以下、本発明の実施の形態について、図� ��を用いて詳細に説明する。図1及び図2は、� �々本実施形態による動電型振動試験装置の� �面図及び上面図を示したものである。また� �図3は、図2のI-I断面図である。

 図1に示されるように、本実施形態による 動電型振動試験装置1は、ベースBに固定され� ��いる固定部10と、固定部に対して鉛直方向� �駆動される可動部20とを有する。可動部20の� ��端には、テーブル31が固定されるようにな� �ている。テーブル31の上には、ワーク保持部 材32が固定されており、このワーク保持部材3 2に、ワーク(被検体)Wが固定されるようにな� �ている。すなわち、ワーク保持部材32にワー クWを取り付け、次に可動部20を固定部10に対� ��て往復運動させることによって、ワークWを 振動させることができるようになっている。 なお、ワーク保持部材32は、テーブル31に対� �て着脱自在に固定されるようになっており� �ワークWの寸法や種類に応じて、適宜適切な� ��ーク保持部材32を選択可能となっている。

 固定部10は、ベースBに強固に固定されて� ��るフレーム11と、軸14を介してこのフレーム 11に軸支されている筒状体12とを有する。図3� ��示されるように、可動部20の下部は、この� �状体12の内部に収納されている。

 筒状体12の上部には、ワークWを上から押� ��えつけるための反力フレーム13が固定され� �いる。反力フレーム13は、図1及び図2に示さ� ��るように、筒状体12にボルトで固定される� �板13cと、底板13cの上に溶接され鉛直方向に� �びる一対の側板13aと、この一対の側板13aの� �端同士を連絡するように側板13aに溶接され� �いる反力板13bとを有する。図1に示されるよ� ��に、反力板13aの底面には、スペーサ34が固� �されており、このスペーサ34とワーク保持部 材32とによってワークWが挟まれるようになっ ている。また、スペーサ34の下部にはロード� ��ル33が取り付けられており、これによって� �ワークWに加わる鉛直方向の圧縮荷重を計測� ��ることができるようになっている。スペー� ��34は、反力板13bに対して着脱自在に固定さ� �るようになっており、ワークWの寸法や種類� ��応じて、適宜適切なスペーサ34を選択可能� �なっている。

 次に、可動部20を鉛直方向に駆動するた� �の機構について、以下説明する。図3に示さ� ��るように、可動部20は、テーパ円筒形状の� �動フレーム22と可動フレーム22の上端に固定� ��れている天板21とを有する。天板21の上には 、複数のバー26を介してテーブル31が固定さ� �る。

 可動フレーム22の下端には、可動コイル� �持部材27を介して可動コイル51が取り付けら� ��ている。可動コイル51は、可動フレーム22と 略同軸に配置されている。

 また、固定部10の筒状体12の内部には、筒 状体12と同軸に形成された円筒形状の内側磁� ��15が設けられている。内側磁極15の外径は、 可動コイル51の内径よりも小さくなっており� ��可動コイル51は内側磁極15の外周面と筒状体 12の内周面との間に配置される。

 筒状体12の内周面には、凹部12aが設けら� �ており、この凹部12aの内部には、固定コイ� �52が取り付けられている。ここで、筒状体12� ��び内側磁極15は共に磁性材料から形成され� �おり、固定コイル52に直流電流を流すと、可 動コイル51の半径方向に磁界が発生するよう� ��なっている。

 この状態で可動コイル51に電流を流すと� �可動コイル51の軸方向、すなわち鉛直方向に ローレンツ力が発生し、可動部20を鉛直方向� ��駆動することができる。本実施形態による� ��動試験装置1においては、可動コイル51に交� ��成分を含む電流を供給し、可動フレーム20� �鉛直方向に往復運動させ、テーブル31上のワ ークWを鉛直方向に沿って振動させる。

 本実施形態においては、空気ばね61によ� �て、可動部20及びワークWを下から支えてい� �。空気ばね61は、内側磁極15の中に収納され� ��いる。また、空気ばね61の上端から鉛直上� �に伸びる連結バー23を介して、空気ばね61と� ��動フレーム22とが連結されている。図3に示� ��れるように、連結バー23は可動フレーム22の 中を通って可動フレーム22の上端に達してお� ��、半径方向に伸びる複数本のはり24を介し� �、可動フレーム22の内周面と連結バー23とが� ��結している。

 なお、符号25は、連結バー23が倒れないよ う支持する軸受である。

 本実施形態においては、空気ばね61は、� �動部20を下から支えて可動部を所定の高さに 維持するために使用される。更に、空気ばね 61と反力板13cとの間でワークWが挟み込まれて おり、空気ばね61の内圧を上昇させることに� ��って、ワークWに鉛直方向の圧縮荷重を加え ることができる。この目的のために、本実施 形態においては、空気ばね61の内圧、すなわ� ��、空気ばね61がワークに加える荷重を制御� �ることができるようになっている。

 空気ばね61の内圧を制御するための機構� �ついて、以下説明する。図4は、本実施形態� ��おける内圧制御機構60の空圧回路を示した� �のである。図4に示されるように、空気ばね6 1はコンプレッサ等のエア源Sからエアを供給� ��れるようになっており、エア源Sと空気ばね 61との間には、フィルタレギュレータ62、精� �レギュレータ65及びエアタンク66が設けられ� ��いる。

 フィルタレギュレータ62は、エア源Sから� ��給されるエアから埃や水分等を除去すると� ��もに、その出力ポートから排出されるエア� ��圧力を調整する。

 フィルタレギュレータ62の出力ポートに� �、空圧スイッチ63、電空レギュレータ64及び� ��密レギュレータ65が接続されている。電空� �ギュレータ64は、コントローラ2(後述)からの 制御に応じて出力圧を調整可能なレギュレー タである。電空レギュレータ64の出力ポート� ��、精密レギュレータ65のパイロットポート� �接続されている。すなわち、電空レギュレ� �タ64の出力ポートは精密レギュレータ65のパ� ��ロットポートによってふさがれた状態とな� ��ており、この間の管路のエアは流れずに静� ��のみを精密レギュレータ65のパイロットポ� �トに加える。

 精密レギュレータ65は、パイロットポー� �に入力されたエアによって内部のバルブを� �御することによって、その出力ポートの圧� �がパイロットポートの圧力に一致するよう� �精密に調整するものである。また、精密レ� �ュレータ65のバルブを比較的小さい圧力で駆 動できるようにするために、パイロットポー トには、フィルタレギュレータ62の出口圧が� ��圧として加えられている。精密レギュレー� ��65の出力ポートは、エアタンク66に接続され ている。

 精密レギュレータ65は、入力ポートから� �力ポートにエアが流れる場合であっても、� �力ポートの静圧をパイロットポートの圧力� �精密に制御することが可能である。従って� �入力ポートから出力ポートにエアが流れな� �電空レギュレータ64の出力ポートを精密レギ ュレータ65のパイロットポートに接続するこ� ��によって、エアタンク66及び空気ばね61の内 圧を所望の圧力に精密に制御することができ る。そして、空気ばね61に与える内圧を制御� ��ることよって、ワークWに所望の圧縮静荷重 を与えることができる。そして、この状態で 、固定コイル52(図3)に直流電流を流し、且つ� ��動コイル51に交流電流を流すことによって� �静荷重を掛けながらワークWを加振すること� ��できる。

 ここで、ワークWを振動させると可動部20� ��連結している空気ばね61の容積も変動する� �しかしながら、空気ばね61には、空気ばね61� ��対して十分に容積の大きいエアタンク66が� �続されているため、空気ばね61の容積が多少 変動したとしても、空気ばね61の内圧はほと� ��ど変化せず、略一定の静荷重をワークWに対 して加え続けることができる。

 また、空圧スイッチ63は、フィルタレギ� �レータ62の出口圧が所定の設定圧以下である かどうかを検出するためのスイッチである。 フィルタレギュレータ62の出口圧が設定圧以� ��である場合は、空圧スイッチ63はオンとな� �、コントローラ2(後述)に信号を送る。空圧� �イッチ63がオンとなるような状況においては 、エア源Sの出口圧が低下している、或いは� �管にエア漏れが発生するなどの原因によっ� �フィルタレギュレータ62の出口圧が低下し、 空気ばね61の内圧を十分に高く保つことがで� ��なくなる可能性がある。そのため、ワークW を加振している間に空圧スイッチ63がオンに� ��ったことコントローラ2が検出した場合は、 コントローラ2はワークWの振動を強制的に停� ��する。

 次いで、本実施形態の動電型振動試験装� ��1の制御について説明する。図7は、本実施� �態の動電型振動試験装置1のブロック図であ� ��。図8に示されるように、動電型振動試験装 置1は、コントローラ2と、電源3と、アンプ4� �を有する。電源3は、固定コイル52に直流電� �を供給し、可動コイル51の周囲に直流磁界を 発生させる。また、アンプ4は、電源3から電� ��の供給を受けて交流電流を生成し、これを� ��動コイル51に供給する。コントローラ2はア� ��プ4を制御して、所望の振幅及び周波数をも った交流電流をアンプ4から出力させること� �可能である。

 また、前述のようにワークWの荷重はロー ドセル33によって計測されており、コントロ� ��ラ2は、ロードセル33の計測結果に基づいて� ��空レギュレータ64の出力ポート側の圧力を� �ィードバック制御する。このフィードバッ� �制御によって、所望の静荷重をワークWに加� ��ることができる。また、コントローラ2は、 テーブル31に設けられた加速度センサ35(図3)� �検出結果に基づいて、テーブルの変位、速� �、加速度振幅をフィードバック制御するこ� �が可能である。なお、加速度センサ35の代わ りに、変位や速度を計測する他のセンサを用 いても良い。

 また、前述のように、ワークWが空気ばね 61と反力板13cとの間に挟み込まれることによ� ��てワークWに静荷重を加えるようになってい るため、反力板13cには、ワークWを介して空� �ばね61から大荷重を受けても変位又は変形し ないことが求められる。そのため、反力フレ ーム13の強度及び剛性は十分に高くする必要� ��ある。このため、図1に示されるように、反 力フレーム13の側板13aと反力板13cとによって� ��成されるコーナ、及び底板13cと側板13aによ� ��て形成されるコーナには、夫々補強用のリ� ��13d及び13eが溶接されている。

 本実施形態においては、上記の如く空気� ��ね61によって可動部20に比較的大きな荷重が 加えられるため、テーブル31が倒れず、且つ� ��ムーズに鉛直方向に移動できるよう、テー� ��ル31はリニアガイド機構40によってガイドさ れている。リニアガイド機構40について以下� ��明する。

 図1~3に示されるように、リニアガイド機� ��40は、固定部10の筒状体12の上面に固定され� ��フレーム部41を有する。フレーム部41は、筒 状体12にボルトで固定される底板41bと、側板4 1aとをL字状に組み合わせて溶接した部材であ る。また、フレーム部41の剛性及び強度を向� ��させるため、底板41bと側板41aによって形成� ��れるコーナにはリブ41cが形成される。

 また、リニアガイド機構は、側板41aに固� ��された鉛直方向に伸びるレール44と、ラン� �ーブロック取付部材42を介してテーブル31に� ��定されたランナーブロック46とを更に有す� �。ランナーブロック46とレール44とは係合し� ��おり、ランナーブロック46と一体となった� �ーブル31は、レール44に沿ってスムーズに移� ��可能となる。

 なお、本実施形態においては、図2に示さ れるように、フレーム部41、レール44及びラ� �ナーブロック46の組が、鉛直方向を中心とす る円周上に、約90度毎に計4組設けられており 、この4組によって4方からテーブル31がガイ� �されるようになっている。

 次に、本実施形態によるリニアガイド40� �レール44及びランナーブロック46(図2)の構成� ��ついて、図面を用いて詳細に説明する。図5 は、レール44及びランナーブロック46を、レ� �ル44の長軸方向に垂直な一面(すなわち水平� �)で切断した断面図であり、図6は図5のII-II断 面図である。図5及び図6に示されるように、� ��ンナーブロック46にはレール44を囲むように 凹部が形成されており、この凹部にはレール 44の軸方向に延びる4本の溝46a、46a’が形成さ れている。この溝46a、46a’には、多数のステ ンレス鋼製のボール46bが収納されている。レ ール44には、ランナーブロック46の溝46a、46a� �と対向する位置にそれぞれ溝44a、44a’が設� �られており、ボール46bが溝46aと溝44a、又は� �46a’と溝44a’との間に挟まれるようになっ� �いる。溝46a、46a’、44a、44a’の断面形状は� �弧状であり、その曲率半径はボール46bの半� �と略等しい。このため、ボール46bは、あそ� �のほとんど無い状態で溝46a、46a’、44a、44a� �に密着する。

 ランナーブロック46の内部には、溝46aの� �々と略平行な4本のボール退避路46c、46c’が� ��けられている。図6に示されるように、溝46a と退避路46cとは、夫々の両端でU字路46dを介� �て接続されており、溝46a、溝44a、退避路46c� �びU字路46dによって、ボール46bを循環させる� ��めの循環路が形成される。溝46a’、溝44a’� ��び退避路46c’によっても、同様の循環路が� ��成されている。

 このため、ランナーブロック46がレール44 に対して移動すると、多数のボール46bが溝46a 、46a’、44a、44a’を転がりながら循環路を循 環する。このため、レール軸方向以外の方向 に大荷重が加わっていたとしても、多数のボ ールでランナーブロックを支持可能であると 共にボール46bが転がることによりレール軸方 向の抵抗が小さく保たれるので、ランナーブ ロック46をレール44に対してスムーズに移動� �せることができる。なお、退避路46c及びU字� ��46dの内径は、ボール46bの径よりやや大きく� ��っている。このため、退避路46c及びU字路46d とボール46bとの間に発生する摩擦力はごくわ ずかであり、それによってボール46bの循環が 妨げられることはない。

 図示されているように、溝46aと44aに挟ま� ��た二列のボール46bの列は、接触角が略±45°� ��なる正面組合せ型のアンギュラ玉軸受を形� ��する。この場合の接触角とは、溝46a及び44a� ��ボール46bと接触する接触点同士を結んだ線� ��、リニアガイドのラジアル方向(ランナーブ ロックからレールに向かう方向であり、図5� �おける下方向)に対してなす角度である。こ� ��ように形成されたアンギュラ玉軸受は、逆� ��ジアル方向(レールからランナーブロックに 向かう方向であり、図5における上方向)及び� ��方向(ラジアル方向及びランナーブロックの 進退方向の双方に直交する方向であり、図5� �おける左右方向)の荷重を支持することがで� ��る。

 同様に、溝46a’と44a’に挟まれた二列の� ��ール46bの列は、接触角(溝46a’及び44a’がボ ール46bと接触する接触点同士を結んだ線が、 リニアガイドの逆ラジアル方向に対してなす 角度)が略±45°となる正面組合せ型のアンギ� �ラ玉軸受を形成する。このアンギュラ玉軸� �は、ラジアル方向及び横方向の荷重を支持� �ることができる。

 また、溝46aと44aの一方(図中左側)と、溝46 a’と44a’の一方(図中左側)にそれぞれ挟まれ た二列のボール46bの列もまた、正面組み合わ せ型のアンギュラ玉軸受を形成する。同様に 溝46aと44aの他方(図中右側)と、溝46a’と44a’� ��他方(図中右側)にそれぞれ挟まれた二列の� �ール46bの列もまた、正面組合せ型のアンギ� �ラ玉軸受を形成する。

 このように、本実施形態においては、ラ� ��アル方向、逆ラジアル方向、横方向のそれ� ��れに働く荷重に対して、多数のボール46bを� ��する正面組合せ型のアンギュラ玉軸受が支� ��することになり、レール軸方向以外の方向� ��加わる大荷重を十分支持できるようになっ� ��いる。