JP3767273B2 - 回転振動試験機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気ディスク装置の回転振動に対する評価に適用される回転振動試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置は、トラック密度（TPI：Tracks per inch）の増大やシークの高速化が進み、これに伴い、磁気ヘッドの位置決め精度を向上させることが重要となってきている。一方、磁気ディスク装置の回転駆動源としてロータリー型アクチュエータが用いられており、回転外乱に対して、即ち回転方向の振動に対して弱い構造となっている。そして、この回転外乱が位置決め精度に悪影響を及ぼしつつある。
このような状況の中、磁気ディスク装置の開発においては、回転振動に対する評価を行い、十分な対策を採ることが必須となっており、測定周波数帯域の広い、かつ、小型の回転振動試験機が望まれている。
【０００３】
従来、例えば米国特許第５６４４０８７号に記載されているように、直進型振動発生器によって発生された単一方向の振動を、リンク機構を用いて回転方向の振動に変換して回転テーブルに伝達し、回転テーブルを回転軸周りに振動（揺動）させる回転振動試験機が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転振動試験機は以上のように、リンク機構を用いて直進型振動発生器で発生された直線往復振動を回転往復振動に変換しているので、リンク機構の共振により測定周波数帯域が制限されてしまうという問題点があった。
また、直進型振動発生器とリンク機構とを組み合わせているので、装置が大型となってしまい、運搬性が低下してしまうという問題点もあった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、加振源で発生されたトルクを直接回転テーブルに伝達するようにし、従来必要であったリンク機構を不要として、測定周波数帯域の広い、かつ、小型の回転振動試験機を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転振動試験機は、ベースと、該ベースに回転自在に支持された回転テーブルと、該回転テーブルを回転方向に振動させる加振手段とを備えた回転振動試験機において、前記加振手段は、磁界を発生させる磁界発生部と、該磁界発生部で発生された磁界を横切るように配置され、通電時に前記回転テーブルの回転方向に力を発生するコイルと、該コイルに電流の向きを交互に替えて通電する電源装置とから構成され、前記回転テーブルは、載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて設けられてなるとともに前記ベースに回転自在に支持されるシャフトと、載置盤の下面に設けられたフランジとから構成され、前記磁界発生部が前記ベースに取り付けられ、前記コイルが前記フランジに取り付けられてなることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、従来のリンク機構が不要となり、リンク機構の特性による周波数帯域の制限を回避することができ、もって、測定周波数帯域が広く、且つ、小型の回転振動試験機を得ることができる。
【０００８】
また、本発明に係る回転振動試験機において、前記回転テーブルは、円盤状の載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて前記該載置盤の下面に立設され、前記ベースに回転自在に支持されるシャフトとから構成され、前記コイルが前記載置盤に取り付けられているものである。
【０００９】
このような構成によれば、コイルが回転テーブル側に取り付けられているので、磁界発生部を取り付ける場合に比べて、回転テーブルの軽量化が図れ、またコイルに発生する力を効率よく回転テーブルに回転力として伝えることができる。
【００１０】
また、本発明に係る回転振動試験機において、前記コイルがコイル枠に装着され、該コイル枠が前記載置盤に取り付けられているものである。
【００１１】
このような構成によれば、コイルの組立性を向上させることができる。
【００１２】
なお、本発明に係る回転振動試験機においては、前記コイル枠が複数の前記コイルを装着できるように構成することができ、このような構成によれば、コイルをコイル枠に装着することで、コイル相互の位置関係が確保され、組立性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る回転振動試験機は、前記コイル枠を位置決めするための係合部が前記載置盤に設けられているものである。
【００１４】
このような構成によれば、コイルと回転テーブルとの相互の位置関係が確保され、組立性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る回転振動試験機は、前記磁界発生部および前記コイルが対となって前記回転中心を中心として等角ピッチに複数配設されているものである。
【００１６】
このような構成によれば、コイルに通電することによって発生する力がバランスよく回転テーブルに伝達され、安定した回転方向への振動が得られる。
【００１７】
なお、以上の構成において、前記コイルへの通電が解除されたときに、前記コイルと前記磁界発生部との位置関係を所定の位置関係に復帰させる位置復帰手段を備えるようにすれば、コイルの位置ずれに起因するコイルや磁気発生部の破損事故の発生を未然に防止することができる。
【００１８】
また、前記コイルに流れる電流をフィードバックすることにより、前記コイルに流れる電流が一定となるように制御することができ、コイルに流れる電流が一定となることにより、一定の力を発生させることができて、一定加速度の振動を発生でき、精度の高い試験に適用することができる。
【００１９】
さらに、前記回転テーブルの加速度を検出する加速度センサを取り付け、前記加速度センサの検出信号をフィードバックするようにすれば、前記回転テーブルの加速度が一定となるように前記コイルに流れる電流を制御することができ、例えば、試験機に共振が発生しても、一定加速度の振動を発生できる結果、より精度の高い試験に適用することができる。
【００２０】
そして、上述した本発明に係る回転振動試験機において、前記回転テーブルに突設されたアームと、ストッパとを備え、前記加振手段により前記回転テーブルを過度に回転させて前記アームを前記ストッパに衝突させるように構成すれば、衝撃試験機能を付加した回転振動試験機が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断上面図、図２は本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断側面図である。
【００２２】
図１および図２において、回転振動試験機は、被試験体を載置する回転テーブル１がベース２上に回転自在に取り付けられ、加振手段としての４つのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０が回転テーブル１の回転中心Ｘ周りに等角ピッチで同一円周上に配設されて構成されている。さらに、回転振動試験機は、ＶＣＭ１０を駆動するための電源装置１１を備えている。
【００２３】
回転テーブル１は、円盤状に成形された載置盤１ａと、軸心を載置盤１ａの中心に一致させて載置盤１ａの下面に締着固定されたシャフト１ｂと、載置盤１ａの下面にシャフト１ｂと同軸に設けられた円筒状のフランジ１ｃとから構成されている。このシャフト１ｂの軸心が回転テーブル１の回転中心Ｘとなる。
ベース２は架台３上に締着固定され、軸受ハウジング４がベース２に締着固定されている。そして、２つの軸受５がコイルバネ６により適切な予圧をかけられて軸受ハウジング４内に収納され、回転テーブル１が、シャフト１ｂを２つの軸受５に支持されて、ベース２に回転自在に装着されている。
【００２４】
ＶＣＭ１０は、磁気回路１２と、アルミニウム製のコイル枠１４に接着固定されたコイル１３とから構成されている。そして、それぞれコイル１３を装着した４つのコイル枠１４が回転中心Ｘを中心として等角ピッチでフランジ１ｃに締着固定されている。
【００２５】
一方、磁気回路１２は、略台形形状に成形された上ヨーク１５および下ヨーク１６と、これらの２枚のヨーク１５、１６をその両端で連結する２本のサイドヨーク１７、及びスタッド１８と、上ヨーク１５の下面および下ヨーク１６の上面にそれぞれ接着固定された磁界発生部としての２つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂとから構成されている。そして、下ヨーク１６がベース２上に配置され、上ヨーク１５がサイドヨーク１７を挟んで下ヨーク１６と相対するように配置され、上ヨーク１５と下ヨーク１６とが一体にベース２に締着固定されている。
【００２６】
これにより、上ヨーク１５と下ヨーク１６とがサイドヨーク１７により磁気的に結合される。また、上ヨーク１５の下面に固定された永久磁石２０Ａと下ヨーク１６の上面に固定された永久磁石２０Ｂとの間には、所定の間隔（磁気ギャップ）が確保されており、コイル１３が２つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂの間隙に挿入されている。なお、スタッド１８には、コイル枠１４との当接を緩衝するためのゴムリング１９が装着されている。
【００２７】
下ヨーク１６に固定された永久磁石２０Ｂは、図３に示されるように、回転中心Ｘを中心とする同心円状の内周面２１と外周面２２、および２つの放射状の面２３に囲まれた湾曲した平板であり、回転中心Ｘを通り永久磁石２０Ｂを周方向に二等分する線Ｌを境にＳ極とＮ極とに別れている。
一方、上ヨーク１５に固定された永久磁石２０Ａは、永久磁石２０Ｂと同じ形状に成形されている。そして、永久磁石２０Ａは、永久磁石２０ＢのＳ極に相対する領域がＮ極に、永久磁石２０ＢのＮ極に相対する領域がＳ極となるように別れている。
【００２８】
ここで、ＶＣＭ１０の動作について図４を参照しつつ説明する。図４は、ＶＣＭの動作を説明するため図であり、磁気回路１２において上ヨーク１５を取り除いた状態を示している。
コイル１３はその中心が回転中心Ｘを通る線Ｌに一致するような位置関係に回転テーブル１に取り付けられている。このコイル１３の有効部分１３ａ、１３ｂが永久磁石２０ＢのＮ極の領域およびＳ極の領域にそれぞれ位置している。そして、永久磁石２０ＢのＮ極の領域では、図４中紙面に垂直で、裏面から表面に向かう磁界が発生し、Ｓ極の領域では、図４中紙面に垂直で、表面から裏面に向かう磁界が発生している。そこで、コイル１３に電流を流すと、有効部分１３ａ、１３ｂには逆向きの電流が流れることになり、有効部分１３ａ、１３ｂには同じ向きの推力が発生する。
【００２９】
図４の（ａ）では、電流がコイル１３に反時計回りに流されており、コイル１３には推力ｆａが発生し、コイル１３、即ち回転テーブル１が回転中心Ｘを中心として時計回りに回転される。
また、図４の（ｂ）では、電流がコイル１３に時計回りに流されており、コイル１３にはｆａと反対方向の推力ｆｂが発生し、回転テーブル１が回転中心Ｘを中心として反時計回りに回転される。
このように、電源装置１１によりコイル１３に通電する電流の向きを交互に替えることにより、回転テーブル１は回転中心Ｘ周りに所定の角度範囲で揺動、即ち回転方向に振動（以下、回転振動という）されることになる。
【００３０】
なお、この実施の形態１では、回転テーブル１は±２゜の範囲で揺動するように構成されている。また、４つのコイル１３は、電流を流したときに同一の方向に力が作用するように、互いに直列に接続されるように結線されている。
【００３１】
つぎに、このように構成された回転振動試験機の動作について説明する。
まず、被試験体である磁気ディスク装置が回転テーブル１の載置盤１ａ上に固定される。ついで、電源装置１１により所定の周波数の交流をコイル１３に給電することにより、回転テーブル１が回転中心Ｘ周りに±２゜の範囲で回転振動する。これにより、回転振動が磁気ディスク装置に加えられ、磁気ディスク装置の回転外乱に対する試験評価が行われる。
【００３２】
ここで、このように構成された回転振動試験機の性能について説明する。
磁気回路１２の磁束密度をＢｇ（Ｔ）、コイル１３の有効長さをＬ（ｍ）とすると、コイル１３に１（Ａ）の電流を流したときに、ＶＣＭ１０で発生する力Ｆは、
Ｆ＝ＢＬ（Ｎ／Ａ）
となる。
回転中心Ｘからコイル１３までの距離をｒ（ｍ）、ＶＣＭ１０の個数をｎとし、ｎ個のＶＣＭを直列に接続すると、ＶＣＭによって発生されるトルクは、
Ｔ＝ｎＦｒ＝ｎＢＬｒ（Ｎｍ／Ａ）
となる。
【００３３】
一方、回転テーブル１の慣性モーメントをＪ（kgｍ2）とすると、この回転振動試験機の無負荷時の性能は、
ｄ2θ／ｄｔ2＝Ｔ／Ｊ＝ｎＢＬｒ／Ｊ（rad／ｓ2／Ａ）
となる。
本実施の形態では、図５に示されるように、無負荷時に、１ＫＨｚ以下の周波数帯域で、ｄ2θ／ｄｔ2＝６７０（rad／ｓ2／Ａ）、すなわちｄＢ表示で約５７ｄＢを達成している。
【００３４】
なお、図５は実施の形態に係る回転振動試験機の周波数特性を示しており、約１ＫＨｚまでは、１Ａの電流について加速度が略一定の５７dB（rad／ｓ2）となっており、また、位相も加速度の場合と同様、約１ＫＨｚまでは殆ど０（ｄｅｇ）であることが認められ、広帯域特性が示されている。
【００３５】
このように、この実施の形態１によれば、加振手段としてＶＣＭ１０を用い、ＶＣＭ１０で発生する推力で直接回転テーブル１を回転振動させているので、直進往復力をリンク機構を介して回転力に変換して回転テーブルを回転振動させている従来装置に比べて、回転テーブル１を効率よく回転振動させることができる。また、リンク機構が不要となり、小型化が達成できるとともに、測定周波数の広帯域化を実現することができる。さらに、ＶＣＭ１０自体が小型であるので、必要に応じてＶＣＭ１０の個数を増減でき、加振力の調節も容易に行うことができる。
【００３６】
また、磁気回路１２に比べて軽量なコイル１３が載置盤１ａに取り付けられているので、コイル１３に電流を流して発生される推力により効率よく回転テーブル１を回転運動させることができる。
また、コイル１３が装着されたコイル枠１４を載置盤１ａのフランジ１ｃに取り付けられているので、回転テーブル１へのコイル１３の取り付けが容易となる。
更に、ＶＣＭ１０が回転中心Ｘ周りに等角ピッチに配設されているので、コイル１３に電流を流して発生される推力が回転テーブル１にバランスよく作用し、回転テーブル１を安定して回転振動させることができる。
【００３７】
なお、前記実施の形態１では、４台のＶＣＭ１０を用いるものとしているが、ＶＣＭ１０の台数は特に限定されるものではなく、要求される加振力を発生できる台数であればよい。
また、ＶＣＭ１０を必ずしも等角ピッチに配置する必要はないが、推力をバランスよく回転テーブル１に作用させるためには、等角ピッチに配置することが望ましい。
【００３８】
また、前記実施の形態１では、磁気回路１２をベース２に取り付け、コイル１３を回転テーブル１に取り付けるものとしているが、磁気回路１２を回転テーブル１に取り付け、コイル１３をベース２に取り付けるようにしても、同様の効果が得られる。
また、前記実施の形態１では、４つのコイル１３を直列に結線するものとしているが、コイル１３の抵抗やインダクタンスを考慮して４つのコイル１３を並列に結線しても、あるいは直列と並列とを組み合わせて結線してもよく、これにより電源装置１１の仕様に応じた回路を実現できる。
【００３９】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、コイル１３を水平姿勢（有効部分１３ａ、１３ｂの配列が水平）とするＶＣＭを用いるものとしているが、この実施の形態２では、コイル１３を鉛直姿勢（有効部分１３ａ、１３ｂの配列が鉛直）とするＶＣＭを用いるものとしている。
【００４０】
図６は本発明の実施の形態２に係る回転振動試験機を示す断面図である。
図６において、加振手段としてのＶＣＭ１０Ａは、磁気回路１２Ａと、コイル枠１４に接着固定されたコイル１３とから構成されている。そして、それぞれコイル１３を装着した４つのコイル枠１４が回転中心Ｘを中心として等角ピッチでフランジ１ｃに締着固定されている。
【００４１】
磁気回路１２Ａは、略台形形状に成形された上ヨーク１５、下ヨーク１６および中間ヨーク２２と、これらの３枚のヨーク１５、１６、２２をその端部で連結するサイドヨーク（図示せず）と、上ヨーク１５の下面および下ヨーク１６の上面にそれぞれ接着固定された２つの永久磁石２１Ａ、２１Ｂとから構成されている。永久磁石２１Ａは、実施の形態１における永久磁石２０Ａと同じ湾曲した平板に成形され、下面がＮ極に着磁されている。同様に、永久磁石２１Ｂは、永久磁石２１Ａと同じ形状に成形され、上面がＮ極に着磁されている。そして、永久磁石２１Ａ、２１Ｂと中間ヨーク２２との間には、所定の間隔（磁気ギャップ）が確保されており、コイル１３がその有効部分１３ａ、１３ｂを各間隙に挿入して配設されている。
【００４２】
ここで、ＶＣＭ１０Ａの動作について説明する。
永久磁石２１Ａと中間ヨーク２２との間には、永久磁石２１Ａから中間ヨーク２２に向かう磁界が発生し、永久磁石２１Ｂと中間ヨーク２２との間には、永久磁石２１Ｂから中間ヨーク２２に向かう磁界が発生している。
そして、コイル１３に電流を流すと、有効部分１３ａ、１３ｂには逆向きの電流が流れることになり、有効部分１３ａ、１３ｂには同じ向きの推力が発生する。そこで、電源装置１１によりコイル１３に通電する電流の向きを交互に替えることにより、回転テーブル１は回転中心Ｘ周りに所定の角度範囲で揺動、即ち回転振動されることになる。
【００４３】
このように、このＶＣＭ１０Ａも、ＶＣＭ１０と同様に動作するので、この実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４４】
実施の形態３．
前記実施の形態１では、コイル１３を載置盤１ａに設けられたフランジ１ｃに取り付けるものとしているが、この実施の形態３では、コイル１３をシャフト１ｂに取り付けるものとしている。
【００４５】
図７は本発明の実施の形態３に係る回転振動試験機を模式的に示す断面図である。
図７において、回転テーブル１は、シャフト１ｂを２つの軸受５により支持されてベース２Ａに回転自在に取り付けられている。そして、磁気回路１２がシャフト１ｂの軸心周りに等角ピッチでベース２Ａ内に固定されている。さらに、コイル１３を装着したコイル枠１４が等角ピッチでシャフト１ｂに締着固定されている。これにより、コイル１３が磁気回路１２の永久磁石２０Ａ、２０Ｂ間に挿入されている。
【００４６】
この実施の形態３では、コイル１３に電流を流すことによりコイル１３に発生する推力が、コイル枠１４を介してシャフト１ｂに伝達され、回転テーブル１が回転される。そこで、電源装置１１によりコイル１３に通電する電流の向きを交互に替えることにより、回転テーブル１は回転中心Ｘ周りに所定の角度範囲で揺動、即ち回転振動されることになる。
従って、この実施の形態３においても、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４７】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図８に示されるように、フランジ１ｃの外周下端部にに位置決め用の係合部としての溝２４が設けられ、コイル枠１４が溝２４に嵌合されてフランジ１ｃに締着固定されている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
この実施の形態４では、フランジ１ｃに溝２４が設けられているので、コイル枠１４を溝２４に嵌合することでコイル枠１４の位置決めが行われる。そこで、磁気回路１２とコイル１３との位置関係を高精度に、かつ、容易に確保でき、組立性を向上させることができる。
【００４９】
実施の形態５．
前記実施の形態４では、フランジ１ｃの外周下端部に位置決め用の係合部としての溝２４を設けるものとしているが、この実施の形態５では、図９に示されるように、フランジ１ｃの外周下端部に位置決め用の係合部としての段差２５を設けるものとし、同様の効果を奏する。
【００５０】
実施の形態６．
この実施の形態６では、図１０に示されるように、フランジ１ｃの外周端部に嵌合される環状の嵌合部２６ａと、嵌合部２６ａから等角ピッチで径方向外方に延設された４つのコイル取付部２６ｂとからなるコイル枠２６を用いている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５１】
この実施の形態６では、各コイル取付部２６ｂにコイル１３を接着固定した後、嵌合部２６ａをフランジ１ｃに嵌め込み、コイル枠２６をフランジ１ｃに締着固定して、コイル１３を回転テーブル１に取り付けている。
そこで、４つのコイル１３を一度に回転テーブル１に取り付けることができるようになり、組立性を向上させることができる。
また、４つのコイル取付部２６ｂが嵌合部２６ａに一体成形されているので、剛性が高まり、優れた耐久性が得られる。さらに、コイル取付部２６ｂ（コイル１３）相互の位置関係が高精度に確保できるので、磁気回路１２とコイル１３との位置関係を容易に調整でき、その分組立性を向上させることができる。
【００５２】
なお、前記実施の形態６では、４つのコイル取付部２６ｂを一体に成形するものとしているが、一体成形されるコイル取付部は４つに限定されるものではなく、例えば２つのコイル取付部を一体成形するようにしてもよい。
【００５３】
実施の形態７．
前記実施の形態６では、４つのコイル取付部２６ｂを嵌合部２６ａに一体に成形するものとしているが、この実施の形態７では、図１１に示されるように、回転テーブル１のフランジ１ｃの外周端部に等角ピッチで４つのコイル取付部２７を径方向外方に延設するものとしている。
この実施の形態７では、各コイル取付部２７にコイル１３を接着固定することで、コイル１３を回転テーブル１に取り付けている。
そこで、コイル枠を取り付ける工程が省略されるので、組立性を向上させることができる。
また、コイル取付部２７がフランジ１ｃに一体成形されているので、剛性が高まり、優れた耐久性が得られる。さらに、コイル取付部２７（コイル１３）相互の位置関係が高精度に確保できるので、磁気回路１２とコイル１３との位置関係を容易に調整でき、その分組立性を向上させることができる。
【００５４】
実施の形態８．
この実施の形態８では、図１２に示されるように、冷却ファン２８が各ＶＣＭ１０の外周側に配設されているものである。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５５】
ＶＣＭ１０の作動時、大量の電流がコイル１３に流され、コイル１３が発熱する。そして、回転振動試験機の性能がコイル１３での発熱に制限されてしまうという不具合が生じていた。
この実施の形態８によれば、ＶＣＭ１０の作動時に、冷却ファン２８を作動させることにより、冷却風がコイル１３に送風されてコイル１３の温度上昇が抑えられ、性能限界をより大きくすることができるようになる。
【００５６】
実施の形態９．
図１３は本発明の実施の形態９に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１３において、アーム２９が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設され、一対の支柱３０がアーム２９を挟んで相対するようにベース２に立設され、さらにコイルバネ３１、３２がアーム２９と一対の支柱３０とのそれぞれの間に配設されている。そして、アーム２９、一対の支柱３０およびコイルバネ３１、３２から位置復帰手段が構成されている。そして、コイル１３の中心が回転中心Ｘを通り永久磁石２０Ａ、２０Ｂを周方向に二等分する線Ｌ（磁気回路１２の中央）に一致するように、コイルバネ３１、３２のバランス位置を設定している。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５７】
前記実施の形態１では、載置盤１ａに載せられた被試験体のコードに加わる張力等に起因する外力や、コイル１３に流す電流の直流成分に起因する入力のオフセットにより、ＶＣＭ１０を停止させた場合に、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれる恐れがあった。そして、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させて回転テーブル１を回転振動させると、コイル枠１４がゴムリング１９に衝突し、コイル１３や磁気回路１２を破損させてしまう危険性があった。
【００５８】
この実施の形態９によれば、コイル１３への通電を解除したときに、アーム２９がコイルバネ３１、３２のバランス位置に戻され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に常に回帰される。そこで、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させることに起因するコイル１３や磁気回路１２の破損事故を未然に防止することができる。
ここで、回転テーブル１が回転振動することでアーム２９が共振すると、試験機の性能に影響を及ぼす恐れがあるので、アーム２９の剛性を高くすることが望ましく、例えばステンレス製のアームを用いることができる。
【００５９】
実施の形態１０．
図１４は本発明の実施の形態１０に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１４において、アーム２９が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設され、磁石３３がアーム２９の先端に固着され、さらに一対の磁石３４が磁石３３に対して斥力を発生するように磁石３３を挟んで相対してベース２に固着されている。そして、アーム２９、磁石３３および一対の磁石３４から位置復帰手段が構成され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に一致するときに、一対の磁石３４から磁石３３に作用する斥力のバランスがとれるように磁石３３、３４の位置関係を設定している。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６０】
この実施の形態１０によれば、コイル１３への通電を解除したときに、アーム２９が磁石３３、３４のバランス位置に戻され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に常に回帰される。そこで、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させることに起因するコイル１３や磁気回路１２を破損事故を未然に防止することができる。
【００６１】
実施の形態１１．
図１５は本発明の実施の形態１１に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１５において、磁石３３が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設されたアーム２９の先端に固着され、磁石３５、３６で構成されるブロックが磁石３３を取り囲むようにベース２に固着されている。そして、アーム２９、磁石３３および磁石３５、３６で構成されるブロックから位置復帰手段が構成されている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６２】
この実施の形態１１では、磁石３５、３６で構成されたブロックの中央が安定点となり、磁石３３がこの位置でバランスする。そこで、磁石３３がブロックの中央にあるときに、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に一致するようにブロックを設置している。
この実施の形態１１によれば、コイル１３への通電を解除したときに、磁石３３が磁石３５、３６で構成されるブロックの中央位置に戻され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に常に回帰される。そこで、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させることに起因するコイル１３や磁気回路１２を破損事故を未然に防止することができる。
【００６３】
実施の形態１２．
図１６は本発明の実施の形態１２に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１６において、アーム３６が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設され、ストッパ３７がベース２に立設されている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６４】
この実施の形態１２では、電源装置１１によりコイル１３に直流を給電し、回転テーブル１を一方向に過度に回転させることにより、アーム３６がストッパ３７に衝突し、載置盤１ａ上に載置された被試験体に所定の衝撃力を作用させることができる。
従って、この実施の形態１２によれば、衝撃試験の機能を付加した回転振動試験機が得られる。
【００６５】
なお、前記実施の形態１２では、アーム３６およびストッパ３７を配設するものとしているが、磁気回路１２のゴムリング１９を利用し、コイル枠１４をゴムリング１９に衝突させるようにしても、同様の効果が得られる。
【００６６】
実施の形態１３．
図１７は本発明の実施の形態１３に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
この実施の形態１３では、回転振動試験機のコイル１３に流される電流の大きさを、コイル１３と直列に接続されたセンス抵抗４０の両端の電圧として検出し、センス抵抗４０の両端の電圧をフィードバックしている。これにより、パワーアンプ４１が指令値とフィードバックされた電圧値との差をゼロとなるように作動し、コイル１３に通電される電流が一定に制御される。
従って、ＶＣＭはコイル１３に流れる電流に比例した推力を発生すものであるから、コイル１３に通電される電流が一定に制御されることにより、一定加速度の振動を発生させることができるようになる。そこで、広い測定周波数帯域にわたって一定の加速度が得られるので、精度の高い回転振動試験に適用できる。
【００６７】
実施の形態１４．
図１８は本発明の実施の形態１４に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
この実施の形態１４では、回転テーブル１に圧電型加速度計等の加速度センサ４２を取り付け、回転テーブル１の加速度を加速度センサ４２で電圧値として検出し、加速度センサ４２で検出された電圧値をフィードバックしている。これにより、パワーアンプ４１が指令値とフィードバックされた電圧値との差をゼロとなるように作動し、コイル１３に通電される電流が制御される。
一般に、試験機に共振が存在すると、共振周波数付近では一定加速度とならないが、この実施の形態１４によれば、回転テーブル１の加速度が一定となるように、つまり指令値となるように、コイル１３に通電される電流が制御されるので、試験機に共振が存在しても、一定加速度の振動を発生させることができ、より精度の高い回転振動試験に適用できる。
【００６８】
実施の形態１５．
図１９は本発明の実施の形態１５に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
この実施の形態１５では、実施の形態１４について、振幅を一定とさせるよう構成したものであり、指令値と加速度センサ４２の出力をそれぞれ高速フーリエ変換器４３，４５によりフーリエ変換して加算器４６に加えると共に、パワーアンプ４１の入力側に逆高速フーリエ変換器４４を設けて、その出力をパワーアンプへの入力としている。この実施の形態によれば、回転振動の加速度振幅を一定とする制御を行うことができ、精度の高い回転振動試験に適用できる。
【００６９】
なお、前記各実施の形態では、磁気発生手段として永久磁石を用いるものとしているが、磁気発生手段は永久磁石に限定されるものではなく、磁界を発生させるものであればよく、例えば電磁石でもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ベースと、該ベースに回転自在に支持された回転テーブルと、前記シャフトの軸心を回転中心として前記回転テーブルを回転振動させる加振手段とを備えた回転振動試験機において、前記加振手段は、磁界を発生させる磁界発生部と、前記磁界発生部で発生された磁界を横切るように配置されるコイルと、前記コイルに電流の向きを交互に替えて通電する電源装置とから構成され、前記回転テーブルは、載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて設けられてなるとともに前記ベースに回転自在に支持されるシャフトと、載置盤の下面に設けられたフランジとから構成され、前記磁界発生部が前記ベースに取り付けられ、前記コイルが前記フランジに取り付けられてなるよう構成したので、リンク機構の特性による周波数帯域の制限を回避し、測定周波数帯域が広く、かつ、小型の回転振動試験機が得られるという効果を奏する。また、コイルが回転テーブルの載置盤側に取り付けられているので、コイルに発生する力を回転テーブルの載置盤に直接回転振動として伝えることができる特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機における磁気回路の下ヨークと永久磁石との位置関係を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機におけるボイスコイルモータの動作を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機における周波数特性を表すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る回転振動試験機を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転振動試験機を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る回転振動試験機の要部を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る回転振動試験機の要部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る回転振動試験機におけるコイル枠の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る回転振動試験機におけるコイル枠の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態８に係る回転振動試験機を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態９に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１０に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１１に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１２に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１３に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態１４に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態１５に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１ 回転テーブル
１ａ 載置盤
１ｂ シャフト
２ ベース
１１ 電源装置（加振手段）
１３ コイル（加振手段）
１４、２６ コイル枠
２０Ａ、２０Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ 永久磁石（加振手段、磁界発生部）
２４ 溝（係合部）
２５ 段差（係合部）
２７ コイル取付部
３６ アーム
３７ ストッパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気ディスク装置の回転振動に対する評価に適用される回転振動試験機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置は、トラック密度（TPI：Tracks per inch）の増大やシークの高速化が進み、これに伴い、磁気ヘッドの位置決め精度を向上させることが重要となってきている。一方、磁気ディスク装置の回転駆動源としてロータリー型アクチュエータが用いられており、回転外乱に対して、即ち回転方向の振動に対して弱い構造となっている。そして、この回転外乱が位置決め精度に悪影響を及ぼしつつある。
このような状況の中、磁気ディスク装置の開発においては、回転振動に対する評価を行い、十分な対策を採ることが必須となっており、測定周波数帯域の広い、かつ、小型の回転振動試験機が望まれている。
【０００３】
従来、例えば米国特許第５６４４０８７号に記載されているように、直進型振動発生器によって発生された単一方向の振動を、リンク機構を用いて回転方向の振動に変換して回転テーブルに伝達し、回転テーブルを回転軸周りに振動（揺動）させる回転振動試験機が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転振動試験機は以上のように、リンク機構を用いて直進型振動発生器で発生された直線往復振動を回転往復振動に変換しているので、リンク機構の共振により測定周波数帯域が制限されてしまうという問題点があった。
また、直進型振動発生器とリンク機構とを組み合わせているので、装置が大型となってしまい、運搬性が低下してしまうという問題点もあった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、加振源で発生されたトルクを直接回転テーブルに伝達するようにし、従来必要であったリンク機構を不要として、測定周波数帯域の広い、かつ、小型の回転振動試験機を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転振動試験機は、ベースと、該ベースに回転自在に支持された回転テーブルと、該回転テーブルを回転方向に振動させる加振手段とを備えた回転振動試験機において、前記加振手段は、磁界を発生させる磁界発生部と、該磁界発生部で発生された磁界を横切るように配置され、通電時に前記回転テーブルの回転方向に力を発生するコイルと、該コイルに電流の向きを交互に替えて通電する電源装置とから構成され、前記回転テーブルは、載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて設けられてなるとともに前記ベースに回転自在に支持されるシャフトと、載置盤の下面に設けられたフランジとから構成され、前記磁界発生部が前記ベースに取り付けられ、前記コイルが前記フランジに取り付けられてなることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、従来のリンク機構が不要となり、リンク機構の特性による周波数帯域の制限を回避することができ、もって、測定周波数帯域が広く、且つ、小型の回転振動試験機を得ることができる。
【０００８】
また、本発明に係る回転振動試験機において、前記回転テーブルは、円盤状の載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて前記該載置盤の下面に立設され、前記ベースに回転自在に支持されるシャフトとから構成され、前記コイルが前記載置盤に取り付けられているものである。
【０００９】
このような構成によれば、コイルが回転テーブル側に取り付けられているので、磁界発生部を取り付ける場合に比べて、回転テーブルの軽量化が図れ、またコイルに発生する力を効率よく回転テーブルに回転力として伝えることができる。
【００１０】
また、本発明に係る回転振動試験機において、前記コイルがコイル枠に装着され、該コイル枠が前記載置盤に取り付けられているものである。
【００１１】
このような構成によれば、コイルの組立性を向上させることができる。
【００１２】
なお、本発明に係る回転振動試験機においては、前記コイル枠が複数の前記コイルを装着できるように構成することができ、このような構成によれば、コイルをコイル枠に装着することで、コイル相互の位置関係が確保され、組立性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る回転振動試験機は、前記コイル枠を位置決めするための係合部が前記載置盤に設けられているものである。
【００１４】
このような構成によれば、コイルと回転テーブルとの相互の位置関係が確保され、組立性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る回転振動試験機は、前記磁界発生部および前記コイルが対となって前記回転中心を中心として等角ピッチに複数配設されているものである。
【００１６】
このような構成によれば、コイルに通電することによって発生する力がバランスよく回転テーブルに伝達され、安定した回転方向への振動が得られる。
【００１７】
なお、以上の構成において、前記コイルへの通電が解除されたときに、前記コイルと前記磁界発生部との位置関係を所定の位置関係に復帰させる位置復帰手段を備えるようにすれば、コイルの位置ずれに起因するコイルや磁気発生部の破損事故の発生を未然に防止することができる。
【００１８】
また、前記コイルに流れる電流をフィードバックすることにより、前記コイルに流れる電流が一定となるように制御することができ、コイルに流れる電流が一定となることにより、一定の力を発生させることができて、一定加速度の振動を発生でき、精度の高い試験に適用することができる。
【００１９】
さらに、前記回転テーブルの加速度を検出する加速度センサを取り付け、前記加速度センサの検出信号をフィードバックするようにすれば、前記回転テーブルの加速度が一定となるように前記コイルに流れる電流を制御することができ、例えば、試験機に共振が発生しても、一定加速度の振動を発生できる結果、より精度の高い試験に適用することができる。
【００２０】
そして、上述した本発明に係る回転振動試験機において、前記回転テーブルに突設されたアームと、ストッパとを備え、前記加振手段により前記回転テーブルを過度に回転させて前記アームを前記ストッパに衝突させるように構成すれば、衝撃試験機能を付加した回転振動試験機が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断上面図、図２は本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断側面図である。
【００２２】
図１および図２において、回転振動試験機は、被試験体を載置する回転テーブル１がベース２上に回転自在に取り付けられ、加振手段としての４つのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０が回転テーブル１の回転中心Ｘ周りに等角ピッチで同一円周上に配設されて構成されている。さらに、回転振動試験機は、ＶＣＭ１０を駆動するための電源装置１１を備えている。
【００２３】
回転テーブル１は、円盤状に成形された載置盤１ａと、軸心を載置盤１ａの中心に一致させて載置盤１ａの下面に締着固定されたシャフト１ｂと、載置盤１ａの下面にシャフト１ｂと同軸に設けられた円筒状のフランジ１ｃとから構成されている。このシャフト１ｂの軸心が回転テーブル１の回転中心Ｘとなる。
ベース２は架台３上に締着固定され、軸受ハウジング４がベース２に締着固定されている。そして、２つの軸受５がコイルバネ６により適切な予圧をかけられて軸受ハウジング４内に収納され、回転テーブル１が、シャフト１ｂを２つの軸受５に支持されて、ベース２に回転自在に装着されている。
【００２４】
ＶＣＭ１０は、磁気回路１２と、アルミニウム製のコイル枠１４に接着固定されたコイル１３とから構成されている。そして、それぞれコイル１３を装着した４つのコイル枠１４が回転中心Ｘを中心として等角ピッチでフランジ１ｃに締着固定されている。
【００２５】
一方、磁気回路１２は、略台形形状に成形された上ヨーク１５および下ヨーク１６と、これらの２枚のヨーク１５、１６をその両端で連結する２本のサイドヨーク１７、及びスタッド１８と、上ヨーク１５の下面および下ヨーク１６の上面にそれぞれ接着固定された磁界発生部としての２つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂとから構成されている。そして、下ヨーク１６がベース２上に配置され、上ヨーク１５がサイドヨーク１７を挟んで下ヨーク１６と相対するように配置され、上ヨーク１５と下ヨーク１６とが一体にベース２に締着固定されている。
【００２６】
これにより、上ヨーク１５と下ヨーク１６とがサイドヨーク１７により磁気的に結合される。また、上ヨーク１５の下面に固定された永久磁石２０Ａと下ヨーク１６の上面に固定された永久磁石２０Ｂとの間には、所定の間隔（磁気ギャップ）が確保されており、コイル１３が２つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂの間隙に挿入されている。なお、スタッド１８には、コイル枠１４との当接を緩衝するためのゴムリング１９が装着されている。
【００２７】
下ヨーク１６に固定された永久磁石２０Ｂは、図３に示されるように、回転中心Ｘを中心とする同心円状の内周面２１と外周面２２、および２つの放射状の面２３に囲まれた湾曲した平板であり、回転中心Ｘを通り永久磁石２０Ｂを周方向に二等分する線Ｌを境にＳ極とＮ極とに別れている。
一方、上ヨーク１５に固定された永久磁石２０Ａは、永久磁石２０Ｂと同じ形状に成形されている。そして、永久磁石２０Ａは、永久磁石２０ＢのＳ極に相対する領域がＮ極に、永久磁石２０ＢのＮ極に相対する領域がＳ極となるように別れている。
【００２８】
ここで、ＶＣＭ１０の動作について図４を参照しつつ説明する。図４は、ＶＣＭの動作を説明するため図であり、磁気回路１２において上ヨーク１５を取り除いた状態を示している。
コイル１３はその中心が回転中心Ｘを通る線Ｌに一致するような位置関係に回転テーブル１に取り付けられている。このコイル１３の有効部分１３ａ、１３ｂが永久磁石２０ＢのＮ極の領域およびＳ極の領域にそれぞれ位置している。そして、永久磁石２０ＢのＮ極の領域では、図４中紙面に垂直で、裏面から表面に向かう磁界が発生し、Ｓ極の領域では、図４中紙面に垂直で、表面から裏面に向かう磁界が発生している。そこで、コイル１３に電流を流すと、有効部分１３ａ、１３ｂには逆向きの電流が流れることになり、有効部分１３ａ、１３ｂには同じ向きの推力が発生する。
【００２９】
図４の（ａ）では、電流がコイル１３に反時計回りに流されており、コイル１３には推力ｆａが発生し、コイル１３、即ち回転テーブル１が回転中心Ｘを中心として時計回りに回転される。
また、図４の（ｂ）では、電流がコイル１３に時計回りに流されており、コイル１３にはｆａと反対方向の推力ｆｂが発生し、回転テーブル１が回転中心Ｘを中心として反時計回りに回転される。
このように、電源装置１１によりコイル１３に通電する電流の向きを交互に替えることにより、回転テーブル１は回転中心Ｘ周りに所定の角度範囲で揺動、即ち回転方向に振動（以下、回転振動という）されることになる。
【００３０】
なお、この実施の形態１では、回転テーブル１は±２゜の範囲で揺動するように構成されている。また、４つのコイル１３は、電流を流したときに同一の方向に力が作用するように、互いに直列に接続されるように結線されている。
【００３１】
つぎに、このように構成された回転振動試験機の動作について説明する。
まず、被試験体である磁気ディスク装置が回転テーブル１の載置盤１ａ上に固定される。ついで、電源装置１１により所定の周波数の交流をコイル１３に給電することにより、回転テーブル１が回転中心Ｘ周りに±２゜の範囲で回転振動する。これにより、回転振動が磁気ディスク装置に加えられ、磁気ディスク装置の回転外乱に対する試験評価が行われる。
【００３２】
ここで、このように構成された回転振動試験機の性能について説明する。
磁気回路１２の磁束密度をＢｇ（Ｔ）、コイル１３の有効長さをＬ（ｍ）とすると、コイル１３に１（Ａ）の電流を流したときに、ＶＣＭ１０で発生する力Ｆは、
Ｆ＝ＢＬ（Ｎ／Ａ）
となる。
回転中心Ｘからコイル１３までの距離をｒ（ｍ）、ＶＣＭ１０の個数をｎとし、ｎ個のＶＣＭを直列に接続すると、ＶＣＭによって発生されるトルクは、
Ｔ＝ｎＦｒ＝ｎＢＬｒ（Ｎｍ／Ａ）
となる。
【００３３】
一方、回転テーブル１の慣性モーメントをＪ（kgｍ2）とすると、この回転振動試験機の無負荷時の性能は、
ｄ2θ／ｄｔ2＝Ｔ／Ｊ＝ｎＢＬｒ／Ｊ（rad／ｓ2／Ａ）
となる。
本実施の形態では、図５に示されるように、無負荷時に、１ＫＨｚ以下の周波数帯域で、ｄ2θ／ｄｔ2＝６７０（rad／ｓ2／Ａ）、すなわちｄＢ表示で約５７ｄＢを達成している。
【００３４】
なお、図５は実施の形態に係る回転振動試験機の周波数特性を示しており、約１ＫＨｚまでは、１Ａの電流について加速度が略一定の５７dB（rad／ｓ2）となっており、また、位相も加速度の場合と同様、約１ＫＨｚまでは殆ど０（ｄｅｇ）であることが認められ、広帯域特性が示されている。
【００３５】
このように、この実施の形態１によれば、加振手段としてＶＣＭ１０を用い、ＶＣＭ１０で発生する推力で直接回転テーブル１を回転振動させているので、直進往復力をリンク機構を介して回転力に変換して回転テーブルを回転振動させている従来装置に比べて、回転テーブル１を効率よく回転振動させることができる。また、リンク機構が不要となり、小型化が達成できるとともに、測定周波数の広帯域化を実現することができる。さらに、ＶＣＭ１０自体が小型であるので、必要に応じてＶＣＭ１０の個数を増減でき、加振力の調節も容易に行うことができる。
【００３６】
また、磁気回路１２に比べて軽量なコイル１３が載置盤１ａに取り付けられているので、コイル１３に電流を流して発生される推力により効率よく回転テーブル１を回転運動させることができる。
また、コイル１３が装着されたコイル枠１４を載置盤１ａのフランジ１ｃに取り付けられているので、回転テーブル１へのコイル１３の取り付けが容易となる。
更に、ＶＣＭ１０が回転中心Ｘ周りに等角ピッチに配設されているので、コイル１３に電流を流して発生される推力が回転テーブル１にバランスよく作用し、回転テーブル１を安定して回転振動させることができる。
【００３７】
なお、前記実施の形態１では、４台のＶＣＭ１０を用いるものとしているが、ＶＣＭ１０の台数は特に限定されるものではなく、要求される加振力を発生できる台数であればよい。
また、ＶＣＭ１０を必ずしも等角ピッチに配置する必要はないが、推力をバランスよく回転テーブル１に作用させるためには、等角ピッチに配置することが望ましい。
【００３８】
また、前記実施の形態１では、磁気回路１２をベース２に取り付け、コイル１３を回転テーブル１に取り付けるものとしているが、磁気回路１２を回転テーブル１に取り付け、コイル１３をベース２に取り付けるようにしても、同様の効果が得られる。
また、前記実施の形態１では、４つのコイル１３を直列に結線するものとしているが、コイル１３の抵抗やインダクタンスを考慮して４つのコイル１３を並列に結線しても、あるいは直列と並列とを組み合わせて結線してもよく、これにより電源装置１１の仕様に応じた回路を実現できる。
【００３９】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、コイル１３を水平姿勢（有効部分１３ａ、１３ｂの配列が水平）とするＶＣＭを用いるものとしているが、この実施の形態２では、コイル１３を鉛直姿勢（有効部分１３ａ、１３ｂの配列が鉛直）とするＶＣＭを用いるものとしている。
【００４０】
図６は本発明の実施の形態２に係る回転振動試験機を示す断面図である。
図６において、加振手段としてのＶＣＭ１０Ａは、磁気回路１２Ａと、コイル枠１４に接着固定されたコイル１３とから構成されている。そして、それぞれコイル１３を装着した４つのコイル枠１４が回転中心Ｘを中心として等角ピッチでフランジ１ｃに締着固定されている。
【００４１】
磁気回路１２Ａは、略台形形状に成形された上ヨーク１５、下ヨーク１６および中間ヨーク２２と、これらの３枚のヨーク１５、１６、２２をその端部で連結するサイドヨーク（図示せず）と、上ヨーク１５の下面および下ヨーク１６の上面にそれぞれ接着固定された２つの永久磁石２１Ａ、２１Ｂとから構成されている。永久磁石２１Ａは、実施の形態１における永久磁石２０Ａと同じ湾曲した平板に成形され、下面がＮ極に着磁されている。同様に、永久磁石２１Ｂは、永久磁石２１Ａと同じ形状に成形され、上面がＮ極に着磁されている。そして、永久磁石２１Ａ、２１Ｂと中間ヨーク２２との間には、所定の間隔（磁気ギャップ）が確保されており、コイル１３がその有効部分１３ａ、１３ｂを各間隙に挿入して配設されている。
【００４２】
ここで、ＶＣＭ１０Ａの動作について説明する。
永久磁石２１Ａと中間ヨーク２２との間には、永久磁石２１Ａから中間ヨーク２２に向かう磁界が発生し、永久磁石２１Ｂと中間ヨーク２２との間には、永久磁石２１Ｂから中間ヨーク２２に向かう磁界が発生している。
そして、コイル１３に電流を流すと、有効部分１３ａ、１３ｂには逆向きの電流が流れることになり、有効部分１３ａ、１３ｂには同じ向きの推力が発生する。そこで、電源装置１１によりコイル１３に通電する電流の向きを交互に替えることにより、回転テーブル１は回転中心Ｘ周りに所定の角度範囲で揺動、即ち回転振動されることになる。
【００４３】
このように、このＶＣＭ１０Ａも、ＶＣＭ１０と同様に動作するので、この実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４４】
実施の形態３．
前記実施の形態１では、コイル１３を載置盤１ａに設けられたフランジ１ｃに取り付けるものとしているが、この実施の形態３では、コイル１３をシャフト１ｂに取り付けるものとしている。
【００４５】
図７は本発明の実施の形態３に係る回転振動試験機を模式的に示す断面図である。
図７において、回転テーブル１は、シャフト１ｂを２つの軸受５により支持されてベース２Ａに回転自在に取り付けられている。そして、磁気回路１２がシャフト１ｂの軸心周りに等角ピッチでベース２Ａ内に固定されている。さらに、コイル１３を装着したコイル枠１４が等角ピッチでシャフト１ｂに締着固定されている。これにより、コイル１３が磁気回路１２の永久磁石２０Ａ、２０Ｂ間に挿入されている。
【００４６】
この実施の形態３では、コイル１３に電流を流すことによりコイル１３に発生する推力が、コイル枠１４を介してシャフト１ｂに伝達され、回転テーブル１が回転される。そこで、電源装置１１によりコイル１３に通電する電流の向きを交互に替えることにより、回転テーブル１は回転中心Ｘ周りに所定の角度範囲で揺動、即ち回転振動されることになる。
従って、この実施の形態３においても、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４７】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図８に示されるように、フランジ１ｃの外周下端部にに位置決め用の係合部としての溝２４が設けられ、コイル枠１４が溝２４に嵌合されてフランジ１ｃに締着固定されている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
この実施の形態４では、フランジ１ｃに溝２４が設けられているので、コイル枠１４を溝２４に嵌合することでコイル枠１４の位置決めが行われる。そこで、磁気回路１２とコイル１３との位置関係を高精度に、かつ、容易に確保でき、組立性を向上させることができる。
【００４９】
実施の形態５．
前記実施の形態４では、フランジ１ｃの外周下端部に位置決め用の係合部としての溝２４を設けるものとしているが、この実施の形態５では、図９に示されるように、フランジ１ｃの外周下端部に位置決め用の係合部としての段差２５を設けるものとし、同様の効果を奏する。
【００５０】
実施の形態６．
この実施の形態６では、図１０に示されるように、フランジ１ｃの外周端部に嵌合される環状の嵌合部２６ａと、嵌合部２６ａから等角ピッチで径方向外方に延設された４つのコイル取付部２６ｂとからなるコイル枠２６を用いている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５１】
この実施の形態６では、各コイル取付部２６ｂにコイル１３を接着固定した後、嵌合部２６ａをフランジ１ｃに嵌め込み、コイル枠２６をフランジ１ｃに締着固定して、コイル１３を回転テーブル１に取り付けている。
そこで、４つのコイル１３を一度に回転テーブル１に取り付けることができるようになり、組立性を向上させることができる。
また、４つのコイル取付部２６ｂが嵌合部２６ａに一体成形されているので、剛性が高まり、優れた耐久性が得られる。さらに、コイル取付部２６ｂ（コイル１３）相互の位置関係が高精度に確保できるので、磁気回路１２とコイル１３との位置関係を容易に調整でき、その分組立性を向上させることができる。
【００５２】
なお、前記実施の形態６では、４つのコイル取付部２６ｂを一体に成形するものとしているが、一体成形されるコイル取付部は４つに限定されるものではなく、例えば２つのコイル取付部を一体成形するようにしてもよい。
【００５３】
実施の形態７．
前記実施の形態６では、４つのコイル取付部２６ｂを嵌合部２６ａに一体に成形するものとしているが、この実施の形態７では、図１１に示されるように、回転テーブル１のフランジ１ｃの外周端部に等角ピッチで４つのコイル取付部２７を径方向外方に延設するものとしている。
この実施の形態７では、各コイル取付部２７にコイル１３を接着固定することで、コイル１３を回転テーブル１に取り付けている。
そこで、コイル枠を取り付ける工程が省略されるので、組立性を向上させることができる。
また、コイル取付部２７がフランジ１ｃに一体成形されているので、剛性が高まり、優れた耐久性が得られる。さらに、コイル取付部２７（コイル１３）相互の位置関係が高精度に確保できるので、磁気回路１２とコイル１３との位置関係を容易に調整でき、その分組立性を向上させることができる。
【００５４】
実施の形態８．
この実施の形態８では、図１２に示されるように、冷却ファン２８が各ＶＣＭ１０の外周側に配設されているものである。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５５】
ＶＣＭ１０の作動時、大量の電流がコイル１３に流され、コイル１３が発熱する。そして、回転振動試験機の性能がコイル１３での発熱に制限されてしまうという不具合が生じていた。
この実施の形態８によれば、ＶＣＭ１０の作動時に、冷却ファン２８を作動させることにより、冷却風がコイル１３に送風されてコイル１３の温度上昇が抑えられ、性能限界をより大きくすることができるようになる。
【００５６】
実施の形態９．
図１３は本発明の実施の形態９に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１３において、アーム２９が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設され、一対の支柱３０がアーム２９を挟んで相対するようにベース２に立設され、さらにコイルバネ３１、３２がアーム２９と一対の支柱３０とのそれぞれの間に配設されている。そして、アーム２９、一対の支柱３０およびコイルバネ３１、３２から位置復帰手段が構成されている。そして、コイル１３の中心が回転中心Ｘを通り永久磁石２０Ａ、２０Ｂを周方向に二等分する線Ｌ（磁気回路１２の中央）に一致するように、コイルバネ３１、３２のバランス位置を設定している。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５７】
前記実施の形態１では、載置盤１ａに載せられた被試験体のコードに加わる張力等に起因する外力や、コイル１３に流す電流の直流成分に起因する入力のオフセットにより、ＶＣＭ１０を停止させた場合に、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれる恐れがあった。そして、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させて回転テーブル１を回転振動させると、コイル枠１４がゴムリング１９に衝突し、コイル１３や磁気回路１２を破損させてしまう危険性があった。
【００５８】
この実施の形態９によれば、コイル１３への通電を解除したときに、アーム２９がコイルバネ３１、３２のバランス位置に戻され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に常に回帰される。そこで、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させることに起因するコイル１３や磁気回路１２の破損事故を未然に防止することができる。
ここで、回転テーブル１が回転振動することでアーム２９が共振すると、試験機の性能に影響を及ぼす恐れがあるので、アーム２９の剛性を高くすることが望ましく、例えばステンレス製のアームを用いることができる。
【００５９】
実施の形態１０．
図１４は本発明の実施の形態１０に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１４において、アーム２９が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設され、磁石３３がアーム２９の先端に固着され、さらに一対の磁石３４が磁石３３に対して斥力を発生するように磁石３３を挟んで相対してベース２に固着されている。そして、アーム２９、磁石３３および一対の磁石３４から位置復帰手段が構成され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に一致するときに、一対の磁石３４から磁石３３に作用する斥力のバランスがとれるように磁石３３、３４の位置関係を設定している。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６０】
この実施の形態１０によれば、コイル１３への通電を解除したときに、アーム２９が磁石３３、３４のバランス位置に戻され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に常に回帰される。そこで、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させることに起因するコイル１３や磁気回路１２を破損事故を未然に防止することができる。
【００６１】
実施の形態１１．
図１５は本発明の実施の形態１１に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１５において、磁石３３が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設されたアーム２９の先端に固着され、磁石３５、３６で構成されるブロックが磁石３３を取り囲むようにベース２に固着されている。そして、アーム２９、磁石３３および磁石３５、３６で構成されるブロックから位置復帰手段が構成されている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６２】
この実施の形態１１では、磁石３５、３６で構成されたブロックの中央が安定点となり、磁石３３がこの位置でバランスする。そこで、磁石３３がブロックの中央にあるときに、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に一致するようにブロックを設置している。
この実施の形態１１によれば、コイル１３への通電を解除したときに、磁石３３が磁石３５、３６で構成されるブロックの中央位置に戻され、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央に常に回帰される。そこで、コイル１３の中心が磁気回路１２の中央からずれた状態でＶＣＭ１０を作動させることに起因するコイル１３や磁気回路１２を破損事故を未然に防止することができる。
【００６３】
実施の形態１２．
図１６は本発明の実施の形態１２に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
図１６において、アーム３６が回転テーブル１のフランジ１ｃから径方向外方に延設され、ストッパ３７がベース２に立設されている。
なお、他の構成は前記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６４】
この実施の形態１２では、電源装置１１によりコイル１３に直流を給電し、回転テーブル１を一方向に過度に回転させることにより、アーム３６がストッパ３７に衝突し、載置盤１ａ上に載置された被試験体に所定の衝撃力を作用させることができる。
従って、この実施の形態１２によれば、衝撃試験の機能を付加した回転振動試験機が得られる。
【００６５】
なお、前記実施の形態１２では、アーム３６およびストッパ３７を配設するものとしているが、磁気回路１２のゴムリング１９を利用し、コイル枠１４をゴムリング１９に衝突させるようにしても、同様の効果が得られる。
【００６６】
実施の形態１３．
図１７は本発明の実施の形態１３に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
この実施の形態１３では、回転振動試験機のコイル１３に流される電流の大きさを、コイル１３と直列に接続されたセンス抵抗４０の両端の電圧として検出し、センス抵抗４０の両端の電圧をフィードバックしている。これにより、パワーアンプ４１が指令値とフィードバックされた電圧値との差をゼロとなるように作動し、コイル１３に通電される電流が一定に制御される。
従って、ＶＣＭはコイル１３に流れる電流に比例した推力を発生すものであるから、コイル１３に通電される電流が一定に制御されることにより、一定加速度の振動を発生させることができるようになる。そこで、広い測定周波数帯域にわたって一定の加速度が得られるので、精度の高い回転振動試験に適用できる。
【００６７】
実施の形態１４．
図１８は本発明の実施の形態１４に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
この実施の形態１４では、回転テーブル１に圧電型加速度計等の加速度センサ４２を取り付け、回転テーブル１の加速度を加速度センサ４２で電圧値として検出し、加速度センサ４２で検出された電圧値をフィードバックしている。これにより、パワーアンプ４１が指令値とフィードバックされた電圧値との差をゼロとなるように作動し、コイル１３に通電される電流が制御される。
一般に、試験機に共振が存在すると、共振周波数付近では一定加速度とならないが、この実施の形態１４によれば、回転テーブル１の加速度が一定となるように、つまり指令値となるように、コイル１３に通電される電流が制御されるので、試験機に共振が存在しても、一定加速度の振動を発生させることができ、より精度の高い回転振動試験に適用できる。
【００６８】
実施の形態１５．
図１９は本発明の実施の形態１５に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
この実施の形態１５では、実施の形態１４について、振幅を一定とさせるよう構成したものであり、指令値と加速度センサ４２の出力をそれぞれ高速フーリエ変換器４３，４５によりフーリエ変換して加算器４６に加えると共に、パワーアンプ４１の入力側に逆高速フーリエ変換器４４を設けて、その出力をパワーアンプへの入力としている。この実施の形態によれば、回転振動の加速度振幅を一定とする制御を行うことができ、精度の高い回転振動試験に適用できる。
【００６９】
なお、前記各実施の形態では、磁気発生手段として永久磁石を用いるものとしているが、磁気発生手段は永久磁石に限定されるものではなく、磁界を発生させるものであればよく、例えば電磁石でもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ベースと、該ベースに回転自在に支持された回転テーブルと、前記シャフトの軸心を回転中心として前記回転テーブルを回転振動させる加振手段とを備えた回転振動試験機において、前記加振手段は、磁界を発生させる磁界発生部と、前記磁界発生部で発生された磁界を横切るように配置されるコイルと、前記コイルに電流の向きを交互に替えて通電する電源装置とから構成され、前記回転テーブルは、載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて設けられてなるとともに前記ベースに回転自在に支持されるシャフトと、載置盤の下面に設けられたフランジとから構成され、前記磁界発生部が前記ベースに取り付けられ、前記コイルが前記フランジに取り付けられてなるよう構成したので、リンク機構の特性による周波数帯域の制限を回避し、測定周波数帯域が広く、かつ、小型の回転振動試験機が得られるという効果を奏する。また、コイルが回転テーブルの載置盤側に取り付けられているので、コイルに発生する力を回転テーブルの載置盤に直接回転振動として伝えることができる特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機を示す一部破断側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機における磁気回路の下ヨークと永久磁石との位置関係を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機におけるボイスコイルモータの動作を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る回転振動試験機における周波数特性を表すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る回転振動試験機を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転振動試験機を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る回転振動試験機の要部を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る回転振動試験機の要部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る回転振動試験機におけるコイル枠の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る回転振動試験機におけるコイル枠の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態８に係る回転振動試験機を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態９に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１０に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１１に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１２に係る回転振動試験機を模式的に示す上面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１３に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態１４に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態１５に係る回転振動試験機における電流制御を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１ 回転テーブル
１ａ 載置盤
１ｂ シャフト
２ ベース
１１ 電源装置（加振手段）
１３ コイル（加振手段）
１４、２６ コイル枠
２０Ａ、２０Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ 永久磁石（加振手段、磁界発生部）
２４ 溝（係合部）
２５ 段差（係合部）
２７ コイル取付部
３６ アーム
３７ ストッパ
Claims (4)
- ベースと、該ベースに回転自在に支持された回転テーブルと、該回転テーブルを回転方向に振動させる加振手段とを備えた回転振動試験機において、
前記加振手段は、磁界を発生させる磁界発生部と、該磁界発生部で発生された磁界を横切るように配置され、通電時に前記回転テーブルの回転方向に力を発生するコイルと、該コイルに電流の向きを交互に替えて通電する電源装置とから構成され、
前記回転テーブルは、載置盤と、該載置盤の中心に軸心を一致させて設けられてなるとともに前記ベースに回転自在に支持されるシャフトと、載置盤の下面に設けられたフランジとから構成され、
前記磁界発生部が前記ベースに取り付けられ、
前記コイルが前記フランジに取り付けられてなる
ことを特徴とする回転振動試験機。 - 請求項１に記載の回転振動試験機において、
前記コイルがコイル枠に装着され、該コイル枠が前記載置盤に取り付けられていることを特徴とする回転振動試験機。 - 請求項２に記載の回転振動試験機において、
前記コイル枠を位置決めするための係合部が前記載置盤に設けられていることを特徴とする回転振動試験機。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転振動試験機において、
前記磁界発生部および前記コイルが対となって前記回転中心を中心として等角ピッチに複数配設されていることを特徴とする回転振動試験機。
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