JPH1190331A - 加振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の永久磁石を組み込むことによりコンパ
クトで騒音の少ない安価な上下方向の１軸加振装置を提
供すること。 【解決手段】 ベースプレート５６に対し浮上ユニット
６２を上下方向に摺動自在に取り付けるとともに、第１
永久磁石９２を水平方向に摺動自在にベースプレート５
６に取り付け、第１永久磁石９２と同一磁極が対向する
第２永久磁石９６を浮上ユニット６２に固定した。ま
た、第１永久磁石９２を駆動する第１アクチュエータ６
４を作動させることにより第１永久磁石９２と第２永久
磁石９６との対向面積を変化させる一方、浮上ユニット
６２に接続された第２アクチュエータ１０２を作動させ
ることにより浮上ユニット６２を上下方向に振動させる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下方向の加振装
置に関し、更に詳しくは、複数の永久磁石の反発力を利
用して上下方向に振動を発生させる１軸加振装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ある構造体の振動特性を調べるた
めに、人為的に振動を発生させる加振装置が使用されて
いる。また、加振装置としては、動電型のものと不釣り
合い質量やカム式のものとが一般に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラン
ク等のリンク機構を使用した加振装置では、駆動モータ
に直接負荷が加わることから比較的大きな駆動モータが
必要となり、動電型の場合、低周波の対応ができないと
いう問題があった。また、装置自体が大規模なため、設
置場所の確保及び工事が必要となるばかりか、発熱量が
大きいことから強制空冷が必要となり、ファン等の排気
音により異音評価ができないという問題があった。さら
に、上記加振装置はいずれも構成が複雑で、重たく、か
つ、高価であることから、軽量で安価なものが望まれて
いた。

【０００４】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、複数の永久磁石を組
み込むことにより、コンパクトで騒音の少ない安価な上
下方向の１軸加振装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、ベースプ
レートと、該ベースプレートに対し上下方向に摺動自在
に取り付けられた浮上ユニットと、互いに離間し同一磁
極が対向する複数対の永久磁石と、該複数対の永久磁石
の一つである第１永久磁石を駆動する第１アクチュエー
タと、上記浮上ユニットに接続され浮上ユニットを上下
方向に振動させる第２アクチュエータとを備え、上記第
１永久磁石を水平方向に摺動自在に上記ベースプレート
に取り付けるとともに、上記第１永久磁石に対向する第
２永久磁石を上記浮上ユニットに固定し、上記第１アク
チュエータにより上記第１永久磁石を水平方向に周期的
に往復移動させて上記第１永久磁石と第２永久磁石との
対向面積を変化させるとともに上記第２アクチュエータ
を作動させることにより、上記浮上ユニットを上下方向
に振動させるようにしたことを特徴とする加振装置であ
る。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、上記第１
アクチュエータを動電型アクチュエータで構成したこと
を特徴とする。

【０００７】さらに、請求項３に記載の発明は、上記第
１アクチュエータに負荷質量調整手段を取り付け、該負
荷質量調整手段により上記第１永久磁石に加わる水平方
向の荷重をキャンセルするようにしたことを特徴とす
る。

【０００８】また、請求項４に記載の発明は、上記第１
及び第２永久磁石以外の複数対の永久磁石のうち、互い
に対向する永久磁石の一方を他方に対し水平方向に移動
させて対向面積を変化させることにより浮上ユニットの
上下位置を調整するようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。互いに離間し同一磁
極を対向させた少なくとも二つの永久磁石を有する磁性
バネ構造体の場合、離間した永久磁石同士は非接触のた
め、構造体自体の摩擦損失等を無視すると、その静特性
は入力時（行き）と同一ライン上を非線形で出力され
（帰り）、さらに、非接触対偶特有の自由度、浮上制御
系の不安定度を利用することにより、小さな入力で静磁
界（磁石の配置）を変化させることで負の減衰を生じや
すい。

【００１０】本発明はこの事実に着目してなされたもの
であり、二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内
機構あるいは外力により入力側（行き）と出力側（帰
り）で変化させ、その運動系内で反発力に変換させるこ
とにより、二つの永久磁石の平衡位置からの入力側の反
発力より出力側の反発力を大きくしている。

【００１１】以下、その基本原理について説明する。図
１は、入力側と出力側における二つの永久磁石２，４の
平衡位置を示した模式図で、図２は、いずれか一方の永
久磁石に加えられた荷重と、二つの永久磁石の平衡位置
からの変位量との関係を示した磁性バネ構造体の基本特
性を示している。

【００１２】図１に示されるように、永久磁石２に対す
る永久磁石４の入力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれ
ｘ_０，ｋ_１とし、出力側の平衡位置とバネ定数をそれぞ
れｘ_１，ｋ_２とすると、ｘ₀〜ｘ₁の間で面積変換が行わ
れ、各平衡位置では次の関係が成立する。 −ｋ_１／ｘ_０＋ｍｇ＝０ −ｋ_２／ｘ_１＋ｍｇ＝０ ｋ_２＞ｋ_１

【００１３】従って、その静特性は、図２に示されるよ
うに負の減衰特性を示し、位置ｘ_１と位置ｘ_０における
ポテンシャルの差が発振のポテンシャルエネルギと考え
ることができる。

【００１４】また、図１のモデルを製作し、荷重と変位
量との関係を、荷重を加える時間を変えて実測したとこ
ろ、図３に示されるようなグラフが得られた。これは、
二つの永久磁石２，４が最近接位置に近づくと、大きな
反発力が作用すること、また、平衡位置からの変位量が
微小に変化すると摩擦損失が磁性バネのダンパー効果に
より発生し、そのことにより減衰項が現れたものと解釈
される。

【００１５】図３において、（ａ）は一定荷重を加えた
場合のグラフで、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順で荷重を
加えた時間が短くなっている。すなわち、荷重の加え方
により静特性が異なり、荷重を加える時間が長いほど力
積が大きい。

【００１６】また、希土類磁石は、磁化の強さが磁界に
依存しない。つまり、内部磁気モーメントが磁界による
影響を受けにくいので、減磁曲線上で磁化の強さはほと
んど変化せず、ほぼその飽和磁化の強さの値を保ってい
る。従って、希土類磁石では、端面上に磁荷が均一に分
布していると仮定したチャージモデルを用いて、入出力
が考えられる。

【００１７】図４はその考え方を示しており、磁石を最
小単位の磁石の集合と定義し、各単位磁石間の力の関係
を三つに分類して計算したものである。 （ａ）吸引（ｒ，ｍとも同一なので、２タイプを１つで
定義する） ｆ⁽¹⁾＝（ｍ^２／ｒ^２）ｄｘ_１ｄｙ_１ｄｘ_２ｄｙ_２ ｆ_x ⁽¹⁾＝ｆ⁽¹⁾ｃｏｓθ ｆ_z ⁽¹⁾＝ｆ⁽¹⁾ｓｉｎθ （ｂ）反発 ｆ_x ⁽²⁾＝ｆ⁽²⁾ｃｏｓθ ｆ_z ⁽²⁾＝ｆ⁽²⁾ｓｉｎθ （ｃ）反発 ｆ_x ⁽³⁾＝ｆ⁽³⁾ｃｏｓθ ｆ_z ⁽³⁾＝ｆ⁽³⁾ｓｉｎθ 従って、 −ｆ_x＝２ｆ_x ⁽¹⁾−ｆ_x ⁽²⁾−ｆ_x ⁽³⁾ −ｆ_z＝２ｆ_z ⁽¹⁾−ｆ_z ⁽²⁾−ｆ_z ⁽³⁾ ここで、クーロンの法則は次のように表されるので、 上記−ｆ_x，−ｆ_zを磁石の寸法の範囲で積分して力を求
めることができる。

【００１８】これを図５に示されるように、対向する磁
石を各磁気ギャップ毎に完全にラップした状態（ｘ軸移
動量＝０ｍｍ）から完全にずれた状態（ｘ軸移動量＝５
０ｍｍ）まで移動させて計算したのが図６のグラフであ
る。ただし、「内部磁気モーメントは一定」と定義して
あるが、磁気ギャップが小さいときは磁石の周辺で乱れ
が生じるので、補正している。

【００１９】上記計算結果は実測値とも略一致してお
り、図２のポイントａからｂに移動させる力がｘ方向荷
重で、出力はｚ方向荷重で表されており、不安定系故の
入力＜出力の関係が静的に明確になっている。

【００２０】また、図７は、図５に示される磁石の離間
距離を３ｍｍに保持し、完全にずれた状態から完全にラ
ップした状態まで移動させ、さらにこの状態から完全に
ずれた状態まで移動した時の関係を表したグラフであ
る。このグラフは、ｘ方向荷重の絶対値は同じで出力方
向が逆になって出てくる特性で、完全ラップ状態に近づ
く場合は抵抗つまり減衰となり、完全ラップ状態から完
全にずれた状態に移行する場合は加速されることを示し
ている。

【００２１】また、図８に示されるように、対向する磁
石の回転角度を変化させると、図９に示されるようなグ
ラフが得られた。当然のことながら、対向面積が減少す
ると最大荷重が減少し、所定の入力を加えることによる
面積変換を介して出力を変化させることが可能なことを
示している。

【００２２】図１０は、永久磁石としてネオジム系磁石
を採用した場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラ
フであり、反発力は質量増加とともに増加する。ここ
で、反発力Ｆは、 Ｆ∝Ｂｒ^２×（幾何学的寸法） Ｂｒ：磁化の強さ で表され、幾何学的寸法とは、対向する磁石の離間距
離、対向面積、磁束密度、磁界の強さ等により決定され
る寸法を意味する。磁石材料が同一の場合、磁化の強さ
（Ｂｒ）は一定であるので、幾何学的寸法を変化させる
ことにより磁石の反発力を変えることができる。

【００２３】図１１は、永久磁石２，４の一方を他方に
対しスライドさせて対向面積を変化させることにより幾
何学的寸法を変化させるようにしたスライド型原理モデ
ルを示している。

【００２４】図１１に示されるように、永久磁石２は基
台６に摺動自在に取り付けられており、直動スライダ８
は基台６に固定されるとともに、上方に垂直に立設せし
められている。直動スライダ８にはＬ型アングル１０が
上下動自在に取り付けられており、Ｌ型アングル１０の
下面には、永久磁石４が永久磁石２に対し同一（反発）
磁極を対向させた状態で固定されている。

【００２５】上記構成のスライド型原理モデルにおい
て、永久磁石２，４として５０ｍｍＬ×２５ｍｍＷ×１
０ｍｍＨのもの（商品名：NEOMAX-39SH）を使用すると
ともに、合計質量３.１３５ｋｇの負荷を使用して、永
久磁石２をスライドさせたところ、図１２に示されるよ
うな結果が得られた。

【００２６】図１２は、入出力の実験値を仕事（Ｊ）で
示したもので、約０．５Ｊの入力仕事に対し約４Ｊの出
力仕事が得られており、対向する二つの永久磁石２，４
で構成される磁性バネが有する負の減衰特性を利用する
ことにより、あるいは、静磁エネルギを変化させること
により小さな入力仕事で大きな出力仕事を引き出すこと
が可能となる。

【００２７】図１３は、上記スライド型原理モデルの応
用例を示す振動発生機構を示している。図１３に示され
る振動発生機構は、摺動自在の第１永久磁石１２と、第
１永久磁石１２から所定距離離間し上下動自在の第２永
久磁石１４と、第１永久磁石１２に連結されたリンク機
構１６と、リンク機構１６を介して第１永久磁石１２を
スライドさせるＶＣＭ（ボイスコイルモータ）等の駆動
源１８とを備えており、第１永久磁石１２と第２永久磁
石１４は、同一（反発）磁極が対向した状態で配置され
ている。リンク機構は、第１永久磁石１２に連結された
ロッド２０と、ロッド２０の略中間部に回動自在に連結
された一端を有する第１レバー２２と、第１レバー２２
の他端に回動自在に連結された第２レバー２４と、第１
レバー２２の略中間部に回動自在に連結された一端を有
する第３レバー２６とを備えており、第２レバー２４の
他端は、例えばベースプレート等の基台２８に回動自在
に取り付けられるとともに、第３レバー２６の他端は、
駆動源１８の往復軸１８ａに連結されている。また、ロ
ッド２０の第１永久磁石１２との連結端部の反対側の端
部は、ロッド保持部３０に遊挿されるとともに、ロッド
２０に固着されたストッパ３２とロッド保持部３０との
間のロッド２０には負荷調整手段としてのスプリング３
４が巻装されている。

【００２８】上記構成において、第２永久磁石１４に負
荷Ｗを加えた状態で、駆動源１８からリンク機構１６を
介して第１永久磁石１２を水平方向に往復移動させる
と、第１永久磁石１２に対し同一磁極が対向する第２永
久磁石１４は上下方向に移動する。すなわち、図１３の
振動発生機構は、対向する一対の永久磁石１２，１４の
対向面積を周期的に変化させることより励振を発生し、
上下方向の周期的な振動を発生させる。

【００２９】なお、第２永久磁石１４に加えられる負荷
Ｗに応じて、第１及び第２永久磁石１２，１４の片側に
一対の永久磁石３６，３８と、その反対側にもう一対の
永久磁石４０，４２とを同一磁極を対向させて配置する
こともできる。この構成において、第２永久磁石１４
と、その両側に配置される永久磁石３８，４２とを例え
ば頂板４４に固着させる一方、頂板４４を基台２８に対
し複数のリニアシャフト（垂直軸）等を介して上下方向
に摺動自在に取り付けることにより、負荷Ｗに周期的振
動を発生させることが可能である。

【００３０】上記構成をさらに詳述すると、固定磁石３
６，３８，４０，４２で荷重を支持するとともに、平衡
点と加振磁石（第１永久磁石１２）のボリュームで振幅
を仮設定し、加振磁石１２のスライド移動により上下方
向の振動を発生させる。また、加振磁石１２のストロー
ク量については、荷重曲線、振幅及び負荷質量で設定す
る。その中心が基準位置となり駆動源１８の中立位置と
し、中立位置に設定するためにアシストメカ（負荷調整
用スプリング３４等）で荷重の谷を設定する。ここで荷
重の谷とは、第２永久磁石１４を介して加振磁石１２に
加わる水平方向荷重が駆動源のアシストメカでキャンセ
ルされ、釣り合った状態になっている位置をいう。

【００３１】また、加振磁石１２の水平方向のストロー
ク量で上下方向の上死点と下死点が決定され、上下各死
点における加振磁石１２の第２永久磁石１４に対するラ
ップ量とギャップ量で各点の水平方向及び上下方向の荷
重が決定される。さらに、駆動源１８のアシストメカの
バネ定数については、上下各死点における水平方向荷重
で決定される。

【００３２】なお、上記構成において、互いに対向する
永久磁石３６，３８及び４０，４２に代えて複数（例え
ば２本）のコイルスプリング等の弾性部材を使用するこ
ともでき、弾性部材の復元力を利用して第２永久磁石１
４に加えられる負荷Ｗを支持することもできる。

【００３３】次に、上記構成の振動発生機構の制御につ
いて説明する。ＶＣＭ等の駆動源１８の駆動波としてｓ
ｉｎ波あるいはランダム波等が使用され、ＶＣＭ等を所
定の位置や加速度に制御（フィードバック）するために
は、図１４の機械モデルで示されるように、ＶＣＭの動
きを感知するポテンショメータ等のセンサが必要とな
る。

【００３４】すなわち、駆動波としてｓｉｎ波を使用し
た場合、加振台（図１３における頂板４４）の動きを感
知し振幅制御を行う場合、ロータリエンコーダやポテン
ショメータ等の位置センサが必要となり、加振台の加速
度を感知し加速度制御を行う場合、加速度センサが必要
となる。また、駆動波としてランダム波を使用した場
合、加振台の動きを感知するロータリエンコーダ等の位
置センサが必要となる。

【００３５】図１５は、駆動源１８としてＶＣＭを使用
し、ＶＣＭを図１６に示されるｓｉｎ波で駆動する場合
のクローズドループ制御のブロック図を示している。図
１５において、ｓｉｎ波テーブル４６から所定のタイミ
ング（例えば１ｍｓｅｃ毎）でＤ／Ａ（デジタルーアナ
ログ変換器）４８にデータを出力し、その電圧値をＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）制御アンプ等のＶＣＭ用アンプ５０
に入力し、ＶＣＭ１８を駆動する。ＶＣＭ１８にはポテ
ンショメータ５２が接続されており、ポテンショメータ
５２の値と出力を比較器５４で比較するとともに、その
差分をＤ／Ａ４８に出力してＶＣＭ１８を目的の位置ま
で駆動する。また、ｓｉｎ波テーブル４６を例えばパソ
コン等に接続し、パソコンからｓｔａｒｔコマンドを送
信することによりｓｉｎ波テーブル４６から所定のｓｉ
ｎ波を出力し、ｓｔｏｐコマンドあるいはｃｌｅａｒコ
マンドが送信されるまで出力し続けるようにすることも
できる。

【００３６】また、駆動波として図１７に示されるよう
なランダム波を使用することも可能で、パソコンから送
信されるｓｔａｒｔコマンドに基づいて所定のタイミン
グでアンプ５０より振幅値を出力し、ＶＣＭ１８が目的
の位置に設定されるようクローズドループ制御を行うと
ともに、次のデータがアンプ５０から送信されるまでそ
の出力を保持することができる。

【００３７】図１８及び図１９は、図１３の振動発生機
構をさらに具体化するとともに低周波振動のみならず高
周波振動をも発生できるようにした上下方向の１軸加振
装置Ｍを示している。この加振装置Ｍは、ベースプレー
ト５６と、４本のリニアシャフト５８,…,５８を介して
ベースプレート５６に取り付けられベースプレート５６
から所定距離離間した頂板６０と、浮上ユニット６２と
を備えている。

【００３８】ベースプレート５６の略中央部には、図２
０に示される動電型アクチュエータ６４が固定されてい
る。動電型アクチュエータ６４は、ホルダ６６と、ホル
ダ６６の両側に設けられた磁気回路６８，６８（図２０
では片側のみ示されている）と、ホルダ６６の下面に取
り付けられたリニアベアリング７０と、取付台７２に固
定されリニアベアリング７０が摺動自在に取り付けられ
たリニアガイド７４とを備えている。

【００３９】磁気回路６８，６８はホルダ６６の両端に
巻回されたコイル（図示せず）と、ホルダ６６の各側に
おいてコイルと上下方向（ホルダ６６の摺動面に対し垂
直な方向）に所定距離離間した複数の永久磁石（図示せ
ず）とからなり、コイルを挟んで上下に配設された永久
磁石は逆磁極が対向している。

【００４０】上記構成の磁気回路に励磁電流を流すと、
フレミングの左手の法則に基づいてコイルには力が加わ
り、ホルダ６６がリニアガイド７４に沿って移動する。
したがって、コイルにパルス励磁電流を流すと、コイル
はホルダ６６と一体的に往復運動を行う。すなわち、動
電型アクチュエータ６４は、電気エネルギを機械的エネ
ルギに変換する。

【００４１】リニアガイド７４の一端部近傍において、
ホルダ６６の摺動方向に延在するシャフト７６の一端が
固定されたブラケット７８が取付台７２に螺着されてお
り、シャフト７６の周囲にはバランススプリング（コイ
ルスプリング）８０が巻回されている。バランススプリ
ング８０は、アーム８２を介してホルダ６６の一端に螺
着されたガイドプレート８４とブラケット７８に挟持さ
れており、負荷質量調整手段として作用する。ガイドプ
レート８４の内面にはブッシュ８６が取り付けられてお
り、シャフト７６との摺動抵抗を小さくしている。ま
た、ホルダ６６はプレート８８を介して可動部水平位置
検出センサ９０に連結されるとともに、ホルダ６６の上
面には第１永久磁石９２が固着されている。

【００４２】一方、浮上ユニット６２は、リニアブッシ
ュ９４,…,９４を介してリニアシャフト５８,…,５８に
摺動自在に取り付けられており、動電型アクチュエータ
６４に固着された第１永久磁石９２と同一磁極が対向す
る第２永久磁石９６が浮上ユニット６２の下面に固着さ
れている。また、浮上ユニット６２にはテーブルフレー
ム９８を介して加振テーブル１００が取り付けられてい
る。

【００４３】また、リニアシャフト５８,…,５８の上端
に固定された頂板６０にはＶＣＭ（ボイスコイルモー
タ）等のアクチュエータ１０２が固定されており、アク
チュエータ１０２の駆動軸は逆Ｕ字状のアーム１０４を
介して浮上ユニット６２に連結されている。

【００４４】図１８及び図１９をさらに参照すると、動
電型アクチュエータ６４の両側には重量調整機構１０
６，１０６が配設されており、重量調整機構１０６，１
０６の各々は、駆動モータ１０８と、駆動モータ１０８
に連結されたスライドスクリュー１１０と、スライドス
クリュー１１０と螺合するスライドナット（図示せず）
と、スライドナットに取り付けられた永久磁石１１２と
を備えている。

【００４５】また、永久磁石１１２と同一磁極が対向す
る永久磁石１１４（図１９では片側のみ示されている）
が浮上ユニット６２を構成するテーブルフレーム９８の
下面に固定されており、動電型アクチュエータ６４の両
側の各々で二つの永久磁石１１２，１１４の反発力を利
用して浮上ユニット６２を浮上させるとともに、動電型
アクチュエータ６４の取付台７２に固定されたテーブル
上下位置検出センサ１１６により加振テーブル１００の
上下位置を検出している。

【００４６】図２１は、図１８乃至図２０に示される加
振装置Ｍのブロック図を示している。図２１に示される
ように、動電型アクチュエータ６４と、頂板６０に固定
されたアクチュエータ１０２と、重量調整機構１０６，
１０６の駆動モータ１０８，１０８は全てアクチュエー
タドライバ１１８を介して制御ユニット（ＭＰＵ）１２
０に接続されており、各アクチュエータは、インターフ
ェース（ＲＳ−２３２Ｃ）１２２を介して制御ユニット
１２０に接続された端末機（図示せず）により適宜制御
される。制御ユニット１２０にはさらに、可動部水平位
置検出センサ９０とテーブル上下位置検出センサ１１６
が接続されており、可動部水平位置検出センサ９０から
の信号を受けて動電型アクチュエータ６４のホルダ６６
は目的の位置まで駆動される一方、上下位置検出センサ
１１６からの信号を受けて重量調整機構１０６，１０６
の駆動モータ１０８，１０８が作動することにより加振
テーブル１００は一定の高さに保持される。

【００４７】上記構成の加振装置Ｍの作用を以下説明す
る。ある対象物を加振テーブル１００に載置して、その
振動特性を調べる場合、加振テーブル１００に載置され
る質量負荷の大きさに応じて浮上ユニット６２が下降す
る。しかしながら、浮上ユニット６２の上下位置はテー
ブル上下位置検出センサ１１６により検出されており、
このテーブル上下位置検出センサ１１６からの信号を受
けて、重量調整機構１０６，１０６の駆動モータ１０
８，１０８がスライドスクリュー１１０，１１０を所定
の方向に回転させる。スライドスクリュー１１０，１１
０はスライドナットと螺合しているので、スライドスク
リュー１１０，１１０の回転に伴い、スライドナットと
永久磁石１１２，１１２とは一体的に摺動する。その結
果、永久磁石１１２，１１２と対応する永久磁石１１
４，１１４との対向面積が変化することになり反発力が
変化する。本願発明では、加振テーブル１００に載置さ
れる質量負荷の大きさに応じて、永久磁石１１２，１１
２，と永久磁石１１４，１１４の対向面積を変化させる
ことにより、浮上ユニット６２の高さを略一定に保持し
ている。

【００４８】この状態で、動電型アクチュエータ６４の
磁気回路６８，６８にある周波数のパルス励磁電流を流
すと、上述したようにホルダ６６と第１永久磁石９２と
が一体的にリニアガイド７４に沿って往復運動を行う。
その結果、互いに対向する第１及び第２永久磁石９２，
９６の対向面積が周期的に変化して反発力が変化するこ
ととなり、浮上ユニット６２は上下方向の周期的な振動
を行う。なお、ホルダ６６の中立位置（上述）は、質量
負荷の大きさに応じてバランススプリング８０が適宜伸
縮することにより決定される。

【００４９】ここで、動電型アクチュエータ６４のみを
作動させただけでは、１０Ｈｚまでの低周波振動しか発
生させることができないが、頂板６０に固定されたアク
チュエータ１０２を作動させて、駆動軸の上下振動をア
ーム１０４を介して浮上ユニット６２に伝達することに
より２０Ｈｚまでの振動を発生させることができる。

【００５０】なお、動電型アクチュエータ６４及びアク
チュエータ１０２は、例えば図１５に示されるクローズ
ドループ制御と同様の制御に基づいて駆動されるので、
その詳細については省略する。

【００５１】図２２乃至図２４のグラフは、振動振幅を
それぞれ１０ｍｍ、７ｍｍ、５ｍｍの一定値に設定した
場合の加振装置Ｍの加振特性を示している。図２２乃至
図２４に示されるように、本発明にかかる加振装置Ｍ
は、いずれの振幅に対しても、０.１〜２０Ｈｚの周波
数領域において良好な加振特性を示しているのに対し、
従来のある加振装置は２Ｈｚ以下の低周波領域において
は作動しない。なお、加速度（Ｇ）の大きさは、アクチ
ュエータ１０２の能力に依存し、アクチュエータ１０２
の能力を大きくすることにより加速度（Ｇ）を大きくす
ることができる。また、図中理論値とは、全ての抵抗が
０で、どの周波数においても装置が完全に追従した場合
の値であり、周波数の二乗に比例して大きくなる。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明のうちで請求項１に記載の発明によれば、第１永久
磁石を駆動する第１アクチュエータ（動電型アクチュエ
ータ６４）と、浮上ユニットに接続され浮上ユニットを
上下方向に振動させる第２アクチュエータ（アクチュエ
ータ１０２）とを設け、第１アクチュエータにより第１
永久磁石を水平方向に周期的に往復移動させて第１永久
磁石と第２永久磁石との対向面積を変化させるとともに
第２アクチュエータを作動させることにより、浮上ユニ
ットを上下方向に振動させるようにしたので、コンパク
トな構成で２０Ｈｚまでの周波数にも対応できる安価な
加振装置を提供することができる。

【００５３】また、請求項２に記載の発明によれば、第
１アクチュエータを動電型アクチュエータで構成したの
で、騒音が少なくコンパクトで安価な加振装置を実現す
ることができる。

【００５４】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
第１アクチュエータに負荷質量調整手段を取り付け、こ
の負荷質量調整手段により第１永久磁石に加わる水平方
向の荷重をキャンセルするようにしたので、負荷質量の
大きさに関係なく所望の振動を発生させることができ
る。

【００５５】また、請求項４に記載の発明によれば、第
１及び第２永久磁石以外の永久磁石のうち、互いに対向
する永久磁石の一方を他方に対し水平方向に移動させて
対向面積を変化させることにより浮上ユニットの上下位
置を調整するようにしたので、負荷質量の大きさに関係
なく浮上ユニットの高さを略一定に保持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる加振装置に採用した磁性バネ
において、二つの永久磁石の入力側と出力側の平衡位置
を示した模式図である。

【図２】 図１の磁性バネにおいて、加えられた荷重と
永久磁石の平衡位置からの変位量との関係を示す基本特
性のグラフである。

【図３】 実測された荷重と変位量との関係を示すグラ
フである。

【図４】 永久磁石の端面上に磁荷が均一に分布してい
ると仮定したチャージモデルにおける入出力の考え方を
示す模式図であり、（ａ）は吸引を、（ｂ）は反発を、
（ｃ）は（ｂ）とは異なる部位の反発をそれぞれ示して
いる。

【図５】 同一磁極を対向させた永久磁石において、一
方を他方に対し移動させた（対向面積を変えた）場合の
模式図である。

【図６】 図５に基づいて計算した場合のＸ軸移動量に
対するＸ軸及びＺ軸方向の荷重を示すグラフである。

【図７】 図５の永久磁石の離間距離を一定に保持し、
一方を他方に対し完全にずれた状態から完全にラップし
た状態まで移動し、さらにこの状態から完全にずれた状
態まで移動させた時の変位量と荷重との関係を示すグラ
フである。

【図８】 同一磁極を対向させた永久磁石において、一
方を他方に対し回転させた（対向面積を変えた）場合の
模式図である。

【図９】 図８に基づいて永久磁石を回転させた場合の
対向面積に対する最大荷重を示すグラフである。

【図１０】 永久磁石としてネオジム系磁石を採用した
場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラフである。

【図１１】 永久磁石の対向面積を変化させることによ
り幾何学的寸法を変化させるようにしたスライド型原理
モデルの斜視図である。

【図１２】 図１１のスライド型原理モデルにより得ら
れた入出力の関係を示すグラフである。

【図１３】 図１１のスライド型原理モデルの応用例を
示す振動発生機構の概略斜視図である。

【図１４】 図１３の振動発生機構の機械モデルを示す
概略図である。

【図１５】 振動発生機構の駆動源としてＶＣＭを使用
するとともに、ＶＣＭをｓｉｎ波で駆動する場合のクロ
ーズドループ制御のブロック図である。

【図１６】 駆動波として使用されるｓｉｎ波を示すグ
ラフである。

【図１７】 駆動波として使用されるランダム波を示す
グラフである。

【図１８】 本発明にかかる１軸加振装置の斜視図であ
る。

【図１９】 図１８の加振装置の分解斜視図である。

【図２０】 図１８の加振装置に設けられた動電型アク
チュエータの部分断面斜視図である。

【図２１】 図１８の加振装置の駆動制御系のブロック
図である。

【図２２】 振動振幅を１０ｍｍの一定値に設定した場
合の図１８の加振装置の加振特性を示すグラフであり、
（ａ）は０〜２０Ｈｚの周波数領域における特性を、
（ｂ）は０〜５Ｈｚの周波数領域における特性を示して
いる。

【図２３】 振動振幅を７ｍｍの一定値に設定した場合
の図１８の加振装置の加振特性を示すグラフであり、
（ａ）は０〜２０Ｈｚの周波数領域における特性を、
（ｂ）は０〜５Ｈｚの周波数領域における特性を示して
いる。

【図２４】 振動振幅を５ｍｍの一定値に設定した場合
の図１８の加振装置の加振特性を示すグラフであり、
（ａ）は０〜２０Ｈｚの周波数領域における特性を、
（ｂ）は０〜５Ｈｚの周波数領域における特性を示して
いる。

【符号の説明】

６０ 頂板 ６２ 浮上ユニット ６４ 動電型アクチュエータ ８０ バランススプリング ９０ 可動部水平位置検出センサ ９２ 第１永久磁石 ９６ 第２永久磁石 １００ 加振テーブル １０２ アクチュエータ １０６ 重量調整機構 １１２，１１４ 永久磁石 １１６ テーブル上下位置検出センサ Ｍ 加振装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースプレートと、該ベースプレートに
   対し上下方向に摺動自在に取り付けられた浮上ユニット
   と、互いに離間し同一磁極が対向する複数対の永久磁石
   と、該複数対の永久磁石の一つである第１永久磁石を駆
   動する第１アクチュエータと、上記浮上ユニットに接続
   され浮上ユニットを上下方向に振動させる第２アクチュ
   エータとを備え、上記第１永久磁石を水平方向に摺動自
   在に上記ベースプレートに取り付けるとともに、上記第
   １永久磁石に対向する第２永久磁石を上記浮上ユニット
   に固定し、上記第１アクチュエータにより上記第１永久
   磁石を水平方向に周期的に往復移動させて上記第１永久
   磁石と第２永久磁石との対向面積を変化させるとともに
   上記第２アクチュエータを作動させることにより、上記
   浮上ユニットを上下方向に振動させるようにしたことを
   特徴とする加振装置。
2. 【請求項２】 上記第１アクチュエータを動電型アクチ
   ュエータで構成した請求項１に記載の加振装置。
3. 【請求項３】 上記第１アクチュエータに負荷質量調整
   手段を取り付け、該負荷質量調整手段により上記第１永
   久磁石に加わる水平方向の荷重をキャンセルするように
   した請求項１または２に記載の加振装置。
4. 【請求項４】 上記第１及び第２永久磁石以外の複数対
   の永久磁石のうち、互いに対向する永久磁石の一方を他
   方に対し水平方向に移動させて対向面積を変化させるこ
   とにより浮上ユニットの上下位置を調整するようにした
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加振装置。