JP2010175532A

JP2010175532A - Vibration test apparatus

Info

Publication number: JP2010175532A
Application number: JP2009037443A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsumoto; 繁松本; Hiroshi Miyashita; 博至宮下; Kazuhiro Murauchi; 一宏村内; Masanobu Hasegawa; 正伸長谷川
Original assignee: Kokusai Keisokuki KK
Current assignee: Kokusai Keisokuki KK
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator capable of oscillating a table with a large amplitude without enlarging/complicating an apparatus. <P>SOLUTION: The vibration test apparatus includes first and second actuators capable of oscillating the table in the first and the second directions and first and second coupling means of coupling the table to each of the first and the second actuators so as to slide in the second and the first directions. The coupling means has a plurality of rollers each of which slidably couples the table to the actuator by a linear guide mechanism having rails and a liner block slidable along the rails and is disposed so that a cylindrical surface thereof is sandwiched between the rail and a recessed portion of the runner block; a rolling groove which is formed inside the liner block and rolls a roller in the sliding direction of the liner block; and a shelter path linking to both ends of the rolling groove in the sliding direction so as to form a closed circuit, thus circulating the plurality of rollers in the closed circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、振動試験装置に関連する。 The present invention relates to a vibration test apparatus.

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、疲労によって破損する、或いは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、被検体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 its shape and characteristics may change. Therefore, when developing a machine product or machine part, it is desirable to repeatedly apply a load to the subject and observe the behavior.

このような目的のために、振動試験装置が使用される。振動試験装置は、例えば特許文献１に記載されている装置のように、テーブルの上に被検体を固定し、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 such purposes, a vibration testing device is used. The vibration test apparatus, for example, as in the apparatus described in Patent Document 1, fixes a subject on a table and vibrates the table in the direction of one axis, three axes, or six axes by an external actuator. Is.

上記公報には、テーブルを三段に重ね、上段のテーブルに被検体を固定する構成（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 the tables are stacked in three stages and the subject 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、振動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。 Further, the above publication discloses another configuration of the vibration test apparatus that can vibrate 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被検体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 resulting from the unbalanced load may be included in the vibration applied to the subject.

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.

上記の目的を達成するため、本発明の振動試験装置は、テーブルを第１及び第２の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及び第２のアクチュエータに対して夫々第２及び第１の方向にスライド可能に連結する第１及び第２の連結手段とを有し、第１及び第２の連結手段は夫々レールとこのレールに沿ってスライド可能なランナーブロックを備えたリニアガイド機構によってテーブルとアクチュエータとをスライド可能に連結し、ランナーブロックは、レールを囲む凹部と、その円筒面がレールと前記凹部の間に挟み込まれるように配置される複数のローラと、前記凹部に取り付けられ、前記ローラの軸方向両端をガイドして該ローラが前記ランナーブロックのスライド方向に転動するための転動溝を形成するローラ保持部材と、ランナーブロックの内部に形成され、ローラをランナーブロックのスライド方向に転動させる転動溝と閉回路を形成するように転動溝のスライド方向両端と繋がっている退避路とを有し、複数のローラが閉回路を循環する。 In order to achieve the above object, the vibration test apparatus of the present invention includes a first and second actuator capable of exciting the table in the first and second directions, and the table with respect to the first and second actuators. First and second connecting means slidably connected in the second and first directions, respectively, and the first and second connecting means are each a rail and a runner block slidable along the rail. The runner block includes a recess that surrounds the rail, and a plurality of rollers that are disposed so that a cylindrical surface thereof is sandwiched between the rail and the recess. A roller that is attached to the recess and guides both axial ends of the roller to form a rolling groove for the roller to roll in the sliding direction of the runner block. A holding member, a rolling groove formed inside the runner block and rolling the roller in the sliding direction of the runner block, and a retreat path connected to both ends of the rolling groove in the sliding direction so as to form a closed circuit. And a plurality of rollers circulate in the closed circuit.

本発明の振動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被検体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 vibration test apparatus of the present invention, each actuator is slidable with respect to the table in a direction perpendicular to the excitation direction of the actuator. 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 subject. 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、本発明の試験装置においては、レールとランナーブロックとの間にローラを設けて形成したリニアガイド機構を介してアクチュエータとテーブルとが連結されている。このような構成のリニアガイド機構は、ランナーブロック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。また、各ローラとレール及びランナーブロックは、比較的大きい接触面積で当接しており、アクチュエータからの振動を応答遅れなくテーブルに伝達させることができる。このため、数１００Ｈｚ以上の比較的高い振動数でテーブルを加振させることができる。 In the test apparatus of the present invention, the actuator and the table are connected via a linear guide mechanism formed by providing a roller between the rail and the runner block. The linear guide mechanism having such a configuration can smoothly move the runner block along the rail even when a heavy load is applied to the runner block. Further, each roller, the rail, and the runner block are in contact with each other with a relatively large contact area, and vibration from the actuator can be transmitted to the table without a response delay. For this reason, the table can be vibrated at a relatively high frequency of several hundred Hz or more.

図１は、本発明の実施形態による振動試験装置の上面図である。FIG. 1 is a top view of a vibration testing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は、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。FIG. 2 is a side view of the first actuator according to the embodiment of the present invention viewed from the Y-axis direction. 図３は、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。FIG. 3 is a top view of the first actuator according to the embodiment of the present invention. 図４は、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。FIG. 4 is a side view of the table and the third actuator according to the embodiment of the present invention viewed from the X-axis direction. 図５は、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。FIG. 5 is a side view of the table and the third actuator according to the embodiment of the present invention viewed from the Y-axis direction. 図６は、本発明の実施形態による振動試験装置における制御システムのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a control system in the vibration test apparatus according to the embodiment of the present invention. 図７は、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。FIG. 7 is a cross-sectional view of the semi-rigid coupling according to the embodiment of the present invention. 図８は、本発明の実施形態によるリニアガイド機構を、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。FIG. 8 is a cross-sectional view of the linear guide mechanism according to the embodiment of the present invention cut along one surface perpendicular to the long axis direction of the rail. 図９は、図８のＩ−Ｉ断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 図１０は、図８のＩＩ−ＩＩ断面図である。10 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 図１１は、本発明の実施形態によるリニアガイド機構のランナーブロックのローラの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a roller of the runner block of the linear guide mechanism according to the embodiment of the present invention. 図１２は、本発明の実施形態によるリニアガイド機構のレールの取り付け構造を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a rail mounting structure of the linear guide mechanism according to the embodiment of the present invention.

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振動試験装置の上面図である。本実施形態の振動試験装置１は、振動試験の対象である被検体をテーブル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及びその上の被検体を直交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 a vibration testing apparatus according to an embodiment of the present invention. The vibration test apparatus 1 of the present embodiment fixes a subject to be subjected to 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 subject 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振動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被検体を加振することができる。 FIG. 6 is a block diagram of a control system of the vibration test 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 subject 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、この突出部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、振動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, and the position of the base plate is brought into contact with the side surface of the corresponding base plate. Can be fine-tuned. 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 a vibration test. Yes. 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. is 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. is 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。振動試験装置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 feedback control 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及び被検体を支えるため、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 this embodiment, the movable frame 432 supports the relatively heavy table 100 and the subject, so that the distance between the X-axis rail 434 and the Y-axis rail 435 is set to the Y-axis rail 234 of the first actuator 200 and It is wider than the Z-axis 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被検体をテーブル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 subject having a particularly high center of gravity and a large weight 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。振動試験装置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被検体を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. Therefore, in the present embodiment, the three actuators 200, 300, and 400 can be simultaneously driven to vibrate the table 100 and the subject fixed on the table 100 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、ナイロン製の内輪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 a nylon inner ring 461, a pair of duralumin outer rings 462 and 463, and a plurality (six in this embodiment) of bolts 464 that fasten them. It is a semi-rigid coupling. 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 each other. 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、４６２３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 4623, 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、粘弾性体であるナイロン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、振動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 nylon 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 maximum in the natural frequency of the drive shaft 412a when compared in the measurement frequency region in the vibration 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リニアガイド機構を備えた連結部が設けられている。また、同様のリニアガイド機構が、アクチュエータ２００、３００、４００に設けられており、このリニア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。これらのリニア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の中間ステージ４３１のＹ軸ランナーブロック４３１ｂ及びＹ軸レール４３５から構成されるリニアガイド機構（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 linear 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 linear guide mechanism is provided in each of the actuators 200, 300, and 400, and this linear guide mechanism is used to guide the nut of the ball screw mechanism of each actuator. The configuration of these linear guide mechanisms will be described in detail with reference to the drawings. The following description is about the linear guide mechanism (FIG. 5) composed of the Y-axis runner block 431 b and the Y-axis rail 435 of the intermediate stage 431 of the third actuator 400, but the other guide mechanisms are the same. It is the composition.

図８は、ランナーブロック４３１ｂ及びレール４３５を、レール４３５の長軸方向に垂直な一面で切断した断面図であり、図９及び１０は、夫々図８のＩ−Ｉ断面図及びＩＩ−ＩＩ断面図である。図８に示されるように、ランナーブロック４３１ｂにはレール４３５を囲むように凹部４３１ｆが形成されている。この凹部４３１ｆとレール４３５の外周面との間には、ローラ保持部材４３１ｇが挟み込まれている。このローラ保持部材４３１ｇによって、凹部４３１ｆとレール４３５の外周面との隙間に、軸方向に延びる４本の転動溝４３１ｃ、４３１ｃ’が形成される。この転動溝４３１ｃ、４３１ｃ’には、多数のステンレス鋼製のローラ４３１ｄが収納されている。ローラ４３１ｄは、その軸方向両端がローラ保持部材４３１ｇによって保持され、円筒面がランナーブロック４３１ｂの凹部４３１ｆとレール４３５の外周面の双方に当接するようになっている。ランナーブロック４３１ｂの凹部４３１ｆとレール４３５の外周面との間隔は、ローラ４３１ｄの径に略等しく、ローラ４３１ｄは、あそびのほとんど無い状態でランナーブロック４３１ｂの凹部４３１ｆ及びレール４３５の外周面に密着する。 8 is a cross-sectional view of the runner block 431b and the rail 435 cut along a plane perpendicular to the major axis direction of the rail 435. FIGS. 9 and 10 are a cross-sectional view taken along lines II and II-II in FIG. FIG. As shown in FIG. 8, the runner block 431b has a recess 431f so as to surround the rail 435. A roller holding member 431g is sandwiched between the recess 431f and the outer peripheral surface of the rail 435. By this roller holding member 431g, four rolling grooves 431c and 431c 'extending in the axial direction are formed in the gap between the recess 431f and the outer peripheral surface of the rail 435. A large number of stainless steel rollers 431d are accommodated in the rolling grooves 431c and 431c '. Both ends of the roller 431d in the axial direction are held by roller holding members 431g, and the cylindrical surface is in contact with both the recess 431f of the runner block 431b and the outer peripheral surface of the rail 435. The distance between the recess 431f of the runner block 431b and the outer peripheral surface of the rail 435 is substantially equal to the diameter of the roller 431d, and the roller 431d is in close contact with the recess 431f of the runner block 431b and the outer peripheral surface of the rail 435 with little play. .

ランナーブロック４３１ｂの内部には、転動溝４３１ｃの夫々と略平行な退避路４３１ｅが２本設けられている。図９に示されるように、レール退避路４３１ｅは、ローラ４３１ｄを収容するチューブをＣ字形状に屈曲して形成したものである。転動溝４３１ｃと退避路４３１ｅとは、夫々の両端で接続されており、ローラ４３１ｄを循環させるための循環路を形成する。また、図１０に示されるように、ランナーブロック４３１ｂの内部には、転動溝４３１ｃ’の夫々と略平行な退避路４３１ｅ’が２本設けられており、退避路４３１ｅ’及び転動溝４３１ｃ’もまた、同様の循環路を形成する。 In the runner block 431b, two retreat paths 431e that are substantially parallel to the respective rolling grooves 431c are provided. As shown in FIG. 9, the rail retracting path 431e is formed by bending a tube that accommodates the roller 431d into a C-shape. The rolling groove 431c and the retreat path 431e are connected at both ends, and form a circulation path for circulating the roller 431d. Further, as shown in FIG. 10, two retreat paths 431e ′ substantially parallel to the rolling grooves 431c ′ are provided in the runner block 431b, and the retreat paths 431e ′ and the rolling grooves 431c are provided. 'Also forms a similar circuit.

このため、ランナーブロック４３１ｂがレール４３５に対して移動すると、多数のローラ４３１ｄが転動溝４３１ｃ、４３１ｃ’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、多数のローラ４３１ｄでランナーブロック４３１ｂを支持可能であると共にローラ４３１ｄ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４３１ｂをレール４３５に対してスムーズに移動させることができる。 For this reason, when the runner block 431b moves relative to the rail 435, a large number of rollers 431d circulate in the circulation path while rolling on the rolling grooves 431c and 431c '. For this reason, even if a heavy load is applied in a direction other than the rail axial direction, the runner block 431b can be supported by a large number of rollers 431d and the resistance in the rail axial direction is kept small by rolling the rollers 431d. The runner block 431b can be smoothly moved with respect to the rail 435.

本実施形態においては、ランナーブロック４３１ｂの凹部４３１ｆとレール４３５の外周面との間隔ｄ（図１０、図１１）は、ローラ４３１ｄの径よりわずかに（１マイクロメートル以下）大きい程度の長さとなっている。このような状態においては、ランナーブロック４３１ｂ及びレール４３５にローラ４３１ｄからのプリロードが加わって、ローラ４３１ｄの外周面がランナーブロック４３１ｂの凹部４３１ｆ及びレール４３５の外周面に密着した状態となる。そして、レール４３５の軸方向以外の方向の荷重がランナーブロック４３１ｂ及びレール４３５の一方に加わった場合、その荷重はローラ４３１ｄを介して、応答遅れを殆ど起こすことなく他方に伝達される。このため、アクチュエータ２００〜４００を数１００Ｈｚ程度の高い周波数で往復駆動させたとしても、その振動は中間ステージを介して確実にテーブル１００に伝達される。すなわち、本実施形態の振動試験装置１によれば、高周波でテーブル１００を振動させることができる。 In the present embodiment, the distance d (FIGS. 10 and 11) between the recess 431f of the runner block 431b and the outer peripheral surface of the rail 435 is a length that is slightly larger (1 micrometer or less) than the diameter of the roller 431d. ing. In such a state, the preload from the roller 431d is applied to the runner block 431b and the rail 435, and the outer peripheral surface of the roller 431d is in close contact with the concave portion 431f of the runner block 431b and the outer peripheral surface of the rail 435. When a load in a direction other than the axial direction of the rail 435 is applied to one of the runner block 431b and the rail 435, the load is transmitted to the other via the roller 431d with almost no response delay. For this reason, even if the actuators 200 to 400 are driven to reciprocate at a high frequency of about several hundred Hz, the vibration is reliably transmitted to the table 100 through the intermediate stage. That is, according to the vibration test apparatus 1 of the present embodiment, the table 100 can be vibrated at a high frequency.

図８に示されているように、４本の転動溝４３１ｃ、４３１ｃ’に配置された４列のローラ４３１ｄは、その軸が、レール４３５の軸に直交する面上において９０°おきとなるよう配置されている。 As shown in FIG. 8, the four rows of rollers 431 d arranged in the four rolling grooves 431 c and 431 c ′ have their axes every 90 ° on the plane orthogonal to the axis of the rail 435. It is arranged as follows.

各ローラ４３１ｄがこのように配置されているため、ランナーブロック４３１ｂからレール４３５の上面に向かう方向（図８において上から下に向かう方向）の荷重が加わる場合、この荷重は、主として２本の溝４３１ｃ’に配置された２列のローラ４３１ｄが受ける。また、ランナーブロック４３１ｂに、レール４３５の上面から離れるような方向（図８において下から上に向かう方向）の荷重が加わる場合は、この荷重は、主として２本の溝４３１ｃに配置された２列のローラ４３１ｄが受ける。 Since each roller 431d is arranged in this way, when a load is applied in the direction from the runner block 431b to the upper surface of the rail 435 (the direction from the top to the bottom in FIG. 8), the load mainly includes two grooves. Two rows of rollers 431d arranged at 431c ′ receive the rollers. Further, when a load in a direction away from the upper surface of the rail 435 (a direction from the bottom to the top in FIG. 8) is applied to the runner block 431b, this load is mainly applied to two rows arranged in the two grooves 431c. The roller 431d receives.

また、ランナーブロック４３１ｂに、その一方の側面（図中左側）から他方の側面（図中右側）に向かう方向の荷重が加わる場合は、その荷重は、主として転動溝４３１ｃ及び４３１ｃ’の一方（図中左側）に配置されている２列のローラ４３１ｄが受ける。一方、ランナーブロック４３１ｂに、その他方の側面から一方の側面に向かう方向の荷重が加わる場合は、その荷重は、主として転動溝４３１ｃ及び４３１ｃ’の他方（図中右側）に配置されている２列のローラ４３１ｄが受ける。 Further, when a load is applied to the runner block 431b in a direction from one side surface (left side in the figure) to the other side surface (right side in the figure), the load is mainly applied to one of the rolling grooves 431c and 431c ′ ( Two rows of rollers 431d arranged on the left side in the drawing receive. On the other hand, when a load in the direction from the other side surface to the one side surface is applied to the runner block 431b, the load is mainly disposed on the other (right side in the drawing) of the rolling grooves 431c and 431c ′. A row of rollers 431d receives.

さらに、ランナーブロック４３１ｂに、レール４３５の軸方向周りのねじり荷重が加わる場合、そのねじり荷重の方向が図８中時計回りであれば、その荷重は、主として転動溝４３１ｃの一方（図中左側）に配置されるローラ４３１ｄと、転動溝４３１ｃ’の他方（図中右側）に配置されるローラ４３１ｄが受ける。ねじり荷重の方向が図８中反時計回りであれば、その荷重は、主として転動溝４３１ｃの他方に配置されるローラ４３１ｄと、転動溝４３１ｃ’の一方に配置されるローラ４３１ｄが受ける。 Furthermore, when a torsional load around the axial direction of the rail 435 is applied to the runner block 431b, if the direction of the torsional load is clockwise in FIG. 8, the load is mainly one of the rolling grooves 431c (left side in the figure). 431d and the roller 431d disposed on the other (right side in the figure) of the rolling groove 431c ′. If the direction of the torsional load is counterclockwise in FIG. 8, the load is mainly received by the roller 431d disposed on the other side of the rolling groove 431c and the roller 431d disposed on one side of the rolling groove 431c '.

このように、本実施形態においては、ランナーブロック４３１ｂに図８中上下方向、左右方向、ねじり方向の荷重の何れが加わった場合であっても、それらの荷重は常に２列のローラ４３１ｄが受けるようになっている。このため、本実施形態のリニアガイド機構は、これらの方向に大荷重が加わったとしても、特定の列のローラ４３１ｄのみに荷重が加わってローラ４３１ｄが破損に至ることはなく且つスムーズに転動可能であり、ローラ４３１ｄによってランナーブロック４３１ｂはレール４３５に沿ってスムーズに移動可能である。 As described above, in this embodiment, even when any load in the vertical direction, the horizontal direction, or the torsional direction in FIG. 8 is applied to the runner block 431b, these loads are always received by the two rows of rollers 431d. It is like that. For this reason, the linear guide mechanism of this embodiment does not cause damage to the roller 431d by applying a load only to the roller 431d in a specific row even when a large load is applied in these directions, and smoothly rolls. The runner block 431b can be smoothly moved along the rail 435 by the roller 431d.

ランナーブロック４３１ｂのローラ４３１ｄの斜視図を図１１に示す。図１１に示されるように、本実施形態の振動試験装置１に使用されるランナーブロックのローラ同士の間には、リテーナ４３１ｈが設けられている。リテーナ４３１ｈは、隣接する二本のローラ４３１ｄの外周面と当接する二つの円筒面を有し、この円筒面を介してリテーナ４３１ｈはローラ４３１ｄに接触する。リテーナ４３１ｈの２円筒面の軸は、互いに平行となっている。そして、リテーナ４３１ｈがその前後でローラ４３１ｄに接触しているため、循環路中のローラ４３１ｄはその軸方向が平行となるように整列される。このため、ローラ４３３ｂは循環路内をガタつくことなくスムーズに循環する。 A perspective view of the roller 431d of the runner block 431b is shown in FIG. As shown in FIG. 11, a retainer 431 h is provided between the rollers of the runner block used in the vibration test apparatus 1 of the present embodiment. The retainer 431h has two cylindrical surfaces that are in contact with the outer peripheral surfaces of the two adjacent rollers 431d, and the retainer 431h contacts the roller 431d through the cylindrical surfaces. The axes of the two cylindrical surfaces of the retainer 431h are parallel to each other. Since the retainer 431h is in contact with the roller 431d before and after the retainer 431h, the rollers 431d in the circulation path are aligned so that their axial directions are parallel. For this reason, the roller 433b circulates smoothly in the circulation path without rattling.

また、リテーナ４３１ｈを有さないようなリニアガイド機構においては、ローラ４３１ｄ同士が比較的小さい接触面積にて接触するため、接触部には大きな応力が加わる。これに対し、本実施形態のリニアガイド機構は、ローラ４３１ｄとリテーナ４３１ｈの円筒面同士が比較的広い接触面積にて接触し、この接触によってローラ４３１ｄに加わる応力は比較的小さく保たれる。そのため、本実施形態のリニアガイド機構は、リテーナを有さないものと比べ、ローラ４３１ｄの破損や磨耗を抑えることができる。 Further, in the linear guide mechanism that does not have the retainer 431h, the rollers 431d contact each other with a relatively small contact area, so that a large stress is applied to the contact portion. On the other hand, in the linear guide mechanism of this embodiment, the cylindrical surfaces of the roller 431d and the retainer 431h are in contact with each other with a relatively wide contact area, and the stress applied to the roller 431d by this contact is kept relatively small. Therefore, the linear guide mechanism of the present embodiment can suppress the damage and wear of the roller 431d as compared with the linear guide mechanism that does not have a retainer.

さらに、本実施形態のリニアガイド機構は、ローラ４３１ｄ同士が直接接触しないようになっている。ローラ４３１ｄ同士が直接接触すると騒音が発生するが、本実施形態においては、ローラ４３１ｄの間にリテーナ４３１ｈが配置されているため、このような騒音を抑えることができる。 Furthermore, the linear guide mechanism of the present embodiment is configured such that the rollers 431d do not directly contact each other. Although noise is generated when the rollers 431d are in direct contact with each other, in the present embodiment, since the retainer 431h is disposed between the rollers 431d, such noise can be suppressed.

次いで、本実施形態のリニアガイド機構のレールの取り付け構造について説明する。図１２は、第３アクチュエータ４００の稼働フレーム４３２の天坂４３２ｂに取り付けられたＹ軸レール４３５を示す斜視図である。なお、このレールの取り付け構造は、本実施形態の振動試験装置で使用されている他のレールについても同様である。 Next, the rail mounting structure of the linear guide mechanism of this embodiment will be described. FIG. 12 is a perspective view showing the Y-axis rail 435 attached to the Tensaka 432b of the operating frame 432 of the third actuator 400. FIG. The rail mounting structure is the same for other rails used in the vibration testing apparatus of this embodiment.

図１２に示されるように、天坂４３２ｂには、レール４３５と略同じ幅の溝４３２ｃが形成されており、レール４３５は、この溝４３２ｃに嵌め込まれている。レール４３５には、その軸方向に並んで配置された複数の貫通孔４３５ａが形成されている。また、図中には示されていないが、溝４３２の底の貫通孔４３５ａに対応する位置には、複数のボルト穴が形成されている。レール４３５は、貫通孔４３５ａにボルト４３５ｂを通して、天坂４３２ｂのボルト穴にねじ込むことによって、天坂４３２ｂに固定される。 As shown in FIG. 12, a groove 432c having a width substantially the same as that of the rail 435 is formed in the Tensaka 432b, and the rail 435 is fitted into the groove 432c. The rail 435 is formed with a plurality of through holes 435a arranged side by side in the axial direction. Although not shown in the drawing, a plurality of bolt holes are formed at positions corresponding to the through holes 435a at the bottom of the groove 432. The rail 435 is fixed to the Tensaka 432b by screwing the bolts 435b through the through holes 435a and into the bolt holes of the Tensaka 432b.

本実施形態においては、レール４３５の貫通孔４３５ａの間隔（及び天坂のボルト穴の間隔）ｓは、レール４３５の幅ｗの５０〜８０％、好ましくは６０〜７０％と比較的短くなっている。このように、ボルト４３５ｂの取り付け間隔を比較的短くすることによって、レール４３５は撓むことなく天坂４３２ｂに強固に固定される。 In the present embodiment, the interval between the through holes 435a of the rail 435 (and the interval between the bolt holes of Amanzaka) s is relatively short, 50 to 80%, preferably 60 to 70% of the width w of the rail 435. Yes. Thus, by relatively shortening the mounting interval of the bolts 435b, the rail 435 is firmly fixed to the Azaka 432b without bending.

１振動試験装置
２装置ベース
１００テーブル
２００第１アクチュエータ
３００第２アクチュエータ
４００第３アクチュエータ
４３１ｂＹ軸ランナーブロック
４３１ｃ、４３１ｃ’ 転動溝
４３１ｅ、４３１ｅ’ 退避路
４３１ｈリテーナ
４３１ｄローラ
４３５Ｙ軸レール
４３５ａ貫通孔
４３５ｂボルト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration test apparatus 2 Apparatus base 100 Table 200 1st actuator 300 2nd actuator 400 3rd actuator 431b Y-axis runner block 431c, 431c 'Rolling groove 431e, 431e' Retraction path 431h Retainer 431d Roller 435 Y-axis rail 435a Through-hole 435b bolt

Claims

A vibration test apparatus that vibrates a table to which a subject is attached;
A second actuator capable of exciting the table in a second direction orthogonal to the first direction;
First connection means for slidably connecting the table to the first actuator in a second direction;
Second connection means for slidably connecting the table to the second actuator in a first direction;
Have
Each of the first and second connecting means includes a rail, a linear guide mechanism having a runner block that engages with the rail and is slidable along the rail, and the table and the first and second actuators. Slidably connected,
The runner block is
A recess surrounding the rail;
A plurality of rollers arranged such that the cylindrical surface is sandwiched between the rail and the recess;
A roller holding member that is attached to the recess, guides both axial ends of the roller, and forms a rolling groove for the roller to roll in the sliding direction of the runner block;
A retreat path formed inside the runner block and connected to both ends of the rolling groove in the sliding direction so as to form a closed circuit with the rolling groove;
Have
The vibration test apparatus, wherein the plurality of rollers are configured to circulate through the closed circuit.

The runner block has four closed circuits,
The four rows of rollers arranged in each of the four closed circuits are arranged so that their axes are every 90 ° on a plane orthogonal to the axis of the rail. The vibration test apparatus described.

3. The vibration test apparatus according to claim 1, wherein a diameter of the roller is smaller than an interval between the runner block and the rail in the rolling groove, and a difference thereof is 1 micrometer or less.

The vibration test apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a retainer is provided between two adjacent rollers to prevent contact between the rollers.

The vibration test apparatus according to claim 4, wherein the retainer has a cylindrical concave surface that comes into contact with the cylindrical surface of the roller.

A third actuator capable of exciting the table in a third direction perpendicular to both the first and second directions;
Third connection means for slidably connecting the table to the third actuator in first and second directions;
Further comprising
The first and second connecting means connect the table to the first and second actuators so as to be slidable in a third direction, respectively.
6. The vibration test apparatus according to claim 1, wherein the third connecting means connects the table and the first and second actuators slidably by the linear guide mechanism. .

Each of the first, second and third connecting means has an intermediate stage disposed between the first, second and third actuators and the table;
The intermediate stage of the first connecting means is slidable with respect to the table only in one of the second and third directions, and only either the other of the second or third directions. Slidable relative to the first actuator;
The intermediate stage of the second connecting means is slidable with respect to the table only in either the third or first direction, and only either the other of the third or first direction. Slidable relative to the second actuator;
The intermediate stage of the third connecting means is slidable with respect to the table only in one of the first and second directions, and only either one of the first or second directions. The vibration test apparatus according to claim 6, wherein the vibration test apparatus is slidable with respect to the third actuator.

The rail is fixed to the table and the actuator,
The vibration test apparatus according to claim 7, wherein the intermediate stage includes the runner block that engages with the rail of the table and the actuator.

The rail has a plurality of through holes arranged along its axial direction,
It is fixed to the table or the actuator through a bolt through each of the through holes,
The vibration test apparatus according to claim 1, wherein a mounting interval between the bolts is 50 to 80% of a width of the rail.

The vibration test apparatus according to claim 9, wherein a mounting interval of the bolts is 60 to 70% of a width of the rail.