JP2018508755A - リーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台 - Google Patents

Abstract

リーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台であって、Ｘ軸振動台２、Ｙ軸振動台３、Ｚ軸振動台４が設けられているベース１と、三次元振動プラットフォーム５と、を含み、Ｘ軸振動台２はＸ軸デカップリング装置６Ａを介して三次元振動プラットフォーム５に接続され、Ｙ軸振動台３はＹ軸デカップリング装置６Ｂを介して三次元振動プラットフォーム５に接続され、Ｚ軸振動台４はＺ軸デカップリング装置６Ｃを介して三次元振動プラットフォーム５に接続され、Ｘ軸デカップリング装置６Ａ、Ｙ軸デカップリング装置６ＢおよびＺ軸デカップリング装置６Ｃは、それぞれのリーフスプリング支持ユニットを含み、各リーフスプリング支持ユニットは、平行に設けられている一対のリーフスプリングと、リーフスプリングの両端にそれぞれ位置されている第一接続部材、第二接続部材と、を含み、第一接続部材は振動台に近い一端に位置しており、第二接続部材は三次元振動プラットフォーム５に近い他の一端に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元標準振動台に関する。

現在、三次元振動測定センサーに対する校正は、一次元振動校正システムを用いて三つの測定軸に対して順次に行われることが多い。しかしながら、このような方法は、時間が長く、データ処理が複雑である。また、三次元センサーの各次元間の相互カップリングを考慮すると、このような方法では各次元間のカップリング関係を反映する感度行列を得ることが困難である。このため、三次元振動センサーの三つの軸に対して同時に振動励起できる三次元標準振動台を開発することは、振動測定センサーの校正技術の発展および関連業界の技術進歩についても重要な理論的および実用的な意義を有する。

中国特許出願番号２０１１１０２０７２９７．５には、ラッチ式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台が開示されている。該三次元標準振動台は、ベースと、Ｘ軸電磁振動台と、Ｙ軸電磁振動台と、Ｚ軸電磁振動台と、三次元振動プラットフォームと、を含み、各電磁振動台はいずれもモーションデカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームと接続されている。モーションデカップリング装置は、互いに緊密に結合されている第一フレームワークおよび第二フレームワークを含み、第一フレームワークおよび第二フレームワークはいずれも外側フレーム、内側フレーム、外側フレームと内側フレームとの間の第一接続フレームおよび第二接続フレームを含んでいる。また、一つのフレームワークにおいて、外側フレームと内側フレームとは対向しており、一つのフレームワークの内側フレームは他の一つのフレームワーク内に挿入されている。第一フレームワークの内側フレームには、ガス流路と、ガス流路に連通されている通気孔と、を有し、通気孔は外部と連通されている。第一フレームワークの内側フレームと第二フレームワークの内側フレームおよび外側フレームとの間にはともに微小な間隔を有しており、該微小な間隔は第一フレームワークの内側フレームのエアロスタティックガイドレールを形成する。第二フレームワークの内側フレームと第一フレームワークの外側フレームとの間には、第二フレームワークと第一フレームワークの外側フレームとの接触を防止する間隔が設けられている。ガス流路は、外部圧縮ガス源と連通されている。第一フレームワークの外側フレームは電磁振動台に接続され、第二フレームワークの外側フレームは三次元振動プラットフォームに接続されている。このような振動台は、ラッチ式構造を採用し、静圧エアロステックの支持によって力の伝達を実現することにより、三次元振動のデカップリングの問題を解決している。

しかしながら、上記振動台は以下のような問題点を有する。振動台に第一フレームワークを固定し、三次元振動プラットフォームに第二フレームワークを固定し、第一フレームワークと第二フレームワークとが互いに緊密に結合してラッチ式構造を形成しているため、第一フレームワークおよび第二フレームワークの取り付け精度に対する要求が高く、また、第二フレームワークの存在により三次元振動プラットフォームが重くなってしまう。さらに、振動の力の伝達に用いられる静圧ガス膜の剛性も比較的に小さい。

本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、カップリング装置の取り付け精度に対する要求が高くなく、静圧ガス膜よりもさらに大きな剛性を有するリーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るリーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台は、Ｘ軸振動台、Ｙ軸振動台、Ｚ軸振動台が設けられているベースと、三次元振動プラットフォームと、を含み、Ｘ軸振動台はＸ軸デカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームに接続され、Ｙ軸振動台はＹ軸デカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームに接続され、Ｚ軸振動台はＺ軸デカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームに接続され、Ｘ軸デカップリング装置、Ｙ軸デカップリング装置およびＺ軸デカップリング装置は、それぞれのリーフスプリング支持ユニットを含み、各リーフスプリング支持ユニットは、平行に設けられている一対のリーフスプリングと、リーフスプリングの両端にそれぞれ位置されている第一接続部材、第二接続部材と、を含み、第一接続部材は振動台に近い一端に位置しており、第二接続部材は三次元振動プラットフォームに近い他の一端に位置している。

また、Ｘ軸デカップリング装置、Ｙ軸デカップリング装置、Ｚ軸デカップリング装置は、それぞれ直列に接続されている二段のリーフスプリング支持ユニットを有する。

さらに、二段のリーフスプリング支持ユニットは、接続部品により固定接続されており、二段のリーフスプリング支持ユニットのリーフスプリングは直交している。

また、前記接続部品は十字型を呈しており、二段のリーフスプリング支持ユニットは、それぞれ接続部品の二つの直交アームに設けられている。

二段のリーフスプリング支持ユニットのリーフスプリングは、それぞれ第一接続部材と第二接続部材によって対応する振動台の平面および三次元振動プラットフォームに対称設置され、二段のリーフスプリングの平面のいずれも該振動台の軸方向と平行し、そのうちの一段のリーフスプリングの平面と対応する振動台以外の振動台の軸方向と垂直する。

さらに、第一接続部材および第二接続部材は、それぞれ一対のＬ字型接続部品を含み、Ｌ字型接続部品にはボルトと配合するねじ穴が設けられている。

本発明における動作プロセスは以下のとおりである。Ｘ軸デカップリング装置、Ｙ軸デカップリング装置、Ｚ軸デカップリング装置は、いずれも二段のリーフスプリング支持ユニットにより形成されるリーフスプリング式デカップリング装置である。Ｘ軸振動台から出力される振動を例にすると、振動は、まずＸ軸振動台に接続されるＸ軸デカップリング装置に伝達される。デカップリング装置の二段のリーフスプリングの平面のいずれもＸ軸方向に平行しているため、該軸方向に沿っては高い剛性を呈し、振動を正確にＸ軸デカップリング装置に接続される三次元振動プラットフォームに伝達できる。同時に、Ｘ軸デカップリング装置の二段のリーフスプリングのうちの一段のリーフスプリングがＹ軸振動台の振動軸方向に垂直して、Ｙ軸に沿って小さい剛性を呈するため、Ｙ軸振動台によるＸ軸振動台の出力に対する影響を避けることができる。また、Ｘ軸デカップリング装置の他の一段のリーフスプリングの平面はＺ軸振動台の振動軸方向に垂直して、Ｚ軸に沿って小さい剛性を呈するため、Ｚ軸振動台によるＸ軸振動台の出力に対する影響を避けることができる。すなわち、三次元振動プラットフォームへの出力に対するＸ軸方向に沿ったデカップリングが実現される。同様に、Ｙ軸およびＺ軸の振動台から出力される振動についても、リーフスプリング式デカップリング装置の作用により、三次元振動プラットフォームへの出力に対する対応する軸方向に沿ったデカップリングが実現でき、したがって、三次元振動プラットフォームへの出力に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った合成された動きのデカップリングが完成できる。

本発明に係る三つの振動台および三つのリーフスプリング式デカップリング装置を含む三次元標準振動台によれば、リーフスプリング式デカップリング装置において交差式のリーフスプリングの構造を用いるため、振動の伝達を実現できるとともに、他の軸方向による伝達方向の軸への出力に対する影響を避けることができ、三次元振動台からの出力に対するデカップリング問題を有効に解決できる。

本発明の効果は以下の通りである。
１．リーフスプリング支持ユニットは、振動台および三次元振動プラットフォームのいずれとも固定接続であるため、接続方式が簡単で、位置決めが便利で、取り付けも簡単である。
２．リーフスプリング式デカップリング装置の振動力の伝達方向に沿った伝達の剛性は、従来の静圧ガス膜を用いる場合よりもさらに大きいため、三次元標準振動台の上限使用周波数を大幅に向上でき、三次元デカップリング装置の構造を簡略化でき、製造コストを低減できる。

三次元標準振動台の構造を示す図である。 リーフスプリング式デカップリング装置の構造を示す図である。 リーフスプリングの構造を示す図である。 接続部品の構造を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明について具体的に説明する。
図１に示すように、リーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台は、ベース１と、Ｘ軸（水平方向、以下同じ。）振動台２と、Ｙ軸（水平方向、以下同じ。）振動台３と、Ｚ軸（垂直方向、以下同じ。）振動台４と、三次元振動プラットフォーム５と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸に対応するＸ軸デカップリング装置６Ａ、Ｙ軸デカップリング装置６ＢおよびＺ軸デカップリング装置６Ｃと、を有する。Ｘ軸振動台２、Ｙ軸振動台３およびＺ軸振動台４はいずれもベース１に取り付けられており、Ｘ軸振動台２、Ｙ軸振動台３およびＺ軸振動台４は、それぞれ各自のデカップリング装置によって三次元振動プラットフォーム５と接続されている。

図２に示すように、Ｘ軸デカップリング装置６Ａは、第一リーフスプリング部材６１、第二リーフスプリング部材６２、第三リーフスプリング部材６３、第四リーフスプリング部材６４および十字型接続部品６５を含む。第一リーフスプリング部材６１および第二リーフスプリング部材６２は第一段のリーフスプリング支持ユニットを構成し、第三リーフスプリング部材６３および第四リーフスプリング部材６４は第二段のリーフスプリング支持ユニットを構成する。接続部品は、第一段のリーフスプリング支持ユニットおよび第二段のリーフスプリング支持ユニットを接続する。接続部品の形状は、十字型に限定されず、正方形または矩形であってもよく、二段のリーフスプリング支持ユニットの直交取り付けを実現できればよい。本実施例において、二段のリーフスプリング支持ユニットを例にして説明するが、リーフスプリング支持ユニットの数は二段に限定されず、振動台と三次元振動プラットフォームとの間の距離およびリーフスプリングの長さを参考しながらリーフスプリング支持ユニットの数を決める必要がある。

図３に示すように、第一リーフスプリング部材６１は、リーフスプリング６１１およびＬ字型圧盤６１２により構成され、四つのＬ字型圧盤６１２はリーフスプリング６１１の両端において対称しながら取り付けられている。Ｌ字型圧盤は、第一接続部材および第二接続部材を形成する。

図２〜４に示すように、第一リーフスプリング部材６１、第二リーフスプリング部材６２、第三リーフスプリング部材６３および第四リーフスプリング部材６４は、構造が同じで、いずれも十字型接続部品６５に取り付けられている。取り付けの特徴は以下のとおりである。第一リーフスプリング部材６１のリーフスプリングの平面と第二リーフスプリング部材６２のリーフスプリングの平面とは互いに平行し、十字型接続部品６５の中心に対称しながら十字型接続部品６５の第一取り付け面６５１に取り付けられている。また、第三リーフスプリング部材６３のリーフスプリングの平面と第四リーフスプリング部材６４のリーフスプリングの平面とは互いに平行し、十字型接続部品６５の中心に対称しながら十字型接続部品６５の第二取り付け面６５２に取り付けられている。さらに、第一リーフスプリング部材６１のリーフスプリングの平面と第三リーフスプリング部材６３のリーフスプリングの平面とは互いに垂直し、第二リーフスプリング部材６２のリーフスプリングの平面と第四リーフスプリング部材６４のリーフスプリングの平面とは互いに垂直している。

Ｙ軸デカップリング装置６Ｂ、Ｚ軸デカップリング装置６Ｃの構成および作用原理は、Ｘ軸デカップリング装置６Ａと同様で、いずれも二段のリーフスプリング支持ユニットにより形成されるリーフスプリング式デカップリング装置である。

三次元標準振動台により出力されるＸ軸方向の振動について、Ｘ軸デカップリング装置６Ａの一端はＬ字型圧盤６１２を介してＸ軸振動台２の平面２１に接続し、Ｘ軸デカップリング装置６Ａの他端は三次元振動プラットフォーム５に接続し、四つのリーフスプリング支持ユニット６１、６２、６３、６４のうちの二つのリーフスプリングの平面が水平方向に沿い、他の二つのリーフスプリングの平面が垂直方向に沿うことを保証する。四つのリーフスプリングの平面のいずれも平面２１に垂直しているため、リーフスプリングを振動の伝達に用いる際、高い剛性を有し、Ｘ軸振動台２の平面２１から出力されるＸ軸方向に沿った振動を正確に三次元振動プラットフォーム５に伝達できる。同様に、Ｙ軸デカップリング装置６Ｂは、Ｙ軸振動台３の平面３１から出力されるＹ軸方向に沿った振動を正確に三次元振動プラットフォーム５に伝達できる。

一方、Ｚ軸方向の振動の伝達に用いられるＺ軸デカップリング装置６Ｃについては、四つのリーフスプリング支持ユニット６１、６２、６３、６４のうちの二つのリーフスプリングの平面がＸ軸振動台２の平面２１に平行し、他の二つのリーフスプリングの平面がＹ軸振動台３の平面３１に平行することを保証する必要がある。四つのリーフスプリングの平面のいずれもＺ軸振動台４の平面４１に垂直しているため、リーフスプリングを振動の伝達に用いる際、高い剛性を有し、Ｚ軸振動台４の平面４１から出力されるＺ軸方向に沿った振動を正確に三次元振動プラットフォーム５に伝達できる。

本発明における動作プロセスは以下のとおりである。Ｘ軸振動台２から出力される振動を例にすると、振動は、まずＸ軸振動台２に接続されるＸ軸デカップリング装置６Ａに伝達される。デカップリング装置の二段のリーフスプリングの平面のいずれもＸ軸振動台２の平面２１に垂直しているため、該軸方向に沿っては高い剛性を呈し、振動を正確にＸ軸デカップリング装置に接続される三次元振動プラットフォーム５に伝達できる。同時に、Ｘ軸デカップリング装置６Ａの二段のリーフスプリングのうちの一段のリーフスプリングがＹ軸振動台３の平面３１に平行して、Ｙ軸に沿って小さい剛性を呈するため、Ｙ軸振動台３によるＸ軸振動台２の出力に対する影響を避けることができる。また、Ｘ軸デカップリング装置６Ａの他の一段のリーフスプリングの平面はＺ軸振動台４の平面４１に平行して、Ｚ軸に沿って小さい剛性を呈するため、Ｚ軸振動台によるＸ軸振動台の出力に対する影響を避けることが出来る。すなわち、三次元振動プラットフォーム５への出力に対するＸ軸方向に沿ったデカップリングが実現される。同様に、Ｙ軸およびＺ軸の振動台から出力される振動についても、リーフスプリング式デカップリング装置の作用により、三次元振動プラットフォーム５への出力に対する対応する軸方向に沿ったデカップリングが実現でき、したがって、三次元振動プラットフォームへの出力に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った合成された動きのデカップリングが完成できる。

本発明に係る三つの振動台および三つのリーフスプリング式デカップリング装置を含む三次元標準振動台によれば、リーフスプリング式デカップリング装置において交差式のリーフスプリングの構造を用いるため、振動の伝達を実現できるとともに、他の軸方向による伝達方向の軸への出力に対する影響を避けることができ、三次元振動台からの出力に対するデカップリング問題を有効に解決できる。

本発明の効果は以下の通りである。
１．リーフスプリング支持ユニットは、振動台および三次元振動プラットフォームのいずれとも固定接続であるため、接続方式が簡単で、位置決めが便利で、取り付けも簡単である。
２．リーフスプリング式デカップリング装置の振動力の伝達方向に沿った伝達の剛性は、従来の静圧ガス膜を用いる場合よりもさらに大きいため、三次元標準振動台の上限使用周波数を大幅に向上でき、三次元デカップリング装置の構造を簡略化でき、製造コストを低減できる。

本明細書における実施形態は、本発明の技術的思想を実現するための単なる例示に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。いわゆる当業者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において様々な改良および均等物による代替を行うことができるが、これらも本発明の保護範囲に含まれる。

Claims (5)

1. リーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台であって、Ｘ軸振動台、Ｙ軸振動台、Ｚ軸振動台が設けられているベースと、三次元振動プラットフォームと、を含み、Ｘ軸振動台はＸ軸デカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームに接続され、Ｙ軸振動台はＹ軸デカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームに接続され、Ｚ軸振動台はＺ軸デカップリング装置を介して三次元振動プラットフォームに接続され、
   Ｘ軸デカップリング装置、Ｙ軸デカップリング装置およびＺ軸デカップリング装置は、それぞれのリーフスプリング支持ユニットを含み、各リーフスプリング支持ユニットは、平行に設けられている一対のリーフスプリングと、リーフスプリングの両端にそれぞれ位置されている第一接続部材、第二接続部材と、を含み、
   第一接続部材は振動台に近い一端に位置しており、第二接続部材は三次元振動プラットフォームに近い他の一端に位置している、
   リーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台。
2. Ｘ軸デカップリング装置、Ｙ軸デカップリング装置、Ｚ軸デカップリング装置は、それぞれ直列に接続されている二段のリーフスプリング支持ユニットを有する、請求項１に記載のリーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台。
3. 二段のリーフスプリング支持ユニットは、接続部品により固定接続されており、二段のリーフスプリング支持ユニットのリーフスプリングは直交している、請求項２に記載のリーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台。
4. 前記接続部品は十字型を呈しており、二段のリーフスプリング支持ユニットは、それぞれ接続部品の二つの直交アームに設けられている、請求項２に記載のリーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台。
5. 第一接続部材および第二接続部材は、それぞれ一対のＬ字型接続部品を含み、Ｌ字型接続部品にはボルトと配合するねじ穴が設けられている、請求項４に記載のリーフスプリング式デカップリング装置に基づく三次元標準振動台。