專利名稱：振動(dòng)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使工件振動(dòng)的振動(dòng)試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
以往，使用如日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)JP2007-152362A所記載的、通過伺服電動(dòng)機(jī) 和進(jìn)給絲杠等的直線運(yùn)動(dòng)變換器將可動(dòng)部進(jìn)行往復(fù)驅(qū)動(dòng)，使固定在可動(dòng)部的材料振動(dòng)的振 動(dòng)試驗(yàn)裝置。伺服電動(dòng)機(jī)是通過將作為目標(biāo)的角度(設(shè)定角度)輸入伺服放大器，而將伺 服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的角度移動(dòng)到該角度的結(jié)構(gòu)。在伺服電動(dòng)機(jī)中設(shè)置有用于檢測(cè)軸的角度 的變化的旋轉(zhuǎn)式編碼器，伺服放大器基于根據(jù)旋轉(zhuǎn)式編碼器的檢測(cè)值所判斷的旋轉(zhuǎn)軸的角 度與設(shè)定角度的差量生成給予伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電力。 近年來，響應(yīng)性高的伺服電動(dòng)機(jī)日益實(shí)用化，并且日益能夠以正弦波、矩形波、三 角波或地震波等變位波形、以高頻率使可動(dòng)部和工件變位。在這樣的振動(dòng)試驗(yàn)裝置中，能夠 進(jìn)行在保持可動(dòng)部的變位速度的振幅大致恒定的同時(shí)使變位波形的頻率變化的速度振幅 恒定掃描(swe印)試驗(yàn)、或在保持可動(dòng)部的變位加速度的振幅大致恒定的同時(shí)使變位波形 的頻率變化的加速度振幅恒定掃描試驗(yàn)。 在這樣的掃描試驗(yàn)中，需要使可動(dòng)部的變位的速度或加速度的振幅為恒定。在現(xiàn) 有技術(shù)中，根據(jù)試驗(yàn)裝置的直線運(yùn)動(dòng)變換器的變換率(若直線運(yùn)動(dòng)變換器為進(jìn)給絲杠機(jī) 構(gòu)，則根據(jù)進(jìn)給絲杠的導(dǎo)程(lead))，控制伺服電動(dòng)機(jī)的角速度或角加速度，由此以所希望 的速度或加速度使可動(dòng)部振動(dòng)。但是，特別是在高頻域中，由于工件自身或動(dòng)力傳遞系統(tǒng) (減速器和直線運(yùn)動(dòng)變換器)的彈性、粘性，根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的角度的變化量和動(dòng) 力傳遞系統(tǒng)的特性計(jì)算的工件的角速度、速度、角加速度或加速度的理論值與實(shí)際的工件 的角速度、速度未必一致。因此，以往的振動(dòng)試驗(yàn)裝置在包括高頻域在內(nèi)的寬頻帶中不能夠 進(jìn)行速度振幅恒定掃描試驗(yàn)、加速度振幅恒定掃描試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的。即，本發(fā)明的目的在于提供一種在包括高頻域 在內(nèi)的寬頻帶中能夠進(jìn)行速度振幅恒定掃描試驗(yàn)以及加速度振幅恒定掃描試驗(yàn)的振動(dòng)試 驗(yàn)裝置。 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的振動(dòng)試驗(yàn)裝置具有速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)可動(dòng)部的 變位的速度，取得速度變動(dòng)波形；和控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，按照如下 方式控制所述伺服電動(dòng)機(jī)每次可動(dòng)部的速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期發(fā)生變化時(shí)，不受限 制于周期，而使規(guī)定的設(shè)定速度相對(duì)于可動(dòng)部的變位的速度的最大值的比落在規(guī)定的范圍 內(nèi)。 或者，本發(fā)明的振動(dòng)試驗(yàn)裝置具有加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)可動(dòng)部的變位的加速 度，取得速度變動(dòng)波形；和控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，按照如下方式控 制所述伺服電動(dòng)機(jī)每次可動(dòng)部的加速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期發(fā)生變化時(shí)，不受限制于周期，而使規(guī)定的設(shè)定加速度相對(duì)于可動(dòng)部的變位的加速度的最大值的比落在規(guī)定的范圍 內(nèi)。 另外，規(guī)定的范圍內(nèi)例如是0.95至1.05之間。或者，規(guī)定的范圍是0.99至1.01之間。 或者，振動(dòng)試驗(yàn)裝置是通過進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)使可動(dòng)部進(jìn)行直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的裝置，可 動(dòng)部的變位的速度和加速度為可動(dòng)部的特定位置處的速度和加速度的進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)的進(jìn) 給方向分量。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)在包括高頻域在內(nèi)的寬頻帶中能夠進(jìn)行速度振 幅恒定掃描試驗(yàn)或加速度振幅恒定掃描試驗(yàn)的振動(dòng)試驗(yàn)裝置。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置的俯視圖。 圖2是將本發(fā)明的實(shí)施方式的第一促動(dòng)器在Y軸方向上投影，將一部分切去后的 側(cè)面圖。 圖3是將本發(fā)明的實(shí)施方式的第一促動(dòng)器的一部分切去后的俯視圖。 圖4是將本發(fā)明的實(shí)施方式的工作臺(tái)以及第三促動(dòng)器在X軸方向上投影，將一部
分切去后的側(cè)面圖。 圖5是將本發(fā)明的實(shí)施方式的工作臺(tái)以及第三促動(dòng)器在Y軸方向上投影，將一部 分切去后的側(cè)面圖。 圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式的疲勞試驗(yàn)裝置的控制部的塊圖。 圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式的、進(jìn)行速度振幅恒定頻率掃描試驗(yàn)的流程圖。 圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式的、進(jìn)行加速度振幅恒定頻率掃描試驗(yàn)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，使用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置 的俯視圖。本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置1將作為振動(dòng)試驗(yàn)的對(duì)象的工件固定在工作臺(tái)100 上，使用第一、第二、第三促動(dòng)器200、300以及400對(duì)工作臺(tái)100以及其上的工件在正交三 軸方向上勵(lì)振。另外，在以下的說明中，將第一促動(dòng)器200對(duì)工作臺(tái)IOO勵(lì)振的方向(圖l 中的上下方向)定義為X軸方向，將第二促動(dòng)器300對(duì)工作臺(tái)IOO勵(lì)振的方向(圖1中的 左右方向)定義為Y軸方向，將第三促動(dòng)器400對(duì)工作臺(tái)勵(lì)振的方向、即鉛直方向(圖1中 與紙面正交的方向)定義為Z軸方向。 另外，在工作臺(tái)100上設(shè)置有計(jì)測(cè)X、 Y以及Z軸方向的加速度的加速度傳感器， 未圖示的控制部500(后述)根據(jù)該加速度傳感器的輸出反饋控制第一、第二、第三促動(dòng)器 200、300、400，從而能夠以所希望的振幅、頻率對(duì)工作臺(tái)100以及其上的工件勵(lì)振。
第一、第二、第三促動(dòng)器200、300、400分別構(gòu)成為在基底板202、302、402上安裝有 電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力傳遞部件等的結(jié)構(gòu)。該基底板202、302、402通過未圖示的螺栓被固定在裝置 基底2上。 另外，在裝置基底2上的與基底板202、302、402接近的多個(gè)位置配置有調(diào)節(jié)器A。 調(diào)節(jié)器A具有通過螺栓Ae固定在裝置基底2上的陰螺紋部A和旋入該陰螺紋部&的陽螺紋部4。陽螺紋部4是在圓筒面上形成有螺紋牙的圓柱狀的部件，通過將陽螺紋部4在陰 螺紋部&內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而能夠使陽螺紋部A2相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的基底板進(jìn)退。陽螺紋部A2的一端 (相對(duì)于對(duì)應(yīng)的基底板成為近位置的一側(cè))以大致球面狀突出，使該突出部與所對(duì)應(yīng)的基 底板的側(cè)面抵接，從而能夠進(jìn)行基底板的位置的微調(diào)整。另外，在陽螺紋部4的另一端(相 對(duì)于對(duì)應(yīng)的基底板成為遠(yuǎn)位置的一側(cè))形成有未圖示的六角孔，使六角扳手等卡合在該六 角孔中并轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能夠轉(zhuǎn)動(dòng)陽螺紋部4。另外，暫時(shí)固定基底板202、302、402后，為了使 陽螺紋部4不因通過振動(dòng)試驗(yàn)從基底板傳達(dá)給調(diào)節(jié)器A的振動(dòng)等而松動(dòng)，通過螺母~進(jìn)行 陽螺紋部A2和陰螺紋部&的緊固，使陰螺紋部A2牢固地與陰螺紋部AB結(jié)合。
關(guān)于第一促動(dòng)器200的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2是將本實(shí)施方式的第一促動(dòng)器200在 Y軸方向上投影，切去一部分后的側(cè)面圖。另外，圖3是第一促動(dòng)器200的切去一部分后的 俯視圖(即在Z軸方向上投影的圖)。另外，在以下的說明中，將沿著從第一促動(dòng)器200朝 向工作臺(tái)100的X軸的方向定為"X軸正方向"，將沿著從工作臺(tái)100朝向第一促動(dòng)器200 的X軸的方向定為"X軸負(fù)方向"。 如圖2所示，在基底板202上通過熔接固定有由相互熔接的多個(gè)梁222a和頂板 222b構(gòu)成的框架222。另外，用于支承驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210和連接機(jī)構(gòu)230的支承機(jī)構(gòu)240的底 板242經(jīng)由未圖示的螺栓被固定在框架222的頂板222b上，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210用于對(duì)工作 臺(tái)IOO(圖1)勵(lì)振，上述連接機(jī)構(gòu)230用于將基于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210的勵(lì)振運(yùn)動(dòng)傳遞到工作臺(tái)。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210具有伺服電動(dòng)機(jī)212、聯(lián)接器(coupling) 214、軸承部216、滾珠絲杠 218、滾珠螺母219。聯(lián)接器214是將伺服電動(dòng)機(jī)212的驅(qū)動(dòng)軸212a和滾珠絲杠218聯(lián)接 的部件。另外，軸承部216被固定在以從支承機(jī)構(gòu)240的底板242在鉛直方向上延伸的方 式被熔接的軸承支承板244上，將滾珠絲杠218可旋轉(zhuǎn)地支承。滾珠螺母219以與滾珠絲 杠218卡合并且不繞其軸旋轉(zhuǎn)的方式被支承。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)212時(shí)，則滾珠絲杠 218旋轉(zhuǎn)，滾珠螺母219在其軸方向(即X軸方向)上進(jìn)退。該滾珠螺母219的運(yùn)動(dòng)經(jīng)由連 接機(jī)構(gòu)230傳達(dá)到工作臺(tái)100，由此工作臺(tái)100被在X軸方向上驅(qū)動(dòng)。并且，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī) 212進(jìn)行控制，使得以短周期切換伺服電動(dòng)機(jī)212的旋轉(zhuǎn)方向，從而能夠使工作臺(tái)100以所 希望的振幅和周期在X軸方向上勵(lì)振。 在支承機(jī)構(gòu)240的底板242的上面熔接有沿著鉛直方向延伸的電動(dòng)機(jī)支承板246。 電動(dòng)機(jī)支承板246以與伺服電動(dòng)機(jī)212的軸方向大致垂直的方式被設(shè)置，在其一面(X軸負(fù) 方向側(cè)的面)單臂支承有伺服電動(dòng)機(jī)212。在電動(dòng)機(jī)支承板246設(shè)置有開口部246a，伺服 電動(dòng)機(jī)212的驅(qū)動(dòng)軸212a貫通該開口部246a，在電動(dòng)機(jī)支承板246的另一面?zhèn)扰c滾珠絲杠 218連接。 另外，伺服電動(dòng)機(jī)212由電動(dòng)機(jī)支承板246單臂支承，所以在電動(dòng)機(jī)支承板246、特 別是在與底板242的熔接部施加較大的彎曲應(yīng)力。為了緩和該彎曲應(yīng)力，在底板242和電 動(dòng)機(jī)支承板246之間設(shè)置有肋部248。 軸承部216具有以正面組合式組合的一對(duì)角接觸球軸承216a、216b (位于X軸負(fù) 方向側(cè)的是216a，位于X軸正方向側(cè)的是216b)。角接觸球軸承216a、216b被收納在軸承 支承板244的中空部中。在角接觸球軸承216b的一面(X軸正方向側(cè)的面)設(shè)置有軸承擠 壓板216c，使用螺栓216d將該軸承擠壓板216c聯(lián)結(jié)在軸承支承板244，由此角接觸球軸承 216b被向X軸負(fù)方向擠壓。另外，在滾珠絲杠218中，相對(duì)于軸承部216在X軸負(fù)方向側(cè)鄰接的圓筒面上形成有螺紋部218a，在該螺紋部218a上安裝有在內(nèi)周形成有陰螺紋的套環(huán) (collar) 217。使套環(huán)217相對(duì)于滾珠絲杠218轉(zhuǎn)動(dòng)向X軸正方向移動(dòng)，由此角接觸球軸承 216a被向X軸正方向擠壓。像這樣，角接觸球軸承216a和216b被向相互靠近的方向擠壓， 所以兩者相互密接，對(duì)軸承216a、216b賦予適當(dāng)?shù)念A(yù)負(fù)載。 接著，關(guān)于連接部230的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。連接部230具有螺母導(dǎo)向器(guide) 232、 一對(duì)Y軸導(dǎo)軌234、一對(duì)Z軸導(dǎo)軌235、中間臺(tái)231 、一對(duì)X軸導(dǎo)軌237、一對(duì)X軸動(dòng)子(runner) 塊233、動(dòng)子塊安裝部件238。 螺母導(dǎo)向器232被固定在滾珠螺母219。另外， 一對(duì)Y軸導(dǎo)軌234都是在Y軸方向 上延伸的導(dǎo)軌，沿上下方向并列固定在螺母導(dǎo)向器232的X軸正方向側(cè)的端部。另外，一對(duì) Z軸導(dǎo)軌235都是在Z軸方向上延伸的導(dǎo)軌，在Y軸方向上并列固定在工作臺(tái)IOO的X軸負(fù) 方向側(cè)的端部。中間臺(tái)231，是與該Y軸導(dǎo)軌234的各個(gè)卡合的Y軸動(dòng)子塊231a設(shè)置在X 軸負(fù)方向側(cè)、與Z軸導(dǎo)軌235的各個(gè)卡合的Z軸動(dòng)子塊231b設(shè)置在X軸正方向側(cè)的塊，能 夠相對(duì)于Y軸導(dǎo)軌234和Z軸導(dǎo)軌235兩者滑動(dòng)。 S卩，中間臺(tái)231能夠相對(duì)于工作臺(tái)IOO在Z軸方向上滑動(dòng)，并且能夠相對(duì)于螺母導(dǎo) 向器232在Y軸方向上滑動(dòng)。因此，即使通過其它促動(dòng)器300和/或者400對(duì)工作臺(tái)100在 Y軸方向和/或者Z軸方向上勵(lì)振，也不能由此使螺母導(dǎo)向器232變位。S卩，不存在工作臺(tái) 100在Y軸方向和/或者Z軸方向的變位引起的彎曲應(yīng)力施加在滾珠絲杠218或軸承216、 聯(lián)接器214等。 —對(duì)X軸導(dǎo)軌237都是在X軸方向上延伸的導(dǎo)軌，沿Y軸方向并列固定在支承機(jī)構(gòu) 240的底板242上。X軸動(dòng)子塊233與該X軸導(dǎo)軌237的各個(gè)卡合，能夠沿著X軸導(dǎo)軌237 滑動(dòng)。動(dòng)子塊安裝部件238是以朝向Y軸方向兩側(cè)伸出的方式固定在螺母導(dǎo)向器232的底 面的部件，X軸動(dòng)子塊233被固定在動(dòng)子塊安裝部件238的底部。這樣，螺母導(dǎo)向器232經(jīng) 由動(dòng)子塊安裝部件238和X軸動(dòng)子塊233被X軸導(dǎo)軌237引導(dǎo)，由此，僅能夠在X軸方向上 移動(dòng)。 像這樣，由于螺母導(dǎo)向器232的移動(dòng)方向僅被限制在X軸方向上，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)伺服 電動(dòng)機(jī)212而使?jié)L珠絲杠218轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則螺母導(dǎo)向器232和與該螺母導(dǎo)向器卡合的工作臺(tái) IOO在X軸方向上進(jìn)退。 在動(dòng)子塊安裝部件238的、Y軸方向側(cè)的一方的側(cè)面(在圖2中為跟前側(cè)，在圖3 中為右側(cè))238a配置有位置檢測(cè)單元250。位置檢測(cè)單元250具有在X軸方向上以一定 間隔并列的三個(gè)非接觸式傳感器251、設(shè)置于動(dòng)子塊安裝部件238的側(cè)面238a的檢測(cè)用板 252、和支承非接觸式傳感器251的傳感器支承板253。非接觸式傳感器251是能夠檢測(cè)出 在各個(gè)非接觸式傳感器前是否有任何物體接近(例如1毫米以內(nèi))的元件。由于動(dòng)子塊安 裝部件238的側(cè)面238a和非接觸式傳感器251充分分離，檢測(cè)用板252和非接觸式傳感器 251的距離接近，所以非接觸式傳感器251能夠檢測(cè)出在各個(gè)非接觸式傳感器251前是否有 檢測(cè)用板252。振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的未圖示的控制機(jī)構(gòu)能夠例如利用非接觸式傳感器251的 檢測(cè)結(jié)果對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)212進(jìn)行反饋控制。 另外，在支承機(jī)構(gòu)240的底板242上，設(shè)置有以從X軸方向兩側(cè)夾著X軸動(dòng)子塊 233的方式配置的限制塊236。該限制塊236是用于限制螺母導(dǎo)向器232的移動(dòng)范圍的部 件。即，當(dāng)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)212而使螺母導(dǎo)向器232朝向X軸正方向持續(xù)移動(dòng)時(shí)，則最終配置在X軸正方向側(cè)的限制塊236和動(dòng)子塊安裝部件238接觸，螺母導(dǎo)向器232不能進(jìn)一步 在X軸正方向上移動(dòng)。使螺母導(dǎo)向器232朝向X軸負(fù)方向持續(xù)移動(dòng)的情況也同樣，配置在X 軸負(fù)方向側(cè)的限制塊236和動(dòng)子塊安裝部件238接觸，螺母導(dǎo)向器232不能進(jìn)一步在X軸 正方向上移動(dòng)。 以上說明的第一促動(dòng)器200與第二促動(dòng)器300除設(shè)置的方向不同(X軸和Y軸調(diào) 換)夕卜，其他結(jié)構(gòu)相同。因此，關(guān)于第二促動(dòng)器300的說明省略。 接著，關(guān)于第三促動(dòng)器400的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖4是將本實(shí)施方式的工作臺(tái)100 和第三促動(dòng)器400在X軸方向上投影，切去一部分后的側(cè)面圖。另外，圖5是將本實(shí)施方式 的工作臺(tái)100和第三促動(dòng)器400在Y軸方向上投影，切去一部分后的側(cè)面圖。另外，在以下 的說明中，將沿著從第二促動(dòng)器300朝向工作臺(tái)100的Y軸的方向定義為Y軸正方向，將沿 著從工作臺(tái)100朝向第二促動(dòng)器300的Y軸的方向定義為Y軸負(fù)方向。
如圖4和圖5所示，在基底板402上設(shè)置有由在鉛直方向上延伸的與基底板402 熔接的多個(gè)梁422a、和以覆蓋該梁422a上的方式與梁422a熔接的頂板422b構(gòu)成的框架 422。另外，軸承支承板442經(jīng)未圖示的螺栓被固定在框架422的頂板422b上。該軸承支 承板442是用于支承驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)410和連接機(jī)構(gòu)430的部件，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)410用于對(duì)工作 臺(tái)IOO(圖1)在上下方向上勵(lì)振，上述連接機(jī)構(gòu)430用于將基于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)410的勵(lì)振運(yùn)動(dòng) 傳遞到工作臺(tái)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)410具有伺服電動(dòng)機(jī)412、聯(lián)接器414、軸承部416、滾珠絲杠418和滾珠 螺母419。聯(lián)接器414是連接伺服電動(dòng)機(jī)412的驅(qū)動(dòng)軸412a和滾珠絲杠418的部件。另 外，軸承部416被固定在上述的軸承支承板442，將滾珠絲杠418可旋轉(zhuǎn)地支承。滾珠螺母 419以與滾珠絲杠418卡合并且不繞其軸旋轉(zhuǎn)的方式被支承。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)412 時(shí)，滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠螺母419在其軸方向(即Z軸方向)上進(jìn)退。該滾珠螺母419的運(yùn) 動(dòng)經(jīng)由連接機(jī)構(gòu)430傳達(dá)到工作臺(tái)IOO，從而工作臺(tái)100被在Z軸方向上驅(qū)動(dòng)。并且，控制 伺服電動(dòng)機(jī)412使得以短周期切換伺服電動(dòng)機(jī)412的旋轉(zhuǎn)方向，從而能夠使工作臺(tái)100以 所希望的振幅和周期在Z軸方向(上下方向)上勵(lì)振。 從軸承支承板442的下面經(jīng)由兩片連接板443固定在水平方向(XY平面)上擴(kuò)展 的電動(dòng)機(jī)支承板446。在電動(dòng)機(jī)支承板446的下面懸吊固定有伺服電動(dòng)機(jī)412。在電動(dòng)機(jī) 支承板446設(shè)置有開口部446a，伺服電動(dòng)機(jī)212的驅(qū)動(dòng)軸412a貫通該開口部446a，在電動(dòng) 機(jī)支承板446的上面?zhèn)扰c滾珠絲杠418連接。 另外，在本實(shí)施方式中，伺服電動(dòng)機(jī)412的軸方向(上下方向、Z軸方向)的尺寸比 框架422的高度大，所以伺服電動(dòng)機(jī)412的大部分配置在比基底板402低的位置上。因此， 在裝置基底2設(shè)置有用于收納伺服電動(dòng)機(jī)412的空洞部2a。另外，在基底板402設(shè)置有用 于穿通伺服電動(dòng)機(jī)412的開口 402a。 軸承部416以貫通軸承支承板442的方式被設(shè)置。另外，軸承部416的結(jié)構(gòu)由于 與第一促動(dòng)器200的軸承部216(圖2、圖3)相同，所以省略其說明。 接著，關(guān)于連接部430的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。連接部230具有可動(dòng)框架432、一對(duì)X軸 導(dǎo)軌434、一對(duì)Y軸導(dǎo)軌435、多個(gè)中間臺(tái)431、二對(duì)Z軸導(dǎo)軌437、二對(duì)Z軸動(dòng)子塊433。
可動(dòng)框架432具有固定在滾珠螺母419的框部432a、固定在框部432a上端的頂板 432b、和從頂板432b的X軸方向兩邊緣向下方延伸而被固定的側(cè)壁432c。 一對(duì)Y軸導(dǎo)軌435都是在Y軸方向上延伸的導(dǎo)軌，在X軸方向上并列固定在可動(dòng)框架432的頂板432b的 上面。另外，一對(duì)X軸導(dǎo)軌434都是在X軸方向上延伸的導(dǎo)軌，在Y軸方向上并列固定在工 作臺(tái)100的下面。中間臺(tái)431，是與X軸導(dǎo)軌434卡合的X軸動(dòng)子塊431a設(shè)置在上部、與Y 軸導(dǎo)軌435的各個(gè)卡合的Y軸動(dòng)子塊431b設(shè)置在下部的塊體，構(gòu)成為相對(duì)于X軸導(dǎo)軌434 和Y軸導(dǎo)軌435雙方能夠滑動(dòng)。另外，中間臺(tái)431在X軸導(dǎo)軌434和Y軸導(dǎo)軌435交叉的 每個(gè)位置各設(shè)置有一個(gè)。由于X軸導(dǎo)軌434和Y軸導(dǎo)軌435分別設(shè)置有兩個(gè)，所以X軸導(dǎo) 軌434和Y軸導(dǎo)軌435在四處交叉。因此，在本實(shí)施方式中，使用四個(gè)中間臺(tái)431。
像這樣，中間臺(tái)431的各個(gè)能夠相對(duì)于工作臺(tái)IOO在X軸方向和Y軸方向上滑動(dòng)， 并且能夠相對(duì)于可動(dòng)框架432在X軸方向和Y軸方向上滑動(dòng)。即、可動(dòng)框架432能夠相對(duì) 于工作臺(tái)100在X軸方向和Y軸方向上滑動(dòng)。因此，即使通過其它促動(dòng)器200和/或者300 對(duì)工作臺(tái)100在X軸方向和/或者Y軸方向上勵(lì)振，也不會(huì)由此使可動(dòng)框架432變位。艮卩、 不存在由工作臺(tái)100在X軸方向和/或者Y軸方向的變位引起的彎曲應(yīng)力施加在滾珠絲杠 418、軸承416、聯(lián)接器414等。 另外，在本實(shí)施方式中，由于在可動(dòng)框架432支承重量較大的工作臺(tái)100和工件， 所以X軸導(dǎo)軌434以及Y軸導(dǎo)軌435的間隔比第一促動(dòng)器200的Y軸導(dǎo)軌234以及Z軸導(dǎo) 軌235寬。因此，若與第一促動(dòng)器200同樣地形成為僅通過一個(gè)中間臺(tái)連接工作臺(tái)100和 可動(dòng)框架432的結(jié)構(gòu)，則中間臺(tái)大型化，施加在可動(dòng)框架432的負(fù)載增大。因此，在本實(shí)施 方式中，形成為在X軸導(dǎo)軌434和Y軸導(dǎo)軌435交叉的每個(gè)部分配置小型的中間臺(tái)431的 結(jié)構(gòu)，將施加在可動(dòng)框架432的負(fù)載的大小抑制在必要的最低限。 二對(duì)Z軸導(dǎo)軌437是在Z軸方向上延伸的導(dǎo)軌，在可動(dòng)框架432的側(cè)壁432c的各 個(gè)，在Y軸方向上各并列固定有一對(duì)。Z軸動(dòng)子塊433能夠與該Z軸導(dǎo)軌437的各個(gè)卡合， 能夠沿著Z軸導(dǎo)軌437滑動(dòng)。Z軸動(dòng)子塊433經(jīng)由動(dòng)子塊安裝部件438被固定在框架422 的頂板422b上。動(dòng)子塊安裝部件438具有與可動(dòng)框架432的側(cè)壁432c大致平行的側(cè)板 438a、和固定在該側(cè)板438a的下端的底板438b，作為整體形成L字剖面形狀。另外，在本實(shí) 施方式中，特別是將重心高且重量大的工件固定在工作臺(tái)100上時(shí)，則繞X軸和/或者繞Y 軸的大力矩容易施加于可動(dòng)框架432。動(dòng)子塊安裝部件438通過肋部加固，以便能夠承受該 旋轉(zhuǎn)力矩。具體而言，在動(dòng)子塊安裝部件438的Y軸方向兩端的側(cè)板438a和底板438b所成 的角部，設(shè)置有一對(duì)第一肋438c，并且設(shè)置有跨越該一對(duì)第一肋438c之間的第二肋438d。
像這樣，Z軸動(dòng)子塊433被固定，并且能夠相對(duì)于Z軸導(dǎo)軌437滑動(dòng)。因此，可動(dòng) 框架432能夠在上下方向上滑動(dòng)，并且可動(dòng)框架432的上下方向以外的移動(dòng)被限制。像這 樣，由于可動(dòng)框架432的移動(dòng)方向僅被限制在上下方向上，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)412而使 滾珠絲杠418轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則可動(dòng)框架432和與該可動(dòng)框架432卡合的工作臺(tái)100在上下方向 上進(jìn)退。 另外，在第三促動(dòng)器400中也設(shè)置有與第一促動(dòng)器200的位置檢測(cè)單元250(圖2、 3)同樣的位置檢測(cè)單元(未圖示)。振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的未圖示的控制機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)該位置 檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制使得可動(dòng)框架432的高度在規(guī)定的范圍內(nèi)。
如以上說明，在本實(shí)施方式中，在各個(gè)促動(dòng)器和工作臺(tái)IOO之間，設(shè)置有二對(duì)導(dǎo)軌 和相對(duì)于該導(dǎo)軌能夠滑動(dòng)地構(gòu)成的中間臺(tái)。由此，工作臺(tái)100相對(duì)于各促動(dòng)器能夠在與該 促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向垂直的面上的任意的方向上滑動(dòng)。因此，即使通過某促動(dòng)器使工作臺(tái)100變位，也不存在由該變位引起的負(fù)載和力矩施加在其它的促動(dòng)器，并且能夠維持其它促動(dòng) 器和工作臺(tái)100經(jīng)由中間臺(tái)卡合的狀態(tài)。S卩、即使工作臺(tái)變位到任意位置，也能夠維持各促 動(dòng)器能夠使工作臺(tái)變位的狀態(tài)。因此，在本實(shí)施方式中，能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)三個(gè)促動(dòng)器200、300、 400，對(duì)工作臺(tái)100和固定在其上的工件在三軸方向上進(jìn)行勵(lì)振。 接著，關(guān)于用于控制各促動(dòng)器200、300和400的伺服電動(dòng)機(jī)的控制部500的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行說明。圖6是本實(shí)施方式的控制部500的塊圖。如圖6所示，本實(shí)施方式的控制部500 具有主控制器510、伺服控制器520、放大器540、操作機(jī)構(gòu)550、波形發(fā)生電路560、軟盤驅(qū)動(dòng) 器(FDD) 570、存儲(chǔ)器580以及模擬端口 590。另外，在圖6中，控制部500記載為一個(gè)塊，但 實(shí)際上由多個(gè)單元構(gòu)成。例如，放大器540作為獨(dú)立的單元構(gòu)成。另外，操作機(jī)構(gòu)550可以 是設(shè)置于包括主控制器510的單元的外殼外表面的控制面板，或者可以是經(jīng)由線纜與主控 制器510連接的獨(dú)立的單元(例如個(gè)人計(jì)算機(jī))。 主控制器510內(nèi)置有A/D變換器511和D/A變換器512。 A/D變換器511經(jīng)由放 大器540將從設(shè)置于工作臺(tái)IOO(圖1)的加速度傳感器輸入的工件的X軸、Y軸以及Z軸 方向的加速度的波形、以及從模擬端口 590輸入的模擬波形數(shù)據(jù)變換為數(shù)字波形數(shù)據(jù)并接 收。另外，D/A變換器512將由主控制器510生成的數(shù)字波形數(shù)據(jù)變換為模擬波形數(shù)據(jù)并 發(fā)送到伺服控制器520。 伺服控制器520根據(jù)從主控制器510接收的模擬波形數(shù)據(jù)計(jì)算出送給伺服放大器 的設(shè)定角度，并將其發(fā)送給伺服放大器。伺服放大器對(duì)各促動(dòng)器200、300和400的伺服電 動(dòng)機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電流，控制各伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸的角度成為設(shè)定角度。在此，針對(duì)每個(gè)促動(dòng) 器200 、300 、400準(zhǔn)備有伺服放大器。主控制器510針對(duì)每個(gè)促動(dòng)器200 、300 、400生成各自 的模擬波形數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給伺服控制器520。伺服控制器520將根據(jù)所接收的模擬波形 數(shù)據(jù)得到的各促動(dòng)器200、300、400的伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)定角度發(fā)送給對(duì)應(yīng)的伺服 放大器。像這樣，在本實(shí)施方式中，能夠分別對(duì)于X軸、Y軸、Z軸方向，以各自的波形使工作 臺(tái)100振動(dòng)。 像這樣，本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的控制部500，根據(jù)通過設(shè)置于工作臺(tái) 100 (圖1記載)的三軸的加速度傳感器所檢測(cè)的工件的加速度，對(duì)各促動(dòng)器100、200和300 的伺服放大器發(fā)送設(shè)定角度，使得工作臺(tái)100上的工件的變位、速度或加速度的經(jīng)時(shí)變動(dòng) 顯示所希望的波形。 使用操作機(jī)構(gòu)550對(duì)賦予工作臺(tái)100上的工件的作用(變位、速度或加速度)的 波形進(jìn)行設(shè)定。操作機(jī)構(gòu)550例如具有鍵盤等的輸入機(jī)構(gòu)、用于確認(rèn)基于該輸入機(jī)構(gòu)的輸 入結(jié)果的顯示機(jī)構(gòu)，本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的操作者能夠?qū)Σ僮鳈C(jī)構(gòu)550進(jìn)行操作， 設(shè)定進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的工件(工作臺(tái)100)的變位、速度或加速度的范圍。例如，能夠以正 弦波狀的變位波形設(shè)定使工件振動(dòng)時(shí)的變位的振幅?；诓僮鳈C(jī)構(gòu)550的設(shè)定結(jié)果發(fā)送給 主控制器510，并被保存在存儲(chǔ)器580。 另外，波形發(fā)生電路560是以所希望的周期、定時(shí)生成正弦波、三角波、矩形波、地 震波等的信號(hào)波形的電路。更具體而言，令f(t)為以時(shí)刻t為自變量的函數(shù)時(shí)，以式s二 f(t)表示的值s為依次輸出到主控制器510的值。另外，在上式中，例如波形若為正弦波， 則設(shè)周期為T，設(shè)相位為a，則f(t) =Sin(2Ji (t-a)/T)。在此，周期T和相位a能夠通過操 作操作機(jī)構(gòu)550設(shè)定為任意的值。
主控制器510，將從波形發(fā)生電路560發(fā)送給主控制器510的值乘以由操作機(jī)構(gòu) 550設(shè)定的值(振幅等)從而計(jì)算出目標(biāo)值，將該目標(biāo)值與設(shè)置于工作臺(tái)100的加速度傳感 器所檢測(cè)的加速度(或作為它們的時(shí)間積分值的工件的速度、變位量)進(jìn)行比較，計(jì)算出應(yīng) 該發(fā)送給各促動(dòng)器200、300和400的伺服放大器的設(shè)定角度。計(jì)算出的設(shè)定角度通過D/A 變換器512變換為模擬波形，發(fā)送給伺服控制器520。伺服控制器520將作為模擬波形發(fā)送 的設(shè)定角度變換為脈沖，發(fā)送給伺服放大器。 通過以上的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置1能夠以工件的變位、速度或加速 度按照正弦波、三角形、矩形波或地震波等規(guī)定的波形進(jìn)行變動(dòng)的方式，驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器200、 300和400。 另外，本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝置l能夠進(jìn)行使固定在工作臺(tái)IOO上的工件的速 度的X軸、Y軸以及Z軸方向分量按照正弦波波形變動(dòng)的、并且通過使該波形的頻率逐漸增 減從而在寬頻域中使工件振動(dòng)的、速度振幅恒定掃描試驗(yàn)。另外，本實(shí)施方式的振動(dòng)試驗(yàn)裝 置1能夠進(jìn)行使固定在工作臺(tái)100上的工件的加速度的X軸、Y軸以及Z軸方向分量按照 正弦波波形變動(dòng)的、并且通過使該波形的頻率逐漸增減從而在寬頻域中使工件振動(dòng)的、加 速度振幅恒定掃描試驗(yàn)。 在這樣的掃描試驗(yàn)中，優(yōu)選使施加于工件的速度、加速度的上下限即振幅恒定。但 是在掃描試驗(yàn)中為了保持振幅恒定，特別是在高頻域中必須在考慮各促動(dòng)器200、300以及 400的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)等傳遞系統(tǒng)和工件自身的彈性導(dǎo)致的響應(yīng)延遲、傳遞系統(tǒng)和工件的摩 擦或粘性導(dǎo)致的衰減的影響的基礎(chǔ)上，計(jì)算出發(fā)送給伺服放大器的目標(biāo)值(目標(biāo)波形)。在 本實(shí)施方式中，根據(jù)工件的實(shí)際的變位的計(jì)測(cè)值，反饋控制賦予伺服放大器的設(shè)定角度，以 所希望的振幅進(jìn)行掃描試驗(yàn)。以下，說明其具體的順序。 圖7是本實(shí)施方式中對(duì)于安裝在工作臺(tái)100上的工件進(jìn)行速度振幅恒定頻率掃描 試驗(yàn)的順序的流程圖。以下的說明基于該流程進(jìn)行。另外，在以下的說明中，僅將促動(dòng)器 200、300、400中特定的一個(gè)促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，在X軸、Y軸或Z軸方向的任意一個(gè)方向上對(duì)工件 進(jìn)行勵(lì)振。 首先，振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的操作者對(duì)操作機(jī)構(gòu)550進(jìn)行操作，將"進(jìn)行頻率掃描的上 限頻率Fmax和下限頻率Fmi/、"按照等差間隔和等比間隔的哪一個(gè)進(jìn)行頻率掃描"、"頻率掃 描的間隔A f "、"工件的速度的振幅Vs(與本發(fā)明權(quán)利要求的范圍中的"設(shè)定速度"對(duì)應(yīng))"、 "掃描次數(shù)K"等參數(shù)輸入控制部30 (步驟Sl)。 上述參數(shù)中、間隔Af，在以等差間隔進(jìn)行頻率掃描的情況下為差，在以等比間隔 進(jìn)行的情況下為比。在本實(shí)施方式中，以進(jìn)行頻率掃描的頻率為Fn(n = 1，2，……N)，則在 Fmin、 A f 、 n和Fn之間有公式1的關(guān)系成立。
[公式1] 頻率掃描為等差間隔的情況下
Fn = fmin+AfX (n-l)
頻率掃描為等比間隔的情況下
Fn = FminX Af(n—D 另外，頻率掃描以等差間隔、等比間隔的任意一種進(jìn)行的情況下，在Fn、 N和Fmax之 間都有公式2的關(guān)系成立。
[公式2] FN《Fmax<FN+1 即、Fn的最小值為Fmin， Fn的最大值FN為不超過Fmax的最大的頻率。 接著，主控制器510根據(jù)下列公式3求出進(jìn)行速度振幅恒定頻率掃描試驗(yàn)時(shí)的、伺
服電動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)軸的角度的振幅Dn(步驟S2)。[公式3] "。=^~ 另外，在上述的公式3中，L為進(jìn)給絲杠113的導(dǎo)程(單位mm/轉(zhuǎn))。
接著，主控制器510將振幅D工、頻率^ = Fmin的正弦波作為設(shè)定角度(即 D工Xsin(2Ji X^Xt))發(fā)送到伺服控制器520，伺服控制器520以該設(shè)定角度驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器 200、300或400的伺服電動(dòng)機(jī)(步驟S3)。 接著，計(jì)測(cè)工件的速度(步驟S4)。如上所述，在工作臺(tái)IOO設(shè)置有加速度傳感 器，主控制器510用時(shí)間對(duì)該加速度傳感器所計(jì)測(cè)的加速度進(jìn)行積分，能夠得到工件的速 度vM(單位mm/s)。主控制器31至少經(jīng)一周期、即時(shí)間1/Fn計(jì)測(cè)速度Vm，得到速度的最大 值(即、速度的振幅)V^。 接著，主控制器510將在步驟SI中設(shè)定的速度Vs和在步驟S4中計(jì)測(cè)的速度Vfcax 進(jìn)行比較(步驟S5)。即、兩速度之比若滿足0.95《Vs/V腦x《1.05，則主控制器510判 斷為沒有必要變更賦予伺服放大器的設(shè)定角度(步驟S5:是)，執(zhí)行步驟S6。另一方面， 若兩速度之比不滿足上述的規(guī)定，則主控制器510判斷為有必要變更賦予伺服放大器的設(shè) 定角度(步驟S5 :否)，執(zhí)行步驟S21。另外，在本實(shí)施方式中，如上所述以兩速度的差為 ±5%以內(nèi)為基準(zhǔn)，但在進(jìn)行更精確的試驗(yàn)時(shí)，也可以使上述基準(zhǔn)比±1% (即0.99《VS/ Vfcax《1.01)更嚴(yán)格。 在步驟S21中，主控制器510進(jìn)行在步驟Sl中設(shè)定的速度Vs和在步驟S4中計(jì)測(cè) 的速度1 哪一個(gè)大的判定。即，若計(jì)測(cè)值V^^比設(shè)定值Vs大(即Vs/Vfcax < 0. 95的情況 下)(步驟S21 :是)，執(zhí)行步驟S22。 在步驟S22中，主控制器510根據(jù)下列的公式4計(jì)算出進(jìn)行勵(lì)振的促動(dòng)器的伺服 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅Dn，根據(jù)修正后的Dn變更賦予伺服控制器510的設(shè)定角度。接著， 再次執(zhí)行步驟S4，主控制器510再次計(jì)測(cè)速度的振幅Vfcax。
[公式4]
J/
xD
小(即1.05〈Vs/U勺情況下) Dn = Dn_ A Dn 另外，在步驟S21中，若計(jì)測(cè)值V^^比設(shè)定值、 (步驟S21 :否)，主控制器510執(zhí)行步驟S23。 在步驟S23中，主控制器510根據(jù)以下的公式5計(jì)算進(jìn)行勵(lì)振的促動(dòng)器的伺服電 動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅Dn，根據(jù)修正后的Dn變更賦予伺服控制器520的設(shè)定角度。接著，再 次執(zhí)行步驟S4，主控制器510再次計(jì)測(cè)速度的振幅Vfcax。
[公式5]
=
AYmax Dn = Dn+ A Dn 如上所述，在步驟S1中設(shè)定的速度、和在步驟S4中計(jì)測(cè)的速度V吣，的比沒有進(jìn) 入規(guī)定的范圍的情況下，通過步驟S21 S23的處理調(diào)整伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅。
在步驟S6中，在計(jì)測(cè)值Vfcax和設(shè)定值Vs包括在基準(zhǔn)以內(nèi)的狀態(tài)下，進(jìn)行待機(jī)直至 進(jìn)行規(guī)定周期振動(dòng)為止。接著，執(zhí)行步驟S7。 在本實(shí)施方式中，使頻率從最小值巳增加到最大值FN (去路)，在頻率達(dá)到最大值 Fw后，使頻率減少到巳(回路)。然后以此為一個(gè)循環(huán)，執(zhí)行K循環(huán)的試驗(yàn)。在步驟S7，主 控制器510判斷目前執(zhí)行的是去路還是回路，若是去路(步驟S7:是)，則執(zhí)行步驟S8。若 為回路(步驟S7 :否)，則主控制器510執(zhí)行步驟S9。 在步驟S8中，主控制器510進(jìn)行當(dāng)前進(jìn)行試驗(yàn)的頻率是否達(dá)到最大值FN的判定。 若達(dá)到最大值F,(步驟S8 :是)，則主控制器510判定為去路已完成，執(zhí)行步驟S32。另一方 面，若頻率未達(dá)到最大值F,(步驟S8 :否)，則主控制器510執(zhí)行步驟S31。
在步驟S31中，主控制器510使頻率增加。即若當(dāng)前的頻率為Fn，則使頻率為Fn+1。 接著，再次執(zhí)行步驟S4，進(jìn)行該頻率下的速度的振幅Vfcax的計(jì)測(cè)。 在步驟S9中，主控制器510進(jìn)行當(dāng)前進(jìn)行試驗(yàn)的頻率是否達(dá)到最小值F工的判定。 若達(dá)到最小值巳(步驟S9 :是)，則主控制器510判定為回路已完成，執(zhí)行步驟SIO。另一方 面，若頻率未達(dá)到最小值巳(步驟S9 :否)，則主控制器510執(zhí)行步驟S32。
在步驟S32中，主控制器510使頻率減少。即若當(dāng)前的頻率為Fn，則使頻率為Fn—lt) 接著，再次執(zhí)行步驟S4，進(jìn)行該頻率下的速度的振幅Vfcax的計(jì)測(cè)。 在步驟S10中，主控制器510檢查當(dāng)前已完成了第幾循環(huán)的試驗(yàn)。S卩，判斷為在步 驟Sl中設(shè)定的K循環(huán)的試驗(yàn)完成的情況下(步驟S10 :是)，在步驟Sll中停止伺服電動(dòng) 機(jī)，結(jié)束本流程。另一方面，若在步驟S10中已完成的循環(huán)數(shù)不足K (步驟S10 :否)，則再次 執(zhí)行步驟S4，進(jìn)行接下來的循環(huán)的試驗(yàn)。 如上所述，通過執(zhí)行圖7的流程圖所示的處理，能夠進(jìn)行速度振幅恒定頻率掃描 試驗(yàn)，使得設(shè)定的速度振幅Vs和計(jì)測(cè)的速度振幅Vfcax大致一致。 接著，關(guān)于對(duì)工件進(jìn)行加速度振幅恒定頻率掃描試驗(yàn)的順序進(jìn)行說明。圖8是表 示在本實(shí)施方式中對(duì)安裝于振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的工作臺(tái)100的工件進(jìn)行加速度振幅恒定頻率 掃描試驗(yàn)的順序的流程圖。以下的說明，根據(jù)該流程進(jìn)行。另外，在以下的說明中，僅將促 動(dòng)器200、300、400中特定的一個(gè)促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，對(duì)工件在X軸、Y軸或Z軸的任意一個(gè)方向上 進(jìn)行勵(lì)振。 首先，振動(dòng)試驗(yàn)裝置1的操作者對(duì)操作機(jī)構(gòu)550進(jìn)行操作，將"進(jìn)行頻率掃描的 上限頻率Fmax和下限頻率Fmin"、"以等差間隔和等比間隔的哪一個(gè)進(jìn)行頻率掃描"、"頻率掃 描的間隔Af"、"工件的加速度的振幅As(與本發(fā)明權(quán)利要求的范圍中的"設(shè)定加速度"對(duì) 應(yīng))"、"掃描次數(shù)K"等參數(shù)輸入控制部500 (步驟S101)。 上述參數(shù)中，間隔Af在以等差間隔進(jìn)行頻率掃描的情況下為差，在以等比間隔 進(jìn)行的情況下為比。在本實(shí)施方式中，以進(jìn)行頻率掃描的頻率為Fn(n = 1，2，……N)，則在 Fmin、 A f 、 n和Fn之間有上記的公式1的關(guān)系成立。
另外，頻率掃描以等差間隔、等比間隔的任意一種進(jìn)行的情況下，在Fn、 N和Fmax之 間都有上述的公式2的關(guān)系成立。 g卩，F(xiàn)n的最小值為Fmin， Fn的最大值FN為不超過Fmax的最大的頻率。 接著，主控制器51根據(jù)下列的公式6求出進(jìn)行加速度振幅恒定頻率掃描試驗(yàn)時(shí)，
進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器的伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的角度的振幅Dn(步驟S102)。[公式6]<formula>formula see original document page 14</formula> 另外，在上述的公式6中，L為進(jìn)給絲杠113的導(dǎo)程(單位mm/轉(zhuǎn))。
接著，主控制器31將振幅D工、頻率^ = Fmin的正弦波作為設(shè)定角度(即 D工Xsin(2Ji X^Xt)發(fā)送到伺服控制器520，伺服控制器520以該設(shè)定角度驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng) 機(jī)(步驟S103)。 接著，計(jì)測(cè)工件的加速度(步驟S104)。主控制器510能夠得到安裝在工作臺(tái)100 的加速度傳感器所計(jì)測(cè)到的工件的加速度AM(單位mm/s2)。主控制器510至少經(jīng)一周期、 即時(shí)間1/Fn計(jì)測(cè)加速度AM，得到加速度的最大值(即加速度的振幅)A一。
接著，主控制器510將在步驟S101中設(shè)定的加速度As和在步驟S104中計(jì)測(cè)的加 速度A^進(jìn)行比較(步驟S105)。即兩加速度的比若滿足0.95《A"A一《1.05，則主 控制器510判斷為沒有必要變更賦予伺服放大器的設(shè)定角度(步驟S105 :是)，執(zhí)行步驟 S106。另一方面，若兩加速度的比不滿足上述的規(guī)定，則主控制器510判斷為有必要變更賦 予伺服放大器20的設(shè)定角度(步驟S105:否)，執(zhí)行步驟S 121。另外，在本實(shí)施方式中， 如上所述以兩加速度的差為±5%以內(nèi)為基準(zhǔn)，但在進(jìn)行更精確的試驗(yàn)時(shí)，也可以使上述基 準(zhǔn)比±1% (即0. 99《As/Afcax《1. 01)更嚴(yán)格。 在步驟S121中，主控制器510進(jìn)行在步驟S101中設(shè)定的加速度4和在步驟S104 中計(jì)測(cè)的加速度Afcax哪一個(gè)大的判定。即，若計(jì)測(cè)值A(chǔ)^^比設(shè)定值A(chǔ)s大(即As/Afcax < 0. 95 的情況下)(步驟S121 :是)，執(zhí)行步驟S122。在步驟S122中，主控制器510根據(jù)下列的公式7計(jì)算出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器的伺服 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅Dn，根據(jù)修正后的Dn變更賦予伺服控制器520的設(shè)定角度。接著， 再次執(zhí)行步驟S104，主控制器510再次計(jì)算出加速度的振幅Afcax。
[公式7]<formula>formula see original document page 14</formula>
另外，在步驟S121中，若計(jì)測(cè)值A(chǔ)fcax比設(shè)定值4小(即1. 05 < As/Afcax的情況 下)(步驟S121 :否)，主控制器31執(zhí)行步驟S123。 在步驟S123中，主控制器510根據(jù)以下的公式8計(jì)算出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器的伺服 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅Dn，根據(jù)修正后的Dn變更賦予伺服控制器520的設(shè)定角度。接著， 再次執(zhí)行步驟S104，主控制器510再次計(jì)測(cè)加速度的振幅Afcax。
[公式8]
<formula>formula see original document page 15</formula>
Dn = Dn+ADn 如上所述，在步驟SIOI中設(shè)定的加速度4和在步驟S104中計(jì)測(cè)的加速度A^^之 比沒有進(jìn)入規(guī)定的范圍的情況下，通過步驟S121 S123的處理調(diào)整進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器的 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅。 在步驟S106中，在計(jì)測(cè)值A(chǔ)fcax和設(shè)定值A(chǔ)s包括在基準(zhǔn)以內(nèi)的狀態(tài)下，進(jìn)行待機(jī)直 至進(jìn)行規(guī)定周期振動(dòng)為止。接著，執(zhí)行步驟S107。 在本實(shí)施方式中，在頻率從最小值巳增加到最大值FN(去路)，頻率達(dá)到最大值FN 后，使頻率減少到巳(回路)。并且以此為一個(gè)循環(huán)，執(zhí)行K循環(huán)的試驗(yàn)。在步驟S107，主控 制器510判斷當(dāng)前執(zhí)行的是去路還是回路，若是去路(步驟S107 :是)，則執(zhí)行步驟S108。 若為回路(步驟S107 :否)，則主控制器510執(zhí)行步驟S109。 在步驟S108中，主控制器510進(jìn)行當(dāng)前進(jìn)行試驗(yàn)的頻率是否達(dá)到最大值F,的判 定。若達(dá)到最大值F,(步驟S108 :是)，則主控制器510判定為去路已完成，執(zhí)行步驟S132。 另一方面，若頻率未達(dá)到最大值FN(步驟S108 :否)，則主控制器510執(zhí)行步驟S131。
在步驟S131中，主控制器510使頻率增加。即若當(dāng)前的頻率為Fn，則使頻率為 Fn+1。接著，再次執(zhí)行步驟S104，進(jìn)行該頻率下的加速度的振幅A^^的計(jì)測(cè)。
在步驟S109中，主控制器510進(jìn)行當(dāng)前進(jìn)行試驗(yàn)的頻率是否達(dá)到最小值巳的判 定。若達(dá)到最小值巳(步驟S109 :是)，則主控制器510判定為回路已完成，執(zhí)行步驟S110。 另一方面，若頻率未達(dá)到最小值巳(步驟S109 :否)，則主控制器510執(zhí)行步驟S 132。
在步驟S132中，使頻率減少。即若當(dāng)前的頻率為Fn，則使頻率為Fn—lt)接著，再 次執(zhí)行步驟S104，進(jìn)行該頻率下的加速度的振幅Afcax的計(jì)測(cè)。 在步驟SllO中，主控制器510檢查當(dāng)前已完成了第幾循環(huán)的試驗(yàn)。S卩，判斷為在 步驟SIOI中設(shè)定的K循環(huán)的試驗(yàn)已完成的情況下(步驟SllO :是)，在步驟Slll中停止 伺服電動(dòng)機(jī)，結(jié)束本流程。另一方面，若在步驟SllO中已完成的循環(huán)數(shù)不足K(步驟SllO : 否)，則再次執(zhí)行步驟S104，進(jìn)行接下來的循環(huán)的試驗(yàn)。 如上所述，通過執(zhí)行圖8所示的處理，能夠進(jìn)行加速度振幅恒定頻率掃描試驗(yàn)，使 得設(shè)定的加速度振幅As和計(jì)測(cè)的加速度振幅Afcax大致一致。 另外，本實(shí)施方式的頻率掃描試驗(yàn)中，僅在X軸、Y軸和Z軸的任意一個(gè)方向上對(duì)工 件進(jìn)行勵(lì)振，保持該勵(lì)振的速度或加速度的振幅的同時(shí)使其頻率變化，但是本發(fā)明不限于 上述的結(jié)構(gòu)。例如，也可以是同時(shí)且以同相位驅(qū)動(dòng)兩個(gè)或三個(gè)促動(dòng)器，在X軸、Y軸和Z軸 以外的方向上使工件勵(lì)振的結(jié)構(gòu)。在這樣的情況下，控制部510按照每個(gè)促動(dòng)器設(shè)定工件 的速度振幅Vs或加速度振幅As，由試驗(yàn)結(jié)果所得到的速度振幅VM或加速度振幅AM，在被分 解為X軸、Y軸以及Z軸分量的基礎(chǔ)上，與各促動(dòng)器的速度振幅Vs或加速度振幅As進(jìn)行比
權(quán)利要求
一種振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其具備通過伺服電動(dòng)機(jī)被往復(fù)驅(qū)動(dòng)的可動(dòng)部，通過驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)部使被固定在所述可動(dòng)部的工件振動(dòng)，該振動(dòng)試驗(yàn)裝置的特征在于，包括試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，其通過使所述可動(dòng)部的變位的速度沿著規(guī)定的波形變動(dòng)，并且使所述波形的反復(fù)的周期變化，從而使所述工件振動(dòng)；速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述可動(dòng)部的變位的速度，取得速度變動(dòng)波形；以及控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，按照如下方式控制所述伺服電動(dòng)機(jī)每次所述速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期發(fā)生變化時(shí)，不受限制于所述速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期，而使規(guī)定的設(shè)定速度相對(duì)于所述可動(dòng)部的變位的速度的最大值的比落在規(guī)定的范圍內(nèi)，所述控制機(jī)構(gòu)，僅以與所述速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)在規(guī)定期間內(nèi)所計(jì)測(cè)的變位的速度的最大值和所述規(guī)定的設(shè)定速度之間的差量、相對(duì)于所述最大值的比率成比例的大小，使所述伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅變化，從而控制所述伺服電動(dòng)機(jī)使得所述變位的速度與所述規(guī)定的設(shè)定速度的比落在規(guī)定的范圍內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于僅在所述變位的速度與所述規(guī)定的設(shè)定速度的比偏離規(guī)定的范圍時(shí)，使所述伺服電動(dòng) 機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅變化。
3. 如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于 所述規(guī)定的范圍為0. 95至1. 05之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于所述規(guī)定的范圍內(nèi)為0. 99至1. 01之間。
5. 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于 所述振動(dòng)試驗(yàn)裝置是通過進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)使所述可動(dòng)部進(jìn)行直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的裝置，所述可動(dòng)部的變位的速度為所述可動(dòng)部的在特定位置處的速度的所述進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)的進(jìn)給方 向分量。
6. —種振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其具備通過伺服電動(dòng)機(jī)被往復(fù)驅(qū)動(dòng)的可動(dòng)部，通過驅(qū)動(dòng)所述可 動(dòng)部使被固定在所述可動(dòng)部的工件振動(dòng)，該振動(dòng)試驗(yàn)裝置的特征在于，包括試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，其通過使所述可動(dòng)部的變位的加速度沿著規(guī)定的波形變動(dòng)，并且使所述波 形的反復(fù)的周期變化，從而使所述工件振動(dòng)；加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述工件的變位的加速度，取得加速度變動(dòng)波形；以及控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，按照如下方式控制所述伺服電動(dòng) 機(jī)每次所述可動(dòng)部的加速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期發(fā)生變化時(shí)，不受限制于所述加速度 變動(dòng)波形的反復(fù)的周期，而使規(guī)定的設(shè)定加速度相對(duì)所述可動(dòng)部的變位的加速度的最大值 的比落在規(guī)定的范圍內(nèi)，所述控制機(jī)構(gòu)，僅以與所述加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)在規(guī)定期間內(nèi)所計(jì)測(cè)的變位的加速度的最 大值和所述規(guī)定的設(shè)定加速度之間的差量、相對(duì)于所述最大值的比率成比例的大小，使所 述伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅變化，從而控制所述伺服電動(dòng)機(jī)使得所述變位的加速度與所 述規(guī)定的設(shè)定加速度的比落在規(guī)定的范圍內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于僅在所述變位的加速度與所述規(guī)定的設(shè)定加速度的比偏離規(guī)定的范圍時(shí)，使所述伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的振幅變化。
8. 如權(quán)利要求6所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于所述規(guī)定的范圍為0. 95至1. 05之間。
9. 如權(quán)利要求6所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于 所述規(guī)定的范圍為0. 99 1. 01之間。
10. 如權(quán)利要求6 9中任一項(xiàng)所述的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其特征在于 所述振動(dòng)試驗(yàn)裝置是通過進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)使所述可動(dòng)部進(jìn)行直線往復(fù)驅(qū)動(dòng)的裝置，所述可動(dòng)部的變位的加速度為所述可動(dòng)部的在特定位置處的加速度的所述進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)的進(jìn) 給方向分量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種振動(dòng)試驗(yàn)裝置，其具有檢測(cè)可動(dòng)部的變位的速度的速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)根據(jù)速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，按照如下方式控制伺服電動(dòng)機(jī)每次可動(dòng)部的速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期發(fā)生變化時(shí)，不受限于周期，而使規(guī)定的設(shè)定速度相對(duì)可動(dòng)部的變位的速度的最大值的比落在規(guī)定的范圍內(nèi)?；蛘?，振動(dòng)試驗(yàn)裝置具有檢測(cè)可動(dòng)部的變位的加速度的加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)根據(jù)加速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，按照如下方式控制伺服電動(dòng)機(jī)每次可動(dòng)部的加速度變動(dòng)波形的反復(fù)的周期發(fā)生變化時(shí)，不受限于周期，而使規(guī)定的設(shè)定加速度相對(duì)可動(dòng)部的變位的加速度的最大值的比落在規(guī)定的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)G01M7/00GK101750201SQ20091025396
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者宮下博至, 村內(nèi)一宏, 松本繁, 田代和義 申請(qǐng)人:國際計(jì)測(cè)器株式會(huì)社