本發(fā)明涉及一種振動模式測定裝置，該振動模式測定裝置對具有電動機的機械的振動模式進行測定。

背景技術：

當前，已知一種振動模式測定裝置，該振動模式測定裝置具有：振動測定單元，其具有多個傳感器輸入；對傳遞函數(shù)進行運算的單元；以及對振動模式進行可視化而輸出的單元(例如專利文獻1)。

另外，當前已知一種電動機控制部的控制參數(shù)靈敏度解析裝置，該電動機控制部由電動機、檢測單元、指令器以及控制裝置構成，該電動機安裝于機械，該檢測單元對由所述電動機或者所述機械構成的被檢測體的動作量進行檢測，該指令器產(chǎn)生指令信號，該控制裝置接收指令信號而對所述電動機進行驅動，該控制參數(shù)靈敏度解析裝置具有：開環(huán)頻率響應特性測量單元，其對不包括控制裝置的特性在內(nèi)的開環(huán)頻率響應特性進行測量；運算單元，其根據(jù)電動機控制部的控制裝置的控制裝置模型、測量出的開環(huán)頻率響應特性和控制裝置模型對一輪開環(huán)頻率響應特性進行計算；以及靈敏度解析裝置，其對所述控制裝置的控制參數(shù)和所述一輪開環(huán)頻率響應特性的變化的關系進行靈敏度解析(例如專利文獻2)。

專利文獻1：日本特開平3－218421號公報

專利文獻2：日本特開2006－227793號公報

技術實現(xiàn)要素：

但是，就上述專利文獻1所公開的方式而言，需要在施振裝置處準備沖擊錘或者施振器。在使用沖擊錘的情況下，作業(yè)者需要進行擊打，另外，在使用施振器的情況下，在小型的機械時不能確保對施振器進行設置的場所，反之，在大型的機械時不能夠施加充分的施振力。即，專利文獻1的技術存在由作業(yè)者的負擔、機械尺寸所導致的限制這一課題。

另一方面，專利文獻2雖然不是對振動模式進行測定的裝置，但是提供了下述裝置，即，能夠使用電動機對機械進行施振，對從施振力到安裝于機械構造的傳感器為止的傳遞函數(shù)進行計算，被認為能夠解決由作業(yè)者的負擔、機械尺寸所導致的限制這一課題。

但是，為了將專利文獻2的技術應用于振動模式測定，作業(yè)者需要針對測定點的信息、傳感器的方向而逐個條件地進行數(shù)據(jù)處理，并且在傳感器的靈敏度方向和軸的方向相反的情況下需要重新進行傳遞函數(shù)的計算，或者對相位的數(shù)據(jù)進行修正。即，專利文獻2的技術難以高效且高精度地對可靠性高的振動模式進行測定。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種振動模式測定裝置，該振動模式測定裝置針對具有大于或等于1個電動機的機械，高效且高精度地對可靠性高的振動模式進行測定。

對于本發(fā)明，為了消除上述問題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明所涉及的振動模式測定裝置具有：決定部，其針對通過大于或等于1個驅動裝置的運動而產(chǎn)生振動的裝置，決定所述裝置的任意的振動；控制部，其對所述大于或等于1個驅動裝置分別進行控制，使所述裝置進行所述決定出的振動；測定部，其對正在進行所述決定出的振動的所述裝置的作為測定對象的大于或等于1個部位各自的振動進行測定；以及計算部，其基于所述檢測出的振動，至少對作為所述測定對象的大于或等于1個部位各自的振動的形態(tài)進行計算。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，具有下述效果，即，針對具有大于或等于1個電動機的機械，能夠高效且高精度地對可靠性高的振動模式進行測定。

附圖說明

圖1是表示實施方式1所涉及的振動模式測定裝置的概略結構的框圖。

圖2是表示控制部的詳細結構的框圖。

圖3是表示速度控制部的詳細結構的框圖。

圖4是表示圖1的機械構造的概略結構的概略圖。

圖5是表示通過圖1～圖4所示的實施方式1中的測定系統(tǒng)而進行的傳遞函數(shù)的計算和振動模式辨識的處理的流程圖。

圖6是表示振動模式計算部的詳細結構的框圖。

圖7是表示實施方式2中的振動模式測定裝置的概要的框圖。

圖8是表示在實施方式2中被應用了振動模式測定裝置的3軸工作機械的概略結構的斜視圖。

圖9是表示實施方式2中的控制部的結構概況的框圖。

圖10是表示機械信息發(fā)送部的詳細結構的框圖。

圖11是表示實施方式3中的振動模式測定裝置的控制部的概要的框圖。

圖12是表示實施方式4中的振動模式測定裝置的概略的框圖。

圖13是表示實施方式6中的振動模式測定裝置的控制部的概要的框圖。

圖14是表示實施方式7中的施振指令生成部的結構的框圖。

圖15是表示實施方式8所涉及的振動模式測定裝置的概略結構的框圖。

圖16是表示實施方式9所涉及的振動模式測定裝置的概略結構的框圖。

具體實施方式

實施方式1

下面，基于附圖，對本發(fā)明的實施方式所涉及的振動模式測定裝置進行詳細說明。此外，本發(fā)明不受以下的實施方式限定。

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的振動模式測定裝置200的概略結構的框圖。振動模式測定裝置200是對機械構造16的振動模式進行測定的裝置，具有下述部件而構成，即：電動機驅動裝置19，其使電動機1產(chǎn)生驅動力f而進行機械構造16的施振；施振指令生成部11，其生成針對電動機1的施振指令Cmd；控制部12，其使用基于施振指令Cmd而生成的電流指令Im和電動機旋轉角Sd對電動機1進行控制，輸出電動機1的施振力換算值fn；測定點信息輸入部18，其對第i個測定點的坐標Xi和表示傳感器的朝向的傳感器方向Ddi進行設定；以及振動模式計算部14，其使用作為振動傳感器的一個例子的加速度傳感器13的輸出即加速度a、電動機1的施振力換算值fn以及測定點的坐標Xi、傳感器方向Ddi對振動模式進行計算，該振動傳感器被附加于機械構造16的測定點處，用于對通過施振而在機械構造16產(chǎn)生的振動進行檢測。此外，如圖所示，也可以設置將辨識出的振動模式作為動畫而輸出的振動模式輸出部15。

另外，在圖1的結構中，作為施振指令生成部11所生成的施振指令的一個例子，存在模擬隨機信號、符號掃描信號(sign sweep signal)等。上述模擬隨機信號及符號掃描信號還被視為速度指令。由此，在實施方式1中，將“施振指令Cmd”作為“施振用速度指令Cmd”進行說明。

圖2是表示控制部12的詳細結構的框圖?？刂撇?2以使得施振用速度指令Cmd和檢測位置Sd的誤差盡可能小的方式生成電流指令Im而輸出，該電流指令Im用于對流過電動機1的電流(以下稱為“電動機電流”)進行控制，該檢測位置Sd是將由編碼器3檢測出的電動機1的旋轉角度變換為位置得到的。電流值獲取部123根據(jù)電流指令Im對電動機1的施振力換算值fn進行計算、輸出。此外，在圖2中，電流值獲取部123使用電流指令Im對施振力換算值fn進行計算，但也可以使用實際地流過電動機1的電動機電流的反饋值對施振力換算值fn進行計算。在這里，電動機1的驅動力f例如是使用電動機1的扭矩常數(shù)Kt通過下面的算式1求出的。

【算式1】

f＝Kt*Im …(1)

位置控制部121大多由P控制器構成。振動模式測定裝置200在執(zhí)行施振時減小位置控制部121的增益。關于所設定的值，可以使用對所測定的頻率范圍的下限的值進行設定的情況、或者對起初設定了的位置控制部121的增益的五分之一～十分之一的已確定的值進行設定的方式中的任意種。其理由在于，就通常由進給螺桿(feed screw)構成的驅動機構而言，由于速度的控制的響應頻帶為幾百Hz，與此相對，位置的控制的響應頻帶只有幾Hz至幾十Hz，因此為了對寬的頻帶進行施振，僅通過位置控制是不夠的。因此，利用具有比位置控制更寬的頻帶的速度控制。

通常，與位置控制相比，速度控制具有3～8倍的頻帶。另外，由電動機驅動裝置進行的電流控制具有速度控制的5～10倍的頻帶。為了利用速度控制，輸入施振信號作為速度指令即可。但是，在位置控制為有效的情況下，由于速度指令對于位置控制部121而言作為干擾起作用，因此小于或等于位置控制頻帶的施振信號受到抑制。因此，需要減小位置控制部121的增益，使位置控制頻帶比施振時的頻率范圍的下限更小。另一方面，由于如果將位置控制部121的增益設為0而將位置控制完全無效，則機械的位置變得不受控制，還可能移動至意外的位置，因此不將位置控制完全無效。速度控制部122大多由PI控制器構成。速度控制部122使用位置控制部121的輸出即位置控制用速度指令Pcmd、從施振指令生成部120接收到的施振用速度指令Cmd、編碼器輸出即電動機旋轉角Sd進行速度控制。

圖3是表示速度控制部122的詳細結構的框圖。微分部122a對編碼器輸出即電動機旋轉角Sd進行微分，對電動機1的速度進行計算。加法部122b對施振用速度指令Cmd和位置控制用速度指令Pcmd之和進行計算。另外，減法部122c輸出微分部122a和加法部122b之差。PI控制部122d針對減法部122c的輸出進行PI控制，輸出電流指令Im。

圖4是表示圖1的機械構造16的概略結構的概略圖。通過由控制部12輸出的電流指令Im，電動機驅動裝置19使電動機1產(chǎn)生驅動力f，對機械構造16進行施振。此時，電動機1的旋轉運動經(jīng)由聯(lián)軸器8傳遞至進給螺桿2，經(jīng)由螺母9變換為直線運動。進給螺桿2的直線運動受支撐軸承10約束。通過螺母9的直線運動，工作臺4進行直線運動。此時，由在工作臺4上設置的加速度傳感器13對加速度a進行測定，向振動模式測定裝置200內(nèi)的振動模式計算部14輸出。另一方面，電動機1依據(jù)從振動模式測定裝置200的電動機驅動裝置19輸入的電流指令Im進行旋轉，由編碼器3測量出的電動機1的旋轉速度及旋轉角經(jīng)由電動機驅動裝置19向控制部12輸出。

在測定點信息輸入部18，輸入由作業(yè)者粘貼了加速度傳感器13的第i個測定點的坐標Xi和表示此時的傳感器的朝向的傳感器方向Ddi。測定點的坐標Xi用作顯示對動畫進行描繪時的傳感器粘貼位置的坐標。另外，傳感器方向Ddi是在并非必然能使機械結構上的x、y、z軸的朝向和加速度傳感器13的坐標軸的朝向一致而進行安裝的情況下為了記錄它們的對應關系而輸入的。例如，如果3軸加速度傳感器的1ch、2ch、3ch分別安裝于機械結構上的y軸正向、x軸正向、z軸負向，則傳感器方向Ddi為(+y，+x，－z)。

振動模式計算部14使用施振力換算值fn和加速度a進行傳遞函數(shù)的計算及振動模式的辨識。圖5是表示通過圖1至圖4所示的實施方式1中的測定系統(tǒng)而進行的傳遞函數(shù)的計算和振動模式辨識的處理的流程圖。

首先，作業(yè)者將加速度傳感器13粘貼于機械構造16上的測定點。在步驟S11中，作業(yè)者輸入測定點的坐標X_i和傳感器方向Dd_i作為針對測定點信息輸入部18的測定點信息。在步驟S12中，作業(yè)者決定從控制部12輸入的表示施振力的信息fn、用于實現(xiàn)諸如使電動機1模擬地隨機旋轉這樣的施振形態(tài)的施振用速度指令Cmd、表示電動機電流的信息Im，開始機械構造16的振動的測定。如果測定開始，則通過施振指令生成部11將控制參數(shù)設定指令向控制部12輸出。此外，控制參數(shù)設定指令也是圖1所示的施振指令Cmd之一。如果向控制部12輸出了控制參數(shù)設定指令，則位置控制部121的增益得到變更。

在步驟S13中，對諸如施振力換算值fn及電流指令Im這樣的控制參數(shù)的設定是否已完成進行判斷，如果控制參數(shù)的設定完成(步驟S13，Yes)，則進入步驟S14的處理，如果未完成(步驟S13，No)，則反復進行步驟S12、S13的處理。

在步驟S14中，將施振用速度指令Cmd從施振指令生成部11輸出至控制部12，控制部12對電動機驅動裝置19進行控制而使電動機1得到旋轉驅動，開始針對機械構造16的施振。在步驟S15中，在施振過程中，振動模式計算部14對施振力換算值fn和加速度a同步地進行測定。此外，也可以取代施振力換算值fn而使用施振過程中的電動機電流的監(jiān)視值。在步驟S16中，如果施振結束，則由施振指令生成部11再次發(fā)出控制參數(shù)設定指令，將在步驟S12中改寫后的增益恢復為原先的值。

在步驟S17中，在施振結束后，振動模式計算部14根據(jù)測定出的電動機電流監(jiān)視值fn和加速度a對傳遞函數(shù)進行計算。在步驟S18中對測定是否已結束進行判斷，在測定已結束的情況下(步驟S18，Yes)進入步驟S19的處理，在測定未結束的情況下(步驟S18，No)返回步驟S11的處理。此外，在步驟S18的處理中，也可以判斷作業(yè)者是否選擇了進行測定，在選擇了進行測定的情況下進入步驟S19的處理進行振動模式的計算。

在步驟S19中，由振動模式計算部14進行振動模式的計算。在步驟S20中，由振動模式輸出部15將振動模式進行動畫化而予以顯示。

圖6是表示振動模式計算部14的詳細結構的框圖。振動模式計算部14具有傳遞函數(shù)計算部141、暫時存儲區(qū)域142以及振動模式辨識部143。另外，向振動模式計算部14輸入施振力fn、加速度a以及測定點的坐標Xi。

施振力fn和加速度a由傳遞函數(shù)計算部141同步地進行采樣，在施振結束后進行傳遞函數(shù)的計算。作為根據(jù)時序波形進行傳遞函數(shù)的計算的方法，提出有多種方式。例如，存在頻譜解析法、ARX辨識、局部空間法等。就本實施方式中的振動模式測定裝置而言，將輸入設為施振力、將輸出設為加速度而使用作為頻譜解析法之一的H1推定法對傳遞函數(shù)的計算方法進行詳細敘述。此外，傳遞函數(shù)的計算算法當然不限定于以下的說明。

在加速度傳感器13是3軸加速度傳感器的情況下，由于作為具有3個分量的矢量而得到3個方向的加速度響應a，因此基于傳感器方向Ddi，對與機械的x、y、z方向相對應的傳感器的輸入通道的順序進行調換。如果將施振力f、加速度a的傅立葉頻譜分別置換為F(s)、A(s)，則輸入的功率頻譜Gff表示為算式2，輸入輸出的交叉頻譜Gaf表示為算式3。其中，*表示共軛的頻譜。如果使用H1推定法，則第i個測定點的傳遞函數(shù)Gi(s)表示為算式4。通過使用H1推定，從而能夠通過平均化將存在于作為輸出信號的加速度a的信號中的噪聲最小化。

【算式2】

Gff＝F(s)×F^*(s) …(2)

【算式3】

Gaf＝F(s)×A^*(s) …(3)

【算式4】

Gi(s)＝Gaf/Gff …(4)

使計算出的傳遞函數(shù)的信息與從測定點信息輸入部18輸入的測定點的坐標Xi相關聯(lián)，在全部測定點處的傳遞函數(shù)的測定結束之前，保存至暫時存儲區(qū)域142。如果全部測定點處的測定結束，則傳遞函數(shù)計算部141將全部傳遞函數(shù)的信息輸出至振動模式辨識部143。

振動模式辨識部143通過曲線擬合等方法實施對振動模式進行規(guī)定的模式參數(shù)(固有頻率、模式衰減比)。辨識方式存在模式圓擬合、差分迭代法等各種方式。在這里，針對施振力作為各點的按時序排列的響應振幅和相位數(shù)據(jù)而導出振動模式，其中，這樣的振動模式從控制上來說在對振動進行評價時便于使用。為了對傳遞函數(shù)Gi(s)的頻率特性進行計算而將jω代入。其中，j是虛數(shù)單位，ω是頻率(算式5)。此時，某個頻率ω的成分中的施振力f所對應的振幅比R(ω)和相位差d(ω)表示為算式6。其中，“abs”是絕對值函數(shù)。

【算式5】

Gi(jω)＝Gaf(jω)/Gff(jω) …(5)

【算式6】

此時，如果假定為線性系統(tǒng)，則頻率ω時的施振力f的輸入所對應的從各測定點i的基準坐標Xi起的位移量dXi能夠像下面的算式7那樣由正弦波函數(shù)進行記述。

【算式7】

在上式中，t為時間，在加速度傳感器13是3軸加速度傳感器的情況下，位移量dXi包含x、y、z這3個方向的分量。如果對全部測定點i處的位移量dXi進行計算，則能夠相對于施振力f將某個頻率ω時的振動模式的形狀在時域中進行記述。振動模式計算部14將基準坐標Xi及位移量dXi作為表示計算出的各測定點i的振動模式的信息而輸出至振動模式輸出部15。

振動模式輸出部15根據(jù)測定點坐標Xi和位移量dXi對動畫進行描繪。首先，針對全部測定點i，基于測定點坐標Xi對機械的線框模型進行描繪，設為基準點。然后，針對所關注的頻率ω，對Δt秒后的從基準點Xi起的位移量dXi進行計算。通過每隔Δt秒對位移量dXi的值進行計算，對測定點的坐標進行更新，從而對振動模式的動畫進行描繪。

如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的振動模式測定裝置，由于使用驅動軸的電動機對機械進行施振，使用該施振力的換算值和在機械構造上的多個點設置的振動傳感器的大于或等于1個粘貼點的信息對振動模式進行計算，因此能夠實現(xiàn)截至在該多個點設置的振動傳感器為止的頻率響應的測定，能夠根據(jù)施振力進行從各點的頻率響應起至對振動模式進行計算而輸出為止的一系列作業(yè)。另外，通過在施振時對控制參數(shù)設定進行變更，從而能夠在寬的頻帶對機械構造進行施振。

實施方式2

圖7是表示實施方式2中的振動模式測定裝置的概要的框圖。與實施方式1的不同點在于，由控制部12將機械信息Dat輸出至振動模式計算部14。

另外，圖8是表示在實施方式2中被應用了振動模式測定裝置的3軸工作機械的概略結構的斜視圖。在圖8中，具有使運動在X軸、Y軸及Z軸方向上受到引導的多個可動軸，各可動軸通過由電動機1x、1y、1z和進給螺桿2x、2y、2z構成的驅動機構而受到驅動。電動機1x、1y、1z的旋轉角度分別由編碼器3x、3y、3z進行檢測，反饋至電動機控制部。假設各軸的驅動機構的結構與圖1所示的振動模式測定裝置的概略結構相同，但是作為電動機驅動方法，有時也取代電動機1x、1y、1z和進給螺桿2x、2y、2z而使用線性電動機，取代編碼器3x、3y、3z而使用線性標尺。

就該工作機械而言，由Y軸的驅動機構對工作臺4進行驅動，由X軸的驅動機構對支柱5進行驅動。由安裝于支柱5的Z軸的驅動機構經(jīng)由滑枕6對主軸頭7進行驅動，其結果，在安裝于主軸頭7的前端的刀具和在工作臺4上設置的工件之間形成3維形狀。此外，工作臺4及支柱5設置于支架臺21上。在實施方式2中，由于驅動軸存在3個，因此施振指令生成部11輸出針對施振軸的指定和施振軸的施振用速度指令Cmdx～Cmdz。

圖9是表示實施方式2中的控制部12的結構概況的框圖。在實施方式2的控制部12中，如圖9所示設置有與X軸、Y軸及Z軸相對應地設置的位置控制部121x、121y、121z以及速度控制部122x、122y、122z。向位置控制部121x、121y、121z輸入編碼器3x、3y、3z的輸出、即工作臺位置Sdx、SDy、Sdz。向速度控制部122x、122y、122z分別輸入位置控制部121x、121y、121z的輸出即位置控制用速度指令Pcmdx、Pcmdy、Pcmdz、由指令值分配部120分配的各軸的施振用速度指令Cmdx、Cmdy、Cmdz、以及工作臺位置Sdx、SDy、Sdz。速度控制部122x將使用位置控制用速度指令Pcmdx、施振用速度指令Cmdx及工作臺位置Sdx而生成的X軸的電流指令Imx輸出至X軸的驅動裝置、即電動機驅動裝置19x。Y軸及Z軸也同樣如此，速度控制部122y將使用位置控制用速度指令Pcmdy、施振用速度指令Cmdy及工作臺位置Sdy而生成的Y軸的電流指令Imy輸出至Y軸的驅動裝置、即電動機驅動裝置19y，速度控制部122z將使用位置控制用速度指令Pcmdz、施振用速度指令Cmdz及工作臺位置Sdz而生成的Z軸的電流指令Imz輸出至Z軸的驅動裝置、即電動機驅動裝置19z。另外，控制部12具有機械信息發(fā)送部124，該機械信息發(fā)送部124獲取機械的狀態(tài)量而輸出至振動模式計算部14。

圖10是表示機械信息發(fā)送部124的詳細結構的框圖。另外，對機械的工作臺位置Sdx、SDy、Sdz、電流指令Imx～Imz、由未圖示的溫度傳感器測定出的氣溫信息Temp、由未圖示的溫度傳感器測定出的機械的溫度TempM進行收集，將機械信息Dat輸出至振動模式計算部14。其原因在于，在具有多個軸的工作機械中，已知振動模式根據(jù)工作臺的位置、此時的電動機負載、機械的溫度、氣溫等而變化，需要將上述的機械的狀態(tài)信息和振動模式相關聯(lián)地進行管理。此外，也可以取代電流指令Imx～Imz而將實際地流過電動機1的電動機電流(尤其是靜止時的電流)的反饋值作為機械信息Dat。

振動模式計算部14對傳遞函數(shù)進行計算，在保存至暫時存儲區(qū)域142時，將施振所使用的軸的信息和機械信息Dat相關聯(lián)地保存。由此，能夠使作業(yè)者容易地掌握機械信息Dat和振動模式的關系。另外，還能夠使作業(yè)者容易地掌握通過進行施振的軸而激起的振動模式的差異。另外，通過將進行施振的軸及機械位置等信息和振動模式相關聯(lián)地保存，從而具有下述效果，即，對機械構造的振動的特性的理解變得更容易。

實施方式3

圖11是表示實施方式3中的振動模式測定裝置的控制部12的概要的框圖。與實施方式2的不同點在于，將施振指令Cmdx、Cmdy、Cmdz作為電流指令、而非速度指令分別指示給作為驅動機構的電動機驅動裝置19x、19y、19z。通過作為電流指令而輸入施振指令，從而與作為速度指令而輸入的情況相比，能夠在直至高頻區(qū)域為止的范圍由電動機1進行施振。

另一方面，由于小于或等于速度控制頻帶的頻率的施振指令Cmdx、Cmdy、Cmdz受到抑制，因此對速度控制部122的增益進行變更，速度控制頻帶成為所測定的頻率范圍的下限。因此，施振指令Cmdx、Cmdy、Cmdz作為用于對速度控制部122的增益進行變更的信息Pdx、Pdy、Pdz使用。另外，由于如果位置控制頻帶比速度控制頻帶寬則控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，因此位置控制部121的增益也需要以下述方式進行變更，即，與速度控制頻帶相比，使位置控制頻帶更窄。關于此時所設定的增益的值，可以使用對成為所測定的頻率范圍的下限的、位置控制部121和速度控制部122的增益進行設定的情況，或者對起初設定了的增益的五分之一～十分之一的已確定的值進行輸入的方式中的任意者。

實施方式4

另外，在本發(fā)明所涉及的振動模式測定裝置中，也可以使用除加速度傳感器以外的傳感器作為對振動進行檢測的傳感器。圖12是表示實施方式4中的振動模式測定裝置的概略的框圖。與實施方式1～3的不同點在于，在機械構造的加速度的檢測中使用對設置點和測定對象之間的相對速度V進行測定的激光多普勒振動計17。

加速度傳感器13由于是對絕對加速度進行檢測，因此例如在設置了機械的地面的剛性低、地面也與機械的驅動一起進行振動的情況下，地面振動被作為振動模式而檢測到。因此，在需要排除地面振動的影響的情況下，需要進行從測定出的傳遞函數(shù)中排除與地面振動相應的傳遞函數(shù)的操作。與此相對，在使用激光多普勒振動計17的情況下，由于是對設置地面和測定點之間的相對速度V進行檢測，因此不需要實施將地面振動排除的操作。

在振動的檢測中使用了激光多普勒振動計17的情況下，由于傳遞函數(shù)計算部141所計算的傳遞函數(shù)成為從施振力到速度的傳遞函數(shù)，因此在由振動模式辨識部143對振動模式進行計算時，能夠由算式8表達的式子對振動模式進行辨識。

【算式8】

實施方式5

實施方式5是下述結構，即，取代圖12所示的激光多普勒振動計17而使用直接對位移進行測定的激光位移計或者激光干涉計。在使用了激光位移計或者激光干涉計的情況下，能夠針對施振力，直接對機械構造的位移進行測定。在這里，使用了激光位移計或者激光干涉計的情況下的振動模式例如如算式9那樣進行計算。通過對位移直接進行測定，從而具有下述效果，即，能夠對對象物的位置及軌跡的誤差直接進行評價。

【算式9】

dXi(ω)＝R(ω)sin(ωt+d(ω)) …(9)

實施方式6

圖13是表示實施方式6中的振動模式測定裝置的控制部12的概要的框圖。在工作機械的驅動機構處，有時搭載有用于對工作臺4的位置進行微調的微動機構。作為用于通常的微動機構的致動器，例如存在壓電致動器、音圈電動機。

在上述微動中使用的致動器的特長在于高精度且高響應。因此，即使不將速度指令、電流指令作為施振指令進行指示，也能夠在位置控制頻帶實現(xiàn)幾百Hz的響應性。因此，能夠將施振指令直接作為位置指令而指示給控制部12，由此具有下述效果，即，在施振時變得不需要使用控制參數(shù)。

實施方式7

圖14是表示實施方式7中的施振指令生成部11的結構的框圖。在實施方式7中，作業(yè)者將進行施振的軸、所測定的頻率頻帶的上限值、下限值、施振信號的種類輸入至施振條件輸入部110。施振方式?jīng)Q定部111基于被輸入的頻率頻帶的上限值來決定是將施振指令輸入給位置指令，還是輸入給速度指令，還是輸入給電流指令。此時，如果所測定的頻率頻帶的上限值小于位置控制頻帶則選擇位置指令，如果大于或等于位置控制頻帶且小于速度控制頻帶則選擇速度指令，如果大于或等于速度控制頻帶則選擇電流指令。

施振信號生成部113基于施振指令的類型和施振的種類而生成施振指令Cmd。例如，如果施振指令的類型是速度指令、且施振信號的種類是模擬隨機信號，則作為速度指令，將模擬隨機指令作為施振指令Cmd輸出。另外，如果施振指令的類型是電流指令、且施振信號的種類是符號掃描信號，則作為電流指令，將符號掃描指令作為施振指令Cmd輸出。控制參數(shù)計算部112基于施振指令的類型和所測定的頻率頻帶的下限值來決定控制參數(shù)的增益。

實施方式8

本領域技術人員自然會了解下述情況，即：本發(fā)明所涉及的振動模式測定裝置200能夠作為在具有加速度傳感器13及電動機驅動裝置19等的計算機上執(zhí)行的軟件得以實現(xiàn)；以及振動模式測定裝置200能夠具體地使用上述計算機的硬件資源得以執(zhí)行。另外，本領域技術人員自然也會了解下述情況，即，振動模式測定裝置200能夠通過以存儲于存儲介質的方式或者經(jīng)由網(wǎng)絡而供給至上述計算機、載入至其RAM等，具體地利用上述硬件資源而得以執(zhí)行。

圖15是表示實施方式8所涉及的振動模式測定裝置200的概略結構的框圖。與實施方式1的差異在于，在振動模式測定裝置200的結構要素中不包含加速度傳感器這一點、和具有對傳感器的信號進行輸入的傳感器信號輸入接口(以下記作“傳感器信號輸入IF”)30這一點。

在實施方式8中具有用于導入加速度傳感器13的信號的傳感器信號輸入IF 30，該加速度傳感器13是在外部設置的振動傳感器的一個例子。就傳感器信號輸入IF 30而言，例如作為信號導入AD變換器來安裝。傳感器信號輸入IF 30將傳感器13的信號導入，變換為數(shù)字信號而輸出至振動模式計算部14。就振動傳感器13而言，會基于測定方式、尺寸價格而想到各種組合。因此，通過具有共通的信號輸入接口、即傳感器信號輸入IF 30，從而在振動模式測定裝置200中，能夠將任意的振動傳感器用于測定。

實施方式9

圖16是表示實施方式9所涉及的振動模式測定裝置200的概略結構的框圖。與實施方式8的差異在于，由控制部12將機械信息Dat輸出至振動模式計算部。在實施方式9中，也與實施方式8同樣地，傳感器信號輸入IF 30將傳感器13的信號導入，變換為數(shù)字信號而輸出至振動模式計算部14。

振動模式計算部14對傳遞函數(shù)進行計算，在保存至暫時存儲區(qū)域142時，將施振所使用的軸的信息和機械信息Dat相關聯(lián)地保存。由此，能夠使實驗者容易地掌握機械信息Dat和振動模式的關系。另外，還能夠使實驗者容易地掌握通過進行施振的軸而激起的振動模式的差異。另外，通過將進行施振的軸、機械位置等信息與振動模式相關聯(lián)地保存，從而具有下述效果，即，對機械構造的振動的特性的理解變得更容易。

根據(jù)振動模式測定裝置200，由于使用測定對象自身的電動機1向裝置施加振動而進行測定，因此，例如不會像使用了沖擊錘的實驗模式解析那樣需要對作為測定對象的裝置施加振動的設備。另一方面，在使用了沖擊錘的實驗模式解析中，必須針對全部測定點而對裝置反復施加使用了沖擊錘進行的擊打，例如在測定點多的情況下，需要一邊改變加速度傳感器的位置一邊對工業(yè)機械施加多次振動(施振)，或者在對大型的工業(yè)機械進行試驗的情況下，為了得到施加充分的振動的力(施振力)而需要使用大的沖擊錘，因此進行試驗的作業(yè)者的負擔大。因此，根據(jù)振動模式測定裝置200，能夠大幅度減輕進行試驗的作業(yè)者的負擔。

另外，還存在取代沖擊錘、將施振器設置于測定對象而施加振動的方法，但需要確保用于對施振器進行設置的充分的空間，在小型的工業(yè)機械中，有時不能對施振器進行設置，并且，有時施振器對工業(yè)機械施加的振動的形態(tài)與在實際由電動機對工業(yè)機械進行驅動的情況下的振動的形態(tài)不同，但根據(jù)振動模式測定裝置200，能夠消除上述缺陷。

標號的說明

1、1x、1y、1z電動機，2、2x、2y、2z進給螺桿，3、3x、3y、3z編碼器，4工作臺，5支柱，6滑枕，7主軸頭，8聯(lián)軸器，9螺母，10支撐軸承，11施振指令生成部，12控制部，13加速度傳感器，14振動模式計算部，15振動模式輸出部，16機械構造，17激光多普勒振動計，18測定點信息輸入部，19、19x、19y、19z電動機驅動裝置，21支架臺，30傳感器信號輸入IF，110施振條件輸入部，111施振方式?jīng)Q定部，112控制參數(shù)計算部，113施振信號生成部，120指令值分配部，121、121x、121y、121z位置控制部，122、122x、122y、122z速度控制部，122a微分部，122b加法部，122c減法部，122d PI控制部，123電流值獲取部，124機械信息發(fā)送部，141傳遞函數(shù)計算部，142暫時存儲區(qū)域，143振動模式辨識部，200振動模式測定裝置。