JPH046473A - 加速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加速度センサに加速度を印加して、その出力
信号から加速度センサの性能チエツク等を行う加速度測
定装置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の加速度測定装置は、第２図に示すように
、センタ軸３１を中心として矢印３２方向に公転する回
転アーム３３と、この回転アーム３３のセンタ軸３１か
ら半径ｒの端部に取り付けられて矢印３４方向に自転す
る回転テーブル３５とを備えている。この回転テーブル
３５の上に供試体である加速度センサ３６か取り付けら
れ、回転アーム３３の公転速度によって加速度か決めら
れ、回転テーブル３５の自転によって印加周波数か決め
られ、ある印加周波数における加速度の大きさを測定す
るようになっている。このときの加速度をα、印加周波
数ｆおよび半径ｒとすると、α−ｒ　（２πｆ）２の関
係かある。

また、加速度を測定する別の装置として、第３図に示す
ような重力加速度ｇを利用する単振り子方式のものがあ
る。この装置では、基端部を天板４１に揺動可能に固定
されて垂下された単振り子となる長さｌのレバー４２と
、その先端部に固定されたホルダ４３とを備えている。

ホルダ４３に供試体である加速度センサ４４かセントさ
れ、矢印４５および４６の方向に交互に振らせることに
より発生する加速度を測定する。このときの重力加速度
ｇルーバー長！、印加周波数（周期ともいう）Ｔとの関
係は、Ｔ＝２πｆ「フ１のようになる。また、加速度α
、重力加速度ｇルーバー長１１落差Ｓとの関係は、α＝
−（ｇ／ｊりＳとなる。

さらに、加速度を測定する別の装置として、第４図に示
すような正弦波発生器を使用して電気的に正弦運動の加
速度を創成する方法がある。この装置では、正弦波発生
器２１によって創成された正弦波を電力増幅器２２によ
って増幅後、リニアモータを使用した電磁加振器２３に
印加して、スライダ２４を正弦運動特性で往復運動させ
、供試用加速度センサ２５に加速度を印加するものであ
る。２６は電磁加振器２３に装着されたフィードバンク
用の加速度ピックアップであり、ここで検出した信号が
正弦波発生器２１にフィードバックされ、スライダ２４
が常に正弦波運動を行うように構成されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の加速度測定装置では、次のよ
うな問題かあった。

まず、第２図に示す装置では、自転および公転の速度を
独立して可変できるため、一つの印加周波数ｆに対して
加速度αを独立して可変できる利点はあるものの、回転
部分か自転と公転の２種類存在するため、機械的振動ノ
イズか発生しやすく、また、電気指動接点部か存在する
ため、電気的ノイズか発生しやすい。さらに、装置か大
型化して高価になりやすい。

次に、第３図に示す装置では、低周波数で供試体である
加速度センサ４４を振らせるためには、又は印加周波数
Ｔを大きくするためには、上記式からＴ丁がきいてくる
ため、レバー長ｌを大きくしなければならず、装置が大
型化する。また、レバー４２の放し方によって加速度α
がばらつきやすいこと、および供試体である加速度セン
サ４４の姿勢を常に一定に保つことか困難なことである
。

また、第４図に示す装置では、０．５Ｈｚ以上の周波数
領域では、スライダに対して比較的正確な正弦運動を与
えることができるものの、０．５１（Ｚ以下の周波数領
域では、正弦波発生器２１から電磁加振器２３への正弦
波信号の増幅、変換時に変換信号に歪みが生じてスライ
ダに正確な正弦運動を与えにくい。さらに、駆動負荷に
よってモータにかかるトルクか変動するため、それを修
正してスライダに正確な正弦運動を与えることか難しい
。

さらには、上記のいずれの加速度測定装置においても、
Ｉ　ＨｚからＤＣレベルの超低周波数領域での測定が極
めて困難である。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、印加周
波数か１　ｆｉｚ以下の超低周波数領域であって、しか
も低加速度時の加速度の測定を高精度にでき、安価でコ
ンパクトな加速度測定装置を提供することを目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、小型のカムと、リ
ンク機構と、マグネスケールユニットおよび、スライダ
とを用いて正弦運動を創成する測定装置を提供し、特に
１１（ｚ以下の超低周波数、低加速度領域での加速度を
高精度に測定するようにしたものである。

作用 本発明は上記のような構成により、次のような効果を有
する。小型のカムと、リンク機構と、マグネスケールユ
ニットおよびスライダとを用いたことで、マグネスケー
ルに極めて正確な正弦運動を創成し、この運動を位置信
号として検出し、この信号を変換してリニアモータに送
出することで、低周波数領域であっても信号が歪むこと
なくスライダに伝達され、Ｉ　Ｈｚ以下の超低周波数領
域であっても正確な正弦運動特性を実現することかでき
、高精度に加速度を測定できるという効果を有する。

実施例 第１図は本発明の一実施例の構成を示す図である。第１
図において、Ａはメカニカルユニットである。メカニカ
ルユニットＡにおいて、１はカムであり、ＤＣモータ（
図示せず）の回転動力を減速機（図示せず）を介して伝
える出力軸２にキー３によって固定されている。４は一
端にカムフォロワ６を介して、カム１の動作により支点
５を支点とし揺動運動をするリンクであり、他端にはカ
ムフォロワ７か取り付けられている。カムフォロワ７は
リンク４の揺動運動により、ガイドプロ・ツク８に形成
された溝２０の内部を滑動する。９は第１図中水平方向
にＮ極とＳ極か交互に連続して並んだ構造を持つマグネ
スケールスライド軸であり、ガイドブロック８に固定さ
れている。１０は上記マグネスケールスライド軸９の第
１図中矢印１６の方向における位置および移動方向を、
磁力の変化により位置信号として取り出すマグネスケー
ルであり、この位置信号をインターフェイス１１に信号
線１２．１３を介して送出する。上記マグネスケールス
ライド軸９とマグネスケール１０とでマグネスケールユ
ニットが構成される。こレラメカニカルユニットＡの構
成は、後述スるリニアモータスライダ１４の必要とする
ストロークに比べてきわめて小型のものでよい。１１は
リニアモータ駆動用のインターフェイスであり、マグネ
スケール１０からの位置信号をリニアモータスライダ１
４を駆動する信号に変換する。〕４はリニアモータスラ
イダであり、供試用加速度センサ１６か第１図中水平方
向に加速度を印加される方向で取り付けられ、ガイド軸
１５に沿って、インターフェイス１１からの信号により
、往復直線運動を行う。また、カム１の外周面のカム輪
郭曲線は、マグネスケールスライド軸９に対して正弦曲
線の運動特性を実現させるようにリンク４の運動を解析
、考慮した上で適正に創成されている。

次に上記実施例の動作について説明する。ＤＣモータコ
ントローラ（図示せず）からの入力指令により、ＤＣモ
ータ（図示せず）か回転し、減速機（図示せず）を介し
てカム１か回転する。ここで、リンク４がカム１の輪郭
曲線に従って、支点５を支点として矢印ａ、ｂの方向に
揺動運動をする。これによってカムフォロワ７、ガイド
ブロック８を介してマグネスケールスライド軸９が矢印
１６の方向に往復直線運動をする。マグネスケールスラ
イド軸９の往復直線運動特性はカム１の輪郭曲線に従っ
て正弦運動特性となり、マグネスケールスライド軸９の
運動をマグネスケール１０によって位置信号として検出
し、信号線１２．１３を介してインターフェイス１１に
送出される。

ここで上言己位置信号を、マグネスケールスライド軸９
の正弦運動をリニアモータスライダに単純拡大させて行
わせるように変換し、リニアモータスライダ１４に送出
される。つまり、メカニカルユニットＡの大きさに比較
してリニアモータスライダ１４のストロークは使用する
場所、状況等に応じて大きくすることができる。したが
って、リニアモータスライダ１４のガイド軸１５に沿っ
た往復直線運動特性はカム１に形成された輪郭曲線に従
って正弦運動特性となり、リニアモータスライダ１４に
取り付けられた供試用加速度センサ１６にこの正弦曲線
運動をさせることとなる。供試用加速度センサ１６はこ
の運動によって発生する加速度の大きさに応して出力を
出すため、印加加速加速度に対応する供試用加速度セン
サ１６の出力値をオンロスコープやペンレコーダなとの
出力装置によって測定されることになる。印加周波数は
ＤＣモータの回転数を変えることによって決められる。

また、正弦曲線の中でもサイクロイド曲線の最大加速度
は、単弦曲線の場合の約１３倍となるので、供試用加速
度センサ１６に同一の加速度を与えるには単弦曲線の場
合よりも小さなストロークで済むことになる。

このように上記実施例によれば、供試用加速度センサ１
６が振動の少ないリニアモータスライダ１４に保持され
ているため、振動の少ない滑らかな運動を実現すること
かでき、またＤＣモータ等の回転部分からの振動か供試
用加速度センサ１６に伝わることを遮断することかでき
、さらに往復運動時の摩擦抵抗を極力低減することかで
きるので、供試用加速度センサ１６に正弦運動特性をよ
り忠実に印加できると共に、Ｉ　Ｈｚ以下の超低周波数
領域、Ｏ，ＩＧ以下の低Ｇ領域の加速度でも高精度に測
定することかできるという効果を有する。

さらにメカニカルユニットＡはリニアモータスライダ１
４の必要とするストロークに比較して小さくすることが
できる上に、信号線１２．１３を介してリニアモータス
ライダから離れた位置に設置することができるので、設
置場所に応じてコンパクトで多様な設置方法が取れると
いう効果も有する。

なお、本実施例においてはリニアモータスライダを用い
たが、これはエアスライダ等を用いてもいっこうにかま
わない。また、供試用加速度センサ１６に与えられる運
動曲線すなわちカム１のカム曲線は、供試体である加速
度センサの種類あるいは必要とする測定値の種類に応じ
て種々に変更することができる。これらの場合でも本実
施例と同様の効果を得ることができる。

発明の効果 本発明は上記実施例から明らかなように、カムと、リン
ク機構と、マグネスケールユニットと、スライダとを用
いたことにより、マグネスケールユニットでの運動を位
置信号として検出して、この信号を歪みなく変換し、ス
ライダを駆動するため、超低周波数の運動でも、正確に
カムに創成された運動特性をスライダに設けた加速度セ
ンサに再現でき、０．５Ｈｚ以下の超低周波数領域での
加速度測定を極めて高精度に実現でき、また正弦運動を
発生する機構を小型化できるので、設置に必要なスペー
スはスライダの大きさだけでよく、設置方法の自由度を
増すという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図、第３
図、第４図はそれぞれ従来の加速度測定装置の概略構成
図である。 １・・・・・・カム、２・・・・・・出力軸、３・・・
・・・キー　４・・・・・・リンク、５・・・・・・支
点、６．７　・、、・カムフォロワ、８・・・・・・ガ
イドブロック、９・・・・・・マグネスケールスライド
軸、１０・・・・・・マグネスケール、１１・・・・・
・インターフェイス、１２．１３・・・・・・信１１．
１４・・・・・・リニアモータスライダ、１５・・・・
・・ガイド軸、１６・・・・・・供試用加速度センサ、
２０・・・・・・溝。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　他１名第１図 Ｊ　　ｎム 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　所定の運動特性を得るためのカム曲線を有するカムと
   、上記カムを回転駆動するモータと、上記カムによって
   駆動されて揺動運動をするリンク機構と、上記リンク機
   構によって駆動されて往復運動をするマグネスケールユ
   ニットと、上記マグネスケールユニットからの出力信号
   を変換するインターフェイスと、上記インターフェイス
   からの出力信号により往復直線運動をするとともに供試
   体を保持するスライダとを備えた加速度測定装置。