JP2630013B2

JP2630013B2 - 加速度測定装置

Info

Publication number: JP2630013B2
Application number: JP10841190A
Authority: JP
Inventors: 勝吾浅野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JPH046473A

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ェック等を行う加速度
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が取り付けられ、回転アーム33
の公転速度によって加速度が決められ、回転テーブル35
の自転によって印加周波数が決められ、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の関係がある。

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がセットされ、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、レバー長
ｌ、印加周波数（周期ともいう）Ｔとの関係は、のようになる。また、加速度α、重力加速度ｇ、レバー
長ｌ、落差Ｓとの関係は、α＝−（g/l）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ック用の加速度ピ
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
ような問題があった。

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
転部分が自転と公転の２種類存在するため、機械的振動
ノイズが発生しやすく、また、電気摺動接点部が存在す
るため、電気的ノイズが発生しやすい。さらに、装置が
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が困難なこ
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、0.5Hz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
タにかかるトルクが変動するため、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が難しい。

さらには、上記のいずれの加速度測定装置において
も、1Hz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
周波数が1Hz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、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る往復運動
の機械的変位を磁気的変化量に変換する変換器と、上記
変換器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
ものである。

作用したがって、本発明によれば、カムと、リンク機構
と、機械的変位を磁気的変化量に変換する変換器及びス
ライダとを用いたことで、変換器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、1Hz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ができ、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が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、ガイドブロック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極が交互に連続して並んだ構造を持つスライド
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
出す検出器であり、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。上記スライド軸９と
検出器10とでリンク機構による往復運動の機械的変位を
磁気的変化量に変換する変換器が構成される。これらメ
カニカルユニットＡの構成は、後述するリニアモータス
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、検出器10からの位置信号をリニアモータス
ライダ14を駆動する信号に変換する。14はリニアモータ
スライダであり、供試用加速度センサ16が第１図中水平
方向に加速度を印加される方向が取り付けられ、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、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）が回転し、減速機（図示せず）を介して
カム１が回転する。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を介してスライド軸９が矢印16の方向に往復直
線運動をする。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、スライド軸
９の運動を検出器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。
ここで上記位置信号を、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
大きさに応じて出力を出すため、印加加速度に対応する
供試用加速度センサ16の出力値をオシロスコープやペン
レコーダなど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1.3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
16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が
でき、またDCモータ等の回転部分からの振動が供試用加
速度センサ16に伝わることを遮断することができ、さら
に往復運動時の摩擦抵抗を極力低減することができるの
で、供試用加速度センサ16の正弦運動特性をより忠実に
印加できると共に、1Hz以下の超低周波数領域、0.1G以
下の低Ｇ領域の加速度でも高精度に測定することができ
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
14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で取れるという
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、リンク機構による往復運動の機械的変位を
磁気的変化量に変換する変換器と、スライダとを用いた
ことにより、変換器での往復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が小型化
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……スライド軸、10……検出器、11……
インターフェイス、12、13……信号線、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。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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
記リンク機構による往復運動の機械的変位を磁気的変化
量に変換する変換器と、上記変換器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。