JP2018185340A - 加振装置及び動電型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】動電型アクチュエータの可動部を中立位置に保持可能にする。【解決手段】本発明の一実施形態に係る動電型アクチュエータは、略筒状の固定部と、固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、固定部と可動部とを弾性的に連結して可動部を固定部に対して軸線方向における中立位置に弾性的に支持する中立ばね機構と、を備えたものである。【選択図】図１３

Description

本発明は、振動試験等に使用される加振装置、動電型アクチュエータ、クロスガイドウェイ、リニアガイドウェイ及び振動テーブルに関する。

振動テーブルを直交３軸方向に加振する３軸加振装置が知られている。特許文献１には、転動体を備えた転がり案内式のリニアガイドウェイ（以下、単に「リニアガイド」という。）を使用することにより、高周波数領域での加振を可能にした加振装置が記載されている。

直交３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）に加振するためには、例えば、振動テーブルと、該振動テーブルをＺ軸方向に加振するＺ軸アクチュエータとを、２軸スライダによって、Ｘ軸及びＹ軸方向にスライド可能に連結する必要がある。特許文献１の加振装置では、中間ステージ（連結板）を介して直交２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のリニアガイドのキャリッジ同士を連結したクロスガイドウェイ（以下、単に「クロスガイド」という。）により２軸スライダであるＸＹスライダが構成されている。

国際公開第２００９／０１１４３３号

しかしながら、特許文献１のクロスガイドの構成では、中間ステージを使用するため、部品点数が多く、クロスガイドは大きく重いものとなっていた。そして、このことが、加振装置の特に高周波数領域における性能を低くしていた。具体的には、加振装置の可動部が重くなるため、駆動に多くの電力を要し、また、加振可能な周波数の上限を低くしていた。更に、加振装置の可動部の共振周波数を下げるため、試験周波数領域における振動ノイズが多くなっていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クロスガイドの構造の簡略化により、クロスガイドの小型・軽量化を実現し、その結果として加振装置の周波数特性を向上させる点にある。

本発明の一実施形態に係る加振装置は、振動テーブルと、振動テーブルをＸ軸方向に加振するＸ軸加振ユニットと、振動テーブルをＹ軸方向に加振するＹ軸加振ユニットと、振動テーブルをＺ軸方向に加振するＺ軸加振ユニットと、振動テーブルとＺ軸加振ユニットとをＸ軸方向へスライド可能に連結する第１リニアガイドウェイと、振動テーブルとＺ軸加振ユニットとをＹ軸方向へスライド可能に連結する第２リニアガイドウェイと、を備え、Ｘ軸リニアガイドウェイが、Ｘ軸方向へ延びるＸ軸レールと、Ｘ軸レールとＸ軸方向にスライド可能に係合するＸ軸キャリッジと、を備え、Ｙ軸リニアガイドウェイが、Ｙ軸方向へ延びるＹ軸レールと、Ｙ軸レールとＹ軸方向にスライド可能に係合するＹ軸キャリッジと、を備え、Ｘ軸キャリッジがＹ軸キャリッジに直接固定されたものである。

上記の構成によれば、中間ステージを使用せずにリニアガイドウェイ方式のクロスガイドが構成されるため、小型・軽量化による加振装置の周波数特性の向上が可能になる。

また、本発明の一実施形態に係る加振装置は、Ｘ軸キャリッジをＹ軸キャリッジに固定するボルトを備え、Ｘ軸キャリッジには、キリ穴である第１キャリッジ取付穴が設けられていて、Ｙ軸キャリッジには、タップ穴である第２キャリッジ取付穴が設けられていて、第１キャリッジ取付穴に通されたボルトが第２キャリッジ取付穴に捩じ込まれて、Ｘ軸キャリッジがＹ軸キャリッジに直接固定されたものである。

この構成によれば、中間ステージを介さずに、ボルトのみでＸ軸キャリッジをＹ軸キャリッジに固定することが可能になる。

上記の加振装置において、Ｘ軸キャリッジには、Ｚ軸方向に延びる４つの第１キャリッジ取付穴が設けられていて、Ｙ軸キャリッジには、Ｚ軸方向に延びる４つの第２キャリッジ取付穴が設けられていて、４つの第１キャリッジ取付穴の中心線と、４つの第２キャリッジ取付穴の中心線が、ＸＹ平面上の所定の正方形の各頂点をそれぞれ通る構成としてもよい。

この構成によれば、第１キャリッジ取付穴と第２キャリッジ取付穴の配列がそれぞれＺ軸周りに２回回転対称性を有するため、Ｘ軸キャリッジに対してＹ軸キャリッジをＺ軸周りに９０度向きをずらしても、Ｘ軸キャリッジとＹ軸キャリッジとをボルトで直接連結することが可能になる。

上記の加振装置において、Ｘ軸キャリッジのＹ軸方向（横方向）両側のＸ軸方向（直動方向）中央部に、Ｚ軸方向（上下方向）から見てＵ字状に切り欠かれたＵ字切欠部が形成された構成としてもよい。

上記の加振装置において、Ｘ軸キャリッジのＹ軸方向両側のＸ軸方向両端部に、Ｚ軸方向から見てＬ字状に切り欠かれたＬ字切欠部が形成された構成としてもよい。

上記のＵ字切欠部及び／又はＬ字切欠部を設けることにより、Ｘ軸キャリッジの小型・軽量化が可能になる。

上記の加振装置において、Ｘ軸キャリッジは、Ｕ字切欠部とＬ字切欠部との間にフランジ部を有し、第１キャリッジ取付穴がフランジ部に形成された構成としてもよい。この構成は、言い換えれば、Ｙ軸方向両側部分に形成された第１キャリッジ取付穴の位置を外して、そのＸ軸方向両側にＵ字切欠部及びＬ字切欠部を設けた構成である。

この構成によれば、第１キャリッジ取付穴の位置を変えずに、Ｘ軸キャリッジを小型・軽量化することができる。

上記の加振装置において、Ｘ軸リニアガイドウェイが、Ｘ軸レールとＸ軸キャリッジとに挟み込まれた転動体であるローラーを備えた構成としてもよい。

この構成によれば、Ｘ軸リニアガイドウェイの剛性が向上し、耐荷重性（耐衝撃性）が向上すると共に、Ｘ軸リニアガイドウェイの共振周波数が向上して、Ｘ軸リニアガイドウェイに起因する振動ノイズが減少する。特に５００Ｈｚ以上の周波数で加振する場合に、振動ノイズの低減に顕著な効果が現れる。

上記の加振装置において、Ｙ軸キャリッジのＸ軸方向両側のＹ軸方向中央部に、Ｚ軸方向から見てＵ字状に切り欠かれた第２Ｕ字切欠部が形成され、Ｙ軸キャリッジのＸ軸方向両側のＹ軸方向両端部に、Ｚ軸方向から見てＬ字状に切り欠かれた第２Ｌ字切欠部が形成され、Ｙ軸キャリッジが、第２Ｕ字切欠部と第２Ｌ字切欠部との間に第２フランジ部を有し、第２キャリッジ取付穴が第２フランジ部に形成され、Ｙ軸リニアガイドウェイが、Ｙ軸レールとＹ軸キャリッジとに挟み込まれた転動体であるローラーを備えた構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る動電型アクチュエータは、略筒状の固定部と、固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、固定部と可動部とを弾性的に連結するばね機構と、を備える。

この構成によれば、ばね機構によって可動部と固定部とが弾性的に連結されるため、可動部が固定部から離脱したり、固定部の底部に衝突したりすることが防止される。

上記の動電型アクチュエータにおいて、ばね機構が、可動部を、固定部に対して、軸線方向における中立位置に弾性的に支持する中立ばね機構である構成としてもよい。

この構成によれば、可動部の位置の制御が可能になり、可動部を常に中立位置を中心に振動させることが可能になる。

上記の動電型アクチュエータにおいて、ばね機構が、可動部に固定されたロッドと、固定部に固定された弾性要素支持プレートと、ロッドと弾性要素支持プレートとの間に介在する第１及び第２弾性要素と、を備え、弾性要素支持プレートにはロッドが通される貫通穴が設けられていて、ロッドが、第１フランジ部と、弾性要素支持プレートを挟んで第１フランジ部と反対側に設けられた第２フランジ部と、を備え、第１フランジ部と弾性要素支持プレートとの間に第１弾性要素が介在し、第２フランジ部と弾性要素支持プレートとの間に第２弾性要素が介在する構成としてもよい。

この構成によれば、２つの弾性要素によって、正逆いずれの駆動方向に可動部が変位しても、確実に可動部を中立位置に引き戻すことが可能になる。

上記の動電型アクチュエータにおいて、第１及び第２弾性要素の少なくとも一方がばねを含む構成としてもよい。

上記の動電型アクチュエータにおいて、ばねがコイルばねである構成としてもよい。

コイルばねを使用することにより、比較的に大きな変位の制御が可能になる。

上記の動電型アクチュエータにおいて、第１及び第２弾性要素の少なくとも一方がゴム又は樹脂を含む構成としてもよい。

例えば防振ゴムや樹脂板のように、ゴム弾性体や粘弾性体等の高い緩衝性を有する材料から形成された弾性要素を使用することにより、小型のばね機構が実現する。

また、本発明の一実施形態に係る加振装置は、振動テーブルと、振動テーブルを鉛直方向に駆動する鉛直アクチュエータと、振動テーブルを水平方向に駆動する水平アクチュエータと、を備え、水平アクチュエータが、上記のいずれかの動電型アクチュエータである。

駆動方向に重力が作用しない水平アクチュエータにおいては、可動部を中立位置に保つためには、可動部を正逆２方向に引き戻す機能が必要であり、第１及び第２弾性要素を備えたばね機構（中立ばね機構）が有効である。

上記の加振装置において、鉛直アクチュエータが、略筒状の固定部と、固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、可動部を固定部に対して下方から支持する空気ばねと、を備えた構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係るリニアガイドウェイは、レールと、レールとスライド可能に係合するキャリッジと、を備え、キャリッジのキャリッジ上面に、正方形の各頂点を通る４つの第１キャリッジ取付穴が設けられていて、第１キャリッジ取付穴がキリ穴である。

また、本発明の一実施形態に係るリニアガイドウェイは、レールと、レールとスライド可能に係合するキャリッジと、を備え、キャリッジのキャリッジ上面に、正方形の各頂点を通る４つの第２キャリッジ取付穴が設けられていて、第２キャリッジ取付穴がタップ穴である。

上記のリニアガイドウェイにおいて、レールとキャリッジとの間に介在し、キャリッジのスライドに伴ってレール及びキャリッジの軌道面上を転がる転動体を備えた構成としてもよい。

上記のリニアガイドウェイにおいて、転動体がローラーである構成としてもよい。

上記のリニアガイドウェイにおいて、転動体がボールである構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係るクロスガイドウェイは、上記のいずれかの第１リニアガイドウェイと、上記のいずれかの第２リニアガイドウェイと、第１リニアガイドウェイのキャリッジと第２リニアガイドウェイのキャリッジとを固定するボルトと、を備え、第１リニアガイドウェイの第１キャリッジ取付穴に通されたボルトが第２リニアガイドウェイの第２キャリッジ取付穴に捩じ込まれて、第１リニアガイドウェイのキャリッジが第２リニアガイドウェイのキャリッジに直接固定されているものである。

上記のリニアガイドウェイにおいて、第１リニアガイドウェイのキャリッジと第２リニアガイドウェイのキャリッジとが、互いにスライド方向を９０度ずらして組み合わされた構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る加振装置は、振動テーブルとＺ軸アクチュエータとをＹ軸方向にスライド可能に連結する第１スライダと、振動テーブルとＹ軸アクチュエータとをＺ軸方向にスライド可能に連結する第２スライダとを備え、第２スライダのＺ軸レールが振動テーブルに固定される（構成Ａ）と共に、第１スライダのＹ軸レールの一つと、第２スライダのＺ軸レールの一つとが、略同一平面上に配置されたこと（構成Ｂ）を特徴としている。

上記構成Ａにより、第２スライダのＺ軸キャリッジにＺ軸方向の加振力が加わることが回避される。これにより、第２スライダのＺ軸キャリッジの振動に起因する振動ノイズが低減される。

また、上記構成Ｂにより、第１スライダのＹ軸キャリッジ及び第２スライダのＺ軸キャリッジにＺ軸回りの振動トルクが加わることが回避される。これにより、第１スライダのＹ軸キャリッジ及び第２スライダのＺ軸キャリッジの振動に起因する振動ノイズが低減される。

そして、上記構成Ａと上記構成Ｂを組み合わせることによって、リニアガイドに起因する高い周波数領域における主要な振動ノイズの要因の一つが排除され、振動ノイズが大幅に低減し、高い周波数領域における実用レベルの加振精度の実現を可能にするという作用効果が奏される。

特許文献１に記載された加振装置では、高い周波数領域において強く発生する振動ノイズのために、加振精度が制限されていた。このような振動ノイズには様々な要因が考えられるが、これまでその要因は特定されていなかった。

本発明者は、この振動ノイズの要因を調査する過程で、第２連結手段のＺ軸リニアガイドのレールを振動テーブルに固定する構成（構成Ａ）を採用した場合と、第１連結手段のＸ軸リニアガイドのレールと第２連結手段のＺ軸リニアガイドのレールとを同一平面（ＺＸ平面）上に配置する構成（構成Ｂ）を採用した場合に、それぞれ高い周波数領域における振動ノイズのレベルが低下することを発見した。更に、これら２つの構成を組み合わせたところ、振動ノイズのレベルが大きく低下し、高い周波数領域において実用レベルの加振精度を達成できることが判明した。

構成Ａ（第２連結手段のＺ軸リニアガイドのレールを振動テーブルに固定する）を採用した場合、振動テーブルをＺ軸方向に加振すると、第２連結手段のＺ軸リニアガイドは、レールのみが振動テーブルに追従してＺ軸方向に加振され、キャリッジはＺ軸方向には加振されない。リニアガイドのキャリッジは、レールと比べて、構造が複雑であり、尚且つ重量も大きいため、加振時に振動ノイズを発生し易い。従って、Ｚ軸リニアガイドのキャリッジのＺ軸方向への加振が回避されたことが、ノイズ低減の一因であると考えられる。

また、構成Ｂ（第１連結手段のＸ軸リニアガイドのレールと第２連結手段のＺ軸リニアガイドのレールとを同一平面上に配置する）を採用した場合、第２連結手段のＺ軸リニアガイドのレールから振動テーブルにＸ軸方向の加振力を加えても、第１連結手段のＸ軸リニアガイドのキャリッジにはＺ軸回りのトルクはかからない。また、このとき、第２連結手段のＺ軸リニアガイドのキャリッジにもＺ軸回りのトルクはかからない。Ｘ軸リニアガイドのキャリッジは、Ｚ軸方向の並進力に対しては特に高い剛性を有しているが、Ｚ軸回りのトルクに対しては比較的に剛性が低い。また、Ｚ軸リニアガイドのキャリッジは、Ｘ軸方向の並進力に対しては特に高い剛性を有しているが、Ｚ軸回りのトルクに対しては比較的に剛性が低い。従って、構成Ｂを採用することにより、第１連結手段のＸ軸リニアガイド及び第２連結手段のＺ軸リニアガイドの各キャリッジにＺ軸回りの振動トルクが加わるのが回避されたことが、ノイズ低減の一因であると考えられる。

また、上記の加振装置において、第２スライダが３つ以上の並列するＺ軸リニアガイドウェイを備えた構成としてもよい。

上記構成Ａの採用により、第２スライダの数を増やすことに伴う、鉛直方向に加振される質量の増加による加振精度の低下のデメリットよりも、剛性の強化により加振精度の向上のメリットが上回る。そのため、第２スライダが３つ以上の並列するＺ軸リニアガイドウェイを備えた構成を採用することにより、更に加振精度を向上させることが可能になる。

また、上記の加振装置において、第１スライダ、第２スライダ及び第３スライダの少なくとも一つが、転動体としてローラーを備えたローラーベアリング機構である構成としてもよい。

剛性の高いローラーベアリング機構を使用することにより、更に高水準の加振精度が実現する。

上記の加振装置において、Ｘ軸アクチュエータ、Ｙ軸アクチュエータ及びＺ軸アクチュエータが動電型アクチュエータであり、動電型アクチュエータが、略筒状の固定部と、固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、可動部を固定部の軸線方向に往復移動可能に側方から支持する複数の可動部支持機構と、を備え、可動部支持機構が、可動部の側面に固定され、固定部の軸線方向に延びるレールと、固定部に固定され、レールと軸線方向にスライド可能に係合するキャリッジと、を備えると共に、固定部の軸線の周囲に略等間隔に配置された構成としてもよい。

上記の加振装置において、第１スライダのＹ軸レールが振動テーブルに固定され、可動部が、固定部の中空部内に同軸に配置された円柱状部と、円柱状部の上端に取り付けられた、Ｙ軸方向に一辺を有する略矩形状の天板と、を備え、天板のＹ軸方向における長さが、円柱状部の外径よりも大きく、且つ、振動テーブルのＹ軸方向における長さ以上である構成としてもよい。

上記の加振装置において、２対の可動部支持機構を備え、可動部が２対の可動部支持機構により直交２方向にて両側から挟み込まれた構成としてもよい。

上記の加振装置において、可動部が、その一端から突出して固定部の軸線上に延びるロッドを備え、固定部が、ロッドを固定部の軸線方向に移動可能に支持する軸受を備えた構成としてもよい。

上記の加振装置において、加振装置が、ベースを備え、動電型アクチュエータが、固定部を支持する固定部支持機構を備え、固定部支持機構が、固定部に取り付けられた可動ブロックと、可動ブロックとベースとを固定部の軸線方向にスライド可能に連結するリニアガイドウェイと、ベースと可動ブロックとの間に配置され、軸線方向の振動の伝達を防止する緩衝手段と、を備えた構成としてもよい。

上記の加振装置において、緩衝手段が空気ばねである構成としてもよい。

上記の加振装置において、固定部支持機構が、ベースに固定された固定ブロックを備え、固定部支持機構のリニアガイドウェイ及び防振部材の少なくとも一方が、固定ブロックを介してベースに固定された構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る動電型アクチュエータは、ベースと、ベース上に取り付けられた固定部支持機構と、固定部支持機構によって支持された略筒状の固定部と、固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、を備え、固定部支持機構が、固定部に取り付けられた可動ブロックと、ベースと可動ブロックとを固定部の軸線方向にスライド可能に連結するリニアガイドウェイと、ベースと可動ブロックとを弾性的に連結するばね機構と、を備える。

上記の動電型アクチュエータにおいて、ベースに固定された固定ブロックを備え、リニアガイドウェイ及びばね機構の少なくとも一方が、固定ブロックを介してベースに取り付けられた構成としてもよい。

上記の動電型アクチュエータにおいて、ばね機構が、可動ブロックを、固定ブロックに対して、軸線方向における中立位置に弾性的に支持する中立ばね機構である構成としてもよい。

上記の動電型アクチュエータにおいて、ばね機構が、可動ブロックに固定されたロッドと、固定ブロックに固定された弾性要素支持プレートと、ロッドと弾性要素支持プレートとの間に介在する第１及び第２弾性要素と、を備え、弾性要素支持プレートにはロッドが通される貫通穴が設けられていて、ロッドは、第１フランジ部と、弾性要素支持プレートを挟んで第１フランジ部と反対側に設けられた第２フランジ部と、を備え、第１フランジ部と弾性要素支持プレートとの間に第１弾性要素が介在し、第２フランジ部と弾性要素支持プレートとの間に第２弾性要素が介在する構成としてもよい。

上記の動電型アクチュエータにおいて、弾性要素が空気ばねである構成としてもよい。

上記の動電型アクチュエータにおいて、一対の可動ブロックを備え、一対の可動ブロックが、固定部の軸線を挟む両側面に取り付けられた構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る加振装置は、上記のいずれかの動電型アクチュエータと、動電型アクチュエータによって軸線方向に加振される振動テーブルとを備える。

また、本発明の一実施形態に係る振動テーブルは、略正方形状の枠部と、枠部の第１方向に対向する第１縁部を連結する第１リブと、枠部の、第１方向と直交する、第２方向に対向する第２縁部を連結する第２リブと、第１縁部の外側面に取り付けられた、第１及び第２方向の両方向と直交する第３方向にスライド可能な第１リニアガイドウェイと、第２縁部の外側面に取り付けられた、第３方向にスライド可能な第２リニアガイドウェイと、を備え、第１リニアガイドウェイが第１リブの延長面上に配置され、第２リニアガイドウェイが第２リブの延長面上に配置されたものである。

また、上記の振動テーブルにおいて、枠部が、正方形の四隅が隅切りされた六角形状である構成としてもよい。

本発明の実施形態によれば、中間ステージを使用せずにリニアガイドウェイ方式のクロスガイドを構成することが可能になるため、小型・軽量化による加振装置の周波数特性の向上が可能になる。

本発明の実施形態に係る加振装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る加振装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る加振装置の側面図である。 本発明の実施形態に係るＺ軸加振ユニットの平面図である。 本発明の実施形態に係るＺ軸加振ユニットの側面図である。 本発明の実施形態に係るＺ軸加振ユニットの側面図である。 本発明の実施形態に係るＸ軸加振ユニットの平面図である。 本発明の実施形態に係るＸ軸加振ユニットの側面図である。 本発明の実施形態に係るＸ軸加振ユニットの正面図である。 本発明の実施形態に係る鉛直駆動用動電型アクチュエータの側面図である。 本発明の実施形態に係る鉛直駆動用動電型アクチュエータの正面図である。 本発明の実施形態に係る鉛直駆動用動電型アクチュエータの縦断面図である。 本発明の実施形態に係る水平駆動用動電型アクチュエータの中立ばね機構付近を拡大した縦断面図である。 本発明の実施形態に係るクロスガイドの外観図である。 本発明の実施形態に係るＡ型リニアガイドの平面図である。 本発明の実施形態に係るＡ型リニアガイドの側面図である。 本発明の実施形態に係るＡ型リニアガイドの正面図である。 本発明の実施形態に係るＢ型リニアガイドの平面図である。 本発明の実施形態に係るＢ型リニアガイドの側面図である。 本発明の実施形態に係るＢ型リニアガイドの正面図である。 中継フレームの天板に取り付けられるレールの配置を説明する図である。 ローラーベアリング式リニアガイドの横断面図である。 図２２のＩ−Ｉ断面図である。 リニアガイドのローラーとリテーナの配置関係を示した図である。 振動テーブル付近を拡大した平面図である。 Ｘ軸加振ユニットの支持ユニットのばね機構付近を拡大した図である。 本発明の実施形態に係る加振装置の駆動制御システムのブロック図である。 ボールベアリング式リニアガイドの横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る加振装置の振動テーブル付近を拡大した平面図である。 本発明の第２実施形態に係る加振装置の振動テーブル付近を拡大した側面図である。 本発明の第２実施形態に係るＺ軸加振ユニットの可動部の外観図である。 本発明の第２実施形態に係る中継フレームの外観図である 本発明の第２実施形態に係るＸＹスライダのＹ軸レールの斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る加振装置の振動テーブル付近を拡大した平面図である。 本発明の第４実施形態に係る加振装置の振動テーブル付近を拡大した平面図である。 本発明の第４実施形態に係る加振装置の振動テーブル付近を拡大した側面図である。 本発明の第５実施形態に係る加振装置の側面図である。 本発明の第５実施形態に係る加振装置の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る加振装置の平面図である。 本発明の第６実施形態に係る加振装置の側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
なお、各図において、同一の又は対応する要素については同一の又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る動電型３軸加振装置１（以下、「加振装置１」と略記する。）の機構部１０の平面図である。以下の説明において、図１における左右方向をＸ軸方向（右方向をＸ軸正方向）、上下方向をＹ軸方向（下方向をＹ軸正方向）、紙面に垂直な方向をＺ軸方向（紙面裏側から表側に向かう方向をＺ軸正方向）とする。なお、Ｚ軸方向は鉛直方向であり、Ｘ軸及びＹ軸方向は水平方向である。また、図２及び図３は、それぞれ加振装置１の側面図である。なお、図２はＹ軸負方向（図１における上方向）に向かって加振装置１を見た図であり、図３はＸ軸負方向（図１における左方向）に向かって加振装置１を見た図である。

図１に示されるように、加振装置１の機構部１０は、その上面に供試体（不図示）が固定される振動テーブル４００と、振動テーブル４００をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向にそれぞれ加振する３つの加振ユニット（Ｘ軸加振ユニット１００、Ｙ軸加振ユニット２００及びＺ軸加振ユニット３００）と、各加振ユニット１００、２００及び３００が取り付けられた装置ベース５００を備えている。

図４はＺ軸加振ユニット３００の平面図であり、図５及び図６はＺ軸加振ユニット３００の側面図である。なお、図５はＹ軸負方向に向かってＺ軸加振ユニット３００を見た図であり、図６はＸ軸負方向に向かってＺ軸加振ユニット３００を見た図である。

また、図７、図８及び図９は、それぞれＸ軸加振ユニット１００の平面図、側面図、及び正面図である。なお、図７、図８及び図９は、それぞれＺ軸負方向、Ｙ軸負方向及びＸ軸負方向に向かってＸ軸加振ユニット１００を見た図である。

各加振ユニット１００、２００及び３００は、それぞれ動電型アクチュエータ（ボイスコイルモータ）を備えた直動加振ユニットである。振動テーブル４００と各加振ユニット１００、２００及び３００とは、それぞれスライド連結機構である２軸スライダ（ＹＺスライダ１６０、ＺＸスライダ２６０及びＸＹスライダ３６０）を介して連結されている。加振装置１は、各加振ユニット１００、２００及び３００を用いて振動テーブル４００及び振動テーブル４００上に固定された供試体を直交３軸方向に加振する。

図２７は、加振装置１の駆動制御システム１ａの概略構成を示すブロック図である。駆動制御システム１ａは、装置全体の動作を制御する制御部２０と、振動テーブル４００の振動を計測する計測部３０と、制御部２０に電力を供給する電源部４０と、外部との入出力を行うインターフェース部５０を備えている。

インターフェース部５０は、例えば、ユーザとの間で入出力を行うユーザインターフェース、ＬＡＮ（Local Area Network）等の各種ネットワークと接続するためのネットワークインターフェース、外部機器と接続するためのＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）等の各種通信インターフェースの一つ以上を備えている。また、ユーザインターフェースは、例えば、各種操作スイッチ、表示器、ＬＣＤ（liquid crystal display）等の各種ディスプレイ装置、マウスやタッチパッド等の各種ポインティングデバイス、タッチスクリーン、ビデオカメラ、プリンター、スキャナ、ブザー、スピーカー、マイクロフォン、メモリーカードリーダライタ等の各種入出力装置の一つ以上を含む。

計測部３０は、振動テーブル４００に取り付けられた３軸振動センサ（３軸振動ピックアップ）３２を備えており、３軸振動センサ３２が出力する信号（例えば、速度信号や加速度信号）を増幅及びデジタル変換して制御部２０へ送信する。なお、３軸振動センサ３２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の振動を独立に検出する。また、計測部３０は、３軸振動センサ３２の信号に基づいて、振動テーブル４００の振動状態を示す各種パラメータ（例えば、速度、加速度、振幅、パワースペクトル密度等）を計算して、制御部２０へ送信する。制御部２０は、インターフェース部５０を介して入力された加振波形や計測部３０からの信号に基づいて、各加振ユニット１００、２００及び３００の駆動コイル（後述）に入力する交流電流の大きさや周波数を制御することにより、所望の振幅及び周波数で振動テーブル４００を加振することができる。

次に、各加振ユニット１００、２００及び３００の構造を説明する。後述するように、Ｘ軸加振ユニット１００及びＹ軸加振ユニット２００は、水平駆動用動電型アクチュエータ（以下、単に「水平アクチュエータ」という。）１００Ａ及び２００Ａをそれぞれ備えている。一方、Ｚ軸加振ユニット３００は、鉛直駆動用動電型アクチュエータ（以下、単に「鉛直アクチュエータ」という。）３００Ａを備えている。

鉛直アクチュエータ３００Ａは、供試体や振動テーブルの重量（静荷重）を支持するための空気ばね３３０（後述）を備えている。一方、水平アクチュエータ１００Ａ及び２００Ａは、振動テーブルを中立位置（原点、基準位置）に戻す復元力を与える中立ばね機構１３０及び２３０（後述）をそれぞれ備えている。Ｘ軸加振ユニット１００及びＹ軸加振ユニット２００は、空気ばね３３０の替わりに中立ばね機構１３０、２３０を備えている点を除いては、Ｚ軸加振ユニット３００と同一構成である為、各加振ユニットを代表してＺ軸加振ユニット３００について詳細な構成を説明する。

図１０は鉛直アクチュエータ３００Ａの側面図であり、図１１はその正面図である。また、図１２はＺ軸加振ユニット３００（鉛直アクチュエータ３００Ａ）の縦断面図である。鉛直アクチュエータ３００Ａは、筒状体３１２を有する固定部３１０と、固定部３１０の筒内に収められた可動部３２０を備えている。可動部３２０は、固定部３１０に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動することができる。可動部３２０は、略円柱状のメインフレーム３２２と、メインフレーム３２２の下端部に同軸に取り付けられた駆動コイル３５２を備えている。また、メインフレーム３２２の上端部には、メインフレーム３２２と略同径の中継フレーム３２４が同軸に取り付けられている。

駆動コイル３５２は、駆動コイル保持部材３５１を介して、メインフレーム３２２の下端に取り付けられている。メインフレーム３２２は、下側ほど外径が大きくなるように、側面が緩やかに傾斜した円錐台状に形成されている。また、メインフレーム３２２は、中心軸上に延びるロッド３２２ａと、中心軸と垂直に配置された天板３２２ｂ及び底板３２２ｃを有している。天板３２２ｂと底板３２２ｃとは、ロッド３２２ａによって連結されている。ロッド３２２ａは、底板３２２ｃを貫通して、更に下方へ延びている。また、天板３２２ｂには、中継フレーム３２４が取り付けられている。

また、固定部３１０の筒状体３１２の内部には、筒状体３１２と同軸に配置された略円筒形状の内側磁極３１６が固定されている。筒状体３１２と内側磁極３１６は、共に磁性体から形成されている。内側磁極３１６の外径は駆動コイル３５２の内径よりも小さく、駆動コイル３５２は内側磁極３１６の外周面と筒状体３１２の内周面とで挟まれた隙間に配置されている。また、内側磁極３１６の筒内には、ロッド３２２ａをＺ軸方向のみに移動可能に支持する軸受３１８が固定されている。

筒状体３１２の内周面３１２ａには複数の凹部３１２ｂが形成されており、各凹部３１２ｂには励磁コイル３１４が収容されている。励磁コイル３１４に直流電流（励磁電流）を流すと、筒状体３１２の内周面３１２ａと内側磁極３１６の外周面とが接近して対向する箇所において、筒状体３１２の半径方向に矢印Ａで示されるような磁界が発生する。この状態で駆動コイル３５２に駆動電流を流すと、駆動コイル３５２の軸方向、すなわちＺ軸方向にローレンツ力が発生し、可動部３２０がＺ軸方向に駆動される。

また、内側磁極３１６の筒内には、空気ばね３３０が収納されている。空気ばね３３０の下端は固定部３１０に固定されており、上端にはロッド３２２ａが固定されている。空気ばね３３０は、ロッド３２２ａを介してメインフレーム３２２を下方から支持する。すなわち、空気ばね３３０により、可動部３２０と、可動部３２０に支持されるＸＹスライダ３６０、振動テーブル４００及び供試体の重量（静荷重）が支持される。従って、Ｚ軸加振ユニット３００に空気ばね３３０を設けることにより、Ｚ軸加振ユニット３００の駆動力（ローレンツ力）によって可動部３２０や振動テーブル４００等の重量（静荷重）を支持する必要が無くなり、可動部３２０等を振動させるための動荷重のみを提供すればよくなるため、Ｚ軸加振ユニット３００に供給される駆動電流（すなわち消費電力）が低減する。また、必要な駆動力の低減により、駆動コイル３５２も小型化できるため、可動部３２０の軽量化により、Ｚ軸加振ユニット３００をより高い周波数で駆動することが可能になる。更に、可動部３２０や振動テーブル４００等の重量を支持する為の大きな直流成分を駆動コイルに供給する必要が無くなる為、電源部４０も小型で簡単な構成のものを採用することが可能になる。

また、Ｚ軸加振ユニット３００の可動部３２０を駆動すると、固定部３１０も駆動軸（Ｚ軸）方向に大きな反力（加振力）を受ける。可動部３２０と固定部３１０の間に空気ばね３３０を設けることにより、可動部３２０から固定部３１０への伝達される加振力が緩和される。そのため、例えば、可動部３２０の振動が、固定部３１０、装置ベース５００及び加振ユニット１００、２００を介して振動テーブル４００へノイズ成分として伝達されることが防止される。

ここで、水平アクチュエータ１００Ａ（図８）の構成について説明する。上述したように、水平アクチュエータ１００Ａは、空気ばね３３０（図１２）の替わりに中立ばね機構１３０（図１３）を備えている点において鉛直アクチュエータ３００Ａと相違し、その他の基本的な構成において両者は共通する。また、水平アクチュエータ２００Ａも、以下に説明する水平アクチュエータ１００Ａと同一構成のものである。中立ばね機構１３０は、水平アクチュエータ１００Ａの固定部１１０と可動部１２０とを弾性的に連結する。

図１３は、中立ばね機構１３０付近を拡大した、水平アクチュエータ１００Ａの縦断面図である。破線枠内は、Ｘ軸正方向に向かって見た中立ばね機構１３０の背面図である。

中立ばね機構１３０は、凸型ブラケット１３１、ロッド１３２、ナット１３３及び一対のコイルばね（圧縮コイルばね）１３４、１３５を備えている。凸型ブラケット１３１は、フランジ部１３１ａにおいて固定部１１０の底部に固定されている。また、凸型ブラケット１３１の天板１３１ｂの中央には、ロッド１３２が通される貫通穴１３１ｂ１が設けられている。

Ｘ軸方向に延びるロッド１３２は、その一端（図１３における右端）にフランジ部１３２ｂが設けられており、フランジ部１３２ｂを介して、可動部１２０のロッド１２２ａの先端（図１３における左端）に連結されている。また、ロッド１３２の他端部（図１３における左端部）には、ナット１３３と係合するおねじ部１３２ａが形成されている。

一対のコイルばね１３４、１３５は、ロッド１３２に被せられている。一方のコイルばね１３４は、ナット１３３のフランジ部と凸型ブラケット１３１の天板１３１ｂ（コイル（弾性要素）支持プレート）とで挟み込まれて保持されている。他方のコイルばね１３５は、天板１３１ｂとロッド１３２のフランジ部１３２ｂとで挟み込まれて保持されている。ナット１３３の締め付けにより、一対のコイルばね１３４、１３５には予荷重が与えられている。２つのコイルばね１３４、１３５の復元力が釣り合う位置が、水平アクチュエータ１００Ａの可動部１２０の中立位置（あるいは、原点若しくは基準位置）となる。可動部１２０が中立位置から離れると、可動部１２０には、中立ばね機構１３０（直接的には、一対のコイルばね１３４、１３５）により、中立位置へ戻す方向の復元力が作用する。これにより、可動部１２０は、常に中立位置を中心としたＺ軸方向への往復駆動を行うことが可能になり、駆動中に可動部１２０の位置が揺らぐという問題が解消される。

次に、鉛直アクチュエータ３００Ａの説明に戻り、可動部３２０の上部を軸線方向にスライド可能に側方から支持する可動部支持機構３４０の構成を説明する。図６及び図１２に示されるように、本実施形態の可動部支持機構３４０は、ガイドフレーム３４２及びＺ軸リニアガイド３４４を備えている。なお、Ｚ軸リニアガイド３４４には、後述するＡ型リニアガイド３６４Ａ（図１７−１９）と同じ構成のものが使用される。Ｚ軸リニアガイド３４４は、Ｚ軸レール３４４ａ及びＺ軸キャリッジ３４４ｂを備えている。中継フレーム３２４の胴部３２４ａの側面には、Ｚ軸方向に延びる４本のＺ軸レール３４４ａが周方向において等間隔に取り付けられている。具体的には、胴部３２４ａのＸ軸方向両端及びＹ軸方向両端にＺ軸レール３４４ａが一つずつ固定されている。

また、固定部３１０（筒状体３１２）の上面には、筒状体３１２の内周面に沿って等間隔（９０°間隔）に４つのガイドフレーム３４２が固定されている。ガイドフレーム３４２は、リブで補強された断面がＬ字状の固定部材（イケール、アングル又はＬ型ブラケットともいう。）である。各ガイドフレーム３４２の直立部３４２ｕには、Ｚ軸レール３４４ａと係合するＺ軸キャリッジ３４４ｂが固定されている。

Ｚ軸キャリッジ３４４ｂは、回転可能な複数のローラー３４４ｃ（後述）を転動体として有しており、Ｚ軸レール３４４ａと共にローラーベアリング機構のＺ軸リニアガイド３４４を構成する。すなわち、可動部３２０は、上部の中継フレーム３２４において、ガイドフレーム３４２とＺ軸リニアガイド３４４の対からなる４組の支持構造（可動部支持機構３４０）によって側方から支持され、Ｘ軸及びＹ軸方向には移動できないようになっている。そのため、可動部３２０がＸ軸及びＹ軸方向に振動することによるクロストークの発生が防止される。また、Ｚ軸リニアガイド３２０の使用により、可動部３２０はＺ軸方向へスムーズに移動可能になっている。更に、可動部３２０は、上述のように、その下部においても軸受３１８によってＺ軸方向のみに移動可能に支持されている為、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの回転も規制され、不要な振動（Ｚ軸方向への制御された並進運動以外の振動）が発生し難くなっている。

また、可動部３２０とガイドフレーム３４２とをＺ軸リニアガイド３４４で連結する場合、固定部３１０に固定されたガイドフレーム３４２にＺ軸レール３４４ａを取り付け、可動部３２０に取り付けたＺ軸キャリッジ３４４ｂをＺ軸レール３４４ａ上でスライド可能に支持する構成も考えられる。しかしながら、本実施形態では、これとは逆に、可動部３２０にＺ軸レール３４４ａを取り付け、ガイドフレーム３４２にＺ軸キャリッジ３４４ｂを取り付けている。この取付構造を採用することにより、不要な振動が抑制されている。これは、Ｚ軸キャリッジ３４４ｂよりもＺ軸レール３４４ａの方が、軽量であり、駆動方向（Ｚ軸方向）の寸法が長く（従って単位長さ当たりの質量が小さく）、尚且つ駆動方向の質量分布が均一である為、可動部３２０にＺ軸レール３４４ａを固定した方が、Ｚ軸加振ユニット３００を駆動したときの質量分布の変動が少なく、従って、質量分布の変動に伴って生じる振動を低く抑えることができるからである。また、Ｚ軸キャリッジ３４４ｂよりもＺ軸レール３４４ａの方が、重心が低い（すなわち設置面から重心までの距離が短い）為、可動側にＺ軸レール３４４ａを固定した方が、慣性モーメントが小さくなる。従って、この構成により、固定部３１０の共振周波数を加振周波数帯（例えば、０〜１００Ｈｚ）よりも十分に高くすることが容易になり、共振による加振精度の低下が抑制される。

次に、Ｚ軸加振ユニット３００と振動テーブル４００とを連結するＸＹスライダ３６０の構成を説明する。図４〜６に示されるように、本実施形態のＸＹスライダ３６０は、４組のクロスガイドウェイ（以下、単に「クロスガイド」という。）３６４を備えている。

図１４に、クロスガイド３６４の外観図を示す。クロスガイド３６４は、後述するＡ型リニアガイド３６４ＡとＢ型リニアガイド３６４Ｂとを、可動方向が互いに直交するようにキャリッジ同士を重ね合わせて固定したものである。

図１５〜１７にＡ型リニアガイド３６４Ａの外観図を示す。図１５、図１６及び図１７は、それぞれＡ型リニアガイド３６４Ａの平面図、側面図（図１５における下側から見た図）及び正面図（図１５における左側から見た図）である。Ａ型リニアガイド３６４Ａは、レール３６４Ａａとキャリッジ３６４Ａｂとを備えている。

また、図１８〜２０にＢ型リニアガイド３６４Ｂの外観図を示す。図１８、図１９及び図２０は、それぞれＢ型リニアガイド３６４Ｂの平面図、側面図（図１８における下側から見た図）及び正面図（図１８における左側から見た図）である。Ｂ型リニアガイド３６４Ｂは、レール３６４Ｂａとキャリッジ３６４Ｂｂとを備えている。

Ａ型リニアガイド３６４Ａは、キャリッジ３６４Ａｂのキャリッジ上面における四隅に、ボルト固定用の４つのタップ穴であるキャリッジ取付穴（以下、単に「取付穴」という。）３６４Ａｂ３が設けられている。４つの取付穴３６４Ａｂ３は、その中心線がキャリッジ上面における正方形ＳｑＡ（図１５に鎖線で示す）の各頂点を通るように形成されている。

一方、Ｂ型リニアガイド３６４Ｂは、キャリッジ３６４Ｂｂのキャリッジ上面における四隅に、ボルト固定用の４つのキリ穴である取付穴３６４Ｂｂ３が設けられている。４つの取付穴３６４Ｂｂ３は、その中心線がキャリッジ上面における正方形ＳｑＢ（図１８に鎖線で示す）の各頂点を通るように形成されている。

また、取付穴３６４Ｂｂ３が形成される間隔（すなわち、正方形ＳｑＢの辺の長さ）は、Ａ型リニアガイド３６４Ａの取付穴３６４Ａｂ３が形成される間隔（すなわち、正方形ＳｑＡの辺の長さ）と一致している。そのため、Ａ型リニアガイド３６４ＡとＢ型リニアガイド３６４Ｂとを、可動方向を９０度ずらして重ね合わせても、各４つの取付穴３６４Ｂｂ３と取付穴３６４Ａｂ３の位置関係が一致し、４本のボルトによってキャリッジ３６４Ｂｂとキャリッジ３６４Ａｂとを連結することができる。また、キャリッジ３６４Ａｂの取付穴３６４Ａｂ３をタップ穴とし、キャリッジ３６４Ｂｂの取付穴３６４Ｂｂ３をキリ穴としているため、連結板を介さずにキャリッジ３６４Ａｂとキャリッジ３６４Ｂｂとを直接連結することができる。これにより、クロスガイド３６４の小型化及び軽量化が可能になる。また、連結板を省いてクロスガイド３６４を小型化することにより、クロスガイド３６４の剛性が高く（すなわち固有振動数が高く）なり、加振性能が向上する。具体的には、より高い周波数まで振動ノイズの少ない加振が可能になる。また、クロスガイドを加振するのに（すなわち機構部１０の駆動に）必要な電力も低減する。

また、キャリッジ３６４Ａｂ及びキャリッジ３６４Ｂｂのキャリッジ上面における四隅には、それぞれＬ字状の切欠部３６４Ａｂ２及び３６４Ｂｂ２が形成されている。更に、キャリッジ３６４Ａｂ及びキャリッジ３６４Ｂｂの可動方向中央には、幅方向（図１５、図１８における上下方向）両側にＵ字状の切欠部３６４Ａｂ１及び３６４Ｂｂ１（ハッチングが施された箇所）が形成されている。言い換えれば、取付穴３６４Ａｂ３及び３６４Ｂｂ３が形成される各４つのフランジ部３６４Ａｂ４及び３６４Ｂｂ４を除いて、キャリッジ３６４Ａｂ及びキャリッジ３６４Ｂｂの幅方向両側の縁部が削ぎ落とされている。これにより、キャリッジ３６４Ａｂ及びキャリッジ３６４Ｂｂの軽量化が実現されている。

クロスガイド３６４は、このようにクロスガイド専用の小型で軽量なＡ型リニアガイド３６４Ａ及びＢ型リニアガイド３６４Ｂから構成されるため、小型、軽量かつ高剛性なものとなっている。そのため、クロスガイド３６４は共振周波数が高く、振動ノイズの少ないＸＹスライダ（スライド連結機構）の実現を可能にしている。

また、キャリッジ３６４Ａｂとキャリッジ３６４Ｂｂとは、取付穴３６４Ｂｂ３、３６４Ａｂ３を除いて互いに同一の構造を有している。また、レール３６４Ａａとレール３６４Ｂａは同一構造のものである。そのため、Ａ型リニアガイド３６４ＡとＢ型リニアガイド３６４Ｂとを組み合わせて使用しても、重量バランスが崩れることがない。

また、各キャリッジ３６４Ａｂ、３６４Ｂｂは、それぞれ上下方向（図１５，１８において紙面に垂直な方向）の軸周りに略２回回転対称性を有しているが、４回回転対称性は有していない。そのため、直動方向（図１５，１８における左右方向）と横方向（図１５，１８における上下方向）とでは、外力に対する応答特性（すなわち、振動特性）が異なる。それぞれ実質的に２回回転対称性を有し、重量分布が互いに略等しいキャリッジ３６４Ａｂとキャリッジ３６４Ｂｂとを上下方向の軸（各キャリッジ３６４Ａｂ、３６４Ｂｂの２回回転対称軸）周りに９０度回転させて連結させたクロスガイド３６４のキャリッジ（以下「クロスキャリッジ」という。）は、略４回回転対称を獲得し、２つの直動方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）の間で外力に対する応答特性がより均質なものとなっている。

上記のクロスガイド３６４を介して、Ｚ軸加振ユニット３００の可動部３２０と振動テーブル４００とを連結することにより、振動テーブル４００は、Ｚ軸加振ユニット３００の可動部３２０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向にスライド可能に連結される。

図２１は、中継フレーム３２４の天板３２４ｂに取り付けられる４つのクロスガイド３６４のレール３６４Ａａ、３６４Ｂａの配置関係を説明する上面図である。本実施形態のＸＹスライダ３６０では、天板３２４ｂに取り付けられる４本のレール（具体的には各２本のレール３６４Ａａ、３６４Ｂａ）の向きが、Ｘ軸方向（図２１における左右方向）とＹ軸方向（図２１における上下方向）とで交互に変えられている。この配置により、４つのクロスガイド３６４の全体としての質量分布が平均化され、より方向性の少ない振動特性が実現されている。

更に、図２１に示されるように、Ａ型リニアガイド３６４ＡとＢ型リニアガイド３６４Ｂの上下の配置関係（すなわち、中継フレーム３２４の天板３２４ｂに固定されるレール３６４Ａａ、３６４Ｂａ）が、クロスガイド３６４毎に交互に変えられている。これにより、Ａ型リニアガイド３６４ＡとＢ型リニアガイド３６４Ｂの僅かな質量分布の違いが平均化され、より方向性の少ない振動特性が実現されている実現されている。

このように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に小さな摩擦抵抗でスライド可能なＸＹスライダ３６０を介してＺ軸加振ユニット３００と振動テーブル４００とを連結することにより、Ｘ軸加振ユニット１００及びＹ軸加振ユニット２００により振動テーブル４００をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ振動させても、振動テーブル４００のＸ軸方向及びＹ軸方向の振動成分はＺ軸加振ユニット３００へ伝達されることがない。

また、Ｚ軸加振ユニット３００の駆動によって、振動テーブル４００にＸ軸及びＹ軸方向の力はほとんど加わらない。そのため、クロストークの少ない加振が可能になる。

次に、Ｘ軸加振ユニット１００と振動テーブル４００とを連結するＹＺスライダ１６０（図７、図８）の構成を説明する。ＹＺスライダ１６０は、Ｘ軸加振ユニット１００の可動部１２０（中継フレーム１２４）の先端面に固定された連結アーム１６２と、連結アーム１６２（Ｘ軸加振ユニット１００）と振動テーブル４００とをＹ軸方向にスライド可能に連結する１組のＹ軸リニアガイド１６４Ａと、Ｘ軸加振ユニット１００と振動テーブル４００とをＺ軸方向にスライド可能に連結する３組のＺ軸リニアガイド１６４Ｂを備えている。また、Ｙ軸リニアガイド１６４Ａは、１本のＹ軸レール１６４Ａａと３つのＹ軸キャリッジ１６４Ａｂを備えている。一方、Ｚ軸リニアガイド１６４Ｂは、１本のＺ軸レール１６４Ｂａと１つのＺ軸キャリッジ１６４Ｂｂを備えている。

図７に示されるように、連結アーム１６２は、Ｘ軸加振ユニット１００側においては、可動部１２０（中継フレーム１２４）の直径と略同じ大きさに形成されている。この構成により、Ｘ軸加振ユニット１００の加振力がバランス良く連結アーム１６２に伝達されるようになっている。また、連結アーム１６２は、振動テーブル４００側においては、Ｙ軸レール１６４Ａａの長さと略同じ大きさまで拡張されている。この構成により、中継フレーム１２４の直径よりも長いＹ軸レール１６４Ａａを、その全長に亘って支持することが可能になっている。

また、連結アーム１６２には、軽量化のために、Ｚ軸方向に貫通する５つの丸穴１６２ａが、Ｙ軸方向に等間隔に設けられている。連結アーム１６２に形成される丸穴１６２ａの数、直径及び間隔は、連結アーム１６２の寸法や連結アーム１６２に加えられる加振力の大きさ等に応じて定められる。

Ｙ軸方向に延びるＹ軸レール１６４Ａａは、連結アーム１６２及び中継フレーム１２４を介して、Ｘ軸加振ユニット１００の可動部１２０に固定されている。また、Ｙ軸レール１６４Ａａには、Ｙ軸レール１６４Ａａとスライド可能に係合する３つのＹ軸キャリッジ１６４Ａｂが装着されている。

Ｚ軸方向に延びる３本のＺ軸レール１６４Ｂａは、振動テーブル４００のＸ軸加振ユニット１００と対向する側面に、Ｙ軸方向に等間隔で取り付けられている。また、各Ｚ軸レール１６４Ｂａには、Ｚ軸レール１６４Ｂａとスライド可能に係合するＺ軸キャリッジ１６４Ｂｂが装着されている。

なお、本実施形態では、Ｙ軸キャリッジ１６４Ａｂは、上述したＡ型リニアガイド３６４ａのキャリッジ３６４Ａｂと同一構成のものであり、Ｚ軸キャリッジ１６４Ｂｂは、上述したＢ型リニアガイド３６４Ｂのキャリッジ３６４Ｂｂと同一構成のものである。なお、Ｙ軸キャリッジ１６４ＡｂにＢ型リニアガイド３６４Ｂのキャリッジ３６４Ｂｂを使用し、Ｚ軸キャリッジ１６４ＢｂにＡ型リニアガイド３６４ａのキャリッジ３６４Ａｂを使用してもよい。

Ｙ軸キャリッジ１６４ＡｂとＺ軸キャリッジ１６４Ｂｂとは、４本のボルトにより連結されて、クロスガイド１６４のキャリッジ（クロスキャリッジ）を形成している。すなわち、Ｙ軸レール１６４Ａａは、３つのクロスキャリッジを介して、３本のＺ軸レール１６４Ｂａと連結されている。この構成により、振動テーブル４００は、Ｘ軸加振ユニット１００の可動部１２０に対してＹ軸方向及びＺ軸方向にスライド可能に連結されている。

このようにＹ軸方向及びＺ軸方向に小さな摩擦抵抗でスライド可能なＹＺスライダ１６０を介してＸ軸加振ユニット１００と振動テーブル４００とを連結することにより、Ｙ軸加振ユニット２００及びＺ軸加振ユニット３００により振動テーブル４００をＹ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ振動させても、振動テーブル４００のＹ軸方向及びＺ軸方向の振動成分はＸ軸加振ユニット１００へ伝達されることがない。

また、Ｘ軸加振ユニット１００の駆動によって、振動テーブル４００にＹ軸及びＺ軸方向の力はほとんど加わらない。そのため、クロストークの少ない加振が可能になる。

また、Ｙ軸加振ユニット２００と振動テーブル４００とを連結するＺＸスライダ２６０も、ＹＺスライダ１６０と同一の構成を有しており、振動テーブル４００は、Ｙ軸加振ユニット２００の可動部に対してＺ軸方向及びＸ軸方向にスライド可能に連結されている。従って、やはりＺ軸加振ユニット３００及びＸ軸加振ユニット１００により振動テーブル４００をＺ軸方向及びＸ軸方向にそれぞれ振動させても、振動テーブル４００のＺ軸方向及びＸ軸方向の振動成分はＹ軸加振ユニット２００へ伝達されることがない。

また、Ｙ軸加振ユニット２００の駆動によって、振動テーブル４００にＺ軸及びＸ軸方向の力はほとんど加わらない。そのため、クロストークの少ない加振が可能になる。

以上のように、各加振ユニット１００、２００及び３００は、互いに干渉することなく、振動テーブル４００を各駆動軸方向に正確に加振することができる。また、各加振ユニット１００、２００及び３００は、可動部がガイドフレーム及びリニアガイドにより駆動方向のみに移動可能に支持されている為、非駆動方向へは振動し難くなっている。その為、制御されていない非駆動方向の振動が各加振ユニット１００、２００及び３００から振動テーブル４００に加わることもない。従って、振動テーブル４００の各軸方向の振動は、対応する各加振ユニット１００、２００及び３００の駆動によって正確に制御される。

次に、可動部支持機構１４０、２４０、３４０、ＹＺスライダ１６０、ＺＸスライダ２６０及びＸＹスライダ３６０等において使用されるリニアガイド機構（レール及びキャリッジ）の内部構造について、可動部支持機構３４０のＺ軸リニアガイド３４４（Ｚ軸キャリッジ３４４ｂ、Ｚ軸レール３４４ａ）を例に挙げて説明する。尚、上述したように、Ｚ軸リニアガイド３４４は、Ａ型リニアガイド３６４Ａと同一構成のものである。また、Ｂ型リニアガイド３６４Ｂの内部構造も、取付穴３６４Ｂｂ３を除いては、Ｚ軸リニアガイド３４４と同様に構成されている。また、加振装置１の機構部１０に使用されている他のリニアガイド機構も、Ｚ軸リニアガイド３４４と同様に構成されている。

図２２は、可動部支持機構３４０のＺ軸リニアガイド３４４（Ｚ軸レール３４４ａ及びＺ軸キャリッジ３４４ｂ）を、Ｚ軸レール３４４ａの長軸と垂直な一面（すなわちＸＹ平面）で切断した断面図である。また、図２３は、図２２のＩ−Ｉ断面図である。本実施形態のＺ軸リニアガイド３４４は、転動体としてローラーを使用したものである。ローラーを使用することにより、高い位置精度と剛性が得られる。

図２２におけるＺ軸レール３４４ａの横方向両側面には、それぞれＺ軸方向に伸びる、断面が台形状の溝３４４ａ１が形成されている。また、図２２及び図２３に示されるように、Ｚ軸キャリッジ３４４ｂにはＺ軸レール３４４ａを囲むように、Ｚ軸方向に伸びる溝３４４ｂ５が形成されている。溝３４４ｂ５の各側壁には、Ｚ軸レール３４４ａの溝３４４ａ１に沿って延びる突出部３４４ｂ６が形成されている。突出部３４４ｂ６には、Ｚ軸レール３４４ａの台形状の溝３４４ａ１の各斜面と平行な、一対の斜面が形成されている。Ｚ軸レール３４４ａの一対の溝３４４ａ１の合計４つの斜面と、これらとそれぞれ対向する突出部３４４ｂ６の合計４つの斜面との間には、それぞれ隙間が形成されている。この４つの隙間には、それぞれ多数のステンレス鋼製のローラー３４４ｃ１、３４４ｃ２、３４４ｃ３、３４４ｃ４と、ローラーを回転可能に保持して連結する樹脂製のリテーナ３４４ｃ５（図２３）が収納されている。ローラー３４４ｃ１、３４４ｃ２、３４４ｃ３、３４４ｃ４は、それぞれ溝３４４ａ１の斜面と突出部３４４ｂ６の斜面とで挟み込まれて保持されている。

また、Ｚ軸キャリッジ３４４ｂの内部には、上記４つの隙間とそれぞれ平行に４つのローラー退避路３４４ｂ１、３４４ｂ２、３４４ｂ３、３４４ｂ４が形成されている。図２３に示されるように、ローラー退避路３４４ｂ１、３４４ｂ２、３４４ｂ３、３４４ｂ４は、その両端において、対応する上記隙間と連絡している。これにより、ローラー３４４ｃ１、３４４ｃ２、３４４ｃ３、３４４ｃ４及びリテーナ３４４ｃ５を循環させるための循環路が形成されている。

Ｚ軸キャリッジ３４４ｂがＺ軸レール３４４ａに沿ってＺ軸方向に移動すると、多数のローラー３４４ｃ１、３４４ｃ２、３４４ｃ３、３４４ｃ４がリテーナ３４４ｃ５と共に各循環路３４４ｂ１、３４４ｂ２、３４４ｂ３、３４４ｂ４内を循環する。Ｚ軸キャリッジ３４４ｂは、多数のローラー３４４ｃ１、３４４ｃ２、３４４ｃ３、３４４ｃ４によって支持されている。また、ローラー３４４ｃ１、３４４ｃ２、３４４ｃ３、３４４ｃ４が転がることにより、Ｚ軸方向の抵抗が小さく保たれる。その結果、Ｚ軸方向とは異なる方向の大荷重がＺ軸リニアガイド３４４に加わった場合でも、Ｚ軸キャリッジ３４４ｂはＺ軸レール３４４ａに沿ってスムーズに移動することができる。

図２４は、ローラーとリテーナ３４４ｃ５の配置関係を示した図である。図２４に示されるように、複数のローラー（例えばローラー３４４ｃ４）を連結するリテーナ３４４ｃ５は、ローラー３４４ｃ４間に配置される複数のスペーサ部３４４ｃ５ｂと、複数のスペーサ部３４４ｃ５ｂを連結する一対のバンド３４４ｃ５ａを有している。各スペーサ部３４４ｃ５ｂの両端が一対のバンド３４４ｃ５ａにそれぞれ固定され、梯子状のリテーナ３４４ｃ５が形成されている。隣接する一対のスペーサ部３４４ｃ５ｂと一対のバンド３４４ｃ５ａとで囲まれた空間に各ローラー３４４ｃ４が保持されている。

また、ローラー３４４ｃ４間に硬度の低いリテーナ３４４ｃ５のスペーサ部３４４ｃ５ｂを介在させることで、ローラー３４４ｃ４同士が狭い接触面積で直接接触することによって生じる油膜切れや摩耗が防止され、摩擦抵抗が少なくなり、寿命も大幅に延びる。

Ｘ軸加振ユニット１００及びＹ軸加振ユニット２００も可動部支持機構１４０、２４０を備えている。Ｘ軸加振ユニット１００の可動部１２０（中継フレーム１２４）は、駆動方向（Ｘ軸）と垂直な２方向（Ｙ軸及びＺ軸方向）において両側からＸ軸リニアガイドを介してガイドフレームで支持されている。同様に、Ｙ軸加振ユニット２００の可動部（中継フレーム）は、駆動方向（Ｙ軸）と垂直な２方向（Ｚ軸及びＸ軸方向）において両側からＹ軸リニアガイドを介してガイドフレームで支持されている。Ｘ軸加振ユニット１００及びＹ軸加振ユニット２００は、いずれも可動部が軸線方向を水平に向けて配置される。その為、可動部支持機構が無い従来の加振ユニットでは、可動部がロッドのみで片持ち支持されることになり、可動部の先端側（振動テーブル４００側）が自重により下方に垂れ下がり、これが駆動時のフリクションや不要な振動の増加の原因となった。本実施形態では、Ｘ軸加振ユニット１００及びＹ軸加振ユニット２００の可動部が下方からガイドフレームによって支持される為、このような問題も解消されている。

次に、振動テーブル４００の構成について説明する。振動テーブル４００（図８）は、天板４０１と、天板４０１の周縁部から下垂する枠部４１０と、その下面にＸＹスライダ３６０が取り付けられる底部４０２と、天板４０１と枠部４１０と底部４０２とで挟み込まれた蜂巣状の芯部４２０とを備え、ハニカム構造を有している。

図２５は、振動テーブル４００付近を拡大した平面図である。図２５に示されるように、天板４０１は、正方形の四隅を切り落とした隅切角状（略六角形状）の板材である。枠部４１０も、板材を隅切角状に接合した枠状部材である。枠部４１０は、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ壁部４１１、４１５と、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ壁部４１３、４１７と、４つの隅切壁部４１２、４１４、４１６、４１８を有している。隅切壁部４１２はＹ壁部４１１の一端とＸ壁部４１３の一端とを連結し、隅切壁部４１４はＸ壁部４１３の他端とＹ壁部４１５の一端とを連結し、隅切壁部４１６はＹ壁部４１５の他端とＸ壁部４１７の一端とを連結し、隅切壁部４１８はＸ壁部４１７の他端とＹ壁部４１１の他端とを連結する。

また、振動テーブル４００は、天板４０１の下面から下垂する複数のリブ（４２１、４２２、４２３、４３１、４３２、４３３、４４１、４４２、４４３、４５１、４５２、４５３）を備えている。これら複数のリブは、蜂巣状に結合して、芯部４２０を構成する。

一対のＹ壁部４１１、４１５は、Ｘ軸方向に延びる３つのリブ４３１、４３２、４３３により連結されている。リブ４３１はＹ壁部４１１、４１５の一端同士を連結し、リブ４３３はＹ壁部４１１、４１５の他端同士を連結し、リブ４３２はＹ壁部４１１、４１５のＹ軸方向中央部同士を連結する。

一対のＸ壁部４１３、４１７は、Ｙ軸方向に延びる３つのリブ４２１、４２２、４２３により連結されている。リブ４２１はＸ壁部４１３の一端とＸ壁部４１７の他端とを連結し、リブ４２３はＸ壁部４１３の他端とＸ壁部４１７の一端とを連結し、リブ４２２はＸ壁部４１３、４１７のＹ軸方向中央部同士を連結する。

リブ４４１、４４２、４４３は、それぞれ隅切壁部４１４、４１８と平行に（すなわち、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度傾いて）配置されている。リブ４４１はＹ壁部４１１とＸ壁部４１７とを連結し、リブ４４３はＹ壁部４１１とＸ壁部４１７とを連結する。また、リブ４４２は、リブ４２１とリブ４３１との連結部と、リブ４２３とリブ４３３との連結部とを連結する。

リブ４５１、４５２、４５３は、それぞれ隅切壁部４１２、４１６と平行に（すなわち、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度傾いて）配置されている。リブ４５１はＹ壁部４１１とＸ壁部４１３とを連結し、リブ４５３はＹ壁部４１５とＸ壁部４１７とを連結する。また、リブ４５２は、リブ４２１とリブ４３３との連結部と、リブ４２３とリブ４３１との連結部とを連結する。

このように、振動テーブル４００は、ハニカム構造を採用することにより、軽量でありながら高い剛性を有しており、これにより、共振周波数が高く、また、高い周波数での加振が可能となっている。

また、図２５に示されるように、振動テーブル４００は、Ｚ軸周りに４回回転対称性を有している。そのため、方向性の少ない振動特性が実現されている。

また、上述したように、振動テーブル４００は、正方形の四隅を切り落とした隅切角状に形成されている。使用されない四隅を切り落としたことにより、軽量化が実現されている。また、比較的に剛性が低く共振周波数が低い四隅を切り落としたことにより、高剛性化と共振周波数の向上が実現されている。

また、図７及び図２５に示されるように、３本のＺ軸レール１６４Ｂａは、それぞれＸ軸方向に延びるリブ４３１、４３２、４３３の延長面上に（具体的には、リブ４３１、４３２、４３３の一端部に）固定されている。従って、３本のＺ軸レール１６４Ｂａは、振動テーブル４００を加振するＸ軸方向において、高い剛性で支持されている。

同様に、３本のＺ軸レール２６４Ｂａは、それぞれＹ軸方向に延びるリブ４２１、４２２、４２３の延長面上に（具体的には、リブ４２１、４２２、４２３の一端部に）固定されている。従って、３本のＺ軸レール２６４Ｂａは、振動テーブル４００を加振するＹ軸方向において、高い剛性で支持されている。

このように、Ｚ軸レール１６４Ｂａ及び２６４Ｂａは、振動テーブル４００の剛性の高い位置に取り付けられている。そのため、振動テーブル４００がＺ軸レール１６４Ｂａ及び２６４Ｂａを介して加振されても、振動テーブル４００が大きく変形して、特に低い周波数領域において大きな振動ノイズを発生することがない。

次に、各加振ユニットの固定部を装置ベース５００に取り付ける構造について説明する。

図４〜６に示されるように、Ｚ軸加振ユニット３００の固定部３１０は、Ｚ軸加振ユニット３００のＸ軸方向両側に配置された一対の支持ユニット３５０（固定部支持機構。フローティング機構あるいは弾性支持機構ともいう。）を介して、装置ベース５００の上面に取り付けられている。図６に示されるように、各支持ユニット３５０は、可動ブロック３５８、一対のアングル（固定ブロック）３５２及び一対のリニアガイド３５４を備えている。可動ブロック３５８は、Ｚ軸加振ユニットの固定部３１０の側面に取り付けられた支持部材である。一対のアングル３５２は、可動ブロック３５８のＹ軸方向両端面とそれぞれ対向して配置されており、装置ベース５００の上面に固定されている。可動ブロック３５８のＹ軸方向両端と各アングル３５２とは、リニアガイド３５４によって、それぞれＺ軸方向にスライド可能に連結されている。

リニアガイド３５４は、レール３５４ａと、レール３５４ａと係合するキャリッジ３５４ｂを備えている。可動ブロック３５８のＹ軸方向両端面には、レール３５４ａが取り付けられている。また、各アングル３５２には、対向するレール３５４ａと係合するキャリッジ３５４ｂが取り付けられている。また、可動ブロック３５８と装置ベース５００との間には、一対の空気ばね３５６がＹ軸方向に並べて配置されており、可動ブロック３５８は一対の空気ばね３５６を介して装置ベース５００に支持されている。

このように、Ｚ軸加振ユニット３００は、その固定部３１０がリニアガイド３５４及び空気ばね３５６を備えた支持ユニット３５０により装置ベース５００に対して駆動方向（Ｚ軸方向）に弾性的に支持されているため、Ｚ軸加振ユニット３００の駆動時に固定部３１０に加わるＺ軸方向の強い反力（加振力）は、装置ベース５００には直接伝達されず、空気ばね３５６によって特に高周波成分が大きく減衰される。そのため、Ｚ軸加振ユニット３００から装置ベース５００及び他の加振ユニット１００、２００を介して振動テーブル４００に伝達される振動ノイズが大きく低減される。

図７〜９に示されるように、水平アクチュエータ１００Ａの固定部１１０は、Ｘ軸加振ユニット１００のＹ軸方向両側に配置された一対の支持ユニット１５０を介して、装置ベース５００の上面に取り付けられている。各支持ユニット１５０は、装置ベース５００の上面に固定された逆Ｔ字状の固定ブロック１５２と、Ｘ軸加振ユニット１００の固定部１１０の側面に取り付けられた略直方体状の可動ブロック１５８と、固定ブロック１５２と可動ブロック１５８とをＸ軸方向にスライド可能に連結するリニアガイド１５４を備えている。

可動ブロック１５８は、水平アクチュエータ１００Ａの固定部１１０の側面にボルトで固定されている。可動ブロック１５８が取り付けられる固定部１１０のＹ軸方向両側面には、Ｚ軸と平行な中心軸を有する、内側に凹む円柱面状の湾曲面１１０ａが設けられている。また、可動ブロック１５８の固定部１１０と対向する面にも、湾曲面１１０ａに適合する湾曲面１５８ａが形成されている。可動ブロック１５８を固定部１１０の側面に取り付けると、固定部１１０の湾曲面１１０ａと可動ブロック１５８の湾曲面１５８ａとが嵌合し、可動ブロック１５８に対して固定部１１０がＺ軸方向に移動できなくなる。また、この嵌合により、固定部１１０のＸ軸及びＹ軸方向への移動も、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの回転も規制され、固定部１１０は可動ブロック１５８によって確実に保持される。また、凸曲面（湾曲面１５８ａ）と凹曲面（湾曲面１１０ａ）との係合構造であるため、後述する第６実施形態における角状の凸部（突出部６１５８ａ）と凹部（角溝６１１０ａ）との係合構造に比べて、凸状構造と凹状構造との間に隙間が生じにくく、びびり振動（chattering）による振動ノイズが発生しにくくなっている。

リニアガイド１５４は、固定ブロック１５２の上面に取り付けられたＸ軸方向に延びるレール１５４ａと、可動ブロック１５８の下面に取り付けられた、レール１５４ａと係合する一対のキャリッジ１５４ｂを備えている。また、固定ブロック１５２のＸ軸負方向側の側面には、上方に延びるＬ字状のアーム（枝板）１５２ａが固定されている。可動ブロック１５８とアーム１５２ａとの間には、ばね機構１５６が設けられている。

図２６は、支持ユニット１５０（図８）のばね機構１５６付近を拡大した側面図である。ばね機構１５６は、ボルト１５６ａ、固定板１５６ｂ、リング１５６ｃ、ナット１５６ｄ、コイルばね１５６ｅ、緩衝板１５６ｆ、ワッシャ１５６ｇ及びナット１５６ｈを備えている。固定ブロック１５２のアーム１５２ａの上部にはＸ軸方向に延びる貫通穴１５２ａｈが設けられていて、この貫通穴１５２ａｈにボルト１５６ａが通されている。ボルト１５６ａの先端は、固定板１５６ｂを介して可動ブロック１５８に固定されている。また、ボルト１５６ａの先端部は、円筒状のリング１５６ｃに挿入されている。

リング１５６ｃは、ボルト１５６ａに捩じ込まれたナット１５６ｄと固定板１５６ｂとの間で挟み込まれて固定されている。また、ボルト１５６ａの先端側は、コイルばね１５６ｅに挿し込まれている。コイルばね１５６ｅは、固定板１５６ｂとアーム１５２ａとの間で挟み込まれて保持されている。また、コイルばね１５６ｅの先端部にはリング１５６ｃが嵌め込まれ、コイルばね１５６ｅの先端部はリング１５６ｃを介して可動ブロック１５８に固定されている。

なお、コイルばね１５６ｅは、鋼製の圧縮コイルばねをアクリル樹脂等の粘弾性体（ダンパー）に埋め込んだ筒状の部材（防振ばね）である。防振ばねの替わりにコイルばね単体を使用してもよい。また、コイルばねと直列又は並列に別体のダンバー（例えば防振ゴムやオイルダンパー）を設けてもよい。

ボルト１５６ａの頭部側には、２つのナット１５６ｈが捩じ込まれて、固定されている。また、ボルト１５６ａは、緩衝板１５６ｆ及びワッシャ１５６ｇにそれぞれ設けられた貫通穴に通されている。緩衝板１５６ｆは、ワッシャ１５６ｇ（及び２つのナット１５６ｈ）とアーム１５２ａとの間で挟み込まれている。緩衝板１５６ｆは、例えば防振ゴムやポリウレタン等の樹脂（すなわち、ゴム弾性体及び／又は粘弾性体）から形成されている。

コイルばね１５６ｅには予荷重が与えられていて、水平アクチュエータ１００Ａに負荷が加えられていないときには、ボルト１５６ａは、ナット１５６ｈ、ワッシャ１５６ｇ及び緩衝板１５６ｆを介してアーム１５２ａ（固定ブロック１５２）に押し当てられる。そのため、可動ブロック１５８に固定された水平アクチュエータ１００Ａは、コイルばね１５６ｅと緩衝板１５６ｆの復元力が釣り合う中立位置に配置される。すなわち、ばね機構１５６も、中立ばね機構の一種である。

Ｘ軸加振ユニット１００が振動テーブル４００をＸ軸正方向に加振すると、その反力が支持ユニット１５０の可動ブロック１５８に伝わり、更にばね機構１５６（コイルばね１５６ｅ）を介して固定ブロック１５２（アーム１５２ａ）に伝わる。コイルばね１５６ｅは、その低い共振周波数以外の振動成分を殆ど伝達しないため、支持ユニット１５０によってＸ軸加振ユニット１００から装置ベース５００への振動ノイズの伝達が抑制される。

また、Ｘ軸加振ユニット１００が振動テーブル４００をＸ軸負方向に加振すると、その反力が支持ユニット１５０の可動ブロック１５８、ばね機構１５６（緩衝板１５６ｆ）を介して固定ブロック１５２（アーム１５２ａ）に伝わる。緩衝板１５６ｆは、高い周波数の振動を殆ど伝達しないため、支持ユニット１５０によってＸ軸加振ユニット１００から装置ベース５００への振動ノイズの伝達が抑制される。

なお、Ｘ軸正方向の反力はＸ軸負方向の反力よりも小さい。そのため、本実施形態ではＸ軸正方向の反力を受ける弾性要素として、小型で安価な緩衝板１５６ｆが使用されている。Ｘ軸正方向の反力が大きくなる場合には、緩衝板１５６ｆに替えてコイルばねを使用して、中立ばね機構１３０と同様の構成としてもよい。

上記の構成により、Ｘ軸加振ユニットの固定部１１０は、リニアガイド１５４及びばね機構１５６を備えた支持ユニット１５０（固定部支持機構）により、装置ベース５００に対して駆動方向（Ｘ軸方向）に柔らかく弾性的に支持されるため、Ｘ軸加振ユニット１００の駆動時に固定部１１０に加わるＸ軸方向の強い反力（加振力）は、装置ベース５００に直接伝達されず、ばね機構１５６によって特に高周波成分が大きく減衰される。そのため、Ｘ軸加振ユニット１００から振動テーブル４００に伝達される振動ノイズが大きく低減される。

Ｙ軸加振ユニット２００も、水平アクチュエータ１００Ａと同一構成の水平アクチュエータ２００Ａを備えている。水平アクチュエータ２００Ａの固定部２１０も、一対の支持ユニット２５０（図１）によりＹ軸方向において装置ベース５００に弾性的に支持されている。支持ユニット２５０は、Ｘ軸加振ユニットの支持ユニット１５０と同一構成のものであるため、重複する細部の説明は省略する。

以上のように、各加振ユニット１００、２００、３００を、弾性要素（空気ばね又はばね機構）を備えた支持ユニット１５０、２５０、３５０により弾性的に支持する構成を採用することにより、装置ベース５００を介した加振ユニット間の特に高周波数成分の振動（ノイズ）の伝達が抑制されるため、より高精度の加振が可能になっている。

なお、Ｚ軸加振ユニット３００を支持する支持ユニット３５０には、供試体及び振動テーブル４００を加振するための動荷重に加えて、Ｚ軸加振ユニット３００、振動テーブル４００及び供試体の重量（静荷重）が加わる。そのため、比較的に小型で大荷重の支持が可能な空気ばね３５６が採用されている。一方、Ｘ軸加振ユニット１００を支持する支持ユニット１５０及びＹ軸加振ユニット２００を支持する支持ユニット２５０には、大きな静荷重が加わらないため、比較的に小型のコイルばねが使用されている。

＜変形例＞
上記の実施形態では、転動体にローラー３４４ｃ２を使用したローラーベアリング（ころ軸受）機構を有するリニアガイドが使用されているが、他の種類の転動体を使用したローラーベアリング機構を有するリニアガイドを使用してもよい。例えば、図２８の横断面図に示されるように、レール１３４４ａとキャリッジ１３４４ｂとの隙間に介在する転動体にボール１３４４ｃ１、１３４４ｃ２、１３４４ｃ３、１３４４ｃ４を使用したボールベアリング（玉軸受）機構を有するリニアガイド１３４４を使用することができる。

なお、転動体がレール及びキャリッジと点で接触するボールベアリング機構よりも、線で接触するローラーベアリング機構の方が、接触面積が大きく、高い剛性が得られるため、共振周波数の向上において顕著に有利である。そのため、高い周波数領域において振動試験を行う場合には、上記の実施形態のようにローラーベアリング式のリニアガイドを使用することが望ましい。しかしながら、必ずしも全てのリニアガイドにローラーベアリング式のものを使用する必要はない。例えば、可動部支持機構３４０やスライド連結機構（ＹＺスライダ１６０、ＺＸスライダ２６０及びＸＹスライダ３６０）等の比較的に移動量が多い箇所にローラーベアリング式のリニアガイドを使用し、固定部支持機構（支持ユニット１５０、２５０及び３５０）等の比較的に移動量が少ない箇所にボールベアリング式のリニアガイドを使用してもよい。また、所望の共振周波数特性が得られるのであれば、一部又は全部のリニアガイドにボールベアリング式のものを使用してもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、２軸スライダ（スライド連結機構）の構成と可動部の形状において、上述した第１実施形態と相違する。以下の第２実施形態の説明では、第１実施形態との相違点を中心に置き、第１実施形態と共通する構成については説明を省略する。

図２９及び図３０は、それぞれ本発明の第２実施形態に係る加振装置の振動テーブル２４００付近を拡大した平面図及び側面図である。

第１実施形態では、タップ穴の取付穴が形成されたＡ型リニアガイドのキャリッジと、キリ穴の取付穴が形成されたＢ型リニアガイド３６４Ｂのキャリッジとが、ボルトのみで直接連結されてクロスキャリッジが構成された。これに対して、第２実施形態では、可動方向の異なる２つのリニアガイドのキャリッジが、連結板（中間ステージ）を介して連結される構成が採用されている。本実施形態の構成では、第１実施形態と比較して、部材（連結板とボルト）の数量が増えるため、重量及び組み立て工数が増え、加振性能は低くなるものの、専用のリニアガイド（Ａ型及びＢ型リニアガイド）を使用する必要が無く、市販の汎用のリニアガイドを使用することができる。

図２９及び図３０に示されるように、加振装置２０００のＹＺスライダ２１６０は、Ｙ軸リニアガイド２１６５と３つのＺ軸リニアガイド２１６７とが、連結板２１６６を介して連結されている。Ｙ軸リニアガイド２１６５は、連結アーム２１６２に固定された１本のＹ軸レール２１６５ａと、このＹ軸レール２１６５ａとスライド可能に係合する３つのＹ軸キャリッジ２１６５ｂを備えている。３つのＹ軸キャリッジ２１６５ｂは、Ｙ軸方向に等間隔に並べられ、連結アーム２１６２に固定されている。

一方、Ｚ軸リニアガイド２１６７は、１本のＺ軸レール２１６７ａと１つのＺ軸キャリッジ２１６７ｂを備えている。３つのＺ軸リニアガイド２１６７のＺ軸レール２１６７ａは、Ｙ軸方向に等間隔に並べられ、振動テーブル２４００のＹＺスライダ２１６０と対向する側面に固定されている。また、各Ｚ軸キャリッジ２１６７ｂは連結板２１６６に固定されている。Ｙ軸キャリッジ２１６５ｂとＺ軸キャリッジ２１６７ｂの対応する一組は、連結板２１６６を挟んで、向かい合う位置に固定されている。

同様に、図２９に示されるように、加振装置２０００のＺＸスライダ２２６０は、Ｘ軸リニアガイド２２６５と３つのＺ軸リニアガイド２２６７とが、連結板２２６６を介して連結されている。Ｘ軸リニアガイド２２６５は、連結アーム２２６２に固定された１本のＸ軸レール２２６５ａと、このＸ軸レール２２６５ａとスライド可能に係合する３つのＸ軸キャリッジ２２６５ｂを備えている。３つのＸ軸キャリッジ２２６５ｂは、Ｘ軸方向に等間隔に並べられ、連結アーム２２６２に固定されている。

一方、Ｚ軸リニアガイド２２６７は、１本のＺ軸レール２２６７ａと１つのＺ軸キャリッジ２２６７ｂを備えている。３つのＺ軸リニアガイド２２６７のＺ軸レール２２６７ａは、Ｘ軸方向に等間隔に並べられ、振動テーブル２４００のＺＸスライダ２２６０と対向する側面に固定されている。また、各Ｚ軸キャリッジ２２６７ｂは連結板２２６６に固定されている。Ｘ軸キャリッジ２２６５ｂとＺ軸キャリッジ２２６７ｂの対応する一組は、連結板２２６６を挟んで、向かい合う位置に固定されている。

また、図２９及び図３０に示されるように、ＸＹスライダ２３６０は、２つのＸ軸リニアガイド２３６５と２つのＹ軸リニアガイド２３６７とが、４つの連結板２３６６を介して連結されている。

各Ｘ軸リニアガイド２３６５は、振動テーブル２４００の下面に固定された１本のＸ軸レール２３６５ａと、このＸ軸レール２３６５ａとスライド可能に係合する２つのＸ軸キャリッジ２３６５ｂを備えている。

また、各Ｙ軸リニアガイド２３６７は、Ｚ軸加振ユニットの中継フレーム２３２４の天板２３２４ｂの上面に固定された１本のＹ軸レール２３６７ａと、このＹ軸レール２３６７ａとスライド可能に係合する２つのＹ軸キャリッジ２３６７ｂを備えている。

各Ｘ軸キャリッジ２３６５ｂは、それぞれ連結板２３６６を介して１つのＹ軸キャリッジ２３６７ｂと固定されている。具体的には、各Ｘ軸レール２３６５ａに装着された２つのＸ軸キャリッジ２３６５ｂの一方は、Ｙ軸レール２３６７ａの一方と係合するＹ軸キャリッジ２３６７ｂの一つと連結し、他方のＸ軸キャリッジ２３６５ｂは他方のＹ軸レール２３６７ａと係合するＹ軸キャリッジ２３６７ｂの一つと連結する。すなわち、各Ｘ軸レール２３６５ａは、連結板２３６６によって連結されたＸ軸キャリッジ２３６５ｂ及びＹ軸キャリッジ２３６７ｂを介して、各Ｙ軸レール２３６７ａと連結している。この構成により、振動テーブル２４００は、中継フレーム２３２４に対してＸ軸方向及びＹ軸方向にスライド可能に連結されている。

また、図２９に示されるように、ＹＺスライダ２１６０のＹ軸負方向端のＺ軸レール２１６７ａ１と、ＸＹスライダ２３６０のＹ軸負方向端のＸ軸レール２３６５ａ１とは、Ｙ軸と垂直な同一平面上に配置されている。同様に、ＹＺスライダ２１６０のＹ軸正方向端のＺ軸レール２１６７ａ３と、ＸＹスライダ２３６０のＹ軸正方向端のＸ軸レール２３６５ａ２とは、Ｙ軸と垂直な同一平面上に配置されている。言い換えれば、振動テーブル２４００にＸ軸方向の力を加えるＹＺスライダ２１６０の３本のＺ軸レール２１６７ａのうちの両端の２本（２１６７ａ１及び２１６７ａ２）が、ＸＹスライダ２３６０の２本のＸ軸レール２３６５ａ（２３６５ａ１及び２３６５ａ２）とそれぞれ略同一平面上に配置されている。

この構成により、ＸＹスライダ３６０の各クロスキャリッジ２３６４（Ｘ軸キャリッジ２３６５ｂ、Ｙ軸キャリッジ２３６７ｂ）に加わるＺ軸回りのトルクや、ＹＺスライダ２１６０のＺ軸キャリッジ２１６７ｂに加わる歪みが低減するため、よりノイズの少ない正確な加振が可能になると共に、Ｘ軸キャリッジ２３６５ｂ、Ｙ軸キャリッジ２３６７ｂ及びＺ軸キャリッジ２１６７ｂの故障率が低減し、より耐久性に優れた加振装置が実現する。

特に、Ｚ軸レール２１６７ａを振動テーブル２４００の側面に取り付けてＺ軸キャリッジ２１６７ｂが鉛直方向に加振されないようにすることに加えて、Ｚ軸レール２１６７ａとＸ軸レール２３６５ａとを同一平面上に配置してＺ軸キャリッジ２１６７ｂに歪み（Ｚ軸回りのトルク）が加わらないようにすることにより、これらの相乗効果によって、振動のノイズが顕著に軽減され、Ｚ軸キャリッジ１６４ｂの故障率も大幅に低下する。

また、ＺＸスライダ２２６０もＹＺスライダ２１６０と同様に構成されている。すなわち、ＺＸスライダ２２６０のＸ軸負方向端のＺ軸レール２２６７ａ１と、ＸＹスライダ２３６０のＸ軸負方向端のＹ軸レール２３６７ａ１とは、Ｘ軸と垂直な同一平面上に配置されている。同様に、ＺＸスライダ２２６０のＸ軸正方向端のＺ軸レール２２６７ａ３と、ＸＹスライダ２３６０のＸ軸正方向端のＹ軸レール２３６７ａ２とは、Ｘ軸と垂直な同一平面上に配置されている。

これらの構成により、特に高い周波数領域における加振精度の大幅な向上と、耐久性の向上が実現されている。

図３１は、Ｚ軸加振ユニットの可動部２３２０の外観図である。また、図３２は、中継フレーム２３２４の外観図である。図３２に示されるように、中継フレーム２３２４は、メインフレーム２３２２と略同径の胴部２３２４ａと、胴部２３２４ａの上端に水平に取り付けられた天板２３２４ｂを備えている。天板２３２４ｂは、胴部２３２４ａの外径以上の幅（Ｘ軸方向寸法）及び奥行（Ｙ軸方向寸法）を有する略矩平板状の部材である。

中継フレーム２３２４の天板２３２４ｂの上面には、Ｙ軸方向に伸びる一対の段差２３２４ｂ１が形成されており、天板２３２４ｂの上面は、Ｘ軸方向において中央部が周辺部よりも１段高くなっている。この一対の段差２３２４ｂ１に沿って、ＸＹスライダ２３６０の一対のＹ軸レール２３６７ａが配置される。すなわち、段差２３２４ｂ１はＹ軸レール２３６７ａを天板２３２４ｂ上の正確な位置に取り付けるための位置決め構造である。一対の段差２３２４ｂ１を設けることにより、一対のＹ軸レール２３６７ａを、単に段差２３２４ｂ１に沿わせて取り付けるだけで、高い平行度で天板２３２４ｂ上に配置することが可能になる。

図３３は、ＸＹスライダ２３６０のＹ軸レール２３６７ａの斜視図である。図３３に示されるように、Ｙ軸レール２３６７ａには、その軸方向に並んで配置された複数の貫通孔２３６７ａｈが形成されている。Ｙ軸レール２３６７ａは、貫通孔２３６７ａｈにボルトを通して、中継フレーム２３２４の天板２３２４ｂに設けられたタップ穴２３２４ｂ２にねじ込むことによって、天板２３２４ｂに固定される。

本実施形態においては、Ｙ軸レール２３６７ａの貫通孔２３６７ａｈの間隔（及び天坂のボルト穴の間隔）ｓは、Ｙ軸レール２３６７ａの幅Ｗの２倍以下（好ましくは幅Ｗ以下、より好ましくは幅Ｗの５０〜８０％、更に好ましくは幅Ｗの６０〜７０％）と一般的な間隔よりも短くなっている。このように、Ｙ軸レール２３６７ａの固定間隔を短くすることによって、Ｙ軸レール２３６７ａは撓むことなく中継フレーム２３２４の天板２３２４ｂに強固に固定される。

なお、上述した第２実施形態では、中継フレーム２３２４の天板２３２４ｂにＹ軸レール２３６７ａが固定され、振動テーブル２４００にＸ軸レール２３６５ａが固定されているが、これとは逆に、振動テーブル２４００にＹ軸レール２３６７ａを固定し、Ｚ軸加振ユニットの可動部にＸ軸レール２３６５ａを固定する構成としてもよい。

また、上述した第２実施形態では、ＸＹスライダ２３６０が２つのＸ軸リニアガイド２３６５（Ｘ軸レール２３６５ａ）と２つのＹ軸リニアガイド２３６７（Ｙ軸レール２３６７ａ）を備えるが、Ｘ軸レール２３６５ａ及び／又はＹ軸リニアガイド２３６７を３つ以上備えた構成としてもよい。この場合も、各Ｘ軸レール２３６５ａと各Ｙ軸レール２３６７ａがクロスキャリッジ２３６４を介してそれぞれ連結される。すなわち、ｎ本のＸ軸レール２３６５ａとｍ本のＹ軸レール２３６７ａとがｎ×ｍ個のクロスキャリッジ２３６４により連結される。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、ＹＺスライダ及びＺＸスライダの構成において、上述した第２実施形態と相違する。以下の第３実施形態の説明では、第２実施形態との相違点を中心に置き、第２実施形態と共通する構成については説明を省略する。

図３４は、本発明の第３実施形態に係る加振装置の振動テーブル３４００付近を拡大した平面図である。

上述した第２実施形態では、振動テーブルのＸ軸加振ユニット及びＹ軸加振ユニットと対向する側面にＺ軸レール２１６７ａ及び２２６７ａがそれぞれ固定されている。これに対して、第３実施形態では、振動テーブル３４００のＸ軸加振ユニット及びＹ軸加振ユニットと対向する側面にＹ軸レール３１６５ａ及びＸ軸レール３２６５ａがそれぞれ固定されている。この構成を採用することにより、比較的に厚さ（Ｚ軸方向寸法）の薄い振動テーブルを使用した場合でも、図３０に示されるように、振動テーブル２４００の上下面からＺ軸レール２１６７が上下に突出するのを防ぐことができ、振動テーブル上への供試体の設置の自由度が向上する。

一方、第２実施形態のように、振動テーブル２４００にＹＺスライダ２１６０及びＺＸスライダ２２６０のＺ軸レール２１６７ａ及び２２６７ａを取り付ける構成を採用した場合には、ＹＺスライダ２１６０のＺ軸キャリッジ２１６７ｂ、連結板２１６６及びＸ軸キャリッジ２１６５ｂ並びにＺＸスライダ２２６０のＺ軸キャリッジ２２６７ｂ、連結板２２６６及びＹ軸キャリッジ２２６５ｂが上下に駆動されなくなるため、これらの部材の上下駆動に伴う振動ノイズの発生が抑制される。

また、上述した第２実施形態のＹＺスライダ２１６０（ＺＸスライダ２２６０）では、１つの大きな連結板２１６６（２２６６）に複数のＹ軸キャリッジ２１６５ｂ（Ｘ軸キャリッジ２２６５ｂ）と複数のＺ軸キャリッジ２１６７ｂ（２２６７ｂ）がそれぞれ固定され、１つの大型のクロスキャリッジ２１６４（２２６４）が形成されている。これに対して、第３実施形態のＹＺスライダ３１６０（ＺＸスライダ３２６０）では、１つの小さな連結板３１６６（３２６６）に１つのＹ軸キャリッジ３１６５ｂ（Ｘ軸キャリッジ３２６５ｂ）と１つのＺ軸キャリッジ３１６７ｂ（３２６７ｂ）がそれぞれ固定されて小型のクロスキャリッジ３１６４（３２６４）が形成され、複数の小型のクロスキャリッジ３１６４（３２６４）によりＺ軸レール３１６７ａ（３２６７ａ）とＹ軸レール３１６５ａ（Ｘ軸レール３２６５ａ）が連結されている。

このように、クロスキャリッジ３１６４、３２６４を小型・軽量化することにより、クロスキャリッジ３１６４、３２６４を高速で駆動し易くなり、また、クロスキャリッジ３１６４、３２６４の共振周波数を高めて振動ノイズを低減させることができる。

また、第３実施形態では、Ｚ軸加振ユニットの可動部の天板３３２４ｂは、振動テーブル３４００と略同じ（又は、それ以上の大きさの）平面寸法で形成されている。そのため、天板３３２４ｂの上面に取り付けられるＹ軸レール２３６７ａ（Ｘ軸レール３３６５ａ）の長さを、振動テーブル３４００のＹ軸方向（Ｘ軸方向）における全幅と略同じ（又は、それ以上の）長さまで拡張しても、Ｙ軸レール３３６７ａ（Ｘ軸レール３３６５ａ）の全長を天板３３２４ｂによって下方から支持することができ、振動テーブル３４００を常に高い剛性で支持することが可能になっている。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、２軸スライダ（スライド連結機構）であるＹＺスライダ４１６０及びＺＸスライダ４２６０の構成において、上述した第２実施形態と相違する。以下の第４実施形態の説明では、第２実施形態との相違点を中心に置き、第２実施形態と共通する構成については説明を省略する。また、ＺＸスライダ４２６０は、ＹＺスライダ４１６０と共通の構成を有するため、ＺＸスライダ４２６０についての具体的な説明は省略する。

図３５及び図３６は、それぞれ本発明の第４実施形態に係る加振装置の振動テーブル４４００付近を拡大した平面図及び側面図である。

第４実施形態のＹＺスライダ４１６０は、２つのＹ軸リニアガイド４１６５と、２つのＺ軸リニアガイド４１６７と、これらを連結する連結板４１６６を備えている。また、第４実施形態では、ＹＺスライダ４１６０のＺ軸レール４１６７が、振動テーブル４４００には直接固定されず、中継アーム４１６８を介して振動テーブル４４００に固定されている。

中継アーム４１６８の厚さ（Ｚ軸方向寸法）は、振動テーブル４４００側においては、振動テーブル４４００の厚さと略同じ大きさであるが、Ｚ軸リニアガイド４１６７側においては、Ｚ軸リニアガイド４１６７のレールの長さと略同じ大きさまで拡張されている。この構成により、Ｚ軸リニアガイド４１６７のレールが全長に亘って中継アーム４１６８によって支持される。

また、中継アーム４１６８の幅（Ｙ軸方向寸法）は、Ｚ軸リニアガイド４１６７側においては、２つのＺ軸リニアガイド４１６７の配置間隔と略同じ大きさであるが、振動テーブル４４００側においては、ＸＹスライダの２本のＸ軸レール４３６７ａの配置間隔と略同じ大きさまで拡張されている。言い換えれば、Ｚ軸リニアガイド４１６７の配置間隔をＸ軸レール４３６７ａの配置間隔よりも小さくすることで、ＹＺスライダ４１６０の小型・軽量化が図られている。更に、中継アーム４１６８を使用することにより、Ｚ軸リニアガイド４１６７のレールと振動テーブル４４００との間に一定の距離が確保されるため、振動テーブル上への供試体の設置の自由度が向上する。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態は、加振ユニット（Ｚ軸加振ユニット５３００）を１つのみ備えた１軸加振装置の一例である。以下の第５実施形態の説明では、第１実施形態との相違点を中心に置き、第１実施形態と共通する構成については説明を省略する。

図３７及び図３８は、それぞれ本発明の第５実施形態に係る加振装置５０００の側面図及び平面図である。

第５実施形態では、１軸方向のみに加振をするため、振動テーブル５４００は、ＸＹスライダを介さず、Ｚ軸加振ユニット５３００の可動部５３２０の上面に直接取り付けられている。

また、４つの可動部支持機構５３４０は、Ｚ軸加振ユニット５３００の可動部５３２０ではなく、振動テーブル５４００を直接支持している。そのため、振動テーブルのＹ軸方向及びＺ軸方向の振動ノイズを効果的に抑制することができる。

また、加振装置５０００は、供試体Ｗを上方から振動テーブル５４００に押さえ付けるための門型の反力フレーム５６００を備えている。反力フレーム５６００は、Ｚ軸加振ユニット５３００の固定部（筒状体）３１０の上面に固定されている。また、反力フレーム５６００の梁部５６１０の下面には、供試体Ｗを固定するチャック装置５６１０が設けられている。チャック装置５６１０は、供試体Ｗに加わるＺ軸方向の力を検出するロードセル（又は圧電式荷重センサ）を備えている。

Ｚ軸加振ユニット５３００の空気ばね３５６（図１２）の作動により、供試体Ｗが振動テーブル５４００と反力フレーム５６００との間で挟まれ、供試体Ｗに所定の静荷重が与えられる。すなわち、第５実施形態の加振装置５０００によれば、供試体Ｗに所定の静荷重を与えながら、供試体Ｗを加振する試験を行うことができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態は、２つの加振ユニット（Ｘ軸加振ユニット６１００、Ｚ軸加振ユニット６３００）を備えた２軸加振装置の一例である。以下の第５実施形態の説明では、第１実施形態との相違点を中心に置き、第１実施形態と共通する構成については説明を省略する。

図３９及び図４０は、それぞれ本発明の第６実施形態に係る加振装置６０００の平面図及び側面図である。

第６実施形態では、振動テーブル６４００が２方向（各加振ユニットの駆動方向及びそれに垂直な１方向）に加振される。そのため、各加振ユニット６１００、６３００と振動テーブル５４００とが、他の加振ユニット６３００、６１００の駆動方向にスライド可能に連結される。具体的には、Ｘ軸加振ユニット６１００と振動テーブル６４００とは、Ｚ軸スライダ６１６０によってＺ軸方向にスライド可能に連結され、Ｚ軸加振ユニット６３００と振動テーブル６４００とは、Ｘ軸スライダ６３６０によってＺ軸方向にスライド可能に連結される。

Ｚ軸スライダ６１６０は、Ｚ軸リニアガイド６１６４と、このＺ軸リニアガイド６１６４とＸ軸加振ユニット６１００の可動部とを連結する連結アーム６１６２とを備えている。Ｚ軸リニアガイド６１６４は、１つのＺ軸キャリッジが装着された１本のＺ軸レールを備えている。また、Ｚ軸キャリッジは連結アーム６１６２に固定され、Ｚ軸レールは中継アーム６１６８を介して振動テーブル６４００の側面に固定されている。

Ｘ軸スライダ６３６０は、２つのＸ軸リニアガイド６１６４を備えている。各Ｘ軸リニアガイド６１６４は、３つのＸ軸キャリッジが装着された１本のＸ軸レールを備えている。

Ｘ軸加振ユニット６１００の固定部は、支持ユニット６１５０を介して、装置ベース６５００に固定されている。また、Ｚ軸加振ユニット６３００の固定部は、支持ユニット６３５０を介して、装置ベース６５００に固定されている。

支持ユニット６３５０は、第１実施形態の支持ユニット３５０と略同一構成のものである。一方、支持ユニット６１５０は、第１実施形態の支持ユニット１５０とは異なり、ばね機構１５６の替わりに、Ｚ軸方向に並べて配置された２つの空気ばね６１５６を備えている。

Ｘ軸加振ユニット６１００には、水平アクチュエータの固定部のＹ軸方向両側面に、角溝６１１０ａが形成されている。また、支持ユニットの可動ブロックには、角溝６１１０ａと嵌合する突出部６１５８ａが形成されている。この角溝６１１０ａと突出部６１５８ａとの嵌合により、Ｘ軸加振ユニット６１００の固定部が支持ユニットの可動ブロックに対してＸ軸方向に移動しないようになっている。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば本明細書中に例示的に明示された実施形態等の構成及び／又は本明細書中の記載から当業者に自明な実施形態等の構成を適宜組み合わせた構成も本願の実施形態に含まれる。

上記の各実施形態は、本発明を動電型の加振装置に適用した例であるが、本発明はこの構成に限定されず、他の種類の加振ユニット（例えば、回転電動機や油圧回転モータと送りねじ機構等の回転−直動変換機構とを組み合わせた直動加振ユニット、リニアモータ等）を使用した加振装置にも本発明を適用することができる。

例えば、第１実施形態の加振装置１は、３軸の動電型加振装置に本発明を適用した例であるが、当然ながら本発明は１軸及び２軸の動電型加振装置に適用することができる。

また、第１実施形態では、支持ユニット３５０（固定部支持機構）の振動を減衰する緩衝手段として空気ばねが使用されているが、防振効果のある他の種類のばね（例えば鋼製のコイルばね）や弾性体（防振ゴム等）を使用する構成とすることもできる。

スライド連結機構の各軸のリニアガイドの数（１本、２本、３本、４本、５本以上）や配置は、振動テーブルの大きさ、供試体の大きさや重量分布、試験条件（周波数、振幅）等に応じて、適宜選択される。また、第１実施形態のＸＹスライダ３６０が備えるクロスガイド３６４の数も、４つに限らず、振動テーブルの大きさや供試体の荷重、試験条件等に応じて、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ又はそれ以上にすることもできる。

また、第５実施形態の１軸加振装置は、反力フレーム５６００を備えているが、反力フレーム５６００を備えていない構成としてもよい。また、２軸及び３軸加振装置に反力フレームを設ける構成としてもよい。この場合、反力フレームは例えば装置ベースに固定される。

１ … 動電型３軸加振装置（加振装置）
１０ … 機構部
２０ … 制御部
３０ … 計測部
４０ … 電源部
５０ … インターフェース部
１００ … Ｘ軸加振ユニット
１６０ … ＹＺスライダ
２００ … Ｙ軸加振ユニット
２６０ … ＺＸスライダ
３００ … Ｚ軸加振ユニット
３６０ … ＸＹスライダ
４００ … 振動テーブル
５００ … 装置ベース

本発明は、加振装置及び動電型アクチュエータに関する。

Claims (44)

1. 振動テーブルと、
   前記振動テーブルをＸ軸方向に加振するＸ軸加振ユニットと、
   前記振動テーブルをＹ軸方向に加振するＹ軸加振ユニットと、
   前記振動テーブルをＺ軸方向に加振するＺ軸加振ユニットと、
   前記振動テーブルと前記Ｚ軸加振ユニットとを前記Ｘ軸方向へスライド可能に連結するＸ軸リニアガイドウェイと、
   前記振動テーブルと前記Ｚ軸加振ユニットとを前記Ｙ軸方向へスライド可能に連結するＹ軸リニアガイドウェイと、
   を備え、
   前記Ｘ軸リニアガイドウェイが、
   前記Ｘ軸方向へ延びるＸ軸レールと、
   前記Ｘ軸レールと前記Ｘ軸方向にスライド可能に係合するＸ軸キャリッジと、
   を備え、
   前記Ｙ軸リニアガイドウェイが、
   前記Ｙ軸方向へ延びるＹ軸レールと、
   前記Ｙ軸レールと前記Ｙ軸方向にスライド可能に係合するＹ軸キャリッジと、
   を備え、
   前記Ｘ軸キャリッジが前記Ｙ軸キャリッジに直接固定された、
   加振装置。
2. 前記Ｘ軸キャリッジを前記Ｙ軸キャリッジに固定するボルトを備え、
   前記Ｘ軸キャリッジには、キリ穴である第１キャリッジ取付穴が設けられていて、
   前記Ｙ軸キャリッジには、タップ穴である第２キャリッジ取付穴が設けられていて、
   前記第１キャリッジ取付穴に通された前記ボルトが前記第２キャリッジ取付穴に捩じ込まれて、前記Ｘ軸キャリッジが前記Ｙ軸キャリッジに直接固定された、
   請求項１に記載の加振装置。
3. 前記Ｘ軸キャリッジには、前記Ｚ軸方向に延びる４つの前記第１キャリッジ取付穴が設けられていて、
   前記Ｙ軸キャリッジには、前記Ｚ軸方向に延びる４つの前記第２キャリッジ取付穴が設けられていて、
   前記４つの第１キャリッジ取付穴の中心線と、前記４つの第２キャリッジ取付穴の中心線が、ＸＹ平面上の所定の正方形の各頂点をそれぞれ通る、
   請求項２に記載の加振装置。
4. 前記Ｘ軸キャリッジの前記Ｙ軸方向両側の前記Ｘ軸方向中央部に、前記Ｚ軸方向から見てＵ字状に切り欠かれたＵ字切欠部が形成された、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加振装置。
5. 前記Ｘ軸キャリッジの前記Ｙ軸方向両側の前記Ｘ軸方向両端部に、前記Ｚ軸方向から見てＬ字状に切り欠かれたＬ字切欠部が形成された、
   請求項４に記載の加振装置。
6. 前記Ｘ軸キャリッジは、前記Ｕ字切欠部と前記Ｌ字切欠部との間にフランジ部を有し、
   前記第１キャリッジ取付穴が前記フランジ部に形成された、
   請求項５に記載の加振装置。
7. 前記Ｘ軸リニアガイドウェイが、前記Ｘ軸レールと前記Ｘ軸キャリッジとに挟み込まれた転動体であるローラーを備えた、
   請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の加振装置。
8. 前記Ｙ軸キャリッジの前記Ｘ軸方向両側の前記Ｙ軸方向中央部に、前記Ｚ軸方向から見てＵ字状に切り欠かれた第２Ｕ字切欠部が形成され、
   前記Ｙ軸キャリッジの前記Ｘ軸方向両側の前記Ｙ軸方向両端部に、前記Ｚ軸方向から見てＬ字状に切り欠かれた第２Ｌ字切欠部が形成され、
   前記Ｙ軸キャリッジが、前記第２Ｕ字切欠部と前記第２Ｌ字切欠部との間に第２フランジ部を有し、
   前記第２キャリッジ取付穴が前記第２フランジ部に形成され、
   前記Ｙ軸リニアガイドウェイが、前記Ｙ軸レールと前記Ｙ軸キャリッジとに挟み込まれた転動体であるローラーを備えた、
   請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の加振装置。
9. 略筒状の固定部と、
   前記固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、前記固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、
   前記固定部と前記可動部とを弾性的に連結するばね機構と、
   を備えた、
   動電型アクチュエータ。
10. 前記ばね機構が、
    前記可動部を、前記固定部に対して、前記軸線方向における中立位置に弾性的に支持する中立ばね機構である、
    請求項９に記載の動電型アクチュエータ。
11. 前記ばね機構が、
    前記可動部に固定されたロッドと、
    前記固定部に固定された弾性要素支持プレートと、
    前記ロッドと前記弾性要素支持プレートとの間に介在する第１及び第２弾性要素と、
    を備え、
    前記弾性要素支持プレートには前記ロッドが通される貫通穴が設けられていて、
    前記ロッドは、
    第１フランジ部と、
    前記弾性要素支持プレートを挟んで前記第１フランジ部と反対側に設けられた第２フランジ部と、を備え、
    前記第１フランジ部と前記弾性要素支持プレートとの間に前記第１弾性要素が介在し、
    前記第２フランジ部と前記弾性要素支持プレートとの間に前記第２弾性要素が介在する、
    請求項１０に記載の動電型アクチュエータ。
12. 前記第１及び第２弾性要素の少なくとも一方がばねを含む、
    請求項１１に記載の動電型アクチュエータ。
13. 前記ばねがコイルばねである、
    請求項１２に記載の動電型アクチュエータ。
14. 前記第１及び第２弾性要素の少なくとも一方がゴム又は樹脂を含む、
    請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の動電型アクチュエータ。
15. 振動テーブルと、
    前記振動テーブルを鉛直方向に駆動する鉛直アクチュエータと、
    前記振動テーブルを水平方向に駆動する水平アクチュエータと、
    を備え、
    前記水平アクチュエータが、
    請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の動電型アクチュエータである、
    加振装置。
16. 前記鉛直アクチュエータが、
    略筒状の固定部と、
    前記固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、前記固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、
    前記可動部を前記固定部に対して下方から支持する空気ばねと、
    を備えた、
    請求項１５に記載の加振装置。
17. レールと、
    前記レールとスライド可能に係合するキャリッジと、
    を備え、
    前記キャリッジのキャリッジ上面に、正方形の各頂点を通る４つの第１キャリッジ取付穴が設けられていて、
    前記第１キャリッジ取付穴がキリ穴である、
    リニアガイドウェイ。
18. レールと、
    前記レールとスライド可能に係合するキャリッジと、
    を備え、
    前記キャリッジのキャリッジ上面に、正方形の各頂点を通る４つの第２キャリッジ取付穴が設けられていて、
    前記第２キャリッジ取付穴がタップ穴である、
    リニアガイドウェイ。
19. 前記レールと前記キャリッジとの間に介在し、前記キャリッジのスライドに伴って前記レール及び前記キャリッジの軌道面上を転がる転動体を備えた、
    請求項１７又は請求項１８に記載のリニアガイドウェイ。
20. 前記転動体がローラーである、
    請求項１９に記載のリニアガイドウェイ。
21. 前記転動体がボールである、
    請求項１９に記載のリニアガイドウェイ。
22. 請求項１７又は請求項１７を引用する請求項１９から請求項２１のいずれか一項に記載の第１リニアガイドウェイと、
    請求項１８又は請求項１８を引用する請求項１９から請求項２１のいずれか一項に記載の第２リニアガイドウェイと、
    前記第１リニアガイドウェイのキャリッジと前記第２リニアガイドウェイのキャリッジとを固定するボルトと、
    を備え、
    前記第１リニアガイドウェイの第１キャリッジ取付穴に通された前記ボルトが前記第２リニアガイドウェイの第２キャリッジ取付穴に捩じ込まれて、前記第１リニアガイドウェイのキャリッジが前記第２リニアガイドウェイのキャリッジに直接固定された、
    クロスガイドウェイ。
23. 前記第１リニアガイドウェイのキャリッジと前記第２リニアガイドウェイのキャリッジとが、互いにスライド方向を９０度ずらして組み合わされた、
    請求項２２に記載のクロスガイドウェイ。
24. 振動テーブルと、
    前記振動テーブルを水平方向であるＹ軸方向に駆動するＹ軸アクチュエータと、
    前記振動テーブルを鉛直方向であるＺ軸方向に駆動するＺ軸アクチュエータと、
    前記振動テーブルと前記Ｚ軸アクチュエータとを前記Ｙ軸方向にスライド可能に連結する第１スライダと、
    前記振動テーブルと前記Ｙ軸アクチュエータとを前記Ｚ軸方向にスライド可能に連結する第２スライダと、
    を備え、
    前記第１スライダが、
    前記Ｙ軸方向へ延びるＹ軸レールと、
    前記Ｙ軸レールと前記Ｙ軸方向にスライド可能に係合するＹ軸キャリッジと、
    を有するＹ軸リニアガイドウェイを備え、
    前記第２スライダが、
    前記Ｚ軸方向へ延びるＺ軸レールと、
    前記Ｚ軸レールと前記Ｚ軸方向にスライド可能に係合するＺ軸キャリッジと、
    を有するＺ軸リニアガイドウェイを備え、
    前記第２スライダの前記Ｚ軸レールが前記振動テーブルに固定され、
    前記第１スライダの前記Ｙ軸レールの一つと、前記第２スライダのＺ軸レールの一つとが、略同一平面上に配置された、
    加振装置。
25. 前記第２スライダが、３つ以上の並列する前記Ｚ軸リニアガイドウェイを備えた、
    請求項２４に記載の加振装置。
26. 前記振動テーブルを前記Ｚ軸方向及び前記Ｙ軸方向の両方向と直交するＸ軸方向に加振するＸ軸アクチュエータと、
    前記振動テーブルと前記Ｘ軸アクチュエータとを前記Ｚ軸方向及び前記Ｙ軸方向の両方向にスライド可能に連結する第３スライダと、
    を備え、
    前記第１スライダ及び前記第２スライダのそれぞれが、
    前記Ｘ軸方向へ延びるＸ軸レールと、
    前記Ｘ軸レールと前記Ｘ軸方向にスライド可能に係合するＸ軸キャリッジと、
    を有するＸ軸リニアガイドウェイを備え、
    前記第３スライダが、
    前記Ｙ軸方向へ延びるＹ軸レールと、
    前記Ｙ軸レールと前記Ｙ軸方向にスライド可能に係合するＹ軸キャリッジと、
    を有するＹ軸リニアガイドウェイと、
    前記Ｚ軸方向へ延びるＺ軸レールと、
    前記Ｚ軸レールと前記Ｚ軸方向にスライド可能に係合するＺ軸キャリッジと、
    を有するＺ軸リニアガイドウェイと、を備え、
    前記第３スライダの前記Ｚ軸レールが前記振動テーブルに固定され、
    前記第１スライダの前記Ｘ軸レールの一つと、前記第３スライダのＺ軸レールの一つとが、略同一平面上に配置された、
    請求項２４又は請求項２５に記載の加振装置。
27. 前記第３スライダが、３つ以上の並列する前記Ｚ軸リニアガイドウェイを備えた、
    請求項２４から請求項２６のいずれか一項に記載の加振装置。
28. 前記第１スライダ、前記第２スライダ及び前記第３スライダの少なくとも一つが、転動体としてローラーを備えたローラーベアリング機構である、
    請求項２４から請求項２７のいずれか一項に記載の加振装置。
29. 前記Ｘ軸アクチュエータ、前記Ｙ軸アクチュエータ及び前記Ｚ軸アクチュエータが動電型アクチュエータであり、
    前記動電型アクチュエータが、
    略筒状の固定部と、
    前記固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、前記固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、
    前記可動部を前記固定部の軸線方向に往復移動可能に側方から支持する複数の可動部支持機構と、を備え、
    前記可動部支持機構が、
    前記可動部の側面に固定され、前記固定部の軸線方向に延びるレールと、
    前記固定部に固定され、前記レールと前記軸線方向にスライド可能に係合するキャリッジと、
    を備えると共に、前記固定部の軸線の周囲に略等間隔に配置された、
    請求項２４から請求項２８のいずれか一項に記載の加振装置。
30. 前記第１スライダのＹ軸レールが前記振動テーブルに固定され、
    前記可動部が、
    前記固定部の中空部内に同軸に配置された円柱状部と、
    前記円柱状部の上端に取り付けられた、前記Ｙ軸方向に一辺を有する略矩形状の天板と、を備え、
    前記天板の前記Ｙ軸方向における長さが、前記円柱状部の外径よりも大きく、且つ、前記振動テーブルの前記Ｙ軸方向における長さ以上である、
    請求項２９に記載の加振装置。
31. ２対の前記可動部支持機構を備え、
    前記可動部が前記２対の可動部支持機構により直交２方向にて両側から挟み込まれた、
    請求項２９又は請求項３０に記載の加振装置。
32. 前記可動部が、
    その一端から突出して前記固定部の軸線上に延びるロッドを備え、
    前記固定部が、
    前記ロッドを前記固定部の軸線方向に移動可能に支持する軸受を備えた、
    請求項２９から請求項３１のいずれか一項に記載の加振装置。
33. 前記加振装置が、
    ベースを備え、
    前記動電型アクチュエータが、
    前記固定部を支持する固定部支持機構を備え、
    前記固定部支持機構が、
    前記固定部に取り付けられた可動ブロックと、
    前記可動ブロックと前記ベースとを前記固定部の軸線方向にスライド可能に連結するリニアガイドウェイと、
    前記ベースと前記可動ブロックとの間に配置され、前記軸線方向の振動の伝達を防止する緩衝手段と、を備えた、
    請求項２９から請求項３２のいずれか一項に記載の加振装置。
34. 前記緩衝手段が空気ばねである、
    請求項３３に記載の加振装置。
35. 前記固定部支持機構が、
    前記ベースに固定された固定ブロックを備え、
    前記固定部支持機構のリニアガイドウェイ及び前記防振部材の少なくとも一方が、前記固定ブロックを介して前記ベースに固定された、
    請求項３３又は請求項３４に記載の加振装置。
36. ベースと、
    前記ベース上に取り付けられた固定部支持機構と、
    前記固定部支持機構によって支持された略筒状の固定部と、
    前記固定部の中空部内に少なくとも一部が収容され、前記固定部の軸線方向に往復駆動される可動部と、
    を備え、
    前記固定部支持機構が、
    前記固定部に取り付けられた可動ブロックと、
    前記ベースと前記可動ブロックとを前記固定部の軸線方向にスライド可能に連結するリニアガイドウェイと、
    前記ベースと前記可動ブロックとを弾性的に連結するばね機構と、を備えた、
    動電型アクチュエータ。
37. 前記ベースに固定された固定ブロックを備え、
    前記リニアガイドウェイ及び前記ばね機構の少なくとも一方が、前記固定ブロックを介して前記ベースに取り付けられた、
    請求項３６に記載の動電型アクチュエータ。
38. 前記ばね機構が、
    前記可動ブロックを、前記固定ブロックに対して、前記軸線方向における中立位置に弾性的に支持する中立ばね機構である、
    請求項３６に記載の動電型アクチュエータ。
39. 前記ばね機構が、
    前記可動ブロックに固定されたロッドと、
    前記固定ブロックに固定された弾性要素支持プレートと、
    前記ロッドと前記弾性要素支持プレートとの間に介在する第１及び第２弾性要素と、
    を備え、
    前記弾性要素支持プレートには前記ロッドが通される貫通穴が設けられていて、
    前記ロッドは、
    第１フランジ部と、
    前記弾性要素支持プレートを挟んで前記第１フランジ部と反対側に設けられた第２フランジ部と、を備え、
    前記第１フランジ部と前記弾性要素支持プレートとの間に前記第１弾性要素が介在し、
    前記第２フランジ部と前記弾性要素支持プレートとの間に前記第２弾性要素が介在する、
    請求項３５に記載の動電型アクチュエータ。
40. 前記弾性要素が空気ばねである、
    請求項３８に記載の動電型アクチュエータ。
41. 一対の前記可動ブロックを備え、
    前記一対の可動ブロックが、前記固定部の軸線を挟む両側面に取り付けられた、
    請求項３３から請求項４０のいずれか一項に記載の動電型アクチュエータ。
42. 請求項３０から請求項３８のいずれか一項に記載の動電型アクチュエータと、
    前記動電型アクチュエータによって前記軸線方向に加振される振動テーブルと、
    を備えた加振装置。
43. 略正方形状の枠部と、
    前記枠部の第１方向に対向する第１縁部を連結する第１リブと、
    前記枠部の、前記第１方向と直交する、第２方向に対向する第２縁部を連結する第２リブと、
    前記第１縁部の外側面に取り付けられた、前記第１及び前記第２方向の両方向と直交する第３方向にスライド可能な第１リニアガイドウェイと、
    前記第２縁部の外側面に取り付けられた、前記第３方向にスライド可能な第２リニアガイドウェイと、
    を備え、
    前記第１リニアガイドウェイが前記第１リブの延長面上に配置され、
    前記第２リニアガイドウェイが前記第２リブの延長面上に配置された、
    振動テーブル。
44. 前記枠部が、正方形の四隅が隅切りされた六角形状である、
    請求項４３に記載の振動テーブル。

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