axis Runner block 432 Movable frame 433 Z-axis runner block 434 X-axis rail 435 Y-axis rail 437 Z-axis rail 460 Coupling A Adjuster

Claims (5)

ワークを取り付けるためのテーブルを、第１の水平方向、第１水平方向と直交する第２の水平方向及び鉛直方向の直交３方向に加振する加振装置であって、
前記テーブルを第１水平方向に加振するアクチュエータと、
前記アクチュエータの第１水平方向に振動する駆動部に対して、前記テーブルを第２水平方向及び鉛直方向にスライド自在に連結する連結手段と、
を備え、
前記連結手段は、
前記テーブルを前記駆動部に対して第１水平方向にスライド自在に支持する水平リニアガイドと、
前記テーブルを前記駆動部に対して鉛直方向にスライド自在に支持する鉛直リニアガイドと、
一面を前記水平リニアガイドに固定し、他面を前記鉛直リニアガイドに固定することにより、前記水平リニアガイドと前記鉛直リニアガイドとを連結する中間ステージと、を備え、
前記鉛直リニアガイドは、
前記テーブルの側面に取り付けられた、鉛直方向に延びるレールと、
前記中間ステージに取り付けられた、前記レールと係合するランナーブロックと
を備え、前記テーブルと前記中間ステージとを鉛直方向にスライド自在に連結し、
前記テーブルが鉛直方向に加振されたときに、前記連結手段のうち、前記鉛直リニアガイドの鉛直方向に延びるレールのみが前記テーブルと共に鉛直方向に加振される加振装置。 A vibration device that vibrates a table for mounting a workpiece in a first horizontal direction, a second horizontal direction orthogonal to the first horizontal direction, and three orthogonal directions in the vertical direction,
An actuator for vibrating the table in a first horizontal direction;
Connecting means for slidably connecting the table in a second horizontal direction and a vertical direction with respect to a drive unit that vibrates in a first horizontal direction of the actuator;
With
The connecting means includes
A horizontal linear guide that slidably supports the table in the first horizontal direction with respect to the drive unit;
A vertical linear guide that slidably supports the table in the vertical direction with respect to the drive unit;
An intermediate stage that connects the horizontal linear guide and the vertical linear guide by fixing one surface to the horizontal linear guide and fixing the other surface to the vertical linear guide,
The vertical linear guide is
A rail extending in the vertical direction attached to the side of the table;
A runner block that is attached to the intermediate stage and engages with the rail, and connects the table and the intermediate stage slidably in the vertical direction;
When the table is vibrated in the vertical direction, only the rail extending in the vertical direction of the vertical linear guide among the connecting means is vibrated in the vertical direction together with the table. 前記テーブルは、平盤部と、該平盤部の前記連結手段と対向する側面に取り付けられた第１レール支持部と、を備え、
前記鉛直リニアガイドのレールは、長さ方向を鉛直方向に向けて、前記第１レール支持部の前記連結手段と対向する面に取り付けられており、
前記第１レール支持部の鉛直方向寸法は、前記平盤部と対向する面においては該平盤部と略同じ大きさを有し、前記平盤部側から前記連結手段側に向かって徐々に大きくなり、前記連結手段と対向する面においては前記鉛直リニアガイドのレールの長さと略同じ大きさを有し、
前記鉛直リニアガイドのレールの全長が前記第１レール支持部によって支持されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の加振装置。 The table includes a flat plate portion, and a first rail support portion attached to a side surface of the flat plate portion facing the connecting means,
The rail of the vertical linear guide is attached to a surface facing the connecting means of the first rail support portion with the length direction directed in the vertical direction.
The vertical dimension of the first rail support portion has substantially the same size as the flat plate portion on the surface facing the flat plate portion, and gradually increases from the flat plate portion side toward the connecting means side. The surface facing the connecting means has substantially the same size as the length of the rail of the vertical linear guide;
The entire length of the rail of the vertical linear guide is supported by the first rail support portion,
The vibration device according to claim 1. 前記連結手段は、一対の前記鉛直リニアガイドを備え、
前記一対の鉛直リニアガイドのレールは、前記第１レール支持部の前記連結手段と対向する面における第２水平方向の両端にそれぞれ取り付けられており、
前記第１レール支持部の第２水平方向寸法は、前記連結手段の前記中間ステージと対向する面においては該中間ステージと略同じ大きさを有し、前記連結手段側から前記平盤部側に向かって徐々に大きくなる、
ことを特徴とする請求項２に記載の加振装置。 The connecting means includes a pair of the vertical linear guides,
The rails of the pair of vertical linear guides are respectively attached to both ends in the second horizontal direction on the surface of the first rail support portion facing the connecting means,
The second horizontal dimension of the first rail support portion is substantially the same as that of the intermediate stage on the surface of the connecting means facing the intermediate stage, and is from the connecting means side to the flat plate portion side. Gradually getting bigger,
The vibration device according to claim 2, wherein: 前記アクチュエータを支持する支持板と、
前記駆動部を前記支持板に対して第１水平方向にスライド自在に支持する第３リニアガイドと、を備え、
前記支持板の前記駆動部と対向する面には、前記第３リニアガイドのレールが取り付けられており、
前記駆動部の前記支持板と対向する面には、前記第３リニアガイドのレールと係合するランナーブロックが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加振装置。 A support plate for supporting the actuator;
A third linear guide that slidably supports the drive unit in a first horizontal direction with respect to the support plate;
A rail of the third linear guide is attached to a surface of the support plate that faces the drive unit,
A runner block that engages with a rail of the third linear guide is attached to a surface of the drive unit that faces the support plate.
The excitation device according to any one of claims 1 to 3, wherein 一対の前記第３リニアガイドを備え、
前記駆動部は、前記一対の第３リニアガイドを介して、前記支持板に下方より支持され、
前記一対の第３リニアガイドのレールは、それぞれ長さ方向を第１水平方向に向け、第２水平方向に所定の間隔で並べて配置されており、
前記駆動部の前記中間テーブルと対向する面には、前記水平リニアガイドのレールが取り付けられており、
前記所定の間隔が前記水平リニアガイドのレールの長さよりも大きい、
ことを特徴とする請求項４に記載の加振装置。 A pair of the third linear guides;
The drive unit is supported from below by the support plate via the pair of third linear guides,
The rails of the pair of third linear guides are arranged side by side at predetermined intervals in the second horizontal direction with the length direction in the first horizontal direction, respectively.
A rail of the horizontal linear guide is attached to a surface of the drive unit facing the intermediate table,
The predetermined interval is larger than the length of the rail of the horizontal linear guide;
The vibration device according to claim 4.
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