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激振装置和振动台

摘要

本发明的一实施方式的激振装置具有:振动台;在X轴方向对振动台激振的X轴激振单元;和Y轴线性引导器,其将振动台和X轴激振单元以在垂直于X轴方向的Y轴方向上可滑动的方式连结,其中,Y轴线性引导器具有:在Y轴方向上延伸的X轴轨道;和Y轴载运器,其以在Y轴方向上可滑动的方式与Y轴轨道卡合,在Y轴载运器与Y轴轨道之间形成有分别供多个滚动体滚动的5条以上的多个负载路径。

著录项

  • 公开/公告号CN112161772A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-01-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 国际计测器株式会社;

    申请/专利号CN202011083578.X

  • 发明设计人 松本繁;宫下博至;村内一宏;

    申请日2017-01-13

  • 分类号G01M7/06(20060101);B06B1/04(20060101);

  • 代理机构11322 北京尚诚知识产权代理有限公司;

  • 代理人龙淳;梁霄颖

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-06-19 09:23:00

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用于振动实验等的激振装置和振动台。

背景技术

已知一种三轴同时激振装置(三轴同时振动实验装置),在正交三轴方向(X轴、Y轴和Z轴方向)同时对固定有激振对象物(例如振动实验的测试体)的振动台激振。为了同时在正交三轴方向对振动台激振,例如,有需要将振动台与在Z轴方向对其激振的Z轴致动器经由二轴滑件(XY滑件)可在X轴和Y轴方向上滑动地连结。

在专利文献1记载了一种激振装置,通过将滚动引导式的线性引导器(以下简称为“线性引导件”)使用于二轴滑件等,能够产生在达到数百Hz的频率区域的三轴同时激振。

此外,在专利文献2记载了一种激振装置,通过在滚动体使用辊来提高线性引导件的刚性等,能够产生在超过1kHz的频率区域的三轴同时激振。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2009/011433号

专利文献2:国际公开第2016/017744号

发明内容

虽然在车载装置等需要进行2kHz以上的高频率区域的三轴同时振动实验,但目前为止并没有实现能够进行2kHz以上的三轴同时振动实验的激振装置。根据本发明的发明人的分析,确认为了实现2kHz以上的三轴同时振动实验,需要进一步提升线性引导件的刚性和运动精度(直进性),使振动噪声更为降低。

本发明鉴于上述情况而提出,其目的在于通过提升线性引导件的刚性和运动精度,使振动噪声降低。

本发明的一实施方式的激振装置具有:振动台;在X轴方向对振动台激振的X轴激振单元;和Y轴线性引导器,其将振动台和X轴激振单元以在垂直于X轴方向的Y轴方向上可滑动的方式连结,其中,Y轴线性引导器具有:在Y轴方向上延伸的Y轴轨道;和Y轴载运器,其以在Y轴方向上可滑动的方式卡合于Y轴轨道,在Y轴载运器与Y轴轨道之间形成有分别供多个滚动体滚动的五条以上的多个负载路径。

根据此结构,能够提升线性引导件的刚性和运动精度,使振动噪声减低。

在上述激振装置中可以是,负载路径形成有8条。

根据此结构,能够提升线性引导件的刚性和运动精度,例如能够使振动噪声减低,直至能够在2kHz以上的频率区域的多轴同时激振的程度为止。

在上述激振装置中也可以是,在Y轴载运器形成有与多个负载路径分别对应的多个无负载路径,负载路径与无负载路径的各对在两端彼此连结,而形成供滚动体循环的循环路径。

在上述激振装置中也可以是,所述Y轴线性引导器具有保持器,该保持器与所述滚动体一起沿着循环路径循环,防止该滚动体彼此接触。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器的长度L在70~160mm的范围内。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器的长度L在90~140mm的范围内。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器的长度L在110~130mm的范围内。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器的长度L与宽度W的比,即纵横比L/W在0.65~1.5的范围内。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器的长度L与宽度W的比,即纵横比L/W在0.7~1.4的范围内。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器的长度L与宽度W的比,即纵横比L/W在0.75~1.35的范围内。

在上述激振装置中也可以,是滚动体为球体或辊。

在上述激振装置中也可以是,具有:振动台;第一致动器,其在第一方向对振动台激振;第一滑动连结机构,其将振动台和第一致动器以在垂直于第一方向的第二方向上可滑动的方式连结;和配衡部,其安装于振动台,用于补偿由于将第一滑动连结机构安装于振动台所产生的被激振部的不平衡度。

此外,本发明的另一实施方式的激振装置具有:振动台;在第一方向对振动台激振的第一致动器;第一滑动连结机构,其将振动台和第一致动器以在垂直于第一方向的第二方向上可滑动的方式连结;和配衡部,其安装于振动台,以补偿由于将第一滑动连结机构安装于振动台所产生的被激振部的不平衡度。

专利文献2所记载的激振装置,虽然对于振动台的基准点(例如振动台的上表面中央)能够进行充分高精度的激振,但由于振动台上的位置的不同而在振动状态存在不均,因此在基准点以外的位置,激振精度变得不充分。根据此结构,能够减少振动台上的振动的不均。

在上述激振装置中也可以是,配衡部具有重物部和缓冲部,重物部经由缓冲部固定于振动台。

在上述激振装置中也可以是,重物部为平板状。

在上述激振装置中也可以是,缓冲部为片状。

在上述激振装置中也可以是,缓冲部包括弹性体。

在上述激振装置中也可以是,缓冲部具有间隔物,该间隔物以使重物部与振动台隔开间隔地方式支承该重物部。

在上述激振装置中也可以是,配衡部具有固定重物部的多个螺栓,多个螺栓的固定间隔为100mm以下。

在上述激振装置中也可以是,固定间隔为50mm以下。

在上述激振装置中也可以是,缓冲部具有:第一重物部;被振动台与第一重物部夹着的第一缓冲部;第二重物部;和被第一重物部与第二重物部夹着的第二缓冲部。

在上述激振装置中也可以是,缓冲部具有:第三重物部;和被第二重物部与第三重物部夹着的第三缓冲部。

在上述激振装置中也可以是,第一重物部用第一螺栓固定于振动台,第二重物部用第二螺栓固定于第一重物部,第三重物部用第三螺栓固定于第二重物部。

此外,本发明的又一实施方式的激振装置,X轴、Y轴和Z轴方向为彼此垂直的三轴方向,该激振装置具有:振动台;在X轴方向对振动台激振的X轴致动器;在Y轴方向对振动台激振的Y轴致动器;在Z轴方向对振动台激振的Z轴致动器;YZ滑动连结机构,其将振动台和X轴致动器以在Y轴和Z轴方向上可滑动的方式连结;ZX滑动连结机构,其将振动台和Y轴致动器以在Z轴和X轴方向上可滑动的方式连结;XY滑动连结机构,其将振动台和Z轴致动器以在X轴和Y轴方向上可滑动的方式连结;X轴配衡部,其安装于振动台,以补偿由于将YZ滑动连结机构安装于振动台所产生的被激振部的不平衡度;Y轴配衡部,其安装于振动台,以补偿由于将ZX滑动连结机构安装于振动台所产生的被激振部的不平衡度;和Z轴配衡部,其安装于振动台,以补偿由于将XY滑动连结机构安装于振动台所产生的被激振部的不平衡度。

根据此结构,能够抑制由于激振而施加于被激振物的力的力矩,能够进行更高精度的激振。

在上述激振装置中也可以是,XY滑动连结机构具有:引导X轴方向的直线运动的X轴线性引导器;和引导Y轴方向的直线运动的Y轴线性引导器,其中,振动台与Z轴致动器经由X轴线性引导器和Y轴线性引导器连结。

在上述激振装置中也可以是,X轴线性引导器具有:在X轴方向上延伸的X轴轨道;和X轴载运器,其以在X轴方向上可滑动的方式与X轴轨道卡合,Y轴线性引导器具有:在Y轴方向上延伸的Y轴轨道;Y轴载运器,其以在Y轴方向上可滑动的方式与Y轴轨道卡合。

在上述激振装置中也可以是,在X轴载运器与X轴轨道之间,形成有分别供多个滚动体滚动的八条负载路径。

在上述激振装置中也可以是,Y轴载运器固定于X轴载运器,由此X轴线性引导器和Y轴线性引导器被连结而形成十字引导件,十字引导件的X轴轨道和Y轴轨道的一者安装于振动台,另一者安装于X轴致动器。

在上述激振装置中也可以是,XY滑动连结机构具有多个十字引导件,多个十字引导件包括:X轴轨道安装于振动台的第一方向十字引导件;和Y轴轨道安装于振动台的第二方向十字引导件。

在上述激振装置中也可以是,XY滑动连结机构具有:多个第一方向十字引导件;和多个第二方向十字引导件,多个第一方向十字引导件和多个第二方向十字引导件在X轴方向和所述Y轴方向这两个方向上交替配置。

在上述激振装置中也可以是,XY滑动连结机构具有相同数量的第一方向十字引导件和第二方向十字引导件。

在上述激振装置中也可以是,多个十字引导件在X轴方向和Y轴方向上配置成格子状。

此外,本发明的又一实施方式的激振装置具有:振动台;对振动台在第一方向激振的第一致动器;和第一滑动连结机构,其将振动台和第一致动器以在垂直于第一方向的第二方向上可滑动的方式连结,其中,对振动台预先赋予规定的不平衡度,包含第一滑动连结机构的一部分和振动台的被激振部的重心与振动台的中心一致。

根据此结构,因为当将被激振物安装于振动台时,被激振物(包含被激振物、振动台、第一滑动连结机构的固定于振动台的部分)的重心与振动台的中心一致,所以能够换由于激振而施加于被激振物的力的力矩,能够进行更高精度的激振。

此外,本发明的又一实施方式的激振装置具有:振动台;在作为水平方向的X轴方向上驱动振动台的X轴致动器;和第一连结机构,其将振动台和X轴致动器以在垂直于X轴方向的作为水平方向的Y轴方向上可滑动的方式连结,第一连结机构具有:一对线性引导器,其在作为铅垂方向的Z轴方向上隔开间隔地配置,将振动台和X轴致动器以在Y轴方向上可滑动的方式连结。

根据此结构,因为将振动台和X轴致动器以在Y轴方向上可滑动的方式连结的第一连结机构具有在Z轴方向隔开间隔配置的一对线性引导器,所以第一连结机构的绕Y轴的刚性提高,激振性能提升。

在上述激振装置中也可以是,具有:在Y轴方向上驱动振动台的Y轴致动器;和第二连结机构,其将振动台和Y轴致动器以在X轴方向上可滑动的方式连结,第二连结机构具有:一对线性引导器,其在Z轴方向上隔开间隔地配置,将振动台和Y轴致动器以在X轴方向上可滑动的方式连结。

在上述激振装置中也可以是,具有在Z轴方向上驱动振动台的Z轴致动器,第一连结机构将振动台和X轴致动器以在Y轴方向和Z轴方向这两个方向上可滑动的方式连结,第二连结机构将振动台和Y轴致动器以在X轴方向和Z轴方向这两个方向上可滑动的方式连结。

在上述激振装置中也可以是,线性引导件具有:在滑动方向上延伸的轨道;和在轨道上行进的载运器。

在上述激振装置中也可以是,轨道安装于振动台。

轨道比载运器长,且振动台的宽度比致动器的可动部的宽度大。因此,根据此结构,能够使第一连结机构的Y轴方向(和第二连结机构的X轴方向)的滑动宽度更大。此外,因为振动台是宽度(X轴方向、Y轴方向)比高度(Z轴方向)大,所以在连结机构具有水平方向(Y轴、X轴)和垂直方向(Z轴)的线性引导器时,利用此结构(水平方向的线性引导器的轨道安装于振动台),能够使连结机构的Y轴方向的滑动宽度更大。

在上述激振装置中也可以是,一对线性引导器的一者安装于振动台的上端部,一对线性引导器的另一者安装于振动台的下端部。

根据此结构,对于第一连结机构的绕Y轴的(和第二连结机构的绕X轴的刚性)力的力矩的刚性进一步提高,更提升激振性能。

此外,本发明的又一实施方式的激振装置具有:安装有被激振物的振动台;和对振动台在规定方向上激振的激振单元,将被激振物安装于振动台时,被激振物的重心对垂直于规定方向的投影平面上的投影包含在激振单元的可动部对该投影平面上的投影。

根据此结构,能够抑制由于激振而施加于被激振物的力的力矩,能够进行更高精度的激振。

在上述激振装置中也可以是,振动台的重心对投影平面上的投影包含在激振单元的可动部对该投影平面上的投影。

在上述激振装置中也可以是,振动台的重心配置于该振动台的外形的中心。

在上述激振装置中也可以是,振动台具有能够收纳被激振物的中空部。

在上述激振装置中也可以是,振动台为大致箱形。

在上述激振装置中也可以是,振动台具有:箱部,其在一面形成有供被激振物相对于中空部出入的第一开口;和封闭第一开口的盖部。

在上述激振装置中也可以是,中空部形成于振动台的中央部。

在上述激振装置中也可以是,振动台具有:底板;和从底板的缘部垂直地突出的框部。

在上述激振装置中也可以是,具有格子状的中板,其配置于框部的内部,从底板垂直地突出。

在上述激振装置中也可以是,中板接合于底板和框部。

在上述激振装置中也可以是,振动台具有第二开口,该第二开口供连接被激振物和外部装置的长形物通过。

在上述激振装置中也可以是,激振单元包括X轴激振单元,该X轴激振单元对振动台在作为水平方向的X轴方向上激振。

在上述激振装置中也可以是,激振单元包括Y轴激振单元,该Y轴激振单元对振动台在垂直于X轴方向的作为水平方向的Y轴方向上激振。

在上述激振装置中也可以是,激振单元包括Z轴激振单元,该Z轴激振单元对振动台在作为铅垂方向的Z轴方向上激振。

在上述激振装置中也可以是,振动台具有底板,在底板设置有用于安装被激振物的安装结构。

在上述激振装置中也可以是,振动台具有壁部,在壁部设置有用于安装被激振物的安装结构。

此外,本发明的又一实施方式的电动型致动器具有:大致筒状的固定部;可动部,其至少一部分被收纳于固定部的中空部内,在固定部的轴线方向上被往复驱动;和可动部支承机构,其以可动部在轴线方向上可往复移动的方式从侧方支承可动部,可动部具有:框架,其前端侧的部分被可动部支承机构所支承;和安装于框架的后端的线圈,其中,框架是一体形成的。

根据此结构,因为不需要用于连结多个框架的结构,所以能够达成可动部的轻量化,由此能够以更高的频率进行往复驱动。

在上述电动型致动器中也可以是,可动部支承机构具有线性引导器,线性引导器具有:在固定部的轴线方向上延伸的轨道;在轨道上可滚动的多个滚动体;和经由滚动体在轨道上可移动的载运器,在轨道与载运器之间形成有分别供多个滚动体滚动的八条负载路径。

根据此结构,能够提升线性引导件的刚性和运动精度,使振动噪声减低。

此外,本发明的又一实施方式的电动型致动器具有:大致筒状的固定部;可动部,其至少一部分被收纳于固定部的中空部内,在固定部的轴线方向上被往复驱动;和可动部支承机构,其以可动部在轴线方向上可往复移动的方式从侧方支承可动部,可动部支承机构具有线性引导器,线性引导器具有:在固定部的轴线方向上延伸的轨道;在轨道上可滚动的多个滚动体;和利用滚动体在轨道上可移动的载运器,在轨道与载运器之间形成有分别供多个滚动体滚动的八条负载路径。

根据此结构,能够提升线性引导件的刚性和运动精度,使振动噪声减低。

在上述电动型致动器中也可以是,可动部具有:框架,其前端侧的部分被可动部支承机构所支承;和安装于框架的后端的线圈,其中,框架是一体形成的。

在上述电动型致动器中也可以是,轨道固定于可动部,载运器固定于固定部。

在上述电动型致动器中也可以是,可动部支承机构在突出至中空部外的部分支承可动部的框架。

在上述电动型致动器中也可以是,可动部支承机构具有引导框架,该引导框架将固定部的轴线方向的一端面和线性引导器连结。

在上述电动型致动器中也可以是,具有多个线性引导器,多个线性引导器在可动部的轴线周围,等间隔地配置于周向。

在上述电动型致动器中也可以是,具有两对可动部支承机构,可动部被两对可动部支承机构在垂直的两个方向上从两侧夹着。

此外,提供一种激振装置,其具有:上述电动型致动器;和与电动型致动器的可动部连结的振动台。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的激振装置的正面图。

图2是本发明的第一实施方式的激振装置的侧面图。

图3是本发明的第一实施方式的激振装置的平面图。

图4是本发明的实施方式的激振装置的驱动控制系统的框图。

图5是关于本发明的第一实施方式的Z轴激振单元的正面图。

图6是本发明的第一实施方式的Z轴激振单元的侧面图。

图7是关于本发明的第一实施方式的Z轴激振单元的平面图。

图8是关于本发明的第一实施方式的铅垂驱动用电动型致动器的纵截面图。

图9是铅垂致动器的可动部的外观图。

图10是扩张框架的外观图。

图11是本发明的第一实施方式的水平驱动用电动型致动器的放大中立弹簧机构附近的纵截面图。

图12是本发明的第一实施方式的XY滑件的平面图。

图13是本发明的实施方式的十字引导件的侧面图。

图14是本发明的实施方式的A型线性引导件的平面图。

图15是本发明的实施方式的A型线性引导件的侧面图。

图16是本发明的实施方式的A型线性引导件的正面图。

图17是本发明的实施方式的A型线性引导件的横截面图。

图18是图17的I-I截面图。

图19是保持器的说明图。

图20是本发明的第一实施方式的X轴激振单元的侧面图。

图21是本发明的第一实施方式的X轴激振单元的正面图。

图22是放大在图21的YZ滑件的图。

图23是本发明的第一实施方式的激振装置的振动台附近的平面图。

图24是放大支承单元的弹簧机构附近的侧面图。

图25是X轴配衡部的截面图。

图26是Z轴配衡部的截面图。

图27是表示Z轴配衡部的螺栓固定位置的放大平面图。

图28是在振动台上表面的四角所测量的X轴方向的相对加速度频谱。

图29是在振动台上表面的四角所测量的Y轴方向的相对加速度频谱。

图30是在振动台上表面的四角所测量的Z轴方向的相对加速度频谱。

图31是表示Z轴配衡部上的加速度的监视点的图。

图32是X轴配衡部的变形例的截面图。

图33是X轴配衡部的外观图。

图34是XY滑件的变形例的平面图。

图35是说明十字引导件的动作的图。

图36是本发明的第一实施方式的振动台的平面图。

图37是本发明的第一实施方式的振动台的正面图。

图38是本发明的第一实施方式的振动台的左侧面图。

图39是本发明的第一实施方式的振动台的左侧面图。

图40是本发明的第二实施方式的激振装置的振动台附近的放大立体图。

图41是本发明的第三实施方式的激振装置的振动台附近的放大立体图。

图42是本发明的第四实施方式的激振装置的振动台附近的放大正面图。

图43是本发明的第四实施方式的激振装置的振动台附近的放大侧面图。

图44是本发明的第四实施方式的激振装置的振动台附近的放大平面图。

图45是本发明的第五实施方式的激振装置的立体图。

图46是表示第五实施方式的安装有ZX滑件的Y轴激振单元的前端部的图。

图47是第五实施方式的XY滑件附近的侧面图。

图48是第五实施方式的线性引导件的横截面图。

图49是图48的I-I截面图。

图50是说明在第五实施方式的Z轴激振单元的可动部顶板安装的轨道的配置的图。

图51是本发明的第六实施方式的电动型三轴激振装置的正面图。

图52是本发明的第六实施方式的框架6322的立体图。

图53是本发明的第六实施方式的框架6322的立体图。

具体实施方式

以下,参照附图来说明本发明的实施方式。此外,在以下说明中,对于相同或对应的构成要素,标注相同或对应的附图标记,省略重复的说明。

<第一实施方式>

图1是本发明的第一实施方式的电动型三轴激振装置1(以下简称为“激振装置”)的机构部10的正面图。在以下的说明中,以图1的左右方向作为X轴方向(左方向为X轴正方向)、以上下方向作为Z轴方向(上方向为Z轴正方向)、以垂直于纸面的方向作为Y轴方向(从纸面背面侧向正面侧的方向为Y轴正方向)。此外,在本实施方式中,Z轴方向为铅垂方向,X轴和Y轴方向为水平方向。此外,图2和图3分别是激振装置1的机构部10的左侧面图和俯视图。

如图1所示,激振装置1的机构部10具有:大致箱形的振动台400,在其内部收纳有测试体(未图示)的状态下被固定;三个激振单元(X轴激振单元100、Y轴激振单元200和Z轴激振单元300),其分别使振动台400在X轴、Y轴和Z轴方向振动;和装置基座500,其用于安装各激振单元100、200和300。

各激振单元100、200和300是分别具有电动型致动器(音圈电动机)的线性激振单元。

X轴激振单元100经由作为滑动连结机构的二轴滑件(YZ滑件160)连接于振动台400。YZ滑件160构成为在垂直于X轴激振单元100的激振方向(X轴方向)的两方向(Y轴和Z轴方向),允许X轴激振单元100与振动台400的相对移动(滑动),并能够将X轴激振单元100的振动正确地传递至振动台400。同样地,Y轴激振单元200和Z轴激振单元300分别经由二轴滑件的ZX滑件260和XY滑件360,连接于振动台400。通过此结构,激振装置1能够使用各激振单元100、200和300,使振动台400和固定于振动台400的测试体在正交三轴方向同时且独立地振动。

图4是表示激振装置1的驱动控制系统1a的概略结构的框图。驱动控制系统1a具有:控制部20,其控制装置整体的动作;计测部30,其计测振动台400的振动;电源部40,其供给电力至激振装置1的各部分;和接口部50,其进行与外部的输入输出。

接口部50具有例如用于在与使用者之间进行输入输出的用户接口、用于与LAN(Local Area Network,局域网)等各种网络连接的网络接口、用于与外部设备连接的USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)或GPIB(General Purpose Interface Bus,通用接口总线)等各种通讯接口的一种以上。此外,用户接口包含例如各种操作开关、显示器、LCD(liquid crystal display,液晶显示器)等各种显示装置、鼠标或触控面板等各种指向装置、触控屏幕、影像摄影机、打印机、扫描机、蜂鸣器、扬声器、麦克风、存储卡阅读机等各种输入输出装置的一种以上。

计测部30具有安装于振动台400的三轴振动传感器(三轴振动拾波器)32,对来自三轴振动传感器32的信号(例如加速度信号或速度信号)进行放大并将其数字变换,传送到控制部20。此外,三轴振动传感器32独立检测X轴、Y轴和Z轴方向的振动。此外,计测部30根据三轴振动传感器32的信号,计算表示振动台400的振动状态的各种参数(例如包含一个以上的速度、加速度、急动度、加速度等级(振动等级)、振幅、功率谱密度),传送到控制部20。控制部20根据经接口部50输入的激振波形、从计测部30输入的数据,控制输入至各激振单元100、200和300的驱动线圈(后述)的交流电流的大小、频率,由此能够使振动台400以想要的振幅和频率产生振动。

接下来,说明各激振单元100、200和300的结构。如后所述,X轴激振单元100和Y轴激振单元200分别具有水平驱动用电动型致动器(以下仅称为“水平致动器”)100A和200A。此外,Z轴激振单元300具有铅垂驱动用电动型致动器(以下仅称为“铅垂致动器”)300A。

图5、图6和图7分别表示Z轴激振单元300(和振动台400)的正面图、左侧面图和俯视图。

铅垂致动器300A具有:空气弹簧330(图8),其支承测试体、振动台的重量(静载荷)。另一方面,水平致动器100A和200A分别具有:中立弹簧机构130(图11)和230(未图示),其施加使振动台回到中立位置(原点、基准位置)的复原力。水平致动器100A和200A除了设有中立弹簧机构130、230取代空气弹簧330和后述的支承单元350与支承单元150、250的具体结构不同以外,与铅垂致动器300A为相同结构,因此代表各致动器说明铅垂致动器300A的详细结构。

如图8所示,铅垂致动器300A具有:固定部310,其具有筒状体312;和可动部320,其下部被收纳于固定部310的筒内。可动部320可相对于固定部310在铅垂方向(Z轴方向)移动。

图9是表示可动部320的概略结构的外观图。可动部320具有:大致圆柱状的主框架322;驱动线圈321,其同轴地安装于主框架322的下端部;和棒326(图8),其从主框架的下表面中央向下方延伸。此外,在主框架322的上端部,同轴地安装有与主框架322大致同径的扩张框架324。

主框架322具有:大致圆板状的顶板322a,其配置成垂直于驱动方向(Z轴方向);圆筒状的主柱322c,其从顶板322a的下表面中央垂直(在驱动方向)延伸;和8个大致矩形平板状的肋322b,其辐射状地安装于主柱322c的外周。利用主柱322c和8个肋322b,形成主框架322的大致圆筒状的主干部。8个肋322b在主柱322c的周围等间隔地排列于周向。用如此配置的8个肋322b连接顶板322a和主柱322c,由此对主框架322赋予充分的刚性。顶板322a、肋322b和主柱322c通过熔接等彼此结合成一体。

肋322b的下端部的外周侧向下方突出而形成有线圈安装部322d。8个肋322b的线圈安装部322d插入驱动线圈321的上端部,线圈321安装于主框架322。

如图8所示,对主柱322c从下方嵌入有棒326。棒326的下部从主柱322c向下方突出。此外,在顶板322b安装有扩张框架324。

图10是扩张框架324的外观图。如图10所示,扩张框架324具有:与主框架322大致同径的主干部324a;和顶板324b,其水平安装于主干部324a的上端。顶板324b是具有主干部324a的外径以上的宽度(X轴方向尺寸)和深度(Y轴方向尺寸)的大致矩形平板状的部件。

在扩张框架324的顶板324b的上表面形成有在X轴方向和Y轴方向上延伸成格子状的6条槽(一对的垂直的阶差324b1)。沿着各槽的一侧的阶差324b1,配置有后述的XY滑件360的半数(在本实施方式中为9条)的轨道364a。也就是说,阶差324b1是用来将轨道364a安装于顶板324b上的正确位置的定位结构。通过设置阶差324b1,仅将轨道364a沿着阶差324b1安装,就能够将9条轨道364a以高的平行度/垂直度配置于顶板324b上。此外,在各槽的底面,形成有多个螺孔324b2,该螺孔324b2用来以螺栓固定轨道364a。

在主干部324a的X轴方向和Y轴方向的两侧面,分别形成有阶差324a1和多个螺孔324a2,阶差324a1和多个螺孔324a2用来定位固定后述的可动部支承机构340的Z轴轨道344a。此外,在主干部324a的下表面,形成有凹部324a3。在此凹部324a3嵌入有主框架322的顶板322a的状态下,扩张框架324用螺栓固定于主框架322。

在固定部310的筒状体312的内部,固定有大致圆筒形状的内侧磁极316,内侧磁极316与筒状体312同轴配置。筒状体312与内侧磁极316皆由磁性体所形成。内侧磁极316的外径比驱动线圈321的内径小,驱动线圈321被配置在内侧磁极316的外周面与筒状体312的内周面所夹的空隙中。此外,在内侧磁极316的筒内,固定有轴承318,轴承318以棒326仅可在Z轴方向移动的方式支承棒326。

在筒状体312的内周面312a,形成有多个凹部312b,在各凹部312b收纳有励磁线圈314。当直流电流(励磁电流)在励磁线圈314流动时,在筒状体312的内周面312a与内侧磁极316的外周面接近并相对的部位,在筒状体312的半径方向产生箭头A所示的磁场。当在此状态下,驱动电流在驱动线圈321流动时,在驱动线圈321的轴向即Z轴方向产生洛伦兹力,可动部320在Z轴方向被驱动。

此外,在内侧磁极316的筒内,收纳有空气弹簧330。空气弹簧330的下端固定于筒状体312。此外,在空气弹簧330的上表面,载置有形成于棒326的凸缘部。也就是说,空气弹簧330经由棒326从下方支承主框架322。更详细来说,利用空气弹簧330支承可动部320、支承于可动部320的XY滑件360、振动台400、后述的X轴配衡部610、Y轴配衡部620和Z轴配衡部630以及测试物的重量(静载荷)。因此,当通过在Z轴激振单元300设置空气弹簧330,不需要以Z轴激振单元300的驱动力(洛伦兹力)支承可动部320或振动台400等的重量(静载荷),仅施加用于使可动部320等振动的动态载荷即可,因此能够减少供给至Z轴激振单元300的驱动电流(即电力消耗)。此外,因需要的驱动力减低,能够进行驱动线圈321的小型化,于是通过可动部320的轻量化,能够以更高频率驱动Z轴激振单元300。进而,不需要将用来支承可动部320、振动台400等的重量的大直流成分供给至驱动线圈321,因此电源部40能够采用小型且简单的结构。

此外,当驱动Z轴激振单元300的可动部320时,固定部310也在驱动轴(Z轴)方向承受大的反作用力(激振力)。通过在可动部320与固定部310之间设置空气弹簧330,从可动部320传递至固定部310的激振力被缓和。因此,能够防止例如可动部320的振动经由固定部310、装置基座500和激振单元100、200,以噪声成分的方式传递至振动台400。

在此说明水平致动器100A的结构。如上所述,水平致动器100A与铅垂致动器300A在具有中立弹簧机构130(图11)以取代空气弹簧330(图8)和支承单元150的具体结构方面不同,其他基本结构为两者共通。此外,中立弹簧机构130也与空气弹簧330一样,是弹性连接水平致动器100A的固定部110与可动部120的缓冲装置。此外,水平致动器200A也与以下说明的水平致动器100A为相同结构。

图11是放大中立弹簧机构130附近的、水平致动器100A的纵截面图。虚线框内是向着X轴正方向看的中立弹簧机构130的背面图。

中立弹簧机构130具有:U形支柱131、棒132、螺母133和一对压缩线圈弹簧134、135(弹性部件)。U形支柱131在形成于其U字两端的凸缘部131a,固定于固定部110的底部(图11的右端部)。此外,在U形支柱131的底部131b(图11的左端部)的中央,设有贯穿孔131b1,贯穿孔131b1使在X轴方向上延伸的棒132通过。

棒132在其一端(图11的左端)设有凸缘部132b,经由凸缘部132b连接于可动部120的棒122a的前端(图11的右端)。此外,在棒132的另一端部(图11的右端部),形成有螺母133所嵌合的螺杆部132a。

一对线圈弹簧134、135覆盖于棒132。其一的线圈弹簧134被螺母133的凸缘部与U形支柱131的底部131b(弹性部件支承板)夹入而保持。另一线圈弹簧135被U形支柱131的底部131b与棒132的凸缘部132b夹入而保持。通过锁紧螺母133,对于一对线圈弹簧134、135施加预负载。一对线圈弹簧134、135的复原力平衡的位置,成为水平致动器100A的可动部120的可动方向(X轴方向)的中立位置(或者是原点或基准位置)。当可动部120离开中立位置,利用中立弹簧机构130(直接来说是一对线圈弹簧134、135),向使可动部120回到中立位置的方向的复原力作用于可动部120。由此,可动部120能够总是进行以中立位置为基准的向X轴方向的往复驱动,解决在动作中可动部120的位置摇晃的问题。

接下来,回到铅垂致动器300A的说明,说明以可动部320能够在轴线方向滑动的方式从侧方支承可动部320的上部的可动部支承机构340的结构。

如图6和图8所示,铅垂致动器300A的可动部320利用在其外周等间隔配置的四个可动部支承机构340,从侧方支承成仅能够在驱动方向(Z轴方向)移动。

本实施方式的可动部支承机构340具有角板342和Z轴线性引导件344。此外,Z轴线性引导件344具有Z轴轨道344a和Z轴载运器344b。此外,在本实施方式中,在Z轴线性引导件344使用与后述的A型线性引导件364/A(图14~19)相同的结构。此外,线性引导件是引导直线运动的机构,Z轴线性引导件344引导Z轴方向的直线运动。

在可动部320的扩张框架324的主干部324a的侧面,在周向等间隔地安装有在4组可动部支承机构340的Z轴方向上延伸的Z轴轨道344a。此外,在本实施方式中,如图3和图7所示,两对可动部支承机构340分别配置成在与X轴方向和Y轴方向成45度的水平方向上相对,但为了方便说明,在其他附图表示成两对可动部支承机构340分别在与X轴方向和Y轴方向上相对。此外,可动部支承机构340的数量或配置并不受限于本实施方式的结构,例如优选用在可动部320的周围以大致等间隔配置的3组以上的可动部支承机构340来支承可动部320。

在固定部310(筒状体312)的上表面,沿着筒状体312的内周面等间隔(间隔90°)地固定有4个角板342。角板342是被肋加强的截面为U字形(或L字形)的固定部件。在各角板342的直立部342u,固定有卡合于Z轴轨道344a的Z轴载运器344b。

Z轴载运器344b内置作为滚动体的多个球体RE(后述),与Z轴轨道344a一起构成作为滚动引导件的Z轴线性引导件344。也就是说,可动部320在其上部的扩张框架324,利用包括角板342和Z轴线性引导件344的4组支承结构(可动部支承机构340),以仅可在Z轴方向滑动的方式从侧方被支承,不能在X轴和Y轴方向移动。因此,能够防止可动部320因在X轴和Y轴方向振动而导致发生串扰(crosstalk)。此外,通过使用Z轴线性引导件344(滚动引导件),可动部320能够在Z轴方向平稳地移动。进而,因为可动部320如上所述在其下部被轴承318支承成只能在Z轴方向移动,所以绕X轴、Y轴和Z轴的旋转也被限制,不易产生不需要的振动(向Z轴方向的受控制的并进运动以外的振动)。

此外,在线性引导件的通常使用方式中,轨道被安装于固定侧,载运器被安装于可动侧。但是,在本实施方式,与通常使用方式相反,在可动部320安装有Z轴轨道344a,在角板342安装有Z轴载运器344b。通过采用如此特异的安装结构,能够抑制不需要的振动。这是因为Z轴载运器344b比Z轴轨道344a更轻量,驱动方向(Z轴方向)的尺寸更长(因此每单位长度的质量更小),而且因为驱动方向的质量分布均匀,所以将Z轴轨道344a固定于可动部320的话,在驱动Z轴激振单元300时的质量分布变动少,因此能够将随着质量分布变动而产生的振动抑制得较低。此外,Z轴载运器344b比Z轴轨道344a重心更低(即从设置面到重心为止的距离更短),所以将Z轴轨道344a固定于可动侧,惯性力矩变小。因此,利用此结构,固定部310的共振频率能够相比于激振频带(例如0~2000Hz以上)变得充分高,能够抑制因共振导致的激振精度降低。

接着说明连接Z轴激振单元300与振动台400的XY滑件360的结构。

图12是说明XY滑件360的结构的平面图。如图5、图6和图12所示,本实施方式的XY滑件360由在X轴方向和Y轴方向等间隔排列的9个十字引导件364(364L1~L3、364M1~M3、364R1~R3)所构成。这些9个十字引导件364分别将Z轴激振单元300(具体来说是铅垂致动器300A的可动部320)与振动台400以能够以低阻力在X轴方向和Y轴方向滑动的方式连结。

图13是十字引导件364的侧面图。十字引导件364是将A型线性引导件364/A和B型线性引导件364/B以可动方向彼此垂直的方式在载运器上表面彼此重叠而固定的结构。如后所述,A型线性引导件364/A和B型线性引导件364/B的载运器,在行进方向被形成得稍长,因此长度(L)方向的质量分布与宽度(W)方向的质量分布不同,这是对激振装置1的激振性能赋予方向性的一个原因。在本实施方式中,将A型线性引导件364/A与B型线性引导件364/B的载运器彼此以一者的长度方向朝向另一者的宽度方向的方式直接固定,由此形成十字载运器(十字引导件364的载运器)。由此,A型线性引导件364/A与B型线性引导件364/B的质量分布的方向性相当程度相互抵消,获得质量分布的方向性少的十字载运器。通过使用像这样的十字载运器,减轻激振装置1的激振性能的方向性。关于A型线性引导件364/A和B型线性引导件364/B的细节后述。

在图12中,构成各十字引导件364的一对线性引导件(可在X轴方向滑动的X轴线性引导件364X和可在Y轴方向滑动的Y轴线性引导件364Y)中,以实线表示配置于振动台400侧的部分,以虚线表示配置于Z轴激振单元300侧的部分。当关注以实线表示的振动台400侧的线性引导件时,可知X轴线性引导件364X被安装于振动台400的第一方向的十字引导件364P(十字引导件364M1、364L2、364R2、364M3)与Y轴线性引导件364Y被安装于振动台400的第二方向的十字引导件364(364L1、364R1、364M2、364L3、364R3)混杂存在。在X轴方向和Y轴方向的各方向上,邻接的十字引导件364的方向彼此不同。也就是说,第一方向的十字引导件364P与第二方向的十字引导件364,在X轴方向和Y轴方向的各方向上交替地排列。如此,通过使方向交替改变来排列十字引导件364,能够平均化十字引导件364的质量分布的方向性,实现方向性更小的激振性能。

接着说明构成十字引导件364的A型线性引导件364/A和B型线性引导件364/B的细节。

图14、图15和图16分别是A型线性引导件364/A(B型线性引导件364/B)的平面图、侧面图和正面图。A型线性引导件364/A(B型线性引导件364/B)具有轨道364a和A型载运器364b/A(B型载运器364b/B)。

在A型载运器364b/A(B型载运器364b/B),在载运器上表面的四角,设有螺栓固定用的四个螺孔(钻孔)即安装孔HA(安装孔HB)。A型载运器364b/A与B型载运器364b/B除了安装孔HA、HB的种类以外,彼此具有相同结构。

4个安装孔HA、HB被形成为它们的中心线通过在载运器上表面的正方形Sq(图14以点划线表示)的各顶点。也就是说,A型载运器364b/A的安装孔HA形成的间隔(正方形Sq的边的长度)与B型载运器364b/B的安装孔HB形成的间隔一致,安装孔HA、HB的配置分别具有4次旋转对称性。

因此,即使将A型载运器364b/A与B型载运器364b/B彼此使行进方向偏移90度而重叠,4个安装孔HA与4个安装孔HB也彼此连接,能够用四根螺栓来连接A型载运器364b/A与B型载运器364b/B。

此外,因为使A型载运器364b/A的安装孔HA为螺孔,使B型载运器364b/B的安装孔HB为钻孔,所以能够不经由连结板地直接连接A型载运器364b/A和B型载运器364b/B。由此,能够进行十字引导件364的小型化和轻量化。如此,通过省略连结板来小型、轻量化十字引导件364,十字引导件364的刚性变高(即固有振动频率高),激振装置1的激振性能提升。具体来说,能够在到更高频率的范围内进行振动噪声少的激振。此外,因为轻量化,十字引导件364的激振(即机构部10的驱动)所需要的电力也减少。

在A型载运器364b/A(B型载运器364b/B)的载运器上表面的四角,分别形成有L字形的凹口部C1。进而,在A型载运器364b/A(B型载运器364b/B)的宽度方向(图14的上下方向)两侧的下部,形成有在行进方向上延伸的一对L字形的凹口部C2。也就是说,除了从形成有安装孔HA(安装孔HB)的宽度方向两侧伸出的凸缘部F之外,A型载运器364b/A(B型载运器364b/B)的宽度方向两侧部被切除。由此实现A型载运器364b/A(B型载运器364b/B)的轻量化。

如此,因为十字引导件364是仅由十字引导件专用的A型线性引导件364/A、B型线性引导件364/B和连接它们的四根螺栓所构成,所以成为小型、轻量且高刚性的结构。由此,十字引导件364能够提高共振频率、实现振动噪声小的XY滑件(滑动连结机构)。

此外,如上所述,A型载运器364b/A与B型载运器364b/B除了安装孔HA、HB以外,彼此具有相同结构。因此,通过将A型线性引导件364/A与B型线性引导件364/B彼此使行进方向偏移90度来连接,长度(L)方向和宽度(W)方向的各线性引导件的质量分布的方向性相抵消,实现质量方布的方向性小的十字引导件364。

此外,虽然各载运器364b/A、364b/B分别绕上下方向(在图14中为垂直于纸面的方向)的轴具有大致两次旋转对称性,但不具有四次旋转对称性。因此,各载运器364b/A、364b/B在行进方向(图14的左右方向)与横向(图14的上下方向),对于外力的响应特性不同。

使分别实质地具有两次旋转对称性、质量分布彼此大致相等的A型载运器364b/A与B型载运器364b/B绕上下方向的轴(旋转对称轴)旋转90度而连接的十字引导件364的载运器(十字载运器),能够得到大致四次旋转对称,在两个行进方向(X轴方向与Y轴方向)间对于外力的响应特性变得更均匀。

通过经由十字引导件364连接Z轴激振单元300的可动部320与振动台400,振动台400被连接成能够相对于Z轴激振单元300的可动部320在X轴方向和Y轴方向滑动。

接着,对于构成十字引导件364的各线性引导件的内部结构,举出A型线性引导件364/A为例进行说明。

图17是A型线性引导件364/A的横截面图。此外,图18是图17的I-I截面图。本实施方式的A型线性引导件364/A使作为滚动体的球体RE的外径小至通常的一半程度,滚动体的负载路径的数量是作为通常的两倍的8条,由此在轨道与载运器之间存在的球体RE的数量(有效球体数)增加至通常的两倍以上。由此,因为载荷被分配至通常的两倍以上的数量的球体RE,所以每个球体RE的负载减半,线性引导件的刚性显著提升。此外,因有效球体数增加,能够进行更均匀的滚动引导,结果载运器的运动精度提升(具体来说是行进时产生的载运器姿态变动、振动得以减低)。

A型载运器364b/A具有:主体块364b1/A;一对端部块364b2,其被安装于主体块364b1/A的行进方向两端;和四个棒部件R1、R2、R3、R4,其分别插入在行进方向上贯穿主体块364b1/A的四个圆柱状的贯穿孔h1、h2、h3、h4。本实施方式的棒部件R1、R2、R3、R4为相同结构的部件。

在本实施方式中,主体块364b1/A是金属部件(例如不锈钢),端部块364b2和棒部件R1、R2、R3、R4为树脂部件。此外,构成A型载运器364b/A的各部件的材质,并不受限于本实施方式,可以适当地选自金属、树脂、陶瓷或各种复合材料(例如纤维强化塑料)等。

如图17所示,在轨道364a的两侧面(右侧面SR、左侧面SL)接近地形成有分别在长度方向上延伸的两条槽Ga。此外,在轨道364a的上表面的左右部分(右上表面TR、左上表面TL),接近地形成有分别在长度方向上延伸的两条槽Ga。

另一方面,在A型载运器364b/A的主体块364b1/A,8条(2条×4组)的槽Gb分别形成于与各槽Ga相对的位置。利用各对相对的槽Ga和槽Gb,分别形成负载路径Pa(P1a、P2a、P3a、P4a)和负载路径Pb(P1b、P2b、P3b、P4b)。在此,负载路径是指在滚动体的路径中,对滚动体增加载荷的部分。

负载路径P1a和P1b(负载路径对P1)在轨道364a的右侧面SR与主体块364b1/A之间彼此接近地形成。负载路径P2a和P2b(负载路径对P2)在轨道364a的右上表面TR与主体块364b1/A之间彼此接近地形成。负载路径P3a和P3b(负载路径对P3)在轨道364a的左上表面TL与主体块364b1/A之间彼此接近地形成。负载路径P4a和P4b(负载路径对P4)在轨道364a的左侧面SL与主体块364b1/A之间彼此接近地形成。像这样彼此平行地接近形成的滚动体的路径的对,以下称为“路径对”。

此外,在轨道364a的右侧面SR、右上面TR、左上面TL、左侧面SL与主体块364b1/A之间,分别形成有空隙P1c、P2c、P3c、P4c。负载路径对P1、P2、P3、P4分别形成于空隙P1c、P2c、P3c、P4c内。

四个贯穿孔h1、h2、h3、h4平行地形成于分别与四对负载路径对P1、P2、P3、P4相对的位置。

横截面为大致矩形的贯穿孔Qc(Q1c、Q2c、Q3c、Q4c)分别在长度方向上贯穿棒部件R1、R2、R3、R4。在各贯穿孔Qc的内周面(具体来说是以狭窄的间隔相对的两个面),分别形成有由在贯穿孔Qc的延长方向上延伸的两对槽Gc、Gd(只对贯穿孔Q2c赋予了附图标记)形成的无负载路径Qa(Q1a、Q2a、Q3a、Q4a)和Qb(Q1b、Q2b、Q3b、Q4b)。

如图18所示,在棒部件R3的两端,设有U字形的突出部R3p,突出部R3p从主体块364b1/A的贯穿孔h3突出。在各突出部R3p的外周面,形成有上述的一对平行槽Gc。在其他棒部件R1、R2、R4也设有突出部R1p、R2p、R4p(未图示),突出部R1p、R2p、R4p分别形成有一对U字形的槽Gc。

在端部块364b2,形成有四个凹部D1、D2、D3、D4(仅图示凹部D3),凹部D1、D2、D3、D4收纳各突出部Rp(R1p、R2p、R3p、R4p)。在凹部D3形成有一对槽Gd,一对槽Gd分别与形成于突出部R3p的一对槽Gc相对。利用相对的两对槽Gc、Ge,构成两个U字形折返路径U3a、U3b(仅图示路径U3a)。同样地,在其他三个凹部D1、D2、D4也形成有一对槽Gd,在与形成于对应的突出部R1p、R2p、R4p的一对槽Gc之间,分别构成有一对折返路径U1a和U1b、U2a和U2b、U4a和U4b。

此外,在突出部R1p、R2p、R3p、R4p与凹部D1、D2、D3、D4之间,分别形成有空隙Gu1、Gu2、Gu3、Gu4(未图示)。折返路径U1a和U1b、U2a和U2b、U3a和U3b、U4a和U4b分别形成于空隙Gu1、Gu2、Gu3、Gu4。

折返路径Ua、Ub的一端分别连接于负载路径Pa、Pb,另一端分别连接于无负载路径Qa、Qb。也就是说,8条负载路径P1a、P1b、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b与八条无负载路径Q1a、Q1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b被8条折返路径U1a、U1b、U2a、U2b、U3a、U3b、U4a、U4b连接成环状,形成8条循环路径。

此外,空隙Pc(P1c、P2c、P3c、P4c)与贯穿孔Qc(Q1c、Q2c、Q3c、Q4c)被一对U字形空隙Gu(Gu1、Gu2、Gu3、Gu4)连接成环状,形成有四个环状空隙CG。在这四个环状空隙CG,分别形成有上述4对(8条)循环路径CP。

在8条循环路径CP分别收纳有排列为一列的多个不锈钢制的球体RE(滚动体)。此外,在4个环状空隙CG中分别通过一个环带状的保持器RT。

图19是表示保持器RT的一部分的立体图。保持器RT是具有可挠性的树脂部件,多个贯穿孔RTh在长度方向上以一定间隔形成为两列。贯穿孔RTh的两列的间隔为与设在各环状空隙CG的两条循环路径CP(路径对)相同的间隔。在保持器RT的两列的贯穿孔RTh,分别可旋转地嵌入有多个球体RE,该球体RE配置于该环状空隙CG内的路径对。保持器RT与许多球体RE一起在环状空隙CG内循环。保持器RT防止球体RE彼此接触,使基于球体RE彼此的摩擦的振动噪声、球体RE的磨耗减低。

如图14所示,本实施方式的A型载运器364b/A(和B型载运器364b/B),使长度L为125mm以下(约120mm),纵横比(长度L与宽度W的比L/W)被抑制在1.35以下(约1.32)。

虽然当载运器变长时,行进精度(摆动特性等)、刚性提升,但有重量增加而导致激振(加速)性能降低的缺点。优选使用于激振装置的8条列型的载运器的长度L在70~160mm范围内(更优选为90~140mm范围内,进一步优选为110~130mm范围内)。

此外,为了使各轴方向的激振性能均匀,纵横比L/W优选接近1。本实施方式的八条列型的载运器的纵横比L/W优选在0.65~1.5的范围内(更优选为0.7~1.4的范围内,特别优选为0.75~1.35的范围内)。

如此,通过经由在X轴方向和Y轴方向上能够以较小的阻力滑动的XY滑件360连接Z轴激振单元300和振动台400,即使利用X轴激振单元100和Y轴激振单元200使振动台400分别在X轴方向和Y轴方向振动,振动台400的X轴方向和Y轴方向的振动成分也不会被传递至Z轴激振单元300。

此外,由于Z轴激振单元300的驱动,X轴和Y轴方向的力几乎不施加于振动台400。因此,能够进行串扰少的激振。

此外,如上所述,本实施方式的A型线性引导件364/A,因球体RE的外径小至通常的一半程度,循环路径CP的条数为通常的两倍的8条。此外,在各负载路径排列的球体RE的数量也增加至接近通常的两倍。结果,A型载运器364b/A被现有技术的两倍以上(接近四倍)的数量的球体RE更分散地支承。结果,实现刚性提升与行进精度(低摆动化)提升。

如A型线性引导件364/A那样的8条列型的线性引导件,目前不限于用于工作机械等的位置精度提升的目的,因此现有的8条列型线性引导件中,载运器长度L大至180mm以上,且纵横比也在2.3以上,重量平衡性低。结果,现有的8条列型线性引导件不适合激振机构等进行高速驱动的机构。本实施方式的A型线性引导件364/A(B型线性引导件364/B),因为载运器的长度L和纵横比较小,所以8条列型线性引导件也能够适用于激振装置。此外,通过使用A型线性引导件364/A,能够进行现有技术中难以实现的超过2kHz的频率的激振。

接着说明连接X轴激振单元100和振动台400的YZ滑件160的结构。

图20是X轴激振单元100和振动台400的侧面图。

图21是X轴激振单元100的正面图。

图22是YZ滑件160的正面图。

图23是振动台400附近的平面图。

如图20所示,YZ滑件160具有:连接臂162,其固定于X轴激振单元100的可动部120(扩张框架124)的前端面;和十字引导件部164,其将连接臂162和振动台400以能够在Y轴方向和Z轴方向滑动的方式连接。

如图22所示,十字引导件部164具有:两条Y轴轨道164a/Y(164a/Y1、164a/Y4):六条Z轴轨道164a/Z(164a/Z1、164a/Z2、164a/Z3、164a/Z4、164a/Z5、164a/Z6);和六个十字载运器164b(164b/1、164b/2、164b/3、164b/4、164b/5、164b/6),其将Y轴轨道164a/Y和Z轴轨道164a/Z以能够在Y轴和Z轴方向滑动的方式连接。六个十字载运器164b配列成格子状(Y轴方向:3列、Z轴方向:2列)。

上段的三条Z轴轨道164a/Z1、164a/Z2、164a/Z3与下段的一条Y轴轨道164a/Y4被固定于连接臂162的前端面。此外,余下的下段的三条Z轴轨道164a/Z4、164a/Z5、164a/Z6与上段的一条Y轴轨道164a/Y1被固定于振动台400的侧面。

十字载运器164b/1是将卡合于Y轴轨道164a/Y1的Y轴载运器164b/Y1与卡合于Z轴轨道164a/Z1的Z轴载运器164b/Z1背对背地重叠(即载运器上表面彼此重叠)而固定的结构。Y轴载运器164b/Y1和Z轴载运器164b/Z1的一者,与上述A型载运器364b/A为相同结构,另一者与上述B型载运器364b/B为相同结构。与十字引导件364的十字载运器一样,Y轴载运器164b/Y1和Z轴载运器164b/Z1不经由安装板地仅以四根螺栓直接固定。

上段的三个十字载运器164b/1、164b/2、164b/3均卡合于上段的一条Y轴轨道164a/Y1,此外,分别卡合于上段的三条Z轴轨道164a/Z1、164a/Z2、164a/Z3。

同样地,下段的三个十字载运器164b/4、164b/5、164b/6均卡合于下段的一条Y轴轨道164a/Y4,此外,分别卡合于下段的三条Z轴轨道164a/Z4、164a/Z5、164a/Z6。

利用以上说明的YZ滑件160的结构,振动台400能够相对于X轴激振单元100的可动部120以能够在Y轴方向和Z轴方向滑动的方式连接。

如此,经由在Y轴方向和Z轴方向能够以小的阻力滑动的YZ滑件160连接X轴激振单元100和振动台400,由此,即使由Y轴激振单元200和Z轴激振单元300使振动台400分别在Y轴方向和Z轴方向振动,振动台400的Y轴方向和Z轴方向的振动成分也不会被传递至X轴激振单元100。

此外,因为X轴激振单元100的驱动,Y轴和Z轴方向的力几乎不会施加于振动台400。因此,能够进行串扰少的激振。

此外,连接Y轴激振单元200和振动台400的ZX滑件260也具有与YZ滑件160相同的结构,振动台400相对于Y轴激振单元200的可动部220以能够在Z轴方向和X轴方向滑动的方式连接。因此,同样地,即使利用Z轴激振单元300和X轴激振单元100使振动台400分别在Z轴方向和X轴方向振动,振动台400的Z轴方向和X轴方向的振动成分也不会传递至Y轴激振单元200。

此外,因为Y轴激振单元200的驱动,Z轴和X轴方向的力几乎不会施加于振动台400。因此,能够进行串扰少的激振。

如上所述,各激振单元100、200和300彼此不干涉,能够正确地使振动台400在各驱动方向振动。此外,各激振单元100、200和300因为可动部被可动部支承机构以仅能够在驱动方向移动的方式支承,所以向非驱动方向的振动不易发生。因此,不被控制的非驱动方向的振动不会从各激振单元100、200和300施加于振动台400。因此,振动台400的各轴方向的振动通过对应的各激振单元100、200和300的驱动被正确地控制。

振动台400为了抑制不需要的旋转运动(旋转振动)的产生,以重心与外形尺寸的中心位置大致一致的方式构成。但是,因为在振动台400的各轴方向的单侧安装二轴滑件(YZ滑件160、ZX滑件260、XY滑件360)时,二轴滑件的一部分被固定于振动台400(更正确来说,被振动台400拘束,与振动台400一起运动),因此被激振部(振动台400和二轴滑件的一部分)的重心从振动台400的中心偏移。该被激振部的重心的偏移诱发振动台400的旋转振动,结果发生振动台400上的位置引起的振动状态(例如加速度)的不均。

在此,在本实施方式中,在二轴滑件的相反侧,将补偿因二轴滑件产生的不平衡度的配衡部设于振动台400,被激振部(振动台400、配衡部和二轴滑件的一部分)的重心构成为与振动台400的中心位置大致一致。

如图1~3和图5~7所示,在振动台400的与安装有YZ滑件160的侧面相反侧的侧面(即X轴正方向侧的侧面),设有X轴配衡部610(第一配衡部)。

此外,在振动台400的与安装有ZX滑件260的侧面相反侧的侧面(即Y轴正方向侧的侧面),设有Y轴配衡部620(第二配衡部)。此外,本实施方式的Y轴配衡部620与X轴配衡部610为相同结构。

进而,在振动台400的与安装有XY滑件360的下表面相反侧的上表面(即Z轴正方向侧的侧面),设有Z轴配衡部630(第三配衡部)。

图25是X轴配衡部610(和Y轴配衡部620)的截面图。此外,X轴配衡部610具有缓冲层611(缓冲部)和重物板612(重物部)。缓冲层611被夹在重物板612与振动台400的侧面之间并被紧固。

重物板612是用于补偿因二轴滑件安装于振动台400所产生的被激振部的不平衡度的施加质量的部件。本实施方式的重物板612的厚度为20mm。

缓冲层611阻断在重物板612与振动台400之间的比激振频率高的频率成分的振动噪声的传递。此外,缓冲层611防止在振动台400与重物板612之间产生颤动(chattering)。

重物板612和缓冲层611被多个螺栓613安装于振动台400的侧面。在振动台400的侧面形成有螺孔400h,在重物板612形成有贯穿孔612c。使螺栓613通过贯穿孔612c而拧入螺孔400h,由此重物板612和缓冲层611被紧固于振动台400的侧面。此外,在缓冲层611也形成有连接贯穿孔612c和螺孔400h的贯穿孔。

如图33(a)所示,在X轴配衡部610,多个贯穿孔612c格子状地以等间隔P形成于垂直的两方向(Y轴方向和Z轴方向)。在本实施方式中,贯穿孔612c的间隔P为50mm。通过缩短贯穿孔612c的间隔P(优选为100mm以下,更优选为50mm以下),能够有效地抑制颤动的产生。

接着说明Z轴配衡部630的结构。图26是Z轴配衡部630的截面图。此外,图27是表示Z轴配衡部630的螺栓固定位置的放大平面图。此外,图26是图27的J-J截面图。

Z轴配衡部630具有第一缓冲层631(第一缓冲部)、第一重物板632(第一重物部)、第二缓冲层634(第二缓冲部)、第二重物板635(第二重物部)、第三缓冲层637(第三缓冲部)和第三重物板638(第三重物部)。第一缓冲层631、第一重物板632、第二缓冲层634、第二重物板635、第三缓冲层637和第三重物板638以此顺序层叠于振动台400的上表面。

第一重物板632、第二重物板635和第三重物板638是用于补偿因二轴滑件安装于振动台400所产生的被激振部的不平衡度的施加质量的部件,在本实施方式为铝合金板材。在本实施方式中,第一重物板632、第二重物板635和第三重物板638的厚度分别为30mm、20mm和10mm。此外,本实施方式的振动台400的宽度(X轴方向)和深度(Y轴方向)分别为500mm,Z轴配衡部630的宽度和深度分别为约400mm。

第一缓冲层631、第二缓冲层634和第三缓冲层637分别使第一重物板632与振动台400之间或邻接的重物板632、635、638之间的比激振频率高的频率成分的振动噪声的传递减低。此外,第一缓冲层631、第二缓冲层634和第三缓冲层637防止振动台400与第一重物板632之间或邻接的重物板632、635、638之间的颤动产生。

在第一重物板632,多个贯穿孔632c和多个螺孔632t分别格子点状地在垂直两方向(X轴方向和Y轴方向)上等间隔(在本实施方式中,与X轴配衡部610的贯穿孔612c等间隔P)地形成。此外,如图27所示,贯穿孔632c与螺孔632t的位置在各排列方向偏离P/2。也就是说,在俯视时,在四个贯穿孔632c的中间位置形成有螺孔632t。使螺栓633通过贯穿孔632c而拧入在振动台400的上表面形成的螺孔400h,由此重物板632和第一缓冲层631被紧固于振动台400的上表面。

在第二重物板635,多个贯穿孔635c和多个螺孔635t也分别格子点状地在垂直两方向(X轴方向和Y轴方向)上等间隔P地形成。贯穿孔635c与螺孔635t的位置在各排列方向偏离P/2。使螺栓636通过贯穿孔635c而拧入在第一重物板632的上表面形成的螺孔632t,由此第二重物板635和第二缓冲层634被紧固于第一重物板632的上表面。

在第三重物板638仅形成贯穿孔638c。使螺栓639通过贯穿孔638c而拧入在第二重物板635的上表面形成的螺孔635t,由此第三重物板638和第三缓冲层637被紧固于第二重物板635的上表面。

Z轴配衡部630如此采用重物板和缓冲层三层重叠的结构,由此,即使在其上载置作为重量物的测试体,也能够有效地抑制振动噪声。

此外,三层的重物板与缓冲层并非以一根螺栓直接固定(一起紧固)于振动台400,而采用邻接的重物板彼此(第一重物板632与第二重物板635、第二重物板635与第三重物板638)依次单独地以螺栓固定的结构,由此能够有效地抑制从振动台400传递至第三重物板638的振动噪声。

各重物板612、632、635、638的形状不限于矩形平板状,能够形成为各种形状。例如能够形成为与二轴滑件的形状(质量分布)对应的形状,由此能够高精度地补偿不平衡。

此外,各重物板632、635、638的厚度也可以根据测试物的重量、激振条件等来变更。例如,也可以将重物板632、635和638全部形成为相同厚度。此外,也可以是越上层的重物板越厚,也可以使中间的重物板635最厚。

此外,做为各重物板612、632、635、638的材质,除了铝合金、钢铁等一般的构造材料以外,也可以使用具有振动吸收性的铅、铜、发泡金属、树脂(包含塑料、橡胶)、纤维强化树脂等。

各缓冲层611、631、634、637的厚度,根据重物板质量、缓冲层的材质/特性、激振装置1的尺寸、实验条件等,在0.5mm~2mm的范围内决定。当缓冲层太厚时,重物板变得容易共振,在低频区域的激振性能降低。此外,当缓冲层太薄时,无法得到充分抑制振动噪声的效果。

在缓冲层611、631、634、637能够使用各种合成树脂(例如聚烯烃、聚氯乙烯、聚酰胺、PEEK(Polyether ether ketone,聚醚醚酮)、聚碳酸酯、聚四氟乙烯等塑料)、各种弹性体(天然橡胶或各种合成橡胶等硫化橡胶、聚氨酯橡胶或硅橡胶等热固化性弹性体、热塑性弹性体)、硅胶(低交联密度的硅酮树脂)、各种聚合物合金、纤维增强塑料、发泡树脂、铅等软金属、发泡金属等各种材料的片材或毡(无纺布)等。

此外,也可以在振动台400与重物板612、632之间(或邻接的重物板632、635、638之间)设有空隙,在此空隙填充粘接剂或填隙材料并使其硬化,来形成缓冲层。

此外,本实施方式的Z轴配衡部630将缓冲层与重物板三层交替地层叠,但也可以是二层或四层以上层叠的结构。此外,也可以在各层变更缓冲层、重物板的材质、厚度。

接着说明本实施方式的激振装置1的激振均匀性。图28~图30是表示在振动台400上(更正确来说是Z轴配衡部630)的四处所测量的相对加速度的频谱特性的图表。此外,图31是表示Z轴配衡部630上的监视点(加速度的测量点)的图。

激振装置1设计成Z轴配衡部630的上表面中央的基准点MP0以与指示值相同的加速度振动(即根据基准点MP0的加速度的测量值进行一点控制)。此外,也可以采用根据表示包含基准点MP0的五个监视点中的两处以上的加速度等的振动状态的参数的测量结果(例如多个监视点的测量值的平均值)控制振动的进行多点控制的结构。激振装置1的激振均匀性通过测量被认为与基准点MP0的加速度差异最大的Z轴配衡部630的四角区域(监视点MP1、MP2、MP3、MP4)的相对加速度等级La来评价。在此,相对加速度等级La是相对于基准点MP0的加速度的、各监视点MP1~MP4的相对加速度等级,以下述的式1来定义。

[式1]

在此,La:各监视点的相对加速度等级

a:各监视点(MP1~MP4)的加速度

a0:基准点MP0的加速度

此外,监视点MP1、MP2、MP3、MP4如图31所示,设定在将Z轴配衡部630的上表面4×4分割成格子状的16区域中的四角的四区域的中央。

此外,对于以正弦波激振的情况和以随机波形激振的情况,分别进行全部的激振方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向)的激振均匀性的评价。

图28、图29和图30是分别表示X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的测量结果的图表。各图的上段(a)是以正弦波激振时的测量结果,下段(b)是以随机波形激振时的测量结果。此外,对于正弦波形以频率200~2000Hz的范围测量,对于随机波形以5~2000Hz的范围测量。

如图28~图30所示,在任一条件下,在1kHz以下的频率区域,相对加速度等级被抑制在低于±3dB。此外,在2kHz以下的频率区域,除了一部分的测量条件以外,相对加速度等级被抑制在低于±6dB。在所有的测量条件中,相对加速度等级被抑制在低于±10dB。在不安装配衡部的状态下,在2kHz以下的频率区域,在任一条件下,相对加速度等级均超过±10dB,能够确认安装配衡部带来激振均匀性的显著提升。

图32是X轴配衡部610的第一变形例610A的截面图。在此变形例610A,使用间隔物611a(例如平垫圈)代替缓冲层611。除了存在间隔物611a的固定点,在重物板612与振动台400之间设有空隙,重物板612被保持成不接触振动台400。因此,在振动台400与重物板612之间不易传递振动。此外,也能够防止在振动台400与重物板612之间的颤动产生。

作为间隔物611a,除了使用不锈钢等各种钢铁,铝合金、黄铜等铜合金、钛合金等各种非铁金属外,能够使用用于上述缓冲层611的材料。

此外,间隔物611a也可以与振动台400或重物板612一体地形成为凸状的突起物。此外,在振动台400与重物板612之间的空隙也可以填充有填充剂(例如硅酮树脂)。

此外,也可以将Z轴配衡部630的一个以上的缓冲层631、634、637变更为间隔物611a。

图33是X轴配衡部的外观图。(a)表示第一实施方式的X轴配衡部610,(b)和(c)分别表示第二变形例610B和第三变形例610C。第一实施方式的X轴配衡部610由一个重物板612(和一个缓冲层611)形成为一体。对此,在(b)的第二变形例610B中,重物板612和缓冲层611在长度方向(图中左右方向)被四分割(分割成四份)。此外,在(c)的第三变形例610C中,重物板612和缓冲层611在宽度方向(图中上下方向)上进而也被二分割,合计八分割。通过将X轴配衡部610分割为较小的部件,共振频率变高,在实验频率区域的振动噪声的产生减低。此外,也可以将第一变形例610A的结构适用于第二变形例610B、第三变形例610C。

此外,在本实施方式中,虽然X轴配衡部610、Y轴配衡部620和Z轴配衡部630全部被安装于振动台400的外表面,但也可以将它们的一个以上安装于振动台400的内侧。

此外,在本实施方式中,虽然振动台400本身不具有不平衡度,但也可以对振动台400预先施加初始不平衡度,使得在安装二轴滑件的状态下取得平衡(被激振物的重心与振动台的外形中心一致)。初始不平衡度例如能够通过将箱状的振动台的厚度或振动台内部的加强肋的配置不均匀来施加。

接着说明将各激振单元的固定部安装于装置基座500的结构。

如图1~图3和图5~图7所示,Z轴激振单元300的固定部310经由在Z轴激振单元300的Y轴方向两侧配置的一对支承单元350(也称为固定部支承机构、浮动机构或弹性支承机构),安装于装置基座500的上表面。

如图5和图7所示,各支承单元350具有:可动块358、一对角板(固定块)352和一对线性引导件354。可动块358是在Z轴激振单元300的固定部310的侧面固定的支承部件。一对角板352与可动块358的X轴方向两端面分别相对地配置,被固定于装置基座500的上表面。可动块358的X轴方向两端面与各角板352被线性引导件354分别以在Z轴方向上可滑动的方式连结。

线性引导件354具有:轨道354a;和卡合于轨道354a的载运器354b。在可动块358的X轴方向两端面安装有轨道354a。此外,在各角板352安装有与相对的轨道354a卡合的载运器354b。此外,在可动块358与装置基座500之间,在X轴方向排列配置有一对空气弹簧356,可动块358经由一对空气弹簧356被装置基座500支承。

如此,Z轴激振单元300中,其固定部310被具有线性引导件354和空气弹簧356的支承单元350相对于装置基座500在驱动方向(Z轴方向)上被弹性地支承,因此,在Z轴激振单元300驱动时,施加于固定部310的Z轴方向的强反作用力(激振力)不会直接传递至装置基座500,因空气弹簧356而特别大幅地衰减高频成分。因此,从Z轴激振单元300经由装置基座500和其他激振单元100、200传递至振动台400的振动噪声被大幅减低。

如图20~图21所示,水平致动器100A的固定部110经由在X轴激振单元100的Y轴方向两侧配置的一对支承单元150,被安装于装置基座500的上表面。各支承单元150具有:倒T字形的固定块152,其被安装于装置基座500的上表面;大致长方体状的可动块158,其被安装于X轴激振单元100的固定部110的侧面;线性引导件154,其将固定块152和可动块158以在X轴方向上可滑动的方式连结;和弹簧机构156,其弹性地连接可动块158和固定块152。

线性引导件154具有:轨道154a,其安装在固定块152的上表面,在X轴方向上延伸;和一对载运器154b,其安装于可动块158的下表面,卡合于轨道154a。此外,在固定块152的X轴负方向侧的侧面,固定有向上方延伸的L字形的臂155。可动块158和臂155由弹簧机构156连结。

图24是放大支承单元150的弹簧机构156附近的侧面图。弹簧机构156具有:螺栓156a、固定板156b、环156c、螺母156d、防振弹簧156e、缓冲板156f、垫圈156g和螺母156h。在臂155的上部设有在X轴方向上延伸的贯穿孔155h,螺栓156a通过此贯穿孔155h。螺栓156a的前端经由固定板156b固定于可动块158。此外,螺栓156a的前端部贯穿圆筒状的环156c。

环156c被夹在拧紧于螺栓156a的螺母156d与固定板156b之间而固定。此外,螺栓156a的前端侧被插入圆筒状的防振弹簧156e的中空部。防振弹簧156e被夹在固定板156b与臂155之间来保持。此外,在防振弹簧156e的中空部的一端侧嵌入环156c。

此外,防振弹簧156e是将钢制的压缩线圈弹簧埋入压克力树脂等的粘弹性体(阻尼器)的圆筒状部件。也可以使用线圈弹簧单体来代替防振弹簧156e。此外,也可以与线圈弹簧串联或并联地设有另一阻尼器(例如防振橡胶或油压阻尼器)。

在螺栓156a的头部侧安装有两个螺母156h。此外,螺栓156a通过分别设在缓冲板156f和垫圈156g的贯穿孔。缓冲板156f被夹在由两个螺母156h支承的垫圈156g与臂155之间来保持。缓冲板156f由例如防振橡胶或聚氨酯等树脂(即橡胶弹性体和/或粘弹性体)形成。

通过锁紧螺栓156a,对防振弹簧156e和缓冲板156f施加预载荷(X轴方向的压缩载荷)。固定于可动块158的水平致动器100A,被保持在防振弹簧156e与缓冲板156f的复原力平衡的中立位置。也就是说,弹簧机构156也作为中立弹簧机构发挥作用。

当X轴激振单元100对振动台400在X轴方向激振时,其反作用力传递至支承单元150的可动块158,进一步经由弹簧机构156(防振弹簧156e、缓冲板156f)和臂155传递至固定块152。因为防振弹簧156e和缓冲板156f使比其较低的共振频率大的频率的振动衰减,所以利用支承单元150抑制从X轴激振单元100传递至装置基座500的振动噪声。

此外,施加于支承单元150的X轴正方向的反作用力比X轴负方向的反作用力小。因此,在本实施方式中,使用小型且廉价的缓冲板156f作为承受X轴正方向的反作用力的弹性部件。在X轴正方向的反作用力变大时,也可以使用防振弹簧或线圈弹簧代替缓冲板156f。此外,在任一方向的反作用力皆低时,也可以使用缓冲板代替防振弹簧156e。

根据上述结构,X轴激振单元100的固定部110被具有线性引导件154和弹簧机构156的支承单元150相对于装置基座500在驱动方向(X轴方向)柔软且弹性地支承,因此在X轴激振单元100驱动时,施加于固定部110的X轴方向的强反作用力(激振力)不会直接传递至装置基座500,而是通过弹簧机构156特别衰减高频成分后,传递至装置基座500。因此,从X轴激振单元100传递至振动台400的振动噪声减轻。

Y轴激振单元200也具有与水平致动器100A相同结构的水平致动器200A。水平致动器200A的固定部210也被一对支承单元250(图2)在Y轴方向弹性地支承于装置基座500。因为支承单元250与X轴激振单元100的支承单元150是相同结构,所以省略重复的详细说明。

如上所述,通过采用以具有弹性部件(空气弹簧或弹簧机构)的支承单元150、250、350弹性地支承各激振单元100、200、300的结构,能够抑制经由装置基座500的激振单元间的特别是高频成分的振动(噪声)的传递,因此能够进行更高精度的激振。

另外,对支承Z轴激振单元300的支承单元350,除了用于对测试体和振动台400进行激振的动态载荷,还施加Z轴激振单元300、振动台400和测试体的重量(静载荷)。因此,采用相对小型且能够支承大载荷的空气弹簧356。另一方面,因为对支承X轴激振单元100的支承单元150和支承Y轴激振单元200的支承单元250,不施加大的静载荷,因此使用相对小型且结构简单的线圈弹簧。

在本实施方式中,通过在大幅影响激振性能的二轴滑件(YZ滑件160、ZX滑件260、XY滑件360)使用低摆动的8条列线性引导件,振动台400的旋转振动被抑制,结果,振动台400上的振动状态(加速度)的均匀性显著提升。虽然现有技术只能在基准点(振动台上表面中央)规定激振性能的规格,但通过提升均匀性,能够在振动台上的宽广区域规定激振性能的规格。

另外,通过设有配衡部(或对振动台预先赋予规定的不平衡度),使被激振部(包含振动台和二轴滑件的一部分)的重心与振动台的中心一致,能够将振动台上的振动(加速度)的不均减低成在直至1kHz的频率区域为3dB以下,在直至2kHz的频率区域为大致6dB以下。

<XY滑件的变形例>

图34是说明XY滑件的变形例360A的平面图。本变形例从上述的第一实施方式(图12)的XY滑件360,去除了配置在中央的第二方向的十字引导件364M2。在本变形例的XY滑件360A中,X轴线性引导件364X安装于振动台400的第一方向的十字引导件364P(十字引导件364M1、364L2、364R2、364M3)与Y轴线性引导件364Y安装于振动台400的第二方向的十字引导件364S(十字引导件364L1、364R1、364L3、364R3)为相同数量。

在此,说明十字引导件364的激振方向引起的动作的不同。图35(a)是第一方向的十字引导件364P的正面图,(b)是其左侧面图。

如图35(a)所示,振动台400在X轴被激振时,在X轴线性引导件364X(X轴轨道364a/X)安装于振动台400的第一方向的十字引导件364P,仅固定于振动台400的X轴轨道364a/X(实线)与振动台400一起在X轴方向被激振,十字载运器364c和Y轴轨道364a/Y(虚线)没有在X轴方向被激振。

另一方面,如图35(b)所示,振动台400在Y轴方向被激振时,在第一方向的十字引导件364P,X轴轨道364a/X和十字载运器364c(实线)与振动台400一起在Y轴方向被激振,仅Y轴轨道364a/Y(虚线)没有在Y轴方向被激振。

此外,在Y轴线性引导件364Y(Y轴轨道364a/Y)安装于振动台400的第二方向的十字引导件364S,与上述第一方向的十字引导件364P相反,在振动台400在X轴方向被激振时,Y轴轨道364a/Y和十字载运器364c(实线)与振动台400一起在X轴方向被激振,仅X轴轨道364a/X(虚线)没有在X轴方向被激振。此外,在振动台400在Y轴方向被激振时,仅Y轴轨道364a/Y(实线)与振动台400一起在Y轴方向被激振,十字载运器364c和X轴轨道364a/X(虚线)没有在Y轴方向被激振。

表1是整理上述十字引导件364的安装方向和振动台400的激振方向与十字引导件364的被激振部(与振动台400一起被激振的十字引导件364的构成部件)的关系。

[表1]

如此,十字引导件364因激振方向和安装方向的不同,与振动台400一起被激振的部分不同。例如,振动台400在X轴方向被激振时,如上所述,在第一方向十字引导件364P,仅X轴轨道364a/X在X轴方向被激振,但在第二方向十字引导件364S,Y轴轨道364a/Y和十字载运器364c在X轴方向被激振。激振方向与十字引导件364的被激振部的部件的数量(即被激振部的质量)的关系,在第一方向十字引导件364P与第二方向十字引导件364S是完全相反的。

如表1所示,当仅以一个的安装方向的十字引导件364(例如第一方向十字引导件364P)构成XY滑件时,对振动台400在X轴方向激振时和在Y轴方向激振时,十字引导件364的被激振部的质量变化。由此,激振装置1的激振性能产生方向性。但是,通过设置相同数量(多对)的第一方向十字引导件364P和第二方向十字引导件364S,在X轴和Y轴方向的任一方向激振时,十字引导件364的被激振部的质量合计也一定,因此激振性能的方向性被减轻。

因此,由四对的第一方向十字引导件364P和第二方向十字引导件364S所构成的本变形例的XY滑件360A,相比于第二方向十字引导件364S比第一方向十字引导件364P多一个的第一实施方式的XY滑件360,方向性较少,能够进行均匀的激振。

此外,因为XY滑件360A中所含的十字引导件364的总数比第一实施方式的XY滑件360少,所以被激振部轻量化,能够进行更高频率的激振。

此外,通过将两个安装方向的十字引导件364P、364S在各方向上交替(均匀)配置,各十字引导件364P、364S的动作的方向性或质量分布的偏差被有效地抵消,因此能够更均匀地对振动台400的各部分激振。

接着说明振动台400。

如图1~3所示,振动台400的X轴负方向侧的侧面(图1的右侧面)的大致全面,被滑动连结机构160(具体来说是滑动连结机构160所具有的多个线性引导器)和X轴激振单元100的可动部120大致均等地支承。由此,振动台400的X轴负方向侧的侧面整体构成为能够利用X轴激振单元100接受大致均等的激振力。

同样地,振动台400的Y轴负方向侧的侧面(图2的左侧面)的大致全面,被滑动连结机构260和Y轴激振单元200的可动部220大致均等地支承。由此,振动台400的Y轴负方向侧的侧面整体构成为能够利用Y轴激振单元200接受大致均等的激振力。

此外,如图5和图6所示,振动台400的下表面的大致全面,被滑动连结机构360(具体来说是滑动连结机构360所具有的多个线性引导器)和Z轴激振单元300的可动部320大致均等地支承。由此,振动台400的下表面整体构成为能够利用Z轴激振单元300接受大致均等的激振力。

因此,在全被激振部(被激振物和与被激振物一起被激振的振动台400等的激振装置1的一部分)的重心位于振动台400内部时,能够不对全被激振部施加大力的力矩地进行激振。由此,由施加于全被激振部的力的力矩引起的不需要的振动成分(振动噪声)的产生被减低,能够进行更高精度的激振。

图36、图37和图38分别是安装有被激振物T1状态的本发明的实施方式的振动台400的平面图、正面图和左侧面图。本实施方式的振动台400构成为能够以在其内部收纳有被激振物的状态进行被激振物的激振。

如图37和图38所示,振动台400具有:箱部400a,其在上表面具有开口;和盖部400b,其封闭箱部400a的开口。此外,图36表示取下盖部400b的状态。盖部400b通过与设在箱部400a(更具体来说是后述的框部420)的上表面的内螺纹421嵌合的螺栓(未图示),可拆装地安装于箱部400a。振动台400构成为其重心位于外形的大致中央。

箱部400a具有:底板450;和框部(壁部)420,其从底板450的周缘往上方垂直地突出。如图36所示,底板450形成为正方形的四角被切掉角部的形状。

在框部420的内侧,格子状地设有平行于框部420的各壁面(除了角切部)的多个中板430和440。中板430在Y轴方向(图36的左右方向)延伸,中板440在X轴方向(图36的上下方向)延伸。中板430和440在其一端(或两端)接合于底板450和框部420。

在振动台400的中央部设有收纳空间S,收纳空间S是不形成中板(壁部)430和440的中空部。被激振物收纳于该收纳空间S。

在分隔收纳空间S的中板430a和440a的延长方向(水平方向)中央部,分别设有比其他部分厚的厚板部431和441。在厚板部431和441,分别形成有贯穿孔432和442,贯穿孔432和442使用于固定被激振物的螺栓B通过。在图36~图38中,用于将被激振物T1安装于振动台400的安装部件460被通过了贯穿孔432的螺栓B固定于左右两侧的中板440a。

此外,被激振物T1配置于收纳空间S的大致中央。由此,被激振物T1的重心位于振动台400的中央附近。

本实施方式的振动台400构成为能够对具有旋转轴的被激振物(例如发动机、电机、差速齿轮等动力传动装置)在使旋转轴旋转的状态下进行激振。本实施方式的被激振物T1(和后述的被激振物T2)是混合动力车用的发电机。

如图37和图38所示,在框部420的左侧面形成有开口422,开口422用于使传递动力的驱动带DB通过。此外,在左侧的中板440也在与开口422相对的位置形成有用于使驱动带DB通过的开口443。在本实施方式中,驱动带DB架设于外部的驱动装置的驱动滑轮(未图示)和安装于被激振物T1的从动滑轮FP,在激振中从外部对振动台400内的被激振物T1施加驱动力,能够使被激振物T1旋转并对被激振物T1激振。

另外,取代驱动带DB(或在驱动带DB之外),也可以使用于对被激振物T1供给油压或空气压的管、用于供给电力的电力缆线、将外部的信息处理装置和被激振物(或安装于被激振物的传感器或计测装置)以可通讯的方式连接的通讯缆线等、连接被激振物T1和外部装置的其他种类的长形物体通过开口422和443。此外,除了开口422和443之外,也可以在振动台400设有用于使这些管或缆线通过的开口。

此外,例如在被激振物为发动机时,能够以驱动带DB连结被激振物和外部的计测装置,对被激振物激振并计测被激振物产生的动力。

此外,在振动台400的底板450,设有用来固定被激振物的多个内螺纹451。

图39是安装有在底部具有固定用贯穿孔的被激振物T2的状态的振动台400的左侧面图。通过将通过被激振物T2的固定用的贯穿孔的螺栓B拧入内螺纹451,被激振物T2固定于振动台400的底板450。

被激振物T2被安装于收纳空间S的大致中央。由此,被激振物T2的重心位于振动台400的中央附近。此外,在图39,虽然被激振物T2被直接固定于振动台400的底板450,但在被激振物T2的重心低时,也可以经由间隔物等将被激振物T2固定于底板450,使被激振物T2的重心位于振动台400的中央。此外,在被激振物的重心高时,例如也可以将被激振物固定于盖部400b,上下颠倒地将被激振物T2安装于振动台400。

如以上所说明的,在本实施方式中,在将被激振物收纳于振动台400的内部的状态下,对被激振物和振动台400激振。通过将被激振物收纳于振动台400的内部,全被激振部的重心必然配置于振动台400内,因此能够可靠地减低全被激振部的力的力矩的产生。

另外,虽然上述的实施方式的振动台400构成为具有盖的箱形,但只要是在安装有被激振物时,全被激振部的重心配置在振动台400内(更正确来说,是将Z轴激振单元300的可动部320[滑动连结机构360]在Z轴方向延长的空间与X轴激振单元100的可动部120[滑动连结机构160]在x轴方向延长的空间交叉的区域内)即可。换句话说,构成为全被激振部的重心对垂直于Z轴的XY平面上的投影包含于Z轴激振单元300的可动部320(滑动连结机构360)对XY平面上的投影,此外,全被激振部的重心对垂直于X轴的YZ平面上的投影包含于X轴激振单元100的可动部120(滑动连结机构160)对YZ平面上的投影即可。例如,也可以是仅具有框部420的安装滑动连结机构160的面和安装Z轴激振单元300的底板450的结构。

此外,在本实施方式中,通过将收纳空间S(分隔收纳空间S的中板430a和440a)设于振动台400的中央,能够更可靠地使被激振物的重心接近振动台400的中央。

<第二实施方式>

接着说明本发明的第二实施方式。第二实施方式只有二轴滑件(滑动连结机构)的结构与第一实施方式不同。以下的第二实施方式的说明中,主要是以与第一实施方式的不同点为中心来说明,对于与第一实施方式共通的结构则省略其说明。

图40是本发明的第二实施方式的激振装置2000的放大振动台2400附近的立体图(部分透视图)。此外,在图40中,振动台2400仅以双点划线表示轮廓线。此外,省略各配衡部的图示。

本实施方式的各二轴滑件(YZ滑件2160、ZX滑件2260、XY滑件2360)与第一实施方式的XY滑件360一样,由格子状(三行三列)地等间隔配置的9个十字引导件2164、2264、2364构成。十字引导件2164、2264、2364与第一实施方式的XY滑件360的十字引导件364为相同结构。

本实施方式的XY滑件2360与第一实施方式的XY滑件360(图12)为相同结构。也就是说,在X轴方向或Y轴方向上邻接的任意两个十字引导件2364配置成彼此上下(Z轴方向)颠倒。也就是说,在X轴方向或Y轴方向上邻接的任意两个十字引导件2364的一者的X轴轨道2364a/X固定于可动部2320的前端面(顶板2324b),另一者的X轴轨道2364a/X固定于振动台2400的下表面。通过此配置,各十字引导件2364所具有的质量分布、运动特性的方向性被平均化,获得方向性(或方向性的不均匀性)少的激振性能。

此外,因为振动台2400的下表面的大致全面经由均匀地紧密配置的九个十字引导件2364被同样地激振,所以振动台2400内的振动状态的不均匀性少,能够进行均匀的激振。

在本实施方式中,在YZ滑件2160的十字引导件2164和ZX滑件2260的十字引导件2264,也与第一实施方式一样,采用十字引导件364(第一方向十字引导件364P、第二方向十字引导件364S)的配置结构。

具体来说,关于YZ滑件2160,在Y轴方向或Z轴方向上邻接的任意两个十字引导件2164的一者的Y轴轨道2164a/Y固定于可动部2120的前端面(顶板2124b),另一者的Y轴轨道2164a/Y固定于振动台2400的侧面。

此外,关于ZX滑件2260,在Z轴方向或X轴方向上邻接的任意两个十字引导件2264的一者的X轴轨道2264a/X固定于可动部2220的前端面(顶板2224b),另一者的X轴轨道2264a/X固定于振动台2400的侧面。

如此,在垂直三方向,通过与上述的XY滑件2360相同的结构,振动台2400的各面被均匀地激振。因此,遍及振动台2400整体,振动状态的不均较少,能够进行均匀的激振。此外,在垂直三方向中,经由相同结构的二轴滑件(YZ滑件2160、ZX滑件2260、XY滑件2360)对振动台2400激振,因此能够进行方向性更少的激振。

另外,在振动台2400的高度较短时,第二实施方式的以三行三列排列的9个十字引导件2164、2264中,也可以用去除最上段或最下段的三个而以二行三列排列的6个十字引导件2164、2264构成YZ滑件2160和ZX滑件2260。此时,与变形例360A(图34)一样,同数量的第一方向十字引导件与第二方向十字引导件成为在垂直的两方向上交替配置的结构,因此激振性能的方向性被减轻,并且能够更均匀地对振动台2400的各部分激振。

<第三实施方式>

图41是放大本发明的第三实施方式的激振装置3000的振动台3400附近的立体图(部分透视图)。此外,在图41中,振动台3400仅以双点划线表示轮廓线。此外,省略各配衡部的图示。

本实施方式将上述XY滑件的变形例360A(图34)的十字引导件364(第一方向十字引导件364P、第二方向十字引导件364S)的配置结构应用于各二轴滑件(YZ滑件3160、ZX滑件3260、XY滑件3360)。

本实施方式的YZ滑件3160和ZX滑件3260,利用比第一实施方式的YZ滑件160和ZX滑件260多的十字引导件3164和3264来连结振动台3400和各水平致动器3100A和3200A,因此,可以更均匀地对振动台3400激振。此外,本实施方式的YZ滑件3160和ZX滑件3260,与变形例360A(图34)一样,具有同数量的第一方向十字引导件和第二方向十字引导件交替配置的结构,因此激振性能的方向性被减轻,并且能够更均匀地对振动台3400的各部分激振。

<第四实施方式>

接着说明本发明的第四实施方式。第四实施方式仅在二轴滑件(滑动连结机构)的结构与上述第一实施方式不同。在以下的第四实施方式的说明中,主要说明与第一实施方式的不同点,省略说明与第一实施方式共通的结构。

图42、图43和图44分别是放大本发明的第四实施方式的激振装置4000的振动台4400附近的正面图、侧面图和平面图。

本实施方式与第一实施方式的结构的不同点是,在二轴滑件(YZ滑件4160、ZX滑件4260、XY滑件4360)的十字引导件部4164、4264、4364,在线性引导件的连结中使用连结板4164c、4264c、4364c,以提高十字载运器的刚性。

如图43~44所示,本实施方式的YZ滑件4160具有:3个Y轴线性引导件4164/Y(Y轴轨道4164a/Y和Y轴载运器4164b/Y);5个Z轴线性引导件4164/Z(Z轴轨道4164a/Z和Z轴载运器4164b/Z);和连结板4164c,连接所有Y轴线性引导件4164/Y和Z轴线性引导件4164/Z。虽然Y轴载运器4164b/Y和Z轴载运器4164b/Z是与第一实施方式的A型载运器364b/A相同的8条列型的载运器,但与A型载运器364b/A不同,为低纵横比化(短尺寸化)、没有施以因凹口部C1、C2的形成带来的轻量化。另外,也可以使用A型载运器364b/A来做为Y轴载运器4164b/Y和Z轴载运器4164b/Z。此外,也可以使用与Y轴载运器4164b/Y(Z轴载运器4164b/Z)相同的载运器来代替其他实施方式的A型载运器364b/A。

如图44所示,Y轴线性引导件4164/Y由1条Y轴轨道4164a/Y和2个Y轴载运器4164b/Y构成。

如图43所示,三个Y轴线性引导件4164/Y的Y轴载运器4164b/Y在Z轴方向大致无空隙地排列,固定于连结臂4162的前端面。此外,Y轴轨道4164a/Y固定于连结板4164c的一面。另外,也可以将三个Y轴线性引导件4164/Y在Z轴方向上隔开间隔地配置。此时,为了对YZ滑件4160赋予充分的刚性,优选Y轴线性引导件4164/Y的间隔比Y轴载运器4164b/Y的宽度(Z轴方向的尺寸)窄。

通过将质量大的Y轴载运器4164b/Y,不安装于在二轴(X轴、Y轴)方向被激振的连结板4164c,而安装于仅在X轴方向被激振的连结臂4162,能够提高激振性能。

此外,因为Y轴轨道4164a/Y在Y轴方向上质量分布均匀,所以在Y轴方向被激振时因重量分布的变动而产生的振动减少。因此,通过将Y轴轨道4164a/Y安装于在Y轴方向被激振的连结板4164c,能够减轻振动噪声的产生。

另一方面,Z轴线性引导件4164/Z由一条Z轴轨道4164a/Z和一个Z轴载运器4164b/Z构成。

如图44所示,五个Z轴线性引导件4164/Z的Z轴载运器4164b/Z在Y轴方向上大致无空隙地排列,固定于连结板4164c的另一面。此外,Z轴轨道4164a/Z固定于振动台4400的侧面。另外,也可以将五个Z轴线性引导件4164/Z在Y轴方向上隔开间隔地配置。此时,为了对YZ滑件4160赋予充分的刚性,优选Z轴线性引导件4164/Z的间隔比Z轴载运器4164b/Z的宽度(Y轴方向的尺寸)窄。

在本实施方式,三个Y轴线性引导件4164/Y在Z轴方向上无空隙地排列。同样地,五个Z轴线性引导件4164/Z也在Y轴方向上无空隙地排列。此外,所有的Y轴轨道4164a/Y与Z轴载运器4164b/Z被直接固定于刚性足够高的连结板4164c。通过此结构,YZ滑件4160(特别是连结板4164c、Y轴轨道4164a/Y和Z轴载运器4164b/Z被一体固定的连结部)的刚性提高,共振频率变高。

通过将质量大的Z轴载运器4164b/Z,不安装于在三轴(X轴、Y轴、Z轴)方向被激振的振动台4400,而安装于仅在二轴(X轴、Y轴)方向被激振的连结板4164c,能够提高激振性能。

此外,通过将Z轴轨道4164a/Z安装于在Z轴方向被激振的振动台4400,能够减轻振动噪声的产生。

此外,在连结板4164c的一面,遍及大致全面地铺满设置有多个Y轴轨道4164a/Y。经由均匀覆盖连结板4164c的一面的多个Y轴轨道4164a/Y,连结板4164c在X轴方向被激振。因此,连结板4164c整体在X轴方向被一致地激振。此外,从各Y轴线性引导件4164/Y传递的激振力被刚性高的连结板4164c平均化,成为更均匀的激振力,经由Z轴线性引导件4164/Z被传递至振动台4400。

同样地,在振动台4400的与X轴激振单元的可动部120相对的侧面,遍及大致全面地铺满设置有多个Z轴轨道4164a/Z。经由均匀覆盖此侧面的多个Z轴轨道4164a/Z,振动台4400在X轴方向被激振。因此,振动台4400整体在X轴方向被均匀地激振,能够进行在振动台4400内的加速度、急动度的不均较少的均匀激振。

因为ZX滑件4260与上述的YZ滑件4160为相同结构,所以省略详细说明。

如图42~43所示,本实施方式的XY滑件4360具有:三个X轴线性引导件4364/X(X轴轨道4364a/X和X轴载运器4364b/X);三个Y轴线性引导件4364/Y(Y轴轨道4364a/Y和Y轴载运器4364b/Y);和连结板4364c,其连结所有的X轴线性引导件4364/X和Y轴线性引导件4364/Y。X轴载运器4364b/X和Y轴载运器4364b/Y与Y轴载运器4164b/Y和Z轴载运器4164b/Z为相同结构。

如图43所示,X轴线性引导件4364/X由一条X轴轨道4364a/X和两个X轴载运器4364b/X构成。

此外,如图42所示,三个X轴线性引导件4364/X的X轴轨道4364a/X在Y轴方向上等间隔地排列,固定于Z轴激振单元300的可动部320的前端面。X轴载运器4364b/X固定于连结板4364c的下表面。

Y轴线性引导件4364/Y也由一条Y轴轨道4364a/Y和两个Y轴载运器4364b/Y构成。

此外,如图43所示,三个Y轴线性引导件4364/Y的Y轴轨道4364a/Y在X轴方向上等间隔地排列,固定于连结板4364c的上表面。Y轴载运器4364a/Y被固定于振动台4400的下表面。

在本实施方式中,三个X轴线性引导件4364/X以比X轴载运器4364b/X的宽度(Y轴方向的尺寸)窄的间隔配置。同样地,三个Y轴线性引导件4364/Y也以比Y轴载运器4364b/Y的宽度(X轴方向的尺寸)窄的间隔配置。此外,所有的X轴载运器4364b/X与Y轴轨道4364a/Y被直接固定于刚性足够高的连结板4364c。通过此结构,XY滑件4360(特别是连结板4364c、X轴载运器4364b/X和Y轴轨道4364a/Y被一体固定的连结部)的刚性提高,共振频率变高。

此外,在本实施方式中,虽然XY滑件4360的X轴线性引导件4364/X和Y轴线性引导件4364/Y隔开间隔地排列,但与YZ滑件4160的Y轴线性引导件4164/Y或Z轴线性引导件4164/Z一样,也可以采用X轴线性引导件4364/X和Y轴线性引导件4364/Y大致无空隙地排列的结构。

此外,虽然本实施方式的连结板4164c、4264c、4364c由不锈钢所形成,但在需要更高频率的激振性能时,也可以使用硬铝等铝合金或镁合金、碳纤维复合材料等轻量的结构材料来使二轴滑件的惯性降低。

<第五实施方式>

接着说明本发明的第五实施方式。图45是本发明的第五实施方式的激振装置5000的外观图。第五实施方式在二轴滑件(滑动连结机构)、可动部支承机构和固定部支承机构使用的线性引导件的结构以及二轴滑件的结构与第一实施方式不同。在以下的第五实施方式的说明中,主要以与第一实施方式的不同点为中心来说明,省略说明与第一实施方式共通的结构。

首先,说明连结Y轴激振单元5200和振动台5400的ZX滑件5260的结构。

图46是表示安装有ZX滑件5260的Y轴激振单元5200的前端部的图。ZX滑件5260具有:两个Z轴轨道5264a/Z、四个Z轴载运器5264b/Z、四个X轴载运器5264b/X、两个X轴轨道5264a/X和连结臂5262。连结臂5262是固定于延长框架5224的顶板5224b的支承部件。

在Z轴方向上延伸的两个Z轴轨道5264a/Z,在X轴方向上隔开规定间隔而配置,固定于连结臂5262。在各Z轴轨道5264a/Z,安装有以可滑动的方式与其卡合的两个Z轴载运器5264b/Z。

此外,在X轴方向上延伸的两个X轴轨道5264a/X,在Z轴方向上隔开规定间隔而配置,安装于与振动台5400(图45)的Y轴激振单元5200相对的侧面。在各X轴轨道5264a/X安装有以可滑动的方式与其卡合的两个X轴载运器5264b/X。

各Z轴载运器5264b/Z在X轴载运器5264b/X的一者与载运器上表面彼此重叠的状态下,用螺栓一体地固定,形成十字载运器5264。

一对Z轴轨道5264a/Z与一对X轴轨道5264a/X配置成井字格状,在彼此交叉的位置被十字载运器5264连结。结果,Y轴激振单元5200的可动部5220和振动台5400以在X轴和Z轴方向的两方向上可滑动的方式被连结。

如上所述,本实施方式的ZX滑件5260具有:各一对Z轴轨道5264a/Z和X轴轨道5264a/X,其分别在宽度方向(在Z轴轨道5264a/Z是X轴方向,在X轴轨道5264a/X是Z轴方向)上相隔间隔地配置。由此结构,ZX滑件5260对于各轨道的绕延长轴的力的力矩的刚性提升,能够进行更高频率的激振。

各轨道对的配置间隔尽量大是有利的。在本实施方式中,X轴轨道5264a/X的间隔被振动台5400的高度限制。因此,一个X轴轨道5264a/X被安装于振动台5400的侧面的上端部,另一个X轴轨道5264a/X被安装于振动台5400的侧面的下端部。此外,Z轴轨道5264a/Z的配置间隔被Y轴激振单元5200的可动部5220(顶板5224b)的直径限制。因此,如图46所示,一对Z轴轨道5264a/Z的间隔在各Z轴轨道5264a/Z不从可动部5220的外周面在Y轴方向延长的圆柱面向外突出的范围中为最大间隔。

接着说明由Z轴轨道5264a/Z和Z轴载运器5264b/Z构成的Z轴线性引导件5264/Z的内部结构。此外,在激振装置5000使用的其他线性引导件也具有与Z轴线性引导件5264/Z相同的结构。

图48是以垂直于Z轴轨道5264a/Z的长轴的一面(即XY平面)切断ZX滑件5260的Z轴轨道5264a/Z和Z轴载运器5264b/Z而得的纵截面图。此外,图49是图48的I-I向视图。本实施方式的Z轴线性引导件5264/Z使用的辊作为滚动体。通过使用辊来作为滚动体,能够获得高位置精度和刚性。另外,也能够使用作为滚动体使用球体的线性引导件。

在图48的Z轴轨道5264a/Z的Y轴方向两侧面,分别形成有在Z轴方向上延伸的、截面为梯形的槽GR。此外,如图48和图49所示,在Z轴载运器5264b/Z以包围Z轴轨道5264a/Z的方式形成有在Z轴方向上延伸的槽GR。在槽GR的各侧壁,形成有沿着Z轴轨道5264a/Z的槽GR延伸的突出部PR。在突出部PR,形成有平行于Z轴轨道5264a/Z的梯形的槽GR的各斜面的一对斜面。在一对槽GR的合计四个斜面与相对的突出部PR的斜面之间,分别形成有空隙。在此四个空隙分别收纳有多个不锈钢制的辊RE'(RE'h、RE'i、RE'j、RE'k)和将辊以可旋转的方式保持并连结的树脂制的保持器RT'。辊RE'分别被槽GR的斜面与突出部PR的斜面夹着而保持。

此外,在Z轴载运器5264b/Z的内部,分别平行于上述四个空隙地形成有四个无负载路径[辊退避路径]Q'(Q'a、Q'b、Q'c、Q'd)。如图49所示,无负载路径Q'a、Q'b、Q'c、Q'd在其两端与对应的空隙相连。由此,形成用于使辊RE'(RE'h、RE'i、RE'j、RE'k)和保持器RT'循环的循环路径。

当Z轴载运器5264b/Z相对于Z轴轨道5264a/Z在Z轴方向移动时,多个辊RE'h、RE'i、RE'j、RE'k与保持器RT'一起分别在各循环路径CP'a、CP'b、CP'c、CP'd内循环。因此,即使在与Z轴方向不同的方向施加大载荷,能够由多个辊支承载运器而且辊RE'(RE'h、RE'i、RE'j、RE'k)滚动,从而能够保持Z轴方向的阻力较小,于是能够使Z轴载运器5264b/Z相对于Z轴轨道5264a/Z顺利地移动。

如图49所示,连结多个辊(例如辊RE'k)的保持器RT'具有:配置于辊RE'k间的多个间隔部RT's;和连结多个间隔部RT's的一对带RT'b。各间隔部RT's的两端分别固定于一对带RT'b,形成梯子状的保持器RT'。在被邻接的一对间隔部RT's与一对带RT'b包围的空间中保持有各辊RE'k。

此外,通过在辊RE'k间设置硬度低的保持器RT'的间隔部RT's,辊RE'k彼此以非常窄的接触面积直接接触所产生的油膜缺乏或磨耗得以防止,摩擦阻力变少,使用寿命也大幅延伸。

如此,经由在X轴方向和Z轴方向以非常小的摩擦阻力可滑动的ZX滑件5260连结Y轴激振单元5200和振动台5400,由此,即使利用X轴激振单元5100和Z轴激振单元5300在X轴方向和Z轴方向使振动台5400振动,振动台5400的X轴方向和Z轴方向的振动成分也不会传递至Y轴激振单元5200。此外,通过Y轴激振单元5200的驱动,振动台5400几乎不会承受Z轴方向和X轴方向的力,因此能够进行串扰少的激振。

此外,连结X轴激振单元5100和振动台5400的YZ滑件5160也具有与ZX滑件5260相同的结构,振动台5400对X轴激振单元5100的可动部以在Y轴方向和Z轴方向上可滑动的方式连结。因此,即使利用Y轴激振单元5200和Z轴激振单元5300使振动台5400在Y轴方向和Z轴方向振动,振动台5400的Y轴方向和Z轴方向的振动成分也不会传递至X轴激振单元5100。此外,因为通过X轴激振单元5100的驱动,振动台5400几乎不会承受Y轴方向和Z轴方向的力,所以能够进行串扰少的激振。

接着说明连结Z轴激振单元5300和振动台5400的XY滑件5360的结构。

图47是XY滑件5360附近的侧面图。图50是说明在Z轴激振单元5300的可动部5320的顶板5362安装的XY滑件5360的轨道配置的图。

XY滑件5360具有四个十字引导件5364。此十字引导件5364(5364P、5364S)具有一个X轴线性引导件5364/X(5364/XL、5364/XH)和一个Y轴线性引导件5364/Y(5364/YH、5364/YL)。X轴线性引导件5364/X由一个X轴轨道5364a/X(5364a/XL、5364a/XH)和一个X轴载运器5364b/X(5364b/XL、5364b/XH)构成,Y轴线性引导件5364/Y由一个Y轴轨道5364a/Y(5364a/YH、5364a/YL)和一个Y轴载运器5364b/Y(5364b/YH、5364b/YL)构成。

X轴载运器5364b/X与Y轴载运器5364b/Y在载运器上表面以彼此重叠的状态用螺栓固定成一体,形成十字载运器。此十字载运器与上述ZX滑件5260的十字载运器5264为相同的结构。

在十字引导件5364包含有:X轴线性引导件5364/X安装于振动台5400的第一方向十字引导件5364P;和Y轴线性引导件5364/Y安装于振动台5400的第二方向十字引导件5364S。十字引导件5364P的X轴轨道5364a/XL安装于顶板5324b的上表面,Y轴轨道5364a/YH安装于振动台5400的下表面。此外,十字引导件5364S的Y轴轨道5364a/YL安装于顶板5362的上表面,X轴轨道5364a/XH安装于振动台5400的下表面。也就是说,各十字引导件5364将Z轴激振单元5300的可动部5320和振动台5400以在X轴方向和Y轴方向上可滑动的方式连结。

此外,安装于顶板5362的X轴线性引导件5364/X和Y轴线性引导件5364/Y,分别称为低位X轴线性引导件5364/XL(低位X轴轨道5364a/XL、低位X轴载运器5364b/XL)和低位Y轴线性引导件5364/YL(低位Y轴轨道5364a/YL、低位Y轴载运器5364b/YL)。此外,安装于振动台5400的X轴线性引导件5364/X和Y轴线性引导件5364/Y,分别称为高位X轴线性引导件5364/XH(高位X轴轨道5364a/XH、高位X轴载运器5364b/XH)和高位Y轴线性引导件5364/YH(高位Y轴轨道5364a/YH、高位Y轴载运器5364b/YH)。

如图50所示,四个十字引导件5364安装于大致正方形的顶板5362的上表面的四角。此外,十字引导件5364P和5364S交替地配置于Z轴激振单元5300的中心轴Ax周围。也就是说,十字引导件5364P和5364S的配置在中心轴Ax周围具有四次对称的旋转对称性。利用此十字引导件5364的配置,XY滑件5360的中心轴Ax周围的质量分布被平衡化。结果,对于XY滑件5360的X轴方向和Y轴方向的振动的响应特性变得更均匀。

此外,X轴载运器5364b/X和Y轴载运器5364b/Y除了贯穿孔的种类(在X轴载运器5364b/X形成有四个贯穿孔,在Y轴载运器5364b/Y形成有四个螺纹孔)以外,具有彼此相同的结构。此外,X轴轨道5364a/X和Y轴轨道5364a/Y也相同。各线性引导件(X轴线性引导件5364/X、Y轴线性引导件5364/Y)在X轴方向与Y轴方向的质量分布不同。但是,通过连结它们两个作为十字引导件5364,X轴方向与Y轴方向的质量分布被平衡化,利用结构,对于XY滑件5360的X轴方向和Y轴方向的振动的响应特性也变得更均匀。

此外,各激振单元(X轴激振单元5100、Y轴激振单元5200、Z轴激振单元5300)分别经由一对支承单元5150、5250、5350(固定支承机构)被安装于装置基座5500。支承单元5150、5250、5350是具有弹性支承各激振单元5100、5200、5300的弹性部件(线圈弹簧或空气弹簧)的缓冲装置,抑制各激振单元的激振方向的振动(特别是高频率成分)传递至装置基座5500。通过经支承单元5150、5250、5350将各激振单元5100、5200、5300安装于装置基座5500,在激振单元5100、5200、5300间的振动传递被抑制,能够进行串扰少的更高精度的三轴激振。

<第六实施方式>

接下来说明本发明的第六实施方式。第六实施方式在各电动型致动器(X轴方向和Y轴方向的各水平致动器、铅垂致动器6300A)的可动部的框架结构与第一实施方式不同。在以下的第六实施方式的说明中,主要以与第一实施方式的不同点为中心来说明,省略说明与第一实施方式共通的结构。

图51是本发明的第六实施方式的电动型三轴激振装置6000(仅表示Z轴激振单元6300、振动台400、X轴配衡部610、Y轴配衡部620和Z轴配衡部630)的正面图。第六实施方式的铅垂致动器6300A的可动部6320具有框架6322。

图52和图53是分别表示框架6322的外观的立体图。图52是从正面侧(振动台400侧)看框架6322的图,图53是从背面侧看的图。框架6322作为整体形成为具有在驱动方向(Z轴方向)延伸的中心轴的大致圆柱状。

虽然本实施方式的框架6322是以铝合金铸造和切削加工形成的,但框架6322的材质和加工方法并不受限于此。框架6322也可以由例如不锈钢、钛合金或镁合金等其他金属材料,或玻璃纤维强化树脂(GFRP)或碳纤维强化树脂(CFRP)等树脂材料所形成。此外,框架6322也可以通过焊接、熔接、粘接、注塑成形、三维造型(3D打印机)等一体形成。

框架6322具有:大致圆筒状的主柱6322a,其在驱动方向上延伸;8个板状的肋6322b(6322b1、6322b2),其从主柱6322a的外周面辐射状地延伸;圆环状的正面周缘部6322c,其在正面侧连结8个肋6322b的前端部;大致圆环状的背面周缘部6322d,其在背面侧连结8个肋6322b的前端部;和圆筒状的中间连结部6322e,其在正面侧连结8个肋6322b的在半径方向(辐射方向)的中间部分。此外,棒326(参照图8)从下方嵌入主柱6322a。

通过采用以正面周缘部6322c、背面周缘部6322d和中间连结部6322e环状连结8个肋6322b的结构,能够兼顾框架6322的高刚性和轻量化两者。此外,通过设有中间连结部6322e,能够更均匀地(面状地)支承基体板6362。

在框架6322(具体来说是肋6322b、正面周缘部6322c和中间连结部6322e)的正面,形成有用来安装基体板6362的多个螺丝孔6322ft。此外,在框架6322(具体来说是背面周缘部6322d)的背面,形成有用来安装驱动线圈321的多个螺孔6322rt。

在8个肋6322b中的4个肋6322b1的端面(外周面)形成有螺孔6322bt的列,螺孔6322bt用来安装可动部支承机构340的Z轴轨道344a。此外,在余下的4个肋6322b2的端面,形成有与线圈安装部322d嵌合的嵌合槽6322bg。肋6322b1和肋6322b2在周向上交替配置。

在正面周缘部6322c的外周的正面侧,在肋6322b附近形成有凹部6322ca,使得不与可动部支承机构340的Z轴载运器344b发生干涉。在凹部6322ca的底面,沿着孔6322bt的列,形成有用来将Z轴轨道344a定位于水平方向的阶差6322cb。肋6322b1的端面也是,安装Z轴轨道344a的正面侧的部分向主柱6322a侧偏移直至与凹部6322ca的底面相同的深度为止,而形成轨道安装面6322br。此外,在肋6322b1的端面,在轨道安装面6322br的分界,形成有用来在铅垂方向定位Z轴轨道344a的阶差6322bs。

上述第一实施方式的可动部320具有:二分割形(two-piece)的框架,用螺栓将延长框架324连结于主框架322。通过采用二分割形的框架结构,能够将可动部支承机构340添加装备于仅具有主框架322的标准规格的电动型致动器。

但是,二分割形的框架结构需要连结两个部分(主框架322、延长框架324)的结构,此外,因为无法最佳化框架整体结构(即不得不以既有的主框架322为前提进行设计),所以框架重量变大,失去重量平衡。结果,二分割形的框架结构成为限制电动型致动器的激振性能的一个原因。此外,二分割形状的框架需要连结两个部分的工序,组合需要耗费更多工作。

在本实施方式中,使用一体形(one-piece)框架6322来取代第一实施方式的主框架322和扩张框架324。利用此结构,不需要设置用来连结框架的多个部分的结构,而且因为能够提高设计的自由度,所以能够更轻量、刚性更高、重量平衡更好地实现能够以更少工序数组装的框架6322。

另外,在第一实施方式中,虽然用来将XY滑件360安装于扩张框架324的顶板322b(相当于本实施方式的基体板6362)被形成为一体,但在本实施方式中,框架6322和基体板6362为不同的部件。由此,不需要根据XY滑件360的设计来改变框架6322的设计,框架6322的设计和制造管理变得容易。此外,与第一实施方式同样,框架6322和基体板6362也可以一体化。

此外,本实施方式的框架6322也能够适用于第一~五实施方式。

以上是本发明例示的实施方式的说明,本发明的实施方式并非受限于上述说明,在根据权利要求的记载所表现的技术思想范围内能够进行各种变形。例如将在本说明书中以例子明示了的实施方式等结构和/或本领域技术人员根据本说明书中的记载自明的实施方式等的结构适当组合而得的结构也包含在本发明的实施方式。

虽然上述各实施方式是将本发明应用于电动型激振装置的例子,但本发明并非受限于此结构,本发明也能够应用于使用其他方式的激振单元(例如将旋转电动机或油压旋转电机与进给螺旋机构等旋转-直线移动变换机构组合的线性激振单元、线性电机等)的激振装置。本发明能够应用于例如国际公开第2009/011433号(专利文献1)所记载的使用伺服电机和滚珠丝杠机构的激振单元。

此外,虽然上述各实施方式是本发明适用于电动型三轴同时激振装置的例子,但当然本发明也能够适用于一轴或二轴的激振装置。

此外,在第一实施方式中,虽然使用空气弹簧来作为使支承单元350(固定部支承机构)的振动衰减的缓冲机构,但也可以是使用有防振效果的其他种类的弹簧(例如钢制线圈弹簧)或弹性体(防振橡胶等)的结构。

滑动连结机构的各轴的线性引导件的数量(1根、2根、3根、4根、5根以上)或配置是根据振动台的大小、测试体的大小、质量分布、实验条件(频率、振幅)等而适当选择的。此外,第一实施方式的XY滑件360或第三实施方式的YZ滑件2160、ZX滑件2260、XY滑件2360所具有的十字引导件数量也不限于9个,能够根据振动台的大小、测试体的载荷、实验条件等,为三个以上的任意数量。

在上述各实施方式(但第五实施方式除外),虽然使用球体RE(球)作为线性引导件的滚动体,但也可以使用辊(滚子)做为滚动体。

在上述各实施方式(但第五实施方式除外),虽然在线性引导件形成有8条负载路径,但也可以设有5条、6条、7条或9条以上的多个负载路径。此外,在上述实施方式(但第五实施方式除外)的线性引导件,虽然设有多对接近形成的路径对,但并非一定要以路径对作为基本单位来设置负载路径。也可以按均等的间隔或是以全部不均等的间隔设置多个负载路径。另外,也能够使用现有的具有4条负载路径的四条列型线性引导件。

在上述各实施方式中,虽然将铅垂方向称为Z轴方向,但也可以将铅垂方向称为Y轴方向或X轴方向。此外,优选各激振方向为水平方向或垂直方向,但也可以以使三轴激振方向的二轴以上为非垂直且非水平的方向的方式配置激振装置。

在上述各实施方式中,虽然十字引导件是在垂直二方向上等间隔地配置成正方格子状,但也可以配置成六方格子状(正三角形排列)。例如在XY滑件中,能够采用将第一方向十字引导件配置于XY平面上的正三角形的周期结构(单位格子)的重心,将第二方向十字引导件配置于该正三角形的各顶点的结构。

在上述第一实施方式中,虽然在箱部400a的上表面形成有用于供被激振物相对于振动台400内出入的开口,但也可以将此开口设于箱部的侧面。

在上述第一实施方式中,虽然在振动台400设有用来安装被激振物的阴螺纹421、贯穿孔432、442,但也可以将用来安装被激振物的其他种类的安装结构(例如固定带、夹钳、电磁体等)设于振动台400。

虽然上述第一实施方式是将本发明应用于电动型激振装置的例子,但本发明并非受限于此结构,本发明也能够适用于使用其他种类的激振单元(例如将旋转电动机或油压旋转电机与进给螺旋机构等旋转-直线移动变换机构组合而得的线性激振单元、线性电机、油压汽缸等)的激振装置。

此外,上述第一实施方式的激振装置1是将本发明适用于二轴激振装置的例子,但本发明也可以适用于一轴或三轴激振装置。

虽然上述各实施方式是将本发明于电动型激振装置的例子,但本发明并非受限于此结构,本发明也能够适用于使用其他方式的激振单元(例如将旋转电动机或油压旋转电机与进给螺旋机构等旋转-直线移动变换机构组合而得的线性激振单元、线性电机等)的激振装置。本发明能够适用于例如国际公开第2009/011433号(专利文献1)所记载的使用伺服电机与滚珠丝杠机构的激振单元。

此外,虽然上述各实施方式是将本发明适用于电动型三轴同时激振装置的例子,但当然本发明也能够适用于一轴或二轴的激振装置。

此外,在第一实施方式中,虽然使用空气弹簧来作为使支承单元350(固定部支承机构)的振动衰减的缓冲机构,但也能够是使用有防振效果的其他种类的弹簧(例如钢制线圈弹簧)或弹性体(防振橡胶等)的结构。

滑动连结机构的各轴的线性引导件的数量(1根、2根、3根、4根、5根以上)、配置是根据振动台的大小、测试体的大小、质量分布、实验条件(频率、振幅)等而适当选择的。此外,第一实施方式的XY滑件360或第三实施方式的YZ滑件2160、ZX滑件2260、XY滑件2360所具有的十字引导件数量也不限于9个,能够根据振动台的大小、测试体的载荷、实验条件等,为三个以上的任意数量。

在上述各实施方式中,虽然使用球体RE(球)做为线性引导件的滚动体,但也可以使用辊(滚子)做为滚动体。

在上述实施方式中,虽然线性引导件形成有8条负载路径,但也可以设有5条、6条、7条或9条以上的多个负载路径。此外,在上述实施方式的线性引导件中,虽然设有多对接近形成的路径对,但并非一定要将路径对作为基本单位来设置负载路径。也可以以均等的间隔或是以全部不均等的间隔设置多个负载路径。

此外,除去上述各实施方式的构成部件的一部分的结构、组合多个上述各实施方式的结构以及组合上述两个以上的实施方式的构成部件的一部分或全部的结构,都包含在本发明的范围内。

<补遗>

已知对固定于振动台的测试品在垂直的三轴方向激振的三轴激振装置。为了在垂直三轴方向激振,例如需要通过二轴滑件,将对振动台在X轴方向激振的X轴致动器和振动台以在垂直于X轴的两方向(Y轴和Z轴方向)上可滑动的方式连结。在日本特开2012-237736号公报记载了,通过采用使用具有滚动体的滚动轴承式线性引导器(以下简称为“线性引导件”)的二轴滑件,能够进行高频率区域的三轴激振的激振装置。

在日本特开2012-237736号公报所记载的激振装置中,连结振动台和在水平方向驱动的致动器(X轴致动器、Y轴致动器)的水平驱动用的滑动连结机构(YZ滑件、ZX滑件)经由一条Y轴或X轴轨道连接于振动台。

也就是说,因为日本特开2012-237736号公报所记载的激振装置是仅以一条细的Y轴轨道(或X轴轨道)承受施加于水平驱动用的滑动连结机构的绕Y轴(或X轴)的力的力矩,所以相对于绕Y轴(或X轴)的力的力矩的刚性比相对于绕Z轴的力的力矩的刚性低。这成为妨碍激振装置的高精度化(特别是在高频率区域的激振性能提升)的一个原因。

本发明的一个方面鉴于上述情况而提出,其目的在于通过提高滑动连结机构的刚性,使激振性能提升。

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