KR20180104615A - 가진 장치 및 동전형 액추에이터 - Google Patents

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KR20180104615A
KR20180104615A KR1020187020124A KR20187020124A KR20180104615A KR 20180104615 A KR20180104615 A KR 20180104615A KR 1020187020124 A KR1020187020124 A KR 1020187020124A KR 20187020124 A KR20187020124 A KR 20187020124A KR 20180104615 A KR20180104615 A KR 20180104615A
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시게루 마츠모토
히로시 미야시타
카즈히로 무라우치
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고쿠사이 게이소쿠키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 1실시형태에 따른 가진 장치는 진동 테이블과, 진동 테이블을 X축 방향으로 가진하는 X축 가진 유닛과, 진동 테이블과 X축 가진 유닛을 X축 방향과 수직한 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 Y축 리니어 가이드 웨이를 구비하고, Y축 리니어 가이드 웨이가 Y축 방향으로 연장되는 X축 레일과, Y축 레일과 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 Y축 캐리지를 구비하고, Y축 캐리지와 Y축 레일 사이에, 각각 복수의 전동체가 전동하는 5조 이상의 복수의 부하 경로가 형성된 것이다.

Description

가진 장치 및 동전형 액추에이터
본 발명은 진동 시험 등에 사용되는 가진(加振) 장치 및 동전형(動電型) 액추에이터에 관한 것이다.
가진 대상물(예를 들면, 진동 시험에 있어서의 공시체)이 고정되는 진동 테이블을 직교 3축 방향(X축, Y축 및 Z축 방향)으로 동시에 가진하는 3축 동시 가진 장치(3축 동시 진동 시험 장치)가 알려져 있다. 진동 테이블을 직교 3축 방향으로 동시에 가진하기 위해서는, 예를 들면, 진동 테이블과, 이것을 Z축 방향으로 가진하는 Z축 액추에이터를, 2축 슬라이더(XY 슬라이더)를 통하여, X축 및 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결할 필요가 있다.
특허문헌 1에는, 2축 슬라이더에 구름 안내식의 리니어 가이드 웨이(이하, 단순히 「리니어 가이드」라고 한다.)를 사용하는 것 등에 의해, 수 100Hz에 미치는 주파수 영역에서의 3축 동시 가진을 가능하게 한 가진 장치가 기재되어 있다.
또한 특허문헌 2에는, 전동체에 롤러를 사용하여 리니어 가이드의 강성을 높이는 것 등에 의해, 1kHz를 초과하는 주파수 영역에서의 3축 동시 가진을 가능하게 한 가진 장치가 기재되어 있다.
국제공개 제2009/011433호 국제공개 제2016/017744호
(발명의 개요)
차량 탑재 장치 등에서는 2kHz 이상의 높은 주파수 영역에서의 3축 동시 진동 시험이 요망되고 있지만, 지금까지 2kHz 이상의 3축 동시 진동 시험을 가능하게 하는 가진 장치는 실현되고 있지 않았다. 본 발명자의 해석에 의해, 2kHz 이상의 3축 동시 진동 시험을 실현하기 위해서는, 리니어 가이드의 강성 및 운동 정밀도(직진성)를 더욱 향상시켜, 진동 노이즈를 보다 저감시킬 필요가 있는 것이 판명되었다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 리니어 가이드의 강성 및 운동 정밀도를 향상시킴으로써, 진동 노이즈를 저감시키는 것이다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 가진 장치는 진동 테이블과, 진동 테이블을 X축 방향으로 가진하는 X축 가진 유닛과, 진동 테이블과 X축 가진 유닛을 X축 방향과 수직한 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 Y축 리니어 가이드 웨이를 구비하고, Y축 리니어 가이드 웨이가 Y축 방향으로 연장되는 X축 레일과, Y축 레일과 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 Y축 캐리지를 구비하고, Y축 캐리지와 Y축 레일 사이에, 각각 복수의 전동체(轉動體)가 전동하는 5조(條) 이상의 복수의 부하 경로가 형성된 것이다.
이 구성에 의하면, 리니어 가이드의 강성 및 운동 정밀도가 향상되어, 진동 노이즈를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 부하 경로가 8조 형성된 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 리니어 가이드의 강성 및 운동 정밀도가 현저하게 향상되어, 예를 들면, 2kHz 이상의 주파수 영역에서의 다축 동시 가진을 가능하게 하는 정도까지 진동 노이즈를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지에, 복수의 부하 경로의 각각에 대응하는 복수의 무부하 경로가 형성되고, 부하 경로와 무부하 경로의 각 쌍이 양단끼리 연결되어, 전동체가 순환하는 순환 경로가 형성된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 리니어 가이드 웨이가 전동체와 함께 순환 경로를 따라 순환하고, 이 전동체끼리의 접촉을 막는, 리테이너를 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지의 길이(L)가 70-160mm의 범위 내인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지의 길이(L)가 90-140mm의 범위 내인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지의 길이(L)가 110-130mm의 범위 내인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지의 길이(L)와 폭(W)의 비인 애스팩트비(L/W)가 0.65-1.5의 범위 내인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지의 길이(L)와 폭(W)의 비인 애스팩트비(L/W)가 0.7-1.4의 범위 내인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지의 길이(L)와 폭(W)의 비인 애스팩트비(L/W)가 0.75-1.35의 범위 내인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 전동체가 볼 또는 롤러인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 테이블과, 진동 테이블을 제1 방향으로 가진하는 제1 액추에이터와, 진동 테이블과 제1 액추에이터를 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 슬라이드 연결 기구와, 제1 슬라이드 연결 기구를 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 진동 테이블에 부착된 카운터 밸런스부를 구비한 구성으로 해도 된다.
또한 본 발명의 다른 하나의 실시형태에 따른 가진 장치는 진동 테이블과, 진동 테이블을 제1 방향으로 가진하는 제1 액추에이터와, 진동 테이블과 제1 액추에이터를 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 슬라이드 연결 기구와, 제1 슬라이드 연결 기구를 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 진동 테이블에 부착된 카운터 밸런스부를 구비한 것이다.
특허문헌 2에 기재된 가진 장치는 진동 테이블의 기준점(예를 들면, 진동 테이블의 상면 중앙)에 대해서는 충분히 높은 정밀도의 가진이 가능하지만, 진동 테이블 상의 위치에 따라 진동의 상태에 불균일이 있기 때문에, 기준점 이외의 위치에서는 가진 정밀도가 불충분한 것으로 되고 있었다. 이 구성에 의하면, 진동 테이블 상의 진동의 불균일을 저감하는 것이 가능하게 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 카운터 밸런스부가 추부(錘部)와, 완충부를 갖고, 추부가 완충부를 통하여, 진동 테이블에 고정된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 추부가 평판 형상인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 완충부가 시트 형상인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 완충부가 엘라스토머를 포함하는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 완충부가 추부를 진동 테이블로부터 띄어서 지지하는 스페이서를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 카운터 밸런스부가 추부를 고정하는 복수의 볼트를 구비하고, 복수의 볼트에 의한 고정 간격이 100mm 이하인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 고정 간격이 50mm 이하인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 완충부가 제1 추부와, 진동 테이블과 제1 추부로 끼워져 있던 제1 완충부와, 제2 추부와, 제1 추부와 3제2 추부로 끼워져 있던 제2 완충부를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 완충부가 제3 추부와, 제2 추부와 제3 추부로 끼워져 있던 제3 완충부를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 제1 추부가 제1 볼트에 의해 진동 테이블에 고정되고, 제2 추부가 제2 볼트에 의해 제1 추부에 고정되고, 제3 추부가 제3 볼트에 의해 제2 추부에 고정된 구성으로 해도 된다.
또한 본 발명의 또 다른 하나의 실시형태에 따른 가진 장치는 제X축, Y축 및 Z축 방향이 서로 직교하는 3축 방향이며, 진동 테이블과, 진동 테이블을 X축 방향으로 가진하는 X축 액추에이터와, 진동 테이블을 Y축 방향으로 가진하는 Y축 액추에이터와, 진동 테이블을 Z축 방향으로 가진하는 Z축 액추에이터와, 진동 테이블과 X축 액추에이터를 Y축 및 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 YZ 슬라이드 연결 기구와, 진동 테이블과 Y축 액추에이터를 Z축 및 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 ZX 슬라이드 연결 기구와, 진동 테이블과 Z축 액추에이터를 X축 및 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 XY 슬라이드 연결 기구와, YZ 슬라이드 연결 기구를 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 진동 테이블에 부착된 X축 카운터 밸런스부와, ZX 슬라이드 연결 기구를 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 진동 테이블에 부착된 Y축 카운터 밸런스부와, XY 슬라이드 연결 기구를 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 진동 테이블에 부착된 Z축 카운터 밸런스부를 구비한 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 가진에 의해 피가진물에 가해지는 힘의 모멘트를 억제함으로써, 보다 고정밀도의 가진이 가능하게 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, XY 슬라이드 연결 기구가 X축 방향의 직선 운동을 안내하는 X축 리니어 가이드 웨이와, Y축 방향의 직선 운동을 안내하는 Y축 리니어 가이드 웨이를 구비하고, 진동 테이블과 Z축 액추에이터가 X축 리니어 가이드 웨이 및 Y축 리니어 가이드 웨이를 통하여 연결된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, X축 리니어 가이드 웨이가 X축 방향으로 연장되는 X축 레일과, X축 레일과 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 X축 캐리지를 구비하고, Y축 리니어 가이드 웨이가 Y축 방향으로 뻗는 Y축 레일과, Y축 레일과 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 Y축 캐리지를 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, X축 캐리지와 X축 레일 사이에, 각각 복수의 전동체가 전동하는 8조의 부하 경로가 형성된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, Y축 캐리지가 X축 캐리지에 고정됨으로써, X축 리니어 가이드 웨이와 Y축 리니어 가이드 웨이가 연결되어 크로스 가이드를 형성하고, 크로스 가이드의 X축 레일 및 Y축 레일의 일방이 진동 테이블에 부착되고, 타방이 X축 액추에이터에 부착된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, XY 슬라이드 연결 기구가, 복수의 크로스 가이드를 구비하고, 복수의 크로스 가이드가 X축 레일이 진동 테이블에 부착된 제1 방향의 크로스 가이드와, Y축 레일이 진동 테이블에 부착된 제2 방향의 크로스 가이드를 포함하는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, XY 슬라이드 연결 기구가 복수의 제1 방향의 크로스 가이드와, 복수의 제2 방향의 크로스 가이드를 구비하고, 복수의 제1 방향의 크로스 가이드와 복수의 제2 방향의 크로스 가이드가 X축 방향 및 Y축 방향의 2방향에 있어서 번갈아 배치된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, XY 슬라이드 연결 기구가 제1 방향의 크로스 가이드와 제2 방향의 크로스 가이드를 동수 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 복수의 크로스 가이드가 X축 방향 및 Y축 방향에 격자 형상으로 배치된 구성으로 해도 된다.
또한 본 발명의 또 다른 하나의 실시형태에 따른 가진 장치는 진동 테이블과, 진동 테이블을 제1 방향으로 가진하는 제1 액추에이터와, 진동 테이블과 제1 액추에이터를 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 슬라이드 연결 기구를 구비하고, 진동 테이블에는 미리 소정의 언밸런스가 부여되어 있어, 제1 슬라이드 연결 기구의 일부 및 진동 테이블을 포함하는 피가진부의 무게중심이 진동 테이블의 중심에 일치하는 것이다.
이 구성에 의하면, 피가진물을 진동 테이블에 부착했을 때 피가진부(피가진물, 진동 테이블, 제1 슬라이드 연결 기구의 진동 테이블에 고정된 부분을 포함함)의 무게중심이 진동 테이블의 중심에 일치하기 때문에, 가진에 의해 피가진부에 가해지는 힘의 모멘트가 억제되어, 보다 고정밀도의 가진이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 또 다른 하나의 실시형태에 따른 가진 장치는 진동 테이블과, 진동 테이블을 수평 방향인 X축 방향으로 구동하는 X축 액추에이터와, 진동 테이블과 X축 액추에이터를 X축 방향에 수직한 수평 방향인 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 연결 기구를 구비하고, 제1 연결 기구가 연직 방향인 Z축 방향에 간격을 두고 배치된, 진동 테이블과 X축 액추에이터와 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는, 한 쌍의 리니어 가이드 웨이를 구비한 것이다.
이 구성에 의하면, 진동 테이블과 X축 액추에이터를 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 연결 기구가 Z축 방향에 간격을 두고 배치된 한 쌍의 리니어 가이드 웨이를 구비하기 때문에, 제1 연결 기구의 Y축 주위의 강성이 높아져, 가진 성능이 향상된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블을 Y축 방향으로 구동하는 Y축 액추에이터와, 진동 테이블과 Y축 액추에이터를, X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제2 연결 기구를 구비하고, 제2 연결 기구가 Z축 방향에 간격을 두고 배치된, 진동 테이블과 Y축 액추에이터를 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는, 한 쌍의 리니어 가이드 웨이를 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블을 Z축 방향으로 구동하는 Z축 액추에이터를 구비하고, 제1 연결 기구가 진동 테이블과 X축 액추에이터를 Y축 방향 및 Z축 방향의 양방향으로 슬라이드 가능하게 연결하고, 제2 연결 기구가 진동 테이블과 Y축 액추에이터를 X축 방향 및 Z축 방향의 양방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 리니어 가이드 웨이가 슬라이드 방향으로 연장되는 레일과, 레일 위를 주행하는 캐리지를 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 레일이 진동 테이블에 부착된 구성으로 해도 된다.
캐리지보다도 레일쪽이 길고, 또한 액추에이터의 가동부의 폭보다도 진동 테이블의 폭이 크다. 그 때문에 이 구성에 의하면, 제1 연결 기구의 Y축 방향(및 제2 연결 기구의 X축 방향)의 슬라이드 폭을 보다 넓히는 것이 가능하게 된다. 또한 진동 테이블은 높이(Z축 방향)보다도 폭(X축 방향, Y축 방향)이 크기 때문에, 연결 기구가 수평 방향(Y축, X축) 및 연직 방향(Z축)의 리니어 가이드 웨이를 구비하는 경우, 이 구성(수평 방향의 리니어 가이드 웨이의 레일쪽을 진동 테이블에 부착하는 것)에 의해, 연결 기구의 Y축 방향의 슬라이드 폭을 보다 넓히는 것이 가능하게 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 한 쌍의 리니어 가이드 웨이의 일방이 진동 테이블의 상단부에 부착되고, 한 쌍의 리니어 가이드 웨이의 타방이 진동 테이블의 하단부에 부착된 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 제1 연결 기구의 Y축 주위의(및 제2 연결 기구의 X축 주위의 강) 힘의 모멘트에 대한 강성이 보다 높아져, 가진 성능이 보다 향상된다.
또한 본 발명의 또 다른 하나의 실시형태에 따른 가진 장치는 피가진물이 부착된 진동 테이블과, 진동 테이블을 소정 방향으로 가진하는 가진 유닛을 구비하고, 피가진물을 진동 테이블에 부착했을 때, 소정 방향과 수직한 투영 평면 상으로의 피가진물의 무게중심의 투영이 이 투영 평면 상으로의 가진 유닛의 가동부의 투영에 포함되도록 구성된 것이다.
이 구성에 의하면, 가진에 의해 피가진물에 가해지는 힘의 모멘트를 억제함으로써, 보다 고정밀도의 가진을 가능하게 한다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블의 무게중심의 투영 평면 상으로의 투영이 이 투영 평면 상으로의 가진 유닛의 가동부의 투영에 포함되는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블의 무게중심이 이 진동 테이블의 외형의 중심에 배치된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이 피가진물을 수용 가능한 중공부를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이 대략 상자형인 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이 피가진물을 중공부에 내고 들이기 위한 제1 개구가 1면에 형성된 상자부와, 제1 개구를 막는 덮개부를 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 중공부가 진동 테이블의 중앙부에 형성된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이 바닥판과, 바닥판의 가장자리부로부터 수직하게 돌출한 프레임부를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 프레임부의 내부에 배치된, 바닥판으로부터 수직하게 돌출한 격자 형상의 중판을 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 중판이 바닥판 및 프레임부에 접합된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이, 피가진물과 외부 장치를 접속하는 긴 물체가 통과되는 제2 개구를 갖는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 가진 유닛이 진동 테이블을 수평 방향인 X축 방향으로 가진하는 X축 가진 유닛을 포함하는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 가진 유닛이 진동 테이블을 X축 방향에 수직한 수평 방향인 Y축 방향으로 가진하는 Y축 가진 유닛을 포함하는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 가진 유닛이 진동 테이블을 연직 방향인 Z축 방향으로 가진하는 Z축 가진 유닛을 포함하는 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이 바닥판을 갖고, 바닥판에 피가진물을 부착하기 위한 부착 구조가 설치된 구성으로 해도 된다.
상기의 가진 장치에 있어서, 진동 테이블이 벽부를 갖고, 벽부에 피가진물을 부착하기 위한 부착 구조가 설치된 구성으로 해도 된다.
또한 본 발명의 또 다른 하나의 실시형태에 따른 동전형 액추에이터는 대략 통 형상의 고정부와, 그 적어도 일부가 고정부의 중공부 내에 수용되고, 고정부의 축선 방향으로 왕복 구동되는 가동부와, 가동부를 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 측방으로부터 지지하는 가동부 지지 기구를 구비하고, 가동부가 그 선단측의 부분이 가동부 지지 기구에 의해 지지된 프레임과, 프레임의 후단에 부착된 코일을 구비하고, 프레임이 일체로 형성된 것이다.
이 구성에 의하면, 복수의 프레임을 연결하기 위한 구조가 불필요하기 때문에, 가동부의 경량화가 가능하게 되고, 이것에 의해, 보다 높은 주파수로 왕복 구동하는 것이 가능하게 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 가동부 지지 기구가 리니어 가이드 웨이를 구비하고, 리니어 가이드 웨이가 고정부의 축선 방향으로 연장되는 레일과, 레일 위를 전동 가능한 복수의 전동체와, 전동체를 통하여 레일 위를 이동 가능한 캐리지를 구비하고, 레일과 캐리지 사이에, 각각 복수의 전동체가 전동하는 8조의 부하 경로가 형성된 구성으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 리니어 가이드의 강성 및 운동 정밀도가 향상되어, 진동 노이즈를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 하나의 실시형태에 따른 동전형 액추에이터는, 대략 통 형상의 고정부와, 그 적어도 일부가 고정부의 중공부 내에 수용되고, 고정부의 축선 방향으로 왕복 구동되는 가동부와, 가동부를 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 측방으로부터 지지하는 가동부 지지 기구를 구비하고, 가동부 지지 기구가 리니어 가이드 웨이를 구비하고, 리니어 가이드 웨이가 고정부의 축선 방향으로 연장되는 레일과, 레일 위를 전동 가능한 복수의 전동체와, 전동체를 통하여 레일 위를 이동 가능한 캐리지를 구비하고, 레일과 캐리지 사이에, 각각 복수의 전동체가 전동하는 8조의 부하 경로가 형성된 것이다.
이 구성에 의하면, 리니어 가이드의 강성 및 운동 정밀도가 향상되어, 진동 노이즈를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 가동부가 그 선단측의 부분이 가동부 지지 기구에 의해 지지된 프레임과, 프레임의 후단에 부착된 코일을 구비하고, 프레임이 일체로 형성된 구성으로 해도 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 레일이 가동부에 고정되고, 러너 블록이 고정부에 고정된 구성으로 해도 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 가동부 지지 기구가 중공부 밖으로 돌출한 부분에 있어서, 가동부의 프레임을 지지하는 구성으로 해도 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 가동부 지지 기구가 고정부의 축선 방향에 있어서의 일단면과 리니어 가이드 웨이를 연결하는 가이드 프레임을 구비한 구성으로 해도 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 복수의 리니어 가이드 웨이를 구비하고, 복수의 리니어 가이드 웨이가, 가동부의 축선의 주위에, 둘레 방향에 동일한 간격으로 배치된 구성으로 해도 된다.
상기의 동전형 액추에이터에 있어서, 2쌍의 가동부 지지 기구를 구비하고, 가동부는 2쌍의 가동부 지지 기구에 의해 직교 2방향에서 양측으로부터 끼워진 구성으로 해도 된다.
또한 상기의 동전형 액추에이터와, 동전형 액추에이터의 가동부에 연결된 진동 테이블을 구비한 가진 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 가진 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 가진 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 가진 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 가진 장치의 구동 제어 시스템의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 Z축 가진 유닛의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 Z축 가진 유닛의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 Z축 가진 유닛의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 연직 구동용 동전형 액추에이터의 종단면도이다.
도 9는 연직 액추에이터의 가동부의 외관도이다.
도 10은 확장 프레임의 외관도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평 구동용 동전형 액추에이터의 중립 스프링 기구 부근을 확대한 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 XY 슬라이더의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 크로스 가이드의 측면도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른 A형 리니어 가이드의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른 A형 리니어 가이드의 측면도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태에 따른 A형 리니어 가이드의 정면도이다.
도 17은 본 발명의 실시형태에 따른 A형 리니어 가이드의 횡단면도이다.
도 18은 도 15의 I-I 단면도이다.
도 19는 리테이너의 설명도이다.
도 20은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 X축 가진 유닛의 측면도이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 X축 가진 유닛의 정면도이다.
도 22는 도 21에 있어서의 YZ 슬라이더를 확대한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 가진 장치의 진동 테이블 부근의 평면도이다.
도 24는 지지 유닛의 스프링 기구 부근을 확대한 측면도이다.
도 25는 X축 카운터 밸런스부의 단면도이다.
도 26은 Z축 카운터 밸런스부의 단면도이다.
도 27은 Z축 카운터 밸런스부의 볼트 고정 위치를 도시하는 확대 평면도이다.
도 28은 진동 테이블 상면의 4 코너에서 측정한 X축 방향의 상대가속도 스펙트럼이다.
도 29는 진동 테이블 상면의 4 코너에서 측정한 Y축 방향의 상대가속도 스펙트럼이다.
도 30은 진동 테이블 상면의 4 코너에서 측정한 Z축 방향의 상대가속도 스펙트럼이다.
도 31은 Z축 카운터 밸런스부 상의 가속도의 감시점을 도시한 도면이다.
도 32는 X축 카운터 밸런스부의 변형예의 단면도이다.
도 33은 X축 카운터 밸런스부의 외관도이다.
도 34는 XY 슬라이더의 변형예의 평면도이다.
도 35는 크로스 가이드의 거동을 설명하는 도면이다.
도 36은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 진동 테이블의 평면도이다.
도 37은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 진동 테이블의 정면도이다.
도 38은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 진동 테이블의 좌측면도이다.
도 39는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 진동 테이블의 좌측면도이다.
도 40은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 가진 장치의 진동 테이블 부근을 확대한 사시도이다.
도 41은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 가진 장치의 진동 테이블 부근을 확대한 사시도이다.
도 42는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 가진 장치의 진동 테이블 부근을 확대한 정면도이다.
도 43은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 가진 장치의 진동 테이블 부근을 확대한 측면도이다.
도 44는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 가진 장치의 진동 테이블 부근을 확대한 평면도이다.
도 45는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 가진 장치의 사시도이다.
도 46은 제5 실시형태의 ZX 슬라이더를 부착된 Y축 가진 유닛의 선단부를 도시하는 도면이다.
도 47은 제5 실시형태의 XY 슬라이더 근방의 측면도이다.
도 48은 제5 실시형태의 리니어 가이드의 횡단면도이다.
도 49는 도 48에 있어서의 I-I 단면도이다.
도 50은 제5 실시형태에 있어서의 Z축 가진 유닛의 가동부의 천판에 부착되는 레일의 배치를 설명하는 도면이다.
도 51은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 동전형 3축 가진 장치의 정면도이다.
도 52는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 프레임(6322)의 사시도이다.
도 53은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 프레임(6322)의 사시도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일한 또는 대응하는 구성요소에 대해서는, 동일한 또는 대응하는 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
<제1 실시형태>
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 동전형 3축 가진 장치(1)(이하, 「가진 장치(1)」이라고 약기한다.)의 기구부(10)의 정면도이다. 이하의 설명에 있어서, 도 1에 있어서의 좌우 방향을 X축 방향(좌측 방향을 X축 정방향), 상하 방향을 Z축 방향(상방향을 Z축 정방향), 지면에 수직한 방향을 Y축 방향(지면 이면측으로부터 표면측을 향하는 방향을 Y축 정방향)으로 한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, Z축 방향은 연직 방향이며, X축 및 Y축 방향은 수평 방향이다. 또한 도 2 및 도 3은 각각 가진 장치(1)의 기구부(10)의 좌측면도 및 평면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 가진 장치(1)의 기구부(10)는 그 내부에 공시체(도시하지 않음)가 수용된 상태에서 고정되는 대략 상자형의 진동 테이블(400)과, 진동 테이블(400)을 X축, Y축 및 Z축 방향으로 각각 가진하는 3개의 가진 유닛(X축 가진 유닛(100), Y축 가진 유닛(200) 및 Z축 가진 유닛(300))과, 각 가진 유닛(100, 200 및 300)이 부착된 장치 베이스(500)를 구비하고 있다.
각 가진 유닛(100, 200 및 300)은 각각 동전형 액추에이터(보이스 코일 모터)를 구비한 직동 가진 유닛이다.
X축 가진 유닛(100)은 슬라이드 연결 기구인 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(160))를 통하여 진동 테이블(400)에 연결되어 있다. YZ 슬라이더(160)는 X축 가진 유닛(100)의 가진 방향(X축 방향)과 직교하는 2방향(Y축 및 Z축 방향)에 있어서 X축 가진 유닛(100)과 진동 테이블(400)의 상대 이동(슬라이드)을 허용하면서, X축 가진 유닛(100)의 진동을 정확하게 진동 테이블(400)에 전달 가능하게 구성되어 있다. 마찬가지로, Y축 가진 유닛(200) 및 Z축 가진 유닛(300)은, 각각 2축 슬라이더인 ZX 슬라이더(260) 및 XY 슬라이더(360)를 통하여, 진동 테이블(400)에 연결되어 있다. 이 구성에 의해, 가진 장치(1)는, 각 가진 유닛(100, 200 및 300)을 사용하여, 진동 테이블(400) 및 진동 테이블(400)에 고정된 공시체를 직교 3축 방향으로 동시 또한 독립적으로 가진할 수 있도록 되어 있다.
도 4는 가진 장치(1)의 구동 제어 시스템(1a)의 개략 구성을 도시하는 블럭도이다. 구동 제어 시스템(1a)은 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(20)와, 진동 테이블(400)의 진동을 계측하는 계측부(30)와, 가진 장치(1)의 각 부에 전력을 공급하는 전원부(40)와, 외부와의 입출력을 행하는 인터페이스부(50)를 구비하고 있다.
인터페이스부(50)는, 예를 들면, 유저와의 사이에서 입출력을 행하기 위한 유저 인터페이스, LAN(Local Area Network) 등의 각종 네트워크와 접속하기 위한 네트워크 인터페이스, 외부 기기와 접속하기 위한 USB(Universal Serial Bus)나 GPIB(General Purpose Interface Bus) 등의 각종 통신 인터페이스의 하나 이상을 구비하고 있다. 또한 유저 인터페이스는, 예를 들면, 각종 조작 스위치, 표시기, LCD(liquid crystal display) 등의 각종 디스플레이 장치, 마우스나 터치 패드 등의 각종 포인팅 디바이스, 터치 스크린, 비디오카메라, 프린터, 스캐너, 버저, 스피커, 마이크로폰, 메모리카드 리더/라이터 등의 각종 입출력 장치의 하나 이상을 포함한다.
계측부(30)는 진동 테이블(400)에 부착된 3축 진동 센서(3축 진동 픽업)(32)를 구비하고 있고, 3축 진동 센서(32)로부터의 신호(예를 들면, 가속도 신호나 속도 신호)를 증폭 및 디지털 변환하여 제어부(20)에 송신한다. 또한, 3축 진동 센서(32)는 X축, Y축 및 Z축 방향의 진동을 독립적으로 검출한다. 또한 계측부(30)는 3축 진동 센서(32)의 신호에 기초하여 진동 테이블(400)의 진동 상태를 나타내는 각종 패러미터(예를 들면, 속도, 가속도, 가가속도, 가속도 레벨(진동 레벨), 진폭, 파워 스펙트럼 밀도의 하나 이상을 포함함)를 계산하여, 제어부(20)에 송신한다. 제어부(20)는 인터페이스부(50)를 통하여 입력된 가진파형이나 계측부(30)로부터 입력된 데이터에 기초하여 각 가진 유닛(100, 200 및 300)의 구동 코일(후술)에 입력하는 교류 전류의 크기나 주파수를 제어함으로써, 원하는 진폭 및 주파수로 진동 테이블(400)을 가진할 수 있다.
다음에 각 가진 유닛(100, 200 및 300)의 구조를 설명한다. 후술하는 바와 같이, X축 가진 유닛(100) 및 Y축 가진 유닛(200)은 수평 구동용 동전형 액추에이터(이하, 단지 「수평 액추에이터」라고 한다.)(100A 및 200A)를 각각 구비하고 있다. 또한, Z축 가진 유닛(300)은 연직 구동용 동전형 액추에이터(이하, 단지 「연직 액추에이터」라고 한다.)(300A)를 구비하고 있다.
도 5, 도 6 및 도 7은 각각 Z축 가진 유닛(300)(및 진동 테이블(400))의 정면도, 좌측면도 및 평면도이다.
연직 액추에이터(300A)는 공시체나 진동 테이블의 중량(정하중)을 지지하기 위한 공기 스프링(330)(도 8)을 구비하고 있다. 한편, 수평 액추에이터(100A 및 200A)는 진동 테이블을 중립 위치(원점, 기준 위치)로 되돌리는 복원력을 주는 중립 스프링 기구(130(도 11) 및 230)(도시하지 않음))를 각각 구비하고 있다. 수평 액추에이터(100A 및 200A)는 공기 스프링(330) 대신에 중립 스프링 기구(130, 230)가 설치되어 있는 점 및 후술하는 지지 유닛(350)과 지지 유닛(150, 250)의 구체적 구조가 상위한 점을 제외하고는, 연직 액추에이터(300A)와 동일 구성이기 때문에, 각 액추에이터를 대표하여 연직 액추에이터(300A)에 대하여 상세한 구성을 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 연직 액추에이터(300A)는 통 형상체(312)를 갖는 고정부(310)와, 그 하부가 고정부(310)의 통 내에 수용된 가동부(320)를 구비하고 있다. 가동부(320)는 고정부(310)에 대하여 연직 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하다.
도 9는 가동부(320)의 개략 구성을 나타내는 외관도이다. 가동부(320)는 대략 원기둥 형상의 메인 프레임(322)과, 메인 프레임(322)의 하단부에 동축에 부착된 구동 코일(321)과, 메인 프레임의 하면 중앙으로부터 하방으로 뻗는 로드(326)(도 8)를 구비하고 있다. 또한 메인 프레임(322)의 상단부에는, 메인 프레임(322)과 대략 동일한 직경의 확장 프레임(324)이 동축에 부착되어 있다.
메인 프레임(322)은 구동 방향(Z축 방향)과 수직하게 배치된 대략 원판 형상의 천판(322a)과, 천판(322a)의 하면 중앙으로부터 수직(구동 방향)으로 뻗는 원통 형상의 주기둥(322c)과, 주기둥(322c)의 외주에 방사상으로 부착된 8장의 대략 직사각형 평판 형상의 리브(322b)를 구비하고 있다. 주기둥(322c) 및 8장의 리브(322b)에 의해, 메인 프레임(322)의 대략 원통 형상의 동체부가 형성된다. 8장의 리브(322b)는 주기둥(322c)의 주위에, 둘레 방향에 동일한 간격으로 배열되어 있다. 이와 같이 배치된 8장의 리브(322b)에 의해 천판(322a)과 주기둥(322c)을 연결함으로써, 메인 프레임(322)에 충분한 강성이 부여되고 있다. 천판(322a), 리브(322b) 및 주기둥(322c)은 용접 등에 의해 서로 일체로 결합되어 있다.
리브(322b)의 하단부의 외주측은 하방으로 돌출하여, 코일 부착부(322d)를 형성하고 있다. 8장의 리브(322b)의 코일 부착부(322d)가 구동 코일(321)의 상단부에 꽂아 넣어지고, 구동 코일(321)이 메인 프레임(322)에 부착된다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 주기둥(322c)에는, 하방으로부터 로드(326)가 끼워 넣어져 있다. 로드(326)의 하부는 주기둥(322c)으로부터 하방으로 돌출해 있다. 또한 천판(322b)에는, 확장 프레임(324)이 부착되어 있다.
도 10은 확장 프레임(324)의 외관도이다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 확장 프레임(324)은 메인 프레임(322)과 대략 동일한 직경의 동체부(324a)와, 동체부(324a)의 상단에 수평으로 부착된 천판(324b)을 구비하고 있다. 천판(324b)은 동체부(324a)의 외경 이상의 폭(X축 방향 치수) 및 안길이(Y축 방향 치수)를 갖는 대략 직사각형 평판 형상의 부재이다.
확장 프레임(324)의 천판(324b)의 상면에는, X축 방향 및 Y축 방향으로 격자 형상으로 연장되는 6조의 홈(한 쌍의 수직한 단차(324b1))이 형성되어 있다. 각 홈의 한쪽의 단차(324b1)를 따라, 후술하는 XY 슬라이더(360)의 반수(본 실시형태에서는 9개)의 레일(364a)이 배치된다. 즉, 단차(324b1)는 레일(364a)을 천판(324b) 위의 정확한 위치에 부착하기 위한 위치 결정 구조이다. 단차(324b1)를 설치함으로써, 레일(364a)을, 단지 단차(324b1)를 따르게 하여 부착하는 것만으로, 9개의 레일(364a)을 높은 평행도/수직도로 천판(324b) 위에 배치하는 것이 가능하게 된다. 또한, 각 홈의 바닥면에는 레일(364a)을 볼트로 고정하기 위한 복수의 나사구멍(324b2)이 형성되어 있다.
동체부(324a)의 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서의 양측면에는, 후술하는 가동부 지지 기구(340)의 Z축 레일(344a)을 위치 결정 고정하기 위한 단차(324a1)와 복수의 나사구멍(324a2)이 각각 형성되어 있다. 또한 동체부(324a)의 하면에는, 오목부(324a3)가 형성되어 있다. 이 오목부(324a3)에 메인 프레임(322)의 천판(322a)이 끼워 넣어진 상태에서, 확장 프레임(324)이 메인 프레임(322)에 볼트로 고정된다.
고정부(310)의 통 형상체(312)의 내부에는, 통 형상체(312)와 동축에 배치된 대략 원통 형상의 내측 자극(316)이 고정되어 있다. 통 형상체(312)와 내측 자극(316)은 모두 자성체로 형성되어 있다. 내측 자극(316)의 외경은 구동 코일(321)의 내경보다도 작고, 구동 코일(321)은 내측 자극(316)의 외주면과 통 형상체(312)의 내주면에 끼인 간극에 배치되어 있다. 또한 내측 자극(316)의 통 내에는, 로드(326)를 Z축 방향으로만 이동 가능하게 지지하는 베어링(318)이 고정되어 있다.
통 형상체(312)의 내주면(312a)에는 복수의 오목부(312b)가 형성되어 있고, 각 오목부(312b)에는 여자 코일(314)이 수용되어 있다. 여자 코일(314)에 직류 전류(여자 전류)를 흘리면, 통 형상체(312)의 내주면(312a)과 내측 자극(316)의 외주면이 접근하여 대향하는 개소에서, 통 형상체(312)의 반경 방향으로 화살표(A)로 나타내는 바와 같은 자계가 발생한다. 이 상태에서 구동 코일(321)에 구동 전류를 흘리면, 구동 코일(321)의 축 방향, 즉 Z축 방향으로 로렌츠력이 발생하여, 가동부(320)가 Z축 방향으로 구동된다.
또한 내측 자극(316)의 통 내에는, 공기 스프링(330)이 수납되어 있다. 공기 스프링(330)의 하단은 통 형상체(312)에 고정되어 있다. 또한 공기 스프링(330)의 상면에는, 로드(326)에 형성된 플랜지부가 놓여져 있다. 즉, 공기 스프링(330)은 로드(326)를 통하여 메인 프레임(322)을 하방으로부터 지지한다. 보다 상세하게 설명하면, 공기 스프링(330)에 의해, 가동부(320)와, 가동부(320)에 지지되는 XY 슬라이더(360), 진동 테이블(400), 후술하는 X축 카운터 밸런스부(610), Y축 카운터 밸런스부(620) 및 Z축 카운터 밸런스부(630), 그리고 공시체의 중량(정하중)이 지지된다. 따라서, Z축 가진 유닛(300)에 공기 스프링(330)을 설치함으로써, Z축 가진 유닛(300)의 구동력(로렌츠력)에 의해 가동부(320)나 진동 테이블(400) 등의 중량(정하중)을 지지할 필요가 없게 되어, 가동부(320) 등을 진동시키기 위한 동하중만을 부여하면 되기 때문에, Z축 가진 유닛(300)에 공급해야 할 구동 전류(즉 소비전력)가 저감된다. 또한 필요한 구동력의 저감에 의해, 구동 코일(321)의 소형화가 가능하게 되기 때문에, 가동부(320)의 경량화에 의해, Z축 가진 유닛(300)을 보다 높은 주파수로 구동하는 것이 가능하게 된다. 또한 가동부(320)나 진동 테이블(400) 등의 중량을 지지하기 위한 큰 직류 성분을 구동 코일(321)에 공급할 필요가 없어지기 때문에, 전원부(40)도 소형이며 간단한 구성의 것을 채용하는 것이 가능하게 된다.
또한 Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)를 구동하면, 고정부(310)도 구동축(Z축) 방향으로 큰 반력(가진력)을 받는다. 가동부(320)와 고정부(310) 사이에 공기 스프링(330)을 설치함으로써, 가동부(320)로부터 고정부(310)로의 전달되는 가진력이 완화된다. 그 때문에, 예를 들면, 가동부(320)의 진동이 고정부(310), 장치 베이스(500) 및 가진 유닛(100, 200)을 통하여 진동 테이블(400)에 노이즈 성분으로서 전달되는 것이 방지된다.
여기에서, 수평 액추에이터(100A)의 구성에 대하여 설명한다. 상기한 바와 같이, 수평 액추에이터(100A)는 공기 스프링(330)(도 8) 대신에 중립 스프링 기구(130)(도 11)를 구비하고 있는 점 및 지지 유닛(150)의 구체적 구조에 있어서 연직 액추에이터(300A)와 상위하고, 그 밖의 기본적인 구성에 있어서 양자는 공통된다. 또한, 중립 스프링 기구(130)도, 공기 스프링(330)과 마찬가지로, 수평 액추에이터(100A)의 고정부(110)와 가동부(120)를 탄성적으로 연결하는 완충 장치이다. 또한 수평 액추에이터(200A)도, 이하에 설명하는 수평 액추에이터(100A)와 동일 구성의 것이다.
도 11은 중립 스프링 기구(130) 부근을 확대한 수평 액추에이터(100A)의 종단면도이다. 파선 프레임 내는 X축 정방향을 향하여 본 중립 스프링 기구(130)의 배면도이다.
중립 스프링 기구(130)는 U형 스테이(131), 로드(132), 너트(133) 및 한 쌍의 압축 코일 스프링(134, 135)(탄성 요소)을 구비하고 있다. U형 스테이(131)는 그 U자의 양단에 형성된 플랜지부(131a)에 있어서, 고정부(110)의 바닥부(도 11에 있어서의 우단부)에 고정되어 있다. 또한 U형 스테이(131)의 바닥부(131b)(도 11에 있어서의 좌단부)의 중앙에는, X축 방향으로 뻗는 로드(132)가 통과시켜지는 관통구멍(131b1)이 설치되어 있다.
로드(132)는, 그 일단(도 11에 있어서의 좌단)에 플랜지부(132b)가 설치되어 있고, 플랜지부(132b)를 통하여, 가동부(120)의 로드(126)의 선단(도 11에 있어서의 우단)에 접속되어 있다. 또한 로드(132)의 타단부(도 11에 있어서의 우단부)에는, 너트(133)가 끼워지는 수나사부(132a)가 형성되어 있다.
한 쌍의 코일 스프링(134, 135)은 로드(132)에 씌워져 있다. 일방의 코일 스프링(134)은 너트(133)의 플랜지부(133a)와 U형 스테이(131)의 바닥부(131b)(탄성 요소 지지 플레이트)로 사이에 끼워져 유지되어 있다. 타방의 코일 스프링(135)은 U형 스테이(131)의 바닥부(131b)와 로드(132)의 플랜지부(132b)로 사이에 끼워져 유지되어 있다. 너트(133)의 체결 장치 부착에 의해, 한 쌍의 코일 스프링(134, 135)에는 예비하중이 부여되어 있다. 한 쌍의 코일 스프링(134, 135)의 복원력이 균형 잡히는 위치가 수평 액추에이터(100A)의 가동부(120)의 가동 방향(X축 방향)에 있어서의 중립 위치(혹은, 원점 혹은 기준 위치)가 된다. 가동부(120)가 중립 위치로부터 벗어나면, 중립 스프링 기구(130)(직접적으로는, 한 쌍의 코일 스프링(134, 135))에 의해, 가동부(120)를 중립 위치로 되돌리는 방향의 복원력이 가동부(120)에 작용한다. 이것에 의해, 가동부(120)는 항상 중립 위치를 기준으로 한 X축 방향으로의 왕복 구동을 행하는 것이 가능하게 되어, 작동 중에 가동부(120)의 위치가 흔들린다고 하는 문제가 해소된다.
다음에 연직 액추에이터(300A)의 설명으로 되돌아와, 가동부(320)의 상부를 축선 방향으로 슬라이드 가능하게 측방으로부터 지지하는 가동부 지지 기구(340)의 구성을 설명한다.
도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 연직 액추에이터(300A)의 가동부(320)는, 그 외주에 동일한 간격으로 배치된 4개의 가동부 지지 기구(340)에 의해, 구동 방향(Z축 방향)으로만 이동 가능하게 측방으로부터 지지되어 있다.
본 실시형태의 가동부 지지 기구(340)는 앵글 플레이트(342) 및 Z축 리니어 가이드(344)를 구비하고 있다. 또한 Z축 리니어 가이드(344)는 Z축 레일(344a) 및 Z축 캐리지(344b)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, Z축 리니어 가이드(344)에는, 후술하는 A형 리니어 가이드(364/A)(도 14-19)와 동일 구성의 것이 사용된다. 또한, 리니어 가이드는 직선 운동을 안내하는 기구이며, Z축 리니어 가이드(344)는 Z축 방향의 직선 운동을 안내한다.
가동부(320)의 확장 프레임(324)의 동체부(324a)의 측면에는, 4세트의 가동부 지지 기구(340)의 Z축 방향으로 뻗는 Z축 레일(344a)이 둘레 방향에서 동일한 간격으로 부착되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 3 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 2쌍의 가동부 지지 기구(340)가 각각 X축 방향 및 Y축 방향과 45°를 이루는 수평 방향에서 대향하도록 배치되어 있지만, 설명의 편의상, 그 밖의 도면에서는, 2쌍의 가동부 지지 기구(340)가 각각 X축 방향 및 Y축 방향에서 대향하도록 도시하고 있다. 또한 가동부 지지 기구(340)의 수량이나 배치는 본 실시형태의 구성에 한정되지 않지만, 예를 들면, 가동부(320)의 주위에 대략 동일한 간격으로 배치된 3세트 이상의 가동부 지지 기구(340)에 의해 가동부(320)를 지지하는 구성이 바람직하다.
고정부(310)(통 형상체(312))의 상면에는, 통 형상체(312)의 내주면을 따라 동일한 간격(90° 간격)으로 4개의 앵글 플레이트(342)가 고정되어 있다. 앵글 플레이트(342)는 리브로 보강된 단면이 U자 형상(혹은 L자 형상)의 고정 부재이다. 각 앵글 플레이트(342)의 직립부(342u)에는, Z축 레일(344a)과 걸어 맞추어지는 Z축 캐리지(344b)가 고정되어 있다.
Z축 캐리지(344b)는 전동체인 다수의 볼(RE)(후술)을 내장하고, Z축 레일(344a)과 함께 구름 안내인 Z축 리니어 가이드(344)를 구성한다. 즉, 가동부(320)는, 그 상부의 확장 프레임(324)에 있어서, 앵글 플레이트(342) 및 Z축 리니어 가이드(344)로 이루어지는 4세트의 지지 구조(가동부 지지 기구(340))에 의해 Z축 방향으로만 슬라이드 가능하게 측방으로부터 지지되고, X축 및 Y축 방향으로는 이동할 수 없도록 되어 있다. 그 때문에 가동부(320)가 X축 및 Y축 방향으로 진동하는 것에 의한 크로스 토크의 발생이 방지된다. 또한 Z축 리니어 가이드(344)(구름 안내)의 사용에 의해, 가동부(320)는 Z축 방향으로 원활하게 이동 가능하게 되어 있다. 또한 가동부(320)는, 전술한 바와 같이, 그 하부에서도 베어링(318)에 의해 Z축 방향으로만 이동 가능하게 지지되어 있기 때문에, X축, Y축 및 Z축 둘레의 회전도 규제되어, 불필요한 진동(Z축 방향으로의 제어된 병진 운동 이외의 진동)이 발생하기 어렵게 되어 있다.
또한 리니어 가이드의 통상의 사용 태양에서는, 레일이 고정측에 부착되고, 캐리지가 가동측에 부착된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 통상의 사용 태양과는 반대로, 가동부(320)에 Z축 레일(344a)이 부착되고, 앵글 플레이트(342)에 Z축 캐리지(344b)가 부착되어 있다. 이러한 특이한 부착 구조를 채용함으로써, 불필요한 진동이 억제되고 있다. 이것은, Z축 캐리지(344b)보다도 Z축 레일(344a)쪽이 경량이며, 구동 방향(Z축 방향)의 치수가 길고(따라서 단위길이당의 질량이 작고), 또한 더욱이 구동 방향의 질량 분포가 균일하기 때문에, 가동부(320)에 Z축 레일(344a)을 고정하는 편이, Z축 가진 유닛(300)을 구동했을 때의 질량 분포의 변동이 적고, 따라서, 질량 분포의 변동에 따라 발생하는 진동을 낮게 억제할 수 있기 때문이다. 또한 Z축 캐리지(344b)보다도 Z축 레일(344a)쪽이, 무게중심이 낮기(즉 설치면에서 무게중심까지의 거리가 짧기) 때문에, 가동측에 Z축 레일(344a)을 고정하는 편이 관성 모멘트가 작아진다. 따라서, 이 구성에 의해, 고정부(310)의 공진 주파수를 가진 주파수대(예를 들면, 0∼2000Hz 이상)보다도 충분히 높게 하는 것이 가능하게 되어, 공진에 의한 가진 정밀도의 저하가 억제된다.
다음에 Z축 가진 유닛(300)과 진동 테이블(400)을 연결하는 XY 슬라이더(360)의 구성에 대하여 설명한다.
도 12는 XY 슬라이더(360)의 구성을 설명하는 평면도이다. 도 5, 도 6 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 XY 슬라이더(360)는 X축 방향 및 Y축 방향에 동일한 간격으로 배열한 9개의 크로스 가이드(364)(364L1∼L3, 364M1∼M3, 364R1∼R3)로 구성되어 있다. 이들 9개의 크로스 가이드(364)는 각각 Z축 가진 유닛(300)(구체적으로는, 연직 액추에이터(300A)의 가동부(320))과 진동 테이블(400)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 저저항으로 슬라이드 가능하게 연결한다.
도 13은 크로스 가이드(364)의 측면도이다. 크로스 가이드(364)는 A형 리니어 가이드(364/A)와 B형 리니어 가이드(364/B)를, 가동 방향이 서로 직교하도록, 캐리지 상면끼리를 겹쳐서 고정한 것이다. 후술하는 바와 같이, A형 리니어 가이드(364/A) 및 B형 리니어 가이드(364/B)의 캐리지는, 주행 방향으로 조금 길게 형성되어 있기 때문에, 길이(L) 방향에 있어서의 질량 분포와 폭(W) 방향에 있어서의 질량 분포가 다르고, 이것이 가진 장치(1)의 가진 성능에 방향성을 부여하는 한가지 요인이 될 수 있다. 본 실시형태에서는, A형 리니어 가이드(364/A)와 B형 리니어 가이드(364/B)의 캐리지끼리를, 일방의 길이 방향을 타방의 폭 방향을 향하여, 직접 고정함으로써 크로스 캐리지(크로스 가이드(364)의 캐리지)가 형성되어 있다. 이것에 의해, A형 리니어 가이드(364/A)와 B형 리니어 가이드(364/B)의 질량 분포의 방향성이 상당 정도 상쇄되어, 질량 분포의 방향성이 적은 크로스 캐리지가 얻어진다. 이러한 크로스 캐리지를 사용함으로써, 가진 장치(1)의 가진 성능의 방향성이 경감되고 있다. A형 리니어 가이드(364/A) 및 B형 리니어 가이드(364/B)의 상세에 대해서는, 후술한다.
도 12에서는, 각 크로스 가이드(364)를 구성하는 한 쌍의 리니어 가이드(X축 방향으로 슬라이드 가능한 X축 리니어 가이드(364X) 및 Y축 방향으로 슬라이드 가능한 Y축 리니어 가이드(364Y)) 중, 진동 테이블(400)측에 배치된 것을 실선으로 나타내고, Z축 가진 유닛(300)측에 배치된 것을 파선으로 나타내고 있다. 실선으로 나타낸 진동 테이블(400)측의 리니어 가이드에 주목하면, X축 리니어 가이드(364X)가 진동 테이블(400)에 부착된 제1 방향의 크로스 가이드(364P)(크로스 가이드(364M1, 364L2, 364R2, 364M3))와, Y축 리니어 가이드(364Y)가 진동 테이블(400)에 부착된 제2 방향의 크로스 가이드(364)(크로스 가이드(364L1, 364R1, 364M2, 364L3, 364R3))가 혼재하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, X축 방향 및 Y축 방향의 각 방향에 있어서, 이웃이 되는 크로스 가이드(364)의 방향이 번갈아 있다. 즉, 제1 방향의 크로스 가이드(364P)와 제2 방향의 크로스 가이드(364)가, X축 방향 및 Y축 방향의 각 방향에 있어서, 번갈아 나열되어 있다. 이와 같이, 방향을 서로 바꾸어 크로스 가이드(364)를 배열함으로써, 크로스 가이드(364)의 질량 분포의 방향성이 평균화되어, 보다 방향성이 적은 가진 성능이 실현되고 있다.
다음에 크로스 가이드(364)를 구성하는 A형 리니어 가이드(364/A) 및 B형 리니어 가이드(364/B)의 상세를 설명한다.
도 14, 도 15 및 도 16은 각각 A형 리니어 가이드(364/A)(B형 리니어 가이드(364/B))의 평면도, 측면도 및 정면도이다. A형 리니어 가이드(364/A)(B형 리니어 가이드(364/B))는 레일(364a)과 A형 캐리지(364b/A)(B형 캐리지(364b/B))를 구비하고 있다.
A형 캐리지(364b/A)(B형 캐리지(364b/B))에는, 캐리지 상면의 4 코너에, 볼트 고정용의 4개의 나사구멍(드릴 구멍)인 부착구멍(HA)(부착구멍(HB))이 설치되어 있다. A형 캐리지(364b/A)와 B형 캐리지(364b/B)는 부착구멍(HA, HB)의 종류를 제외하고 서로 동일한 구조를 가지고 있다.
4개의 부착구멍(HA, HB)은 그것들의 중심선이 캐리지 상면에 있어서의 정방형(Sq)(도 14에 쇄선으로 나타냄)의 각 정점을 통과하도록 형성되어 있다. 즉, A형 캐리지(364b/A)의 부착구멍(HA)이 형성되는 간격(정방형(Sq)의 변의 길이)은 B형 캐리지(364b/B)의 부착구멍(HB)이 형성되는 간격과 일치하고 있고, 부착구멍(HA, HB)의 배치는 각각 4회 회전 대칭성을 가지고 있다.
그 때문에 A형 캐리지(364b/A)와 B형 캐리지(364b/B)를 서로 주행 방향을 90도 비켜서 겹쳐도, 4개의 부착구멍(HA)과 4개의 부착구멍(HB)이 각각 연락되어, 4개의 볼트에 의해 A형 캐리지(364b/A)와 B형 캐리지(364b/B)를 연결할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 A형 캐리지(364b/A)의 부착구멍(HA)을 나사구멍으로 하고, B형 캐리지(364b/B)의 부착구멍(HB)을 드릴 구멍으로 하고 있기 때문에, 연결판을 통하지 않고 A형 캐리지(364b/A)와 B형 캐리지(364b/B)를 직접 연결할 수 있다. 이것에 의해, 크로스 가이드(364)의 소형화 및 경량화가 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 연결판을 생략하여 크로스 가이드(364)를 소형·경량화함으로써, 크로스 가이드(364)의 강성이 높아(즉 고유 진동수가 높아)져, 가진 장치(1)의 가진 성능이 향상된다. 구체적으로는, 보다 높은 주파수까지 진동 노이즈가 적은 가진이 가능하게 된다. 또한 경량화에 의해, 크로스 가이드(364)의 가진에(즉 기구부(10)의 구동에) 필요한 전력도 저감된다.
A형 캐리지(364b/A)(B형 캐리지(364b/B))의 캐리지 상면에 있어서의 4 코너에는 각각 L자 형상의 절결부(C1)가 형성되어 있다. 또한 A형 캐리지(364b/A)(B형 캐리지(364b/B))의 폭 방향(도 14에 있어서의 상하 방향) 양측의 하부에는 주행 방향으로 뻗는 한 쌍의 L자 형상의 절결부(C2)가 형성되어 있다. 즉, 부착구멍(HA)(부착구멍(HB))이 형성되는 폭 방향 양측으로부터 튀어나온 플랜지부(F)를 제외하고, A형 캐리지(364b/A)(B형 캐리지(364b/B))의 폭 방향 양단부가 깎아내어져 있다. 이것에 의해 A형 캐리지(364b/A)(B형 캐리지(364b/B))의 경량화가 실현되고 있다.
이와 같이, 크로스 가이드(364)는 크로스 가이드 전용의 A형 리니어 가이드(364/A), B형 리니어 가이드(364/B) 및 이것들을 연결하는 4개의 볼트만으로 구성되기 때문에, 소형, 경량 또한 고강성의 것으로 되어 있다. 이것에 의해, 크로스 가이드(364)는 공진 주파수가 높고, 진동 노이즈가 적은 XY 슬라이더(슬라이드 연결 기구)의 실현을 가능하게 하고 있다.
또한 상기한 바와 같이, A형 캐리지(364b/A)와 B형 캐리지(364b/B)는 부착구멍(HA, HB)을 제외하고 서로 동일한 구조를 가지고 있다. 그 때문에, A형 리니어 가이드(364/A)와 B형 리니어 가이드(364/B)를 서로 주행 방향을 90도 비켜서 연결함으로써, 길이(L) 방향 및 폭(W) 방향에 있어서의 각 리니어 가이드의 질량 분포의 방향성이 상쇄되어, 질량 분포의 방향성이 작은 크로스 가이드(364)가 실현되고 있다.
또한 각 캐리지(364b/A, 364b/B)는 각각 상하 방향(도 14에 있어서 지면에 수직한 방향)의 축 둘레로 대략 2회 회전 대칭성을 갖고 있지만, 4회 회전 대칭성은 가지고 있지 않다. 그 때문에 각 캐리지(364b/A, 364b/B)는 주행 방향(도 14에 있어서의 좌우 방향)과 가로 방향(도 14에 있어서의 상하 방향)에서, 외력에 대한 응답 특성이 상이하다.
각각 실질적으로 2회 회전 대칭성을 갖고, 질량 분포가 서로 대략 동일한 A형 캐리지(364b/A)와 B형 캐리지(364b/B)를 상하 방향의 축(회전 대칭축)의 둘레로 90도 회전시켜 연결시킨 크로스 가이드(364)의 캐리지(크로스 캐리지)는 대략 4회 회전 대칭을 획득하여, 2개의 주행 방향(X축 방향과 Y축 방향) 사이에서 외력에 대한 응답 특성이 보다 균질한 것으로 되어 있다.
크로스 가이드(364)를 통하여, Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)와 진동 테이블(400)을 연결함으로써, 진동 테이블(400)은 Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)에 대하여 X축 방향 및 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결된다.
다음에 크로스 가이드(364)를 구성하는 각 리니어 가이드의 내부 구조에 대하여 A형 리니어 가이드(364/A)를 예로 들어 설명한다.
도 17은 A형 리니어 가이드(364/A)의 횡단면도이다. 또한 도 18은 도 17의 I-I 단면도이다. 본 실시형태의 A형 리니어 가이드(364/A)는 전동체인 볼(RE)의 외경을 통상의 절반 정도로까지 작게 하여, 전동체의 부하 경로의 수를 통상의 2배인 8조로 함으로써, 레일과 캐리지 사이에 개재하는 볼(RE)의 수(유효 볼 수)를 통상의 2배 이상으로 늘린 것이다. 이것에 의해, 통상의 2배 이상의 수의 볼(RE)에 하중이 분배되기 때문에, 볼(RE) 1개당의 부하가 반감하여, 리니어 가이드의 강성이 현저하게 향상된다. 또한 유효 볼 수를 늘림으로써, 보다 균질한 구름 안내가 가능하게 되고, 그 결과, 캐리지의 운동 정밀도가 향상(구체적으로는, 주행시에 발생하는 캐리지의 자세 변동이나 진동이 저감)되고 있다.
A형 캐리지(364b/A)는 메인 블록(364b1/A)과 메인 블록(364b1/A)의 주행 방향 양단에 부착된 한 쌍의 엔드 블록(364b2)과, 주행 방향에 있어서 메인 블록(364b1/A)을 관통하는 4개의 원기둥 형상의 관통구멍(h1, h2, h3, h4)에 각각 삽입된 4개의 로드 부재(R1, R2, R3, R4)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 로드 부재(R1, R2, R3, R4)는 동일 구성의 부재이다.
본 실시형태에서는, 메인 블록(364b1/A)은 금속 부재(예를 들면, 스테인리스강)이며, 엔드 블록(364b2) 및 로드 부재(R1, R2, R3, R4)는 수지 부재이다. 또한, A형 캐리지(364b/A)를 구성하는 각 부재의 재질은 본 실시형태의 것에 한정되지 않고, 금속, 수지, 세라믹스 또는 각종 복합 재료(예를 들면, 섬유 강화 플라스틱) 등으로부터 적당하게 선택된다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 레일(364a)의 양측면(우측면(SR), 좌측면(SL))에는, 각각 길이 방향으로 뻗는 홈(Ga)이 2조씩 근접하여 형성되어 있다. 또한 레일(364a)의 상면의 좌우의 부분(우상면(TR), 좌상면(TL))에도, 각각 길이 방향으로 뻗는 홈(Ga)이 2조씩 근접하여 형성되어 있다.
한편, A형 캐리지(364b/A)의 메인 블록(364b1/A)에는, 8조(2조×4세트)의 홈(Gb)이 각 홈(Ga)과 대향하는 위치에 각각 형성되어 있다. 대향하는 홈(Ga)과 홈(Gb)의 각 쌍에 의해, 부하 경로(Pa(Pa1, Pa2, Pa3, Pa4)) 및 부하 경로(Pb(Pb1, Pb2, Pb3, Pb4))가 각각 형성된다. 여기에서, 부하 경로란, 전동체의 경로 중, 전동체에 하중이 가해지는 부분을 말한다.
부하 경로(Pa1 및 Pb1)(부하 경로쌍(P1))는 레일(364a)의 우측면(SR)과 메인 블록(364b1/A) 사이에 서로 근접하여 형성되어 있다. 부하 경로(Pa2 및 Pb2)(부하 경로쌍(P2))은 레일(364a)의 우상면(TR)과 메인 블록(364b1/A) 사이에 서로 근접하여 형성되어 있다. 부하 경로(Pa3 및 Pb3)(부하 경로쌍(P3))는 레일(364a)의 좌상면(TL)과 메인 블록(364b1/A) 사이에 서로 근접하여 형성되어 있다. 부하 경로(Pa4 및 Pb4)(부하 경로쌍(P4))는 레일(364a)의 좌측면(SL)과 메인 블록(364b1/A) 사이에 서로 근접하여 형성되어 있다. 이와 같이 서로 평행하게 근접하여 형성된 전동체의 경로의 쌍을 이하 「경로쌍」이라고 한다.
또한 레일(364a)의 우측면(SR), 우상면(TR), 좌상면(TL), 좌측면(SL)과 메인 블록(364b1/A) 사이에는, 각각 간극(Gs1, Gs2, Gs3, Gs4)이 형성되어 있다. 부하 경로쌍(P1, P2, P3, P4)은 각각 간극(Pc1, Pc2, Pc3, Pc4) 내에 형성되어 있다.
4개의 관통구멍(h1, h2, h3, h4)은 4쌍의 부하 경로쌍(P1, P2, P3, P4)의 각각과 대향하는 위치에 평행하게 형성되어 있다.
로드 부재(R1, R2, R3, R4)에는, 횡단면이 대략 직사각형 형상의 관통구멍(Qc)(Qc1, Qc2, Qc3, Qc4)이 각각 길이 방향으로 관통해 있다. 각 관통구멍(Qc)의 내주면(구체적으로는, 좁은 간격으로 대향하는 2개의 면)에는, 관통구멍(Qc)의 연장 방향으로 뻗는 대향하는 2쌍의 홈(Gc, Ge)(관통 구멍(Qc2)에만 부호를 붙인다.)으로 이루어지는 무부하 경로(Qa(Qa1, Qa2, Qa3, Qa4) 및 Qb(Qb1, Qb2, Qb3, Qb4))가 각각 형성되어 있다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 로드 부재(R3)의 양단에는, 메인 블록(364b1/A)의 관통구멍(h3)으로부터 돌출한 U자 형상의 돌출부(Rp3)가 설치되어 있다. 각 돌출부(Rp3)의 외주면에는, 상술한 한 쌍의 평행한 홈(Gcu)이 형성되어 있다. 다른 로드 부재(R1, R2, R4)에도, 각각 한 쌍의 U자 형상의 홈(Gc)이 형성된 돌출부(Rp1, Rp2, Rp4)(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
엔드 블록(364b2)에는, 각 돌출부(Rp(Rp1, Rp2, Rp3, Rp4))를 수용하는 4개의 오목부(D1, D2, D3, D4)(오목부(D3)만을 도시한다.)가 형성되어 있다. 오목부(D3)에는, 돌출부(Rp3)에 형성된 한 쌍의 홈(Gcu)과 각각 대향하는 한 쌍의 홈(Ge)이 형성되어 있다. 대향하는 2쌍의 홈(Gc, Ge)에 의해, 2개의 U자 형상의 리턴 경로(Ua3, Ub3)(경로(Ua3)만을 도시한다.)가 구성된다. 마찬가지로, 다른 3개의 오목부(D1, D2, D4)에도 한 쌍의 홈(Ge)이 형성되어 있고, 대응하는 돌출부(Rp1, Rp2, Rp4)에 형성된 한 쌍의 홈(Gc)과의 사이에, 각각 한 쌍의 리턴 경로(Ua1과 Ub1, Ua2과 Ub2, Ua4과 Ub4)가 구성되어 있다.
또한 돌출부(Rp1, Rp2, Rp3, Rp4)와 오목부(D1, D2, D3, D4)와의 사이에는, 각각 간극(Gu1, Gu2, Gu3, Gu4)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 리턴 경로(Ua1과 Ub1, Ua2과 Ub2, Ua3과 Ub3, Ua4과 Ub4)는 각각 간극(Gu1, Gu2, Gu3, Gu4)에 형성되어 있다.
리턴 경로(Ua, Ub)는 일단이 부하 경로(Pa, Pb)에, 타단이 무부하 경로(Qa, Qb)에 각각 접속되어 있다. 즉, 8조의 부하 경로(Pa1, Pb1, Pa2, Pb2, Pa3, Pb3, Pa4, Pb4)와, 8조의 무부하 경로(Qa1, Qb1, Qa2, Qb2, Qa3, Qb3, Qa4, Qb4)가 8쌍의 리턴 경로(Ua1, Ub1, Ua2, Ub2, Ua3, Ub3, Ua4, Ub4)에 의해 환상으로 연결되어, 8조의 순환 경로가 형성되어 있다.
또한 간극(Gs(Gs1, Gs2, Gs3, Gs4))과 관통구멍(Qc(Qc1, Qc2, Qc3, Qc4))이 한 쌍의 U자 형상의 간극(Gu(Gu1, Gu2, Gu3, Gu4))에 의해 환상으로 연결되어, 4개의 환상 간극(CG)이 형성되어 있다. 이 4개의 환상 간극(CG)에, 상기의 4쌍(8조)의 순환 경로(CP)가 각각 형성되어 있다.
8조의 순환 경로(CP)에는, 각각 다수의 스테인리스강제의 볼(RE)(전동체)이 일렬로 정렬하여 수용되어 있다. 또한 4개의 환상 간극(CG)에는, 각각 1개의 엔들리스 벨트 형상의 리테이너(RT)가 통과시켜져 있다.
도 19는 리테이너(RT)의 일부를 도시하는 사시도이다. 리테이너(RT)는 가요성을 갖는 수지 부재이며, 다수의 관통구멍(RTh)이 길이 방향으로 일정한 간격으로 2열로 형성되어 있다. 관통구멍(RTh)의 2개의 열의 간격은 각 환상 간극(CG)에 설치된 2조의 순환 경로(CP)(경로쌍)와 동일한 간격으로 되어 있다. 리테이너(RT)의 2열의 관통구멍(RTh)에는, 동일한 환상 간극(CG) 내의 경로쌍에 배치된 다수의 볼(RE)이 각각 회전 가능하게 끼워 넣어진다. 그리고, 리테이너(RT)는, 다수의 볼(RE)과 함께, 환상 간극(CG) 내를 순환한다. 리테이너(RT)는 볼(RE)끼리의 접촉을 막아, 볼(RE)끼리의 마찰에 의한 진동 노이즈나 볼(RE)의 마모를 저감시킨다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 A형 캐리지(364b/A)(및 B형 캐리지(364b/B))는 길이(L)를 125mm 이하(약 120mm)로 하여, 애스팩트비(길이(L)와 폭(W)의 비(L/W))가 1.35 이하(약 1.32)로 억제되어 있다.
캐리지를 길게 하면, 주행 정밀도(웨이빙 특성 등)나 강성이 향상되지만, 중량이 증가하여 가진(가속) 성능이 저하된다고 하는 단점이 있다. 가진 장치에 사용하는 8조열(條列)형의 캐리지의 길이(L)는 70-160mm의 범위 내(보다 바람직하게는 90-140mm의 범위 내, 더욱 바람직하게는 110-130mm의 범위 내)로 하는 것이 바람직하다.
또한 각 축 방향의 가진 성능을 균일하게 하기 위하여, 애스팩트비(L/W)는 1에 가까운 편이 좋다. 본 실시형태와 같은 8조열형의 캐리지의 애스팩트비(L/W)는 0.65-1.5의 범위 내(보다 바람직하게는 0.7-1.4의 범위 내, 더욱 바람직하게는 0.75-1.35의 범위 내)로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, X축 방향 및 Y축 방향으로 적은 저항으로 슬라이드 가능한 XY 슬라이더(360)를 통하여 Z축 가진 유닛(300)과 진동 테이블(400)을 연결함으로써, X축 가진 유닛(100) 및 Y축 가진 유닛(200)에 의해 진동 테이블(400)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 진동시켜도, 진동 테이블(400)의 X축 방향 및 Y축 방향의 진동 성분은 Z축 가진 유닛(300)에 전달되는 일이 없다.
또한 Z축 가진 유닛(300)의 구동에 의해, 진동 테이블(400)에 X축 및 Y축 방향의 힘은 거의 가해지지 않는다. 그 때문에 크로스 토크가 적은 가진이 가능하게 된다.
또한 상기한 바와 같이, 본 실시형태의 A형 리니어 가이드(364/A)는 볼(RE)의 외경을 통상의 절반 정도로까지 작게 함으로써 순환 경로(CP)의 조 수를 통상의 2배인 8조로 하고 있다. 또한 각 부하 경로에 배열되는 볼(RE)의 수도, 통상의 2배 근처까지 증가되어 있다. 그 결과, A형 캐리지(364b/A)는 종래의 2배 이상(4배 근처)의 수의 볼(RE)에 의해, 더욱 분산되어 지지되어 있다. 그 결과, 강성의 향상과 주행 정밀도의 향상(저웨이빙화)이 실현되고 있다.
A형 리니어 가이드(364/A)와 같은 8조열형의 리니어 가이드는 지금까지는 공작 기계 등에 있어서의 위치 정밀도의 향상을 목적으로 한 사용에 한정되어 있었기 때문에, 종래의 8조열형 리니어 가이드는 캐리지 길이(L)가 180mm 이상으로 크고, 또한 애스팩트비도 2.3 이상으로 중량 밸런스가 낮은 것으로 되어 있었다. 그 결과, 종래의 8조열형 리니어 가이드는 가진 장치 등의 고속 구동을 행하는 기구에는 적합하지 않은 것으로 되어 있었다. 본 실시형태의 A형 리니어 가이드(364/A)(B형 리니어 가이드(364/B))는, 캐리지의 길이(L)와 애스팩트비를 작게 함으로써, 8조열형 리니어 가이드를 가진 장치에도 적용 가능한 것으로 되었다. 또한 A형 리니어 가이드(364/A)를 사용함으로써, 종래는 곤란했던 2kHz를 초과하는 주파수로의 가진이 가능하게 되었다.
다음에 X축 가진 유닛(100)과 진동 테이블(400)을 연결하는 YZ 슬라이더(160)의 구성을 설명한다.
도 20은 X축 가진 유닛(100) 및 진동 테이블(400)의 측면도이다.
도 21은 X축 가진 유닛(100)의 정면도이다.
도 22는 YZ 슬라이더(160)의 정면도이다.
도 23은 진동 테이블(400) 부근의 평면도이다.
도 20에 도시되는 바와 같이, YZ 슬라이더(160)는 X축 가진 유닛(100)의 가동부(120)(확장 프레임(124))의 선단면에 고정된 연결 암(162)과, 연결 암(162)과 진동 테이블(400)을 Y축 방향 및 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 크로스 가이드부(164)를 구비하고 있다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 크로스 가이드부(164)는 2개의 Y축 레일(164a/Y(164a/Y1, 164a/Y4))과, 6개의 Z축 레일(164a/Z(164a/Z1, 164a/Z2, 164a/Z3, 164a/Z4, 164a/Z5, 164a/Z6))과, Y축 레일(164a/Y)과 Z축 레일(164a/Z)을 Y축 및 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 6개의 크로스 캐리지(164b(164b/1, 164b/2, 164b/3, 164b/4, 164b/5, 164b/6))를 구비하고 있다. 6개의 크로스 캐리지(164b)는 격자 형상(Y축 방향: 3열, Z축 방향: 2열)으로 배치되어 있다.
상단의 3개의 Z축 레일(164a/Z1, 164a/Z2, 164a/Z3)과 하단의 1개의 Y축 레일(164a/Y4)은 연결 암(162)의 선단면에 고정되어 있다. 또한 나머지의 하단의 3개의 Z축 레일(164a/Z4, /Z5, /Z6)과 상단의 1개의 Y축 레일(164a/Y1)은 진동 테이블(400)의 측면에 고정되어 있다.
크로스 캐리지(164b/1)는 Y축 레일(164a/Y1)과 걸어 맞추어지는 Y축 캐리지(164b/Y1)와, Z축 레일(164a/Z1)과 걸어 맞추어지는 Z축 캐리지(164b/Z1)를 표리 관계로 겹쳐서(즉, 캐리지 상면끼리를 겹쳐서) 고정한 것이다. Y축 캐리지(164b/Y1) 및 Z축 캐리지(164b/Z1)의 일방은 상술의 A형 캐리지(364b/A)와 동일 구성의 것이고, 타방은 상술의 B형 캐리지(364b/B)와 동일 구성의 것이다. 크로스 가이드(364)의 크로스 캐리지와 마찬가지로, Y축 캐리지(164b/Y1)와 Z축 캐리지(164b/Z1)는 부착판을 통하지 않고, 4개의 볼트만으로 직접 고정되어 있다.
상단의 3개의 크로스 캐리지(164b/1, 164b/2, 164b/3)는 모두 상단의 1개의 Y축 레일(164a/Y1)과 걸어 맞추어지고, 또한 상단의 3개의 Z축 레일(164a/Z1, 164a/Z2, 164a/Z3)과 각각 걸어 맞추어져 있다.
마찬가지로, 하단의 3개의 크로스 캐리지(164b/4, 164b/5, 164b/6)는 모두 하단의 1개의 Y축 레일(164a/Y4)과 걸어 맞추어지고, 또한 하단의 3개의 Z축 레일(164a/Z4, 164a/Z5, 164a/Z6)과 각각 걸어 맞추어져 있다.
이상에 설명한 YZ 슬라이더(160)의 구성에 의해, 진동 테이블(400)은 X축 가진 유닛(100)의 가동부(120)에 대하여 Y축 방향 및 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결되어 있다.
이와 같이, Y축 방향 및 Z축 방향으로 작은 저항으로 슬라이드 가능한 YZ 슬라이더(160)를 통하여 X축 가진 유닛(100)과 진동 테이블(400)을 연결함으로써, Y축 가진 유닛(200) 및 Z축 가진 유닛(300)에 의해 진동 테이블(400)을 Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 진동시켜도, 진동 테이블(400)의 Y축 방향 및 Z축 방향의 진동 성분은 X축 가진 유닛(100)에 전달되지 않는다.
또한 X축 가진 유닛(100)의 구동에 의해, 진동 테이블(400)에 Y축 및 Z축 방향의 힘은 거의 가해지지 않는다. 그 때문에 크로스 토크가 적은 가진이 가능하게 된다.
또한, Y축 가진 유닛(200)과 진동 테이블(400)을 연결하는 ZX 슬라이더(260)도, YZ 슬라이더(160)와 동일한 구성을 가지고 있고, 진동 테이블(400)은 Y축 가진 유닛(200)의 가동부(220)에 대하여 Z축 방향 및 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결되어 있다. 따라서, 역시 Z축 가진 유닛(300) 및 X축 가진 유닛(100)에 의해 진동 테이블(400)을 Z축 방향 및 X축 방향으로 각각 진동시켜도, 진동 테이블(400)의 Z축 방향 및 X축 방향의 진동 성분은 Y축 가진 유닛(200)에 전달되지 않는다.
또한 Y축 가진 유닛(200)의 구동에 의해, 진동 테이블(400)에 Z축 및 X축 방향의 힘은 거의 가해지지 않는다. 그 때문에 크로스 토크가 적은 가진이 가능하게 된다.
이상과 같이, 각 가진 유닛(100, 200 및 300)은, 서로 간섭하지 않고, 진동 테이블(400)을 각 구동 방향으로 정확하게 가진할 수 있다. 또한 각 가진 유닛(100, 200 및 300)은 가동부가 가동부 지지 기구에 의해 구동 방향으로만 이동 가능하게 지지되어 있기 때문에, 비구동 방향으로는 진동하기 어렵게 되어 있다. 그 때문에, 제어되고 있지 않은 비구동 방향의 진동이 각 가진 유닛(100, 200 및 300)으로부터 진동 테이블(400)에 가해지는 일도 없다. 따라서, 진동 테이블(400)의 각 축 방향의 진동은 대응하는 각 가진 유닛(100, 200 및 300)의 구동에 의해 정확하게 제어된다.
진동 테이블(400)은 불필요한 회전 운동(회전 진동)의 발생을 억제하기 위하여, 무게중심이 외형 크기의 중심 위치에 대략 일치하도록 구성되어 있다. 그러나, 진동 테이블(400)의 각 축 방향에 있어서의 한쪽에 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(160), ZX 슬라이더(260), XY 슬라이더(360))가 부착되면, 2축 슬라이더의 일부가 진동 테이블(400)에 고정되기(보다 정확하게는, 진동 테이블(400)에 구속되어, 진동 테이블(400)과 함께 운동하기) 때문에, 피가진부(진동 테이블(400) 및 2축 슬라이더의 일부)의 무게중심이 진동 테이블(400)의 중심으로부터 벗어난다. 이 피가진부의 무게중심의 치우침이 진동 테이블(400)의 회전 진동을 유기하고, 그 결과로서, 진동 테이블(400) 상의 위치에 따른 진동 상태(예를 들면, 가속도)의 불균일을 생기게 하고 있었다.
그래서, 본 실시형태에서는, 2축 슬라이더의 반대측에 있어서, 2축 슬라이더에 의해 발생하는 불균형을 보상하는 카운터 밸런스부를 진동 테이블(400)에 설치하여, 피가진부(진동 테이블(400), 카운터 밸런스부 및 2축 슬라이더의 일부)의 무게중심이 진동 테이블(400)의 중심 위치와 대략 일치하도록 구성되어 있다.
도 1-3 및 도 5-7에 도시하는 바와 같이, 진동 테이블(400)의 YZ 슬라이더(160)가 부착된 측면과는 반대측의 측면(즉, X축 정방향측의 측면)에는, X축 카운터 밸런스부(610)(제1 카운터 밸런스부)가 설치되어 있다.
또한 진동 테이블(400)의 ZX 슬라이더(260)가 부착된 측면과는 반대측의 측면(즉, Y축 정방향측의 측면)에는, Y축 카운터 밸런스부(620)(제2 카운터 밸런스부)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태의 Y축 카운터 밸런스부(620)는 X축 카운터 밸런스부(610)와 동일 구성의 것이다.
또한 진동 테이블(400)의 XY 슬라이더(360)가 부착된 하면과 반대측의 상면(즉, Z축 정방향측의 측면)에는, Z축 카운터 밸런스부(630)(제3 카운터 밸런스부)가 설치되어 있다.
도 25는 X축 카운터 밸런스부(610)(및 Y축 카운터 밸런스부(620))의 단면도이다. 또한, X축 카운터 밸런스부(610)는 완충층(611)(완충부)과, 추판(612)(추부)을 구비하고 있다. 완충층(611)은 추판(612)과 진동 테이블(400)의 측면 사이에 끼워지고, 죄어진다.
추판(612)은 진동 테이블(400)에 2축 슬라이더를 부착함으로써 발생하는 피가진부의 불균형을 보상하기 위한 질량을 부여하는 부재이다. 본 실시형태의 추판(612)의 두께는 20mm이다.
완충층(611)은 추판(612)과 진동 테이블(400) 사이에서의 가진 주파수보다도 높은 주파수 성분의 진동 노이즈의 전달을 차단한다. 또한 완충층(611)은 진동 테이블(400)과 추판(612) 사이에서의 채터 진동(chattering)의 발생을 방지한다.
추판(612) 및 완충층(611)은 복수의 볼트(613)에 의해 진동 테이블(400)의 측면에 부착된다. 진동 테이블(400)의 측면에는, 나사구멍(400h)이 형성되고, 추판(612)에는 관통구멍(612c)이 형성되어 있다. 볼트(613)를 관통구멍(612c)에 통과시키고, 나사구멍(400h)에 돌려 넣음으로써 추판(612) 및 완충층(611)이 진동 테이블(400)의 측면에 죄어진다. 또한, 완충층(611)에도, 관통구멍(612c) 및 나사구멍(400h)과 연락하는 관통구멍이 형성되어 있다.
도 33(a)에 도시하는 바와 같이, X축 카운터 밸런스부(610)에는, 복수의 관통구멍(612c)이 격자점 형상으로 직교 2방향(Y축 방향 및 Z축 방향)에 동일한 간격(P)으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 관통구멍(612c)의 간격(P)이 50mm로 되어 있다. 관통구멍(612c)의 간격(P)을 짧게 함(바람직하게는 100mm 이하, 보다 바람직하게는 50mm 이하로 함)으로써, 채터 진동의 발생이 효과적으로 억제된다.
다음에 Z축 카운터 밸런스부(630)의 구성을 설명한다. 도 26은 Z축 카운터 밸런스부(630)의 단면도이다. 또한 도 27은 Z축 카운터 밸런스부(630)의 볼트 고정 위치를 도시하는 확대 평면도이다. 또한, 도 26은 도 27에 있어서의 J-J 단면도이다.
Z축 카운터 밸런스부(630)는 제1 완충층(631)(제1 완충부), 제1 추판(632)(제1 추부), 제2 완충층(634)(제2 완충부), 제2 추판(635)(제2 추부), 제3 완충층(637)(제3 완충부) 및 제3 추판(638)(제3 추부)을 구비하고 있다. 제1 완충층(631), 제1 추판(632), 제2 완충층(634), 제2 추판(635), 제3 완충층(637) 및 제3 추판(638)은 이 순서로 진동 테이블(400)의 상면에 겹쳐 쌓아져 있다.
제1 추판(632), 제2 추판(635) 및 제3 추판(638)은 진동 테이블(400)에 2축 슬라이더를 부착함으로써 발생하는 피가진부의 불균형을 보상하기 위한 질량을 부여하는 부재이며, 본 실시형태에서는 알루미늄 합금의 판재이다. 본 실시형태에서는, 제1 추판(632), 제2 추판(635) 및 제3 추판(638)의 두께는 각각 30mm, 20mm 및 10mm이다. 또한, 본 실시형태의 진동 테이블(400)의 폭(X축 방향) 및 안길이(Y축 방향)는 각각 500mm이며, Z축 카운터 밸런스부(630)의 폭 및 안길이는 각각 약 400mm이다.
제1 완충층(631), 제2 완충층(634) 및 제3 완충층(637)은 각각 제1 추판(632)과 진동 테이블(400) 사이 또는 인접하는 추판(632, 635, 638) 사이에서의 가진 주파수보다도 높은 주파수 성분의 진동 노이즈의 전달을 저감시킨다. 또한 제1 완충층(631), 제2 완충층(634) 및 제3 완충층(637)은 진동 테이블(400)과 제1 추판(632) 사이 또는 인접하는 추판(632, 635, 638) 사이에서의 채터 진동의 발생을 방지한다.
제1 추판(632)에는, 복수의 관통구멍(632c) 및 복수의 나사구멍(632t)이 각각 격자점 형상으로 직교 2방향(X축 방향 및 Y축 방향)에 동일한 간격(본 실시형태에서는, X축 카운터 밸런스부(610)의 관통구멍(612c)과 동일한 간격(P))으로 형성되어 있다. 또한, 도 27에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(632c)과 나사구멍(632t)의 위치는 각 배열 방향에 있어서 P/2 벗어나 있다. 즉, 평면시에 있어서, 4개의 관통구멍(632c)의 중간 위치에 나사구멍(632t)이 형성되어 있다. 볼트(633)를 관통구멍(632c)에 통과시키고, 진동 테이블(400)의 상면에 형성된 나사구멍(400h)에 돌려 넣음으로써 추판(632) 및 제1 완충층(631)이 진동 테이블(400)의 상면에 죄어진다.
제2 추판(635)에도, 복수의 관통구멍(635c) 및 복수의 나사구멍(635t)이 각각 격자점 형상으로 직교 2방향(X축 방향 및 Y축 방향)에 동일한 간격(P)으로 형성되어 있다. 관통구멍(635c)과 나사구멍(635t)의 위치는 각 배열 방향에 있어서 P/2 벗어나 있다. 볼트(636)를 관통구멍(635c)에 통과시키고, 제1 추판(632)의 상면에 형성된 나사구멍(632t)에 돌려 넣음으로써 제2 추판(635) 및 제2 완충층(634)이 제1 추판(632)의 상면에 죄어진다.
제3 추판(638)에는, 관통구멍(638c)만이 형성되어 있다. 볼트(639)를 관통구멍(638c)에 통과시키고, 제2 추판(635)의 상면에 형성된 나사구멍(635t)에 돌려 넣음으로써 제3 추판(638) 및 제3 완충층(637)이 제2 추판(635)의 상면에 죄어진다.
Z축 카운터 밸런스부(630)는, 이와 같이, 추판과 완충층을 3층 겹친 구성으로 함으로써, 그 위에 중량물인 공시체를 실어도, 진동 노이즈를 효과적으로 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한 3층의 추판과 완충층을 1개의 볼트로 진동 테이블(400)에 직접 고정(함께 체결)하는 것이 아니고, 이웃하는 추판끼리(제1 추판(632)과 제2 추판(635), 제2 추판(635)과 제3 추판(638))를 차례로 개별적으로 볼트로 고정하는 구성을 채용함으로써, 진동 테이블(400)로부터 제3 추판(638)으로의 진동 노이즈의 전달이 효과적으로 억제된다.
각 추판(612, 632, 635, 638)의 형상은, 직사각형 평판 형상에 한하지 않고, 여러 형상으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 2축 슬라이더의 형상(질량 분포)에 대응하는 형상으로 함으로써 불균형을 높은 정밀도로 보상하는 것이 가능하게 된다.
또한 각 추판(632, 635, 638)의 두께는 공시체의 중량이나 가진 조건 등에 따라 변경해도 된다. 예를 들면, 추판(632, 635 및 638)을 모두 동일한 두께로 해도 된다. 또한 상층의 추판일수록 두껍게 해도 되고, 중간의 추판(635)을 가장 두껍게 해도 된다.
또한 각 추판(612, 632, 635, 638)의 재질로서는 알루미늄 합금이나 강철 등의 일반적인 구조 재료 이외에, 진동흡수성을 갖는 납, 구리, 발포 금속, 수지(플라스틱, 고무를 포함함), 섬유 강화 수지 등을 사용해도 된다.
각 완충층(611, 631, 634, 637)의 두께는 추판의 질량, 완충층의 재질·특성, 가진 장치(1)의 사이즈, 시험 조건 등에 따라 0.5mm로부터 2mm의 범위 내에서 결정된다. 완충층을 지나치게 두껍게 하면, 추판이 공진하기 쉬워져, 낮은 주파수 영역에서의 가진 성능이 저하되어 버린다. 또한 완충층을 지나치게 얇게 하면, 진동 노이즈를 억제하는 효과가 충분히 얻어지지 않는다.
완충층(611, 631, 634, 637)에는, 각종 합성 수지(예를 들면, 폴리올레핀, 폴리염화바이닐, 폴리아마이드, PEEK(polyether ether ketone), 폴리카보네이트, 폴리사불화에틸렌 등의 플라스틱), 각종 엘라스토머(천연고무나 각종 합성 고무 등의 가황 고무, 우레탄 고무나 실리콘 고무 등의 열경화성 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머), 실리콘 겔(저가교밀도 실리콘 수지), 각종 폴리머 앨로이, 섬유 강화 플라스틱, 발포 수지, 납 등의 연한 금속, 발포 금속 등의 각종 재료의 시트나 펠트(부직포) 등을 사용할 수 있다.
또한 진동 테이블(400)과 추판(612, 632) 사이(또는 인접하는 추판(632, 635, 638) 사이)에 간극을 두고, 이 간극에 접착제나 코킹재를 충전하여 경화시킴으로써 완충층을 형성해도 된다.
또한 본 실시형태의 Z축 카운터 밸런스부(630)는 완충층과 추판을 3층 번갈아 적층한 것이지만, 2층 또는 4층 이상 적층시킨 구성으로 해도 된다. 또한 층마다 완충층이나 추판의 재질이나 두께를 변경해도 된다.
다음에 본 실시형태의 가진 장치(1)의 가진 균일성에 대하여 설명한다. 도 28-30은 진동 테이블(400) 상(보다 정확하게는, Z축 카운터 밸런스부(630))의 4개소에서 측정한 상대가속도의 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다. 또한 도 31은 Z축 카운터 밸런스부(630) 상의 감시점(가속도의 측정점)을 나타낸 도면이다.
가진 장치(1)는 Z축 카운터 밸런스부(630)의 상면 중앙인 기준점(MP0)이 지시값과 동일한 가속도로 진동(즉, 기준점(MP0)에 있어서의 가속도의 측정값에 기초하는 1점 제어를 행)하도록 설계되어 있다. 또한, 기준점(MP0)을 포함하는 5개의 감시점 중 2개소 이상에 있어서의 가속도 등의 진동 상태를 나타내는 패러미터의 측정 결과(예를 들면, 복수의 감시점에 있어서의 측정값의 평균값)에 기초하여 진동을 제어하는 다점 제어를 행하는 구성으로 해도 된다. 가진 장치(1)의 가진 균일성은 기준점(MP0)과의 가속도의 차이가 가장 커진다고 생각되는 Z축 카운터 밸런스부(630)의 4 코너의 영역(감시점(MP1, MP2, MP3, MP4))에 있어서의 상대가속도 레벨(La)을 측정함으로써 평가했다. 여기에서, 상대가속도 레벨(La)이란 기준점(MP0)에 있어서의 가속도에 대한 각 감시점(MP1∼MP4)에 있어서의 상대적인 가속도 레벨이며, 다음 수식 1에 의해 정의된다.
[수1]
Figure pct00001
여기에서,
La: 각 감시점에 있어서의 상대가속도 레벨
a：각 감시점(MP1∼MP4)에 있어서의 가속도
a0: 기준점(MP0)에 있어서의 가속도
또한 감시점(MP1, MP2, MP3, MP4)은, 도 31에 도시하는 바와 같이, Z축 카운터 밸런스부(630)의 상면을 격자 형상으로 4×4 분할한 16 영역 중 4 코너의 4 영역의 중앙에 설정했다.
또한 가진 균일성의 평가는 사인파형으로 가진한 경우와, 랜덤 파형으로 가진한 경우에 대하여, 각각 모든 가진 방향(X축 방향, Y축 방향, Z축 방향)에 대하여 행했다.
도 28, 도 29 및 도 30은 각각 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 각 도면의 상단 (a)는 사인파형으로 가진한 경우의 측정 결과이며, 하단 (b)는 랜덤 파형으로 가진한 경우의 측정 결과이다. 또한, 사인파형에 대해서는 주파수 200-2000Hz의 범위에서 측정하고, 랜덤 파형에 대해서는 5-2000Hz의 범위에서 측정했다.
도 28-30에 도시하는 바와 같이, 어느 조건에서도, 1kHz 이하의 주파수 영역에서는 상대가속도 레벨이 ±3dB 미만으로 억제되어 있었다. 또한 2kHz 이하의 주파수 영역에서는, 일부의 측정 조건을 제외하고 상대가속도 레벨이 ±6dB 미만으로 억제되어 있고, 모든 측정 조건에서 상대가속도 레벨이 ±10dB 미만으로 억제되어 있었다. 카운터 밸런스부를 장착하지 않은 상태에서는, 2kHz 이하의 주파수 영역에서는, 어느 측정 조건에서도 상대가속도 레벨이 ±10dB을 초과하고 있어, 카운터 밸런스부의 장착에 의한 가진 균일성의 현저한 향상이 확인되었다.
도 32는 X축 카운터 밸런스부(610)의 제1 변형예(610A)의 단면도이다. 이 변형예(610A)에서는 완충층(611) 대신에 스페이서(611a)(예를 들면, 평와셔)가 사용된다. 스페이서(611a)가 개재하는 고정점을 제외하고, 추판(612)과 진동 테이블(400) 사이에는 간극이 설치되고, 추판(612)은 진동 테이블(400)과 비접촉으로 유지된다. 그 때문에 진동 테이블(400)과 추판(612) 사이에서 진동이 전달되기 어렵게 되어 있다. 또한 진동 테이블(400)과 추판(612) 사이에서의 채터 진동의 발생도 방지된다.
스페이서(611a)에는, 스테인리스강 등의 각종 강철이나, 알루미늄 합금, 황동 등의 구리 합금, 티탄 합금 등의 각종 비철 금속 외에, 상술한 완충층(611)에 사용 가능한 재료를 사용할 수 있다.
또한 스페이서(611a)는 진동 테이블(400) 또는 추판(612)과 일체로 보스 형상의 돌기부로서 형성해도 된다. 또한 진동 테이블(400)과 추판(612) 사이의 간극에 충전제(예를 들면, 실리콘 수지)를 충전해도 된다.
또한 Z축 카운터 밸런스부(630)의 완충층(631, 634, 637)의 하나 이상을 스페이서(611a)로 변경해도 된다.
도 33은 X축 카운터 밸런스부의 외관도이다. (a)는 제1 실시형태의 X축 카운터 밸런스부(610)를 나타내고, (b) 및 (c)는 각각 제2 변형예(610B) 및 제3 변형예(610C)를 나타낸다. 제1 실시형태의 X축 카운터 밸런스부(610)는 1장의 추판(612)(및 1장의 완충층(611))으로 1체로 형성되어 있다. 이에 대해, (b)의 제2 변형예(610B)에서는 추판(612) 및 완충층(611)이 길이 방향(도면 중 좌우 방향)으로 4분할 되어 있다. 또한 (c)의 제3 변형예(610C)에서는 추판(612) 및 완충층(611)이 또한 폭 방향(도면 중 상하 방향)으로도 2분할 되어, 합계 8분할 되어 있다. X축 카운터 밸런스부(610)를 작은 요소로 분할함으로써, 공진 주파수가 높아져, 시험 주파수 영역에서의 진동 노이즈의 발생이 저감된다. 또한, 제1 변형예(610A)의 구성을 제2 변형예(610B)나 제3 변형예(610C)에 적용해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, X축 카운터 밸런스부(610), Y축 카운터 밸런스부(620) 및 Z축 카운터 밸런스부(630)가 모두 진동 테이블(400)의 외면에 부착되어 있지만, 이것들 중 하나 이상을 진동 테이블(400)의 내측에 부착해도 된다.
또한 본 실시형태에서는, 진동 테이블(400) 자체는 불균형을 가지고 있지 않지만, 2축 슬라이더를 장착한 상태에서 균형이 취해지도록(진동 테이블의 무게중심이 외형 중심에 일치하도록), 진동 테이블(400)에 미리 초기 불균형을 부여해도 된다. 초기 불균형은, 예를 들면, 상자형의 진동 테이블의 두께나 진동 테이블 내부의 보강 리브의 배치를 불균일하게 함으로써 부여할 수 있다.
다음에 각 가진 유닛의 고정부를 장치 베이스(500)에 부착하는 구조에 대하여 설명한다.
도 1-3 및 도 5-7에 도시하는 바와 같이, Z축 가진 유닛(300)의 고정부(310)는 Z축 가진 유닛(300)의 Y축 방향 양측에 배치된 한 쌍의 지지 유닛(350)(고정부 지지 기구, 플로팅 기구 또는 탄성 지지 기구라고도 한다.)을 통하여, 장치 베이스(500)의 상면에 부착되어 있다.
도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 각 지지 유닛(350)은 가동 블록(358), 한 쌍의 앵글 플레이트(고정 블록)(352) 및 한 쌍의 리니어 가이드(354)를 구비하고 있다. 가동 블록(358)은 Z축 가진 유닛(300)의 고정부(310)의 측면에 고정된 지지 부재이다. 한 쌍의 앵글 플레이트(352)는 가동 블록(358)의 X축 방향 양단면과 각각 대향하여 배치되어 있고, 장치 베이스(500)의 상면에 고정되어 있다. 가동 블록(358)의 X축 방향 양단과 각 앵글 플레이트(352)는 리니어 가이드(354)에 의해 각각 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결되어 있다.
리니어 가이드(354)는 레일(354a)과, 레일(354a)과 걸어 맞추어지는 캐리지(354b)를 구비하고 있다. 가동 블록(358)의 X축 방향 양단면에는, 레일(354a)이 부착되어 있다. 또한 각 앵글 플레이트(352)에는, 대향하는 레일(354a)과 걸어 맞추어지는 캐리지(354b)가 부착되어 있다. 또한 가동 블록(358)과 장치 베이스(500) 사이에는, 한 쌍의 공기 스프링(356)이 X축 방향으로 나란히 배치되어 있고, 가동 블록(358)은 한 쌍의 공기 스프링(356)을 통하여 장치 베이스(500)에 지지되어 있다.
이와 같이, Z축 가진 유닛(300)은 그 고정부(310)가 리니어 가이드(354) 및 공기 스프링(356)을 구비한 지지 유닛(350)에 의해 장치 베이스(500)에 대하여 구동 방향(Z축 방향)으로 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, Z축 가진 유닛(300)의 구동시에 고정부(310)에 겹치는 Z축 방향의 강한 반력(가진력)은 장치 베이스(500)에는 직접 전달되지 않아, 공기 스프링(356)에 의해 특히 고주파 성분이 크게 감쇠된다. 그 때문에 Z축 가진 유닛(300)으로부터 장치 베이스(500) 및 다른 가진 유닛(100, 200)을 통하여 진동 테이블(400)에 전달되는 진동 노이즈가 크게 저감된다.
도 20-21에 도시하는 바와 같이, 수평 액추에이터(100A)의 고정부(110)는 X축 가진 유닛(100)의 Y축 방향 양측에 배치된 한 쌍의 지지 유닛(150)을 통하여, 장치 베이스(500)의 상면에 부착되어 있다. 각 지지 유닛(150)은 장치 베이스(500)의 상면에 고정된 역T자 형상의 고정 블록(152)과, X축 가진 유닛(100)의 고정부(110)의 측면에 부착된 대략 직방체 형상의 가동 블록(158)과, 고정 블록(152)과 가동 블록(158)을 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 리니어 가이드(154)와, 가동 블록(158)과 고정 블록(152)을 탄성적으로 연결하는 스프링 기구(156)를 구비하고 있다.
리니어 가이드(154)는 고정 블록(152)의 상면에 부착된 X축 방향으로 연장되는 레일(154a)과, 가동 블록(158)의 하면에 부착된, 레일(154a)과 걸어 맞추어지는 한 쌍의 캐리지(154b)를 구비하고 있다. 또한 고정 블록(152)의 X축 부방향측의 측면에는, 상방으로 연장되는 L자 형상의 암(155)이 고정되어 있다. 가동 블록(158)과 암(155)은 스프링 기구(156)에 의해 연결되어 있다.
도 24는 지지 유닛(150)의 스프링 기구(156) 부근을 확대한 측면도이다. 스프링 기구(156)는 볼트(156a), 고정판(156b), 링(156c), 너트(156d), 방진 스프링(156e), 완충판(156f), 와셔(156g) 및 너트(156h)를 구비하고 있다. 암(155)의 상부에는 X축 방향으로 연장되는 관통구멍(155h)이 설치되어 있고, 이 관통구멍(155h)에 볼트(156a)가 통과시켜져 있다. 볼트(156a)의 선단은 고정판(156b)을 통하여 가동 블록(158)에 고정되어 있다. 또한 볼트(156a)의 선단부는 원통 형상의 링(156c)을 관통하고 있다.
링(156c)은 볼트(156a)에 돌려 넣어진 너트(156d)와 고정판(156b) 사이에 끼워져 고정되어 있다. 또한 볼트(156a)의 선단측은 원통 형상의 방진 스프링(156e)의 중공부에 삽입되어 있다. 방진 스프링(156e)은 고정판(156b)과 암(155) 사이에 끼워져 유지되어 있다. 또한 방진 스프링(156e)의 중공부의 일단측에는 링(156c)이 끼워 넣어져 있다.
또한, 방진 스프링(156e)은 강제의 압축 코일 스프링을 아크릴 수지 등의 점탄성체(댐퍼)에 메워넣은 원통 형상의 부재이다. 방진 스프링(156e) 대신에 코일 스프링 단체를 사용해도 된다. 또한 코일 스프링과 직렬 또는 병렬로 별체의 댐퍼(예를 들면, 방진 고무나 오일 댐퍼)를 설치해도 된다.
볼트(156a)의 머리부측에는, 2개의 너트(156h)가 부착되어 있다. 또한 볼트(156a)는 완충판(156f) 및 와셔(156g)에 각각 설치된 관통구멍에 통과시켜져 있다. 완충판(156f)은 2개의 너트(156h)로 지지된 와셔(156g)와 암(155) 사이에 끼워져 유지되어 있다. 완충판(156f)은, 예를 들면, 방진 고무나 폴리우레탄 등의 수지(즉, 고무 탄성체 및/또는 점탄성체)로 형성되어 있다.
볼트(156a)의 체결에 의해, 방진 스프링(156e) 및 완충판(156f)에는 예비 하중(X축 방향의 압축 하중)이 부여되어 있다. 그리고, 가동 블록(158)에 고정된 수평 액추에이터(100A)는, 방진 스프링(156e)과 완충판(156f)의 복원력이 균형을 이루는 중립 위치에 유지된다. 즉, 스프링 기구(156)도 중립 스프링 기구로서 기능한다.
X축 가진 유닛(100)이 진동 테이블(400)을 X축 방향으로 가진하면, 그 반력이 지지 유닛(150)의 가동 블록(158)에 전해지고, 또한 스프링 기구(156)(방진 스프링(156e), 완충판(156f)) 및 암(155)을 통하여 고정 블록(152)에 전해진다. 방진 스프링(156e) 및 완충판(156f)은, 그 낮은 공진 주파수보다도 큰 주파수의 진동을 감쇠하기 때문에, 지지 유닛(150)에 의해 X축 가진 유닛(100)으로부터 장치 베이스(500)로의 진동 노이즈의 전달이 억제된다.
또한, 지지 유닛(150)에 합류하는 X축 정방향의 반력은 X축 부방향의 반력보다도 작다. 그 때문에 본 실시형태에서는 X축 정방향의 반력을 받는 탄성 요소로서, 소형이며 저렴한 완충판(156f)이 사용되고 있다. X축 정방향의 반력이 커지는 경우에는, 완충판(156f) 대신에 방진 스프링이나 코일 스프링을 사용해도 된다. 또한 어느 방향의 반력도 낮은 경우에는, 방진 스프링(156e) 대신에 완충판을 사용해도 된다.
상기의 구성에 의해, X축 가진 유닛(100)의 고정부(110)는, 리니어 가이드(154) 및 스프링 기구(156)를 구비한 지지 유닛(150)에 의해, 장치 베이스(500)에 대하여 구동 방향(X축 방향)으로 유연하게 탄성적으로 지지되기 때문에, X축 가진 유닛(100)의 구동시에 고정부(110)에 겹치는 X축 방향의 강한 반력(가진력)은 장치 베이스(500)에 직접 전달되지 않고, 스프링 기구(156)에 의해 특히 고주파 성분이 감쇠되고나서 장치 베이스(500)에 전달된다. 그 때문에 X축 가진 유닛(100)으로부터 진동 테이블(400)에 전달되는 진동 노이즈가 경감된다.
Y축 가진 유닛(200)도 수평 액추에이터(100A)와 동일 구성의 수평 액추에이터(200A)를 구비하고 있다. 수평 액추에이터(200A)의 고정부(210)도, 한 쌍의 지지 유닛(250)(도 2)에 의해 Y축 방향에서 장치 베이스(500)에 탄성적으로 지지되어 있다. 지지 유닛(250)은 X축 가진 유닛(100)의 지지 유닛(150)과 동일 구성의 것이기 때문에, 중복되는 세부의 설명은 생략한다.
이상과 같이, 각 가진 유닛(100, 200, 300)을 탄성 요소(공기 스프링 또는 스프링 기구)를 구비한 지지 유닛(150, 250, 350)에 의해 탄성적으로 지지하는 구성을 채용함으로써, 장치 베이스(500)를 통한 유닛 간의 특히 고주파수 성분의 진동(노이즈)의 전달이 억제되기 때문에, 보다 고정밀도의 가진이 가능하게 되어 있다.
또한, Z축 가진 유닛(300)을 지지하는 지지 유닛(350)에는, 공시체 및 진동 테이블(400)을 가진하기 위한 동하중에 더하여, Z축 가진 유닛(300), 진동 테이블(400) 및 공시체의 중량(정하중)이 가해진다. 그 때문에 비교적 소형이며 대하중의 지지가 가능한 공기 스프링(356)이 채용되고 있다. 한편, X축 가진 유닛(100)을 지지하는 지지 유닛(150) 및 Y축 가진 유닛(200)을 지지하는 지지 유닛(250)에는, 큰 정하중이 가해지지 않기 때문에, 비교적 소형이며 구성이 단순한 코일 스프링이 사용되었다.
본 실시형태에서는, 가진 성능을 크게 좌우하는 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(160), ZX 슬라이더(260), XY 슬라이더(360))에 저웨이빙의 8조열 리니어 가이드를 사용함으로써, 진동 테이블(400)의 회전 진동이 억제되고, 그 결과, 진동 테이블(400) 상의 진동 상태(가속도)의 균일성이 현저하게 향상되었다. 종래는 기준점(진동 테이블 상면 중앙)만에서밖에 가진 성능의 사양을 규정할 수 없었지만, 이 균일성의 향상에 의해, 진동 테이블 상의 넓은 영역에서 가진 성능의 사양의 규정이 가능하게 되었다.
또한 카운터 밸런스부를 설치(혹은, 미리 소정의 불균형을 진동 테이블에 부여)함으로써 피가진부(진동 테이블 및 2축 슬라이더의 일부를 포함함)의 무게중심을 진동 테이블의 중심에 맞춤으로써, 진동 테이블 상의 진동(가속도)의 불균일을 1kHz까지의 주파수 영역에서 3dB 이하, 2kHz까지의 주파수 영역에서 대략 6dB 이하까지 저감하는 것이 가능하게 되었다.
<XY 슬라이더의 변형예>
도 34는 XY 슬라이더의 변형예(360A)의 구성을 설명하는 평면도이다. 본 변형예는, 상술한 제1 실시형태(도 12)의 XY 슬라이더(360)로부터, 중앙에 배치된 제2 방향의 크로스 가이드(364M2)를 제거한 것이다. 본 변형예의 XY 슬라이더(360A)에서는, X축 리니어 가이드(364X)가 진동 테이블(400)에 부착된 제1 방향의 크로스 가이드(364P)(크로스 가이드(364M1, 364L2, 364R2, 364M3))와, Y축 리니어 가이드(364Y)가 진동 테이블(400)에 부착된 제2 방향의 크로스 가이드(364S)(크로스 가이드(364L1, 364R1, 364L3, 364R3)가 동일 수로 되어 있다.
여기에서, 크로스 가이드(364)의 가진 방향에 의한 거동의 차이에 대하여 설명한다. 도 35(a)는 제1 방향의 크로스 가이드(364P)의 정면도이며, (b)는 그 좌측면도이다.
도 35(a)에 도시하는 바와 같이, 진동 테이블(400)이 X축 방향으로 가진되는 경우, 진동 테이블(400)에 X축 리니어 가이드(364X)(X축 레일(364a/X))가 부착된 제1 방향의 크로스 가이드(364P)에서는, 진동 테이블(400)에 고정된 X축 레일(364a/X)만(실선)이 진동 테이블(400)과 함께 X축 방향으로 가진되고, 크로스 캐리지(364c) 및 Y축 레일(364a/Y)(파선)은 X축 방향으로 가진되지 않는다.
다른 한편, 도 35(b)에 도시하는 바와 같이, 진동 테이블(400)이 Y축 방향으로 가진되는 경우, 제1 방향의 크로스 가이드(364P)에서는, X축 레일(364a/X) 및 크로스 캐리지(364c)(실선)가 진동 테이블(400)과 함께 Y축 방향으로 가진되고, Y축 레일(364a/Y)만(파선)이 Y축 방향으로 가진되지 않는다.
또한, 진동 테이블(400)에 Y축 리니어 가이드(364Y)(Y축 레일(364a/Y))가 부착된 제2 방향의 크로스 가이드(364S)에서는, 상술한 제1 방향의 크로스 가이드(364P)와는 반대로, 진동 테이블(400)이 X축 방향으로 가진되는 경우, Y축 레일(364a/Y) 및 크로스 캐리지(364c)(실선)가 진동 테이블(400)과 함께 X축 방향으로 가진되고, X축 레일(364a/X)만(파선)이 X축 방향으로는 가진되지 않는다. 또한 진동 테이블(400)이 Y축 방향으로 가진되는 경우에는, Y축 레일(364a/Y)만(실선)이 진동 테이블(400)과 함께 Y축 방향으로 가진되고, 크로스 캐리지(364c) 및 X축 레일(364a/X)(파선)은 Y축 방향으로 가진되지 않는다.
표 1은 상술한 크로스 가이드(364)의 부착 방향 및 진동 테이블(400)의 가진 방향과 크로스 가이드(364)의 피가진부(진동 테이블(400)과 함께 가진되는 크로스 가이드(364)의 구성 요소)와의 관계를 정리한 것이다.
[표1]
Figure pct00002
이와 같이, 크로스 가이드(364)는, 가진 방향과 부착하는 방향에 따라, 진동 테이블(400)과 함께 가진되는 부분이 상이하다. 예를 들면, 진동 테이블(400)이 X축 방향으로 가진되는 경우, 상기한 바와 같이, 제1 방향의 크로스 가이드(364P)에서는, X축 레일(364a/X)만이 X축 방향으로 가진되지만, 제2 방향의 크로스 가이드(364S)에서는, Y축 레일(364a/Y) 및 크로스 캐리지(364c)가 X축 방향으로 가진된다. 그리고, 가진 방향과 크로스 가이드(364)의 피가진부의 요소의 수(즉 피가진부의 질량)와의 관계는, 제1 방향의 크로스 가이드(364P)와 제2 방향의 크로스 가이드(364S)에서 정반대가 된다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 일방의 부착 방향의 크로스 가이드(364)(예를 들면, 제1 방향의 크로스 가이드(364P))만으로 XY 슬라이더를 구성하면, 진동 테이블(400)을 X축 방향으로 가진했을 때와 Y축 방향으로 가진했을 때에서, 크로스 가이드(364)의 피가진부의 질량이 변화된다. 이것에 의해, 가진 장치(1)의 가진 성능에 방향성이 생기게 된다. 그러나, 제1 방향의 크로스 가이드(364P)와 제2 방향의 크로스 가이드(364S)를 동일 수(복수 쌍) 설치함으로써, X축 및 Y축 방향의 어느 방향으로 가진한 경우에도, 크로스 가이드(364)의 피가진부의 질량의 합계가 일정하게 되기 때문에, 가진 성능의 방향성이 경감된다.
따라서, 4쌍의 제1 방향의 크로스 가이드(364P)와 제2 방향의 크로스 가이드(364S)로 구성된 본 변형예의 XY 슬라이더(360A)는 제2 방향의 크로스 가이드(364S)가 제1 방향의 크로스 가이드(364P)보다도 1개 많은 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)보다도 방향성이 적어, 균일한 가진을 가능하게 한다.
또한 XY 슬라이더(360A)에 포함되는 크로스 가이드(364)의 총수가 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)보다도 적기 때문에, 피가진부가 경량화되어, 보다 높은 주파수의 가진이 가능하게 된다.
또한 2개의 부착 방향의 크로스 가이드(364P, 364S)를 각 방향으로 번갈아(균일하게) 배치함으로써, 각 크로스 가이드(364P, 364S)의 거동의 방향성이나 질량 분포의 치우침이 효과적으로 상쇄되기 때문에, 진동 테이블(400)의 각 부를 보다 균일하게 가진하는 것이 가능하게 된다.
다음에 진동 테이블(400)에 대하여 설명한다.
도 1-3에 도시되는 바와 같이, 진동 테이블(400)의 X축 부방향측의 측면(도 1에 있어서의 우측면)의 대략 전체면이, 슬라이드 연결 기구(160)(구체적으로는, 슬라이드 연결 기구(160)가 구비하는 복수의 리니어 가이드 웨이) 및 X축 가진 유닛(100)의 가동부(120)에 의해, 대략 균등하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 진동 테이블(400)의 X축 부방향측의 측면 전체가 X축 가진 유닛(100)에 의해 대략 균등한 가진력을 받을 수 있도록 구성되어 있다.
마찬가지로, 진동 테이블(400)의 Y축 부방향측의 측면(도 2에 있어서의 좌측면)의 대략 전체면이, 슬라이드 연결 기구(260) 및 Y축 가진 유닛(200)의 가동부(220)에 의해, 대략 균등하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 진동 테이블(400)의 Y축 부방향측의 측면 전체가 Y축 가진 유닛(200)에 의해 대략 균등한 가진력을 받을 수 있도록 구성되어 있다.
또한 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 진동 테이블(400)의 하면의 대략 전체면이 슬라이드 연결 기구(360)(구체적으로는, 슬라이드 연결 기구(360)가 구비하는 복수의 리니어 가이드 웨이) 및 Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)에 의해, 대략 균등하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 진동 테이블(400)의 하면 전체가 Z축 가진 유닛(300)에 의해 대략 균등한 가진력을 받을 수 있도록 구성되어 있다.
그 때문에 전체 피가진부(피가진물 및 피가진물과 함께 가진되는 진동 테이블(400) 등의 가진 장치(1)의 일부)의 무게중심이 진동 테이블(400)의 내부에 있는 경우에는, 전체 피가진부에 큰 힘의 모멘트를 주지 않고 가진할 수 있다. 이것에 의해, 전체 피가진부에 가해지는 힘의 모멘트에 기인하는 불필요한 진동 성분(진동 노이즈)의 발생이 저감되어, 보다 고정밀도의 가진이 가능하게 된다.
도 36, 도 37 및 도 38은 각각 피가진물(T1)이 부착된 상태의 본 발명의 실시형태에 따른 진동 테이블(400)의 평면도, 정면도 및 좌측면도이다. 본 실시형태의 진동 테이블(400)은 그 내부에 피가진물을 수용한 상태에서 피가진물의 가진을 행할 수 있도록 구성되어 있다.
도 37 및 도 38에 도시되는 바와 같이, 진동 테이블(400)은 상면에 개구를 갖는 상자부(400a)와, 상자부(400a)의 개구를 가로막는 덮개부(400b)를 구비한다. 또한, 도 36은 덮개부(400b)가 떼어진 상태를 나타낸다. 덮개부(400b)는 상자부(400a)(보다 구체적으로는, 후술의 프레임부(420))의 상면에 설치된 암나사(421)와 끼워 맞추어지는 볼트(도시하지 않음)에 의해, 상자부(400a)에 착탈 가능하게 부착되어 있다. 진동 테이블(400)은 그 무게중심이 외형의 대략 중앙에 위치하도록 구성되어 있다.
상자부(400a)는 바닥판(450)과, 바닥판(450)의 둘레 가장자리로부터 상방에 수직하게 돌출한 프레임부(벽부)(420)를 갖는다. 도 36에 도시되는 바와 같이, 바닥판(450)은 정방형의 4 코너가 코너 절단된 형상으로 형성되어 있다.
프레임부(420)의 내측에는, 프레임부(420)의 각 벽면(코너 절단부를 제외함)과 평행한 복수의 중판(430 및 440)이 격자 형상으로 설치되어 있다. 중판(430)은 Y축 방향(도 36에 있어서의 좌우 방향)으로 연장되고, 중판(440)은 X축 방향(도 36에 있어서의 상하 방향)으로 연장된다. 중판(430 및 440)은 그 일단(또는 양단)에서 바닥판(450) 및 프레임부(420)에 접합되어 있다.
진동 테이블(400)의 중앙부에는 중판(벽부)(430 및 440)이 형성되어 있지 않은 중공부인 수용 공간(S)이 설치되어 있다. 피가진물은 이 수용 공간(S)에 수용된다.
수용 공간(S)을 칸막이하는 중판(430a 및 440a)의 연장 방향(수평 방향) 중앙부에는, 다른 부분보다도 두꺼운 후판부(431 및 441)가 각각 설치되어 있다. 후판부(431 및 441)에는, 피가진물을 고정하기 위한 볼트(B)가 통과시켜지는 관통구멍(432 및 442)이 각각 형성되어 있다. 도 36-38에서는, 피가진물(T1)을 진동 테이블(400)에 부착하기 위한 부착 부품(460)이, 관통구멍(432)에 통과시켜진 볼트(B)에 의해, 좌우 양측의 중판(440a)에 고정되어 있다.
또한 피가진물(T1)은 수용 공간(S)의 대략 중앙에 배치되어 있다. 이것에 의해, 피가진물(T1)의 무게중심이 진동 테이블(400)의 중앙 부근에 위치하게 된다.
본 실시형태의 진동 테이블(400)은 회전축을 갖는 피가진물(예를 들면, 엔진, 모터, 차동 기어 등의 동력 전달 장치)을 회전축을 회전시킨 상태에서 가진을 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 본 실시형태의 피가진물(T1)(및 후술하는 피가진물(T2))은 하이브리드차용의 발전기이다.
도 37 및 도 38에 도시되는 바와 같이, 프레임부(420)의 좌측면에는, 동력을 전달하는 구동 벨트(DB)를 통과시키기 위한 개구(422)가 형성되어 있다. 또한 좌측의 중판(440)에도, 개구(422)와 대향하는 위치에, 구동 벨트(DB)를 통과시키기 위한 개구(443)가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 구동 벨트(DB)는 외부의 구동 장치의 구동 풀리(도시하지 않음)와 피가진물(T1)에 부착된 종동(이동) 풀리(FP)에 걸쳐져 있고, 가진 중에 외부로부터 진동 테이블(400) 내의 피가진물(T1)에 구동력을 주어, 피가진물(T1)을 회전시키면서 피가진물(T1)을 가진할 수 있도록 되어 있다.
또한, 구동 벨트(DB) 대신에(또는 구동 벨트(DB)에 더하여), 유압이나 공기 압력을 피가진물(T1)에 공급하기 위하여 파이프, 전력을 공급하기 위한 전력 케이블, 외부의 정보 처리 장치와 피가진물(또는 피가진물에 부착된 센서나 계측 장치)을 통신 가능하게 접속하는 통신 케이블 등, 피가진물(T1)과 외부 장치를 접속하는 다른 종류의 긴 물체를 개구(422 및 443)에 통과시킬 수도 있다. 또한 개구(422 및 443) 이외에, 이들 파이프나 케이블을 통과시키기 위한 개구를 진동 테이블(400)에 설치해도 된다.
또한, 예를 들면, 피가진물이 엔진인 경우에는, 구동 벨트(DB)에 의해 피가진물과 외부의 계측 장치를 연결하고, 피가진물을 가진하면서 피가진물이 발생하는 동력을 계측할 수도 있다.
또한 진동 테이블(400)의 바닥판(450)에는, 피가진물을 고정하기 위한 복수의 암나사(451)가 설치되어 있다.
도 39는 바닥부에 고정용의 관통구멍을 갖는 피가진물(T2)이 부착된 상태의 진동 테이블(400)의 좌측면도이다. 피가진물(T2)의 고정용의 관통구멍에 통과시켜진 볼트(B)가 암나사(451)에 돌려 넣어짐으로써 피가진물(T2)이 진동 테이블(400)의 바닥판(450)에 고정되어 있다.
피가진물(T2)도 수용 공간(S)의 대략 중앙에 부착되어 있다. 이것에 의해, 피가진물(T2)의 무게중심이 진동 테이블(400)의 중앙 부근에 위치하게 된다. 또한, 도 39에서는, 피가진물(T2)이 진동 테이블(400)의 바닥판(450)에 직접 고정되어 있지만, 피가진물(T2)의 무게중심이 낮은 경우에는, 스페이서 등을 통하여 피가진물(T2)을 바닥판(450)에 고정하여, 피가진물(T2)의 무게중심이 진동 테이블(400)의 중앙에 위치하도록 해도 된다. 또한 피가진물의 무게중심이 높은 경우에는, 예를 들면, 피가진물을 덮개부(400b)에 고정하고, 상하를 반대로 하여 피가진물(T2)을 진동 테이블(400)에 부착해도 된다.
이상에 설명한 바와 같이 본 실시형태에서는, 피가진물을 진동 테이블(400)의 내부에 수용한 상태에서 피가진물 및 진동 테이블(400)이 가진된다. 피가진물을 진동 테이블(400)의 내부에 수용함으로써, 전체 피가진부의 무게중심이 반드시 진동 테이블(400) 내에 배치되게 되기 때문에, 전체 피가진부의 힘의 모멘트의 발생을 확실하게 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 실시형태의 진동 테이블(400)은 덮개 부착 상자형으로 구성되어 있지만, 피가진물을 부착했을 때에 전체 피가진부의 무게중심이 진동 테이블(400) 내(보다 정확하게는, Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)[슬라이드 연결 기구(360)]를 Z축 방향으로 연장한 공간과, X축 가진 유닛(100)의 가동부(122)[슬라이드 연결 기구(160)]를 X축 방향으로 연장한 공간이 교차하는 영역 내)에 배치되도록 구성되어 있으면 된다. 바꿔 말하면, Z축과 수직한 XY 평면 상에의 전체 피가진부의 무게중심의 투영이 XY 평면 상에의 Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)(슬라이드 연결 기구(360))의 투영에 포함되고, 또한 X축에 수직한 YZ 평면 상에의 전체 피가진부의 무게중심의 투영이 YZ 평면 상에의 X축 가진 유닛(100)의 가동부(122)(슬라이드 연결 기구(160))의 투영에 포함되도록 구성되어 있으면 된다. 예를 들면, 프레임부(420)의 슬라이드 연결 기구(160)가 부착되는 면과, Z축 가진 유닛(300)이 부착되는 바닥판(450)만을 갖는 구성으로 해도 된다.
또한 본 실시형태에서는, 수용 공간(S)(수용 공간(S)를 칸막이하는 중판(430a 및 440a))을 진동 테이블(400)의 중앙에 설치함으로써, 피가진물의 무게중심을 진동 테이블(400)의 중앙에 보다 확실하게 근접시키는 것이 가능하게 되어 있다.
<제2 실시형태>
다음에 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 제2 실시형태는 2축 슬라이더(슬라이드 연결 기구)의 구성만이 제1 실시형태와 상위하다. 이하의 제2 실시형태의 설명에서는, 주로 제1 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 40은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 가진 장치(2000)의 진동 테이블(2400) 부근을 확대한 사시도(일부 투시도)이다. 또한, 도 40에 있어서, 진동 테이블(2400)은 윤곽선만을 2점 쇄선으로 나타낸다. 또한 각 카운터 밸런스부의 도시를 생략한다.
본 실시형태의 각 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(2160), ZX 슬라이더(2260), XY 슬라이더(2360))는, 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)와 마찬가지로, 격자 형상(3행3열)으로 동일한 간격으로 배치된 9개의 크로스 가이드(2164, 2264, 2364)로 구성된다. 크로스 가이드(2164, 2264, 2364)는 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)의 크로스 가이드(364)와 동일 구성의 것이다.
본 실시형태의 XY 슬라이더(2360)는 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)(도 12)와 동일한 구성의 것이다. 즉, X축 방향 또는 Y축 방향에 있어서 이웃하는 임의의 2개의 크로스 가이드(2364)가 서로 상하(Z축 방향) 역방향으로 배치되어 있다. 즉, X축 방향 또는 Y축 방향에 있어서 이웃하는 임의의 2개의 크로스 가이드(2364)의 일방의 X축 레일(2364a/X)이 가동부(2320)의 선단면(천판(2324b))에 고정되고, 타방의 X축 레일(2364a/X)이 진동 테이블(2400)의 하면에 고정되어 있다. 이 배치에 의해, 개개의 크로스 가이드(2364)가 갖는 질량 분포나 운동 특성의 방향성이 평균화되어, 방향성(또는, 방향성의 불균일)이 적은 가진 성능이 얻어진다.
또한 진동 테이블(2400)의 하면의 대략 전체면이, 균등하고 조밀하게 배치된 9개의 크로스 가이드(2364)를 통하여 동일하게 가진되기 때문에, 진동 테이블(2400) 내에서의 진동 상태의 불균일이 적은, 균일한 가진이 가능하게 된다.
본 실시형태에서는, YZ 슬라이더(2160)의 크로스 가이드(2164) 및 ZX 슬라이더(2260)의 크로스 가이드(2264)에도, 제1 실시형태와 동일한 크로스 가이드(364)(제1 방향의 크로스 가이드(364P), 제2 방향의 크로스 가이드(364S))의 배치 구성이 채용되어 있다.
구체적으로는, YZ 슬라이더(2160)에 대해서는, Y축 방향 또는 Z축 방향에 있어서 이웃하는 임의의 2개의 크로스 가이드(2164)의 일방의 Y축 레일(2164a/Y)은 가동부(2120)의 선단면(천판(2124b))에 고정되고, 타방의 Y축 레일(2164a/Y)은 진동 테이블(2400)의 측면에 고정되어 있다.
또한 ZX 슬라이더(2260)에 대해서는, Z축 방향 또는 X축 방향에 있어서 이웃하는 임의의 2개의 크로스 가이드(2264)의 일방의 X축 레일(2264a/X)은 가동부(2220)의 선단면(천판(2224b))에 고정되고, 타방의 X축 레일(2264a/X)은 진동 테이블(2400)의 측면에 고정되어 있다.
이와 같이, 직교 3방향에 있어서, 상술한 XY 슬라이더(2360)와 동일한 구성에 의해, 진동 테이블(2400)의 각 면이 균일하게 가진된다. 그 때문에 진동 테이블(2400)의 전체에 걸쳐, 진동 상태의 불균일이 적은, 균일한 가진이 가능하게 된다. 또한, 직교 3방향에 있어서, 동일한 구성의 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(2160), ZX 슬라이더(2260), XY 슬라이더(2360))를 통하여 진동 테이블(2400)을 가진하기 때문에, 보다 방향성이 적은 가진이 가능하게 된다.
또한, 진동 테이블(2400)의 높이가 짧은 경우에는, 제2 실시형태의 3행 3열로 배열된 9개의 크로스 가이드(2164, 2264) 중, 최상단 또는 최하단의 3개를 제외한, 2행3열로 배열된 6개의 크로스 가이드(2164, 2264)에 의해 YZ 슬라이더(2160) 및 ZX 슬라이더(2260)를 구성해도 된다. 이 경우, 변형예(360A)(도 34)와 마찬가지로, 동수의 제1 방향의 크로스 가이드와 제2 방향의 크로스 가이드가 직교 2방향에 있어서 번갈아 배치된 구성으로 되기 때문에, 가진 성능의 방향성이 경감됨과 아울러, 진동 테이블(2400)의 각 부를 보다 균일하게 가진하는 것이 가능하게 된다.
<제3 실시형태>
도 41은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 가진 장치(3000)의 진동 테이블(3400) 부근을 확대한 사시도(일부 투시도)이다. 또한, 도 41에 있어서, 진동 테이블(3400)은 윤곽선만을 2점 쇄선으로 나타낸다. 또한 각 카운터 밸런스부의 도시를 생략한다.
본 실시형태는, 상술한 XY 슬라이더의 변형예(360A)(도 34)에 있어서의 크로스 가이드(364)(제1 방향의 크로스 가이드(364P), 제2 방향의 크로스 가이드(364S))의 배치 구성을, 각 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(3160), ZX 슬라이더(3260), XY 슬라이더(3360))에 적용한 것이다.
본 실시형태의 YZ 슬라이더(3160) 및 ZX 슬라이더(3260)는 제1 실시형태의 YZ 슬라이더(160) 및 ZX 슬라이더(260)보다도 많은 크로스 가이드(3164 및 3264)에 의해 진동 테이블(400)과 각 수평 액추에이터(3100A 및 3200A)를 연결하기 때문에, 진동 테이블(400)을 보다 균일하게 가진할 수 있다. 또한 본 실시형태의 YZ 슬라이더(3160) 및 ZX 슬라이더(3260)는, 변형예(360A)(도 34)와 마찬가지로, 동 수의 제1 방향의 크로스 가이드와 제2 방향의 크로스 가이드를 번갈아 배치한 구성을 가지고 있기 때문에, 가진 성능의 방향성이 경감됨과 아울러, 진동 테이블(3400)의 각 부를 보다 균일하게 가진하는 것이 가능하게 된다.
<제4 실시형태>
다음에 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 제4 실시형태는, 2축 슬라이더(슬라이드 연결 기구)의 구성에서만, 상술한 제1 실시형태와 상위하다. 이하의 제4 실시형태의 설명에서는, 주로 제1 실시형태와의 상위점에 대하여 설명하고, 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 42, 도 43 및 도 44는 각각 본 발명의 제4 실시형태에 따른 가진 장치(4000)의 진동 테이블(4400) 부근을 확대한 정면도, 측면도 및 평면도이다.
본 실시형태는, 2축 슬라이더(YZ 슬라이더(4160), ZX 슬라이더(4260), XY 슬라이더(4360))의 크로스 가이드부(4164, 4264, 4364)에 있어서, 리니어 가이드의 연결에 연결 플레이트(4164c, 4264c, 4364c)를 사용하여 크로스 캐리지부의 강성을 향상시키고 있는 점에서, 제1 실시형태의 구성과 상위하다.
도 43-25에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 YZ 슬라이더(4160)는 3개의 Y축 리니어 가이드(4164/Y)(Y축 레일(4164a/Y) 및 Y축 캐리지(4164b/Y))와, 5개의 Z축 리니어 가이드(4164/Z)(Z축 레일(4164a/Z) 및 Z축 캐리지(4164b/Z))와, 모든 Y축 리니어 가이드(4164/Y)와 Z축 리니어 가이드(4164/Z)를 연결하는 연결 플레이트(4164c)를 구비하고 있다. Y축 캐리지(4164b/Y) 및 Z축 캐리지(4164b/Z)는, 제1 실시형태의 A형 캐리지(364b/A)와 동일하게 8조열형의 캐리지이지만, A형 캐리지(364b/A)와는 달리 저애스팩트비화(단척화)나, 절결부(C1, C2)의 형성에 의한 경량화는 시행되어 있지 않다. 또한, Y축 캐리지(4164b/Y) 및 Z축 캐리지(4164b/Z)로서 A형 캐리지(364b/A)를 사용해도 된다. 또한 다른 실시형태에 있어서의 A형 캐리지(364b/A) 대신에 Y축 캐리지(4164b/Y)(Z축 캐리지(4164b/Z))와 동일한 캐리지를 사용해도 된다.
도 44에 도시하는 바와 같이, Y축 리니어 가이드(4164/Y)는 1개의 Y축 레일(4164a/Y)과 2개의 Y축 캐리지(4164b/Y)로 구성된다.
도 43에 도시하는 바와 같이, 3개의 Y축 리니어 가이드(4164/Y)의 Y축 캐리지(4164b/Y)는 Z축 방향으로 거의 간극 없이 나열되고, 연결 암(4162)의 선단면에 고정되어 있다. 또한, Y축 레일(4164a/Y)은 연결 플레이트(4164c)의 일면에 고정되어 있다. 또한, 3개의 Y축 리니어 가이드(4164/Y)를 Z축 방향에 간격을 두고 배치해도 된다. 이 경우, YZ 슬라이더(4160)에 충분한 강성을 주기 위하여, Y축 리니어 가이드(4164/Y)의 간격은 Y축 캐리지(4164b/Y)의 폭(Z축 방향의 사이즈)보다도 좁게 하는 것이 바람직하다.
질량이 큰 Y축 캐리지(4164b/Y)를, 2축(X축, Y축) 방향으로 가진되는 연결 플레이트(4164c)가 아니라, X축 방향으로만 가진되는 연결 암(4162)에 부착함으로써, 가진 성능이 향상되어 있다.
또한 Y축 레일(4164a/Y)은 Y축 방향에 있어서 질량 분포가 균일하기 때문에, Y축 방향으로 가진했을 때에 중량 분포의 변동에 의해 발생하는 진동의 발생이 적다. 그 때문에, Y축 방향으로 가진되는 연결 플레이트(4164c)에 Y축 레일(4164a/Y)을 부착함으로써, 진동 노이즈의 발생이 경감된다.
한편, Z축 리니어 가이드(4164/Z)는 1개의 Z축 레일(4164a/Z)과 1개의 Z축 캐리지(4164b/Z)로 구성된다.
도 44에 도시하는 바와 같이, 5개의 Z축 리니어 가이드(4164/Z)의 Z축 캐리지(4164b/Z)는 Y축 방향으로 거의 간극 없이 나열되고, 연결 플레이트(4164c)의 타면에 고정되어 있다. 또한 Z축 레일(4164a/Z)은 진동 테이블(4400)의 측면에 고정되어 있다. 또한, 3개의 Z축 리니어 가이드(4164/Z)를 Y축 방향에 간격을 두고 배치해도 된다. 이 경우, YZ 슬라이더(4160)에 충분한 강성을 주기 위하여, Z축 리니어 가이드(4164/Z)의 간격은 Z축 캐리지(4164b/Z)의 폭(Y축 방향의 사이즈)보다도 좁게 하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 3개의 Y축 리니어 가이드(4164/Y)가 Z축 방향으로 간극 없이 나열되어 있다. 마찬가지로, 3개의 Z축 리니어 가이드(4164/Z)도 Y축 방향으로 간극 없이 나열되어 있다. 또한 모든 Y축 레일(4164a/Y)과 Z축 캐리지(4164b/Z)가 충분히 강성이 높은 연결 플레이트(4164c)에 직접 고정되어 있다. 이 구성에 의해, YZ 슬라이더(4160)(특히, 연결 플레이트(4164c), Y축 레일(4164a/Y) 및 Z축 캐리지(4164b/Z)가 일체로 고정된 연결부)의 강성이 높아져, 공진 주파수가 높아지고 있다.
질량이 큰 Z축 캐리지(4164b/Z)를, 3축(X축, Y축, Z축) 방향으로 가진되는 진동 테이블(4400)이 아니라, 2축(X축, Y축) 방향으로만 가진되는 연결 플레이트(4164c)에 부착함으로써, 가진 성능이 향상되고 있다.
또한 Z축 방향으로 가진되는 진동 테이블(4400)에 Z축 레일(4164a/Z)을 부착함으로써, 진동 노이즈의 발생이 경감된다.
또, 연결 플레이트(4164c)의 일면에는, 대략 전체면에 걸쳐 복수의 Y축 레일(4164a/Y)이 깔려 있다. 그리고, 연결 플레이트(4164c)의 일면을 균등하게 덮는 복수의 Y축 레일(4164a/Y)을 통하여, 연결 플레이트(4164c)가 X축 방향으로 가진된다. 그 때문에 연결 플레이트(4164c) 전체가 X축 방향으로 일정하게 가진된다. 또한, 각 Y축 리니어 가이드(4164/Y)로부터 전달된 가진력이 강성이 높은 연결 플레이트(4164c)에 의해 평균화되어, 보다 균일한 가진력으로서 Z축 리니어 가이드(4164/Z)를 통하여 진동 테이블(4400)에 전달된다.
마찬가지로, 진동 테이블(4400)의, X축 가진 유닛의 가동부(120)와 대향하는 측면에는, 대략 전체면에 걸쳐 복수의 Z축 레일(4164a/Z)이 깔려 있다. 그리고, 이 측면을 균등하게 덮는 복수의 Z축 레일(4164a/Z)을 통하여, 진동 테이블(4400)이 X축 방향으로 가진된다. 그 때문에 진동 테이블(4400) 전체가 X축 방향으로 균등하게 가진되어, 진동 테이블(4400) 내에서의 가속도나 가가속도의 불균일이 적은 균일한 가진이 가능하게 된다.
ZX 슬라이더(4260)는 상술한 YZ 슬라이더(4160)와 동일 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
도 42-24에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 XY 슬라이더(4360)는 3개의 X축 리니어 가이드(4364/X)(X축 레일(4364a/X) 및 X축 캐리지(4364b/X))와, 3개의 Y축 리니어 가이드(4364/Y)(Y축 레일(4364a/Y) 및 Y축 캐리지(4364b/Y))와, 모든 X축 리니어 가이드(4364/X)와 Y축 리니어 가이드(4364/Y)를 연결하는 연결 플레이트(4364c)를 구비하고 있다. X축 캐리지(4364b/X) 및 Y축 캐리지(4364b/Y)는 Y축 캐리지(4164b/Y) 및 Z축 캐리지(4164b/Z)와 동일 구성의 것이다.
도 43에 도시하는 바와 같이, X축 리니어 가이드(4364/X)는 1개의 X축 레일(4364a/X)과 2개의 X축 캐리지(4364b/X)로 구성된다.
또한, 도 42에 도시하는 바와 같이, 3개의 X축 리니어 가이드(4364/X)의 X축 레일(4364a/X)은 Y축 방향에 동일한 간격으로 나열되고, Z축 가진 유닛(300)의 가동부(320)의 선단면에 고정되어 있다. X축 캐리지(4364b/X)는 연결 플레이트(4364c)의 하면에 고정되어 있다.
Y축 리니어 가이드(4364/Y)도 1개의 Y축 레일(4364a/Y)과 2개의 Y축 캐리지(4364b/Y)로 구성된다.
또한, 도 43에 도시하는 바와 같이, 3개의 Y축 리니어 가이드(4364/Y)의 Y축 레일(4364a/Y)은 X축 방향에 동일한 간격으로 나열되고, 연결 플레이트(4364c)의 상면에 고정되어 있다. Y축 캐리지(4364a/Z)는 진동 테이블(4400)의 하면에 고정되어 있다.
본 실시형태에서는, 3개의 X축 리니어 가이드(4364/X)는 X축 캐리지(4364b/X)의 폭(Y축 방향의 사이즈)보다도 좁은 간격으로 배치되어 있다. 마찬가지로, 3개의 Y축 리니어 가이드(4364/Y)도 Y축 캐리지(4364b/Y)의 폭(X축 방향의 사이즈)보다도 좁은 간격으로 배치되어 있다. 또한, 모든 X축 캐리지(4364b/X)와 Y축 레일(4364a/Y)이 충분히 강성이 높은 연결 플레이트(4364c)에 직접 고정되어 있다. 이 구성에 의해, XY 슬라이더(4360)(특히, 연결 플레이트(4364c), X축 캐리지(4364b/X) 및 Y축 레일(4364a/Y)이 일체로 고정된 연결부)의 강성이 높아져, 공진 주파수가 높아지고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, XY 슬라이더(4360)의 X축 리니어 가이드(4364/X) 및 Y축 리니어 가이드(4364/Y)가 간격을 두고 나열되어 있지만, YZ 슬라이더(4160)의 Y축 리니어 가이드(4164/Y)나 Z축 리니어 가이드(4164/Z)와 마찬가지로, X축 리니어 가이드(4364/X) 및 Y축 리니어 가이드(4364/Y)를 거의 간극 없이 나열하는 구성으로 해도 된다.
또한 본 실시형태의 연결 플레이트(4364c, 4264c, 4364c)는 스테인리스강으로 형성되어 있지만, 보다 높은 주파수의 가진 성능이 필요한 경우에는, 듀랄루민 등의 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금, 탄소 섬유 복합 재료 등의 경량의 구조 재료를 사용하여 2축 슬라이더의 이너셔를 저감시켜도 된다.
<제5 실시형태>
다음에 본 발명의 제5 실시형태에 대하여 설명한다. 도 45는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 가진 장치(5000)의 외관도이다. 제5 실시형태는, 2축 슬라이더(슬라이드 연결 기구), 가동부 지지 기구 및 고정부 지지 기구에서 사용되는 리니어 가이드의 구성 및 2축 슬라이더의 구성이 제1 실시형태와 상위하다. 이하의 제5 실시형태의 설명에서는, 주로 제1 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
우선, Y축 가진 유닛(5200)과 진동 테이블(5400)을 연결하는 ZX 슬라이더(5260)의 구성에 대하여 설명한다.
도 46은 ZX 슬라이더(5260)가 부착된 Y축 가진 유닛(5200)의 선단부를 나타낸 도면이다. ZX 슬라이더(5260)는 2개의 Z축 레일(5264a/Z), 4개의 Z축 캐리지(5264b/Z), 4개의 X축 캐리지(5264b/X), 2개의 X축 레일(5264a/X) 및 연결 암(5262)을 구비하고 있다. 연결 암(5262)은 연장 프레임(5224)의 천판(5224b)에 고정된 지지 부재이다.
Z축 방향으로 연장되는 2개의 Z축 레일(5264a/Z)은 X축 방향에 소정의 간격을 두고 배치되고, 연결 암(5262)에 고정되어 있다. 각 Z축 레일(5264a/Z)에는, 이것과 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 2개의 Z축 캐리지(5264b/Z)가 장착되어 있다.
또한 X축 방향으로 뻗는 2개의 X축 레일(5264a/X)은 Z축 방향에 소정의 간격을 두고 배치되고, 진동 테이블(5400)(도 45)의 Y축 가진 유닛(5200)과 대향하는 측면에 부착되어 있다. 각 X축 레일(5264a/X)에는, 이것과 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 2개의 X축 캐리지(5264b/X)가 장착되어 있다.
각 Z축 캐리지(5264b/Z)는 X축 캐리지(5264b/X)의 하나와 캐리지 상면끼리를 겹친 상태에서 볼트에 의해 일체로 고정되어, 크로스 캐리지(5264)를 형성하고 있다.
한 쌍의 Z축 레일(5264a/Z)과 한 쌍의 X축 레일(5264a/X)은 井자 형상으로 배치되고, 서로 교차하는 위치에서 크로스 캐리지(5264)에 의해 연결되어 있다. 그 결과, Y축 가진 유닛(5200)의 가동부(5220)와 진동 테이블(5400)이 X축 및 Z축 방향의 양방향으로 슬라이드 가능하게 연결되어 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 ZX 슬라이더(5260)는 각각 폭 방향(Z축 레일(5264a/Z)에서는 X축 방향, X축 레일(5264a/X)에서는 Z축 방향)에 간격을 두고 배치된 각 한 쌍의 Z축 레일(5264a/Z) 및 X축 레일(5264a/X)을 구비하고 있다. 이 구성에 의해, 각 레일의 연장축 주위의 힘의 모멘트에 대한 ZX 슬라이더(5260)의 강성이 향상되어, 보다 높은 주파수로의 가진이 가능하게 된다.
각 레일 쌍의 배치 간격은 가능한 한 넓은 편이 유리하다. 본 실시형태에서는, X축 레일(5264a/X)의 간격은 진동 테이블(5400)의 높이에 의해 제한되어 있다. 그 때문에 일방의 X축 레일(5264a/X)은 진동 테이블(5400)의 측면의 상단부에 부착되고, 타방의 X축 레일(5264a/X)은 진동 테이블(5400)의 측면의 상단부에 부착되어 있다. 또한 Z축 레일(5264a/Z)의 배치 간격은 Y축 가진 유닛(5200)의 가동부(5220)(천판(5224b))의 직경에 의해 제한되어 있다. 그 때문에, 도 46에 도시되는 바와 같이, 한 쌍의 Z축 레일(5264a/Z)의 간격은 각 Z축 레일(5264a/Z)이 가동부(5220)의 외주면을 Y축 방향으로 연장한 원기둥면으로부터 밖으로 나가지 않는 범위에서 최대의 간격으로 되어 있다.
다음에 Z축 레일(5264a/Z)과 Z축 캐리지(5264b/Z)로 구성되는 Z축 리니어 가이드(5264/Z)의 내부 구조에 대하여 설명한다. 또한, 가진 장치(5000)에서 사용되는 다른 리니어 가이드도, Z축 리니어 가이드(5264/Z)와 동일한 구조를 가지고 있다.
도 48은 ZX 슬라이더(5260)의 Z축 레일(5264a/Z) 및 Z축 캐리지(5264b/Z)를 Z축 레일(5264a/Z)의 장축에 수직한 일면(즉 XY 평면)으로 절단한 종단면도이다. 또한, 도 49는 도 48의 I-I 화살표 도면이다. 본 실시형태의 Z축 리니어 가이드(5264/Z)는 전동체로서 롤러를 사용한 것이다. 전동체로서 롤러를 사용함으로써, 높은 위치 정밀도와 강성이 얻어진다. 또한, 전동체로서 볼을 사용한 리니어 가이드를 사용할 수도 있다.
도 48에 있어서의 Z축 레일(5264a/Z)의 Y축 방향 양측면에는, 각각 Z축 방향으로 뻗는, 단면이 사다리꼴 형상의 홈(GR)이 형성되어 있다. 또한, 도 48 및 도 49에 도시하는 바와 같이, Z축 캐리지(5264b/Z)에는 Z축 레일(5264a/Z)을 둘러싸도록, Z축 방향으로 뻗는 홈(GR)이 형성되어 있다. 홈(GR)의 각 측벽에는, Z축 레일(5264a/Z)의 홈(GR)을 따라 연장되는 돌출부(PR)가 형성되어 있다. 돌출부(PR)에는, Z축 레일(5264a/Z)의 사다리꼴 형상의 홈(GR)의 각 사면과 평행한, 한 쌍의 사면이 형성되어 있다. 한 쌍의 홈(GR)의 합계 4개의 사면과, 대향하는 돌출부(PR)의 사면 사이에는, 각각 간극이 형성되어 있다. 이 4개의 간극에는, 각각 다수의 스테인리스강제의 롤러(RE'(RE'h, RE'i, RE'j, RE'k))와, 롤러를 회전 자유롭게 유지하여 연결하는 수지제의 리테이너(RT')가 수납되어 있다. 롤러(RE')는 각각 홈(GR)의 사면과 돌출부(PR)의 사면으로 사이에 유지되어 있다.
또한, Z축 캐리지(5264b/Z)의 내부에는, 상기 4개의 간극과 각각 평행하게 4개의 무부하 경로[롤러 퇴피로](Q'(Q'a, Q'b, Q'c, Q'd))가 형성되어 있다. 도 49에 도시하는 바와 같이, 무부하 경로(Q'a, Q'b, Q'c, Q'd)는, 그 양단에 있어서, 대응하는 간극과 연락된다. 이것에 의해, 롤러(RE'(RE'h, RE'i, RE'j, RE'k)) 및 리테이너(RT')를 순환시키기 위한 순환로가 형성된다.
Z축 캐리지(5264b/Z)가 Z축 레일(5264a/Z)에 대하여 Z축 방향으로 이동하면, 다수의 롤러(RE'h, RE'i, RE'j, RE'k)가 리테이너(RT')와 함께 각 순환 경로(CP'a, CP'b, CP'c, CP'd) 내를 각각 순환한다. 이 때문에, Z축 방향과는 상이한 방향으로 대하중이 가해지고 있었다고 해도, 다수의 롤러로 캐리지를 지지 가능함과 아울러 롤러(RE'(RE'h, RE'i, RE'j, RE'k))가 구름으로써 Z축 방향의 저항이 작게 유지되므로, Z축 캐리지(5264b/Z)를 Z축 레일(5264a/Z)에 대하여 원활하게 이동시킬 수 있다.
도 49에 도시하는 바와 같이, 복수의 롤러(예를 들면, 롤러(RE'k))를 연결하는 리테이너(RT')는 롤러(RE'k) 사이에 배치되는 복수의 스페이서부(RTs')와, 복수의 스페이서부(RTs')를 연결하는 한 쌍의 밴드(RTb')를 가지고 있다. 각 스페이서부(RTs')의 양단이 한 쌍의 밴드(RTb')에 각각 고정되고, 사다리 형상의 리테이너(RT')가 형성된다. 인접하는 한 쌍의 스페이서부(RTs')와 한 쌍의 밴드(RTb')로 둘러싸인 공간에 각 롤러(RE'k)가 유지된다.
또한 롤러(RE'k) 사이에 경도가 낮은 리테이너(RT')의 스페이서부(RTs')를 개재시킴으로써 롤러(RE'k)끼리가 대단히 좁은 접촉 면적으로 직접 접촉함으로써 생기는 유막 소실이나 마모가 방지되어, 마찰 저항이 적어져, 수명도 대폭 늘어난다.
이와 같이 X축 방향 및 Z축 방향으로 대단히 작은 마찰 저항으로 슬라이드 가능한 ZX 슬라이더(5260)를 통하여 Y축 가진 유닛(5200)과 진동 테이블(5400)을 연결함으로써, X축 가진 유닛(5100) 및 Z축 가진 유닛(5300)에 의해 진동 테이블(5400)을 X축 방향 및 Z축 방향으로 진동시켜도, 진동 테이블(5400)의 X축 방향 및 Z축 방향의 진동 성분은 Y축 가진 유닛(5200)에 전달되지 않는다. 또한 Y축 가진 유닛(5200)의 구동에 의해, 진동 테이블(5400)이 Z축 방향 및 X축 방향의 힘을 거의 받지 않기 때문에, 크로스 토크가 적은 가진이 가능하게 된다.
또한 X축 가진 유닛(5100)과 진동 테이블(5400)을 연결하는 YZ 슬라이더(5160)도, ZX 슬라이더(5260)와 동일한 구성을 가지고 있고, 진동 테이블(5400)은 X축 가진 유닛(5100)의 가동부에 대하여 Y축 방향 및 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결되어 있다. 따라서, 역시 Y축 가진 유닛(5200) 및 Z축 가진 유닛(5300)에 의해 진동 테이블(5400)을 Y축 방향 및 Z축 방향으로 진동시켜도, 진동 테이블(5400)의 Y축 방향 및 Z축 방향의 진동 성분은 X축 가진 유닛(5100)에 전달되지 않는다. 또한, X축 가진 유닛(5100)의 구동에 의해, 진동 테이블(5400)이 Y축 방향 및 Z축 방향의 힘을 거의 받지 않기 때문에, 크로스 토크가 적은 가진이 가능하게 된다.
다음에 Z축 가진 유닛(5300)과 진동 테이블(5400)을 연결하는 XY 슬라이더(5360)의 구성에 대하여 설명한다.
도 47은 XY 슬라이더(5360) 근방의 측면도이다. 도 50은 Z축 가진 유닛(5300)의 가동부(5320)의 천판(5324bb)에 부착되는 XY 슬라이더(5360)의 레일의 배치를 설명하는 도면이다.
XY 슬라이더(5360)는 4개의 크로스 가이드(364)를 구비하고 있다. 이 크로스 가이드(364)(364P, 364S)는 1개의 X축 리니어 가이드(5364/X(5364/XL, 5364/XH))와 1개의 Y축 리니어 가이드(5364/Y(5364/YH, 5364/YL))를 구비하고 있다. X축 리니어 가이드(5364/X)는 1개의 X축 레일(5364a/X(5364a/XL, 5364a/XH))과 1개의 X축 캐리지(5364b/X(5364b/XL, 5364b/XH))로 구성되고, Y축 리니어 가이드(5364/Y)는 1개의 Y축 레일(5364a/Y(5364a/YH, 5364a/YL))과 1개의 Y축 캐리지(5364b/Y(5364b/YH, 5364b/YL))로 구성된다.
X축 캐리지(5364b/X)와 Y축 캐리지(5364b/Y)는 캐리지 상면끼리를 겹친 상태에서 볼트에 의해 일체로 고정되어, 크로스 캐리지를 형성하고 있다. 이 크로스 캐리지는 상술한 ZX 슬라이더(5260)의 크로스 캐리지(5264)와 동일 구성의 것이다.
크로스 가이드(364)에는, X축 리니어 가이드(5364/X)가 진동 테이블(5400)에 부착된 제1 방향의 크로스 가이드(364P)와, Y축 리니어 가이드(5364/Y)가 진동 테이블(5400)에 부착된 제2 방향의 크로스 가이드(364S)가 포함된다. 크로스 가이드(364P)의 X축 레일(5364a/XL)은 천판(5324b)의 상면에 부착되고, Y축 레일(5364a/YH)은 진동 테이블(5400)의 하면에 부착되어 있다. 또한 크로스 가이드(364S)의 Y축 레일(5364a/YL)은 천판(5324b)의 상면에 부착되고, X축 레일(5364a/XH)은 진동 테이블(5400)의 하면에 부착되어 있다. 즉, 각 크로스 가이드(364)는 Z축 가진 유닛(5300)의 가동부(5320)와 진동 테이블(5400)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결되어 있다.
또한, 천판(5324b)에 부착된 X축 리니어 가이드(5364/X) 및 Y축 리니어 가이드(5364/Y)를, 각각 저위(低位) X축 리니어 가이드(5364/XL)(저위 X축 레일(5364a/XL), 저위 X축 캐리지(5364b/X)L) 및 저위 Y축 리니어 가이드(5364/Y)L(저위 Y축 레일(5364a/YL), 저위 Y축 캐리지(5364b/Y)L)라고 칭한다. 또한 진동 테이블(5400)에 부착된 X축 리니어 가이드(5364/X) 및 Y축 리니어 가이드(5364/Y)를, 각각 고위 X축 리니어 가이드(5364/XH)(고위 X축 레일(5364a/XH), 고위 X축 캐리지(5364b/XH)) 및 고위 Y축 리니어 가이드(5364/YH)(고위 Y축 레일(5364a/YH), 고위 Y축 캐리지(5364b/YH))라고 칭한다.
도 50에 도시되는 바와 같이, 4개의 크로스 가이드(364)는 대략 정방형 형상의 천판(5324b)의 상면의 4 코너에 부착되어 있다. 또한 크로스 가이드(364P와 364S)는 Z축 가진 유닛(5300)의 중심축(Ax)의 주위에 번갈아 배치되어 있다. 즉, 크로스 가이드(364P 및 364S)의 배치는, 중심축(Ax)의 주위에 4회 대칭의 회전 대칭성을 가지고 있다. 이 크로스 가이드(5364)의 배치에 의해, XY 슬라이더(5360)의 중심축(Ax) 주위의 질량 분포가 평준화되어 있다. 그 결과, XY 슬라이더(5360)의 X축 방향과 Y축 방향의 진동에 대한 응답 특성이 보다 균질한 것으로 되어 있다.
또한 X축 캐리지(5364b/X)와 Y축 캐리지(5364b/Y)는 부착구멍의 종류(X축 캐리지(5364b/X)에는 4개의 관통구멍이 형성되고, Y축 캐리지(5364b/Y)에는 4개의 나사구멍이 형성되어 있다.)를 제외하고, 서로 동일한 구조를 가지고 있다. 또한 X축 레일(5364a/X)과 Y축 레일(5364a/Y)도 동일한 것이다. 각 리니어 가이드(X축 리니어 가이드(5364/X), Y축 리니어 가이드(5364/Y))는 X축 방향과 Y축 방향에서 질량 분포가 상이하다. 그러나, 이들 2개를 연결하여 크로스 가이드(5364)로 함으로써, X축 방향과 Y축 방향의 질량 분포가 평준화된다. 이 구성에 의해서도, XY 슬라이더(5360)의 X축 방향과 Y축 방향의 진동에 대한 응답 특성이 보다 균질한 것으로 되어 있다.
또한 각 가진 유닛(X축 가진 유닛(5100), Y축 가진 유닛(5200), Z축 가진 유닛(5300))은 각각 한 쌍의 지지 유닛(5150, 210, 310)(고정부 지지 기구)을 통하여 장치 베이스(5500)에 부착되어 있다. 지지 유닛(5150, 210, 310)은 각 가진 유닛(5100, 5200, 5300)을 탄성적으로 지지하는 탄성 요소(코일 스프링 또는 공기 스프링)를 구비한 완충 장치이며, 각 가진 유닛의 가진 방향에 있어서의 진동(특히 높은 주파수 성분)의 장치 베이스(5500)로의 전달을 억제한다. 지지 유닛(5150, 5250, 5350)을 통하여 각 가진 유닛(5100, 5200, 5300)을 장치 베이스(5500)에 부착함으로써, 가진 유닛(5100, 5200, 5300) 간의 진동의 전달이 억제되어, 크로스 토크가 적은, 보다 고정밀도의 3축 가진이 가능하게 된다.
<제6 실시형태>
다음에 본 발명의 제6 실시형태에 대하여 설명한다. 제6 실시형태는 각 동전형 액추에이터(X축 방향 및 Y축 방향의 각 수평 액추에이터, 연직 액추에이터(6300A))의 가동부의 프레임 구조에 있어서 제1 실시형태와 상위하다. 이하의 제6 실시형태의 설명에서는, 주로 제1 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 51은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 동전형 3축 가진 장치(6000)(Z축 가진 유닛(6300), 진동 테이블(400), X축 카운터 밸런스부(610), Y축 카운터 밸런스부(620) 및 Z축 카운터 밸런스부(630)만을 나타낸다.)의 정면도이다. 제6 실시형태의 연직 액추에이터(6300A)의 가동부(6320)는 프레임(6322)을 구비하고 있다.
도 52 및 도 53은 각각 프레임(6322)의 외관을 도시한 사시도이다. 도 52는 프레임(6322)을 정면측(진동 테이블(400)측)에서 본 도면이며, 도 53은 배면측에서 본 도면이다. 프레임(6322)은, 전체적으로, 구동 방향(Z축 방향)으로 연장되는 중심축을 갖는 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다.
본 실시형태의 프레임(6322)은 알루미늄 합금의 주조 및 절삭 가공에 의해 형성된 것이지만, 프레임(6322)의 재질 및 가공 방법은 이것에 한정되지 않는다. 프레임(6322)은, 예를 들면, 스테인리스강, 티탄 합금 또는 마그네슘 합금 등의 그 밖의 금속 재료, 혹은, 유리 섬유 강화 수지(GFRP)나 탄소 섬유 강화 수지(CFRP) 등의 수지 재료로 형성해도 된다. 또한 프레임(6322)은 용접, 용착, 접착, 사출 성형, 3차원 조형(3D 프린터) 등에 의해 일체로 형성해도 된다.
프레임(6322)은 구동 방향으로 연장되는 대략 원통 형상의 주기둥(6322a)과, 주기둥(6322a)의 외주면에서 방사상으로 연장되는 8장의 판 형상의 리브(6322b (6322b1, 6322b2))와, 정면측에서 8장의 리브(6322b)의 선단부를 연결하는 둥근 고리 형상의 정면 주연부(6322c)와, 배면측에서 8장의 리브(6322b)의 선단부를 연결하는 대략 둥근 고리 형상의 배면 주연부(6322d)와, 정면측에서 8장의 리브(6322b)의 반경 방향(방사 방향)에 있어서의 중간 부분을 연결하는 원통 형상의 중간 연결부(6322e)를 구비하고 있다. 또한, 주기둥(6322a)에는, 하방으로부터 로드(326)(도 8 참조)가 끼워 넣어진다.
정면 주연부(6322c), 배면 주연부(6322d) 및 중간 연결부(6322e)에 의해 8장의 리브(6322b)를 환상으로 연결하는 구성을 채용함으로써, 프레임(6322)의 높은 강성과 경량화의 양립이 가능하게 되어 있다. 또한 중간 연결부(6322e)를 설치함으로써, 베이스 플레이트(6362)를 보다 균일하게 (면으로) 지지하는 것이 가능하게 되어 있다.
프레임(6322)(구체적으로는, 리브(6322b), 정면 주연부(6322c) 및 중간 연결부(6322e))의 정면에는, 베이스 플레이트(6362)를 부착하기 위한 복수의 탭 구멍(6322ft)이 형성되어 있다. 또한 프레임(6322)(구체적으로는, 배면 주연부(6322d))의 배면에는, 구동 코일(321)을 부착하기 위한 복수의 나사구멍(6322rt)이 형성되어 있다.
8장의 리브(6322b) 중의 4장의 리브(6322b1)의 끝면(외주면)에는 가동부 지지 기구(340)의 Z축 레일(344a)을 부착하기 위한 나사구멍(6322bt)의 열이 형성되어 있다. 또한 나머지 4장의 리브(6322b2)의 끝면에는 코일 부착부(322d)와 끼워맞추어지는 끼워맞춤 홈(6322bg)이 형성되어 있다. 리브(6322b1)와 리브(6322b2)는 둘레 방향으로 번갈아 배치되어 있다.
정면 주연부(6322c)의 외주의 정면측에는, 가동부 지지 기구(340)의 Z축 캐리지(344b)와 간섭하지 않도록, 리브(6322b)의 근방에 오목부(6322ca)가 형성되어 있다. 오목부(6322ca)의 바닥면에는, 구멍(6322bt)의 열을 따라, Z축 레일(344a)을 수평 방향으로 위치 결정하기 위한 단차(6322cb)가 형성되어 있다. 리브(6322b1)의 단면도, Z축 레일(344a)이 부착되는 정면측의 부분이 오목부(6322ca)의 바닥면과 동일한 깊이까지 주기둥(6322a) 측으로 오프셋하여, 레일 부착면(6322br)이 형성되어 있다. 또한 리브(6322b1)의 단면에는, 레일 부착면(6322br)의 경계에 있어서, Z축 레일(344a)을 연직 방향으로 위치 결정하기 위한 단차(6322bs)가 형성되어 있다.
상술한 제1 실시형태의 가동부(320)는 메인 프레임(322)에 연장 프레임(324)을 볼트로 연결한 2분할형(two-piece)의 프레임을 구비하고 있다. 2분할형의 프레임 구조를 채용함으로써, 메인 프레임(322)만을 갖는 표준사양의 동전형 액추에이터에 가동부 지지 기구(340)를 추가 장비하는 것이 가능하게 되어 있다.
그러나, 2분할형의 프레임 구조는 2개의 부분(메인 프레임(322), 연장 프레임(324))을 연결하는 구조가 필요하게 되고, 또한 프레임 전체의 구조를 최적화할 수 없기(즉, 기존의 메인 프레임(322)을 전제로 한 설계로 하지 않을 수 없기) 때문에, 프레임의 중량을 크게 하여, 중량 밸런스를 무너뜨리고 있었다. 그 결과, 2분할형의 프레임 구조가 동전형 액추에이터의 가진 성능을 제한하는 한가지 원인이 되고 있었다. 또한 2분할형의 프레임은 2개의 부분을 연결하는 공정을 필요로 하여, 조립에 많은 공수를 요했다.
본 실시형태에서는, 제1 실시형태의 메인 프레임(322) 및 확장 프레임(324)에 대신하여, 일체형(one-piece)의 프레임(6322)이 사용된다. 이 구성에 의해, 프레임의 복수 부분을 연결하기 위한 구조를 설치할 필요가 없어지고, 또한 설계의 자유도를 높일 수 있기 때문에, 보다 경량이며, 보다 강성이 높고, 보다 중량 밸런스가 양호하며, 보다 적은 공수로 조립 가능한 프레임(6322)이 실현된다.
또한, 제1 실시형태에서는, 확장 프레임(324)에 XY 슬라이더(360)를 부착하기 위한 천판(322b)(본 실시형태의 베이스 플레이트(6362)에 상당한다.)이 일체로 형성되어 있지만, 본 실시형태에서는, 프레임(6322)과 베이스 플레이트(6362)가 별도의 부재로 되어 있다. 이것에 의해, XY 슬라이더(360)의 설계에 따라 프레임(6322)의 설계를 바꿀 필요가 없게 되어, 프레임(6322)의 설계 및 제조의 관리가 용이하게 된다. 또한 제1 실시형태와 마찬가지로, 프레임(6322)과 베이스 플레이트(6362)를 일체화해도 된다.
또한, 본 실시형태의 프레임(6322)은 제1∼ 제5 실시형태에 적용할 수도 있다.
이상이 본 발명의 예시적인 실시형태의 설명이다. 본 발명의 실시형태는 상기에 설명한 것에 한정되지 않고, 특허청구범위의 기재에 의해 표현된 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 명세서 중에 예시적으로 명시된 실시형태 등의 구성 및/또는 본 명세서 중의 기재로부터 당업자에게 자명한 실시형태 등의 구성을 적당히 조합한 구성도 본원의 실시형태에 포함된다.
상기의 각 실시형태는, 본 발명을 동전형의 가진 장치에 적용한 예이지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고, 다른 방식의 가진 유닛(예를 들면, 회전 전동기나 유압 회전 모터와 이송나사 기구 등의 회전-직동 변환 기구를 조합한 직동 가진 유닛, 리니어 모터 등)을 사용한 가진 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 서보모터와 볼 나사 기구를 사용한 가진 유닛에 본 발명을 적용할 수 있다.
또한 상기의 각 실시형태는 동전형 3축 동시 가진 장치에 본 발명을 적용한 예이지만, 당연하지만 본 발명은 1축 또는 2축의 가진 장치에도 적용할 수 있다.
또한 제1 실시형태에서는, 지지 유닛(350)(고정부 지지 기구)의 진동을 감쇠하는 완충 수단으로서 공기 스프링이 사용되고 있지만, 방진 효과가 있는 다른 종류의 스프링(예를 들면, 강제의 코일 스프링)이나 탄성체(방진 고무 등)를 사용하는 구성으로 할 수도 있다.
슬라이드 연결 기구의 각 축의 리니어 가이드의 수(1개, 2개, 3개, 4개, 5개 이상)나 배치는 진동 테이블의 크기, 공시체의 크기나 질량 분포, 시험 조건(주파수, 진폭) 등에 따라, 적당히 선택된다. 또한 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)나, 제3 실시형태의 YZ 슬라이더(2160), ZX 슬라이더(2260), XY 슬라이더(2360)가 구비하는 크로스 가이드의 수도 9개에 한하지 않고, 진동 테이블의 크기나 공시체의 하중, 시험 조건 등에 따라, 3개 이상의 임의의 수량으로 할 수 있다.
상기의 각 실시형태(단, 제5 실시형태를 제외한다.)에서는 리니어 가이드의 전동체로서 볼(RE)(구슬)이 사용되고 있지만, 롤러(굴림대)를 전동체로서 사용해도 된다.
상기의 각 실시형태(단, 제5 실시형태를 제외한다.)에서는 리니어 가이드에 8조의 부하 경로가 형성되어 있지만, 5조, 6조, 7조 또는 9조 이상의 다수의 부하 경로를 형성해도 된다. 또한 상기의 각 실시형태(단, 제5 실시형태를 제외한다.)의 리니어 가이드에는, 근접하여 형성된 경로쌍이 복수쌍 설치되어 있지만, 반드시 경로쌍을 기본단위로 하여 부하 경로를 설치할 필요는 없다. 복수의 부하 경로를 균등한 간격으로 형성해도 되고, 또는 완전히 불균등한 간격으로 형성해도 된다. 또한, 종래의 4조의 부하 경로를 갖는 4조열형의 리니어 가이드를 사용하는 것도 가능하다.
상기의 각 실시형태에서는, 연직 방향을 Z축 방향으로 칭하고 있지만, 연직 방향을 Y축 방향 또는 X축 방향으로 칭해도 된다. 또한 각 가진 방향을 수평 방향 또는 수직 방향으로 하는 것이 바람직하지만, 3축의 가진 방향의 2축 이상을 비수직 또한 비수평한 방향이 되도록 가진 장치를 배치해도 된다.
상기의 각 실시형태에서는, 크로스 가이드가 직교 2방향에 동일한 간격으로 정방 격자 형상으로 배치되어 있지만, 육방 격자 형상으로 배치(정삼각형 배열)해도 된다. 예를 들면, XY 슬라이더에 있어서, XY 평면 상의 정삼각형의 주기 구조(단위 격자)의 무게중심에 제1 방향의 크로스 가이드를 배치하고, 이 정삼각형의 각 정점에 제2 방향의 크로스 가이드를 배치하는 구성으로 할 수 있다.
상기의 제1 실시형태에서는, 피가진물을 진동 테이블(400) 내에 내고 들이기 위한 개구가 상자부(400a)의 상면에 형성되어 있지만, 이 개구를 상자부의 측면에 설치해도 된다.
상기의 제1 실시형태에서는, 진동 테이블(400)에 피가진물을 부착하기 위한 암나사(421)나 관통구멍(432, 442)이 설치되어 있지만, 피가진물을 부착하기 위한 다른 종류의 부착 구조(예를 들면, 고정 밴드, 클램프, 전자석 등)를 진동 테이블(400)에 설치해도 된다.
상기의 제1 실시형태는, 본 발명을 동전형의 가진 장치에 적용한 예이지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고, 다른 종류의 가진 유닛(예를 들면, 회전 전동기나 유압 회전 모터와 이송나사 기구 등의 회전-직동 변환 기구를 조합한 직동 가진 유닛, 리니어 모터, 유압 실린더 등)을 사용한 가진 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한 상기의 제1 실시형태의 가진 장치(1)는 2축 가진 장치에 본 발명을 적용한 예이지만, 본 발명은 1축 및 3축 가진 장치에 적용할 수도 있다.
상기의 각 실시형태는, 본 발명을 동전형의 가진 장치에 적용한 예이지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고, 다른 방식의 가진 유닛(예를 들면, 회전 전동기나 유압 회전 모터와 이송나사 기구 등의 회전-직동 변환 기구를 조합한 직동 가진 유닛, 리니어 모터 등)을 사용한 가진 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면, 국제공개 제2009/011433호에 기재된 서보모터와 볼 나사 기구를 사용한 가진 유닛에 본 발명을 적용할 수 있다.
또한 상기의 각 실시형태는 동전형 3축 동시 가진 장치에 본 발명을 적용한 예이지만, 당연하지만 본 발명은 1축 또는 2축의 가진 장치에도 적용할 수 있다.
또한 제1 실시형태에서는, 지지 유닛(350)(고정부 지지 기구)의 진동을 감쇠하는 완충 수단으로서 공기 스프링이 사용되고 있지만, 방진 효과가 있는 다른 종류의 스프링(예를 들면, 강제의 코일 스프링)이나 탄성체(방진 고무 등)를 사용하는 구성으로 할 수도 있다.
슬라이드 연결 기구의 각 축의 리니어 가이드의 수(1개, 2개, 3개, 4개, 5개 이상)나 배치는 진동 테이블의 크기, 공시체의 크기나 질량 분포, 시험 조건(주파수, 진폭) 등에 따라, 적당히 선택된다. 또한 제1 실시형태의 XY 슬라이더(360)나, 제3 실시형태의 YZ 슬라이더(2160), ZX 슬라이더(2260), XY 슬라이더(2360)가 구비하는 크로스 가이드의 수도 9개에 한하지 않고, 진동 테이블의 크기나 공시체의 하중, 시험 조건 등에 따라, 3개 이상의 임의의 수량으로 할 수 있다.
상기의 실시형태에서는, 리니어 가이드의 전동체로서 볼(RE)(구슬)이 사용되고 있지만, 롤러(굴림대)를 전동체로서 사용해도 된다.
상기의 실시형태에서는, 리니어 가이드에 8조의 부하 경로가 형성되어 있지만, 5조, 6조, 7조 또는 9조 이상의 다수의 부하 경로를 설치해도 된다. 또한 상기의 실시형태의 리니어 가이드에는, 근접하여 형성된 경로쌍이 복수쌍 설치되어 있지만, 반드시 경로쌍을 기본단위로 하여 부하 경로를 설치할 필요는 없다. 복수의 부하 경로를 균등한 간격으로 설치해도 되고, 또는 전혀 불균등한 간격으로 설치해도 된다.
또한, 상술한 각 실시형태의 구성요소의 일부를 제외한 것, 상술한 각 실시형태를 복수 조합한 것, 및 상술한 2 이상의 실시형태의 구성요소의 일부 또는 전부를 조합한 것도, 본 발명의 범위에 포함된다.
<보유(補遺)>
진동 테이블에 고정된 공시품을 직교 3축 방향으로 가진하는 3축 가진 장치가 알려져 있다. 직교 3축 방향으로 가진하기 위해서는, 예를 들면, 진동 테이블을 X축 방향으로 가진하는 X축 액추에이터와 진동 테이블을, 2축 슬라이더에 의해, X축과 직교하는 2방향(Y축 및 Z축 방향)으로 슬라이드 가능하게 연결할 필요가 있다. 일본 특개 2012-237736호 공보에는, 전동체를 구비하는 구름 베어링식의 리니어 가이드 웨이(이하, 「리니어 가이드」라고 약기한다.)를 사용한 2축 슬라이더를 채용함으로써, 고주파수 영역에서의 3축 가진을 가능하게 한 가진 장치가 기재되어 있다.
일본 특개 2012-237736호 공보에 기재된 가진 장치에서는, 진동 테이블과 수평 방향으로 구동하는 액추에이터(X축 액추에이터, Y축 액추에이터)를 연결하는 수평 구동용의 슬라이드 연결 기구(YZ 슬라이더, ZX 슬라이더)가 1개의 Y축 또는 X축 레일을 통하여 진동 테이블에 접속되어 있다.
즉, 특허문헌 1에 기재된 가진 장치는, 수평 구동용의 슬라이드 연결 기구에 가해지는 Y축(또는 X축) 주위의 힘의 모멘트를, 1개의 가는 Y축 레일(또는 X축 레일)만으로 받는 구성으로 되어 있기 때문에, Y축(또는 X축) 주위의 힘의 모멘트에 대한 강성이 Z축 주위의 힘의 모멘트에 대한 강성에 비해 낮게 되었다. 이것이 가진 장치의 고정밀도화(특히 높은 주파수 영역에 있어서의 가진 성능의 향상)를 방해하는 한가지 원인이 되고 있었다.
본 발명의 일측면은 상기의 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 슬라이드 연결 기구의 강성을 높임으로써, 가진 성능을 향상시키는 점에 있다.

Claims (65)

  1. 진동 테이블과,
    상기 진동 테이블을 X축 방향으로 가진하는 X축 가진 유닛과,
    상기 진동 테이블과 상기 X축 가진 유닛을 상기 X축 방향과 수직한 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 Y축 리니어 가이드 웨이
    를 구비하고,
    상기 Y축 리니어 가이드 웨이가
    상기 Y축 방향으로 연장되는 X축 레일과,
    상기 Y축 레일과 상기 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 Y축 캐리지
    를 구비하고,
    상기 Y축 캐리지와 상기 Y축 레일 사이에, 각각 복수의 전동체가 전동하는 5조 이상의 복수의 부하 경로가 형성된 가진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 경로가 8조 형성된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지에 상기 복수의 부하 경로의 각각에 대응하는 복수의 무부하 경로가 형성되고,
    상기 부하 경로와 상기 무부하 경로의 각 쌍이 양단끼리 연결되고, 상기 전동체가 순환하는 순환 경로가 형성된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 Y축 리니어 가이드 웨이가
    상기 전동체와 함께 상기 순환 경로를 따라 순환하여, 이 전동체끼리의 접촉을 방지하는 리테이너를 구비한 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지의 길이(L)가 70-160mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지의 길이(L)가 90-140mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지의 길이(L)가 110-130mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지의 길이(L)와 폭(W)의 비인 애스팩트비(L/W)가 0.65-1.5의 범위 내인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지의 길이(L)와 폭(W)의 비인 애스팩트비(L/W)가 0.7-1.4의 범위 내인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지의 길이(L)와 폭(W)의 비인 애스팩트비(L/W)가 0.75-1.35의 범위 내인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동체가 볼인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동체가 롤러인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  13. 진동 테이블과,
    상기 진동 테이블을 제1 방향으로 가진하는 제1 액추에이터와,
    상기 진동 테이블과 상기 제1 액추에이터를 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 슬라이드 연결 기구와,
    상기 제1 슬라이드 연결 기구를 상기 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 상기 진동 테이블에 부착된 카운터 밸런스부
    를 구비한 가진 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 카운터 밸런스부가
    추부와,
    완충부를 갖고,
    상기 추부가 상기 완충부를 통하여 상기 진동 테이블에 고정된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 추부가 평판 형상인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 완충부가 시트 형상인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 완충부가 엘라스토머를 포함하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충부가 상기 추부를 진동 테이블로부터 띄워서 지지하는 스페이서를 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카운터 밸런스부가
    상기 추부를 고정하는 복수의 볼트를 구비하고,
    상기 복수의 볼트에 의한 고정 간격이 100mm 이하인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 고정 간격이 50mm 이하인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충부가
    제1 추부와,
    상기 진동 테이블과 상기 제1 추부로 끼워진 제1 완충부와,
    제2 추부와,
    상기 제1 추부와 상기 제2 추부로 끼워진 제2 완충부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 완충부가
    제3 추부와,
    상기 제2 추부와 상기 제3 추부로 끼워진 제3 완충부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제1 추부가 제1 볼트에 의해 상기 진동 테이블에 고정되고,
    상기 제2 추부가 제2 볼트에 의해 상기 제1 추부에 고정되고,
    상기 제3 추부가 제3 볼트에 의해 상기 제2 추부에 고정된
    것을 특징으로 하는 가진 장치.
  24. X축, Y축 및 Z축 방향이 서로 직교하는 3방향이며,
    진동 테이블과,
    상기 진동 테이블을 상기 X축 방향으로 가진하는 X축 액추에이터와,
    상기 진동 테이블을 상기 Y축 방향으로 가진하는 Y축 액추에이터와,
    상기 진동 테이블을 상기 Z축 방향으로 가진하는 Z축 액추에이터와,
    상기 진동 테이블과 상기 X축 액추에이터를 상기 Y축 및 상기 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 YZ 슬라이드 연결 기구와,
    상기 진동 테이블과 상기 Y축 액추에이터를 상기 Z축 및 상기 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 ZX 슬라이드 연결 기구와,
    상기 진동 테이블과 상기 Z축 액추에이터를 상기 X축 및 상기 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 XY 슬라이드 연결 기구와,
    상기 YZ 슬라이드 연결 기구를 상기 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 상기 진동 테이블에 부착된 X축 카운터 밸런스부와,
    상기 ZX 슬라이드 연결 기구를 상기 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 상기 진동 테이블에 부착된 Y축 카운터 밸런스부와,
    상기 XY 슬라이드 연결 기구를 상기 진동 테이블에 부착함으로써 발생하는 피가진부의 언밸런스를 보상하는, 상기 진동 테이블에 부착된 Z축 카운터 밸런스부를 구비한 가진 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 XY 슬라이드 연결 기구가
    X축 방향의 직선 운동을 안내하는 X축 리니어 가이드 웨이와,
    Y축 방향의 직선 운동을 안내하는 Y축 리니어 가이드 웨이
    를 구비하고,
    상기 진동 테이블과 상기 Z축 액추에이터가 상기 X축 리니어 가이드 웨이 및 상기 Y축 리니어 가이드 웨이를 통하여 연결된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 X축 리니어 가이드 웨이가
    상기 X축 방향으로 연장되는 X축 레일과,
    상기 X축 레일과 상기 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 X축 캐리지를 구비하고,
    상기 Y축 리니어 가이드 웨이가
    상기 Y축 방향으로 연장되는 Y축 레일과,
    상기 Y축 레일과 상기 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 걸어 맞추어지는 Y축 캐리지를 구비한 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 X축 캐리지와 상기 X축 레일 사이에, 각각 복수의 전동체가 전동하는 8조의 부하 경로가 형성된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 Y축 캐리지가 상기 X축 캐리지에 고정됨으로써, 상기 X축 리니어 가이드 웨이와 상기 Y축 리니어 가이드 웨이가 연결되어 크로스 가이드를 형성하고,
    상기 크로스 가이드의 X축 레일 및 Y축 레일의 일방이 상기 진동 테이블에 부착되고, 타방이 상기 X축 액추에이터에 부착된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 XY 슬라이드 연결 기구가 복수의 상기 크로스 가이드를 구비하고,
    상기 복수의 크로스 가이드가
    상기 X축 레일이 상기 진동 테이블에 부착된 제1 방향의 크로스 가이드와,
    상기 Y축 레일이 상기 진동 테이블에 부착된 제2 방향의 크로스 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 XY 슬라이드 연결 기구가
    복수의 상기 제1 방향의 크로스 가이드와,
    복수의 상기 제2 방향의 크로스 가이드를 구비하고,
    상기 복수의 제1 방향의 크로스 가이드와 상기 복수의 제2 방향의 크로스 가이드가 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향의 2방향에서 번갈아 배치된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 XY 슬라이드 연결 기구가 상기 제1 방향의 크로스 가이드와 상기 제2 방향의 크로스 가이드를 동수 구비한 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 크로스 가이드가 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향에 격자 형상으로 배치된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  33. 진동 테이블과,
    상기 진동 테이블을 제1 방향으로 가진하는 제1 액추에이터와,
    상기 진동 테이블과 상기 제1 액추에이터를 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 슬라이드 연결 기구를 구비하고,
    상기 진동 테이블에는 미리 소정의 언밸런스가 부여되어 있어,
    상기 제1 슬라이드 연결 기구의 일부 및 상기 진동 테이블을 포함하는 피가진부의 무게중심이 상기 진동 테이블의 중심에 일치하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  34. 진동 테이블과,
    상기 진동 테이블을 수평 방향인 X축 방향으로 구동하는 X축 액추에이터와,
    상기 진동 테이블과 상기 X축 액추에이터를 상기 X축 방향에 수직한 수평 방향인 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제1 연결 기구를 구비하고,
    상기 제1 연결 기구가 연직 방향인 Z축 방향에 간격을 두고 배치된, 상기 진동 테이블과 상기 X축 액추에이터를 상기 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는, 한 쌍의 리니어 가이드 웨이를 구비한 가진 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 진동 테이블을 상기 Y축 방향으로 구동하는 Y축 액추에이터와,
    상기 진동 테이블과 상기 Y축 액추에이터를 상기 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 제2 연결 기구를 구비하고,
    상기 제2 연결 기구가 상기 Z축 방향에 간격을 두고 배치된, 상기 진동 테이블과 상기 Y축 액추에이터를 상기 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는, 한 쌍의 리니어 가이드 웨이를 구비한 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 진동 테이블을 상기 Z축 방향으로 구동하는 Z축 액추에이터를 구비하고,
    상기 제1 연결 기구가 상기 진동 테이블과 상기 X축 액추에이터를 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향의 양방향으로 슬라이드 가능하게 연결하고,
    상기 제2 연결 기구가 상기 진동 테이블과 상기 Y축 액추에이터를 상기 X축 방향 및 상기 Z축 방향의 양방향으로 슬라이드 가능하게 연결하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  37. 제 34 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리니어 가이드 웨이가
    슬라이드 방향으로 연장되는 레일과,
    상기 레일 위를 주행하는 캐리지를 구비한 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 레일이 상기 진동 테이블에 부착된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 리니어 가이드 웨이의 일방이 상기 진동 테이블의 상단부에 부착되고,
    상기 한 쌍의 리니어 가이드 웨이의 타방이 상기 진동 테이블의 하단부에 부착된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  40. 피가진물이 부착되는 진동 테이블과,
    상기 진동 테이블을 소정 방향으로 가진하는 가진 유닛을 구비하고,
    상기 피가진물을 상기 진동 테이블에 부착했을 때, 상기 소정 방향에 수직한 투영 평면 상으로의 상기 피가진물의 무게중심의 투영이 이 투영 평면 상으로의 상기 가진 유닛의 가동부의 투영에 포함되도록 구성된 가진 장치.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 진동 테이블의 무게중심의 상기 투영 평면 상으로의 투영이 이 투영 평면 상으로의 상기 가진 유닛의 가동부의 투영에 포함되는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  42. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서,
    상기 진동 테이블의 무게중심이 이 진동 테이블의 외형의 중심에 배치된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  43. 제 40 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이 상기 피가진물을 수용 가능한 중공부를 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이 대략 상자형인 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이
    상기 피가진물을 상기 중공부에 내고 들이기 위한 제1 개구가 일면에 형성된 상자부와,
    상기 제1 개구를 가로막는 덮개부를 구비한 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  46. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 중공부가 상기 진동 테이블의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  47. 제 43 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이
    바닥판과,
    상기 바닥판의 가장자리부로부터 수직하게 돌출한 프레임부를 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 프레임부의 내부에 배치된, 상기 바닥판으로부터 수직하게 돌출한 격자 형상의 중판을 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 중판이 상기 바닥판 및 상기 프레임부에 접합된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  50. 제 43 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이
    상기 피가진물과 외부 장치를 접속하는 긴 물체가 계속 통과시켜지는 제2 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  51. 제 40 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가진 유닛이
    상기 진동 테이블을 수평 방향인 X축 방향으로 가진하는 X축 가진 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 가진 유닛이
    상기 진동 테이블을 상기 X축 방향에 수직한 수평 방향인 Y축 방향으로 가진하는 Y축 가진 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  53. 제 40 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가진 유닛이
    상기 진동 테이블을 연직 방향인 Z축 방향으로 가진하는 Z축 가진 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  54. 제 40 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이 바닥판을 갖고,
    상기 바닥판에 상기 피가진물을 부착하기 위한 부착 구조가 설치된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  55. 제 40 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 테이블이 벽부를 갖고,
    상기 벽부에 상기 피가진물을 부착하기 위한 부착 구조가 설치된 것을 특징으로 하는 가진 장치.
  56. 대략 통 형상의 고정부와,
    그 적어도 일부가 상기 고정부의 중공부 내에 수용되고, 상기 고정부의 축선 방향으로 왕복 구동되는 가동부와,
    상기 가동부를 상기 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 측방으로부터 지지하는 가동부 지지 기구를 구비하고,
    상기 가동부가
    그 선단측의 부분이 상기 가동부 지지 기구에 의해 지지된 프레임과,
    상기 프레임의 후단에 부착된 코일을 구비하고,
    상기 프레임이 일체로 형성된 동전형 액추에이터.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 가동부 지지 기구가 리니어 가이드 웨이를 구비하고,
    상기 리니어 가이드 웨이가
    상기 고정부의 축선 방향으로 연장되는 레일과,
    상기 레일 위를 전동 가능한 복수의 전동체와,
    상기 전동체를 통하여 상기 레일 위를 이동 가능한 캐리지를 구비하고,
    상기 레일과 상기 캐리지 사이에, 각각 복수의 상기 전동체가 전동하는 8조의 부하 경로가 형성된 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  58. 대략 통 형상의 고정부와,
    그 적어도 일부가 상기 고정부의 중공부 내에 수용되고, 상기 고정부의 축선 방향으로 왕복 구동되는 가동부와,
    상기 가동부를 상기 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 측방으로부터 지지하는 가동부 지지 기구를 구비하고,
    상기 가동부 지지 기구가 리니어 가이드 웨이를 구비하고,
    상기 리니어 가이드 웨이가
    상기 고정부의 축선 방향으로 연장되는 레일과,
    상기 레일 위를 전동 가능한 복수의 전동체와,
    상기 전동체를 통하여 상기 레일 위를 이동 가능한 캐리지를 구비하고,
    상기 레일과 상기 캐리지 사이에, 각각 복수의 상기 전동체가 전동하는 8조의 부하 경로가 형성된 동전형 액추에이터.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 가동부가
    그 선단측의 부분이 상기 가동부 지지 기구에 의해 지지된 프레임과,
    상기 프레임의 후단에 부착된 코일을 구비하고,
    상기 프레임이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  60. 제 57 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레일이 상기 가동부에 고정되고,
    상기 러너 블록이 상기 고정부에 고정된 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  61. 제 56 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동부 지지 기구가, 상기 중공부 밖으로 돌출한 부분에서, 상기 가동부의 프레임을 지지하는 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  62. 제 56 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동부 지지 기구가
    상기 고정부의 축선 방향에서의 일단면과 상기 리니어 가이드 웨이를 연결하는 가이드 프레임을 구비한 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  63. 제 56 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 리니어 가이드 웨이를 구비하고,
    상기 복수의 리니어 가이드 웨이가, 상기 가동부의 축선의 주위에, 둘레 방향에 동일한 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  64. 제 56 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2쌍의 상기 가동부 지지 기구를 구비하고,
    상기 가동부는 상기 2쌍의 가동부 지지 기구에 의해 직교 2방향에서 양측으로부터 끼워진 것을 특징으로 하는 동전형 액추에이터.
  65. 제 63 항 또는 제 64 항 중 어느 한 항에 기재된 동전형 액추에이터와,
    상기 동전형 액추에이터의 가동부에 연결된 진동 테이블을 구비한 것을 특징으로 하는 동전형 가진 장치.
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