WO2023195501A1

WO2023195501A1 - 試験装置、ヘッジトリマー、及び電動アクチュエーター

Info

Publication number: WO2023195501A1
Application number: PCT/JP2023/014153
Authority: WO
Inventors: 繁松本; 進一松本; 一宏村内; 博至宮下; 正巳鈴木
Original assignee: 国際計測器株式会社
Priority date: 2022-04-08
Filing date: 2023-04-05
Publication date: 2023-10-12
Also published as: TW202406637A

Abstract

本発明は、電動機を備えた装置の省電力性を改善する。　本発明の一実施形態に係る振動試験装置は、被加振物が取り付けられる振動テーブルと、振動テーブルを所定方向に加振する電動アクチュエーターと、電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備える。電動アクチュエーターは、正転と逆転を切り替え可能な電動機と、電源から電力が供給され、コントローラに制御されて振動テーブルを所望の振幅及び周波数で加振する駆動電力を電動機に供給する駆動装置を含む。駆動装置は、振動テーブルを所望の振幅及び周波数で加振した際に、電動機から回生される電力のうち電動機の加速で消費されなかった電力を電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む。

Description

試験装置、ヘッジトリマー、及び電動アクチュエーター

　本発明は、試験装置、ヘッジトリマー、及び電動アクチュエーター
に関する。

　一般に、機械製品や機械部品は、輸送時や使用時に繰り返し荷重を受ける。繰り返し荷重を受けた物体は、疲労によって破損したり、形状や特性が変化することがある。そのため、機械製品や機械部品を開発する際には、サンプル（試験片）に繰り返し荷重を加えて挙動を観察することが望ましい。

　このような目的のために、振動試験装置が使用される。従来、油圧式アクチュエーターを備えた振動試験装置が用いられていた。しかし、油圧式の振動試験装置は、油圧式アクチュエーターに起因した課題（例えば、エネルギー効率が低い、オイルタンクや油圧配管等の大規模な油圧供給設備の設置を要する、定期的に大量の作動油の交換を要する、作動油の漏洩による作業環境・土壌汚染等等）があり、改善が求められていた。最近は、油圧式アクチュエーターの代わりにサーボモーターを採用した振動試験装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００９／０１１４３３号

　サーボモーター式の振動試験装置では、油圧式の振動試験装置に比べて消費電力を抑えることができるが、特許文献１に記載されるように短い周期でサーボモーターの回転方向を切り換える場合の電力消費についてはまだまだ改善の余地がある。このような課題は、加振試験装置に限らず、電動機が繰り返し往復駆動される各種装置においても同様に生じうる。

　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電動機を備えた装置の省電力性を改善することを目的とする。

　本発明の一態様によれば、被加振物が取り付けられる振動テーブルと、前記振動テーブルを所定方向に加振する電動アクチュエーターと、前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、前記電動アクチュエーターは、正転と逆転を切り替え可能な電動機と、電源から電力が供給され、前記コントローラに制御されて前記振動テーブルを所望の振幅及び周波数で加振する駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置を含み、前記駆動装置は、前記振動テーブルを前記所望の振幅及び周波数で加振した際に、前記電動機から回生される電力のうち前記電動機の加速で消費されなかった電力を前記電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む、振動試験装置が提供される。

　本発明の一実施形態によれば、電動機を備えた装置の省電力性を改善することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る振動試験装置の平面図である。第１実施形態の第１アクチュエーターの側面図である。第１実施形態の第１アクチュエーターの平面図である。第１実施形態のテーブル及び第３アクチュエーターの側面図である。第１実施形態のテーブル及び第３アクチュエーターの側面図である。第１実施形態の制御システムの概略構成を示すブロック図である。第１実施形態の給電システムの概略構成を示すブロック図である。第１実施形態の給電システムの回路構成を示す図である。（ａ）は本発明の第１実施形態のサーボモーターの１サイクルの駆動波形であり、（ｂ）は、サーボモーターの１サイクルのうちの前半におけるサーボモーターの回転数［ｒｐｍ］を表したグラフであり、（ｃ）は、サーボモーターの１サイクルのうちの後半におけるサーボモーターの回転数を表したグラフであり、（ｄ）は、サーボモーターの１サイクルのうちの前半におけるサーボモーターのトルク［Ｎｍ］を表したグラフであり、（ｅ）は、サーボモーターの１サイクルのうちの後半におけるサーボモーターのトルクを表したグラフである。本発明の第１実施形態と従来のモーターの動作を対比する図である。本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験装置の外観図である。本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験装置の外観図である。第２実施形態のトルク発生装置の内部構造を示した図である。第２実施形態の給電システムの概略構成を示すブロック図である。本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置の側面図である。第３実施形態の第１駆動部の側面図である。第３実施形態の給電システムの概略構成を示すブロック図である。本発明の第４実施形態の引張圧縮試験装置の側面図である。第４実施形態の引張圧縮試験装置の正面図である。第４実施形態の給電システムの概略構成を示すブロック図である。本発明の第５実施形態に係る衝突模擬試験装置の斜視図である。第５実施形態に係る衝突模擬試験装置の試験部及びベルト機構の構造を示す斜視図である。第５実施形態に係る電動アクチュエーターの斜視図である。第５実施形態に係る電動アクチュエーターの概略構造を示した平面図である。第５実施形態の連接棒の側面図である。第５実施形態のクランクシャフトの側面図である。本発明の第６実施形態に係るユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置の基本構成を示す側面図である。第６実施形態においてスピンドルを回転駆動する方法を模式的に示したものである。本発明の第７実施形態に係るバランス測定装置の測定部の正面図である。第７実施形態に係るバランス測定装置の測定部の側面図である。本発明の第８実施形態に係るヘッジトリマーの斜視図である。第８実施形態に係るヘッジトリマーの側面図である。第８実施形態に係るヘッジトリマーの平面図である。第９実施形態に係る電動アクチュエーターの給電システムの概略構成を示したブロック図である。本発明の第１０実施形態に係る電動アクチュエーターの給電システムの概略構成を示したブロック図である。本発明の第１１実施形態に係る電動アクチュエーターの給電システムの概略構成を示したブロック図である。本発明の第１２実施形態に係るヘッジトリマーの側面図である。第１２実施形態に係るヘッジトリマーの平面図である。電動アクチュエーターの給電システムの概略構成の変形例を示したブロック図である。電動アクチュエーターの給電システムの概略構成の別の変形例を示したブロック図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の又は対応する構成要素には、同一の又は対応する符号を付して、重複する説明を省略する。また、各図において、符号が共通する事項が複数表示される場合は、必ずしもそれらの複数の表示の全てに符号を付さず、それらの複数の表示の一部について符号の付与を適宜省略する。

（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る振動試験装置（加振装置）１０００の平面図である。本実施形態の振動試験装置１０００は、原動機として複数の電動機を備え、従来よりも少ない電力消費で動作可能な省電力電動機システムであり、当該省電力電動機システムを備えた省電力試験システムである。振動試験装置１０００は、振動試験の対象であるワークをテーブル１１００の上に固定し、第１、第２、第３アクチュエーター１２００、１３００、１４００を用いてテーブル１１００及びその上のワークを直交３軸方向に加振可能になっている。ワークは被加振物であり、テーブル１１００は被加振物が取り付けられた振動テーブルの一例である。なお、以下の説明においては、第１アクチュエーター１２００がテーブル１１００を加振する方向（図１における上下方向）をＸ軸方向、第２アクチュエーター１３００がテーブル１１００を加振する方向（図１における左右方向）をＹ軸方向、第３アクチュエーター１４００がテーブルを加振する方向、すなわち鉛直方向（図１において、紙面に垂直な方向）をＺ軸方向と定義する。なお、Ｘ軸方向とＹ軸方向は、互いに直交する水平方向である。

　第１アクチュエーター１２００、第２アクチュエーター１３００及び第３アクチュエーター１４００は、それぞれ振動テーブル１１００を所定方向に加振する電動アクチュエーターであり、それぞれサーボモーター１５０（１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚ）を備えている。サーボモーター１５０は、例えば、超低慣性高出力タイプのＡＣサーボモーターであり、正転と逆転を切り替え可能な電動機である。このような超低慣性かつ高出力のサーボモーター１５０を使用することにより、１００Ｈｚ以上の高い周波数での繰り返し往復駆動（正逆反転駆動）が可能になっている。

　第１、第２、第３アクチュエーター１２００、１３００、１４００は、夫々ベースプレート１２０２、１３０２、１４０２上にモーターや動力伝達部材等が取り付けられた構成となっている。このベースプレート１２０２、１３０２、１４０２は、図示されていないボルトによって、装置ベース１００２上に固定されている。

　次に、第１アクチュエーター１２００の構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る第１アクチュエーター１２００をＹ軸方向に（図１における右側から左側へ向かって）見た側面図である。また、図３は、第１アクチュエーター１２００の平面図である。図２及び図３において、内部構造を示すために一部が断面図で示されている。なお、以下の説明においては、第１アクチュエーター１２００からテーブル１１００に向かうＸ軸に沿った方向を「Ｘ軸正の方向」、テーブル１１００から第１アクチュエーターに向うＸ軸に沿った方向を「Ｘ軸負の方向」と定義する。

　図２に示されるように、ベースプレート１２０２の上には、互いに溶接等（溶接、ろう付け、接着、ねじ固定、かしめ及びその他の固定方法。以下同じ。）で固定された複数のはり１２２２ａや天板１２２２ｂからなるフレーム１２２２が溶接等によって固定されている。また、テーブル１１００（図１）を加振するための駆動機構１２１０や駆動機構１２１０による加振運動をテーブル１１００に伝達させるための連結機構１２３０を支持するための支持機構１２４０の底板１２４２が、フレーム１２２２の天板１２２２ｂの上に図示されていないボルトを介して固定されている。

　駆動機構１２１０は、サーボモーター１５０Ｘ、カップリング１２６０、軸受部１２１６、ボールねじ１２１８及びボールナット１２１９を有している。カップリング１２６０は、サーボモーター１５０Ｘの駆動軸１５０ａとボールねじ１２１８とを連結する。また、軸受部１２１６は、支持機構１２４０の底板１２４２に対して垂直に溶接等で固定された軸受支持プレート１２４４によって支持されており、ボールねじ１２１８を回転可能に支持している。ボールナット１２１９は、その軸回りに移動しないよう軸受支持プレート１２４４によって支持されつつ、ボールねじ１２１８と係合する。そのため、サーボモーター１５０Ｘを駆動すると、ボールねじが回転して、ボールナット１２１９がその軸方向（すなわちＸ軸方向）に進退する。このボールナット１２１９の運動が、連結機構１２３０を介してテーブル１１００に伝達されることによって、テーブル１１００はＸ軸方向に駆動される。そして、短い周期でサーボモーター１５０Ｘの回転方向を切り換えるようサーボモーター１５０Ｘを制御することによって、テーブル１１００を所望の振幅及び周期でＸ軸方向に加振することができる。

　支持機構１２４０の底板１２４２の上面には、モーター支持プレート１２４６が垂直に溶接等で固定されている。モーター支持プレート１２４６の一面（Ｘ軸負の方向側の面）には、駆動軸１５０ａがモーター支持プレート１２４６と垂直になるよう、サーボモーター１５０Ｘが片持ち支持されている。モーター支持プレート１２４６には、開口部１２４６ａが設けられており、サーボモーター１５０Ｘの駆動軸１５０ａはこの開口部１２４６ａを貫通し、モーター支持プレート１２４６の他面側でボールねじ１２１８と連結される。

　なお、サーボモーター１５０Ｘがモーター支持プレート１２４６に片持ち支持されているため、モーター支持プレート１２４６には、特に底板１２４２との固定部において、大きな曲げ応力が加わる。この曲げ応力を緩和するために、底板１２４２とモーター支持プレート１２４６との間には、リブ１２４８が設けられている。

　軸受部１２１６は、一対の軸受（例えば、正面組合せで組み合わされた一対のアンギュラ球軸受１２１６ａ、１２１６ｂ。Ｘ軸負の方向側にあるものが軸受１２１６ａであり、Ｘ軸正の方向側にあるものが軸受１２１６ｂである。）を有している。軸受１２１６ａ、１２１６ｂは、軸受支持プレート１２４４の中空部の中に収納されている。軸受１２１６ｂの一面（Ｘ軸正の方向側の面）には、軸受押圧プレート１２１６ｃが設けられており、この軸受押圧プレート１２１６ｃをボルト１２１６ｄを用いて軸受支持プレート１２４４に固定することによって、軸受１２１６ｂはＸ軸負の方向に押し込まれる。また、ボールねじ１２１８において、軸受部１２１６に対してＸ軸負の方向側に隣接する円筒面には、ねじ部１２１８ａが形成されている。このねじ部１２１８ａには、内周にめねじが形成されたカラー１２１７が取り付けられるようになっている。カラー１２１７をボールねじ１２１８に対して回動させてＸ軸正の方向に移動させることによって、軸受１２１６ａはＸ軸正の方向に押し込まれる。このように、軸受１２１６ａと１２１６ｂが、互いに近づく方向に押し込まれるようになっているので、両者が互いに密着して好適なプリロードが軸受１２１６ａ、１２１６ｂに付与される。

　次に、連結機構１２３０の構成について説明する。連結機構１２３０は、直動部１２３２、一対のＹ軸レール１２３４、一対のＺ軸レール１２３５、中間ステージ１２３１、一対のＸ軸レール１２３７、一対のＸ軸ランナーブロック１２３３（キャリッジ）及びランナーブロック取付部材１２３８を有している。なお、Ｘ軸レール１２３７と１つ以上のＸ軸ランナーブロック１２３３によりガイドウエイ形循環式リニア軸受（以下「リニアガイド」という。）が構成される。同様に、Ｙ軸レール１２３４と１つ以上のＹ軸ランナーブロック１２３１ａ並びにＺ軸レール１２３５と１つ以上のＺ軸ランナーブロック１２３１ｂにより、それぞれリニアガイドが構成される。「ランナーブロック」は、「キャリッジ」とも呼ばれ、レールの延長方向へ走行可能にレールと係合する。

　直動部１２３２は、ボールナット１２１９に固定されている。また、一対のＹ軸レール１２３４は、共にＹ軸方向に伸びるレールであり、直動部１２３２のＸ軸正の方向側の端部に、上下方向に並べて固定されている。また、一対のＺ軸レール１２３５は、共にＺ軸方向に伸びるレールであり、テーブル１１００のＸ軸負の方向側の端部に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。中間ステージ１２３１は、このＹ軸レール１２３４の各々と係合するＹ軸ランナーブロック１２３１ａがＸ軸負の方向側の面に、Ｚ軸レール１２３５の各々と係合するＺ軸ランナーブロック１２３１ｂがＸ軸正の方向側の面に設けられているブロックであり、Ｙ軸レール１２３４及びＺ軸レール１２３５の双方に対してスライド可能に構成されている。

　すなわち、中間ステージ１２３１は、テーブル１１００に対してＺ軸方向にスライド可能であり、且つ、直動部１２３２に対してＹ軸方向にスライド可能である。従って、テーブル１１００に対して直動部１２３２はＹ軸方向及びＺ軸方向にスライド可能となっている。このため、他のアクチュエーター１３００及び／又は１４００によってテーブル１１００がＹ軸方向及び／又はＺ軸方向に加振されても、それによって直動部１２３２が変位することはない。すなわち、テーブル１１００のＹ軸方向及び／又はＺ軸方向の変位に起因する曲げ応力が、ボールねじ１２１８や軸受部１２１６、カップリング１２６０などに加わることはない。

　一対のＸ軸レール１２３７は、共にＸ軸方向に伸びるレールであり、支持機構１２４０の底板１２４２の上に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。Ｘ軸ランナーブロック１２３３は、このＸ軸レール１２３７の各々と係合し、Ｘ軸レール１２３７に沿ってスライド可能となっている。ランナーブロック取付部材１２３８は、Ｙ軸方向両側に向って張り出すように直動部１２３２の底面に固定された部材であり、Ｘ軸ランナーブロック１２３３はランナーブロック取付部材１２３８の底部に固定されている。このように、直動部１２３２は、ランナーブロック取付部材１２３８及びＸ軸ランナーブロック１２３３を介してＸ軸レール１２３７にガイドされており、これによって、Ｘ軸方向のみに移動可能となっている。

　このように、直動部１２３２の移動方向がＸ軸方向のみに制限されているため、サーボモーター１５０Ｘを駆動してボールねじ１２１８を回動させると、直動部１２３２及びこの直動部１２３２に連結されたテーブル１１００は、Ｘ軸方向に進退する。

　また、支持機構１２４０の底板１２４２の上には、Ｘ軸ランナーブロック１２３３をＸ軸方向両側から挟むように配置された規制ブロック１２３６が設けられている。この規制ブロック１２３６は、直動部１２３２の移動範囲を制限するためのものである。すなわち、サーボモーター１５０Ｘを駆動させて直動部１２３２をＸ軸正の方向に向って移動させ続けると、最終的には、Ｘ軸正の方向側に配置された規制ブロック１２３６とランナーブロック取付部材１２３８とが接触し、それ以上直動部１２３２はＸ軸正の方向に移動できなくなる。直動部１２３２をＸ軸負の方向に向って移動させ続ける場合も同様であり、Ｘ軸負の方向側に配置された規制ブロック１２３６とランナーブロック取付部材１２３８とが接触して、それ以上直動部１２３２はＸ軸負の方向に移動できなくなる。

　以上説明した第１アクチュエーター１２００と第２アクチュエーター１３００とは、設置される方向が異なる（Ｘ軸とＹ軸が入れ代わる）点を除いては同一の構造である。従って、第２アクチュエーター１３００については詳細な説明は省略する。

　次に、本発明の実施形態による第３アクチュエーター１４００の構成について説明する。図４は、テーブル１１００及び第３アクチュエーター１４００をＸ軸方向から（図４において下方から上方へ向かって）見た側面図である。この側面図も、内部構造を示すために一部が断面図で示されている。また、図５は、本発明の実施形態によるテーブル１１００及び第３アクチュエーター１４００をＹ軸方向から（図１の左側から右側へ向かって）見た側面図である。図５も、内部構造を示すために一部が断面図で示されている。なお、以下の説明においては、第２アクチュエーター１３００からテーブル１１００に向うＹ軸に沿った方向をＹ軸正の方向、テーブル１１００から第２アクチュエーター１３００に向うＹ軸に沿った方向をＹ軸負の方向と定義する。

　図４及び図５に示されるように、ベースプレート１４０２上には、鉛直方向に伸びる複数のはり１４２２ａと、この複数のはり１４２２ａを上から覆うように配置された天板１４２２ｂからなるフレーム１４２２が設けられている。各はり１４２２ａは、下端がベースプレート１４０２の上面に、上端が天板１４２２ｂの下面に、それぞれ溶接等で固定されている。また、支持機構１４４０の軸受支持プレート１４４２が、フレーム１４２２の天板１４２２ｂの上に図示されていないボルトを介して固定されている。この軸受支持プレート１４４２は、テーブル１１００（図１）を上下方向に加振するための駆動機構１４１０や、駆動機構１４１０による加振運動をテーブルに伝達させるための連結機構１４３０を支持するための部材である。

　駆動機構１４１０は、サーボモーター１５０Ｚ、カップリング１４６０、軸受部１４１６、ボールねじ１４１８、及びボールナット１４１９を有している。カップリング１４６０は、サーボモーター１５０Ｚの駆動軸１５０ａとボールねじ１４１８とを連結するものである。また、軸受部１４１６は、前述の軸受支持プレート１４４２に固定されており、ボールねじ１４１８を回転可能に支持するようになっている。ボールナット１４１９は、その軸回りに移動しないよう軸受支持プレート１４４２によって支持されつつ、ボールねじ１４１８と係合する。そのため、サーボモーター１５０Ｚを駆動すると、ボールねじが回転して、ボールナット１４１９がその軸方向（すなわちＺ軸方向）に進退する。このボールナット１４１９の運動が、連結機構１４３０を介してテーブル１１００に伝達されることによって、テーブル１１００はＺ軸方向に駆動される。そして、短い周期でサーボモーター１５０Ｚの回転方向を切り換えるようサーボモーター１５０Ｚを制御することによって、テーブル１１００を所望の振幅及び周期でＺ軸方向（上下方向）に加振することができる。

　支持機構１４４０の軸受支持プレート１４４２の下面から、２枚の連結プレート１４４３を介して、水平方向（ＸＹ平面）に広がるモーター支持プレート１４４６が固定されている。モーター支持プレート１４４６の下面には、サーボモーター１５０Ｚが吊り下げられ、固定されている。モーター支持プレート１４４６には、開口部１４４６ａが設けられており、サーボモーター１５０Ｚの駆動軸１５０ａはこの開口部１４４６ａを貫通し、モーター支持プレート１４４６の上面側でボールねじ１４１８と連結される。

　なお、本実施形態においては、フレーム１４２２の高さよりもサーボモーター１５０Ｚの軸方向（上下方向、Ｚ軸方向）の寸法が大きいため、サーボモーター１５０Ｚの大部分は、ベースプレート１４０２よりも低い位置に配置される。このため、装置ベース１００２には、サーボモーター１５０Ｚを収納するための空洞部１００２ａが設けられている。また、ベースプレート１４０２には、サーボモーター１５０Ｚを通すための開口１４０２ａが設けられている。

　軸受部１４１６は、軸受支持プレート１４４２を貫通するように設けられている。なお、軸受部１４１６の構造は、第１アクチュエーター１２００における軸受部１２１６（図２、図３）と同様であるので、詳細な説明は省略する。

　次に、連結機構１４３０の構成について説明する。連結機構１４３０は、可動フレーム１４３２、一対のＸ軸レール１４３４、一対のＹ軸レール１４３５、複数の中間ステージ１４３１、二対のＺ軸レール１４３７、及び二対のＺ軸ランナーブロック１４３３を有している。

　可動フレーム１４３２は、ボールナット１４１９に固定された枠部１４３２ａと、枠部１４３２ａの上端に固定された天板１４３２ｂと、天板１４３２ｂのＸ軸方向両縁から下方に伸びるよう固定された側壁１４３２ｃを有している。一対のＹ軸レール１４３５は、共にＹ軸方向に伸びるレールであり、可動フレーム１４３２の天板１４３２ｂの上面に、Ｘ軸方向に並べて固定されている。また、一対のＸ軸レール１４３４は、共にＸ軸方向に伸びるレールであり、テーブル１１００の下面に、Ｙ軸方向に並べて固定されている。中間ステージ１４３１は、Ｘ軸レール１４３４と係合するＸ軸ランナーブロック１４３１ａが上部に、Ｙ軸レール１４３５の各々と係合するＹ軸ランナーブロック１４３１ｂが下部に設けられているブロックであり、Ｘ軸レール１４３４及びＹ軸レール１４３５の双方に対してスライド可能に構成されている。なお、中間ステージ１４３１は、Ｘ軸レール１４３４とＹ軸レール１４３５とが交差する位置毎に一つずつ設けられている。Ｘ軸レール１４３４とＹ軸レール１４３５は、夫々２つずつ設けられているので、Ｘ軸レール１４３４とＹ軸レール１４３５とは４箇所で交差する。従って、本実施形態においては、４つの中間ステージ１４３１が使用される。

　このように、中間ステージ１４３１の各々は、テーブル１１００に対してＸ軸方向にスライド可能であり、且つ、可動フレーム１４３２に対してＹ軸方向にスライド可能である。すなわち、テーブル１１００に対して可動フレーム１４３２はＸ軸方向及びＹ軸方向にスライド可能となっている。このため、他のアクチュエーター１２００及び／又は１３００によってテーブル１１００がＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に加振されたとしても、それによって可動フレーム１４３２が変位することはない。すなわち、テーブル１１００のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向の変位に起因する曲げ応力がボールねじ１４１８や軸受部１４１６、カップリング１４６０などに加わることはない。

　また、本実施形態においては、可動フレーム１４３２には比較的大重量のテーブル１１００及びワークを支えるため、Ｘ軸レール１４３４及びＹ軸レール１４３５の間隔を、第１アクチュエーター１２００のＹ軸レール１２３４及びＺ軸レール１２３５と比べて広くとっている。このため、第１アクチュエーター１２００と同様に一つの中間ステージのみによってテーブル１１００と可動フレーム１４３２とを連結させる構成とすると、中間ステージが大型化し、可動フレーム１４３２に加わる荷重が増大してしまう。このため、本実施形態においては、Ｘ軸レール１４３４とＹ軸レール１４３５とが交差する部分ごとに小型の中間ステージ１４３１を配置する構成として、可動フレーム１４３２に加わる荷重の大きさを必要最低限に抑えている。

　二対のＺ軸レール１４３７は、Ｚ軸方向に伸びるレールであり、可動フレーム１４３２の側壁１４３２ｃの夫々に、Ｙ軸方向に並べて一対ずつ固定されている。Ｚ軸ランナーブロック１４３３は、このＺ軸レール１４３７の各々と係合し、Ｚ軸レール１４３７に沿ってスライド可能となっている。Ｚ軸ランナーブロック１４３３は、ランナーブロック取付部材１４３８を介してフレーム１４２２の天板１４２２ｂの上面に固定されるようになっている。ランナーブロック取付部材１４３８は、可動フレーム１４３２の側壁１４３２ｃと略平行に配置された側板１４３８ａと、この側板１４３８ａの下端に固定された底板１４３８ｂとを有しており、全体としてはＬ字断面形状となっている。また、本実施形態においては、特に重心の高く且つ大重量のワークをテーブル１１００の上に固定すると、Ｘ軸回り及び／又はＹ軸回りの大きなモーメントが可動フレーム１４３２に加わりやすくなっている。そのため、ランナーブロック取付部材１４３８は、この回転モーメントに耐えられるよう、リブによって補強されている。具体的には、ランナーブロック取付部材１４３８のＹ軸方向両端における側板１４３８ａと底板１４３８ｂとが成すコーナーに、一対の第１リブ１４３８ｃが設けられ、さらに、この一対の第１リブ１４３８ｃの間に渡された第２リブ１４３８ｄが設けられている。

　このように、Ｚ軸ランナーブロック１４３３がフレーム１４２２に固定されており、且つＺ軸レール１４３７に対してスライド可能となっている。従って、可動フレーム１４３２は、上下方向にスライド可能であるとともに、可動フレーム１４３２の上下方向以外の移動は規制される。このように、可動フレーム１４３２の移動方向が上下方向のみに制限されているため、サーボモーター１５０Ｚを駆動してボールねじ１４１８を回動させると、可動フレーム１４３２及びこの可動フレーム１４３２と係合するテーブル１１００は、上下方向に進退する。

　以上説明したように、本実施形態においては、駆動軸が互いに直交する各アクチュエーターとテーブル１１００との間に、二対のレールとこのレールに対してスライド可能に構成された中間ステージが設けられている。これによって、各アクチュエーターに対して、テーブル１１００はそのアクチュエーターの駆動方向に垂直な面上の任意の方向にスライド可能となっている。このため、あるアクチュエーターによってテーブル１１００が変位したとしても、この変位に起因する荷重やモーメントが他のアクチュエーターに加わることは無く、且つ他のアクチュエーターとテーブル１１００とが中間ステージを介して係合する状態が維持される。すなわち、テーブルが任意の位置に変位したとしても、各アクチュエーターがテーブルを変位させることが可能な状態が維持される。このため、本実施形態においては、３つのアクチュエーター１２００、１３００、１４００を同時に駆動させてテーブル１１００及びその上に固定されるワークを３軸方向に加振可能である。

　本実施形態においては、前述のように、アクチュエーター１２００、１３００、１４００とテーブル１１００の間には、レールとランナーブロックを組み合わせたガイド機構を備えた連結機構１２３０、１３３０、１４３０が設けられている。また、同様のガイド機構が、アクチュエーター１２００、１３００、１４００に設けられており、このガイド機構は各アクチュエーターのボールねじ機構のナットをガイドするために使用される。

　図６は、本発明の第１実施形態に係る振動試験装置１０００の制御システムの概略構成を示すブロック図である。サーボモーター１５０は、サーボアンプ１８５０を介して制御ユニットＣ１に接続される。制御ユニットＣ１には、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）やＩＰＣ（Industrial Personal Computer）が使用される。サーボモーター１５０は、駆動軸１５０ａの回転位置を検出するロータリーエンコーダ１５０ｅを備える。ロータリーエンコーダ１５０ｅは制御ユニットＣ１に接続される。ロータリーエンコーダ１５０ｅの信号に基づいて制御ユニットＣ１が第１アクチュエーター１２００、第２アクチュエーター１３００及び第３アクチュエーター１４００（具体的には、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ及び１５０Ｚ）をフィードバック制御することによって、所望の振幅及び周波数（あるいは所定の振動波形）でテーブル１１００及びその上に取り付けられたワークを加振することができる。

　なお、図６では、３つのアクチュエーターとサーボアンプ１８５０を別々に構成として図示したが、３つのアクチュエーターとサーボアンプ１８５０の集合を、振動試験装置１０００の一つの電動アクチュエーターとみなしてもよく、制御ユニットＣ１を、電動アクチュエーターを制御するコントローラとみなしてもよい。

　図７は、サーボモーター１５０に電力を供給する給電システム１８００の概略構成を示すブロック図である。図８は、給電システム１８００の回路構成を示す図である。

　一次電源１８１０（及び、以下の各実施形態の一次電源）は、市中電源又は電源装置（例えば交流発電機）であり、例えば３相交流の電力を供給する。一次電源１８１０から供給される電力は、回路遮断器１８２０、電磁開閉器１８３０及びリアクトル１８４０を介して、サーボアンプ１８５０（駆動装置）に供給される。サーボアンプ１８５０の出力端子にはサーボモーター１５０が接続され、サーボモーター１５０に駆動電力を供給する。サーボアンプ１８５０は、制御ユニットＣ１と通信可能に接続され、制御ユニットＣ１の制御に従って動作する。

　サーボアンプ１８５０は、電源回生コンバーター１８５１、インバーター１８５２、及び、電源回生コンバーター１８５１とインバーター１８５２（サーボモーター１５０）との間に設けられるキャパシター１８５３（第１キャパシター）を備える。電源回生コンバーター１８５１は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により電源側電流を正弦波化するＰＷＭコンバーターである。なお、電源回生コンバーター１８５１は、１２０°通電方式により電力変換を行うものでもよい。また、インバーター１８５２は、例えばＰＷＭ制御により出力する電力を制御するＰＷＭインバーターである。

　インバーター１８５２を含むサーボアンプ１８５０は、一次電源１８１０から電力が供給され、コントローラである制御ユニットＣ１に制御されて振動テーブル１１００を所望の振幅及び周波数で加振する駆動電力を電動機であるサーボモーター１５０に供給する駆動装置である。サーボアンプ１８５０に含まれる電源回生コンバーター１８５１は、振動テーブル１１００を所望の振幅及び周波数で加振した際に、電動機であるサーボモーター１５０から回生される電力のうちサーボモーター１５０の加速で消費されなかった電力を電源へ回生させる。

　また、本実施形態の電源回生コンバーター１８５１は、力行動作（すなわち、サーボアンプ１８５０から供給される電力によってサーボモーター１５０を駆動する動作モード）時に一次電源１８１０から供給される交流を整流する機能と、回生動作（すなわち、サーボモーター１５０が回生電力を発生してサーボアンプ１８５０へ供給する動作モード）時に一次電源１８１０に帰還させる系統電力と同等の品質の交流を生成する機能を兼ね備えるが、力行動作専用のコンバーターと電源回生専用のコンバーターを個別に設けてもよい。

　電源回生コンバーター１８５１は、スイッチング素子ＳＷ１～Ｓ１４と、キャパシター（若しくはコンデンサ）Ｃと、トランスＴｒとを備える。各インバーター１８５２は、それぞれ、スイッチング素子ＳＷ１５～ＳＷ２０を備える。なお、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ２０は、例えば、ＩＧＢＴとする。

　一次電源１８１０（例えば単相三線式商用電源または３相三線式商用電源）から供給される電力がサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される場合、制御ユニットＣ１によりスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６が一次電源１８１０から供給される交流電力の周波数に応じて繰り返しオン、オフされることで一次電源１８１０から供給される交流電力が整流される。

　また、一次電源１８１０から供給される電力がサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される場合、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６により整流された電力がキャパシターＣにより平滑される。

　また、一次電源１８１０から供給される電力がサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される場合、制御ユニットＣ１によりスイッチング素子ＳＷ７、ＳＷ１０とスイッチング素子ＳＷ８、ＳＷ９とが交互に繰り返しオン、オフされることでキャパシターＣにより平滑された電力がトランスＴｒの一次コイルＬ１から二次コイルＬ２に伝わる。

　また、一次電源１８１０から供給される電力がサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される場合、制御ユニットＣ１によりスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１４とスイッチング素子ＳＷ１２、ＳＷ１３とが交互に繰り返しオン、オフされることで一次コイルＬ１から二次コイルＬ２に伝わった電力が整流される。

　また、一次電源１８１０から供給される電力がサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される場合、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４により整流された電力はキャパシター１８５３により平滑される。

　また、一次電源１８１０から供給される電力がサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される場合、制御ユニットＣ１によりスイッチング素子ＳＷ１５～ＳＷ２０がそれぞれ繰り返しオン、オフされることで、キャパシター１８５３により平滑された電力が、１２０度ずつ位相が異なる交流電力に変換されサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚに供給される。

　また、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚから回生される電力がサーボアンプ１８５０に供給される場合、スイッチング素子ＳＷ１５～ＳＷ２０に並列接続されている各ダイオードによりサーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚからそれぞれ供給される３相の交流電力が整流される。

　また、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚから回生される電力がサーボアンプ１８５０に供給される場合、スイッチング素子ＳＷ１５～ＳＷ２０に並列接続されている各ダイオードにより整流された電力はキャパシター１８５３により平滑される。

　また、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚから回生される電力がサーボアンプ１８５０に供給される場合、制御ユニットＣ１によりスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１４とスイッチング素子ＳＷ１２、ＳＷ１３とが交互に繰り返しオン、オフされることでキャパシター１８５３により平滑された電力がトランスＴｒの二次コイルＬ２から一次コイルＬ１に伝わる。

　また、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚから回生される電力がサーボアンプ１８５０に供給される場合、スイッチング素子ＳＷ７からＳＷ１０に並列接続されている各ダイオードにより二次コイルＬ２から一次コイルＬ１に伝わった電力が整流される。

　また、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚから回生される電力がサーボアンプ１８５０に供給される場合、スイッチング素子ＳＷ７～ＳＷ１０に並列接続されている各ダイオードにより整流された電力がキャパシターＣにより平滑される。

　また、サーボモーター１５０Ｘ、１５０Ｙ、１５０Ｚから回生される電力がサーボアンプ１８５０に供給される場合、制御ユニットＣ１によりスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれ繰り返しオン、オフされることで、キャパシターＣにより平滑された電力が交流電力に変換され一次電源１８１０に供給される。　

　サーボモーター１５０を駆動するとき（力行動作時）は、リアクトル１８４０から出力された交流電力は、電源回生コンバーター１８５１のブリッジ回路（例えばＩＧＢＴブリッジ回路）により直流に変換され、キャパシター１８５３により平滑化された後、インバーター１８５２により交流（例えばパルス列）の駆動電力に変換される。インバーター１８５２から出力される駆動電力は、サーボモーター１５０に入力され、サーボモーター１５０を回転駆動する。

　サーボモーター１５０が回生電力を発生するとき（回生動作時）は、サーボモーター１５０から出力される回生電力は、インバーター１８５２よって直流に変換され、直流母線１８５４を介して、電源回生コンバーター１８５１に入力される。電源回生コンバーター１８５１は、直流母線１８５４から供給される直流電力を正弦波交流に変換し、リアクトル１８４０、電磁開閉器１８３０及び回路遮断器１８２０を介して、一次電源１８１０に出力される。より詳細には、制御ユニットＣ１は、サーボモーター１５０の駆動期間においてサーボモーター１５０が正転と逆転を所要周波数で繰り返すようにサーボモーター１５０を制御する。制御ユニットＣ１は、例えば、駆動期間ではサーボモーター１５０が正転と逆転を３Hz以上の所要周波数で繰り返されるようにインバーター１８５２を制御してもよい。電源回生コンバーター１８５１は、サーボモーター１５０の正転時及び逆転時のそれぞれの減速過程においてサーボモーター１５０から回生される電力の一部を一次電源１８１０に出力する。

　図９（ａ）は、正弦波で加振する場合のサーボモーター１５０の１サイクルの駆動波形を示すグラフである。図９（ｂ）は、サーボモーター１５０の１サイクルのうちの前半におけるサーボモーター１５０の回転数［ｒｐｍ］の変化を簡略化して示したグラフであり、図９（ｃ）は、サーボモーター１５０の１サイクルのうちの後半におけるサーボモーター１５０の回転数の変化を簡略化して示したグラフである。図９（ｄ）は、サーボモーター１５０の１サイクルのうちの前半におけるサーボモーター１５０のトルク［Ｎｍ］の変化を簡略化して示したグラフであり、図９（ｅ）は、サーボモーター１５０の１サイクルのうちの後半におけるサーボモーター１５０のトルクの変化を簡略化して示したグラフである。図９（ａ）において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は駆動軸１５０ａの角度位置θを示す。図９（ｂ）及び図９（ｃ）において、横軸は時間ｔを表し、縦軸はサーボモーター１５０の回転数を表す。図９（ｄ）及び図９（ｅ）において、横軸は時間ｔを表し、縦軸はサーボモーター１５０のトルクを表す。図９（ａ）～図９（ｅ）のそれぞれの時間幅は互いに一致する。

　サーボモーター１５０は、時刻ｔ０から時刻ｔ６までの時間ｔが繰り返し経過する間、駆動軸１５０ａの角度位置θが－θａ～θａの範囲で正弦波の駆動波形に従って繰り返し変動するように駆動される。なお、サーボモーター１５０の駆動波形は正弦波に限定されるものではない。サーボモーター１５０の駆動波形が正弦波の駆動波形の場合、サーボモーターの回転速度（回転数）の波形は実際には余弦波形となる。ただし、図９（ｂ）及び図９（ｃ）では、説明の便宜上、サーボモーターの回転速度の波形を、回転速度の変化が大きい範囲については一定の速度変化に、回転速度の変化が小さい範囲は速度変化なし（一定の回転数）に、簡略化して示している。

　図９（ａ）に示す区間Ａ、より詳細には、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの第１期間において、駆動軸１５０ａは正の回転方向において加速される。つまり、第１期間において、正転するサーボモーター１５０の回転数が上昇し、このときに発生するトルクを正のトルク（加速トルク）とする。また、このとき、サーボアンプ１８５０からサーボモーター１５０に電力が供給される（力行動作）。例えば、第１期間において、キャパシター１８５３やキャパシターＣに蓄積された電力がサーボモーター１５０に供給されるとともに、不足分の電力が一次電源１８１０から（サーボアンプ１８５０を介して）サーボモーター１５０に供給される。

　図９（ａ）に示す区間Ｂ、より詳細には、例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの第２期間において、駆動軸１５０ａは正の回転方向において減速される。つまり、第２期間において、正転するサーボモーター１５０の回転数が減少し、負のトルク（減速トルク）が発生する。このとき、サーボモーター１５０からサーボアンプ１８５０に回生電力が供給される（回生動作）。例えば、第２期間において、サーボモーター１５０から回生される電力がキャパシター１８５３やキャパシターＣに蓄積され、これらのキャパシターの容量を超えて回生された電力は一次電源１８１０に出力される。つまり、電源回生コンバーター１８５１がサーボモーター１５０から回生される電力の一部をキャパシター１８５３やキャパシターＣを介して一次電源１８１０へ回生する。

　図９（ａ）に示す区間Ｃ、より詳細には、例えば、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの第３期間において、駆動軸１５０ａは負の回転方向において加速される。つまり、第３期間において、逆転するサーボモーター１５０の回転数が上昇し、このときに発生するトルクを正のトルク（加速トルク）とする。また、このとき、サーボアンプ１８５０からサーボモーター１５０に電力が供給される（力行動作）。例えば、第３期間において、キャパシター１８５３やキャパシターＣに蓄積された電力がサーボモーター１５０に供給されるとともに、不足分の電力が一次電源１８１０から（サーボアンプ１８５０を介して）サーボモーター１５０に供給される。

　図９（ａ）に示す区間Ｄ、より詳細には、例えば、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの第４期間において、駆動軸１５０ａは負の回転方向において減速される。つまり、第４期間において、逆転するサーボモーター１５０の回転数が減少し、負のトルク（減速トルク）が発生する。このとき、サーボモーター１５０からサーボアンプ１８５０に回生電力が供給される（回生動作）。例えば、第４期間において、サーボモーター１５０から回生される電力がキャパシター１８５３やキャパシターＣに蓄積され、これらのキャパシターの容量を超えて回生された電力は一次電源に出力される。つまり、電源回生コンバーターがサーボモーター１５０から回生される電力の一部をキャパシター１８５３やキャパシターＣを介して一次電源１８１０へ回生する。

　以上のように、振動試験装置１０００では、連続的に繰り返されるサーボモーター１５０の正転期間（区間Ａ及び区間Ｂ）と逆転期間（区間Ｃ及び区間Ｄ）のうちの正転期間において振動テーブル１１００が正方向に移動し、逆転期間において振動テーブル１１００が逆方向に移動する。正転期間は、図９（ｂ）に示すように、振動テーブル１１００の移動開始時点（時刻ｔ０）を始点とするサーボモーター１５０の第１加速期間（第１期間）と、振動テーブル１１００の移動停止時点（時刻ｔ３）を終点とするサーボモーター１５０の第１減速期間（第２期間）とを含み、逆転期間は、図９（ｃ）に示すように、振動テーブル１１００の移動開始時点（時刻ｔ３）を始点とするサーボモーター１５０の第２加速期間（第３期間）と、振動テーブル１１００の移動停止時点（時刻ｔ６）を終点とするサーボモーター１５０の第２減速期間（第４期間）とを含む。

　制御ユニットＣ１は、図９（ｄ）に示すように、第１加速期間（第１期間）においてサーボモーター１５０のトルクが正のトルクになるようにサーボモーター１５０を加速させ、第１減速期間（第２期間）においてサーボモーター１５０のトルクが負のトルクになるようにサーボモーター１５０を減速させる。また、制御ユニットＣ１は、図９（ｅ）に示すように、第２加速期間（第３期間）においてサーボモーター１５０のトルクが正のトルクになるようにサーボモーター１５０を加速させ、第２減速期間（第４期間）においてサーボモーター１５０のトルクが負のトルクになるようにサーボモーター１５０を減速させる。

　また、制御ユニットＣ１は、例えば、第１減速期間においてサーボモーター１５０から回生されキャパシターに蓄積されたエネルギーが第２加速期間において一次電源１８１０から供給されるエネルギーよりも優先されてサーボモーター１５０に供給され、第２減速期間においてサーボモーター１５０から回生されキャパシターに蓄積されたエネルギーが第１加速期間において一次電源１８１０から供給されるエネルギーよりも優先されてサーボモーター１５０に供給されるように、インバーター１８５２を制御する。

　また、制御ユニットＣ１は、例えば、サーボモーター１５０の上述した駆動期間において、第１加速期間（第１期間）、第１減速期間（第２期間）、第２加速期間（第３期間）、及び第２減速期間（第４期間）からなるエネルギー循環を繰り返す。第１加速期間では少なくとも前回のエネルギー循環における第２減速期間でキャパシターに蓄積されたエネルギーがサーボモーター１５０に供給される。第１減速期間ではサーボモーター１５０から回生されたエネルギーがキャパシターに蓄積される。第２加速期間では少なくとも今回のエネルギー循環における第１減速期間でキャパシターに蓄積されたエネルギーがサーボモーター１５０に供給される。第２減速期間ではサーボモーター１５０から回生されたエネルギーがキャパシターに蓄積される。

　振動試験装置１０００では、力行動作と回生動作が繰り返されることで、回生時にキャパシター１８５３やキャパシターＣに蓄積された電力を次回の力行時にサーボモーター１５０の駆動に使用することができるため、次回の力行動作時に一次電源１８１０からサーボモーター１５０に供給される電力を低減することができる。これにより、給電システム１８００の省電力化を図ることができる。また、加速（力行動作）と減速（回生動作）とを向きを交互に換えながら繰り返すことにより、サーボモーター１５０の駆動軸１５０ａが往復回転する。このような往復回転が、例えば最大で５００Ｈｚの繰り返し周波数で繰り返される。

　このように、本実施形態では、サーボモーター１５０に加速と減速を繰り返す動作を行わせるために、サーボモーター１５０への電力の供給と、サーボモーター１５０による回生電力の発生が交互に繰り返される。サーボモーター１５０との電力の授受に伴う直流母線１８５４の短時間（例えば、サーボモーター１５０の１サイクル程度）の電圧変動は、主にキャパシター１８５３によって調整される。そのため、区間Ａ、Ｃにおいてサーボモーター１５０に供給される電力量の大半が区間Ｂ、Ｄにおいて回生電力として回収されるため、一次電源１８１０から供給される電力をほとんど消費することなくサーボモーター１５０を駆動させることが可能となっている。

　振動試験装置１０００の省エネルギー性能を調べる実験を行った。表１は、実験条件及び実験結果の一覧である。なお、本実験においては、サーボモーター１５０Ｘのみを作動させた。

　「周波数Ｆ」は、図９に示す１サイクルの駆動を１秒間当たりに繰り返す回数である。
　本実験では、周波数Ｆを最大２００Ｈｚまで２５Ｈｚ間隔で変化させ、各周波数Ｆにおける消費電力値Ｗ_Ａと出力電力値Ｗ_Ｂを測定した。但し、０Ｈｚ又はその近傍の周波数Ｆにおいては測定不能又は測定精度が低下するため、最小周波数は１０Ｈｚとした。

　「トルクＴ_０」は、サーボモーター１５０の駆動軸１５０ａの相対トルク（定格トルクに対する割合を百分率で表記したもの。）の最大値（振幅）である。
　「消費電力値Ｗ_Ａ」は、回路遮断器１８２０（図７）の上流において電力測定器ＰＭにより測定した、給電システム１８００全体としての消費電力の平均値である。
　「出力電力値Ｗ_Ｂ」は、サーボアンプ１８５０からサーボモーター１５０に出力された電力の平均値である。
　「省エネルギー率Ｒ」は、回生電力の再利用によって削減された消費電力の割合であり、Ｒ＝１００×（１－Ｗ_Ａ／Ｗ_Ｂ）によって計算される。

　本実施形態の振動試験装置１０００（具体的には、給電システム１８００）を使用することにより、２００Ｈｚ以下の周波数Ｆにおいて７０％を超える省エネルギー率が達成される。特に、７５Ｈｚ以下の低周波数域においては、９０％を超える省エネルギー率が達成される。

　本実施形態の給電システム１８００による消費電力の削減効果は、サーボモーター１５０の往復回転の繰り返し周波数を１Ｈｚとした場合でも得られるが、繰り返し周波数を３Ｈｚ以上（より好ましくは５Ｈｚ以上）とした場合に、回生電力がサーボモーター１５０自身によって効率的に再利用されるため、良好な省エネルギー率が得られる。

　図１０（ａ）は従来の典型的なモーターの駆動波形を概略的に示したグラフであり、図１０（ｂ）は本実施形態におけるサーボモーター１５０の駆動波形を概略的に示したグラフである。

　図１０（ａ）に示されるように、従来の典型的なモーターの駆動においては、区間Ｔ_１において所定の回転数まで加速された後、一定の回転数で連続的に駆動され（区間Ｔ_２）、終了時に減速されて停止する（区間Ｔ_３）。このような駆動においては、回生電力は区間Ｔ_３においてのみ発生する。従って、回生電力の利用による消費電力の低減効果は僅かなものとなる。

　一方、本実施形態においては、図１０（ｂ）に示されるように、駆動の開始から終了までの全区間に亘って、サーボモーター１５０の加速と減速が高い周波数で繰り返される。回生電力は、サーボモーター１５０の減速のタイミングで、高い周波数で繰り返し発生する。すなわち、駆動の開始から終了まで、回生電力が定常的に発生する。従って、本実施形態においては、回生電力の利用による消費電力の低減効果は極めて大きなものとなっている。

（第２実施形態）
　次に、本発明をタイヤ試験装置に適用した例について説明する。以下に説明する本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験装置は、タイヤの摩耗試験、耐久試験、走行安定性試験等を行うことが可能な試験装置である。

　図１１及び図１２は、それぞれ異なる方向から見た、本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験装置２０００の斜視図である。本実施形態のタイヤ試験装置２０００は、外周面に模擬路面が形成された回転ドラム２０１０と、タイヤＴを模擬路面に所定の姿勢で接地させた状態で回転可能に保持するアライメント調整機構２１６０と、タイヤＴに与えるトルクを発生するトルク発生装置１３０（スリップ率制御装置）と、回転ドラム２０１０及びトルク発生装置１３０のケーシングを回転駆動するインバータモーター８０を備えている。

　回転ドラム２０１０は一対の軸受２０１１ａによって回転自在に支持されている。インバータモーター８０の出力軸にはプーリー２０１２ａが取り付けられ、回転ドラム２０１０の一方の軸にはプーリー２０１２ｂが取り付けられている。プーリー２０１２ａとプーリー２０１２ｂとは駆動ベルト２０１５（例えば歯付ベルト）により連結されている。回転ドラム２０１０の他方の軸は、中継軸２０１３を介して、プーリー２０１２ｃが取り付けられている。なお、中継軸２０１３は、プーリーが取り付けられる一端部付近において軸受２０１１ｂにより回転自在に支持されている。プーリー２０１２ｃは、駆動ベルト２０１６によってプーリー２０１２ｄに連結されている。プーリー２０１２ｄは、プーリー２０１２ｅに同軸に固定されており、プーリー２０１２ｅと共に軸受２０１１ｃ（図１２）によって回転自在に支持されている。また、プーリー２０１２ｅは、駆動ベルト２０１７によってトルク発生装置１３０の後述するケーシング１３１の軸部１３１ａに連結されている。

　図１３は、トルク発生装置１３０の内部構造を示した図である。トルク発生装置１３０は、ケーシング１３１と、ケーシング１３１内に固定されたサーボモーター１５０及び減速機１３３を備えている。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成のサーボモーター１５０が使用される。ケーシング１３１の軸方向両端部に筒状の軸部１３１ａ、１３１ｂが形成されている。ケーシング１３１は、軸部１３１ａ、１３１ｂにおいて、軸受部２０２０、２０３０により回転可能に支持されている。また、一端側（図１３における右端側）の軸部１３１ａの外周には、プーリー２０１２ｆが取り付けられている。

　減速機１３３は入力軸１３３ａと出力軸１３３ｂを有しており、入力軸１３３ａに入力された回転運動を減速して出力軸１３３ｂに出力する。減速機１３３の入力軸１３３ａは、カップリング１３４によってサーボモーター１５０の駆動軸１５０ａと連結されている。また、減速機１３３の出力軸１３３ｂには、連結軸１３５が接続される。なお、減速機１３３は任意選択的にトルク発生装置１３０に設けられる。トルク発生装置１３０に減速機１３３を設けずに、サーボモーター１５０の駆動軸１５０ａに連結軸１３５を直接接続してもよい。

　減速機１３３は入力軸　連結軸１３５は、ケーシング１３１の筒状の軸部１３１ａの中空部に通され、軸部１３１ａの内周に設けられた一対の軸受１３６により回転可能に支持される。連結軸１３５の先端部は、軸部１３１ａの先端部から突出している。軸部１３１ａから突出した連結軸１３５は、等速ジョイント２０１４（図１１）を介して、アライメント調整機構２１６０のスピンドルに接続される。アライメント調整機構２１６０のスピンドルには、タイヤＴが装着されたホイールが取り付けられる。即ち、サーボモーター１５０は、タイヤＴの中心軸に連結される回転軸（駆動軸１５０ａ）を有している。

　これにより、インバータモーター８０を駆動すると、回転ドラム２０１０が回転すると共に、回転ドラム２０１０を介してインバータモーター８０に連結されたトルク発生装置１３０のケーシング１３１が回転するようになっている。また、トルク発生装置１３０が作動しないときに、回転ドラム２０１０とタイヤＴが、接触部における周速が同一となるよう、逆方向に回転するようになっている。また、トルク発生装置１３０を作動させることで、タイヤＴに動的又は静的な駆動力及び制動力を与えることができる。

　本実施形態においては、インバータモーター８０から出力された動力は、回転ドラム２０１０、中継軸２０１３、トルク発生装置１３０、等速ジョイント２０１４、アライメント調整機構２１６０のスピンドル及びタイヤＴを介して、再び回転ドラム２０１０に伝達される。すなわち、回転ドラム２０１０、中継軸２０１３、トルク発生装置１３０、等速ジョイント２０１４、アライメント調整機構２１６０のスピンドル及びタイヤＴからなる動力伝達路は、動力循環系を構成している。そのため、インバータモーター８０の動力が効率的に利用され、少ない消費電力で動作できるようになっている。

　本実施形態のアライメント調整機構２１６０は、供試体であるタイヤＴをホイールに装着した状態で回転可能に支持して、タイヤＴのトレッド部を回転ドラム２０１０の模擬路面に押し当てると共に、模擬路面に対するタイヤＴの向きやタイヤ荷重（接地圧）を設定された状態に調整する機構である。アライメント調整機構２１６０は、タイヤＴの回転軸の位置を回転ドラム２０１０の半径方向に移動してタイヤ荷重を調整するタイヤ荷重調整部２１６１と、タイヤＴの回転軸を模擬路面の垂線の周りに傾けて模擬路面に対するタイヤＴのスリップ角を調整するスリップ角調整部２１６２と、タイヤＴの回転軸を回転ドラム２０１０の回転軸に対して傾斜させてキャンバー角を調整するキャンバー角調整部２１６３と、タイヤＴを回転軸方向に移動させるトラバース装置２１６４を備えている。タイヤ荷重調整部２１６１、スリップ角調整部２１６２、キャンバー角調整部２１６３及びトラバース装置２１６４は、それぞれサーボモーターＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４を備えている。サーボモーターＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４は、例えばＡＣサーボモーターである。

　図１４は、サーボモーター１５０及びインバータモーター８０に電力を供給する本発明の第２実施形態に係る給電システム２８００の概略構成を示すブロック図である。

　本実施形態の給電システム２８００は、電磁開閉器２８３０の後段から分岐したインバータモーター８０へ電力を供給する給電系統２８６０（リアクトル２８７０、ドライバ２８８０）、アライメント調整機構２１６０のサーボモーターＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４へ電力をそれぞれ供給する給電系統２８９１（リアクトルＲ１、サーボアンプＡ１）、２８９２（リアクトルＲ２、サーボアンプＡ２）、２８９３（リアクトルＲ３、サーボアンプＡ３）、２８９４（リアクトルＲ４、サーボアンプＡ４）を有する点と、サーボアンプ２８５０にインバーター２８５２が１系統のみ設けられた点で第１実施形態の給電システム１８００と異なっている。なお、ドライバ２８８０は、インバータモーター８０の駆動電力を発生する装置であり、図示しないインバーター回路を備えている。また、ドライバ２８８０及びサーボアンプＡ１～Ａ４は、それぞれ制御ユニットＣ２と通信可能に接続され、制御ユニットＣ２の制御に従って動作する。なお、サーボアンプＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、サーボアンプ２８５０と同一の構成を有している。

　本実施形態のタイヤ試験装置２０００を使用した試験においては、インバータモーター８０が出力する回転数とトルク発生装置１３０（具体的には、サーボモーター１５０）が発生するトルクを合成した回転運動がタイヤＴに与えられる。タイヤ試験装置２０００を使用した試験の一例においては、インバータモーター８０が一定の回転数を出力し、サーボモーター１５０が変動トルク（例えばランダムな振動トルク）を出力するように制御される。具体的には、サーボモーター１５０は、所定の振動波形データに基づいて、振幅及び周期を変えながら往復回転駆動される。すなわち、制御ユニットＣ２によりサーボモーター１５０が正転と逆転を繰り返すように制御される。これにより、サーボモーター１５０の加速と減速が繰り返されるため、サーボアンプ２８５０からサーボモーター１５０への駆動電力の供給と、サーボモーター１５０からサーボアンプ２８５０への回生電力の供給が繰り返される。

　サーボモーター１５０が発生する回生電力の大部分は、一時的にキャパシター２８５３に蓄積された後、サーボモーター１５０の駆動に使用される。回生電力の余剰分は、電源回生コンバーター２８５１及びリアクトル２８４０を介して、給電系統２８６０、２８９１、２８９２、２８９３、２８９４に供給され、インバータモーター８０及びサーボモーターＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動に使用される。そのため、サーボモーター１５０が発生する回生電力のほとんどがサーボモーター１５０、Ｍ１～Ｍ４及びインバータモーター８０の駆動に再利用され、サーボモーター１５０の駆動のために使用される一次電源２８１０の電力消費量が僅かに抑えられる。また、インバータモーター８０及びサーボモーターＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が発生する回生電力も、他のモーター（すなわち、サーボモーター１５０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４及びインバータモーター８０）の駆動に再利用され、一次電源２８１０の電力消費量が更に抑えられる。

　以上説明した構成のタイヤ試験装置２０００にタイヤＴをセットして、回転駆動用のインバータモーター８０を駆動することによって、タイヤＴ及び回転ドラム２０１０が同じ周速で回転する。その状態で、トルク発生装置１３０のサーボモーター１５０を駆動して、タイヤＴに駆動力や制動力を与えることによって、実際の走行状態をシミュレートしたタイヤの摩耗試験、耐久試験、走行安定性試験等を行うことが可能となる。

　タイヤ試験装置２０００は、タイヤＴのトルクを与える電動アクチュエーターと、制御ユニットＣ２を備えている。そして、タイヤ試験装置２０００の電動アクチュエーターは、図１４に示すように、サーボモーター１５０と、インバーター２８５２と、電源回生コンバーター２８５１を備えており、この点は、振動試験装置１０００と同様である。

　タイヤ試験装置２０００では、インバーター２８５２を含むサーボアンプ２８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御ユニットＣ２に制御されてサーボモーター１５０に変動トルクを生じさせる駆動電力をサーボモーター１５０に供給する駆動装置である。さらに、サーボアンプ２８５０に含まれる電源回生コンバーター２８５１は、制御ユニットＣ２がサーボアンプ２８５０（インバーター２８５２）を制御してサーボモーター１５０に変動トルクを生じさせた際に、サーボモーター１５０から回生されるエネルギーのうちサーボモーター１５０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。

　タイヤ試験装置２０００は、以上のように構成されることで、タイヤＴに変動トルク（駆動力、制動力）を与えて行われる各種試験において回生エネルギーを有効に利用することが可能であり、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

（第３実施形態）
　次に、本発明ねじり試験装置に適用した例について説明する。以下に説明する本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置は、供試体に所定の回転数及びトルクの回転運動を与える所謂回転ねじり試験を行うことが可能な装置であり、例えば、自動車用の動力伝達装置（例えば、クラッチ、プロペラシャフト、ディファレンシャルギア、トランスミッション、トルクコンバーター等）の性能や耐久性の試験に使用することができる。

　図１５は、本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置３０００の側面図である。本実施形態のねじり試験装置３０００は、２つの回転軸を有する供試体Ｗ（例えばＦＲ車用トランスミッションユニット）の回転ねじり試験を行うことが可能な装置である。具体的には、ねじり試験装置３０００は、供試体Ｗの２つの回転軸を同期回転させながら２つの回転軸の回転に位相差を与えることで、供試体Ｗの２つの回転軸を回転させながら各回転軸にトルクを与えることができる。本実施形態のねじり試験装置３０００は、第１駆動部３０１０、第２駆動部３０２０、及びねじり試験装置３０００の動作を統合的に制御する制御ユニットＣ３を備えている。

　先ず、第１駆動部３０１０の構造について説明する。図１６は、第１駆動部３０１０の側面図である。なお、図１６において、ケース３０１４内の構造を示すため、ケース３０１４は断面図で示されている。第１駆動部３０１０は、本体３０１０ａと、この本体３０１０ａを所定の高さで支持するベース３０１０ｂを備えている。本体３０１０ａは、サーボモーター１５０、減速機３０１３、ケース３０１４、スピンドル３０１５、チャック装置３０１６、トルクセンサ３０１７、スリップリング３０１９ａ及びブラシ３０１９ｂを備えており、本体３０１０ａはベース３０１０ｂの最上部に水平に配置された可動プレート３０１１上に組み立てられている。サーボモーター１５０は、第１実施形態と同じものである。サーボモーター１５０は、出力軸（不図示）を水平方向に向けて、可動プレート３０１１上に固定されている。また、ベース３０１０ｂの可動プレート３０１１は、サーボモーター１５０の出力軸方向（図１５における左右方向）にスライド移動可能に設けられている。

　サーボモーター１５０の出力軸（不図示）は、カップリング（不図示）により減速機３０１３の入力軸（不図示）に連結されている。減速機３０１３の出力軸（不図示）は、トルクセンサ３０１７の一端部に連結されている。トルクセンサ３０１７の他端部は、スピンドル３０１５の一端部に連結されている。スピンドル３０１５は、ケース３０１４のフレーム３０１４ｂに固定された軸受３０１４ａにより回転自在に支持されている。スピンドル３０１５の他端部には、供試体Ｗの一端部（回転軸の一つ）を第１駆動部３０１０に取り付ける為のチャック装置３０１６が固定されている。サーボモーター１５０を駆動すると、サーボモーター１５０の出力軸の回転運動が、減速機３０１３によって減速された後、トルクセンサ３０１７、スピンドル３０１５及びチャック装置３０１６を介して、供試体Ｗの一端部に伝達されるようになっている。即ち、サーボモーター１５０は、供試体Ｗに結合される回転軸（出力軸）を有している。また、スピンドル３０１５には、スピンドル３０１５の回転角を検出するロータリーエンコーダ（不図示）が取り付けられている。

　図１６に示されるように、減速機３０１３は、ケース３０１４のフレーム３０１４ｂに固定されている。また、減速機３０１３は、ギアケースと、軸受を介してギアケースにより回転自在に支持されたギア機構とを備えている（不図示）。すなわち、ケース３０１４は、減速機３０１３からチャック装置３０１６に至る動力伝達軸を覆うと共に、この動力伝達軸を減速機３０１３及びスピンドル３０１５の位置で回転自在に支持する装置フレームとしての機能も有する。すなわち、トルクセンサ３０１７の一端部が接続される減速機３０１３のギア機構と、トルクセンサ３０１７の他端部が接続されるスピンドル３０１５は、いずれも軸受を介してケース３０１４のフレーム３０１４ｂに回転自在に支持されている。そのため、トルクセンサ３０１７には、減速機３０１３のギア機構やスピンドル３０１５（及びチャック装置３０１６）の重量による曲げモーメントが加わらず、試験荷重（ねじり荷重）のみが加わるため、高い精度で試験荷重を検出することができる。

　トルクセンサ３０１７の一端側の円筒面には、複数のスリップリング３０１９ａが形成されている。一方、可動プレート３０１１には、スリップリング３０１９ａを外周側から囲むようにブラシ保持フレーム３０１９ｃが固定されている。ブラシ保持フレーム３０１９ｃの内周には、それぞれ対応するスリップリング３０１９ａと接触する複数のブラシ３０１９ｂが取り付けられている。サーボモーター１５０が駆動して、トルクセンサ３０１７が回転している状態では、ブラシ３０１９ｂは、スリップリング３０１９ａとの接触を保ちつつ、スリップリング３０１９ａ上でスリップする。トルクセンサ３０１７の出力信号はスリップリング３０１９ａに出力されるよう構成されており、スリップリング３０１９ａと接触するブラシ３０１９ｂを介して、トルクセンサ３０１７の出力信号を第１駆動部３０１０の外部に取り出せるようになっている。

　第２駆動部３０２０（図１５）は、第１駆動部３０１０と同一の構造となっており、サーボモーター１５０を駆動するとチャック装置３０２６が回転する。チャック装置３０２６には、供試体Ｗの他端部（回転軸の一つ）が固定される。なお、供試体Ｗのハウジングは、支持フレームＳに固定されている。

　本実施形態のねじり試験装置３０００は、ＦＲ車用のトランスミッションユニットである供試体Ｗの出力軸Ｏと入力軸Ｉ（エンジン側）を、夫々第１駆動部３０１０と第２駆動部３０２０のチャック装置３０１６、３０２６に固定した状態で、サーボモーター１５０、１５０によって同期させて回転駆動すると共に、両チャック装置３０１６、３０２６の回転数（あるいは回転の位相）に差を持たせることにより供試体Ｗにねじり荷重を加えるものである。例えば、第２駆動部３０２０のチャック装置３０２６を等速回転駆動させると共に、第１駆動部３０１０のトルクセンサ３０１７が検出するトルクが所定の波形に従って変動するようにチャック装置３０１６を回転駆動して、トランスミッションユニットである供試体Ｗに周期的に変動するトルクが加わるようにする。

　このように、本実施形態のねじり試験装置３０００は、トランスミッションユニットの入力軸Ｉと出力軸Ｏの双方をサーボモーター１５０、１５０によって精密に駆動することが可能であるため、トランスミッションユニットを回転駆動させながら、トランスミッションユニットの各軸に変動トルクを加えることにより、自動車の実際の走行状態に近い条件で試験を行うことができる。

　トランスミッションユニットのように、入力軸Ｉと出力軸Ｏがギアなどを介して連結されている装置の回転ねじり試験を行う場合、入力軸Ｉと出力軸Ｏに加わるトルクの大きさは必ずしも一致しない。そのため、ねじり試験時の供試体Ｗの挙動をより正確に把握する為には、入力軸Ｉ側と出力軸Ｏ側とで個別にトルクを計測できるようにすることが好ましい。本実施形態においては、上記のように第１駆動部３０１０と第２駆動部３０２０の双方にトルクセンサが設けられているため、トランスミッションユニット（供試体Ｗ）の入力軸Ｉ側と出力軸Ｏ側とでトルクを個別に計測することができる。

　なお、上記の例ではトランスミッションユニットの入力軸Ｉ側を等速回転駆動し、出力軸Ｏ側でトルクを付与する構成としているが、本発明は上記の例に限定されるものではない。すなわち、トランスミッションユニットの出力軸Ｏ側を等速回転駆動すると共に、入力軸Ｉ側に変動トルクを加える構成としてもよい。或いは、トランスミッションユニットの入力軸Ｉ側と出力軸Ｏ側の双方を、それぞれ変動する回転数で回転駆動させる構成としてもよい。また、回転数では制御せず、各軸のトルクのみを制御する構成としてもよい。また、トルクや回転数を所定の波形に従って変動させる構成としてもよい。トルクや回転数は、例えばファンクションジェネレータで発生させた任意の波形に従って変動させることができる。また、実際の走行試験で計測したトルクや回転数の波形データに基づいて、供試体Ｗの各軸のトルクや回転数を制御することもできる。

　本実施形態のねじり試験装置３０００は、様々な寸法のトランスミッションユニットに対応できるように、チャック装置３０１６と３０２６との間隔を調整可能となっている。具体的には、可動プレート駆動機構（不図示）により、第１駆動部３０１０の可動プレート３０１１が、ベース３０１０ｂに対してチャック装置３０１６の回転軸方向（図１５中左右方向）に移動可能となっている。なお、回転ねじり試験を行っている間は、図示されていないロック機構によって可動プレート３０１１はベース３０１０ｂに強固に固定されている。また、第２駆動部３０２０も、第１駆動部３０１０と同一構成の可動プレート駆動機構を備えている。

　図１７は、第１駆動部３０１０及び第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０に電力を供給する本発明の第３実施形態に係る給電システム３８００の概略構成を示すブロック図である。

　本実施形態の給電システム３８００は、サーボアンプ３８５０に設けられたインバーター３８５２の数が２つである点を除いては、第１実施形態の給電システム１８００の構成と共通する。

　本実施形態のねじり試験装置３０００を使用した試験の一例においては、供試体Ｗの出力軸Ｏを一定の回転数で回転させながら変動トルク（例えばランダムな振動トルク）を与えるように第１駆動部３０１０のサーボモーター１５０が駆動される。具体的には、第１駆動部３０１０のサーボモーター１５０は、所定の回転数で回転しつつ、所定の波形データに基づいて出力軸Ｏに振動トルクが加わるように回転の位相が変化するよう制御される。すなわち、第１駆動部３０１０のサーボモーター１５０の加速と減速が繰り返されるため、サーボアンプ３８５０から第１駆動部３０１０のサーボモーター１５０への駆動電力の供給と、第１駆動部３０１０のサーボモーター１５０からサーボアンプ３８５０への回生電力の供給が繰り返される。

　同様に、供試体Ｗの入力軸Ｉを一定の回転数で回転させながら変動トルク（例えばランダムな振動トルク）を与えるように第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０が駆動される。具体的には、第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０は、所定の回転数で回転しつつ、所定の波形データに基づいて回転の位相を変化させて入力軸Ｉに振動トルクが加わるように制御される。すなわち、第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０の加速と減速が繰り返されるため、サーボアンプ３８５０から第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０への駆動電力の供給と、第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０からサーボアンプ３８５０への回生電力の供給が繰り返される。

　各サーボモーター１５０が発生する回生電力のほとんどが、一時的にキャパシター３８５３に蓄積された後、第１駆動部３０１０及び第２駆動部３０２０のサーボモーター１５０の駆動に再利用される。そのため、サーボモーター１５０の駆動のために使用される一次電源３８１０の電力消費量が僅かに抑えられる。回生電力の余剰分は、電源回生コンバーター３８５１により正弦波交流に変換され、リアクトル３８４０、電磁開閉器３８３０及び回路遮断器１８２０を介して、一次電源に出力される。

　ねじり試験装置３０００は、供試体Ｗに所定の回転数及びトルクの回転運動を与える電動アクチュエーターと、制御ユニットＣ３を備えている。そして、ねじり試験装置３０００の電動アクチュエーターは、図１７に示すように、サーボモーター１５０と、インバーター（インバーター３８５２）と、電源回生コンバーター（電源回生コンバーター３８５１）を備えており、この点は、振動試験装置１０００と同様である。

　ねじり試験装置３０００では、インバーター３８５２を含むサーボアンプ３８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御ユニットＣ３に制御されてサーボモーター１５０に変動トルクを生じさせる駆動電力をサーボモーター１５０に供給する駆動装置である。さらに、電源回生コンバーター３８５１は、制御ユニットＣ３がサーボアンプ３８５０（インバーター３８５２）を制御してサーボモーター１５０に変動トルクを生じさせた際に、サーボモーター１５０から回生されるエネルギーのうちサーボモーター１５０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。

　ねじり試験装置３０００は、以上のように構成されることで、供試体Ｗに変動トルク（所定の回転数及びトルクの回転運動）を与えて行われるねじり試験において回生エネルギーを有効に利用することが可能であり、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

　以上説明した本発明の第３実施形態に係るねじり試験装置３０００は、ＦＲ車用のトランスミッションユニットを対象に回転ねじり試験を行うものであるが、本発明は上記の第３実施形態の基本例の構成に限定されるものではなく、他の動力伝達機構の回転ねじり試験を行うための装置も又、本発明に含まれる。

（第４実施形態）
　次に、本発明を引張圧縮試験装置に適用した例について説明する。以下に説明する本発明の第４実施形態に係る引張圧縮試験装置４０００は、供試体に引張力または圧縮力を繰り返し与える疲労試験を行うことが可能な装置である。

　図１８は、本発明の第４実施形態に係る引張圧縮試験装置４０００の側面図である。図１９は、第４実施形態に係る引張圧縮試験装置４０００の正面図である。

　引張圧縮試験装置４０００は、水平面に固定されるフレーム４００１と、フレーム４００１に固定された支持体４００２及び台座４００３と、電動アクチュエーター４０１０と、を備える。電動アクチュエーター４０１０は、フレーム４００１上面から立設した支持体４００２に固定される。

　台座４００３は、支持体４００２に固定された電動アクチュエーター４０１０の鉛直下方において、フレーム４００１に固定される。台座４００３には、供試体Ｗを保持する保持部材４００４が固定される。保持部材４００４の構成は、保持部材４００４を介して供試体Ｗに引張力や圧縮力を加えることができる構成であればよく、具体的な構成は特に限定しない。

　電動アクチュエーター４０１０は、正転と逆転を切り替え可能な電動機であるサーボモーター１５０と、サーボモーター１５０の回転運動を直線運動に変換するボールねじ部４０１１と、ボールねじ部４０１１の先端（ナット）に取り付けられたピストン４０１２と、後述するサーボアンプ４８５０（図２０参照）を備えている。ボールねじ部４０１１は、サーボモーター１５０の正転と逆転に応じて往復直線運動を出力する運動変換器の一例である。ピストン４０１２は、ボールねじ部４０１１の往復直線運動を受けて供試体Ｗに対して圧縮力または張力を伝える可動部の一例である。

　電動アクチュエーター４０１０が支持体４００２に固定される高さは、電動アクチュエーター４０１０と支持体４００２の間に設けられた昇降機構４００５によって調整可能である。電動アクチュエーター４０１０の高さは、昇降機構４００５によって、例えば、図１８に示すように、供試体Ｗを保持した保持部材４００４の上面にピストン４０１２が接するように調整される。その後、ピストン４０１２と保持部材４００４が固定される。

　以上のように構成された引張圧縮試験装置４０００では、第１の実施形態と同様に、サーボモーター１５０を往復回転駆動させることで、ピストン４０１２が往復直線運動を行い、その結果、供試体Ｗに対して圧縮力と引張力を繰り返し加えることができる。

　図２０は、電動アクチュエーター４０１０のサーボモーター１５０に電力を供給する本発明の第４実施形態に係る給電システム４８００の概略構成を示すブロック図である。

　本実施形態の給電システム４８００は、サーボアンプ４８５０に設けられたインバーター４８５２の数が１つである点を除いては、第１実施形態の給電システム１８００の構成と共通する。電動アクチュエーター４０１０は、制御装置Ｃ４によって制御される。

　引張圧縮試験装置４０００では、インバーター４８５２を含むサーボアンプ４８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御装置Ｃ４に制御されてボールねじ部４０１１を所望の振幅及び周波数で往復直線運動する駆動電力をサーボモーター１５０に供給する駆動装置である。さらに、電源回生コンバーター４８５１は、制御装置Ｃ４がサーボアンプ４８５０（インバーター４８５２）を制御してボールねじ部４０１１を所望の振幅及び周波数で往復直線運動させた際に、サーボモーター１５０から回生されるエネルギーのうちサーボモーター１５０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。

　引張圧縮試験装置４０００は、以上のように構成されることで、供試体Ｗに引張力または圧縮力を繰り返し与えて行われる引張圧縮試験において回生エネルギーを有効に利用することが可能であり、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

（第５実施形態）
　図２１は、本発明の第５実施形態に係る衝突模擬試験装置５０００の斜視図である。衝突模擬試験装置５０００は、自動車等の輸送機械（鉄道車両、航空機、船舶を含む。）の衝突時に自動車等や乗員、自動車等の装備品等に加わる衝撃を再現可能な装置である。

　衝突模擬試験装置５０００は、自動車の車両のフレームに見立てたテーブル５２４０を備えている。テーブル５２４０には、例えば乗員のダミーを載せたシートや電気自動車用の高電圧バッテリー等の供試体が取り付けられる。即ち、テーブル５２４０は、供試体が取り付けられる取付部の一例である。設定された加速度（例えば、衝突時に車両のフレームに加わる衝撃に相当する加速度）でテーブル５２４０が駆動されると、テーブル５２４０に取り付けられた供試体に実際の衝突時と同様の衝撃が加わる。このときに供試体が受けた損傷（あるいは、供試体に装着された加速度センサ等の計測結果から予測される損傷）によって、乗員の安全が評価される。

　本実施形態の衝突模擬試験装置５０００は、テーブル５２４０を水平方向の１方向のみに駆動可能に構成されている。図２１に座標軸で示すように、テーブル５２４０の可動方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と垂直な水平方向をＹ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向と定義する。また、模擬する車両の進行方向を基準に、Ｘ軸正方向を前方、Ｘ軸負方向を後方、Ｙ軸負方向を右方、Ｙ軸正方向を左方と呼ぶ。また、テーブル５２４０が駆動されるＸ軸方向を「駆動方向」と呼ぶ。なお、衝突模擬試験においては、車両の進行方向とは逆向き（すなわち後方）に大きな加速度がテーブル５２４０に加えられる。

　衝突模擬試験装置５０００は、テーブル５２４０を備えた試験部５２００と、テーブル５２４０を駆動する前方駆動部５３００及び後方駆動部５４００と、各駆動部５３００、５４００が発生する回転運動をＸ軸方向の並進運動に変換してテーブル５２４０に伝達する４つのベルト機構５１００（ベルト機構５１００ａ、５１００ｂ、５１００ｃ、５１００ｄ）と、制御ユニットＣ３を備えている。４つのベルト機構５１００の各々は、各駆動部５３００、５４００が出力する一方向回転運動を直線運動に変換して取付部であるテーブル５２４０に伝達する伝達機構の一例である。

　試験部５２００は、衝突模擬試験装置５０００のＸ軸方向における中央部に配置され、前方駆動部５３００及び後方駆動部５４００は、試験部５２００の前方及び後方にそれぞれ隣接して配置されている。

　図２２は、試験部５２００及びベルト機構５１００の構造を示す斜視図である。なお、説明の便宜のため、図２２においては、試験部５２００の構成要素であるテーブル５２４０及びベースブロック５２１０（後述）の図示が省略されている。

　試験部５２００は、テーブル５２４０の他に、ベースブロック５２１０（図２１）と、ベースブロック５２１０上に取り付けられたフレーム５２２０と、フレーム５２２０上に取り付けられた一対のリニアガイド５２３０（ガイドウエイ形循環式リニア軸受）を備えている。一対のリニアガイド５２３０によって、テーブル５２４０がＸ軸方向（駆動方向）のみに移動可能に支持されている。

　図２２に示すように、フレーム５２２０は、Ｙ軸方向に延びる複数の連結バー５２２０Ｃによって連結された左右一対のハーフフレーム（右フレーム５２２０Ｒ、左フレーム５２２０Ｌ）を有している。右フレーム５２２０Ｒと左フレーム５２２０Ｌは同一構造（より正確には鏡像関係）を有するため、左フレーム５２２０Ｌのみについて詳細を説明する。

　左フレーム５２２０Ｌは、それぞれＸ軸方向に延びる取付部５２２１及びレール支持部５２２２と、取付部５２２１とレール支持部５２２２とを連結する３つのＺ軸方向に延びる連結部５２２３（５２２３ａ、５２２３ｂ、５２２３ｃ）を有している。図２１に示すように、取付部５２２１は、その長さがベースブロック５２１０のＸ軸方向における長さに略等しく、ベースブロック５２１０によって全長が支持されている。また、連結部５２２３ａによって、取付部５２２１とレール支持部５２２２の後端部同士が連結されている。

　レール支持部５２２２は、取付部５２２１よりも（すなわち、ベースブロック５２１０よりも）長く、その先端部が、ベースブロック５２１０よりも前方に突出して、前方駆動部５３００の上方に配置されている。

　リニアガイド５２３０は、Ｘ軸方向に延びるレール５２３１と、転動体を介してレール５２３１上を走行する二つのキャリッジ５２３２を備えている。一対のリニアガイド５２３０のレール５２３１は、右フレーム５２２０Ｒ及び左フレーム５２２０Ｌのレール支持部５２２２の上面にそれぞれ固定されている。レール５２３１の長さは、レール支持部５２２２の長さと略等しく、レール支持部５２２２によってレール５２３１の全長が支持されている。キャリッジ５２３２の上面には複数の取付穴（螺子穴）が設けられていて、テーブル５２４０には、キャリッジ５２３２の取付穴に対応する複数の貫通孔が設けられている。キャリッジ５２３２は、テーブル５２４０の各貫通孔に通されたボルト（不図示）をキャリッジ５２３２の各取付穴に嵌めることによってテーブル５２４０に締め付けられている。なお、テーブル５２４０と４つのキャリッジ５２３２により台車（スレッド）が構成される。

　また、テーブル５２４０には、シート等の供試体（不図示）を取り付けるための螺子穴等の取付構造が形成されていて、テーブル５２４０に供試体を直接取り付けることができるようになっている。これにより、供試体を取り付けるための取付板等の部材が不要となるため、衝撃が加えられる可動部分の重量を軽くすることでき、高い周波数成分まで忠実度の高い衝撃を供試体に与えることが可能になっている。

　図２２に示すように、各ベルト機構５１００は、歯付ベルト５１２０と、歯付ベルト５１２０が巻掛けられた一対の歯付プーリー（第１プーリー５１４０、第２プーリー５１６０）と、歯付ベルト５１２０をテーブル５２４０に固定するための一対のベルトクランプ５１８０を備えている。

　右フレーム５２２０Ｒと左フレーム５２２０Ｌの間には、４つの歯付ベルト５１２０が平行に配置されている。歯付ベルト５１２０は、それぞれ長さ方向の２箇所において、ベルトクランプ５１８０によってテーブル５２４０に固定されている。

　図２１に示すように、前方駆動部５３００は、ベースブロック５３１０と、ベースブロック５３１０上に設置された４つの電動アクチュエーター５３２０（５３２０ａ、５３２０ｂ、５３２０ｃ、５３２０ｄ）を備えている。また、後方駆動部５４００は、ベースブロック５４１０と、ベースブロック５４１０上に設置された４つの電動アクチュエーター５４２０（５４２０ａ、５４２０ｂ、５４２０ｃ、５４２０ｄ）を備えている。計８つの電動アクチュエーターは、設置する位置や向き、構成要素の長さや配置間隔にわずかな相違があるものの、基本的な構成は共通している。また、前方駆動部５３００と後方駆動部５４００の基本的な構成も共通している。

　制御ユニットＣ３は、入力された加速度波形に基づいて、各電動アクチュエーター５３２０ａ～ｄ、５４２０ａ～ｄのモーター１０の駆動を同期制御することにより、上記加速度波形に従ってテーブル５２４０に加速度を与えることができる。なお、本実施形態では、８つのサーボモーターの全てを同位相でそれぞれ往復回転駆動させる。

　本実施形態では、電動アクチュエーター５４２０として後述する一方向回転運動を出力する電動アクチュエーター１００を用いることで、回生エネルギーを利用しながら歯付プーリーを回転させることができる。これにより、電力消費を抑制しながらテーブル５２４０を加速させて、衝突模擬試験を行うことができる。

　図２３は、電動アクチュエーター１００の概略構造を示した斜視図である。図２４は、電動アクチュエーター１００の概略構造を示した平面図である。図２５は、電動アクチュエーター１００に含まれる連接棒６０の側面図である。図２６は、電動アクチュエーター１００に含まれるクランクシャフト７０の側面図である。

　図２３に示すように、電動アクチュエーター１００は、駆動ユニット１００ｄ及びクランクシャフト７０を備える。

　駆動ユニット１００ｄは、モーター１０（電動機）、軸受３０、ボールねじ４０（送りねじ機構）、直動部５０（以下「ピストン５０」という。）及び連接棒６０を備える。

　モーター１０は、例えば、超低慣性高出力型のＡＣサーボモーターである。このような超低慣性かつ高出力のモーター１０を使用することにより、例えば１００Ｈｚ以上の高い周波数での往復反転駆動が可能になっている。

　ボールねじ４０のねじ軸４１は、ベースブロック５４１０又は５３１０に固定される軸受３０により回転可能に支持される。ねじ軸４１は、軸継手２０によってモーター１０の軸１１と連結される。

　ピストン５０は、軸線Ａｘ１方向に延びる中空部５０ａが形成された筒状の部材である。なお、軸線Ａｘ１は、駆動ユニット１００ｄの中心線であり、モーター１０及びボールねじ４０の回転軸と共通する直線である。ボールねじ４０のナット４２は、例えばピストン５０の中空部５０ａの一端部（図２４における左端部）に収容され、ピストン５０に固定される。

　ピストン５０の他端部（図２４における右端部）には、ピストン５０の軸線と垂直に（言い換えれば、クランクシャフト７０と平行に）ピン５２が取り付けられる。

　図２５は、連接棒６０の側面図である。連接棒６０は、小径のピン穴６２ａが形成された小端部６２と、大径のピン穴６４ａが形成された大端部６４と、小端部６２と大端部６４をつなぐロッド部６６を有する。ピン穴６２ａ及び６４ａは、互いに平行に形成されている。

　小端部６２のピン穴６２ａには、例えばブッシュ（不図示）を介して、ピン５２が挿入される。また、ピン５２の両端部は、ピストン５０の他端部に形成された一対のピン穴５０ｂ（図２４）に差し込まれ、ピストン５０に固定される。これにより、連接棒６０は、小端部６２において、ピン５２を介して、ピストン５０の他端部に、ピン５２を旋回中心軸として一定の角度範囲で旋回可能に連結される。なお、連接棒６０は、ピン５２（第１のピン）に加えて、後述するクランクピン７２（第２のピン）にも回転可能に連結される。

　図２６は、クランクシャフト７０の側面図である。クランクシャフト７０は、一対の同軸に（すなわち、回転軸又は中心線が一致するように）配置されたクランクジャーナル７１と、クランクジャーナル７１の軸線（すなわち、クランクシャフト７０の回転軸である軸線Ａｘ２）に対して偏心して配置されたクランクピン７２と、クランクジャーナル７１とクランクピン７２とを連結する一対のクランクアーム７３と、軸線Ａｘ２に対して各クランクアーム７３の反対側に設けられた一対のバランスウェイト７４と、クランクジャーナル７１の一つと同軸に結合した出力軸７５を有する。バランスウェイト７４は、軸線Ａｘ２に対して偏心したクランクピン７２及びクランクアーム７３によって生じる不釣り合いを打ち消すように形成されている。

　クランクシャフト７０は、一対のクランクジャーナル７１において、ベースブロック５４１０又は５３１０に固定される不図示の一対の軸受（例えば転がり軸受）によって回転可能に支持される。

　クランクピン７２は、連接棒６０の大端部６４のピン穴６４ａに、例えばブッシュ（不図示）を介して挿入される。これにより、クランクシャフト７０は、連接棒６０と回転可能に連結される。

　なお、連接棒６０のピン穴６２ａ及び６４ａと嵌合するブッシュには例えば無給油ブッシュが使用される。また、ブッシュに替えて、例えば転がり軸受等の別の種類の軸受を使用してもよい。

　モーター１０は、正転と逆転を切り替え可能な電動機であり、軸１１が所定の角度範囲で繰り返し往復回転するように駆動される。モーター１０の回転は、ボールねじ４０によって直線運動に変換されて、ピストン５０に伝達される。その結果、ピストン５０は所定のストロークで軸線Ａｘ１上を往復直線運動する。すなわち、ボールねじ４０は、モーター１０の往復回転運動を往復直線運動に変換する第１の運動変換器として機能する。

　ピストン５０の軸線Ａｘ１方向の往復直線運動は、連接棒６０によってクランクシャフト７０の偏心したクランクピン７２に伝達され、クランクシャフト７０の回転運動に変換される。すなわち、連接棒６０とクランクシャフト７０（並びに、連接棒６０を旋回可能に支持するピン５２及びクランクシャフト７０を回転可能に支持する不図示の軸受）により、往復運動（往復直線運動）を一方向の回転運動（以下「一方向回転運動」という。）に変換する第２の運動変換器としてのクランク機構（より具体的には、スライダクランク機構）が構成される。

　このように、電動アクチュエーター１００は、モーター１０の正逆回転を一方向回転運動に変換する運動変換器を備えていて、この運動変換機は、ボールねじ４０と、ピストン５０と、連接棒６０と、クランクシャフト７０によって構成されている。

　電動アクチュエーター１００のサーボモーター１０に電力を供給する本発明の第５実施形態に係る給電システム５８００は、インバーター３８５２の数が８個である点を除き、図１７に示す給電システム３８００と同一構成のものである。電動アクチュエーター１００は、図１７に示す制御ユニットＣ３によって制御される。

　衝突模擬試験装置５０００では、インバーター３８５２を含むサーボアンプ３８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御ユニットＣ３に制御されてテーブル５２４０に所望の加速度を与える駆動電力をモーター１０に供給する駆動装置である。さらに、電源回生コンバーター３８５１は、制御ユニットＣ３がサーボアンプ３８５０（インバーター３８５２）を制御してテーブル５２４０に所望の加速度を与えた際に、モーター１０から回生されるエネルギーのうちモーター１０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。

　衝突模擬試験装置５０００は、以上のように構成されることで、供試体に所望の加速度を与えて実際の衝突時と同様の衝撃を加える模擬衝突試験において回生エネルギーを有効に利用することが可能であり、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

　本実施形態の衝突模擬試験装置５０００は、製品や部品に対して強い衝撃波を与えて、衝撃に対する耐久性や信頼性を評価する衝撃試験装置として使用することもできる。また、本実施形態の衝突模擬試験装置５０００は、製品や部品に振動を与える振動試験装置として使用することもできる。

　本実施形態では、前方駆動部５３００の電動アクチュエーター５３２０及び後方駆動部５４００の電動アクチュエーター５４２０に電動アクチュエーター１００が使用されているが、電動アクチュエーター１００に替えてモーター１０を単体で使用してもよい。特に、本実施形態の衝突模擬試験装置５０００を振動試験装置として使用する場合には、加速と減速が短い周期で繰り返されるため、キャパシター３８５３に蓄積された回生電力がモーター１０によって効率的に再利用されるため、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

（第６実施形態）
　以下に説明する本発明の第１２実施形態に係る複合試験装置は、タイヤのユニフォーミティ試験と動釣合試験を行うことが可能な試験装置である。図２７は、本発明の実施形態のユニフォーミティ及び動釣合複合試験装置６０００（以下、複合試験装置６０００とする）の基本構成を示す側面図である。図２８は、複合試験装置６０００のスピンドル６１２０を回転駆動する方法を模式的に示したものである。

　複合試験装置６０００は、図２７に示すように、タイヤＴを下部リム６０１０と上部リム６０２０とで上下に挟みこんで保持するよう構成されている。より詳細には、複合試験装置６０００は、上端部に上部リム６０２０が固定されたロックシャフト６３００を、スピンドル６１２０に挿入して固定することにより、下部リム６０１０と上部リム６０２０との間でタイヤＴを挟み込んで保持する。

　ユニフォーミティ試験では、スピンドル６１２０の側方に設けられた回転ドラム６０３０を用いる。回転ドラム６０３０は、タイヤに当接する回転ドラムの一例である。回転ドラム６０３０は、タイヤＴに対して近接／離間する方向に延びるレール６０３１の上をスライド可能な可動ハウジング６０３２に搭載され、図示しないモーターにより駆動されるラックピニオン機構６０３５（ピニオン６０３６・ラック６０３８）によってタイヤＴに対して近接／離間方向に移動する。また、回転ドラム６０３０は図示しない電動アクチュエーター（以降、電動アクチュエーター１００ａと記す。）によって任意の回転数で回転可能である。なお、電動アクチュエーター１００ａの構成は、第５実施形態において上述した電動アクチュエーター１００と同じである。

　ユニフォーミティ試験を実施する際には、ラックピニオン機構６０３５によってこの回転ドラム６０３０をタイヤＴに当接させ、さらに回転ドラム６０３０をタイヤＴに数百ｋｇｆ以上の力で押し付ける。次いで、この状態で回転ドラム６０３０を回転させ（従って回転ドラム６０３０に当接しているタイヤＴも回転ドラム６０３０に伴って回転する）、そのときの負荷の変動から回転しているタイヤに発生する力のばらつきをスピンドルハウジング６１１０の側面に設置された３軸圧電素子によって計測する。

　本実施形態では、この回転ドラム６０３０を電動アクチュエーター１００ａを用いて回転させる。より具体的には、複合試験装置６０００は、図１７に示す給電システム３８００と同一構成の給電システムを有していて、制御ユニットＣ３が電動アクチュエーター１００ａを制御し、電動アクチュエーター１００ａが回転ドラム６０３０に一方向回転運動を行わせる。これにより、回生エネルギーを利用しながら回転ドラム６０３０を回転させて、ユニフォーミティ試験を行うことができる。

　一方、動釣合試験は回転ドラム６０３０をタイヤＴから離間させた状態でスピンドル６１２０ごとタイヤＴを回転させ、そのときにタイヤＴの不釣合いから生じる加振力からタイヤの偏心状態を測定する試験である。スピンドル６１２０は、タイヤが取り付けられるスピンドルの一例である。

　スピンドル６１２０の下端には、動釣合試験時にスピンドル６１２０を回転駆動するためのプーリー６１４０が取り付けられている。また、スピンドル６１２０が固定されたベース６０５０には図示しないラックピニオン機構によってスピンドル６１２０に向かって水平に進退可能な電動アクチュエーター１００ｂが設置されていて、この電動アクチュエーター１００ｂによってスピンドル６１２０を回転させる。なお、電動アクチュエーター１００ｂの構成は、第５実施形態において上述した電動アクチュエーター１００と同じである。これにより、回生エネルギーを利用しながらスピンドル６１２０を回転させて、動釣合試験を行うことができる。

　電動アクチュエーター１００ｂの出力回転軸には駆動プーリー６１４４がスピンドル６１２０のプーリー６１４０と同じ高さに取り付けられている。また、図２８に示すように、駆動プーリー６１４４およびスピンドル６１２０のプーリー６１４０と同じ高さに一対の従動プーリー６１４３が回転可能に設置されている。なお、従動プーリー６１４３は上記の図示しないラックピニオン機構によって電動アクチュエーター１００ｂ（駆動プーリー６１４４）と共に進退する。ここで無端ベルト６１４２が駆動プーリー６１４４および従動プーリー６１４３に掛け渡されており、電動アクチュエーター１００により無端ベルト６１４２を所定速度で進行させることができる。

　ラックアンドピニオン機構により無端ベルト６１４２がプーリー６１４０に当接した状態（図２８の実線の状態）で電動アクチュエーター１００ｂを駆動させることで、プーリー６１４０が回転して、下部リム６０１０と上部リム６０２０の間でタイヤＴを保持したままスピンドル６１２０が回転する。このときにスピンドルハウジング６１１０の側面に設置された３軸圧電素子によって加振力を計測する。なお、電動アクチュエーター１００ｂとスピンドル６１２０の間の構成（プーリー６１４０、駆動プーリー６１４４、従動プーリー６１４３、及び、無端ベルト６１４２）は、電動アクチュエーター１００ｂが出力する一方向回転運動をスピンドル６１２０に伝達する伝達機構の一例である。

　複合試験装置６０００は、上述したように、図１７に示す給電システム３８００と同一構成の給電システムを有している。制御ユニットＣ３が電動アクチュエーター１００ｂを制御し、電動アクチュエーター１００ｂが出力する一方向回転運動を伝達機構がスピンドル６１２０に伝達する。これにより、回生エネルギーを利用しながらスピンドル６１２０を回転させて、動釣合試験を行うことができる。

　このように、複合試験装置６０００には、第５実施形態の電動アクチュエーター１００と同じ構成の２つの電動アクチュエーター１００ａ、１００ｂが設けられていて、電動アクチュエーター１００ａが回転ドラム６０３０を回転させるために、電動アクチュエーター１００ｂがスピンドル６１２０を回転させるために、用いられる。これにより、ユニフォーミティ試験と動釣合試験のどちらにおいても回生エネルギーを利用しながら、試験を実施することができる。

　より詳細には、複合試験装置６０００では、インバーター３８５２を含むサーボアンプ３８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御ユニットＣ３に制御されて回転ドラム６０３０を所定速度で回転させる駆動電力をモーター１０に供給する駆動装置である。電源回生コンバーター３８５１は、制御ユニットＣ３がサーボアンプ３８５０（インバーター３８５２）を制御して回転ドラム６０３０を所定速度で回転させた際に、モーター１０から回生されるエネルギーのうちモーター１０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。さらに、インバーター３８５２を含むサーボアンプ３８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御ユニットＣ３に制御されてスピンドル６１２０を所定速度で回転させる駆動電力をモーター１０に供給する駆動装置でもある。電源回生コンバーター３８５１は、制御ユニットＣ３がサーボアンプ３８５０（インバーター３８５２）を制御してスピンドル６１２０を所定速度で回転させた際に、モーター１０から回生されるエネルギーのうちモーター１０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。

　複合試験装置６０００は、以上のように構成されることで、タイヤのユニフォーミティ試験と動釣合試験において回生エネルギーを有効に利用することが可能であり、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

（第７実施形態）
　以下に説明する本発明の第７実施形態に係るバランス測定装置７０００は、回転体のバランスを測定可能な試験装置である。図２９及び図３０は、それぞれ本発明の実施形態に係るバランス測定装置７０００の正面図と側面図である。なお、以降の記載においては図２９中の上下方向をＹ軸方向、上下方向と回転体の回転軸方向の双方に垂直な方向をＸ軸方向と定義する。本実施形態の回転体７１００は、例えば、クランク軸であり、バランス測定装置７０００は、例えば、クランク軸のバランスを測定可能な装置である。

　バランス測定装置７０００の装置フレームは、ベース７０１３と、ベース７０１３から鉛直上方に延びる複数のばね７０１４と、それらばね７０１４に支えられたテーブル７０１５とから成っている。テーブル７０１５の下面には駆動シャフト用軸受７０１２ａおよび７０１２ｂが取り付けられている。駆動シャフト７００５はこの駆動シャフト用軸受７０１２ａおよび７０１２ｂに回転可能に支持される。また、図３０に示されるように、ベース７０１３のＸ軸方向両端からは鉛直上方にほぼ剛体と見なすことのできる第１の側壁７０１３ａおよび第２の側壁７０１３ｂが延出している。

　ベース７０１３には一方向回転運動を出力する第１実施形態に係る電動アクチュエーター１００が取り付けられている。電動アクチュエーター１００の駆動軸にはプーリー７００３が取り付けられている。一方、駆動シャフト７００５の一端部には第１のプーリー７００６が取り付けられており、この第１のプーリー７００６と電動アクチュエーター１００の駆動軸に取り付けられたプーリー７００３とには第１の無端ベルト７００４が渡されており、電動アクチュエーター１００を駆動することにより駆動シャフト７００５を第１の無端ベルト７００４を介して回転駆動することができる。

　また、テーブル７０１５の上面から鉛直上方に互いに平行な第１のテーブル側壁７０１７ａおよび第２のテーブル側壁７０１７ｂが固定されている。第１のテーブル側壁７０１７ａおよび第２のテーブル側壁７０１７ｂはばね７０１４のばね定数と比べてきわめて高い剛性を有する剛体である。第１のテーブル側壁７０１７ａには従動シャフト用軸受７０１６ａおよび７０１６ｃが、また、第２のテーブル側壁７０１７ｂには従動シャフト用軸受７０１６ｂおよび７０１６ｄがそれぞれ固定されている。なお、図２９には従動シャフト用軸受７０１６ａおよび７０１６ｂのみ記載されており、従動シャフト用軸受７０１６ｃおよび７０１６ｄはそれぞれ従動シャフト用軸受７０１６ａおよび７０１６ｂの図２９の奥側に配置されている。従動シャフト用軸受７０１６ａ、７０１６ｂ、７０１６ｃ、７０１６ｄはそれぞれ従動シャフト７０１０ａ、７０１０ｂ、７０１０ｃ、７０１０ｄ（図２９には７０１０ａ、７０１０ｂのみ記載）を回転可能に支持する。

　従動シャフト７０１０ａ、７０１０ｂ、７０１０ｃ、７０１０ｄの一端部にはそれぞれプーリー７００９ａ、７００９ｂ、７００９ｃ、７００９ｄが取り付けられている。また、駆動シャフト７００５の一端部のプーリー７００６に隣接した箇所および駆動シャフト７００５の他端部には第２のプーリー７００７ａおよび７００７ｂが取り付けられている。第２のプーリー７００７ａと従動シャフト７０１０ａに取り付けられたプーリー７００９ａおよび従動シャフト７０１０ｃに取り付けられたプーリー７００９ｃ、第２のプーリー７００７ｂと従動シャフト７０１０ｂに取り付けられたプーリー７００９ｂおよび従動シャフト７０１０ｄに取り付けられたプーリー７００９ｄにはそれぞれ第２の無端ベルト７００８ａおよび７００８ｂが渡されている。従って、駆動シャフト７００５が回転すると、その動力が第２の無端ベルト７００８ａを介して従動シャフト７０１０ａ及び７０１０ｃに伝達され、この結果、従動シャフト７０１０ａ及び７０１０ｃが回転する。また、駆動シャフト７００５からの動力は、第２の無端ベルト７００８ｂを介して従動シャフト７０１０ｂおよび７０１０ｄにも伝達され、この結果、従動シャフト７０１０ｂ及び７０１０ｄも回転する。

　従動シャフト７０１０ａ、７０１０ｂ、７０１０ｃ、７０１０ｄの他端部にはそれぞれローラ７０１１ａ、７０１１ｂ、７０１１ｃ、７０１１ｄが取り付けられている。ローラ７０１１ａ、７０１１ｃの上には回転体７１００の回転軸の一端部７１１０ａが、またローラ７０１１ｂ、７０１１ｄの上には回転体７１００の回転軸の他端部７１１０ｂがそれぞれ載置される。回転体７１００はこのローラ７０１１ａ、７０１１ｂ、７０１１ｃ、７０１１ｄの回転に従動して回転する。即ち、電動アクチュエーター１００を駆動することによって回生エネルギーを利用しながら回転体７１００を回転させることができる。

　なお、電動アクチュエーター１００と回転体７１００の間の構成（シャフト、プーリー、ローラ、ベルト）は、電動アクチュエーター１００が出力する一方向回転運動を供試体である回転体７１００に伝達する伝達機構の一例である。

　回転体７１００の他端部７１１０ｂには、キー溝７１０２が形成されている。また、バランス測定装置７０００には、さらに、キー溝７１０２を検出するためのセンサＳが配置されている。

　また、図２９および図３０に示されるように、ベース７０１３の第１の側壁７０１３ａとテーブル７０１５との間には振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲが取り付けられている。動的不つり合いを有するクランク軸である回転体７１００は、回転すると振動する。本実施形態のバランス測定装置では、回転体７１００（クランク軸）の振動が、ローラ７０１１ａ、７０１１ｂ、７０１１ｃ、７０１１ｄ、第１及び第２のテーブル側壁７０１７ａ、７０１７ｂ等を介しテーブル７０１５に伝達される。振動ピックアップＶＤＬ及びＶＤＲは、回転している回転体７１００（クランク軸）からテーブル７０１５に伝達された振動を検出する。換言すれば、振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲは、回転する回転体７１００（クランク軸）がローラ７０１１ａ、７０１１ｂ、７０１１ｃ、７０１１ｄに加える負荷の変動を検出する。

　振動ピックアップＶＤＬおよびＶＤＲはそれぞれ回転体７１００の回転軸に垂直な２成分（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度を計測可能な加速度センサである。振動ピックアップＶＤＬは第１のテーブル側壁７０１７ａと同じＸＹ平面上に、また振動ピックアップＶＤＲは第２のテーブル側壁７０１７ｂと同じＸＹ平面上に取り付けられている。

　また、ベース７０１３の第２の側壁７０１３ｂとテーブル７０１５との間には圧電アクチュエーターＶＬおよびＶＲが取り付けられている。圧電アクチュエーターＶＬは第１のテーブル側壁７０１７ａと同じＸＹ平面上に、また圧電アクチュエーターＶＲは第２のテーブル側壁７０１７ｂと同じＸＹ平面上に取り付けられている。圧電アクチュエーターは印加される電圧の大きさに応じて伸縮して接触する物体に変位を与えることが可能な部材であり、従って、圧電アクチュエーターＶＬおよびＶＲに入力する信号を制御することにより、テーブル７０１５を自在に加振することができる。

　バランス測定装置７０００は、図２０に示す給電システム４８００と同一構成の給電システムを有している。制御装置Ｃ４が電動アクチュエーター１００を制御し、電動アクチュエーター１００が出力する一方向回転運動を伝達機構が供試体である回転体７１００に伝達する。これにより、回生エネルギーを利用しながら回転体７１００を回転させて、動釣合試験を行うことができる。

　より詳細には、バランス測定装置７０００では、インバーター４８５２を含むサーボアンプ４８５０は、電源からエネルギーが供給され、制御装置Ｃ４に制御されて回転体７１００を所定速度で回転させる駆動電力をモーター１０に供給する駆動装置である。電源回生コンバーター４８５１は、制御装置Ｃ４がサーボアンプ４８５０（インバーター４８５２）を制御して回転体７１００を所定速度で回転させた際に、モーター１０から回生されるエネルギーのうちモーター１０の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる。

　バランス測定装置７０００は、以上のように構成されることで、クランクシャフトなどの回転体の動釣合試験において回生エネルギーを有効に利用することが可能であり、試験に要する電力消費量を抑えることができる。

（第８実施形態）
　図３１、図３２及び図３３は、それぞれ本発明の第８実施形態に係るヘッジトリマー８０００の斜視図、側面図及び平面図である。なお、図３２及び図３３において、後述するピストン８０５０を断面図で示している。また、図３３において、後述するフレーム８００２の図示を省略している。

　ヘッジトリマー８０００は、生垣や樹木の剪定に使用する電動の農機具（すなわち、電機機器）である。ヘッジトリマー８０００は、フレーム８００２と、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエーター８１００と、一対のブレード８０６０（８０６０Ａ、８０６０Ｂ）を備える。電動アクチュエーター８１００は、軸線Ａｘ方向の直線運動を発生するリニアアクチュエーターであり、後述するようにブレード８０６０を往復直線運動させる。

　なお、ヘッジトリマー８０００は、電動アクチュエーター８１００の内部構造を覆うカバー、ヘッジトリマー８０００を保持するための例えばフレーム８００２に取り付けられたハンドル、ヘッジトリマー８０００を操作するための例えば操作ボタンや操作スイッチ等を含む操作部を備えるが、説明の便宜上、これらの構成要素の図示は省略する。

　フレーム８００２は、電動アクチュエーター８１００を支持するベース８００２ａと、ベース８００２ａの一端部に立てられたロッド８００２ｂを有する。

　電動アクチュエーター８１００は、モーター８０１０（駆動部）と、モーター８０１０が出力する動力（回転運動）を直線運動に変換する運動変換器であるボールねじ８０３０（送りねじ機構）と、ボールねじ８０３０によって軸線Ａｘ方向に駆動されるピストン８０５０（直線運動部）と、ピストン８０５０を軸線Ａｘ方向に可動に支持するリニアガイド８０４０を備える。モーター８０１０及びリニアガイド８０４０は、ベース８０２ａ上に取り付けられている。

　モーター８０１０は、正転と逆転を切り替え可能な電動機であり、例えば、超低慣性高出力型のＡＣサーボモーターである。超低慣性かつ高出力の電動機を使用することにより、例えば１００Ｈｚ以上の高い周波数での繰り返し往復反転駆動が可能になっている。

　ボールねじ８０３０は、転動体である複数のボール（不図示）と、外周面に螺旋状の第１のねじ溝が形成されたねじ軸８０３１と、ねじ軸８０３１が通される円柱状の貫通孔（不図示）が形成されたナット８０３２を備える。ナット８０３２の貫通孔の内周面には、第１のねじ溝と対向する位置に第２のねじ溝（不図示）が形成されていて、第１のねじ溝と第２のねじ溝とで囲まれた転動路に複数のボールが充填され、ボールを介してねじ軸８０３１とナット８０３２が係合する。転動路の両端は還流路に接続されて、ボールが循環する循環路（閉路）が形成される。なお、ボールに替えてローラを転動体として使用してもよい。

　ボールねじ８０３０のねじ軸８０３１は、軸継手８０１２によってモーター８０１０の軸８０１１と同軸に（すなわち、回転軸又は中心線が一致するように）連結される。なお、本実施形態の電動アクチュエーター８１００の軸線Ａｘは、モーター８０１０の軸８０１１及びボールねじ８０３０のねじ軸８０３１の中心線である。

　ピストン８０５０は、軸線Ａｘを中心とする円柱状の中空部８０５０ａが形成された部材である。ボールねじ８０３０のナット８０３２は、中空部８０５０ａに収容され、ピストン８０５０に固定される。

　本実施形態のリニアガイド８０４０は、ガイドウエイ形循環式リニア軸受であり、レール８０４１と、レール８０４１上を走行可能なキャリッジ８０４２を備える。なお、リニアガイド８０４０に別の方式のリニア軸受（例えば、転がり軸受や滑り軸受）その他の直線案内機構を使用してもよい。

　ブレード８０６０は、軸線Ａｘ方向に長い鋼板の両側の縁に複数の歯８０６２（図３３）を形成したものである。一対のブレード８０６０は重ねられ、一方（ブレード８０６０Ａ）がピストン８０５０の軸線Ａｘ方向の一端部に固定され、他方（ブレード８０６０Ｂ）がロッド８００２ｂの先端部に固定される。すなわち、固定されたブレード８０６０Ｂに対して、ブレード８０６０Ａが電動アクチュエーター８１００により軸線Ａｘ方向に駆動可能に構成されている。

　モーター８０１０は、軸８０１１が所定の角度範囲で繰り返し往復回転するように駆動される。軸８０１１の回転は、ボールねじ８０３０によって直線運動に変換されて、ピストン８０５０に伝達される。すなわち、ピストン８０５０及びブレード８０６０Ａは、所定のストロークで軸線Ａｘ方向に繰り返し往復直線運動する。そして、固定されたブレード８０６０Ｂに対してブレード８０６０Ａが軸線Ａｘ方向に繰り返し往復移動することにより、一対のブレード８０６０Ａ、８０６０Ｂの歯８０６２の間で枝葉等の被切断物が挟まれて切断される。

　モーター８０１０に駆動電力を供給する給電システムの構成は、図２０に示す第４の実施形態の給電システム４８００と同一構成のものであるが、ここで、改めて説明する。

　一次電源４８１０は、商用電源又は電源装置であり、例えば単相交流又は三相交流の電力（以下「系統電力」という。）を供給する。一次電源４８１０から供給される系統電力は、任意選択的に設けられた回路遮断器４８２０、電磁開閉器４８３０及びリアクトル４８４０を介して、サーボアンプ４８５０（駆動装置）に供給される。サーボアンプ４８５０は、一次電源４８１０から供給される交流をモーター８０１０の駆動電力に変換するインバーター装置である。サーボアンプ４８５０の出力端子にはモーター８０１０が接続され、サーボアンプ４８５０からモーター８０１０に駆動電力が供給される。サーボアンプ４８５０は、制御装置Ｃ４と通信可能に接続され、制御装置Ｃ４の制御に従って動作する。なお、サーボアンプ４８５０とモーター８０１０は、電動アクチュエーター８１００を構成し、電動アクチュエーター８１００は制御装置Ｃ４によって制御される。

　サーボアンプ４８５０は、電源回生コンバーター４８５１、インバーター４８５２及びキャパシター４８５３を備える。電源回生コンバーター４８５１は、電源回生に適したコンバーターであり、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により電源側電流を正弦波化するＰＷＭコンバーターである。なお、電源回生コンバーター４８５１は、１２０°通電方式により電力変換を行うものでもよい。また、インバーター４８５２は、例えばＰＷＭ制御により出力する電力を制御するＰＷＭインバーターである。

　インバーター４８５２は、電源である一次電源４８１０から電力が供給され、コントローラである制御装置Ｃ４に制御されてブレード８０６０Ａを往復直線運動させる駆動電力を電動機であるモーター８０１０に供給する駆動装置である。電源回生コンバーター４８５１は、ブレード８０６０Ａを往復直線運動させた際に、電動機であるモーター８０１０から回生される電力のうちサーボモーター１５０の加速で消費されなかった電力を電源へ回生させる。

　また、本実施形態の電源回生コンバーター４８５１は、力行動作時に一次電源４８１０から供給される交流を整流する機能と、回生動作時に一次電源４８１０に帰還させる系統電力と同等の品質の交流を生成する機能を兼ね備えるが、力行動作専用のコンバーターと電源回生専用のコンバーターを個別に設けてもよい。

　モーター８０１０を駆動するとき（力行動作時）は、リアクトル４８４０から出力された交流電力は、電源回生コンバーター４８５１により直流に変換され、キャパシター４８５３により平滑化された後、インバーター４８５２により交流（例えばパルス列）の駆動電力に変換される。インバーター４８５２から出力される駆動電力は、モーター８０１０に入力され、モーター８０１０を回転駆動する。

　モーター８０１０が回生電力を発生するとき（回生動作時）は、モーター８０１０から出力される回生電力は、インバーター４８５２によって直流に変換され、直流母線４８５４を介して、電源回生コンバーター４８５１に入力される。なお、正負一対の導線から１系統の直流母線４８５４が構成される。電源回生コンバーター４８５１は、直流母線４８５４から供給される直流電力を正弦波交流に変換し、リアクトル４８４０、電磁開閉器４８３０及び回路遮断器４８２０を介して、一次電源４８１０に出力する。

　モーター８０１０の１サイクルの駆動波形は、図９に示すとおりである。即ち、モーター８０１０は、軸８０１１の角度位置θが－θａ～θａの範囲で正弦波の駆動波形に従って繰り返し変動するように駆動される。加速（力行動作）と減速（回生動作）とを向きを交互に換えながら繰り返すことにより、モーター８０１０の軸８０１１が往復回転する。このような往復回転が、例えば最大で５００Ｈｚの繰り返し周波数で繰り返される。なお、モーター８０１０の駆動波形は正弦波に限定されるものではない。

　このように、本実施形態では、モーター８０１０に加速と減速を繰り返す動作を行わせるために、モーター８０１０への電力の供給と、モーター８０１０による回生電力の発生が交互に繰り返される。モーター８０１０との電力の授受に伴う直流母線４８５４の短時間（例えばモーター８０１０の１サイクル程度）の電圧変動は、主にキャパシター４８５３によって調整（言い換えれば、平準化）される。そのため、図９（ａ）に示す区間Ａ、Ｃにおいてモーター８０１０に供給される電力量の大半が区間Ｂ、Ｄにおいて回生電力として回収されて（すなわち、キャパシター４８５３に蓄積されて）再利用されるため、一次電源４８１０から供給される電力をほとんど消費することなくモーター８０１０を駆動させることが可能となっている。

（第９実施形態）
　図３４は、本発明の第９実施形態に係る電動アクチュエーターの給電システム２９０の概略構成を示したブロック図である。

　第９実施形態の給電システム２９０は、一次電源のコンセント（不図示）に差し込まれるプラグ２９１を備える点、及び、サーボアンプ２９５の構成において、第４実施形態の給電システム（図２０）と異なる。なお、図３４の回路遮断器９２、電磁開閉器９３、リアクトル９４、電源回生コンバーター９５ａ、インバーター９５ｂ、キャパシター９５ｃ、直流母線９５ｄは、それぞれ図２０の回路遮断器４８２０、電磁開閉器４８３０、リアクトル４８４０、電源回生コンバーター４８５１、インバーター４８５２、キャパシター４８５３、直流母線４８５４に対応する。

　第９実施形態のサーボアンプ２９５は、バッテリー２９５ｅを備えている。第９実施形態の電動アクチュエーターは、バッテリー２９５ｅを備えたことにより、一次電源から切り離された状態でもバッテリー２９５ｅに蓄積された電力により作動可能となっている。バッテリー２９５ｅは、電源回生コンバーター９５ａ及びインバーター９５ｂと並列に、一対の導線からなる直流母線９５ｄに接続される。

　プラグ２９１が一次電源に接続されている場合は、一次電源から供給された系統電力は、電源回生コンバーター９５ａにより整流された後、キャパシター９５ｃ及びバッテリー２９５ｅにより蓄電・整流される。力行動作時に、キャパシター９５ｃ及びバッテリー２９５ｅから直流母線９５ｄを介して供給される直流電力は、インバーター９５ｂにより駆動電力に変換されて、モーター８０１０に供給される。プラグ２９１が一次電源に接続されていない場合は、バッテリー２９５ｅに蓄積された電力によって駆動電力が生成される。

　回生動作時にモーター８０１０から供給される回生電力は、インバーター９５ｂよって直流に変換された後、キャパシター９５ｃ及びバッテリー２９５ｅにより蓄電・整流される。キャパシター９５ｃ及びバッテリー２９５ｅにより蓄電された回生電力は、力行動作時にインバーター９５ｂによる駆動電力の生成に再使用される。プラグ２９１が一次電源に接続されている場合は、余剰の回生電力は、電源回生コンバーター９５ａにより系統電力に相当する正弦波交流に変換され、一次電源に戻される。

（第１０実施形態）
　図３５は、本発明の第１０実施形態に係る電動アクチュエーターの給電システム３９０の概略構成を示したブロック図である。

　第１０実施形態の給電システム３９０は、発電機８０８０と、発電機８０８０が発生した電力を系統電力に相当する正弦波交流に変換して一次電源側に供給するインバーター装置９７を備えた点において、第４実施形態の給電システム４８００と異なる。発電機８０８０は、例えば、モーター８０１０とボールねじ８０３０の間に接続される。また、インバーター装置９７は、制御装置９６と通信可能に接続され、制御装置９６の制御に従って動作する。

　インバーター装置９７は、コンバーター９７ａ、インバーター９７ｂ及びキャパシター９７ｃを備える。コンバーター９７ａは、例えばダイオードブリッジ回路を含む全波整流方式の整流器を備える。コンバーター９７ａの入力側にＰＷＭコンバーターを設け、コンバーター９７ａの入力電流を正弦波化してもよい。インバーター９７ｂは、例えばＰＷＭ制御により出力する電力を制御するＰＷＭインバーターである。

　発電機８０８０が発生した電力は、コンバーター９７ａよって直流に変換され、キャパシター９７ｃによって平滑化された後、インバーター９７ｂに入力される。なお、正負一対の導線から１系統の直流母線９７ｄが構成される。インバーター９７ｂは、直流母線９７ｄから供給される直流電力を系統電力と同等の品質の正弦波交流に変換し、一次電源９１側に出力する。

　発電機８０８０は、モーター８０１０が発生する動力の一部を使用して電力を発生する。発電機８０８０が発生した電力は、サーボアンプ９５による駆動電力の生成に使用され、余剰分は一次電源に戻される。

　本実施形態の構成によれば、回生動作時だけでなく力行動作時にも発電機８０８０により発電が行われて一次電源９１側に電力が供給されるため、電力エネルギーをより効率的に利用することができる。

　本実施形態の発電機８０８０は交流発電機であるが、直流発電機を使用してもよい。この場合、発電機が発生する電力の整流が不要とるため、インバーター装置９７のコンバーター９７ａは不要となり、例えば、直流発電機の出力端子は、コンバーター９７ａを介さずに、直流母線９７ｄに接続される。

　インバーター装置９７にバッテリーを設けて、バッテリーをキャパシター９７ｃと並列に直流母線９７ｄに接続する構成としてもよい。

　また、発電機８０８０とモーター８０１０との間にクラッチを設けて、発電機８０８０による動力吸収を行うタイミングをクラッチの断続によって制御する構成としてもよい。

　また、インバーター装置９７の直流母線９７ｄ、キャパシター９７ｃ及びインバーター９７ｂを、サーボアンプ９５の直流母線９５ｄ、キャパシター９５ｃ及び電源回生コンバーター９５ａとそれぞれ共通化してもよい。

（第１１実施形態）
　図３６は、本発明の第１１実施形態に係る電動アクチュエーター４００の給電システム４９０の概略構成を示したブロック図である。

　第１１実施形態の給電システム４９０は、第９実施形態の給電システム２９０に第１０実施形態の発電機８０８０を追加し、更に、サーボアンプ２９５に第１０実施形態のインバーター装置９７の機能を組み込んだ（具体的には、第１０実施形態のコンバーター９７ａを追加した）サーボアンプ４９５を採用したものである。

　第１０実施形態の給電システム３９０では、サーボアンプ９５とインバーター装置９７が分離し、それぞれが一次電源９１に接続されるため、一次電源９１とのインターフェース（電源回生コンバーター９５ａ、インバーター９７ｂ）と直流回路（直流母線９５ｄ、９７ｄ、及び、キャパシター９５ｃ、９７ｃ）が個別に設けられている。これに対して、第１１実施形態の給電システム４９０（具体的には、サーボアンプ４９５）では、サーボアンプ９５とインバーター装置９７とを統合することにより、重複するインバーター９７ｂ、直流母線９７ｄ及びキャパシター９７ｃが取り除かれている。

（第１２実施形態）
　図３７及び図３８は、それぞれ本発明の第１２実施形態に係るヘッジトリマー９０００の側面図及び正面図である。なお、図３７及び図３８において、ピストン８０５０が断面図で示されている。また、図３８において、フレーム８００２の図示が省略されている。

　上述した第８実施形態のヘッジトリマー８０００では一対のブレード８０６０のうちの一方のみが駆動されるが、本実施形態のヘッジトリマー９０００は、一対のブレード８０６０の双方が互いに逆方向に駆動されるよう構成されたものである。

　本発明の第１２実施形態に係る電動アクチュエーターは、一対のブレード８０６０（８０６０Ａ、８０６０Ｂ）のそれぞれに対応して、一対のボールねじ８０３０（８０３０Ａ、８０３０Ｂ）、リニアガイド８０４０（８０４０Ａ、８０４０Ｂ）及びピストン８０５０（８０５０Ａ、８０５０Ｂ）を備えている。本実施形態では、ボールねじ８０３０Ａ、リニアガイド８０４０Ａ及びピストン８０５０Ａにより第１の運動変換部が形成され、ボールねじ８０３０Ｂ、リニアガイド８０４０Ｂ及びピストン８０５０Ｂにより第２の運動変換部が形成される。また、第２の運動変換部は、ボールねじ８０３０Ｂを一端部において回転可能に支持する軸受８０３６を備える。

　ブレード８０６０Ａは第１の運動変換部のピストン８０５０Ａに固定され、ブレード８０６０Ｂは第２の運動変換部のピストン８０５０Ｂに固定される。

　本実施形態のフレーム８００２は、ブレード８０６０Ｂを固定するロッド８００２ｂを有していない。すなわち、ブレード８０６０Ｂは、フレーム８００２に固定されず、ピストン８０５０Ｂと共に移動可能になっている。また、ベース８００２ａ（フレーム８００２）には、モーター８０１０、一対のリニアガイド８０４０Ａ、８０４０Ｂのレール８０４１及び軸受８０３６が固定されている。

　電動アクチュエーターは、一対のボールねじ８０３０Ａ、８０３０Ｂのねじ軸８０３１とそれぞれ同軸に結合した一対の歯車８０２０（８０２０Ａ、８０２０Ｂ）を備えている。なお、歯車８０２０は、ねじ軸８０３１の支持部８０３１ａ（ボール溝が形成されていない部分）に取り付けられる。一対のボールねじ８０３０Ａ、８０３０Ｂのねじ軸８０３１は、歯車８０２０Ａ、８０２０Ｂが互いに噛み合うように、互いに平行に並べられている。また、歯車８０２０Ａと歯車８０２０Ｂは、同じ仕様のもの（例えば、歯数が同じ平歯車）である。そのため、ボールねじ８０３０Ａのねじ軸８０３１が回転すると、ボールねじ８０３０Ｂのねじ軸８０３１が同じ回転数で逆向きに回転する。

　また、ボールねじ８０３０Ａとボールねじ８０３０Ｂも同じ仕様のものであるため、ボールねじ８０３０Ａのねじ軸８０３１とボールねじ８０３０Ｂのねじ軸８０３１が同じ回転数で互いに逆向きに回転すると、ボールねじ８０３０Ａのナット８０３２とボールねじ８０３０Ｂのナット８０３２は各ねじ軸８０３１に沿って互いに逆向きに同じ速度で直線運動する。そのため、ピストン８０５０Ａに固定されたブレード８０６０Ａと、ピストン８０５０Ｂに固定されたブレード８０６０Ｂも、互いに逆向きに同じ速度で直線運動する。

　上述した第１２実施形態のヘッジトリマー９０００によれば、一対のブレード８０６０の双方が互いに逆方向に駆動されるため、第８実施形態のヘッジトリマー８０００よりも効率的に剪定を行うことができる。また、被切断物が各ブレード８０６０Ａ、８０６０Ｂから受ける軸線Ａｘ方向の運動量が相殺されるため、切り屑の軸線Ａｘ方向への飛散が抑えられる。

　以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本発明の実施形態に含まれる。

　上記の第１から第７実施形態は、本発明を試験装置に適用したものであるが、本発明は、これに限定されず、例えば電動モビリティ等の電動機を使用する任意の電動機システムに適用することができる。

　上記の第８から第１２実施形態は、本発明をヘッジトリマーに適用したものであるが、本発明は、これに限定されず、例えば電動のこぎり（レシプロソー）、電動ハンマー、電動歯ブラシ等のリニアアクチュエーターを使用する電気機器に適用することができる。また、本発明の電動アクチュエーターは、各種電気機器に組み込まずに単体でも使用することができる。

　上記の第８から第１２実施形態では、回転運動を直線運動に変換する運動変換器として送りねじ機構が使用されるが、他の方式の運動変換器（例えば、特許文献１に記載のような偏心カムを使用する機構やスライダ・クランク機構、ラックアンドピニオン機構等）を使用してもよい。

　上記の第８から第１２実施形態では、ボールねじ８０３０のねじ軸８０３１がモーター８０１０の軸８０１１と直接連結しているが、駆動部に減速機を設け、減速機を介してモーター８０１０とボールねじ８０３０（又は、その他の運動変換器）を連結する構成としてもよい。

　第４実施形態の給電システム（図２０）や第１０実施形態の給電システム（図３５）にも、第９実施形態と同様にプラグ２９１及びバッテリー２９５ｅを設けた構成としてもよい。

　また、第９実施形態の給電システム（図３４）や第１１実施形態の給電システム（図３６）からプラグ２９１及びバッテリー２９５ｅを除去して、回路遮断器９２を一次電源９１に直結する構成としてもよい。

　第９実施形態の給電システム（図３４）や第１１実施形態の給電システム（図３６）において、バッテリー２９５ｅを取り除き、静電容量の大きなキャパシター９５ｃを使用して、キャパシター９５ｃがバッテリー２９５ｅの蓄電機能も担う構成としてもよい。また、バッテリー２９５ｅに加えて、大容量のキャパシター９５ｃを給電システムに設けても良い。

　上記の第１０、１１の実施形態において、給電システムに発電機を備える構成を例示したが、発電機は、第１０、１１の実施形態に限らず、他の実施形態の給電システムに設けられてもよい。

　上記の各実施形態において、モーターはＡＣサーボモーターであるが、ＤＣサーボモーターやステッピングモーター等、駆動量（回転角）の制御が可能な別の種類の電動機をモーターとして使用してもよい。

　上記の各実施形態では、リニアアクチュエーターが回転モーターと運動変換器から構成されるが、回転モーター及び運動変換器に替えてリニアアクチュエーターとしてリニアモーターを使用してもよい。

　また、上記の各実施形態において、トルク発生装置に超低慣性サーボモーターが使用されているが、本発明の構成はこれに限定されない。回転子の慣性モーメントが小さく、高加速度あるいは高加加速度で駆動可能な他の形式の電動機（例えば、インバータモーター）を使用した構成も本発明に含まれる。この場合、上記の各実施形態と同様に、電動機にエンコーダを設けて、エンコーダが検出した電動機の出力軸の回転状態（例えば回転数や角度位置）によるフィードバック制御を行う構成が採用され得る。

　また、上記の実施形態は、主に自動車用の動力伝達装置の耐久試験装置に本発明を適用した例であるが、本発明はこれに限定されず、産業全般において様々な用途に使用することができる。例えば、自動車（２輪車、３輪車、４輪車、バス、トラック、トラクター）、農業機械、建設機械、鉄道車両、船舶、航空機、発電システム、給排水システム、若しくは、これらを構成する各種部品（電動機システム）、又は、これらの機械特性や耐久性の評価に適した試験システムに本発明を使用することができる。

　また、本発明の実施形態に係る電動アクチュエーターは、建設機械、農業機械、木工機械、工作機械、鍛圧機械、射出成形機、ロボット、運搬機械（例えば、クレーン、昇降機、コンベア等）等の各種産業機械の電動機システムとしても使用することができる。

　また、本発明の実施形態に係る電動アクチュエーターは、各種家電機器（洗濯機、冷蔵庫、エアコンディショナー、コンプレッサー等）の原動機としても使用することができる。

　上記の各実施形態においては、サーボアンプから余剰の回生電力を一次電源側へ戻すことが可能な電源回生コンバーターが使用されているが、余剰電力を一次電源側へ戻す電源回生機能を有しないコンバーターを使用してもよい。電源回生機能を有しないコンバーターを使用する場合は、回生電力を吸収する回生抵抗をサーボアンプに設けずに、余剰電力を貯留する装置（例えば大容量キャパシターや大容量バッテリー等）をサーボアンプに設けることが望ましい。

　また、上記の各実施形態では、一次電源から供給される電力を変換して電動機を駆動するシステムを例示したが、電源からシステムへ供給される電力は交流電力に限らない。図３４、図３６に示すようにバッテリーから供給される直流電力を変換して電動機を駆動してもよい。この場合、回生電力は、バッテリーに蓄電されてもよい。

　図３９及び図４０は、各実施形態に係る電動アクチュエーターに電力を供給する給電システムの変形例を示した図である。上記の各実施形態では、一次電源から供給される電力を変換して電動機を駆動するシステムを例示したが、電源からシステムへ供給される電力は交流電力に限らない。図３９、図４０に示すようにバッテリー７９１から供給される直流電力を、コンバーターを介してインバーターへ供給することでモーター１０を駆動してもよい。この場合、回生電力は、一次電源へ出力される代わりに、バッテリー７９１に蓄電される。

　なお、図３９に示す給電システム７９０は、コンバーターとして双方向ＤＣＤＣコンバーター７９５ａを備える。まず、バッテリー７９１に充電器７９２が接続され、一次電源のコンセント（不図示）に差し込まれるプラグ２９１から充電器７９２を介して供給される電力によりバッテリー７９１が充電される。次に、サーボアンプ７９５にバッテリー７９１が接続され、バッテリー７９１からの電力を双方向ＤＣＤＣコンバーター７９５ａを介してインバーター９５ｂへ供給してモーター１０を駆動するとともに、インバーター９５ｂからの回生電力を双方向ＤＣＤＣコンバーター７９５ａを介してバッテリー７９１に出力する。

　また、図４０に示す給電システム８９０は、電源回生コンバーター９５ａの上流に双方向ＤＣＡＣコンバーター８９５ａを備える。まず、バッテリー７９１に充電器７９２が接続され、一次電源のコンセント（不図示）に差し込まれるプラグ２９１ａから充電器７９２を介して供給される電力によりバッテリー７９１が充電される。次に、サーボアンプ８９５にバッテリー７９１が接続され、バッテリー７９１からの電力を双方向ＤＣＡＣコンバーター８９５ａと電源回生コンバーター９５ａを介してインバーター９５ｂへ供給してモーター１０を駆動するとともに、インバーター９５ｂからの回生電力を電源回生コンバーター９５ａと双方向ＤＣＡＣコンバーター８９５ａを介してバッテリー７９１に出力する。また、電源回生コンバーター９５ａ及び双方向ＤＣＡＣコンバーター８９５ａは、プラグ２９１ｂに接続されている。一次電源のコンセント（不図示）に差し込まれるプラグ２９１ｂからの電力は、電源回生コンバーター９５ａを介してインバーター９５ｂへ供給され、この電力によりモーター１０を駆動することもできる。また、プラグ２９１ｂから供給される電力は、双方向ＤＣＡＣコンバーター８９５ａを介してバッテリー７９１へ供給され、この電力によりバッテリー７９１を充電することもできる。

　上記の各実施形態では、モーター１０からインバーター９５ｂ及び電源回生コンバーター９５ａを介して一次電源に電力を回生させていたが、モーター１０からインバーター９５ｂ及び電源回生コンバーター９５ａを介さずに一次電源に電力を回生させてもよい。

　本明細書には、下記の発明も記載されている。
［付記１］
　電動機と、
　前記電動機に駆動電力を供給する駆動装置と、
　前記駆動装置を制御する制御装置と、
を備え、
　前記駆動装置が、
　　電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバーターと、
　　前記直流電力から駆動電力を生成するインバーターと、を備え、
　前記制御装置が、前記電動機を繰り返し往復駆動するように前記駆動装置を制御する、
省電力電動機システム。
［付記２］
　前記駆動装置が、
　　前記コンバーターと前記インバーターとを接続する一対の導線からなる直流母線と、
　　前記一対の導線を連結するキャパシターと、を備えた、
付記１に記載の省電力電動機システム。
［付記３］
　複数の前記電動機を備え、
　前記駆動装置が、
　　前記コンバーターに接続された一対の導体からなる１系統の直流母線と、
　　前記１系統の直流母線に接続された複数の前記インバーターと、
　　前記一対の導線を連結するキャパシターと、を備えた、
を備えた、
付記１に記載の省電力電動機システム。
［付記４］
　前記コンバーターがＰＷＭコンバーターである。
付記１から付記３のいずれかに記載の省電力電動機システム。
［付記５］
　前記制御装置が、３Ｈｚ以上の周波数で繰り返し往復駆動するように前記電動機を制御する、
付記１から付記４のいずれかに記載の省電力電動機システム。
［付記６］
　付記１から付記５のいずれかに記載の前記省電力電動機システムと、
　前記電動機が出力する回転運動を直線運動に変換する運動変換器と、
　前記直線運動によって加振されるテーブルと、を備えた、
振動試験装置。
［付記７］
　前記運動変換機がボールねじであり、
　前記ボールねじが、
　　前記電動機の軸に接続されたねじ軸と、
　　前記ねじ軸と係合し、該ねじ軸の回転に伴って軸方向に移動するナットと、を備え、
　前記テーブルが前記ナットと連結し、該ナットと共に前記軸方向に移動するように構成された、
付記６に記載の振動試験装置。
［付記８］
　付記１から付記５のいずれかに記載の前記省電力電動機システムを備えた、
省電力試験システム。
［付記１１］
　電動機と、
　前記電動機に駆動電力を供給する駆動装置と、
　前記駆動装置を制御する制御装置と、
　前記電動機が出力する回転運動を直線運動に変換する運動変換器と、
を備え、
　前記駆動装置が、
　　電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバーターと、
　　前記直流電力から前記駆動電力を生成するインバーターと、を備え、
　前記制御装置が、前記電動機が繰り返し往復回転運動を出力するように、前記駆動装置を制御する、
電動アクチュエーター。
［付記１２］
　前記駆動装置が、
　　前記コンバーターと前記インバーターとを接続する一対の導線からなる直流母線と、
　　前記一対の導線を連結するキャパシターと、を備えた、
付記１１に記載の電動アクチュエーター。
［付記１３］
　前記コンバーターがＰＷＭコンバーターである。
付記１１又は付記１２に記載の電動アクチュエーター。
［付記１４］
　前記制御装置が、前記電動機を３Ｈｚ以上の周波数で繰り返し往復駆動するように前記駆動装置を制御する、
付記１１から付記１３のいずれかに記載の電動アクチュエーター。
［付記１５］
　前記電動機が発生する動力によって電力を発生する発電機を備えた、
付記１１から付記１４のいずれかに記載の電動アクチュエーター。
［付記１６］
　前記発電機が発生する電力を系統電力に相当する交流に変換して電源側に供給するインバーター装置を備えた、
付記１５に記載の電動アクチュエーター。
［付記１７］
　前記運動変換器がボールねじであり、
　前記ボールねじが、
　　前記電動機の軸と連結したねじ軸と、
　　転動体である複数のボールを介して前記ねじ軸と係合し、該ねじ軸の回転に伴って軸方向に移動するナットと、を備えた、
付記１６に記載の電動アクチュエーター。
［付記１８］
　付記１１から付記１７のいずれかに記載の電動アクチュエーターを備えた、
電気機器。
　さらに、本願の出願当初の請求の範囲の記載を以下に付記する。
［付記２１］
　被加振物が取り付けられる振動テーブルと、
　前記振動テーブルを所定方向に加振する電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　電源から電力が供給され、前記コントローラに制御されて前記振動テーブルを所望の振幅及び周波数で加振する駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記振動テーブルを前記所望の振幅及び周波数で加振した際に、前記電動機から回生される電力のうち前記電動機の加速で消費されなかった電力を前記電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　振動試験装置。
［付記２２］
　前記コントローラは、前記電動機の駆動期間において前記電動機が正転と逆転を所要周波数で繰り返すように前記駆動装置を制御し、
　前記電源回生コンバーターは、前記電動機の正転時及び逆転時のそれぞれの減速過程において前記電動機から回生される電力を前記電源に出力する
　付記２１に記載の振動試験装置。
［付記２３］
　連続的に繰り返される前記電動機の正転期間と逆転期間のうちの前記正転期間において前記振動テーブルが正方向に移動し、前記逆転期間において前記振動テーブルが逆方向に移動し、
　前記正転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第１加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第１減速期間とを含み、
　前記逆転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第２加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第２減速期間とを含み、
　前記コントローラは、
　前記第１加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第１減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させ、
　前記第２加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第２減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させる
　付記２１に記載の振動試験装置。
［付記２４］
　前記駆動装置は、前記電源回生コンバーターと前記電動機との間に設けられるキャパシターをさらに含み、
　前記コントローラは、前記第１減速期間において前記電動機から回生され前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記第２加速期間において前記電源から供給されるエネルギーよりも優先されて前記電動機に供給され、前記第２減速期間において前記電動機から回生され前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記第１加速期間において前記電源から供給されるエネルギーよりも優先されて前記電動機に供給されるように、前記駆動装置を制御する
　付記２３記載の振動試験装置。
［付記２５］
　前記駆動装置は、前記電源回生コンバーターと前記電動機との間に設けられるキャパシターをさらに含み、
　前記コントローラは、前記駆動期間において前記第１加速期間、前記第１減速期間、前記第２加速期間、及び前記第２減速期間からなるエネルギー循環を繰り返し、
　前記第１加速期間では少なくとも前回のエネルギー循環における前記第２減速期間で前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記電動機に供給され、
　前記第１減速期間では前記電動機から回生されたエネルギーが前記キャパシターに蓄積され、
　前記第２加速期間では少なくとも今回のエネルギー循環における前記第１減速期間で前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記電動機に供給され、
　前記第２減速期間では前記電動機から回生されたエネルギーが前記キャパシターに蓄積される
　付記２３記載の振動試験装置。
［付記２６］
　前記コントローラは、前記駆動期間では前記電動機が正転と逆転を３Hz以上の所要周波数で繰り返されるように前記駆動装置を制御する
　付記２２に記載の振動試験装置。
［付記２７］
　前記電源は、交流電源で構成され、
　前記電源回生コンバーターは、双方向ＡＣＤＣコンバーターで構成される
　付記２１に記載の振動試験装置。
［付記２８］
　前記電源は、直流電源で構成され、
　前記電源回生コンバーターは、双方向ＤＣＤＣコンバーターで構成される
　付記２１に記載の振動試験装置。
［付記２９］
　電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　タイヤの中心軸に連結される回転軸を有する電動機と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記電動機に変動トルクを生じさせる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記電動機に変動トルクを生じさせた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを前記電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　タイヤ試験装置。
［付記３０］
　電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　供試体に結合される回転軸を有する電動機と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記電動機に変動トルクを生じさせる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記電動機に変動トルクを生じさせた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　ねじり試験装置。
［付記３１］
　電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正転と逆転に応じて往復直線運動する運動変換器と、
　　前記運動変換器の往復直線運動を受けて供試体に対して圧縮力または引張力を伝える可動部と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記運動変換器を所望の振幅及び周波数で往復直線運動する駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記運動変換器を前記所望の振幅及び周波数で往復直線運動した際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　引張圧縮試験装置。
［付記３２］
　タイヤが取り付けられるスピンドルと、
　一方向回転運動を出力する電動アクチュエーターと、
　前記一方向回転運動を前記スピンドルに伝達する伝達機構と、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記スピンドルを所定速度で回転させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記スピンドルを前記所定速度で回転させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　動釣合複合試験装置。
［付記３３］
　タイヤに当接する回転ドラムと、
　前記回転ドラムに一方向回転運動を行わせる電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記回転ドラムを所定速度で回転させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記回転ドラムを前記所定速度で回転させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　ユニフォーミティ試験装置。
［付記３４］
　一方向回転運動を出力する電動アクチュエーターと、
　前記一方向回転運動を供試体に伝達する伝達機構と、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記供試体を所定速度で回転させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記供試体を前記所定速度で回転させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　バランス測定装置。
［付記３５］
　供試体が取り付けられる取付部と、
　一方向回転運動を出力する電動アクチュエーターと、
　前記一方向回転運動を直線運動に変換して前記取付部に伝達する伝達機構と、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記取付部に所望の加速度を与える駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記取付部に所望の加速度を与えた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　衝突模擬試験装置。
［付記３６］
　ブレードと、
　前記ブレードを往復直線運動させる電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記ブレードを往復直線運動させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記ブレードを往復直線運動させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　ヘッジトリマー。
［付記３７］
　少なくとも１つの電動機と、
　前記電動機に駆動電力を供給する駆動装置と、
　前記電動機が加速と減速を繰り返されるように前記駆動装置を制御するコントローラと、を備え、
　前記駆動装置は、前記電動機の減速過程において前記電動機から回生される電力が蓄積される第１キャパシターを含む
　電動アクチュエーター。
［付記３８］
　前記コントローラは、前記電動機の駆動区間において前記電動機が正転と逆転を所要周波数で繰り返されるように前記駆動装置を制御し、
　前記第１キャパシターは、前記電動機の正転時及び逆転時のそれぞれの減速過程において前記電動機から回生される電力が蓄積される
付記３７に記載の電動アクチュエーター。
［付記３９］
　前記電動機の正転期間と逆転期間とを連続的に繰り返し、
　前記正転期間において振動テーブルが正方向に移動し、
　前記逆転期間において前記振動テーブルが逆方向に移動し、
　前記正転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第１加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第１減速期間とを含み、
　前記逆転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第２加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第２減速期間とを含み、
　前記コントローラは、
　前記第１加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第１減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させ、
　前記第２加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第２減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させる
付記３７に記載の電動アクチュエーター。
［付記４０］
　前記駆動装置は、前記電動機から回生される電力を、前記第１キャパシターを介して、前記電源へ回生する電源回生コンバーターを含む
付記３７に記載の電動アクチュエーター。

１０、１５０　　：サーボモーター
９１、１８１０、２８１０、３８１０、４８１０　　：一次電源
９５ａ、１８５１、２８５１、３８５１、４８５１　　：電源回生コンバーター
９５ｂ、１８５２、２８５２、３８５２、４８５２　　：インバーター
９５ｃ、１８５３、２８５３、３８５３、４８５３　　：キャパシター
９６　　：制御装置
１００、４００、４０１０、５３２０、５４２０、８１００　　：電動アクチュエーター
２９５ｅ　　：バッテリー
１０００　　：振動試験装置
１１００　　：振動テーブル
１２００、１３００、１４００　　：アクチュエーター
２０００　　：タイヤ試験装置
３０００　　：ねじり試験装置
４０００　　：引張圧縮試験装置
５０００　　：衝突模擬試験装置
６０００　　：動釣合複合試験装置
７０００　　：バランス測定装置
８０００、９０００　　：ヘッジトリマー
８０８０　　：発電機
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３　　：制御ユニット

Claims

　被加振物が取り付けられる振動テーブルと、
　前記振動テーブルを所定方向に加振する電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　電源から電力が供給され、前記コントローラに制御されて前記振動テーブルを所望の振幅及び周波数で加振する駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記振動テーブルを前記所望の振幅及び周波数で加振した際に、前記電動機から回生される電力のうち前記電動機の加速で消費されなかった電力を前記電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　振動試験装置。
　前記コントローラは、前記電動機の駆動期間において前記電動機が正転と逆転を所要周波数で繰り返すように前記駆動装置を制御し、
　前記電源回生コンバーターは、前記電動機の正転時及び逆転時のそれぞれの減速過程において前記電動機から回生される電力を前記電源に出力する
　請求項１に記載の振動試験装置。
　連続的に繰り返される前記電動機の正転期間と逆転期間のうちの前記正転期間において前記振動テーブルが正方向に移動し、前記逆転期間において前記振動テーブルが逆方向に移動し、
　前記正転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第１加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第１減速期間とを含み、
　前記逆転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第２加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第２減速期間とを含み、
　前記コントローラは、
　前記第１加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第１減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させ、
　前記第２加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第２減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させる
　請求項１に記載の振動試験装置。
　前記駆動装置は、前記電源回生コンバーターと前記電動機との間に設けられるキャパシターをさらに含み、
　前記コントローラは、前記第１減速期間において前記電動機から回生され前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記第２加速期間において前記電源から供給されるエネルギーよりも優先されて前記電動機に供給され、前記第２減速期間において前記電動機から回生され前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記第１加速期間において前記電源から供給されるエネルギーよりも優先されて前記電動機に供給されるように、前記駆動装置を制御する
　請求項３記載の振動試験装置。
　前記駆動装置は、前記電源回生コンバーターと前記電動機との間に設けられるキャパシターをさらに含み、
　前記コントローラは、前記駆動期間において前記第１加速期間、前記第１減速期間、前記第２加速期間、及び前記第２減速期間からなるエネルギー循環を繰り返し、
　前記第１加速期間では少なくとも前回のエネルギー循環における前記第２減速期間で前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記電動機に供給され、
　前記第１減速期間では前記電動機から回生されたエネルギーが前記キャパシターに蓄積され、
　前記第２加速期間では少なくとも今回のエネルギー循環における前記第１減速期間で前記キャパシターに蓄積されたエネルギーが前記電動機に供給され、
　前記第２減速期間では前記電動機から回生されたエネルギーが前記キャパシターに蓄積される
　請求項３記載の振動試験装置。
　前記コントローラは、前記駆動期間では前記電動機が正転と逆転を３Hz以上の所要周波数で繰り返されるように前記駆動装置を制御する
　請求項２に記載の振動試験装置。
　前記電源は、交流電源で構成され、
　前記電源回生コンバーターは、双方向ＡＣＤＣコンバーターで構成される
　請求項１に記載の振動試験装置。
　前記電源は、直流電源で構成され、
　前記電源回生コンバーターは、双方向ＤＣＤＣコンバーターで構成される
　請求項１に記載の振動試験装置。
　電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　タイヤの中心軸に連結される回転軸を有する電動機と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記電動機に変動トルクを生じさせる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記電動機に変動トルクを生じさせた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを前記電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　タイヤ試験装置。
　電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　供試体に結合される回転軸を有する電動機と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記電動機に変動トルクを生じさせる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記電動機に変動トルクを生じさせた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　ねじり試験装置。
　電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正転と逆転に応じて往復直線運動する運動変換器と、
　　前記運動変換器の往復直線運動を受けて供試体に対して圧縮力または引張力を伝える可動部と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記運動変換器を所望の振幅及び周波数で往復直線運動する駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記運動変換器を前記所望の振幅及び周波数で往復直線運動した際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　引張圧縮試験装置。
　タイヤが取り付けられるスピンドルと、
　一方向回転運動を出力する電動アクチュエーターと、
　前記一方向回転運動を前記スピンドルに伝達する伝達機構と、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記スピンドルを所定速度で回転させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記スピンドルを前記所定速度で回転させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　動釣合複合試験装置。
　タイヤに当接する回転ドラムと、
　前記回転ドラムに一方向回転運動を行わせる電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記回転ドラムを所定速度で回転させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記回転ドラムを前記所定速度で回転させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　ユニフォーミティ試験装置。
　一方向回転運動を出力する電動アクチュエーターと、
　前記一方向回転運動を供試体に伝達する伝達機構と、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記供試体を所定速度で回転させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記供試体を前記所定速度で回転させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　バランス測定装置。
　供試体が取り付けられる取付部と、
　一方向回転運動を出力する電動アクチュエーターと、
　前記一方向回転運動を直線運動に変換して前記取付部に伝達する伝達機構と、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　前記電動機の正逆回転を前記一方向回転運動に変換する運動変換器と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記取付部に所望の加速度を与える駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記取付部に所望の加速度を与えた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　衝突模擬試験装置。
　ブレードと、
　前記ブレードを往復直線運動させる電動アクチュエーターと、
　前記電動アクチュエーターを制御するコントローラと、を備え、
　前記電動アクチュエーターは、
　　正転と逆転を切り替え可能な電動機と、
　　電源からエネルギーが供給され、前記コントローラに制御されて前記ブレードを往復直線運動させる駆動電力を前記電動機に供給する駆動装置と、を含み、
　前記駆動装置は、前記コントローラが前記駆動装置を制御して前記ブレードを往復直線運動させた際に、前記電動機から回生されるエネルギーのうち前記電動機の加速で消費されなかったエネルギーを電源へ回生させる電源回生コンバーターを含む
　ヘッジトリマー。
　少なくとも１つの電動機と、
　前記電動機に駆動電力を供給する駆動装置と、
　前記電動機が加速と減速を繰り返されるように前記駆動装置を制御するコントローラと、を備え、
　前記駆動装置は、前記電動機の減速過程において前記電動機から回生される電力が蓄積される第１キャパシターを含む
　電動アクチュエーター。
　前記コントローラは、前記電動機の駆動区間において前記電動機が正転と逆転を所要周波数で繰り返されるように前記駆動装置を制御し、
　前記第１キャパシターは、前記電動機の正転時及び逆転時のそれぞれの減速過程において前記電動機から回生される電力が蓄積される
請求項１７に記載の電動アクチュエーター。
　前記電動機の正転期間と逆転期間とを連続的に繰り返し、
　前記正転期間において振動テーブルが正方向に移動し、
　前記逆転期間において前記振動テーブルが逆方向に移動し、
　前記正転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第１加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第１減速期間とを含み、
　前記逆転期間は、前記振動テーブルの移動開始時点を始点とする前記電動機の第２加速期間と、前記振動テーブルの移動停止時点を終点とする前記電動機の第２減速期間とを含み、
　前記コントローラは、
　前記第１加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第１減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させ、
　前記第２加速期間において前記電動機のトルクが正のトルクになるように前記電動機を加速させ、
　前記第２減速期間において前記電動機のトルクが負のトルクになるように前記電動機を減速させる
請求項１７に記載の電動アクチュエーター。
　前記駆動装置は、前記電動機から回生される電力を、前記第１キャパシターを介して、電源へ回生する電源回生コンバーターを含む
請求項１７に記載の電動アクチュエーター。