KR20100133955A - 진동 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동시험을 행하기 위한 스페이스가 작고, 또한 대출력의 가진 기구를 사용하지 않고 차량의 베어링을 상하방향으로 진동시킬 수 있는 진동 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치는 차량의 대차의 차축을 회전 가능하게 지지하는 베어링 유닛과, 차축을 회전시키는 차축 구동 기구와, 베어링 유닛을 상하방향으로 가진하는 상하방향 가진 유닛과, 베어링 유닛에 상향의 하중을 가하는 에어실린더 기구와, 대차를 위에서 내리누르는 반력 프레임을 가지고 있다.

Description

진동 시험 장치{VIBRATION TESTING DEVICE}

본 발명은 철도차량이나 트레일러 등의 차축에 상하방향의 압축 정하중을 가하면서 진동시키는 진동 시험 장치에 관한 것이다.

철도나 트레일러 등의 화물차량에 주행시와 동등한 진동을 가하고, 주로 차량의 차축의 베어링의 거동을 관찰하거나, 이 베어링의 피로 시험을 행하기 위하여, 일본 특개 2005-274211호 공보 1과 같은 진동 시험 장치가 사용되고 있다.

상기 공보에 기재된 진동 시험 장치는, 궤조륜(軌條輪) 위에 차량을 태우고, 궤조륜을 회전구동하여 차량의 차륜을 회전시킴과 아울러, 궤조륜을 차축방향으로 가진(加振)함으로써 차량의 베어링에 부하를 가하고 있다.

(발명의 개요)

이와 같이, 종래의 진동 시험 장치는, 차량 전체, 즉 대차에 차체를 부착된 상태에서 진동시험을 행하고 있었기 때문에, 시험을 행하기 위해 큰 스페이스를 필요로 하고 있었다. 또, 차체의 중량/차륜수의 하중이 각 궤조륜에 가해지기 때문에, 차량을 상하방향으로 진동시키는 경우에는, 이 대하중에 견딜 수 있을 만큼의 대출력의 가진(加振) 기구를 필요로 한다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 행해진 것이다. 즉, 본 발명은 진동시험을 행하기 위한 스페이스가 작고, 또한 대출력의 가진 기구를 사용하지 않고 차량의 베어링을 상하방향으로 진동시킬 수 있는 진동 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치는, 차량의 대차의 차축을 회전 가능하게 지지하는 베어링 유닛과, 차축을 회전시키는 차축 구동 기구와, 베어링 유닛을 상하방향으로 가진(加振)하는 상하방향 가진 유닛과, 베어링 유닛에 상향의 하중을 가하는 에어실린더 기구와, 대차를 위에서 내리누르는 반력 프레임을 구비한다.

본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치에 의하면, 에어실린더 기구와 반력 프레임 사이에 차량의 대차가 끼워져 있다. 이 때문에, 에어실린더 기구를 구동함으로써, 대차의 차축의 베어링에 차체의 중량/차륜수 상당의 압축 정하중을 가할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치는, 차량 전체를 진동시킬 필요는 없고, 대차만을 시험장치에 부착하여 가진을 행할 수 있다. 이 때문에, 진동시험을 행하기 위한 스페이스를 대폭 작게 할 수 있다. 또, 에어실린더 기구에 의해 대차가 밑에서 떠받쳐지므로, 상하방향 가진 유닛은, 대차를 상하방향으로 진동시킬 때의 관성에 충분히 견딜 수 있을 정도의, 비교적 작은 출력의 것이면 된다.

또, 베어링 유닛이 차축의 차륜 부착 위치에서 차축을 지지하는 구성으로 함으로써, 대차를 차량에 부착했을 때의 대차의 상태를 정밀하게 재현 가능하다.

또, 베어링 유닛이, 자동 중심 조정 롤러 베어링에 의해 차축을 회전 가능하게 지지하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하면, 차축에 직교하는 방향으로 대하중이 가해지고 있는 차축을 회전 가능하게 지지 가능하다.

바람직하게는, 상하방향 가진 유닛은 서보모터와 이송나사 기구에 의해 베어링 유닛을 상하방향으로 가진한다.

또, 본 발명에 있어서는, 베어링 유닛은 진동 테이블 위에 고정되어 있고, 상하방향 가진 유닛은 진동 테이블을 상하방향으로 가진한다.

또, 진동 테이블을 대차의 차축방향으로 가진하는 차축방향 가진 유닛과, 진동 테이블을 상하방향 가진 유닛에 대하여 차축방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제 1 연결 수단과, 진동 테이블을 차축방향 가진 유닛에 대하여 상하방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제 2 연결 수단을 더 가지고 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 크로스토크 없이 진동 테이블을 상하방향과 차축방향의 쌍방으로 동시에 가진 가능하게 된다.

또, 차축 구동 기구가 모터에 의해 회전구동되는 구동 풀리와, 대차의 차축에 부착되는 종동 풀리와, 구동 풀리와 종동 풀리에 감겨 있는 무단벨트를 가지고 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 벨트 기구에 의해 차축을 구동하는 구성이기 때문에, 대차를 진동시키면서 차축을 회전시키는 것이 가능하다. 종동 풀리는, 예를 들면, 대차의 차축의 대략 중앙에 부착되어 있다.

바람직하게는, 반력 프레임은, 대차의 횡빔의 차축방향 양측에서 대차와 맞닿아 대차를 위에서 내리누름으로써, 대차에 하향의 하중을 가하고 있다. 예를 들면, 반력 프레임은, 대략 직립하는 직립부와, 이 직립부의 상단에 있어서 대차의 측빔에 대략 평행한 2방향으로 뻗도록 형성된 누름부를 가지고 있고, 누름부의 하면이 대차의 횡빔에 맞닿아 대차가 하방으로 내리눌린다.

또, 제 1 및 제 2 연결 수단은 각각, 레일과 이 레일에 걸어맞추어지고 또한 이 레일을 따라 슬라이드 가능한 러너 블록을 구비한 리니어 가이드 기구에 의해 테이블과 상하방향 가진 유닛 및 차축방향 가진 유닛을 슬라이드 가능하게 연결하는 구성으로 해도 된다.

또, 러너 블록이 레일을 둘러싸는 오목부와, 오목부에 있어서 러너 블록의 이동방향을 따라 형성된 홈과, 러너 블록의 내부에 형성되고, 홈과 폐회로를 형성하도록 홈의 상기 이동방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로와, 폐회로를 순환함과 아울러, 상기 홈에 위치할 때는 상기 레일과 맞닿게 되어 있는 복수의 볼을 가지고 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 러너 블록에는 폐회로가 4개 형성되어 있고, 4개의 폐회로 중 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼이, 레일과 러너 블록을 구비한 가이드 기구의 레이디얼 방향에 대하여 대략 ±45도의 접촉각을 가지고 있고, 다른 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 리니어 가이드 기구의 역 레이디얼 방향에 대하여 대략 ±45도의 접촉각을 가지고 있는 구성으로 하는 것이 보다 바람직하다.

이러한 구성의 리니어 가이드 기구는, 그 레이디얼 방향, 역 레이디얼 방향 및 횡방향으로 대하중이 가해졌다고 해도, 러너 블록을 레일을 따라 원활하게 이동시킬 수 있다. 그리고, 이러한 리니어 가이드 기구를 통하여 테이블과 상하방향 및 차축방향 가진 유닛이 연결되므로, 대중량의 대차를 가진하는 경우이어도, 테이블은 덜거덕거리지 않고, 원활하게 레일로 이동가능하다.

또는, 러너 블록이, 레일을 둘러싸는 오목부와, 그 원통면이 상기 레일과 오목부 사이에 끼워 넣어지도록 배치되는 복수의 롤러와, 오목부에 부착되고, 롤러의 축방향 양단을 가이드 하여 이 롤러가 러너 블록의 슬라이드 방향으로 전동(轉動)하는 전동홈을 형성하는 롤러 유지 부재와, 러너 블록의 내부에 형성되고, 전동홈과 폐회로를 형성하도록 전동홈의 상기 슬라이드 방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로를 가지고 있고, 복수의 롤러는 폐회로를 순환하는 것과 같은 구성으로 해도 된다. 바람직하게는, 러너 블록에는 폐회로가 4개 형성되어 있고, 4개의 폐회로의 각각에 배치된 4열의 롤러는, 그 축이 레일의 축에 직교하는 면 위에서 90°간격이 되도록 배치되어 있다. 더욱 바람직하게는, 롤러의 직경은 전동홈에서의 상기 러너 블록과 레일의 간격보다 작고, 그 차는 1마이크로미터 이하이다.

이러한 구성의 리니어 가이드 기구는 러너 블록에 대하중이 가해졌다고 해도, 러너 블록을 레일을 따라 원활하게 이동시킬 수 있다. 또, 각 롤러와 레일 및 러너 블록은 비교적 큰 접촉면적으로 맞닿아 있어, 상하방향 및 차축방향 가진 유닛으로부터의 진동을 응답지연 없이 테이블에 전달시킬 수 있다. 이 때문에, 수 100Hz 이상의 비교적 높은 진동수로 테이블을 진동시킬 수 있다.

또, 인접하는 2개의 롤러 사이에는, 이 롤러끼리의 접촉을 방지하기 위한 리테이너가 설치되어 있는 구성으로 하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 리테이너가 롤러의 원통면과 맞닿는 원통 오목면을 가지고 있다.

리테이너를 갖지 않는 것과 같은 리니어 가이드 기구에서는, 롤러끼리가 비교적 작은 접촉면적으로 접촉하기 때문에, 접촉부에는 큰 응력이 가해진다. 이에 반해, 본 발명의 실시형태에서 사용되는 리니어 가이드 기구는 롤러와 리테이너의 원통면끼리가 비교적 넓은 접촉면적으로 접촉하고, 이 접촉에 의해 롤러에 가해지는 응력은 비교적 작게 유지된다. 그 때문에, 리테이너를 갖지 않는 리니어 가이드 기구와 비교하여, 롤러의 파손이나 마모를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에서 사용되는 리니어 가이드 기구는 롤러끼리가 직접 접촉하지 않게 되어 있다. 롤러끼리가 직접 접촉하면 소음이 발생하지만, 본 발명의 실시형태에서 사용되는 리니어 가이드 기구에서는, 롤러 사이에 리테이너가 배치되어 있기 때문에, 이러한 소음을 억제할 수 있다.

또, 레일이 그 축방향을 따라 배열되는 복수의 관통구멍을 가지고 있고, 관통구멍의 각각에 볼트를 통과시켜 테이블, 상하방향 가진 유닛 또는 차축방향 가진 유닛에 레일이 고정되고, 볼트의 부착 간격은 상기 레일의 폭의 50∼80%이다. 바람직하게는, 볼트의 부착 간격이 레일의 폭의 60∼70%이다.

이와 같이, 볼트의 부착 간격을 비교적 짧게 함으로써, 레일은 휘지 않고 테이블, 상하방향 가진 유닛 또는 차축방향 가진 유닛에 견고하게 고정된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 차축방향 가진 유닛을 일부 절결한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 상하방향 가진 유닛을 일부 절결한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 리니어 가이드 기구에 있어서, 러너 블록 및 레일을 레일의 장축방향으로 수직한 일면으로 절단한 단면도이다.
도 7은 도 6의 I-I 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 리니어 가이드 기구의 레일의 부착 구조를 도시하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 변형예에 있어서, 러너 블록 및 레일을 레일의 장축방향으로 수직한 일면으로 절단한 단면도이다.
도 10은 도 9의 II-II 단면도이다.
도 11은 도 9의 III-III 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태의 변형예에서 사용되는 리니어 가이드 기구의 러너 블록의 롤러의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 진동 시험 장치의 블럭도이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 1, 도 2 및 도 3은 각각 본 실시형태의 대차용 진동 시험 장치의 평면도, 정면도 및 측면도이다.

본 실시형태의 진동 시험 장치(1)는 철도차량의 대차(100)를 가진하기 위한 장치이다. 대차(100)는 1쌍의 차축(112), 각 차축의 양단에 부착되어 있는 축상자(114)(도 2, 3), 및 대차 프레임(120)을 가지고 있다.

대차 프레임(120)은 차축(112)에 수직 또한 대략 수평한 방향(즉, 차량의 진행방향)으로 뻗어 있는 1쌍의 측빔(122)(도 1, 2)과, 차축(112)에 대략 평행한 방향으로 뻗어 있는 1쌍의 횡빔(124)을 가지고 있다. 횡빔(124)은 그 양단부 부근에서 측빔(122)의 대략 중앙부에 연결되어 있다.

1쌍의 횡빔(124)은 그 양단부에서 천판(125) 및 바닥판(126)(도 2)을 통하여 연결되어 있다. 천판(125)의 위에는, 공기 스프링 부착부(127)가 설치되어 있고, 종래의 진동 시험 장치에 있어서는, 차량의 차체가 이 공기 스프링 부착부(127)에 있어서 공기 스프링을 통하여 대차(100)에 연결되는데, 본 실시형태의 진동시험 장치에서는 차량의 차체는 부착되어 있지 않다.

축상자(114)에는, 복열 외측 방향 원추 롤러 베어링(116)(도 3)이 내장되어 있고, 차축(112)은 이 베어링(116)을 통하여 축상자(114)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 축상자(114)의 상면과 측빔(122)의 단부는 코일스프링(132)(도 2, 3)을 통하여 연결되어 있다. 즉, 대차 프레임(120)은 코일스프링(132)을 통하여 축상자(114)에 지지되게 된다. 이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 대차(100)는, 도 1의 상방에서 보면, 1쌍의 차축(112)과 1쌍의 측빔(122)에 의해 구성되는 대략 직사각형체로 되어 있고, 1쌍의 차축(112) 사이의 대략 중앙부에, 이 차축(112)과 평행하게 1쌍의 횡빔(124)이 측빔(122) 사이에 걸쳐서 배치된 구성으로 되어 있다. 또한, 도 1에서는, 상하방향 가진 유닛(20), 차축방향 가진 유닛(30) 등이 도면 중에 드러나도록 하기 위하여, 우측의 차축(112)의 도시가 생략되어 있다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 차축(112)은 차륜부착부(112a)의 위치에 있어서, 베어링 유닛(12)에 지지되어 있다. 즉, 베어링 유닛(12)은 차축마다 2개씩, 계 4개씩 설치되어 있다. 베어링 유닛(12)에는, 자동 중심 조정 롤러 베어링(12a)이 내장되어 있고, 상하방향으로 대하중을 가하는 차축(112)을 회전 가능하게 지지한다.

베어링 유닛(12)의 각각은 진동 테이블(14) 위에 고정되어 있다. 또, 베어링 유닛(12)과 진동 테이블(14) 사이에는, 하중 센서(16)가 설치되어 있어, 대차(100)에 가해지는 상하방향, 차축방향, 차량 진행방향을 따른 하중의 크기를 계측할 수 있다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 4개의 진동 테이블(14) 중, 각 차축(112)의 일단측(도 1 중 하측)의 2개에는, 진동 테이블(14)을 상하방향으로 가진하는 상하방향 가진 유닛(20)과, 진동 테이블(14)을 차축방향으로 가진하는 차축방향 가진 유닛(30)이 설치되어 있다. 각 차축(112)의 타단측(도 1 중 상측)의 2개의 진동 테이블에는, 상하방향 가진 유닛(20)만이 설치되어 있다.

차축방향 가진 유닛(30)의 구조에 대하여 이하 설명한다. 도 4는 본 실시형태의 차축방향 가진 유닛(30)의 확대 평면도이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 차축방향 가진 유닛(30)은 고정 프레임(31), 서보모터(32), 볼나사(33), 커플링(34), 베어링부(35), 및 볼너트(37)를 가지고 있다. 커플링(34)은 서보모터(32)의 구동축(32a)과 볼나사(33)를 연결하는 것이다. 또, 베어링부(35)는 고정 프레임의 상면판(31a)으로부터 상하방향으로 뻗도록 용접된 베어링 지지 플레이트(31b)에 고정되어 있고, 볼나사(33)를 회전 가능하게 지지하게 되어 있다. 볼너트(37)는 볼나사(33)와 걸어맞추어짐과 아울러, 그 축 둘레로 이동하지 않도록 지지되어 있다. 그 때문에 서보모터(32)를 구동하면, 볼나사가 회전하고, 볼너트(33)가 그 축방향(즉 차축방향)으로 진퇴한다. 이 볼너트(37)의 운동이, 레일(44)과 러너 블록(46)으로 이루어지는 연결 기구를 통하여 진동 테이블(14)에 전달됨으로써, 진동 테이블(14)은 차축방향으로 구동된다. 그리고, 짧은 주기로 서보모터(32)의 회전방향을 전환하도록 서보모터(32)를 제어함으로써, 진동 테이블(14)을 원하는 진폭 및 주기로 차축방향으로 진동시킬 수 있다.

고정 프레임(31)의 상면판(31a)의 상면에는, 상하방향으로 뻗어 있는 모터 지지 플레이트(31c)가 용접되어 있다. 모터 지지 플레이트(31c)는 서보모터(32)의 축방향으로 대략 수직하게 되도록 설치되어 있고, 그 일면(진동 테이블(14)에 대하여 원방이 되는 면)에 서보모터(32)가 캔틸레버식으로 지지되어 있다. 모터 지지 플레이트(33c)에는, 개구부(31d)가 설치되어 있고, 서보모터(32)의 구동축(32a)은 이 개구부(31d)를 관통하고, 모터 지지 플레이트(31c)의 타면측에서 볼나사(33)와 연결된다.

또한, 서보모터(32)가 모터 지지 플레이트(31c)에 캔틸레버식으로 지지되어 있기 때문에, 모터 지지 플레이트(31c), 특히 상면판(31a)과의 용접부에는 큰 굽힘 응력이 가해진다. 이 굽힘 응력을 완화하기 위하여, 상면판(31a)과 모터 지지 플레이트(31c)에 의하여 형성되는 코너에는, 리브(31e)가 설치되어 있다.

베어링부(35)는 정면조합으로 조합된 1쌍의 앵귤러 볼 베어링(35a, 35b)을 가지고 있다. 앵귤러 볼 베어링(35a, 35b)은 베어링 지지 플레이트(31b)의 중공부 속에 수납되어 있다. 앵귤러 볼 베어링(35b)의 일면(진동 테이블(14)에 대하여 근방이 되는 방향)에는, 베어링 누름 플레이트(35c)가 설치되어 있고, 이 베어링 누름 플레이트(35c)를 볼트를 사용하여 베어링 지지 플레이트(31b)에 체결함으로써, 앵귤러 볼 베어링(35b)은 서보모터(32)를 향하는 방향으로 밀어 넣어진다. 또, 볼나사(33)에 있어서, 커플링(34)에 근방이 되는 쪽의 원통면에는, 나사부(33a)가 형성되어 있고, 이 나사부(33a)에, 내주에 암나사가 형성된 칼라(35d)가 부착되게 되어 있다. 칼라(35d)를 볼나사(33)에 대하여 회동시켜 커플링(34)으로부터 떨어지는 방향으로 이동시킴으로써, 앵귤러 볼 베어링(35a)은 볼너트(37)를 향하는 방향으로 밀어 넣어진다. 이와 같이, 앵귤러 볼 베어링(35a와 35b)이 서로 근접하는 방향으로 밀어 넣어지게 되어 있으므로, 양자가 서로 밀착하여 적합한 프리 로드가 베어링(35a, 35b)에 부여된다.

이어서, 진동 테이블(14)과 차축방향 가진 유닛(30)을 연결하는 연결부(40)의 구성에 대하여 설명한다. 연결부(40)는 너트 가이드(42), 1쌍의 레일(44), 및 레일(44)의 각각에 부착되는 1쌍의 러너 블록(46)을 가지고 있다.

너트 가이드(42)는 볼너트(37)에 고정되어 있다. 또, 서보모터(32)로부터 진동 테이블(14)을 향하는 방향으로 뻗어 있는 1쌍의 레일(38)이 볼너트(37) 및 너트 가이드(42)를 끼우도록 나란히 고정 프레임(31)의 상면판(31a)에 고정되어 있다. 또, 너트 가이드(42)의 바닥면에는, 이 레일(38)을 향하는 방향으로 넓어지는 러너 블록 부착 플레이트(43)가 고정되어 있다. 레일(38)과 걸어맞추어지는 러너 블록(45)이 이 러너 블록 부착 플레이트(43)의 바닥면에 고정되어 있고, 러너 블록 부착 플레이트(43) 및 너트 가이드(42)는, 레일(38)을 따라, 진동 테이블(14)에 대하여 진퇴하는 방향으로만 슬라이드 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 너트 가이드(42)의 이동방향이 진동 테이블(14)에 대하여 진퇴하는 방향, 즉 볼나사(33)의 축방향으로만 규제되어 있기 때문에, 볼나사(33)를 회전시키면, 너트 가이드(42)가 진동 테이블(14)에 대하여 진퇴한다.

연결부(40)의 레일(44)은 상하방향으로 뻗어 있고, 러너 블록(46)은 이 레일(44)을 따라 상하방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 러너 블록(46)은 진동 테이블(14)에 고정되어 있다. 이 때문에, 후술하는 상하방향 가진 유닛(20)에 의해 진동 테이블(14)이 상하방향으로 이동하면, 러너 블록(46)이 레일(44)을 따라 슬라이드 하기 때문에, 차축방향 가진 유닛(30)에 상하방향의 하중이 가해지지 않아, 이러한 상하방향의 하중에 기인하는 굽힘 응력이 볼나사(33)에 가해지지 않는다. 한편, 볼나사(33)의 구동에 의해 너트 가이드(42)를 진퇴시킬 수 있는데, 이 변위는 레일(44) 및 러너 블록(46)을 통하여 진동 테이블(14)에 전해진다. 이와 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면, 진동 테이블(14)이 상하방향으로 진동하고 있는 것과 같은 상태이어도, 차축방향 가진 유닛(30)에 의해 진동 테이블(14)을 차축방향으로, 크로스토크 없이 진동시킬 수 있다.

또한, 상하방향으로 뻗어 있는 레일(44) 및, 이 레일(44)에 걸어맞추어지는 러너 블록은, 도 1에 도시되는 바와 같이, 진동 테이블(14)과 상하방향 가진 유닛(20) 사이에도 설치되어 있고, 이것에 의해 진동 테이블(14)을 상하방향으로 원활하게 움직일 수 있게 되어 있다.

러너 블록 부착 플레이트(43)의 일방의 측면(도 4에서는 우측)(43a)에는, 위치검출 수단(39)이 배치되어 있다. 위치검출 수단(39)은, 서보모터(32)로부터 진동 테이블(14)를 향하는 방향으로 일정한 간격으로 나란히 나열된 3개의 근접 센서(39a), 러너 블록 부착 플레이트(43)의 측면(43a)에 설치된 검출용 플레이트(39b), 및 근접 센서(39a)를 지지하는 센서 지지 플레이트(39c)을를가지고 있다. 근접 센서(39a)는 각각의 근접 센서의 앞에 어떠한 물체가 근접해(예를 들면, 1밀리미터 이내) 있는지를 검출 가능한 소자이다. 러너 블록 부착 플레이트(43)의 측면(43a)과 근접 센서(39a)는 충분히 떨어져 있기 때문에, 근접 센서(39a)는 각각의 근접 센서(39a)의 앞에 검출용 플레이트(39b)가 있는지 아닌지를 검지할 수 있다. 진동 시험 장치(1)의 도시하지 않은 제어 수단은, 예를 들면, 근접 센서(39a)의 검출결과를 사용하여 서보모터(32)를 피드백 제어할 수 있다.

또, 고정 프레임(31)의 상면판(31a)의 위에는, 러너 블록 부착 플레이트(43)를 너트 가이드(42)의 진퇴방향 양측으로부터 끼우도록 배치된 규제 블록(47)이 설치되어 있다. 이 규제 블록(47)은 너트 가이드(42)의 이동범위를 규제하기 위한 것이다. 즉, 서보모터(32)를 구동시켜 너트 가이드(42)를 진동 테이블(14)을 향하여 계속해서 이동시키면, 최종적으로는, 진동 테이블(14)에 대하여 근방측에 배치된 규제 블록(47)과 러너 블록 부착 플레이트(43)가 접촉하여, 그 이상 너트 가이드(42)는 진동 테이블(14)을 향하는 방향으로 이동할 수 없게 된다. 너트 가이드(42)를 진동 테이블(14)로부터 떨어지는 방향을 향하여 계속해서 이동시키는 경우도 마찬가지로, 진동 테이블(14)에 대하여 원방측에 배치된 규제 블록(47)과 러너 블록 부착 플레이트(47)가 접촉하여, 그 이상 너트 가이드(42)는 진동 테이블(14)로부터 벗어나는 방향으로 이동할 수 없게 된다.

이어서, 진동 테이블(14)을 상하방향으로 구동하는 상하방향 가진 유닛(20)의 구조에 대하여 설명한다. 도 5는 본 실시형태의 상하방향 가진 유닛(20)의 일부를 절결한 정면도이다. 또한, 진동 테이블(14)의 구동 기구를 명확하게 나타내기 위하여, 후술하는 에어실린더(72)(도 1, 2)는 도 5에서는 생략되어 있다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 상하방향 가진 유닛(20)은 고정 프레임(21), 서보모터(22), 볼나사(23), 커플링(24), 베어링부(25), 및 볼너트(27)를 가지고 있다. 고정 프레임(21)은 도시하지 않은 장치 베이스에 고정되는 바닥판(21a), 바닥판(21a)으로부터 상하방향으로 뻗도록 용접된 복수의 빔(21b), 및, 이 빔(21b)의 위를 덮도록 빔(21b)에 용접된 상면판(21c)을 가지고 있다. 또, 베어링부(25)를 부착하기 위한 베어링 지지 플레이트(21d)가, 천판(21c)의 위에 도시하지 않은 볼트를 통하여 고정되어 있다.

커플링(24)은 서보모터(22)의 구동축(22a)과 볼나사(23)를 연결하는 것이다. 또, 베어링부(25)는 전술의 베어링 지지 플레이트(21d)에 고정되어 있고, 볼나사(23)를 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다. 볼너트(27)는 볼나사(23)와 걸어맞추어짐과 아울러, 그 축 둘레로 이동되지 않도록 지지되어 있다. 그 때문에 서보모터(22)를 구동하면, 볼나사(23)가 회전하여, 볼너트(27)가 그 축방향(즉 상하방향)으로 진퇴한다. 이 볼너트(27)의 운동이 진동 테이블(14)에 전달됨으로써, 진동 테이블(14)은 상하방향으로 구동된다. 그리고, 짧은 주기로 서보모터(22)의 회전축(22a)의 회전방향을 전환하도록 서보모터(22)를 제어함으로써, 진동 테이블(14)을 원하는 진폭 및 주기로 상하방향으로 진동시킬 수 있다.

베어링 지지 플레이트(21d)의 하면에는, 2장의 연결 플레이트(21e)를 통하여, 대략 수평방향으로 넓어지는 모터 지지 플레이트(21f)가 고정되어 있다. 모터 지지 플레이트(21f)의 하면에는, 서보모터(22)가 매달아져, 고정되어 있다. 모터 지지 플레이트(21f)에는, 개구부(21g)가 설치되어 있고, 서보모터(22)의 구동축(22a)은 이 개구부(21g)를 관통하고, 모터 지지 플레이트(21f)의 상면측에서 볼나사(23)와 연결된다.

베어링부(25)는 베어링 지지 플레이트(21d)를 관통하도록 설치되어 있다. 또한, 베어링부(25)의 구조는 차축방향 가진 유닛(30)에서의 베어링부(35)(도 4)와 동일하므로, 설명은 생략한다.

이어서, 볼너트(27)와 진동 테이블(14)을 연결하는 연결부(60)의 구성에 대하여 설명한다. 연결부(60)는 가동 프레임(62), 차축방향으로 뻗어 있는 1쌍의 레일(64), 및, 이 레일(64)을 따라 이동 가능한 러너 블록(66)을 가지고 있다.

가동 프레임(62)은 볼너트(27)에 고정되어 있는 프레임부(62a), 프레임부(62a)의 상단에 고정된 천판(62b), 및 천판(62b)의 측빔(122)방향(도면 중 좌우방향)양쪽 가장자리로부터 하방으로 뻗듯이 고정된 측벽(62c)을 가지고 있다. 1쌍의 레일(64)은 가동 프레임(62)의 천판(62b)의 상면에, 측빔(122)방향으로 나란히 배열되어 고정되어 있다. 또, 레일(64)과 걸어맞추어지는 러너 블록(66)은 테이블(14)의 하면에 고정되어 있다. 이 때문에, 차축방향 가진 유닛(30)에 의해 진동 테이블(14)이 차축방향으로 이동하면, 러너 블록(66)이 레일(64)을 따라 슬라이드 하기 때문에, 상하방향 가진 유닛(20)에 차축방향의 하중이 가해지지 않아, 이러한 차축방향의 하중에 기인하는 굽힘 응력이 볼나사(23)에 가해지지 않는다. 한편, 볼나사(23)의 구동에 의해 볼너트(27) 및 가동 프레임(62)을 진퇴시킬 수 있는데, 이 변위는 레일(64) 및 러너 블록(66)을 통하여 진동 테이블(14)에 전해진다. 이와 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면, 진동 테이블(14)이 베어링방향으로 진동하고 있는 것과 같은 상태이어도, 상하방향 가진 유닛(20)에 의해 진동 테이블(14)을 상하방향으로, 크로스토크 없이 진동시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 러너 블록(66)은, 도 1에 도시되는 바와 같이, 레일(64) 1개에 대하여 2개씩, 계 4개 설치되어 있다. 가동 프레임(62)에는 비교적 대중량의 진동 테이블(14) 및 대차의 중량이 가해지기 때문에, 러너 블록(66)의 수를 4로 하여, 각 러너 블록(66)에 과대한 하중이 가해지지 않도록 하고 있다.

이어서, 가동 프레임(62)을 지지하기 위한 구조에 대하여 설명한다. 가동 프레임(62)의 측벽(62c)에는, 각각 1쌍(도 1 및 도 5)의 레일(54)이 고정되어 있다. 이 레일(54)은 상하방향으로 뻗어 있는 레일이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 이 레일(54)에는, 러너 블록(56)이 걸어맞추어지고, 레일(54)을 따라 상하방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 러너 블록(56)은 러너 블록 부착 부재(65)를 통하여 고정 프레임(21)의 천판(21b) 위에 고정되도록 되어 있다. 러너 블록 부착 부재(65)는 가동 프레임(62)의 측벽(62c)과 대략 평행한 측판(65a)과, 이 측판(65a)의 하단에 고정된 바닥판(65b)을 가지고 있고, 전체적으로는 L자 단면 형상으로 되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 특히 무게중심이 높고 또한 대중량의 워크를 진동 테이블(14)의 위에 고정하면, 수평방향으로 뻗어 있는 축 둘레의 큰 모멘트가 가동 프레임(62)에 가해지기 쉽게 되어 있다. 러너 블록 부착 부재(65)는 이 회전 모멘트에 견딜 수 있도록, 리브에 의해 보강되어 있다. 구체적으로는, 러너 블록 부착 부재(65)의 양단(도 3 및 도 5 참조)에서의 측판(65a)과 바닥판(65b)이 이루는 코너에, 1쌍의 제 1 리브(65c)가 설치되고, 또한, 이 1쌍의 제 1 리브(65c) 사이에 걸쳐진 제 2 리브(65d)가 설치되어 있다.

이와 같이, 러너 블록(56)이 고정 프레임(21)에 대하여 고정되어 있고, 또한 가동 프레임(62)에 고정된 레일(64)에 대하여 상하방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 따라서, 가동 프레임(62)은, 상하방향으로 슬라이드 가능함과 아울러, 가동 프레임(62)의 상하방향 이외의 이동은 규제된다. 이와 같이, 가동 프레임(62)의 이동방향이 상하방향으로만 규제되어 있기 때문에, 서보모터(22)를 구동하여 볼나사(23)를 회동시키면, 가동 프레임(62) 및 이 가동 프레임(62)과 레일(64) 및 러너 블록(66)을 통하여 연결된 진동 테이블(14)은 상하방향으로 진퇴한다.

또, 차축방향 가진 유닛(30)의 위치검출 수단(39)(도 4)과 동일한 위치검출 수단(도시하지 않음)이 상하방향 가진 유닛(20)에도 설치되어 있다. 진동 시험 장치(1)의 도시하지 않은 제어 수단은 이 위치검출 수단의 검출결과에 기초하여, 가동 프레임(62)의 높이가 소정의 범위 내가 되도록 제어할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 상하방향 가진 유닛(20)과 차축방향 가진 유닛(30)이 각각 크로스토크 없이 진동 테이블(14)을 동시에 가진할 수 있도록 되어 있다. 이 때문에, 차축방향과 상하방향의 진동이 합성된 복잡한 진동을 대차(100)에 부여할 수 있다.

다음에, 본 실시형태에 의한 레일(44) 및 러너 블록(46)으로 구성되는 리니어 가이드 기구에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 또한, 레일(34)과 러너 블록(36), 레일(54)과 러너 블록(56), 및 레일(64)과 러너 블록(66)도 또한 레일(44) 및 러너 블록(46)과 동일한 구조이다.

도 6은 레일(44) 및 러너 블록(46)을 레일(44)의 장축방향으로 수직한 일면(즉 수평면)으로 절단한 단면도이며, 도 7은 도 4의 I-I 단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 러너 블록(46)에는 레일(44)을 둘러싸도록 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부에는 레일(44)의 축방향으로 뻗어 있는 4개의 홈(46a, 46a')이 형성되어 있다. 이 홈(46a, 46a')에는, 다수의 스테인리스강제의 볼(46b)이 수납되어 있다. 레일(44)에는, 러너 블록(46)의 홈(46a, 46a')과 대향하는 위치에 각각 홈(44a, 44a')이 설치되어 있고, 볼(46b)이 홈(46a)과 홈(44a), 또는 홈(46a')과 홈(44a')과의 사이에 끼워지도록 되어 있다. 홈(46a, 46a', 44a, 44a')의 단면 형상은 원호 형상이며, 그 곡률 반경은 볼(46b)의 반경과 대략 동일하다. 이 때문에, 볼(46b)은 여유가 거의 없는 상태로 홈(46a, 46a', 44a, 44a')에 밀착한다.

러너 블록(46)의 내부에는, 홈(46a)의 각각과 대략 평행한 4개의 볼 퇴피로(46c, 46c')가 설치되어 있다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 홈(46a)과 퇴피로(46c)는, 각각의 양단에서 U자로(46d)를 통하여 접속되어 있고, 홈(46a), 홈(44a), 퇴피로(46c), 및 U자로(46d)에 의해, 볼(46b)을 순환시키기 위한 순환로가 형성된다. 홈(46a'), 홈(44a') 및 퇴피로(46c')에 의해서도, 동일한 순환로가 형성되어 있다.

이 때문에, 러너 블록(46)이 레일(44)에 대하여 이동하면, 다수의 볼(46b)이 홈(46a, 46a', 44a, 44a')을 구르면서 순환로를 순환한다. 이 때문에, 레일 축방향 이외의 방향으로 대하중이 가해졌다고 해도, 다수의 볼로 러너 블록을 지지 가능함과 아울러 볼(46b)이 구름으로써 레일 축방향의 저항이 작게 유지되므로, 러너 블록(46)을 레일(44)에 대하여 원활하게 이동시킬 수 있다. 또한, 퇴피로(46c) 및 U자로(46d)의 내경은 볼(46b)의 직경보다 약간 크게 되어 있다. 이 때문에, 퇴피로(46c) 및 U자로(46d)와 볼(46b) 사이에 발생하는 마찰력은 극히 미미하고, 그것에 의해 볼(46b)의 순환을 방해받지는 않는다.

도시되어 있는 바와 같이, 홈(46a와 44a)에 끼워진 2열의 볼(46b)의 열은, 접촉각이 대략 ±45°가 되는 정면조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. 이 경우의 접촉각이란 홈(46a 및 44a)이 볼(46b)과 접촉하는 접촉점끼리를 연결한 선이 리니어 가이드 기구의 레이디얼 방향(러너 블록으로부터 레일을 향하는 방향이며, 도 6에 있어서의 하방향)에 대하여 이루는 각도이다. 이와 같이 형성된 앵귤러 볼베어링은 역레이디얼 방향(레일로부터 러너 블록을 향하는 방향이며, 도 6에서의 상방향) 및 횡방향(레이디얼 방향 및 러너 블록의 진퇴방향 쌍방에 직교하는 방향이며, 도 6에서의 좌우방향)의 하중을 지지할 수 있다.

마찬가지로, 홈(46a'과 44a')에 끼워진 2열의 볼(46b)의 열은, 접촉각(홈(46a' 및 44a')이 볼(46b)과 접촉하는 접촉점끼리를 연결한 선이, 리니어 가이드 기구의 역 레이디얼 방향에 대하여 이루는 각도)이 대략 ±45°가 되는 정면조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. 이 앵귤러 볼베어링은 레이디얼 방향 및 횡방향의 하중을 지지할 수 있다.

또, 홈(46a와 44a)의 일방측(도면 중 좌측)과, 홈(46a'과 44a')의 일방측(도면 중 좌측)에 각각 끼워진 2열의 볼(46b)의 열도 또한 정면조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다. 마찬가지로 홈(46a와 44a)의 타방측(도면 중 우측)과, 홈(46a'과 44a')의 타방측(도면 중 우측)에 각각 끼워진 2열의 볼(46b)의 열도 또한 정면조합형의 앵귤러 볼베어링을 형성한다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 레이디얼 방향, 역 레이디얼 방향, 횡방향의 각각에 작용하는 하중에 대하여, 다수의 볼(46b)을 가지고 있는 정면조합형의 앵귤러 볼베어링이 지지함으로써, 레일 축방향 이외의 방향으로 가해지는 대하중을 충분히 지지할 수 있게 되어 있다.

이어서, 본 실시형태에 채용되어 있는 리니어 가이드 기구의 레일의 부착 구조에 대하여 설명한다. 도 8은 너트 가이드(42)에 부착된 레일(44)을 도시하는 사시도이다. 또한, 이 레일의 부착 구조는 본 실시형태의 진동시험 장치에서 사용되고 있는 다른 레일에 대해서도 동일하다.

도 8에 도시되는 바와 같이, 너트 가이드(42)에는, 레일(44)과 대략 동일한 폭의 홈(42a)이 형성되어 있고, 레일(44)은 이 홈(42a)에 끼워 넣어져 있다. 레일(44)에는, 그 축방향으로 줄지어 배치된 복수의 관통구멍(44b)이 형성되어 있다. 또한 도면 중에는 도시되어 있지 않지만, 홈(42a)의 바닥의 관통구멍(44b)에 대응하는 위치에는, 복수의 볼트구멍이 형성되어 있다. 레일(44)은, 관통구멍(44b)에 볼트(44c)를 통과시키고, 너트 가이드(42)의 볼트구멍에 돌려 넣음으로써, 너트 가이드(42)에 고정된다.

본 실시형태에서는, 레일(44)의 관통구멍(44b)의 간격(및 천판의 볼트구멍의 간격)(s)은 레일(44)의 폭(w)의 50∼80%, 바람직하게는 60∼70%로 비교적 짧게 되어 있다. 이와 같이, 볼트(44c)의 부착 간격을 비교적 짧게 함으로써, 레일(44)은 휘지 않고 너트 가이드(42)에 견고하게 고정된다.

이상에서 설명한 본 실시형태의 리니어 가이드 기구에서는, 볼(46b)의 전동에 의해 러너 블록(46)을 레일(44)에 대하여 슬라이드 시키는 것인데, 본 발명의 실시형태는 상기의 구성에 한정되는 것은 아니다. 이하에 설명하는 변형예와 같이, 볼(46b) 대신에 롤러(246b)을 사용하고, 이 롤러(246b)의 전동에 의해 러너 블록(246)을 레일(244)에 대하여 슬라이드 시키는 리니어 가이드 기구를 사용해도 된다.

본 발명의 실시형태의 변형예를 도 9부터 도 12에 나타낸다. 도 9는 러너 블록(246) 및 레일(244)을 레일(244)의 장축방향으로 수직한 일면에서 절단한 단면도이다. 도 10 및 11은 각각 도 9의 II-II 단면도 및 III-III 단면도이다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 러너 블록(246)에는 레일(244)을 둘러싸도록 오목부(246e)가 형성되어 있다. 이 오목부(246e)와 레일(244)의 외주면 사이에는, 롤러 유지 부재(246f)가 끼워 넣어져 있다. 이 롤러 유지 부재(246f)에 의해, 오목부(246e)와 레일(244)의 외주면의 간극에, 축방향으로 뻗어 있는 4개의 전동홈(246a, 246a')이 형성된다. 이 전동홈(246a, 246a')에는, 다수의 스테인리스강제의 롤러(246b)가 수납되어 있다. 롤러(246b)는, 그 축방향 양단이 롤러 유지 부재(246f)에 의해 유지되고, 원통면이 러너 블록(246)의 오목부와 레일(244)의 외주면의 쌍방에 맞닿게 되어 있다. 러너 블록(246)의 오목부와 레일(244)의 외주면과의 간격은, 롤러(246b)의 직경과 대략 동일하고, 롤러(246b)는 여유가 거의 없는 상태에서 러너 블록(246)의 오목부(246e) 및 레일(244)의 외주면에 밀착한다.

러너 블록(246)의 내부에는, 전동홈(246a)의 각각과 대략 평행한 레일 퇴피로(246c')가 2개 설치되어 있다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 레일 퇴피로(246c')는 롤러(246b)를 수용하는 튜브를 C자 형상으로 굴곡하여 형성한 것이다. 전동홈(246a)와 퇴피로(246c')는 각각의 양단에서 접속되고 있어, 롤러(246b)를 순환시키기 위한 순환로를 형성한다. 또, 도 11에 도시되는 바와 같이, 러너 블록(246)의 내부에는, 전동홈(246a')의 각각과 대략 평행한 레일 퇴피로(246c)가 2개 설치되어 있고, 퇴피로(246c) 및 전동홈(246a')도 또한 동일한 순환로를 형성한다.

이 때문에, 러너 블록(246)이 레일(244)에 대하여 이동하면, 다수의 롤러(246b)가 전동홈(246a, 246a')을 구르면서 순환로를 순환한다. 이 때문에, 레일 축방향 이외의 방향으로 대하중이 가해지고 있었다고 해도, 다수의 롤러(246b)로 러너 블록(246)을 지지 가능함과 아울러 롤러(246b)가 구름으로써 레일 축방향의 저항이 작게 유지되므로, 러너 블록(246)을 레일(244)에 대하여 원활하게 이동시킬 수 있다.

본 변형예에서는, 러너 블록(246)의 오목부(246e)와 레일(244)의 외주면의 간격(d)(도 10, 도 11)은 롤러(246b)의 직경보다 약간(1마이크로미터 이하) 큰 정도의 길이로 되어 있다. 이러한 상태에서는, 러너 블록(246) 및 레일(244)에 롤러(246b)로부터의 프리로드가 가해져, 롤러(246b)의 외주면이 러너 블록(246)의 오목부(246e) 및 레일(244)의 외주면에 밀착한 상태가 된다. 그리고, 레일(244)의 축방향 이외의 방향의 하중이 러너 블록(246) 및 레일(244)의 일방에 가해진 경우, 그 하중은 롤러(246b)를 통하여, 응답 지연을 거의 일으키지 않고 타방으로 전달된다. 이 때문에, 상하방향 가진 유닛(20) 및 차축방향 가진 유닛(30)을 수 100Hz 정도의 높은 주파수로 왕복구동시켰다고 해도, 그 진동은 중간 스테이지를 통하여 확실하게 진동 테이블(14)에 전달된다. 즉, 본 실시형태의 진동 시험 장치(1)에 의하면, 고주파로 진동 테이블(14)을 진동시킬 수 있다.

도 9에 도시되는 바와 같이, 4개의 전동홈(246a, 246a')에 배치된 4열의 롤러(246b)는 그 축이 레일(244)의 축과 직교하는 면상에서 90° 간격이 되도록 배치되어 있다.

각 롤러(246b)가 이와 같이 배치되어 있기 때문에, 러너 블록(246)으로부터 레일(244)의 상면을 향하는 방향(도 9에서 위에서 아래로 향하는 방향)의 하중이 가해지는 경우, 이 하중은 주로 2개의 전동홈(246a)에 배치된 2열의 롤러(246b)가 받는다. 또, 러너 블록(246)에, 레일(244)의 상면으로부터 떨어지는 것과 같은 방향(도 9에서 밑에서부터 위를 향하는 방향)의 하중이 가해지는 경우에는, 이 하중은, 주로 2개의 전동홈(246a')에 배치된 2열의 롤러(246b)가 받는다.

또, 러너 블록(246)에, 그 일방의 측면(도면 중 좌측)으로부터 타방의 측면(도면 중 우측)을 향하는 방향의 하중이 가해지는 경우에는, 그 하중은, 주로 전동홈(246a' 및 246a)의 러너 블록 일방측(도면 중 좌측)에 배치되어 있는 2열의 롤러(246b)가 받는다. 한편, 러너 블록(246)에, 그 타방의 측면으로부터 일방의 측면을 향하는 방향의 하중이 더해지는 경우에는, 그 하중은 주로 전동홈(246a' 및 246a)의 러너 블록 타방측(도면 중 우측)에 배치되어 있는 2열의 롤러(246b)가 받는다.

또한, 러너 블록(246)에, 레일(244)의 축방향 주위의 비틀림 하중이 가해질 경우, 그 비틀림 하중의 방향이 도 9 중 시계방향이면, 그 하중은, 주로 전동홈(246a)의 러너 블록 타방측(도면 중 우측)에 배치되는 롤러(246b)와, 전동홈(246a')의 러너 블록 일방측(도면 중 좌측)에 배치되는 롤러(246b)가 받는다. 비틀림 하중의 방향이 도 9 중 반시계방향이면, 그 하중은, 주로 전동홈(246a)의 러너 블록 일방측에 배치되는 롤러(246b)와, 전동홈(246a')의 러너 블록 타방측에 배치되는 롤러(246b)가 받는다.

이와 같이, 본 변형예에서는, 러너 블록(246)에 도 9 중 상하방향, 좌우방향, 비틀림방향의 하중의 어느 것이 가해진 경우이어도, 그들 하중은 항상 2열의 롤러(246b)가 받도록 되어 있다. 이 때문에, 본 변형예의 리니어 가이드 기구는, 이들 방향으로 대하중이 가해졌다고 해도, 특정 열의 롤러(246b)에만 하중이 가해져 롤러(246b)가 파손에 이르지 않고 또한 원활하게 전동 가능하고, 롤러(246b)에 의해 러너 블록(246)은 레일(244)을 따라 원활하게 이동 가능하다.

러너 블록(246)의 롤러(246b)의 사시도를 도 12에 나타낸다. 도 12에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 진동 시험 장치(1)에 사용되는 러너 블록의 롤러끼리의 사이에는, 리테이너(246g)가 설치되어 있다. 리테이너(246g)는 인접하는 2개의 롤러(246b)의 외주면과 맞닿는 2개의 원통면을 가지고 있고, 이 원통면을 통하여 리테이너(246g)는 롤러(246b)에 접촉한다. 리테이너(246g)의 2원통면의 축은 서로 평행하게 되어 있다. 그리고, 리테이너(246g)가 그 전후에서 롤러(246b)에 접촉해 있기 때문에, 순환로 중의 롤러(246b)는 그 축방향이 평행하게 되도록 정렬된다. 이 때문에, 롤러(246b)는 순환로 내를 덜거덕거리지 않고 원활하게 순환한다.

또, 리테이너(246g)를 갖지 않는 리니어 가이드 기구에서는, 롤러(246b)끼리가 비교적 작은 접촉면적으로 접촉하기 때문에, 접촉부에는 큰 응력이 가해진다. 이에 반해, 본 변형예의 리니어 가이드 기구는 롤러(246b)와 리테이너(246g)의 원통면끼리가 비교적 넓은 접촉면적으로 접촉하고, 이 접촉에 의해 롤러(246b)에 가해지는 응력은 비교적 작게 유지된다. 그 때문에, 본 변형예의 리니어 가이드 기구는 리테이너를 갖지 않는 것과 비교하여, 롤러(246b)의 파손이나 마모를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 변형예에서 사용되는 리니어 가이드 기구는 롤러(246b)끼리가 직접 접촉하지 않게 되어 있다. 롤러(246b)끼리가 직접 접촉하면 소음이 발생하지만, 본 실시형태에서는, 롤러(246b) 사이에 리테이너(246g)가 배치되어 있기 때문에, 이러한 소음을 억제할 수 있다.

본 실시형태에 따른 진동 시험 장치(1)는, 에어실린더 기구(70)(도 1∼3)에 의해, 각 진동 테이블(14)에 상향의 정하중을 가할 수 있다. 또, 대차(100)의 횡빔(124)은 반력 프레임(80)(도 2)에 의해 내리눌려져 있다. 즉, 대차(100)는 반력 프레임(80)과 에어실린더 기구(70)에 의해 상하방향에서 끼워진 상태로 되고 있고, 에어실린더 기구(70)를 작용시켜 진동 테이블(14)에 상향의 하중을 가하면, 반력 프레임(80)으로부터 하향의 하중이 대차(100)에 가해지게 된다. 또, 에어실린더 기구에 의해 대차(100)가 밑에서 떠받쳐지게 되기 때문에, 반력 프레임(80)으로부터 대차(100)에 가해지는 하향의 하중 및 대차(100) 자신의 중량이 상하방향 가진 유닛(20)의 너트(27), 이송나사(23) 및 서보모터(22)에 가해지지는 않는다. 따라서, 서보모터(22)의 토크는 대차(100)의 상하방향의 진동에 의한 관성에 대하여 충분히 큰 정도이어도 된다. 즉, 서보모터(22)의 토크는 차축방향 가진 유닛(30)의 서보모터(32)의 토크와 동일한 정도이어도 된다.

도 1∼3에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 반력 프레임(80)은 측빔(122)방향 대략 중앙 하부에 배치된 장치 프레임(11)의 위로부터 직립하는 빔이다. 반력 프레임(80)의 상단에는, 측빔(122)방향 양측으로 분기되어 뻗어 있는 누름부(81)가 형성되어 있고, 반력 프레임(80)은 전체적으로 T자 형상으로 되어 있다. 이 누름부(81)의 하면이 1쌍의 횡빔(124)에 맞닿아 이것을 위에서 내리누르고 있다. 또한, 도 1, 3에 도시되는 바와 같이, 반력 프레임(80)은 횡빔(124)의 차축방향 양측에 하나씩 설치되어 있고, 대차(100)는 각 횡빔(124)의 차축방향 양측, 즉 계 4개소에서 반력 프레임(80)에 의해 내리눌려진다.

에어실린더 기구(70)는, 각 상하방향 가진 유닛(20)의 고정 프레임(21)과 가동 프레임(28) 사이에 8개씩 설치되어 있는 에어실린더(72)(도 1)와, 이 에어실린더(72)에 에어를 공급하는 에어 탱크(74)를 가지고 있다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 에어 탱크(74)는 상하방향 가진 유닛(20)마다 1개씩 설치되어 있고, 에어 탱크(74)로부터 에어실린더(72)에 공급되는 에어의 압력을 조정함으로써, 진동 테이블(14)마다 가하는 하중을 조정할 수 있다. 에어실린더 기구(70)에 의한 하중의 크기는 하중 센서(16)에 의해 계측되어 있고, 진동 시험 장치(1)의 콘트롤러(후술)가 하중 센서(16)의 계측결과에 기초하여, 에어실린더(72)에 보내지는 에어의 압력을 조정하게 되어 있다.

본 실시형태에서는, 주행중의 철도차량에 있어서의 대차의 거동을 재현할 수 있도록, 차축 구동 기구(90)에 의해 대차(100)의 차축(112)을 회전시키면서, 대차(100)를 가진할 수 있게 되어 있다. 차축 구동 기구(90)의 구성에 대하여 이하 설명한다.

차축 구동 기구(90)는 서보모터(92)와, 제 1∼제 4 풀리(93∼96)를 가지고 있다. 제 1 풀리(93)는 서보모터(92)의 구동축에 고정되어 있고, 서보모터(92)에 의해 회전구동된다. 제 4 풀리(96)는 차축(112)의 대략 중앙부에 부착되어 있다. 제 2 및 제 3 풀리(94, 95)는 서보모터(92)의 바로 위 또한 제 4 풀리(96)와 대략 동일 높이에 배치되어 있다(도 3). 도 1∼3에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 풀리(94)와 제 3 풀리(95)는 공통의 회전축(91)에 고정되어 있고, 일체로 되어 회전한다. 또, 회전축(91)을 지지하는 베어링 및 서보모터(92)는 모두 장치 프레임(11) 위에 고정되어 있다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 풀리(93)와 제 2 풀리(94)에는 제 1 무단벨트(97)가 감겨 있다. 마찬가지로, 제 3 풀리(95)와 제 4 풀리(96)에는 제 2 무단벨트(98)가 감겨 있다. 따라서, 서보모터(92)를 구동하면, 그 구동축의 회전 운동은 제 1 무단벨트(97)를 통하여 제 1 풀리(93)로부터 제 2 풀리(94)에 전해지고, 제 2 풀리(94) 및 제 3 풀리(95)가 회전한다. 그리고, 제 3 풀리(95)의 회전 운동은, 제 2 무단벨트(98)를 통하여 제 4 풀리(96)에 전달되고, 이것에 의해 차축(112)이 회전한다. 이와 같이, 본 실시형태의 구성에서는, 제 1 및 제 2 풀리(93, 94)와 제 1 무단벨트(97), 및 제 3 및 제 4 풀리(95, 96)와 제 2 무단벨트(98)로 구성되는 2세트의 벨트-풀리 기구를 통하여, 차축(112)을 회전시킬 수 있게 되어 있다. 이와 같이, 벨트-풀리 기구에 의해 차축(112)을 회전시키는 구성이기 때문에, 가진에 의해 제 4 풀리(96)가 다른 풀리(93∼95)에 대하여 상하방향 및 차축방향으로 다소 변위했다고 해도, 제 2 벨트(98)가 제 3, 제 4 풀리(95, 96)에 대하여 느슨해지지는 않는다. 따라서, 본 실시형태에 따른 진동 시험 장치(1)는 차축(112)을 회전시킴과 동시에, 대차(100)를 상하방향 및 차축방향으로 진동시킬 수 있다.

다음에 본 실시형태의 진동 시험 장치(1)의 제어에 대하여 설명한다. 도 13은, 본 실시형태의 진동 시험 장치(1)의 블럭도이다. 도 13에 도시되는 바와 같이, 진동 시험 장치(1)는 콘트롤러(2), 전원(3), 및 서보 앰프(4)를 가지고 있다. 서보 앰프(4)는 전원(3)으로부터 전력의 공급을 받아 3상의 교류전류를 생성하고, 이것을 서보모터(22, 32 및 92)에 공급한다. 콘트롤러(2)는 서보 앰프(4)를 제어하여, 각 서보모터(22, 32, 92)에 공급하는 교류전류의 진폭 및 주파수를 조정할 수 있다. 이것에 의해, 각 서보모터(22, 32, 92)의 회전수가 제어된다.

또, 콘트롤러(2)는 진동 테이블(14)(도 2)에 설치된 가속도 센서(18)의 검출결과에 기초하여 진동 테이블(14)의 변위, 속도, 가속도 진폭을 피드백 제어하는 것이 가능하다. 또한, 가속도 센서(18) 대신, 변위나 속도를 계측하는 다른 센서를 사용해도 된다.

상기한 바와 같이, 에어실린더(72)가 진동 테이블(14)을 들어올리는 하중은 하중 센서(16)에 의해 계측되어 있고, 콘트롤러(2)는 하중 센서(16)의 계측결과에 기초하여, 에어 탱크(74)와 에어실린더(72) 사이에 설치된 밸브(76)(도 1, 3)의 개방도를 피드백 제어로 조정한다. 이 피드백 제어에 의해, 차량의 하중에 상당하는 정하중을 대차(100)에 가할 수 있다.

Claims (20)

1. 차량의 대차에 상하방향의 압축 정하중을 가하면서 이 대차를 가진하는 진동장치로서,
   이 대차의 차축을 회전가능하게 지지하는 베어링 유닛과,
   상기 차축을 회전시키는 차축 구동 기구와,
   상기 베어링 유닛을 상하방향으로 가진하는 상하방향 가진 유닛과,
   상기 베어링 유닛에 상향의 하중을 가하는 에어실린더 기구와,
   상기 에어실린더 기구와의 사이에서 상기 대차가 상하방향으로 끼워 넣어지도록 상기 대차를 위에서 내리누르는 반력 프레임
   을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 유닛은 상기 차축의 차륜 부착 위치에서 이 차축을 지지하는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 유닛은 자동 중심 조정 롤러 베어링에 의해 상기 차축을 회전가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상하방향 가진 유닛은 서보모터와 이송나사 기구에 의해 상기 베어링 유닛을 상하방향으로 가진하는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 유닛은 진동 테이블의 위에 고정되어 있고,
   상기 상하방향 가진 유닛은 상기 진동 테이블을 상하방향으로 가진하는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 진동 테이블을 상기 대차의 차축방향으로 가진하는 차축방향 가진 유닛과,
   상기 진동 테이블을 상기 상하방향 가진 유닛에 대하여 차축방향으로 슬라이드가능하게 연결하는 제 1 연결 수단과,
   상기 진동 테이블을 상기 차축방향 가진 유닛에 대하여 상하방향으로 슬라이드가능하게 연결하는 제 2 연결 수단
   을 더 가지고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 차축 구동 기구가,
   모터에 의해 회전구동되는 구동 풀리와,
   상기 대차의 차축에 부착되는 종동 풀리와,
   상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리에 감겨 있는 무단벨트
   를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 종동 풀리는 상기 대차의 차축의 대략 중앙에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 반력 프레임은 상기 대차의 횡빔의 차축방향 양측에서 이 대차와 맞닿아 이 대차를 위에서 내리누르고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 반력 프레임은 대략 직립하는 직립부와, 이 직립부의 상단에서 상기 대차의 측빔에 대략 평행한 2방향으로 뻗도록 형성된 누름부를 가지고 있고,
    상기 누름부의 하면이 상기 대차의 횡빔에 맞닿아 상기 대차가 하방으로 내리눌려지는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 연결 수단은 각각, 레일과 이 레일에 걸어맞추어지고 또한 이 레일을 따라 슬라이드가능한 러너 블록을 구비한 리니어 가이드 기구에 의해 상기 테이블과 상기 상하방향 가진 유닛 및 차축방향 가진 유닛을 슬라이드가능하게 연결하는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 러너 블록이,
    상기 레일을 둘러싸는 오목부와,
    상기 오목부에서, 상기 러너 블록의 이동방향을 따라 형성된 홈과,
    상기 러너 블록의 내부에 형성되고, 상기 홈과 폐회로를 형성하도록 상기 홈의 상기 이동방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로와,
    상기 폐회로를 순환함과 아울러, 상기 홈에 위치할 때는 상기 레일과 맞닿게 되어 있는 복수의 볼
    을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 러너 블록에는 상기 폐회로가 4개 형성되어 있고,
    상기 4개의 폐회로 중 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼이 상기 레일과 상기 러너 블록을 구비한 리니어 가이드 기구의 레이디얼 방향에 대하여 대략 ±45도의 접촉각을 가지고 있고, 다른 2개의 폐회로의 홈의 각각에 배치된 볼은 상기 리니어 가이드 기구의 역 레이디얼 방향에 대하여 대략 ±45도의 접촉각을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 러너 블록은,
    상기 레일을 둘러싸는 오목부와,
    그 원통면이 상기 레일과 상기 오목부 사이에 끼워 넣어지도록 배치되는 복수의 롤러와,
    상기 오목부에 부착되고, 상기 롤러의 축방향 양단을 가이드하여 이 롤러가 상기 러너 블록의 슬라이드 방향으로 전동하는 전동홈을 형성하는 롤러 유지 부재와,
    상기 러너 블록의 내부에 형성되고, 상기 전동홈과 폐회로를 형성하도록 상기 전동홈의 상기 슬라이드 방향 양단과 연결되어 있는 퇴피로
    를 가지고 있고,
    상기 복수의 롤러는 상기 폐회로를 순환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 러너 블록에는 상기 폐회로가 4개 형성되어 있고,
    상기 4개의 폐회로의 각각에 배치된 4열의 롤러는, 그 축이, 상기 레일의 축에 직교하는 면상에서 90°간격이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 롤러의 직경은, 상기 전동홈에서의 상기 러너 블록과 상기 레일과의 간격보다 작고, 그 차이는 1마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
17. 제 14 항에 있어서, 인접하는 2개의 롤러 사이에는, 이 롤러끼리의 접촉을 방지하기 위한 리테이너가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 리테이너가 상기 롤러의 원통면과 맞닿는 원통 오목면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
19. 제 11 항에 있어서, 상기 레일은 그 축방향을 따라 배열되는 복수의 관통구멍을 가지고 있고,
    상기 관통구멍의 각각에 볼트를 통과시켜 상기 테이블, 상기 상하방향 가진 유닛 또는 상기 차축방향 가진 유닛에 고정되고,
    상기 볼트의 부착 간격은 상기 레일의 폭의 50∼80%인 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 볼트의 부착 간격은, 상기 레일의 폭의 60∼70%인 것을 특징으로 하는 진동 시험 장치.

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