CN204957668U - 直线导向器和交叉导向器 - Google Patents
直线导向器和交叉导向器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种直线导向器,该直线导向器包括:轨道;和在该轨道上移动的滑架,滑架具有设置了多个安装孔的安装面,多个安装孔的排列具有以安装面的垂线为对称轴的4次旋转对称性。还提供一种交叉导向器,其包括:第一直线导向器,其为上述直线导向器;第二直线导向器,其为上述直线导向器;和将第二直线导向器的滑架固定于第一直线导向器的滑架的螺栓,第一直线导向器的安装孔为切孔,第二直线导向器的安装孔为螺孔,通过将穿过第一直线导向器的切孔的螺栓拧入到第二直线导向器的螺孔中,第二直线导向器的滑架被直接固定于第一直线导向器的滑架。根据本实用新型的一实施方式,不使用中间台就能够构成直线导向器方式的交叉导向器,通过实现小型且轻量化而能够提高激振装置的频率特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及直线导向器和交叉导向器。
背景技术
已知有通过经由滚动体的滚动接触来引导机械的直线运动部的直线导向器。直线导向器包括:轨道;在该轨道上移动的滑架;和设置在轨道与滑架之间而在滑架内循环的多个滚动体。
在例如需要以高加速度或高加速度变化率来驱动激振装置等的直进运动部的用途中,对于组装有直线导向器的机械装置的性能,直线导向器(特别是滑架)的重量影响很大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平3-277810号公报
实用新型内容
实用新型要解决的技术问题
在专利文献1中记载的现有的直线导向器中,在滑架中开设的安装孔的配置不具有旋转对称性,此外,安装孔全部为螺孔。因此,将滑架以彼此的移动方向相差90度的方式固定来组装交叉导向器的情况下,需要经由安装板固定2个滑架,由此,增加了与安装板对应的部件数,重量变重。
本实用新型是鉴于上述问题而完成的,其目的在于简化交叉导向器的构造,实现交叉导向器的小型、轻量化。
用于解决问题的技术方案
根据本实用新型一实施方式,提供一种直线导向器,其包括轨道和在该轨道上移动的滑架,滑架具有设置了多个安装孔的安装面,多个安装孔的排列具有以安装面的垂线为对称轴的4次旋转对称性(360°/4旋转对称)。
在上述直线导向器中,可以为以下结构,包括设置在轨道与滑架之间,伴随滑架的移动而在轨道的轨道面上滚动的滚动体,滚动体为滚柱或滚珠。
在上述直线导向器中,可以为以下结构,安装孔的中心軸与安装面垂直。
在上述直线导向器中,可以为以下结构,安装面设置在滑架的上表面,与安装面垂直的滑架的上下方向为与滑架的移动方向垂直的方向,滑架的横向为与上下方向和移动方向两个方向垂直的方向,在滑架的横向两缘部中的移动方向中央部形成从上方看时为呈U字状缺口的U字缺口部。
在上述直线导向器中,可以为以下结构,在滑架的横向两缘部中的移动方向两端部形成从上方看时为呈L字状缺口的L字缺口部。
在上述直线导向器中,可以为以下结构,滑架在U字缺口部与L字缺口部之间具有凸缘部,安装孔形成于凸缘部。
在上述直线导向器中,可以为以下结构,多个安装孔为切孔和螺孔的任一方。
根据本实用新型一实施方式,提供一种交叉导向器,其包括:第一直线导向器,其为上述直线导向器;第二直线导向器,其为上述直线导向器;和将第二直线导向器的滑架固定于第一直线导向器的滑架的螺栓,第一直线导向器的安装孔为切孔,第二直线导向器的安装孔为螺孔,通过将穿过第一直线导向器的切孔的螺栓拧入到第二直线导向器的螺孔中,第二直线导向器的滑架被直接固定于第一直线导向器的滑架。
在上述交叉导向器中,可以为以下结构,第一直线导向器的安装面与第二直线导向器的安装面重叠。
在上述交叉导向器中,可以为以下结构,第一直线导向器的滑架和第二直线导向器的滑架组装成彼此的移动方向相差90度。
实用新型的效果
根据本实用新型的一实施方式,不使用中间台就能够构成直线导向器方式的交叉导向器,通过实现小型且轻量化而能够提高激振装置的频率特性。
附图说明
图1是本实用新型实施方式的激振装置的俯视图。
图2是本实用新型实施方式的激振装置的侧视图。
图3是本实用新型实施方式的激振装置的侧视图。
图4是本实用新型实施方式的Z轴激振单元的俯视图。
图5是本实用新型实施方式的Z轴激振单元的侧视图。
图6是本实用新型实施方式的Z轴激振单元的侧视图。
图7是本实用新型实施方式的X轴激振单元的俯视图。
图8是本实用新型实施方式的X轴激振单元的侧视图。
图9是本实用新型实施方式的X轴激振单元的正视图。
图10是本实用新型实施方式的垂直驱动用电动型致动器的侧视图。
图11是本实用新型实施方式的垂直驱动用电动型致动器的正视图。
图12是本实用新型实施方式的垂直驱动用电动型致动器的纵截面图。
图13是放大本实用新型实施方式的水平驱动用电动型致动器的中立弹簧机构附近的纵截面图。
图14是本实用新型实施方式的交叉导向器的外观图。
图15是本实用新型实施方式的A型直线导向器的俯视图。
图16是本实用新型实施方式的A型直线导向器的侧视图。
图17是本实用新型实施方式的A型直线导向器的正视图。
图18是本实用新型实施方式的B型直线导向器的俯视图。
图19是本实用新型实施方式的B型直线导向器的侧视图。
图20是本实用新型实施方式的B型直线导向器的正视图。
图21是说明安装于中继框架的顶板的轨道配置图。
图22是滚柱轴承式直线导向器的横截面图。
图23是图22的I-I截面图。
图24是表示直线导向器的滚柱与保持件的配置关系图。
图25是放大振动台附近的俯视图。
图26是放大X轴激振单元的支承单元的弹簧机构附近的图。
图27是本实用新型实施方式的激振装置的驱动控制系统的方块图。
图28是球轴承式直线导向器的横截面图。
图29是放大本实用新型第二实施方式的激振装置的振动台附近的俯视图。
图30是放大本实用新型第二实施方式的激振装置的振动台附近的侧视图。
图31是本实用新型第二实施方式的Z轴激振单元的可动部外观图。
图32是本实用新型第二实施方式的中继框架外观图。
图33是本实用新型第二实施方式的XY滑块的Y轴轨道的立体图。
图34是放大本实用新型第三实施方式的激振装置的振动台附近的俯视图。
图35是放大本实用新型第四实施方式的激振装置的振动台附近的俯视图。
图36是放大本实用新型第四实施方式的激振装置的振动台附近的侧视图。
图37是本实用新型第五实施方式的激振装置的侧视图。
图38是本实用新型第五实施方式的激振装置的侧视图。
图39是本实用新型第六实施方式的激振装置的俯视图。
图40是本实用新型第六实施方式的激振装置的侧视图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本实用新型的实施方式。
另外,各图中就同一或对应的要素注记同一或对应的符号,并省略重复的说明。
<第一实施方式>
图1是本实用新型第一实施方式的电动型3轴激振装置1(以下简称为“激振装置1”)的机构部10的俯视图。在以下的说明中,将图1中的左右方向设为X轴方向(将右方向设为X轴正方向),将上下方向设为Y轴方向(将下方向设为Y轴正方向),将垂直于纸面的方向设为Z轴方向(将从纸面背面侧朝向表面侧的方向设为Z轴正方向)。另外,Z轴方向是铅垂方向,且X轴和Y轴方向是水平方向。此外,图2和图3分别是激振装置1的侧视图。另外,图2是朝向Y轴负方向(图1中的上方向)观看激振装置1的图,图3是朝向X轴负方向(图1中的左方向)观看激振装置1的图。
如图1所示,激振装置1的机构部10包括:在其上表面固定被测体(未图示)的振动台400;对振动台400分别在X轴、Y轴和Z轴方向上进行激振的3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);和安装各激振单元100、200和300的装置底座500。
图4是Z轴激振单元300的俯视图,图5和图6是Z轴激振单元300的侧视图。另外,图5是朝向Y轴负方向观看Z轴激振单元300的图,图6是朝向X轴负方向观看Z轴激振单元300的图。
此外,图7、图8和图9分别是X轴激振单元100的俯视图、侧视图和正视图。另外,图7、图8和图9分别是朝向Z轴负方向、Y轴负方向和X轴负方向观看X轴激振单元100的图。
各激振单元100、200和300是分别包括电动型致动器(音圈马达)的直动激振单元。振动台400与各激振单元100、200和300分别经由作为滑动连结机构的两轴滑块(YZ滑块160、ZX滑块260和XY滑块360)而连结。激振装置1使用各激振单元100、200和300,对振动台400和固定于振动台400上的被测体在正交3轴方向上进行激振。
图27是表示激振装置1的驱动控制系统1a的概略结构的方块图。驱动控制系统1a包括:控制整个装置动作的控制部20;计测振动台400的振动的计测部30;对控制部20供给电力的电源部40;和与外部进行输入输出的接口部50。
接口部50包括例如与用户之间进行输入输出的用户接口、用于与LAN(局域网络)等各种网络连接的网络接口、用于与外部机器连接的USB(通用串行总线)和与GPIB(通用接口总线)等各种通信接口中的一个以上。此外,用户接口例如包含各种操作开关、显示器、LCD(液晶显示器)等各种显示设备、鼠标或触控垫等各种指示装置、触控屏幕、摄影机、打印机、扫描仪、蜂鸣器、扬声器、麦克风、存储卡读写器等各种输入输出装置中的一个以上。
计测部30包括安装于振动台400的3轴振动传感器(3轴振动拾取器)32,将3轴振动传感器32输出的信号(例如速度信号或加速度信号)放大并数字转换后传送至控制部20。另外,3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3轴振动传感器32的信号来计算表示振动台400的振动状态的各种参数(例如,速度、加速度、振幅、功率谱密度等),并传送至控制部20。控制部20根据经接口部50输入的激振波形和来自计测部30的信号,控制输入至各激振单元100、200和300的驱动线圈(后述)的交流电流大小和频率,能够以希望的振幅和频率使振动台400发生振动。
接着,说明各激振单元100、200和300的构造。如后述,X轴激振单元100和Y轴激振单元200分别包括水平驱动用电动型致动器(以下简称为“水平致动器”)100A和200A。另外,Z轴激振单元300包括铅垂驱动用电动型致动器(以下简称为“铅垂致动器”)300A。
铅垂致动器300A包括用于支承被测体和振动台的重量(静载荷)的空气弹簧330(后述)。另外,水平致动器100A和200A分别包括施加使振动台返回中立位置(原点、基准位置)的复原力的中立弹簧(复位弹簧,回位弹簧,neutralspring)机构130、230(后述)。X轴激振单元100和Y轴激振单元200除了包括中立弹簧机构130、230以取代空气弹簧330之外,与Z轴激振单元300的结构相同,所以代表各激振单元,对Z轴激振单元300的结构进行详细说明。
图10是铅垂致动器300A的侧视图,图11是其正视图。此外,图12是Z轴激振单元300(铅垂致动器300A)的纵截面图。铅垂致动器300A包括:具有筒状体312的固定部310;和收纳于固定部310的筒内的可动部320。可动部320能够相对于固定部310在垂直方向(Z轴方向)上移动。可动部320包括:大致圆柱状的主框架322;和同轴地安装于主框架322下端部的驱动线圈352。此外,在主框架322的上端部同轴地安装有与主框架322直径大致相同的中继框架324。
驱动线圈352经由驱动线圈保持部件351而安装于主框架322的下端。主框架322以越下侧外径越大的方式形成侧面缓慢倾斜的圆锥梯形。此外,主框架322具有:在中心轴上延伸的连杆322a;以及与中心轴垂直配置的顶板322b和底板322c。顶板322b与底板322c通过连杆322a连结。连杆322a贯通底板322c,进一步向下方延伸。此外,在顶板322b上安装有中继框架324。
此外,在固定部310的筒状体312的内部固定有与筒状体312同轴配置的大致圆筒形状的内侧磁极316。筒状体312与内侧磁极316均由磁性体形成。内侧磁极316的外径比驱动线圈352的内径小,驱动线圈352配置于内侧磁极316的外周面与筒状体312的内周面所夹着之间隙。此外,在内侧磁极316的筒内固定有仅可在Z轴方向移动地支承连杆322a的轴承318。
在筒状体312的内周面312a形成有多个凹部312b,各凹部312b中收纳有励磁线圈314。当直流电流(励磁电流)流入到励磁线圈314时,在筒状体312的内周面312a与内侧磁极316的外周面接近且相对的位置,在筒状体312的半径方向上产生如箭头A所示的磁场。在该状态下,当驱动电流流入到驱动线圈352时,在驱动线圈352的轴方向即Z轴方向上产生洛伦兹力,从而在Z轴方向上驱动可动部320。
此外,在内侧磁极316的筒内收纳有空气弹簧330。空气弹簧330的下端固定于固定部310,上端固定有连杆322a。空气弹簧330经由连杆322a从下方支承主框架322。即,利用空气弹簧330支承可动部320、由可动部320支承的XY滑块360、振动台400和被测体的重量(静载荷)。因此,通过在Z轴激振单元300中设置空气弹簧330,不需要由Z轴激振单元300的驱动力(洛伦兹力)来支承可动部320和振动台400等的重量(静载荷),只须提供用于使可动部320等振动的动载荷即可,因此供给至Z轴激振单元300的驱动电流(即耗电)减少。此外,由于减少了必要的驱动力,因此能够使驱动线圈352小型化,从而实现可动部320的轻量化,由此,能够以更高频率驱动Z轴激振单元300。此外,因为不需要将用于支承可动部320和振动台400等的重量的大直流成分供给到驱动线圈,所以电源部40能够采用小型且简单的结构。
此外,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)方向上承受大的反作用力(激振力)。通过在可动部320与固定部310之间设置空气弹簧330,能够缓和从可动部320向固定部310传递的激振力。因而,例如能够防止可动部320的振动经由固定部310、装置底座500和激振单元100、200,作为噪音成分而向振动台400传递。
此处,说明水平致动器100A(图8)的结构。如上所述,水平致动器100A除了设置中立弹簧机构130(图13)以取代空气弹簧330(图12)是与铅垂致动器300A的不同点之外,其他的基本结构两者共通。此外,水平致动器200A也是与以下说明的水平致动器100A相同的结构。中立弹簧机构130将水平致动器100A的固定部110与可动部120弹性地连结。
图13是放大中立弹簧机构130附近的水平致动器100A的纵截面图。虚线框内是朝向X轴正方向观看的中立弹簧机构130的背面图。
中立弹簧机构130包括:凸型支架131、连杆132、螺母133和一对螺旋弹簧(压缩螺旋弹簧)134、135。凸型支架131的凸缘部131a固定于固定部110的底部。此外,在凸型支架131的顶板131b中央设置有供连杆132穿过的贯通孔131b1。
连杆132配置成在X轴方向上延伸。在连杆132的一端(图13中的右端)设置有凸缘部132b,经由凸缘部132b与可动部120的连杆122a的前端(图13的左端)连结。此外,在连杆132的另一端部(图13的左端部)形成有与螺母133卡合的公螺纹部132a。
一对螺旋弹簧134、135覆盖连杆132,一方的螺旋弹簧134由螺母133的凸缘部与凸型支架131的顶板131b(线圈(弹性元件)支承板)夹持。另一方的螺旋弹簧135由顶板131b与连杆132的凸缘部132b夹持。通过旋紧螺母133,对一对螺旋弹簧134、135施加预载荷。2个螺旋弹簧134、135的复原力平衡的位置为水平致动器100A的可动部120的中立位置(或是原点或基准位置)。当可动部120从中立位置离开时,由弹簧机构130(直接而言,是一对螺旋弹簧134、135)对可动部120作用返回中立位置的方向的复原力。由此,可动部120能够总是以中立位置作为中心进行向Z轴方向的往返驱动,消除在驱动中可动部120的位置摇摆不定的问题。
接着,回到垂直制动器300A的说明,说明能够在轴线方向滑动地从侧方支承可动部320的上部的可动部支承机构340的结构。如图6和图12所示,本实施方式的可动部支承机构340包括引导框342和Z轴直线导向器344。另外,Z轴直线导向器344使用与后述的A型直线导向器364A(图17-图19)相同的结构。Z轴直线导向器344包括Z轴轨道344a和Z轴滑架344b。在中继框架324的主体部324a的侧面,在周方向上等间隔地安装有在Z轴方向延伸的4条Z轴轨道344a。具体而言,在主体部324a的X轴方向两端和Y轴方向两端各固定一个Z轴轨道344a。
此外,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(90°间隔)地固定有4个引导框342。引导框342是以肋条补强的截面为L字状的固定块(也称为角板、转角件或L型支架)。在各引导框342的直立部342u固定与Z轴轨道344a卡合的Z轴滑架344b。
Z轴滑架344b具有可旋转的多个滚柱344c(后述)作为转动体,与Z轴轨道344a一起构成滚柱轴承机构的Z轴直线导向器344。即,可动部320在上部的中继框架324,通过由引导框342与Z轴直线导向器344的对构成的4组支承构造(可动部支承机构340)从侧方被支承,能够避免在X轴和Y轴方向上移动。因而,防止可动部320在X轴和Y轴方向上振动而发生串音。此外,通过使用Z轴直线导向器344,可动部320能够向Z轴方向平滑地移动。此外,如上所述,因为可动部320的下部也以仅能够在Z轴方向移动的方式由轴承318支承,所以也能够限制在X轴、Y轴和Z轴周围旋转,不易发生不需要的振动(被控制向Z轴方向的并进运动以外的振动)。
此外,也考虑在用Z轴直线导向器344连结可动部320与引导框342的情况下,在固定于固定部310的引导框342上安装Z轴轨道344a,并在Z轴轨道344a上可滑动地支承安装于可动部320的Z轴滑架344b的结构。但是,本实施方式与此相反,在可动部320安装Z轴轨道344a,在引导框342安装Z轴滑架344b。通过采用该安装构造,能够抑制不需要的振动。因为Z轴轨道344a比Z轴滑架344b重量轻,且在驱动方向(Z轴方向)上的尺寸长(因此,每单位长度的质量小),并且在驱动方向上的质量分布均匀,所以在可动部320固定Z轴轨道344a的情况下,驱动Z轴激振单元300时的质量分布的变动小,因此,能够抑制因质量分布变动而产生的振动。此外,因为Z轴轨道344a比Z轴滑架344b的重心低(即从设置面至重心的距离短),所以在可动侧固定Z轴轨道344a的情况下惯性力矩小。因此,通过该结构容易使固定部310的共振频率远比激振频带(例如0~100Hz)高,能够抑制因共振造成激振精度降低。
接着,说明连结Z轴激振单元300与振动台400的XY滑块360的结构。如图4至6所示,本实施方式的XY滑块360包括4组交叉导向器(以下,简称为“交叉导向器”)364。
图14表示交叉导向器364的外观图。交叉导向器364以可动方向彼此正交的方式使各滑架重叠来固定后述的A型直线导向器364A与B型直线导向器364B。
图15至17图表示A型直线导向器364A的外观图。图15、图16和图17分别是A型直线导向器364A的俯视图、侧视图(图15中从下侧观看的图)和正视图(图15中从左侧观看的图)。A型直线导向器364A包括轨道364Aa和滑架364Ab。
此外,图18至20图表示B型直线导向器364B的外观图。图18、图19、图20分别是B型直线导向器364B的俯视图、侧视图(图18中从下侧观看的图)和正视图(图18中从左侧观看的图)。B型直线导向器364B包括轨道364Ba和滑架364Bb。
A型直线导向器364A在滑架364Ab的滑架上表面的4个角设置有4个作为螺栓固定用螺孔的滑架安装孔(以下简称为“安装孔”)364Ab3。4个安装孔364Ab3形成为其中心线通过滑架上表面的正方形SqA(图15以点划线表示)的各顶点。
另外,B型直线导向器364B在滑架364Bb的滑架上表面的4个角设置有4个作为螺栓固定用螺孔的滑架安装孔364Bb3。4个安装孔364Bb3形成为其中心线通过滑架上表面的正方形SqB(图18以点划线表示)的各顶点。
此外,形成安装孔364Bb3的间隔(即,正方形SqB的边长)与形成A型直线导向器364A的安装孔364Ab3的间隔(即,正方形SqA的边长)一致。因而,即使将A型直线导向器364A与B型直线导向器364B在可动方向上偏差90度地重叠,各4个安装孔364Bb3与安装孔364Ab3的位置是一致的,能够通过4支螺栓连结滑架364Bb与滑架364Ab。此外,因为将滑架364Ab的安装孔364Ab3作为螺孔,并将滑架364Bb的安装孔364Bb3作为切孔,所以无须经由连结板就能够直接连结滑架364Ab与滑架364Bb。由此,能够使交叉导向器364小型化且轻量化。此外,通过省略连结板来使交叉导向器364小型化,交叉导向器364的刚性提高(即固有振动数高),激振性能提高。具体而言,能够在更高频率下实现振动噪音小的激振。此外,还能够降低激振交叉导向器(即,机构部10的驱动)所需的电力
此外,在滑架364Ab和滑架364Bb的滑架上表面的4个角分别形成有L字状的缺口部364Ab2和364Bb2。此外,在滑架364Ab和滑架364Bb的可动方向中央,在宽度方向(图15、图18的上下方向)两侧形成有U字状的缺口部364Ab1和364Bb1(图中阴影部分)。换言之,除去用于形成安装孔364Ab3和364Bb3的各4个凸缘部364Ab4和364Bb4,滑架364Ab和滑架364Bb的宽度方向两侧缘部被消去。由此,实现滑架364Ab和滑架364Bb的轻量化。
因为交叉导向器364如上所述由交叉导向器专用的小型且轻量的A型直线导向器364A和B型直线导向器364B构成,所以成为小型、轻量且高刚性。因而,交叉导向器364能够实现共振频率高、振动噪音小的XY滑块(滑动连结机构)。
此外,滑架364Ab与滑架364Bb除了安装孔364Bb3、364Ab3之外,彼此具有相同构造。并且,轨道364Aa与轨道364Ba具有相同构造。因而,即使组合A型直线导向器364A和B型直线导向器364B来使用,也不会破坏重量平衡。
此外,各滑架364Ab、364Bb分别在上下方向(图15、图18中垂直于纸面的方向)的轴周围具有大致2次旋转对称性(360°/2旋转对称),但不具4次旋转对称性(360°/4旋转对称)。因而,移动方向(图15、图18的左右方向)与横向(图15、图18的上下方向)对外力的响应特性(即,振动特性)不同。使分别实质上具有2次旋转对称性且重量分布彼此大致相等的滑架364Ab与滑架364Bb在上下方向的轴(各滑架364Ab、364Bb的两度旋转对称轴)周围旋转90度而连结的交叉导向器364的滑架(以下称“交叉滑架”),能够得到大致4次旋转对称性,在2个直线运动方向(X轴方向与Y方向)之间对外力的响应特性更为均匀。
通过经由上述交叉导向器364来连结Z轴激振单元300的可动部320与振动台400,振动台400能够与Z轴激振单元300的可动部320在X轴方向和Y轴方向上可滑动地连结。
图21是说明安装于中继框架324的顶板324b的4个交叉导向器364的轨道364Aa、364Ba的配置关系的上表面图。本实施方式的XY滑块360中,安装于顶板324b的4条轨道(具体而言是各2条轨道364Aa、364Ba)的方向在X轴方向(图21的左右方向)与Y轴方向(图21的上下方向)上交替改变。通过该配置,使4个交叉导向器364全体的质量分布平均化,实现方向性更少的振动特性。
此外,如图21所示,A型直线导向器364A与B型直线导向器364B的上下配置关系(即,固定于中继框架324的顶板324b的轨道364Aa、364Ba)在每个交叉导向器364交替地改变。由此,A型直线导向器364A与B型直线导向器364B的质量分布的微小差异被平均化,能够实现方向性更少的振动特性。
如此,经由在X轴方向和Y轴方向上能够以小摩擦阻力地滑动的XY滑块360,来连结Z轴激振单元300与振动台400,由此,即使振动台400因X轴激振单元100和Y轴激振单元200而分别在X轴方向和Y轴方向上振动,振动台400在X轴方向和Y轴方向上的振动成分也不会向Z轴激振单元300传递。
此外,完全不会因Z轴激振单元300的驱动而对振动台400施加X轴和Y轴方向上的力。因而能够进行串音小的激振。
接着,说明连结X轴激振单元100与振动台400的YZ滑块160(图7、图8)的结构。YZ滑块160包括:在X轴激振单元100的可动部120(中继框架124)前端面固定的连结臂162;能够在Y轴方向上滑动地连结连结臂162(X轴激振单元100)与振动台400的1组Y轴直线导向器164A;和能够在Z轴方向上滑动地连结X轴激振单元100与振动台400的3组Z轴直线导向器164B。此外,Y轴直线导向器164A包括1条Y轴轨道164Aa与3个Y轴滑架164Ab。另外,Z轴直线导向器164B包括1条Z轴轨道164Ba与1个Z轴滑架164Bb。
如图7所示,连结臂162在X轴激振单元100侧形成与可动部120(中继框架124)的直径大致相同大小。通过该结构,X轴激振单元100的激振力能够均衡地传递至连结臂162。此外,连结臂162在振动台400侧扩张至与Y轴轨道164Aa的长度大致相同的大小。通过该结构,能够对直径比中继框架124长的Y轴轨道164Aa遍及其全长地进行支承。
此外,连结臂162为了实现轻量化,而在Y轴方向上等间隔设置有在Z轴方向上贯通的5个圆孔162a。形成于连结臂162的圆孔162a数量、直径和间隔根据连结臂162尺寸和施加于连结臂162的激振力大小等而定。
在Y轴方向上延伸的Y轴轨道164Aa经由连结臂162和中继框架124固定于X轴激振单元100的可动部120。此外,Y轴轨道164Aa上装设有可滑动地与Y轴轨道164Aa卡合的3个Y轴滑架164Ab。
在Z轴方向上延伸的3条Z轴轨道164Ba在振动台400与X轴激振单元100相对的侧面等间隔地安装在Y轴方向上。此外,各Z轴轨道164Ba上装设有可滑动地与Z轴轨道164Ba卡合的Z轴滑架164Bb。
另外,本实施方式的Y轴滑架164Ab为与上述A型直线导向器364a的滑架364Ab相同的结构,Z轴滑架164Bb为与上述B型直线导向器364B的滑架364Bb相同的结构。另外,Y轴滑架164Ab也可以使用B型直线导向器364B的滑架364Bb,Z轴滑架164Bb也可以使用A型直线导向器364a的滑架364Ab。
Y轴滑架164Ab与Z轴滑架164Bb通过4支螺栓连结而形成交叉导向器364的滑架(交叉滑架)。即,Y轴轨道164Aa经由3个交叉滑架而与3条Z轴轨道164Ba连结。通过该结构,振动台400能够在Y轴方向和Z轴方向上与X轴激振单元100的可动部120滑动地连结。
如此,经由能够以小摩擦阻力在Y轴方向和Z轴方向上滑动的YZ滑块160,而连结X轴激振单元100与振动台400,由此,即使振动台400因Y轴激振单元200和Z轴激振单元300而分别在Y轴方向和Z轴方向上振动,振动台400在Y轴方向和Z轴方向上的振动成分也不会向X轴激振单元100传递。
此外,完全不会因X轴激振单元100的驱动而对振动台400施加Y轴和Z轴方向上的力。因而能够进行串音小的激振。
此外,连结Y轴激振单元200与振动台400的ZX滑块260也具有与YZ滑块160相同的结构,振动台400以能够在Z轴方向和X轴方向上滑动的方式与Y轴激振单元200的可动部连结。因此,即使振动台400因Z轴激振单元300和X轴激振单元100而分别在Z轴方向和X轴方向上振动,振动台400在Z轴方向和X轴方向上的振动成分也不会向Y轴激振单元200传递。
此外,完全不会因Y轴激振单元200的驱动而对振动台400施加Z轴和X轴方向上的力。因而能够进行串音小的激振。
如上所述,各激振单元100、200和300彼此不会相互干扰,因而能够使振动台400在各驱动轴方向上正确发生振动。此外,因为各激振单元100、200和300的可动部通过引导框和直线导向器以仅可在驱动方向上移动的方式支承,所以不易在非驱动方向上振动。因而,未被控制的非驱动方向上的振动也不会从各激振单元100、200和300施加于振动台400。因此,通过对应的各激振单元100、200和300的驱动,能够正确地控制振动台400的各轴方向上的振动。
接着,对于可动部支承机构140、240、340、YZ滑块160、ZX滑块260和XY滑块360等中使用的直线导向器机构(轨道和滑架)的内部构造,以可动部支承机构340的Z轴直线导向器344(Z轴滑架344b、Z轴轨道344a)为例来说明。另外,如上所述,Z轴直线导向器344为与A型直线导向器364A相同的机构。此外,B型直线导向器364B的内部构造除了安装孔364Bb3之外,为与Z轴直线导向器344相同的结构。此外,在激振装置1的机构部10中使用的其他直线导向器机构也为与Z轴直线导向器344相同的结构。
图22是以与Z轴轨道344a的长轴垂直的一面(即XY平面)切断可动部支承机构340的Z轴直线导向器344(Z轴轨道344a和Z轴滑架344b)的截面图。此外,图23是图22的I-I截面图。本实施方式的Z轴直线导向器344使用滚柱作为转动体。通过使用滚柱可获得高位置精度与刚性。
在图22中的Z轴轨道344a的横向两侧面分别形成有在Z轴方向上延伸且截面为梯形的槽344a1。此外,如图22和图23所示,在Z轴滑架344b上以包围Z轴轨道344a的方式形成有在Z轴方向上延伸的槽344b5。在槽344b5的各侧壁形成有沿着Z轴轨道344a的槽344a1延伸的突出部344b6。突出部344b6上形成有与Z轴轨道344a的梯形的槽344a1的各斜面平行的一对斜面。在Z轴轨道344a的一对槽344a1的合计4个斜面和与这些斜面分别相对的突出部344b6的合计4个斜面之间分别形成有间隙。该4个间隙中分别收纳有多个不锈钢制的滚柱344c1、344c2、344c3、344c4和可旋转地保持并连结滚柱的树脂制的保持件344c5(图23)。滚柱344c1、344c2、344c3、344c4分别由槽344a1的斜面与突出部344b6的斜面夹着而保持。
此外,在Z轴滑架344b的内部,与上述4个间隙分别平行地形成有4个滚柱退避路径344b1、344b2、344b3、344b4。如图23所示,滚柱退避路径344b1、344b2、344b3、344b4在其两端与对应的上述间隙连通。由此,形成用于使滚柱344c1、344c2、344c3、344c4和保持件344c5循环的循环路径。
Z轴滑架344b沿着Z轴轨道344a在Z轴方向上移动时,多个滚柱344c1、344c2、344c3、344c4与保持件344c5一起在各循环路径344b1、344b2、344b3、344b4中循环。Z轴滑架344b由多个滚柱344c1、344c2、344c3、344c4支承。此外,通过滚柱344c1、344c2、344c3、344c4转动,保持Z轴方向上的小阻力。因此,即使在与Z轴方向不同的方向上的大载荷施加于Z轴直线导向器344的情况下,Z轴滑架344b仍可沿着Z轴轨道344a平滑地移动。
图24是表示滚柱与保持件344c5的配置关系的图。如图24所示,连结多个滚柱(例如滚柱344c4)的保持件344c5具有:配置于滚柱344c4间的多个间隔部344c5b;与连结多个间隔部344c5b的一对带状物344c5a。各间隔部344c5b的两端分别固定于一对带状物344c5a,形成梯状的保持件344c5。在由相邻的一对间隔部344c5b与一对带状物344c5a包围的空间保持各滚柱344c4。
此外,通过在滚柱344c4间设置硬度低的保持件344c5的间隔部344c5b,能够防止因各滚柱344c4以狭窄的接触面积直接接触而产生的油膜破损或磨耗,摩擦阻力变小,寿命也大幅延长。
X轴激振单元100和Y轴激振单元200也包括可动部支承机构140、240。X轴激振单元100的可动部120(中继框架124)在与驱动方向(X轴)垂直的两个方向(Y轴和Z轴方向)上从两侧经由X轴直线导向器而由引导框支承。同样地,Y轴激振单元200的可动部(中继框架)在与驱动方向(Y轴)垂直的两个方向(Z轴和X轴方向)从两侧经由Y轴直线导向器而由引导框支承。X轴激振单元100和Y轴激振单元200的可动部均配置成轴线方向朝向水平。因而,在没有可动部支承机构的现有技术中的激振单元中,可动部仅通过连杆悬吊支承,可动部的前端侧(振动台400侧)因本身重量而向下方垂下,这成为驱动时的摩擦力和不需要的振动增加的原因。在本实施方式中,因为X轴激振单元100和Y轴激振单元200的可动部是从下方由引导框支承,所以能够消除上述问题。
接着,说明振动台400的结构。振动台400(图8)具有蜂巢构造,包括:顶板401;从顶板401周缘部下垂的框部410;在下表面安装XY滑块360的底部402;和由顶板401、框部410与底部402夹着的蜂巢状芯部420。
图25是将振动台400附近扩大后的平面图。如图25所示,作为台面的顶板401是方形(正方形或长方形)的4角由直线切除后的切角状(大致八角形状)的板材。另外,顶板401也可以为方形的4角由圆弧切除后的形状。框部410也是与板材呈切角状接合的框状部件。框部410具有:在Y轴方向上延伸的一对Y壁部411、415;在X轴方向上延伸的一对X壁部413、417;和4个切角壁部412、414、416、418。切角壁部412连结Y壁部411的一端与X壁部413的一端,切角壁部414连结X壁部413的另一端与Y壁部415的一端,切角壁部416连结Y壁部415的另一端与X壁部417的一端,切角壁部418连结X壁部417的另一端与Y壁部411的另一端。即,与振动台400的台面平行的截面具有与顶板401相同的方形的4角被切除后的形状。
此外,振动台400包括从顶板401下表面下垂的多个肋条(421、422、423、431、432、433、441、442、443、451、452、453)。这些多个肋条结合成蜂巢状而构成芯部420。
一对Y壁部411、415经由在X轴方向上延伸的3个肋条431、432、433连结。肋条431将Y壁部411、415的一端彼此连结,肋条433将Y壁部411、415的另一端彼此连结,肋条432将Y壁部411、415的Y轴方向中央部彼此连结。
一对X壁部413、417经由在Y轴方向延伸的3个肋条421、422、423连结。肋条421连结X壁部413的一端与X壁部417的另一端,肋条423连结X壁部413的另一端与X壁部417的一端,肋条422将X壁部413、417的Y轴方向的中央部彼此连结。
肋条441、442、443分别与切角壁部414、418平行地(即相对于X轴和Y轴倾斜45度)配置。肋条441连结Y壁部411与X壁部417,肋条443连结Y壁部411与X壁部417。此外,肋条442将肋条421与肋条431的连结部和肋条423与肋条433的连结部连结。
肋条451、452、453分别与切角壁部412、416平行地(即相对于X轴和Y轴倾斜45度)配置。肋条451连结Y壁部411与X壁部413,肋条453连结Y壁部415与X壁部417。此外,肋条452将肋条421与肋条433的连结部和肋条423与肋条431的连结部连结。
如此,振动台400通过采用蜂巢构造而具有轻量且高的刚性,由此,共振频率变高,且能够实现更高频率的激振。
此外,如图25所示,振动台400在Z轴周围具有4次旋转对称性。因而可实现方向性少的振动特性。
此外,如上所述,振动台400形成为将正方形的4个角切下后的切角状。通过切下不使用的4个角,可实现轻量化。此外,通过切下刚性比较低且共振频率低的4个角,可实现高刚性化与共振频率的提高。
此外,如图7和图25所示,3条Z轴轨道164Ba分别固定于在X轴方向上延伸的肋条431、432、433的延长面上(具体而言,肋条431、432、433的一端部)。因此,3条Z轴轨道164Ba在对振动台400进行激振的X轴方向上以高的刚性被支承。
同样地,3条Z轴轨道264Ba分别固定于在Y轴方向上延伸的肋条421、422、423的延长面上(具体而言,肋条421、422、423的一端部)。因此,3条Z轴轨道264Ba在对振动台400进行激振的Y轴方向上以高的刚性被支承。
如此,Z轴轨道164Ba和264Ba安装于振动台400的刚性高的位置。因而,即使振动台400经由Z轴轨道164Ba和264Ba而被激振,振动台400也不会大幅变形,特别是不会在低频区域产生大的振动噪音。
接着,说明将各激振单元的固定部安装于装置底座500的构造。
如图4至6所示,Z轴激振单元300的固定部310经由配置于Z轴激振单元300的X轴方向两侧的一对支承单元350(固定部支承机构,也称浮动机构或弹性支承机构),安装于装置底座500的上表面。如图6所示,各支承单元350包括:可动块358、一对转角件(固定块)352和一对直线导向器354。可动块358是安装于Z轴激振单元的固定部310侧面的支承部件。一对转角件352与可动块358的Y轴方向两端面分别相对配置,并固定于装置底座500的上表面。可动块358的Y轴方向两端与各转角件352通过直线导向器354在Z轴方向可滑动地分别连结。
直线导向器354包括轨道354a和与轨道354a卡合的滑架354b。在可动块358的Y轴方向两端面安装有轨道354a。此外,在各转角件352安装有与相对的轨道354a卡合的滑架354b。此外,在可动块358与装置底座500之间配置有在Y轴方向上排列的一对空气弹簧356,可动块358隔着一对空气弹簧356由装置底座500支承。
如此,Z轴激振单元300,其固定部310通过具备直线导向器354和空气弹簧356的支承单元350,相对于装置底座500在驱动方向(Z轴方向)上被弹性地支承,因此,在驱动Z轴激振单元300时施加于固定部310的Z轴方向的强的反作用力(激振力)不会直接传递至装置底座500,而通过空气弹簧356将特别是高频成分大幅衰减。因而,大幅降低从Z轴激振单元300经由装置底座500和其他激振单元100、200而传递至振动台400的振动噪音。
如图7至9所示,水平致动器100A的固定部110经由配置于X轴激振单元100的Y轴方向两侧的一对支承单元150,安装于装置底座500的上表面。各支承单元150包括:固定于装置底座500上表面的倒T字状的固定块152;安装于X轴激振单元100的固定部110侧面的大致立方体状的可动块158;和以能够在X轴方向上滑动的方式连结固定块152与可动块158的直线导向器154。
可动块158用螺栓固定于水平致动器100A的固定部110侧面。在用于安装可动块158的固定部110的Y轴方向两侧面,设置具有与Z轴平行的中心轴且向内侧凹入的圆柱面状的弯曲面110a。此外,在可动块158的与固定部110相对的面也形成有与弯曲面110a相对应的弯曲面158a。当将可动块158安装于固定部110的侧面时,固定部110的弯曲面110a与可动块158的弯曲面158a嵌合,固定部110无法相对于可动块158在Z轴方向上移动。此外,通过该嵌合,固定部110向X轴和Y轴方向的移动,以及在X轴、Y轴和Z轴周围的旋转也被限制,固定部110由可动块158可靠地保持。此外,由于是凸曲面(弯曲面158a)与凹曲面(弯曲面110a)的卡合构造,与后述的第六实施方式的方状的凸部(突出部6158a)与凹部(方槽6110a)的卡合构造相比,在凸状结构与凹状结构之间不容易产生间隙,不容易发生因颤振(chattering)而引起的振动噪音。
直线导向器154包括:安装于固定块152的上表面并在X轴方向上延伸的轨道154a;和安装于可动块158的下表面并与轨道154a卡合的一对滑架154b。此外,在固定块152的X轴负方向侧的侧面固定有在上方延伸的L字状的臂部(支板)152a。在可动块158与臂部152a之间设置有弹簧机构156。
图26是放大支承单元150(图8)的弹簧机构156附近的侧视图。弹簧机构156包括:螺栓156a、固定板156b、环156c、螺母156d、螺旋弹簧156e、缓冲板156f、垫片156g和螺母156h。在固定块152的臂部152a的上部设置有在X轴方向上延伸的贯通孔152ah,螺栓156a通过该贯通孔152ah。螺栓156a的前端经由固定板156b固定于可动块158。此外,螺栓156a的前端部插入到圆筒状的环156c中。
环156c夹在螺栓156a所拧入的螺母156d与固定板156b之间而被固定。此外,螺栓156a的前端侧插入到螺旋弹簧156e。螺旋弹簧156e夹在固定板156b与臂部152a之间而被保持。此外,环156c嵌入到螺旋弹簧156e的前端部,螺旋弹簧156e的前端部隔着环156c被固定于可动块158。
另外,螺旋弹簧156e是将钢制的压缩螺旋弹簧埋入到丙烯酸树脂等粘弹性体(减振器)而得的筒状部件(防振弹簧)。也可使用螺旋弹簧单体来取代防振弹簧。此外,也可与螺旋弹簧直列或并列地设置单独的减振器(例如防振橡胶或油压减振器)。
在螺栓156a的头部侧拧入2个螺母156h而进行固定。此外,螺栓156a通过分别设于缓冲板156f和垫片156g的贯通孔。缓冲板156f夹在垫片156g(和2个螺母156h)与臂部152a之间。缓冲板156f例如由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。
在对螺旋弹簧156e施加预载荷,对水平致动器100A上未施加载荷时,螺栓156a隔着螺母156h、垫片156g和缓冲板156f与臂部152a(固定块152)抵接。因而,固定于可动块158的水平致动器100A配置于螺旋弹簧156e与缓冲板156f的复原力平衡的中立位置。即,弹簧机构156也是一种中立弹簧机构。
当X轴激振单元100对振动台400在X轴正方向上进行激振时,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(螺旋弹簧156e)而传递至固定块152(臂部152a)。因为螺旋弹簧156e几乎不传递其低的共振频率以外的振动成分,所以能够抑制通过支承单元150从X轴激振单元100向装置底座500传递的振动噪音。
此外,X轴激振单元100对振动台400在X轴负方向上进行激振时,其反作用力经由支承单元150的可动块158和弹簧机构156(缓冲板156f)传递至固定块152(臂部152a)。因为缓冲板156f几乎不传递高频的振动,所以能够抑制通过支承单元150从X轴激振单元100向装置底座500传递的振动噪音。
另外,X轴正方向的反作用力比X轴负方向的反作用力小。因而,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元件。在X轴正方向的反作用力大的情况下,也可以使用螺旋弹簧取代缓冲板156f,设为与中立弹簧机构130同样的结构。
通过上述结构,X轴激振单元的固定部110通过具备直线导向器154和弹簧机构156的支承单元150(固定部支承机构),相对于装置底座500在驱动方向(X轴方向)上被柔和地弹性支承,因此,在驱动X轴激振单元100时,施加于固定部110的X轴方向的强的反作用力(激振力)不会直接传递至装置底座500,特别是高频成分通过弹簧机构156而被大幅衰减。因而,从X轴激振单元100传递至振动台400的振动噪音大幅降低。
Y轴激振单元200也包括与水平致动器100A相同结构的水平致动器200A。水平致动器200A的固定部210也经由一对支承单元250(图1)在Y轴方向上由装置底座500弹性地支承。支承单元250为与X轴激振单元的支承单元150相同的结构,因此省略细部的重复说明。
如上所述,采用由包括弹性元件(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和300的结构,因此,能够抑制经由装置底座500的激振单元间特别是高频成分的振动(噪音)的传递,所以能够实现更高精度的激振。
另外,在支承Z轴激振单元300的支承单元350上,除了用于激振被测体和振动台400的动载荷之外,还施加Z轴激振单元300、振动台400和被测体的重量(静载荷)。为此,采用了比较小型且可支承大载荷的空气弹簧356。另外,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,因此能够使用比较小型的螺旋弹簧。
<变形例>
在上述实施方式中,使用具有使用了滚柱344c2作为转动体的滚柱轴承(滚子轴承)机构的直线导向器,但也可以使用具有使用其他种类转动体的滚柱轴承机构的直线导向器。如图28的横截面图所示,介于轨道1344a与滑架1344b的间隙中的转动体,可以使用具有使用了滚珠1344c1、1344c2、1344c3、1344c4的球轴承(球轴承)机构的直线导向器1344。
另外,比起转动体与轨道和滑架以点接触的球轴承机构,以线接触的滚柱轴承机构的接触面积较大,可以获得高的刚性,因此,明显有利于提高共振频率。因而,在高频区域进行振动测试的情况下,应如上述实施方式使用滚柱轴承式的直线导向器。但是,并不需要全部直线导向器皆使用滚柱轴承式者。例如,也可以在可动部支承机构340和滑动连结机构(YZ滑块160、ZX滑块260和XY滑块360)等的移动量比较多的部位使用滚柱轴承式的直线导向器,在固定部支承机构(支承单元150、250和350)等的移动量比较少的部位使用球轴承式的直线导向器。此外,只要能够获得所需的共振频率特性,也可以一部分或全部直线导向器使用球轴承式的直线导向器。
<第二实施方式>
接着,说明本实用新型的第二实施方式。第二实施方式与上述第一实施方式差异之处为两轴滑块(滑动连结机构)的结构和可动部的形状。以下说明第二实施方式时,主要针对与第一实施方式的差异点,而省略与第一实施方式共通的结构的说明。
图29和图30分别是放大本实用新型第二实施方式的激振装置的振动台2400附近的俯视图和侧视图。
第一实施方式中,将形成有螺孔的安装孔的A型直线导向器的滑架与形成有切孔的安装孔的B型直线导向器364B的滑架仅用螺栓直接连结,而构成交叉滑架。相对于此,在第二实施方式中,采用经由连结板(中间台)连结可动方向不同的2个直线导向器的滑架的结构。本实施方式的结构与第一实施方式比较,虽然部件(连结板与螺栓)数量增加,使得重量和组装工时增加,激振性能降低,但是不需要使用专用的直线导向器(A型和B型直线导向器),而能够使用市场上销售的通用直线导向器。
如图29和图30所示,激振装置2000的YZ滑块2160经由连结板2166连结Y轴直线导向器2165与3个Z轴直线导向器2167。Y轴直线导向器2165包括:固定于连结臂2162的1条Y轴轨道2165a;和与该Y轴轨道2165a可滑动地卡合的3个Y轴滑架2165b。3个Y轴滑架2165b在Y轴方向等间隔排列并固定于连结臂2162。
另外,Z轴直线导向器2167包括1条Z轴轨道2167a和1个Z轴滑架2167b。3个Z轴直线导向器2167的Z轴轨道2167a在Y轴方向等间隔排列,并固定于振动台2400的与YZ滑块2160相对的侧面。此外,各Z轴滑架2167b固定于连结板2166。Y轴滑架2165b与Z轴滑架2167b对应的一组夹着连结板2166而固定于相对的位置。
同样地如图29所示,激振装置2000的ZX滑块2260经由连结板2266而连结X轴直线导向器2265与3个Z轴直线导向器2267。X轴直线导向器2265包括:固定于连结臂2262的1条X轴轨道2265a;和与该X轴轨道2265a可滑动地卡合的3个X轴滑架2265b。3个X轴滑架2265b在X轴方向等间隔排列并固定于连结臂2262。
另外,Z轴直线导向器2267包括1条Z轴轨道2267a和1个Z轴滑架2267b。3个Z轴直线导向器2267的Z轴轨道2267a在X轴方向等间隔排列,并固定于振动台2400的与ZX滑块2260相对的侧面。此外,各Z轴滑架2267b固定于连结板2266。X轴滑架2265b与Z轴滑架2267b对应的一组夹着连结板2266而固定于相对的位置。
此外,如图29和图30所示,XY滑块2360经由4个连结板2366而连结2个X轴直线导向器2365与2个Y轴直线导向器2367。
各X轴直线导向器2365包括:固定于振动台2400下表面的1条X轴轨道2365a;和与该X轴轨道2365a可滑动地卡合的2个X轴滑架2365b。
此外,各Y轴直线导向器2367包括:固定于Z轴激振单元的中继框架2324的顶板2324b上表面的1条Y轴轨道2367a;和与该Y轴轨道2367a可滑动地卡合的2个Y轴滑架2367b。
各X轴滑架2365b分别经由连结板2366而与1个Y轴滑架2367b固定。具体而言,在各X轴轨道2365a安装的2个X轴滑架2365b中的一方和与Y轴轨道2367a的一方卡合的一个Y轴滑架2367b连结,另一方X轴滑架2365b和与另一方Y轴轨道2367a卡合的一个Y轴滑架2367b连结。即,各X轴轨道2365a经由通过连结板2366所连结的X轴滑架2365b和Y轴滑架2367b而与各Y轴轨道2367a连结。通过该结构,振动台2400可在X轴方向和Y轴方向滑动地与中继框架2324连结。
此外,如图29所示,YZ滑块2160的Y轴负方向端的Z轴轨道2167a1与XY滑块2360的Y轴负方向端的X轴轨道2365a1配置于与Y轴垂直的同一平面上。同样地,YZ滑块2160的Y轴正方向端的Z轴轨道2167a3与XY滑块2360的Y轴正方向端的X轴轨道2365a2配置于与Y轴垂直的同一平面上。换言之,对振动台2400施加X轴方向的力的YZ滑块2160的3条Z轴轨道2167a中两端的2条(2167a1和2167a2),与XY滑块2360的2条X轴轨道2365a(2365a1和2365a2)分别配置于大致同一平面上。
通过该结构,因为施加于XY滑块2360的各交叉滑架2364(X轴滑架2365b、Y轴滑架2367b)的Z轴周围的扭矩,和施加于YZ滑块2160的Z轴滑架2167b的变形减低,所以可进行噪音更小的正确激振,并且X轴滑架2365b、Y轴滑架2367b和Z轴滑架2167b的故障率减低,而实现耐用性更优的激振装置。
特别是,除了将Z轴轨道2167a安装于振动台2400的侧面,Z轴滑架2167b在垂直方向上不会被激振之外,通过将Z轴轨道2167a与X轴轨道2365a配置于同一平面上,不会对Z轴滑架2167b施加变形(Z轴周围的扭矩),通过该相乘效果,能够显著减轻振动的噪音,Z轴滑架2167b的故障率也大幅降低。
此外,ZX滑块2260也与YZ滑块2160同样地构成。即,ZX滑块2260在X轴负方向端的Z轴轨道2267a1与XY滑块2360在X轴负方向端的Y轴轨道2367a1配置于与X轴垂直的同一平面上。同样地,ZX滑块2260在X轴正方向端的Z轴轨道2267a3与XY滑块2360在X轴正方向端的Y轴轨道2367a2配置于与X轴垂直的同一平面上。
通过这些结构,可实现特别是在高频区域的激振精度的大幅提高和耐用性的提高。
图31是Z轴激振单元的可动部2320的外观图。此外,图32是中继框架2324的外观图。如图32所示,中继框架2324包括:与主框架2322大致同径的主体部2324a;和水平安装于主体部2324a上端的顶板2324b。顶板2324b是具有比主体部2324a的外径大的宽度(X轴方向尺寸)和长度(Y轴方向尺寸)的大致矩形平板状的部件。
在中继框架2324的顶板2324b上表面形成有在Y轴方向延伸的一对台阶2324b1,顶板2324b的上表面在X轴方向上中央部比周边部高1个台阶。沿着该一对台阶2324b1配置XY滑块2360的一对Y轴轨道2367a。即,台阶2324b1是用于将Y轴轨道2367a安装于顶板2324b上的正确位置的定位构造。通过设置一对台阶2324b1,只须将一对Y轴轨道2367a单纯地沿着台阶2324b1安装,即可以高平行度地配置在顶板2324b上。
图33是XY滑块2360的Y轴轨道2367a的立体图。如图33所示,在Y轴轨道2367a中形成有在其轴方向并列而配置的多个贯通孔2367ah。Y轴轨道2367a通过使螺栓穿过贯通孔2367ah拧入设置在中继框架2324的顶板2324b的螺孔2324b2,而被固定于顶板2324b。
本实施方式中,Y轴轨道2367a的贯通孔2367ah的间隔(和顶板的螺栓孔之间隔)s,为Y轴轨道2367a的宽度W的2倍以下(优选宽度W以下,更优选宽度W的50~80%,进一步优选宽度W的60~70%)而比一般间隔短。如此,通过缩短Y轴轨道2367a的固定间隔,Y轴轨道2367a不会挠曲,而强固地固定于中继框架2324的顶板2324b。
另外,上述的第二实施方式中,Y轴轨道2367a固定于中继框架2324的顶板2324b,并且X轴轨道2365a固定于振动台2400,不过相反地,也可以构成为在振动台2400固定Y轴轨道2367a,并在Z轴激振单元的可动部固定X轴轨道2365a。
此外,上述的第二实施方式中,XY滑块2360包括2个X轴直线导向器2365(X轴轨道2365a)和2个Y轴直线导向器2367(Y轴轨道2367a),不过,也可为包括3个以上X轴轨道2365a和/或Y轴直线导向器2367的结构。在该情况下,各X轴轨道2365a与各Y轴轨道2367a也经由交叉滑架2364分别连结。即,通过n×m个交叉滑架2364而连结n条X轴轨道2365a与m条Y轴轨道2367a。
<第三实施方式>
接着,说明本实用新型的第三实施方式。第三实施方式与上述第二实施方式差异之处为YZ滑块和ZX滑块的结构。以下第三实施方式的说明主要针对与第二实施方式的差异点,对与第二实施方式共通的结构省略说明。
图34是放大本实用新型第三实施方式的激振装置的振动台3400附近的俯视图。
上述第二实施方式中,在振动台的与X轴激振单元和Y轴激振单元相对的侧面分别固定Z轴轨道2167a和2267a。与此相对,第三实施方式中,在振动台3400的与X轴激振单元和Y轴激振单元相对的侧面分别固定Y轴轨道3165a和X轴轨道3265a。通过采用该结构,即使使用厚度(Z轴方向尺寸)比较薄的振动台的情况下,如图30所示,也能够防止Z轴轨道2167从振动台2400的上下表面向上下突出,提高被测体在振动台上的设置的自由度。
另外,如第二实施方式采用在振动台2400上安装YZ滑块2160和ZX滑块2260的Z轴轨道2167a和2267a的结构的情况下,因为YZ滑块2160的Z轴滑架2167b、连结板2166和X轴滑架2165b,以及ZX滑块2260的Z轴滑架2267b、连结板2266和Y轴滑架2265b不会被上下驱动,所以能够抑制随着这些部件的上下驱动而发生振动噪音。
此外,上述第二实施方式的YZ滑块2160(ZX滑块2260)中,多个Y轴滑架2165b(X轴滑架2265b)与多个Z轴滑架2167b(2267b)分别固定于1个大的连结板2166(2266),形成1个大型的交叉滑架2164(2264)。与此相对,第三实施方式的YZ滑块3160(ZX滑块3260)中,1个Y轴滑架3165b(X轴滑架3265b)与1个Z轴滑架3167b(3267b)分别固定于1个小的连结板3166(3266),形成小型的交叉滑架3164(3264),并通过多个小型的交叉滑架3164(3264)连结Z轴轨道3167a(3267a)与Y轴轨道3165a(X轴轨道3265a)。
如此,通过将交叉滑架3164、3264小型、轻量化,容易高速驱动交叉滑架3164、3264,此外,能够提高交叉滑架3164、3264的共振频率使振动噪音降低。
此外,第三实施方式中,Z轴激振单元的可动部的顶板3324b以与振动台3400大致相同(或大小比其大)的平面尺寸形成。因而,即使将安装于顶板3324b上表面的Y轴轨道2367a(X轴轨道3365a)的长度扩张至与振动台3400在Y轴方向(X轴方向)的全宽大致相同(或大于)的长度,也能够通过顶板3324b而从下方支承Y轴轨道3367a(X轴轨道3365a)的全长,能够始终以高的刚性支承振动台3400。
<第四实施方式>
接着,说明本实用新型的第四实施方式。第四实施方式与上述第二实施方式差异之处为两轴滑块(滑动连结机构)即YZ滑块4160和ZX滑块4260的结构。以下说明第四实施方式时主要针对与第二实施方式的差异点,对与第二实施方式共通的构成省略说明。此外,因为ZX滑块4260具有与YZ滑块4160共通的结构,所以省略ZX滑块4260的具体说明。
图35和图36分别是放大本实用新型第四实施方式的激振装置的振动台4400附近的俯视图和侧视图。
第四实施方式的YZ滑块4160包括2个Y轴直线导向器4165、2个Z轴直线导向器4167和连结它们的连结板4166。此外,第四实施方式中,YZ滑块4160的Z轴轨道4167并非直接固定于振动台4400,而是经由中继臂4168固定于振动台4400。
中继臂4168的厚度(Z轴方向尺寸)在振动台4400侧为与振动台4400的厚度大致相等大小,而在Z轴直线导向器4167侧,扩张至与Z轴直线导向器4167的轨道长度大致相等大小。通过该结构,Z轴直线导向器4167的轨道遍及全长地由中继臂4168支承。
此外,中继臂4168的宽度(Y轴方向尺寸)在Z轴直线导向器4167侧,为与2个Z轴直线导向器4167的配置间隔大致相等大小,而在振动台4400侧,扩张至与XY滑块的2条X轴轨道4367a的配置间隔大致相等大小。换言之,通过使Z轴直线导向器4167的配置间隔比X轴轨道4367a的配置间隔小,以使得YZ滑块4160的小型、轻量化。此外,通过使用中继臂4168,在Z轴直线导向器4167的轨道与振动台4400之间确保一定距离,因此在振动台上设置被测体的自由度提高。
<第五实施方式>
接着,说明本实用新型的第五实施方式。第五实施方式是仅包括1个激振单元(Z轴激振单元5300)的单轴激振装置的一例。以下第五实施方式的说明主要针对与第一实施方式的差异点,而省略与第一实施方式共通的结构的说明。
图37和图38分别是本实用新型第五实施方式的激振装置5000的侧视图和俯视图。
第五实施方式因为仅在单轴方向激振,所以振动台5400不经由XY滑块,而直接安装于Z轴激振单元5300的可动部5320的上表面。
此外,4个可动部支承机构5340直接支承振动台5400而非Z轴激振单元5300的可动部5320。因而,可有效抑制振动台在Y轴方向和Z轴方向的振动噪音。
此外,激振装置5000包括用于将被测体W从上方按压于振动台5400的门型的反作用力框架5600。反作用力框架5600固定于Z轴激振单元5300的固定部(筒状体)310的上表面。此外,反作用力框架5600的梁部5610的下表面设置有固定被测体W的卡盘装置5610。卡盘装置5610包括检测施加于被测体W的Z轴方向的力的载荷传感器(或压电式载荷传感器)。
通过Z轴激振单元5300的空气弹簧356(图12)的作用,在振动台5400与反作用力框架5600之间夹着被测体W,并对被测体W施加规定的静载荷。即,采用第五实施方式的激振装置5000时,能够对被测体W施加规定的静载荷,进行激振被测体W的测试。
<第六实施方式>
接着,说明本实用新型的第六实施方式,第六实施方式是包括2个激振单元(X轴激振单元6100、Z轴激振单元6300)的两轴激振装置的一例。以下第六实施方式的说明,主要针对与第一实施方式的差异点,而省略与第一实施方式共通的结构的说明。
图39和图40分别是本实用新型第六实施方式的激振装置6000的俯视图和侧视图。
第六实施方式中,在两个方向(各激振单元的驱动方向和与其垂直的1个方向)激振振动台6400。因而,各激振单元6100、6300与振动台5400在其他激振单元6300、6100的驱动方向上可滑动地连结。具体而言,X轴激振单元6100与振动台6400通过Z轴滑块6160能够在Z轴方向上滑动地连结,Z轴激振单元6300与振动台6400通过X轴滑块6360能够在Z轴方向上滑动地连结。
Z轴滑块6160包括:Z轴直线导向器6164;和将该Z轴直线导向器6164与X轴激振单元6100的可动部连结的连结臂6162。Z轴直线导向器6164包括安装1个Z轴滑架的1条Z轴轨道。此外,Z轴滑架固定于连结臂6162,Z轴轨道经由中继臂6168固定于振动台6400的侧面。
X轴滑块6360包括2个X轴直线导向器6164。各X轴直线导向器6164包括用于安装3个X轴滑架的1条X轴轨道。
X轴激振单元6100的固定部经由支承单元6150固定于装置底座6500。此外,Z轴激振单元6300的固定部经由支承单元6350固定于装置底座6500。
支承单元6350为与第一实施方式的支承单元350大致相同的结构。另外,支承单元6150与第一实施方式的支承单元150不同,设置有在Z轴方向上排列配置的2个空气弹簧6156,取代弹簧机构156。
X轴激振单元6100中,在水平制动器的固定部的Y轴方向两侧面形成方槽6110a。此外,在支承单元的可动块形成与方槽6110a嵌合的突出部6158a。通过该方槽6110a与突出部6158a的嵌合,X轴激振单元6100的固定部相对于支承单元的可动块不在X轴方向上移动。
以上是本实用新型例示的实施方式的说明。本实用新型的实施方式不限于上述说明,在通过本申请技术方案的记载所表现的技术性思想范围内可作各种变形。例如,根据本说明书中例示性明示的实施方式等的结构和/或本说明书中的记载适当组合本领域技术人员常用的实施方式等的结构而得到的结构,也包含于本申请实用新型的实施方式中。
上述各实施方式是将本实用新型应用于电动型激振装置的例,不过本实用新型不限定于该结构,使用其他种类的激振单元(例如,组合旋转电动机或油压旋转马达与进给丝杆机构等旋转-直动转换机构的直动激振单元、线性马达等)的激振装置也能够应用于本实用新型。
例如,第一实施方式的激振装置1是将本实用新型适用于3轴电动型激振装置的例,当然,本实用新型也能够应用于单轴和两轴的电动型激振装置。
此外,第一实施方式是使用空气弹簧作为衰减支承单元350(固定部支承机构)的振动的缓冲手段,但是也可使用具有防振效果的其他种类的弹簧(例如钢制的螺旋弹簧)或弹性体(防振橡胶等)而构成。
滑动连结机构各轴的直线导向器数量(1支、2支、3支、4支、5支以上)和配置,依振动台的大小、被测体的大小或重量分布、和测试条件(频率、振幅)等而适当选择。此外,第一实施方式的XY滑块360包括的交叉导向器364数量也不限于4个,也可依振动台的大小、被测体的载荷和测试条件等而为5个、6个、7个、8个、9个或其以上。
此外,第五实施方式的单轴激振装置是包括反作用力框架5600,不过也可以不具备反作用力框架5600而构成。此外,也可以在2轴和3轴激振装置中设置反作用力框架而构成。此时,反作用力框架例如固定于装置底座。
附图标记的说明
1…电动型3轴激振装置(激振装置),
10…机构部,
20…控制部,
30…计测部,
40…电源部,
50…接口部,
100…X轴激振单元,
160…YZ滑块,
200…Y轴激振单元,
260…ZX滑块,
300…Z轴激振单元,
360…XY滑块,
400…振动台,
500…装置底座。
Claims (10)
1.一种直线导向器,其特征在于,包括:
轨道;和
在该轨道上移动的滑架,
所述滑架具有设置了多个安装孔的安装面,
所述多个安装孔的排列具有以所述安装面的垂线为对称轴的4次旋转对称性。
2.如权利要求1所述的直线导向器,其特征在于:
包括设置在所述轨道与所述滑架之间,伴随所述滑架的移动而在所述轨道的轨道面上滚动的滚动体,
所述滚动体为所述滚柱或滚珠。
3.如权利要求1所述的直线导向器,其特征在于:
所述安装孔的中心軸与所述安装面垂直。
4.如权利要求1至3中任一项所述的直线导向器,其特征在于:
所述安装面设置在所述滑架的上表面,
与所述安装面垂直的所述滑架的上下方向为与所述滑架的移动方向垂直的方向,
所述滑架的横向为与所述上下方向和所述移动方向两个方向垂直的方向,
在所述滑架的横向两缘部中的所述移动方向中央部形成从上方看时为呈U字状缺口的U字缺口部。
5.如权利要求4所述的直线导向器,其特征在于:
在所述滑架的横向两缘部中的所述移动方向两端部形成从上方看时为呈L字状缺口的L字缺口部。
6.如权利要求5所述的直线导向器,其特征在于:
所述滑架在所述U字缺口部与所述L字缺口部之间具有凸缘部,
所述安装孔形成于所述凸缘部。
7.如权利要求1所述的直线导向器,其特征在于:
所述多个安装孔为切孔和螺孔的任一方。
8.一种交叉导向器,其特征在于,包括:
第一直线导向器,其为权利要求1至7中任一项所述的直线导向器;
第二直线导向器,其为权利要求1至7中任一项所述的直线导向器;和
将所述第二直线导向器的滑架固定于所述第一直线导向器的滑架的螺栓,
所述第一直线导向器的所述安装孔为切孔,
所述第二直线导向器的所述安装孔为螺孔,
通过将穿过所述第一直线导向器的切孔的所述螺栓拧入到所述第二直线导向器的螺孔中,所述第二直线导向器的滑架被直接固定于所述第一直线导向器的滑架。
9.如权利要求8所述的交叉导向器,其特征在于:
所述第一直线导向器的安装面与所述第二直线导向器的安装面重叠。
10.如权利要求8所述的交叉导向器,其特征在于:
所述第一直线导向器的滑架和所述第二直线导向器的滑架组装成彼此的移动方向相差90度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |