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公開番号2024150384
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-23
出願番号2023131931
出願日2023-08-14
発明の名称水平軸方向角振動装置
出願人浙江大学,ZHEJIANG UNIVERSITY
代理人個人,個人
主分類G01M 7/02 20060101AFI20241016BHJP(測定;試験)
要約【課題】水平軸方向の角振動装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る水平軸角振動装置は、ベースと、少なくとも、試験装置を載置するテーブルおよびテーブルに接続されてテーブルを回転駆動する主軸を有する可動部品と、テーブルおよび/または主軸に接続されて主軸の軸線を中心に揺動するようにテーブルを駆動する駆動部品と、を含み、主軸の軸線は、水平に設けられている。本発明によれば、主軸が水平に設けられ、第1駆動部品によって駆動されるため、試験装置を載置するテーブルがそれと平行する回転軸を中心に角振動し、取付け面に対し平行かつ敏感な回転軸を有する試験装置に対する加振を実現できる。また、第2駆動部品を設けることによって、試験装置の取付けなどにより生じるテーブル上の可動部品の重心の上方可動に対して、付加的な重力モーメントを形成して補償できる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ベースと、
少なくとも、試験装置を載置するテーブルと、前記テーブルに接続され、前記テーブルを回転させる主軸と、を有する可動部品と、
前記テーブルおよび／または前記主軸に接続され、前記主軸の軸線を中心に前記テーブルを回動させる駆動部品と、
を有し、前記主軸の軸線は水平に設けられている、水平軸方向角振動装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記駆動部品は第１駆動部品であり、当該第１駆動部品は、前記主軸の両端に接続された第１可動コイルアセンブリと、前記第１可動コイルアセンブリに適合した第１磁気回路アセンブリと、を備え、前記第１可動コイルアセンブリは前記可動部品に取り付けられ、前記第１磁気回路アセンブリは前記ベースに固定され、
前記第１可動コイルアセンブリに交流電流が流される際、前記第１磁気回路アセンブリにおいて生じるエアギャップ磁界の作用によって前記第１可動コイルアセンブリにおいて交番トルクが生じ、当該交番トルクの駆動により、前記可動部品が平衡位置を中心に往復揺動され、前記テーブルの角振動が実現される、
ことを特徴とする請求項１に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項３】
前記第１駆動部品は、２セット設けられ、２セットの前記第１駆動部品は、前記主軸の両端に対称設置されて前記主軸の回転を駆動する、
ことを特徴とする請求項２に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項４】
前記第１可動コイルアセンブリは、円盤型の形状を呈し、第１ベースと、前記第１ベースの表面に固定された第１コイルセットと、を含み、前記第１ベースは前記主軸に固定接続され、
前記第１磁気回路アセンブリは、前記ベースに設けられた内側磁気ベースと、前記ベースに設けられ、前記内側磁気ベースに適合した外側磁気ベースと、前記内側磁気ベースに設けられた内側磁石と、前記外側磁気ベースに設けられた外側磁石と、前記内側磁石と前記外側磁石との間に形成された第１エアギャップと、を含み、
前記第１可動コイルアセンブリは、前記内側磁石および前記外側磁石のそれぞれと間隔をおいて結合されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項５】
前記駆動部品は、前記主軸の中央部に設けられた第２駆動部品であり、当該第２駆動部品は、前記テーブルまたは前記主軸に取り付けられた第２可動コイルアセンブリと、前記第２可動コイルアセンブリに適合した第２磁気回路アセンブリと、を備え、前記第２可動コイルアセンブリは前記可動部品に取り付けられ、前記第２磁気回路アセンブリは前記ベースに固定され、
前記第２可動コイルアセンブリに電流が流される際、前記第２磁気回路アセンブリにおいて生じるエアギャップ磁界の作用によって前記第２可動コイルアセンブリにおいて駆動トルクが生じ、当該駆動トルクおよび前記第１可動コイルアセンブリにおいて生じる交番駆動トルクがともに前記可動部品に作用される、
ことを特徴とする請求項１に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項６】
前記第２可動コイルアセンブリは、少なくとも１つの第２可動コイルユニットを有し、当該第２可動コイルユニットは、半円板形状の第２ベースおよび少なくとも１つの前記第２ベースの表面に固定された第２コイルセットを有し、前記第２ベースの円心が前記主軸の軸線上に位置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項７】
前記第２コイルセットは、１本ワイヤから巻回された第１コイルおよび第２コイルを有し、前記第１コイルおよび前記第２コイルは、それぞれ、エアギャップ磁界の内側に位置する有効ワイヤセットと、エアギャップ磁界の外側に位置する第１接続ワイヤセットおよび第２接続ワイヤセットと、を含み、各コイルは、２つの有効ワイヤセットを有し、前記第１接続ワイヤセットおよび前記第２接続ワイヤセットは、それぞれ、両側の有効ワイヤセットに接続され、
ここで、第１接続ワイヤセットは前記第２ベースの円心に近接し、第２接続ワイヤセットは前記第２ベースの円心から離れており、前記第１接続ワイヤセットおよび前記第２接続ワイヤセットは同心であり、有効ワイヤセットにおけるワイヤはいずれも第２ベースの円心に向いており、
各コイルにおける２つの有効ワイヤセットの電流方向は反対であり、各コイルにおける２つの有効ワイヤセットは、それぞれ２つの隣接するエアギャップ磁場位置と１対１に対応し、隣接するエアギャップ磁場は反対方向を向いており、
２つのコイルにおける隣接する有効ワイヤセットの電流方向は同じであり、同一のエアギャップ磁界内に位置されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項８】
前記第２磁気回路アセンブリは、取付台に設けられた第１磁化器と、前記第１磁化器に適合第２磁化器と、前記第１磁化器に設けられた第１磁石と、前記第２磁化器に設けられた第２磁石と、前記第１磁石と前記第２磁石との間に形成された第２エアギャップと、を有し、
前記第２可動コイルアセンブリは、前記第１磁石および前記第２磁石のギャップに嵌合されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項９】
前記第２駆動部品は、複数セットに設けられ、複数セットの前記第２駆動部品は、前記主軸の中央部に対称配置され、隣接する２セットの第２駆動部品は、１つの磁化器を共有する、ことを特徴とする請求項５に記載の水平軸方向角振動装置。
【請求項１０】
前記テーブルおよび／または前記主軸に関連付けられ、前記可動部品の全体の重心を前記主軸の軸線上に調整する重心調整アセンブリをさらに備える、ことを特徴とする請求項１～２、５のいずれか一項に記載の水平軸方向角振動装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、角振動テーブル技術領域に関し、特に水平軸方向角振動装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
現代科学技術の発展に伴い、角振動センサーは、たとえば、深海探査、資源探査、航空宇宙、医療機器、自動車産業、家電製品などのような国民経済生活の各分野においてますます広く使われている。角振動センサーは、工場出荷前にキャリブレーションする必要があり、なお、一定期間使用された後または修理後も校正する必要がある。一方、角振動テーブルは、角振動センサーの動的性能をキャリブレーションまたは校正する重要な機器の一つとしてますます注目されている。また、角振動テーブルは、様々な製品に対する角振動の環境試験の実施に使用できる。
【０００３】
従来の角振動テーブルは、駆動部品としてＤＣトルクモーターを採用し、モーターのトルク出力軸は可動部品の主軸と固設され、ＤＣトルクモーターに交流電流を流すと、モーターにより生じる交流トルクが可動部品に作用し、可動部品に角振動を発生させる。モーターの時定数の影響により、このようなＤＣトルクモーターの角振動テーブルの動作周波数範囲は、通常１００Ｈｚ以下であり、軸受の摩擦力が大きく、モーター内部の不均一な磁界の影響のため、ブラシレスＤＣトルクモーターを使用しても、振動テーブルから出力される角振動波形の歪みも比較的大きい。
【０００４】
近年、上記のようなモーターを駆動部品とする角振動テーブルの欠点を解消するために、モーター駆動ではないコイル励磁駆動の角振動テーブルが徐々に提案されている。たとえば、中国特許出願ＣＮ２００６１００９９０７８．９には、モーター駆動モードではない電動式角振動テーブルが開示され、角振動テーブルの励磁システムは、電気技術者が純鉄で作成されたベース、磁性体コアの外壁およびヨークと励磁コイルとの組み合わせにより構成され、可動コイル骨格にはワイヤ溝が均一に設けられ、駆動ワイヤは絶縁粘着紙によりしっかりと包まれて可動コイル骨格のワイヤ溝に挿入され、高圧浸漬塗装および硬化され、ワイヤがワイヤ溝の両端から延び出してフレキシブルワイヤと溶接され、中空円筒カップ構造の主軸は、その両端はそれぞれ可動コイルおよびテーブルと接続され、主軸の外側にはゴムシリンダーがセットされ、ゴムシリンダーの両端は強力な接着剤によりそれぞれ支持台とテーブルに接着され、可動コイルは、磁性体コアとヨークとの間に設けられている。このような角振動テーブルは、励磁コイルにより磁場を生じ、エアギャップ磁界における可動コイルに交流を流し、可動コイルと磁界との電磁カップリング効果のもとで、可動コイルは交流トルクを生成し、可動コイルと接続されるテーブルにおいて角振動を生じさせる。このような角振動テーブルは、次のような欠点を有する。１）可動コイルの巻上げが困難で、配線が不均一で、プロセスが複雑である。２）回転部品の慣性が大きく、動作周波数範囲が狭い。３）ゴムシリンダーばねを駆動部品の回復ばねとして使用するため、角度の範囲が制限され、角変位が小さく、角加速度の波形の歪みが大きい。
【０００５】
また、中国特許出願ＣＮ２０１４２０５０３７７０．３には、ハウジング、テーブル、テーブルを回転させる主軸、第１可動コイルアセンブリ、磁気回路アセンブリ、空気軸受および角変位センサーを備える角振動装置が開示されている。当該角振動装置が動作する際、コイルに交流電流を流すと、コイルは磁場の作用下でアンペール力が生じることにより、アンプルール力の作用下で第１可動コイルアセンブリが平衡位置の周りを往復振動する。このような角振動装置は、上記角振動装置の問題点を解決できるが、上記らの角振動装置の回転軸は、いずれも角振動テーブルに対して垂直、または重力加速度に対して平行である。
【０００６】
角振動センサーには２つの種類がある。１つは、感度のよい回転軸が取付け面に垂直なもので、もう一つは、感度のよい回転軸が取付け面に平行なもので、取付け面は通常水平である。回転軸がテーブル面に垂直または重力加速度に平行な角振動テーブルは、感度のよい回転軸が取付け面に垂直な角振動センサーの校正にのみ使用でき、感度のよい回転軸が取付け面に平行な角振動センサーの校正に使用するためには、取付け面を角振動テーブルのテーブル面に対して垂直に配置する必要がある。しかしながら、これは実際の動作状態と一致せず、追加工具による影響を加えれば、大きな校正誤差をもたらしてしまう。したがって、感度の良い回転軸が取付け面に平行な角振動センサーは、回転軸がテーブル面に平行な角振動テーブルを使用せざるをえない。さらに、水平軸方向の回転自由度を持つ製品の角振動環境試験のシミュレーションにも、回転軸がテーブル面に平行な角振動テーブルが必要である。また、回転軸がテーブル面に平行な角振動テーブルは、重力場におけるリニア加速度センサーの動的校正にも使用できる。現在、回転軸がテーブル面に平行な校正用の角振動テーブルはまだ市販されていない。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、水平軸方向の角振動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る水平軸方向の角振動装置は、
ベースと、
少なくとも、試験装置を載置するテーブルと、前記テーブルに接続され、前記テーブルを回転駆動する主軸と、を有する可動部品と、
前記テーブルおよび／または前記主軸に接続され、前記主軸の軸線を中心に前記テーブルを回動させる駆動部品と、
を有し、前記主軸の軸線は水平に設けられている。
【０００９】
本発明による有益な効果は以下のとおりである。
本発明によれば、主軸が水平に設けられ、かつ、駆動部品により駆動され、試験装置を載置するテーブルが自身に平行な回転軸を中心に角振動するため、感度の良い回転軸が取付け面に平行な試験装置（たとえば、角振動センサー）に対する加振を実現し、感度の良い回転軸が取付け面に平行な角振動センサーの実際の取付条件における動的校正を実現し、このようなセンサーの振幅特性および周波数特性を取得することにより本発明に係る角振動装置が感度の良い回転軸が取付け面に平行な角振動センサーを動的校正するシーンに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態１に係る水平軸方向角振動装置を示す図である。
本発明の実施形態１に係る水平軸方向角振動装置を示す断面図である。
図２のＡにおける拡大図である。
本発明の実施形態１に係るフィードバック制御アセンブリの原理を説明するための図である。
本発明の実施形態２に係る水平軸方向角振動装置を示す立体図である。
図５の分解図である。
本発明の実施形態２に係る水平軸方向角振動装置を示す断面図である。
図６の重心調整アセンブリを示す図である。
図８の断面図である。
本発明の実施形態３に係る水平軸方向角振動装置を示す図である。
図１０の分解図である。
本発明の実施形態３に係る水平軸方向角振動装置を示す断面図である。
図１２のＢにおける拡大図である。
図１２の第２コイルセットの巻線配置を示す図である。
図１２の磁石と位置決め部品の組み合わせを示す図である。
図１２の第１固定ブロック、第２固定ブロックと第２可動コイルセットとの組み合わせを示す図である。
本発明の実施形態４に係る水平軸方向の角振動装置を示す図である。
図１７の分解図である。
本発明の実施形態４に係る水平軸方向の角振動装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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