JP2023105915A - 振動試験装置及び振動試験システム - Google Patents

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Abstract

【課題】加振対象物に対して多様な方向に振動を付与する。【解決手段】振動試験装置は、所定の基準面上に配置され、加振対象物が載置されるテーブルと、テーブルが基準面に沿った第1方向、基準面に沿って第1方向に直交する第2方向及び第1方向と第2方向との合成方向に移動自在となりかつ基準面に沿って回転自在となるようにテーブルを支持する支持機構と、基準面に沿ってテーブルを駆動することでテーブルを加振する加振装置とを備える。【選択図】図2

Description

本開示は、振動試験装置及び振動試験システムに関する。
加振対象物を載置した振動台を加振装置により振動させる振動試験装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3235820号公報
上記のような振動試験装置においては、加振対象物に対して水平面に沿った縦方向及び横方向の振動、回転方向の振動等、多様な方向に振動を付与することが求められる。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、加振対象物に対して多様な方向に振動を付与することが可能な振動試験装置及び振動試験システムを提供することを目的とする。
本開示に係る振動試験装置は、所定の基準面上に配置され、加振対象物が載置されるテーブルと、前記テーブルが前記基準面に沿った第1方向、前記基準面に沿って前記第1方向に直交する第2方向及び前記第1方向と前記第2方向との合成方向に移動自在となりかつ前記基準面に沿って回転自在となるように前記テーブルを支持する支持機構と、前記基準面に沿って前記テーブルを駆動することで前記テーブルを加振する加振装置とを備える。
本開示に係る振動試験システムは、ベース部と、前記ベース部に支持された第1加振装置と、前記第1加振装置により加振される第1テーブルとを有する第1振動試験装置と、前記第1テーブル上に配置された第2加振装置と、前記第1テーブル上に支持され、前記第2加振装置により加振される第2テーブルとを有する第2振動試験装置とを備え、前記第2振動試験装置として、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の振動試験装置が用いられる。
本開示によれば、加振対象物に対して多様な方向に振動を付与することができる。
図1は、本実施形態に係る振動試験システムの一例を示す図である。 図2は、第1振動試験装置及び第2振動試験装置を拡大して示す側面図である。 図3は、図2におけるA-A断面に沿った構成を示す図である。 図4は、他の例に係る振動試験システムの構成を示す図である。 図5は、図4におけるB-B断面に沿った構成を示す図である。 図6は、他の例に係る振動試験システムの構成を示す図である。 図7は、他の例に係る振動試験システムの構成を示す図である。
以下、本開示に係る加振装置及び振動試験装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本実施形態に係る振動試験システム100の一例を示す図である。振動試験システム100は、ベース部10と、第1振動試験装置20と、第2振動試験装置(振動試験装置)30とを備える。
ベース部10は、水平な床面等に載置される。ベース部10は、直方体状の凹部11を有している。凹部11の内部には、第1加振装置22及び第1テーブル21が収容される。
第1振動試験装置20は、第1テーブル21と、第1加振装置22とを有する。第1テーブル21は、矩形状に形成され、第1加振装置22によって鉛直方向及び水平方向に振動する。第1テーブル21は、上面である基準面21aを有する。基準面21aは、水平面に沿って配置される。基準面21aには、第2振動試験装置30が配置される。本実施形態において、振動試験システム100は、第1テーブル21を振動させることにより、第1テーブル21に載置される第2振動試験装置30を加振することができる。
第1加振装置22は、ベース部10の凹部11に支持される。第1加振装置22は、第1テーブル21に接続され、第1テーブル21に振動を付与する。第1振動試験装置20には、鉛直方向に振動を付与する第1加振装置22と、水平方向に振動を付与する第1加振装置22とが設けられる。第1加振装置22は、例えば駆動源として油圧機構が用いられる油圧式試験装置である。
第2振動試験装置30は、第2テーブル(テーブル)31と、支持機構32と、第2加振装置(加振装置)33とを備える。図2は、第1振動試験装置20及び第2振動試験装置30を拡大して示す側面図である。図3は、図2におけるA-A断面に沿った構成を示す図である。
図2及び図3に示すように、第2テーブル31は、第1テーブル21の上に配置される。第2テーブル31は、第1テーブル21の基準面21aに沿って配置される。第2テーブル31は、加振対象物12を載置する載置面31aを有する。載置面31aは、水平面に沿って配置される。第2テーブル31は、上下方向の上端に配置される平面視矩形状の天板部31tと、天板部31tの各辺に沿って矩形枠状に形成される側壁部31fとを有する。天板部31tと側壁部31fとで囲まれた部分に空間が形成される。つまり、第2テーブル31は、第1テーブル21の基準面21aと対向する部分に当該空間に相当する凹部31sが形成される。第2テーブル31は、第2方向D2の寸法が第1テーブル21と同一又はほぼ同一となっている。なお、第2テーブル31は、第1方向D1の寸法が第1テーブル21と同一又はほぼ同一であってもよい。つまり、第2テーブル31は、第1方向D1及び第2方向D2の寸法が第1テーブル21と同一又はほぼ同一であってもよい。このように、第2テーブル31は、第1テーブル21上に広い範囲に亘って配置されるように寸法が設定されている。このため、寸法の大きい加振対象物12を載置することが可能となっている。
支持機構32は、第1テーブル21上において、第2テーブル31の凹部31sに配置される。支持機構32は、第2テーブル31が基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となるように、第2テーブル31を支持する。第1方向D1と第2方向D2とは、基準面21aに沿った方向であり、互いに直交する。支持機構32は、第1テーブル21上に複数、例えば4つ配置される。支持機構32の数は、4つに限定されず、3つ以上であればよい。
各支持機構32は、柱状部32a及び転動部32bを有する。柱状部32aは、基準面21aに固定される。転動部32bは、柱状部32aの上端部に設けられる。転動部32bは、柱状部32aにより転動可能に支持される。転動部32bとしては、例えばボール状部材のように球面に沿って転動可能な構成であってもよいし、キャスターのように円筒面に沿って転動可能であり、転動方向を変更可能に支持される円柱状部材であってもよい。本実施形態において、支持機構32は、基準面21aに固定される。各支持機構32は、柱状部32aの下端から転動部32bの上端までの距離(高さ)がそれぞれ等しくなっている。このため、第1テーブル21の基準面21aと第2テーブル31の載置面31aとが平行となっている。
第2テーブル31は、4つの支持機構32に支持される。第2テーブル31は、載置面31aの天板部31tが4つの支持機構32の転動部32bにより支持される。転動部32bが天板部31tを転動することにより、第2テーブル31が第1テーブル21の基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となる。
第2加振装置33は、第2テーブルを加振する。第2加振装置33は、基準面21aに沿って第2テーブル31を駆動することで第2テーブル31に振動を付与する。第2加振装置33は、第2テーブル31の凹部31sに収容されるように第1テーブル21上に配置される。このように、第1テーブル21上において凹部31sに第2加振装置33を配置することにより、第2テーブル31を第1テーブル21上の広い範囲に亘って配置させることができる。このため、第1テーブル21上のスペースを有効的に活用することができる。
第2加振装置33は、第1方向D1について互いに反対向きに駆動力を付与する2つの第1駆動部34と、第2方向D2について互いに反対向きに駆動力を付与する2つの第2駆動部35とを有する。第2加振装置33としては、例えば駆動源としてモータを有する電動アクチュエータが用いられる。
第1駆動部34は、それぞれ本体部34a及び伝達部34bを有する。本体部34aは、駆動源及び当該駆動源を収容する筐体を含む。伝達部34bは、棒状又は柱状であり、本体部34aから第1方向D1に延びて、第2テーブル31の側壁部31fにそれぞれ接続される。
第2駆動部35は、それぞれ本体部35a及び伝達部35bを有する。本体部35aは、駆動源及び当該駆動源を収容する筐体を含む。伝達部35bは、棒状又は柱状であり、本体部35aから第1方向D1に延びて、第2テーブル31の側壁部31fにそれぞれ接続される。
2つの第1駆動部34は、第2方向D2について互いに異なる位置に配置される。また、2つの第2駆動部35は、第1方向D1について互いに異なる位置に配置される。この配置により、2つの第1駆動部34及び2つの第2駆動部35の動作を調整することで、第2テーブル31に対して回転方向θの駆動力を付与することができる。
上記の振動試験システム100では、第1テーブル21及び第2テーブル31が重ねて配置される構成において、第1加振装置22により第1テーブル21に対して加振力を付与し、第2加振装置33により第2テーブル31に対して加振力を付与することで、第2テーブル31上に配置される加振対象物12に対して、高加速度かつ長ストロークの加振力を付与することができる。
また、第2振動試験装置30において、第2加振装置33の2つの第1駆動部34により、第2テーブル31に対して第1方向D1の加振力を付与することができる。また、2つの第2駆動部35により、第2テーブル31に対して第2方向D2の加振力を付与することができる。また、2つの第1駆動部34及び2つの第2駆動部35の動作を調整することで、第2テーブル31に対して回転方向θの駆動力を付与することができる。
第2テーブル31は、支持機構32により第1方向D1、第2方向D2、これらの合成方向及び回転方向θに移動自在又は回転自在に支持される。このため、第2加振装置33の駆動により、第2テーブル31に対して第1方向D1、第2方向D2、これらの合成方向に振動が付与される。また、第2加振装置33として電動アクチュエータを用いることで、測定対象物12に対して高周波数の振動を付与することができる。
このため、振動試験システム100では、加振対象物に対して、高加速度、長ストロークかつ高周波数の振動を付与することができる。例えば、振動試験システム100では、重量の大きい加振対象物に対して、高加速度、長ストロークかつ高周波数の振動を付与することができる。
以上のように、本実施形態に係る第2振動試験装置30は、所定の基準面21a上に配置され、加振対象物12が載置される第2テーブル31と、第2テーブル31が基準面21aに沿った第1方向D1、基準面21aに沿って第1方向D1に直交する第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となりかつ基準面21aに沿って回転自在となるように第2テーブル31を支持する支持機構32と、基準面21aに沿って第2テーブル31を駆動することで第2テーブル31を加振する第2加振装置33とを備える。
この構成では、第2テーブル31が、支持機構32により第1方向D1、第2方向D2、これらの合成方向及び回転方向θに移動自在又は回転自在に支持される。このため、第2加振装置33の駆動により、第2テーブル31に対して第1方向D1、第2方向D2、これらの合成方向及び回転方向θに振動が付与される。これにより、加振対象物12に対して多様な方向に振動を付与することができる。
上記の第2振動試験装置30において、支持機構32は、第2テーブル31と基準面21aとの間で転動可能な転動部32bを含む。従って、転動部32bが転動することにより第2テーブル31を容易に第1方向D1、第2方向D2、これらの合成方向及び回転方向θに移動または回転させることができる。
上記の第2振動試験装置30において、支持機構32は、基準面21aに固定される。したがって、第2テーブル31に支持機構32の荷重が加わらないため、第2加振装置33の負荷を低減することができる。
上記の第2振動試験装置30において、第2テーブル31は、基準面21aに対向する部分に凹部31sを有し、第2加振装置33は、凹部31sに収容されるように配置される。従って、凹部31sに第2加振装置33を配置することにより、第2テーブル31を第1テーブル21上の広い範囲に亘って配置させることができる。このため、第1テーブル21上のスペースを有効的に活用することができる。
上記の第2振動試験装置30において、第2加振装置33は、第1方向D1について駆動力を付与する2つの第2駆動部35と、第2方向D2について駆動力を付与する2つの第1駆動部34と、を有する。従って、第1方向D1及び第2方向D2について容易に第2テーブル31に加振力を付与することができる。
上記の第2振動試験装置30において、2つの第1駆動部34は、第2方向D2について互いに異なる位置に配置され、2つの第2駆動部35は、第1方向D1について互いに異なる位置に配置される。従って、2つの第1駆動部34及び2つの第2駆動部35の駆動を調整することにより、第2テーブル31に対して回転方向θの加振力を容易に付与することができる。
上記の第2振動試験装置30において、第2加振装置33として、電動アクチュエータが用いられる。従って、第2テーブル31に対して第1方向D1、第2方向D2、これらの合成方向及び回転方向θに高周波数の振動を付与することができる。これにより、加振対象物12に対して多様な方向に高周波数の振動を付与することができる。
本実施形態に係る振動試験システム100は、ベース部10と、ベース部10に支持された第1加振装置22と、第1加振装置22により加振される第1テーブル21とを有する第1振動試験装置20と、第1テーブル21上に配置された第2加振装置33と、支持機構32により第1テーブル21上に支持され、第2加振装置33により加振される第2テーブル31とを有する第2振動試験装置30とを備える。従って、第1テーブル21及び第2テーブル31が重ねて配置される構成において、第1加振装置22により第1テーブル21に対して加振力を付与し、第2加振装置33により第2テーブル31に対して加振力を付与することで、第2テーブル31上に配置される加振対象物12に対して、高加速度かつ長ストロークの加振力を付与することができる。また、第2加振装置33として電動アクチュエータが用いられる場合、加振対象物12に対して多様な方向に高周波数の振動を付与することができる。
図4は、他の例に係る振動試験システム200の構成を示す図である。図5は、図4におけるB-B断面に沿った構成を示す図である。図4及び図5に示す振動試験システム200では、第2振動試験装置130の支持機構36の構成が上記の第2振動試験装置30の支持機構32の構成とは異なっており、他の構成については上記振動試験システム100と同様である。以下、相違点を中心に説明する。
第2振動試験装置130は、第2テーブル(テーブル)31と、支持機構36と、第2加振装置(加振装置)33とを備える。第2テーブル31及び第2加振装置33については、上記構成と同様である。
支持機構36は、第1テーブル21上において、第2テーブル31の凹部31sに配置される。支持機構36は、第2テーブル31が基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となるように、第2テーブル31を支持する。支持機構36は、上記同様、第1テーブル21上に複数、例えば4つ配置される。支持機構36の数は、4つに限定されず、3つ以上であればよい。
各支持機構36は、柱状部36a及び転動部36bを有する。柱状部36aは、第2テーブル31の天板部31tに固定される。転動部36bは、柱状部36aの下端部に設けられる。転動部36bは、柱状部36aにより転動可能に支持される。このように、本実施形態において、支持機構36は、第2テーブル31に固定される。各支持機構36は、柱状部36aの上端から転動部36bの下端までの距離(高さ)がそれぞれ等しくなっている。このため、第1テーブル21の基準面21aと第2テーブル31の載置面31aとが平行となっている。
第2テーブル31は、4つの支持機構36の転動部36bが第1テーブル21の基準面21aに接触した状態で支持される。転動部36bが基準面21aを転動することにより、第2テーブル31が第1テーブル21の基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となる。
このように、上記の第2振動試験装置130において、支持機構36は、第2テーブル31に固定される。したがって、支持機構36が第2テーブル31に固定されるため、第2テーブル31の移動及び回転の自由度を高くすることができる。このため、振動のストロークを大きく確保することができる。
図6は、他の例に係る振動試験システム300の構成を示す図である。図6に示す振動試験システム300は、第2振動試験装置230の支持機構37の構成が上記の第2振動試験装置30の支持機構32の構成とは異なっており、他の構成については上記振動試験システム100と同様である。以下、相違点を中心に説明する。
第2振動試験装置230は、第2テーブル(テーブル)31と、支持機構37と、第2加振装置(加振装置)33とを備える。第2テーブル31及び第2加振装置33については、上記構成と同様である。
支持機構37は、第1テーブル21上において、第2テーブル31の凹部31sに配置される。支持機構37は、第2テーブル31が基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となるように、第2テーブル31を支持する。支持機構37は、上記同様、第1テーブル21上に複数、例えば4つ配置される。支持機構37の数は、4つに限定されず、3つ以上であればよい。
各支持機構37は、柱状部37a及び浮上機構37bを有する。柱状部37aは、基準面21aに固定される。浮上機構37bは、柱状部37aの上端部に設けられる。浮上機構37bは、第2テーブル31を基準面21aに対して浮上させる構成である。このような浮上機構37bとしては、例えば圧縮空気の圧力で第2テーブル31を浮上させる構成、磁石の磁力(反発力)により第2テーブル31を浮上させる構成等が挙げられる。
図6の上段に示す状態から、4つの支持機構37の浮上機構37bを作動させることにより、図6の下段に示すように、天板部31tに圧縮空気の圧力又は磁力等の浮上力が作用し、この浮上力により第2テーブル31が基準面21aから浮上した状態となる。第2テーブル31を基準面21aから浮上させることにより、第2テーブル31が第1テーブル21の基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となる。
図7は、他の例に係る振動試験システム400の構成を示す図である。図7に示す振動試験システム400は、第2振動試験装置330の支持機構38の構成が上記の第2振動試験装置30の支持機構32の構成とは異なっており、他の構成については上記振動試験システム100と同様である。以下、相違点を中心に説明する。
第2振動試験装置330は、第2テーブル(テーブル)31と、支持機構38と、第2加振装置(加振装置)33とを備える。第2テーブル31及び第2加振装置33については、上記構成と同様である。
支持機構38は、第1テーブル21上において、第2テーブル31の凹部31sに配置される。支持機構38は、第2テーブル31が基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となるように、第2テーブル31を支持する。支持機構38は、上記同様、第1テーブル21上に複数、例えば4つ配置される。支持機構38の数は、4つに限定されず、3つ以上であればよい。
各支持機構38は、柱状部38a及び浮上機構38bを有する。柱状部38aは、第2テーブル31に固定される。浮上機構38bは、柱状部38aの下端部に設けられる。浮上機構38bは、第2テーブル31を基準面21aに対して浮上させる。浮上機構38bとしては、上記同様、例えば圧縮空気の圧力で第2テーブル31を浮上させる構成、磁石の磁力(反発力)により第2テーブル31を浮上させる構成等が挙げられる。
図7の上段に示す状態から、4つの支持機構38の浮上機構38bを作動させることにより、図7の下段に示すように、基準面21aに圧縮空気の圧力又は磁力等の浮上力が作用し、この浮上力により第2テーブル31が基準面21aから浮上した状態となる。第2テーブル31を基準面21aから浮上させることにより、第2テーブル31が第1テーブル21の基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となる。
図6及び図7に示す例のように、上記の第2振動試験装置230、330において、支持機構37、38は、第2テーブル31を基準面21aに対して浮上させる浮上機構37b、38bを含む。この構成によれば、第2テーブル31を基準面21aから浮上した状態とすることができる。第2テーブル31を基準面21aから浮上させることにより、第2テーブル31が第1テーブル21の基準面21aに沿った第1方向D1、第2方向D2及び第1方向D1と第2方向D2との合成方向に移動自在となり、かつ基準面21aに沿って回転方向θに回転自在となる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
10 ベース部
11,31s 凹部
12 加振対象物
20 第1振動試験装置
21 第1テーブル
21a 基準面
22 第1加振装置
30,130,230,330 第2振動試験装置
31 第2テーブル
31a 載置面
31f 側壁部
31t 天板部
32,36,37,38 支持機構
32a,36a,37a,38a 柱状部
32b,36b 転動部
33 第2加振装置
34 第1駆動部
34a,35a 本体部
34b,35b 伝達部
35 第2駆動部
37b,38b 浮上機構
100,200,300,400 振動試験システム
θ 回転方向
D1 第1方向
D2 第2方向

Claims (10)

  1. 所定の基準面上に配置され、加振対象物が載置されるテーブルと、
    前記テーブルが前記基準面に沿った第1方向、前記基準面に沿って前記第1方向に直交する第2方向及び前記第1方向と前記第2方向との合成方向に移動自在となりかつ前記基準面に沿って回転自在となるように前記テーブルを支持する支持機構と、
    前記基準面に沿って前記テーブルを駆動することで前記テーブルを加振する加振装置と
    を備える振動試験装置。
  2. 前記支持機構は、前記テーブルと前記基準面との間で転動可能な転動機構を含む
    請求項1に記載の振動試験装置。
  3. 前記支持機構は、前記テーブルを前記基準面に対して浮上させる浮上機構を含む
    請求項1又は請求項2に記載の振動試験装置。
  4. 前記支持機構は、前記基準面に固定される
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の振動試験装置。
  5. 前記支持機構は、前記テーブルに固定される
    請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の振動試験装置。
  6. 前記テーブルは、前記基準面に対向する部分に凹部を有し、
    前記加振装置は、前記凹部に収容されるように配置される
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の振動試験装置。
  7. 前記加振装置は、
    前記第1方向について駆動力を付与する2つの第1駆動部と、
    前記第2方向について駆動力を付与する2つの第2駆動部と、を有する
    請求項6に記載の振動試験装置。
  8. 2つの前記第1駆動部は、前記第2方向について互いに異なる位置に配置され、
    2つの前記第2駆動部は、前記第1方向について互いに異なる位置に配置される
    請求項7に記載の振動試験装置。
  9. 前記加振装置として、電動アクチュエータが用いられる
    請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の振動試験装置。
  10. ベース部と、
    前記ベース部に支持された第1加振装置と、前記第1加振装置により加振される第1テーブルとを有する第1振動試験装置と、
    前記第1テーブル上に配置された第2加振装置と、前記第1テーブル上に支持され、前記第2加振装置により加振される第2テーブルとを有する第2振動試験装置と
    を備え、
    前記第2振動試験装置として、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の振動試験装置が用いられる
    振動試験システム。
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