JP2007139522A - Load displacement calculation device and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load displacement calculation device capable of generating a transformation matrix for calculating the amount of deformation from a load having high reliability, while enabling miniaturization and simplification of a device constitution. <P>SOLUTION: This load displacement calculation device 1 includes support means 16, 20 for supporting an object in the first attitude, the second attitude and the third attitude; deformation means 13, 14, 17, 22 for deforming the object in each axial direction of three mutually-orthogonal axes and in the circumferential direction of one axis among the three axes; deformation amount detection means 23, 24, 25, 26 for detecting the amount of deformation in each axial direction of the three mutually-orthogonal axes of the object and the amount of deformation in the circumferential direction of one axis among the three axes; a load detection means 19 for detecting the load in each axial direction of the three mutually-orthogonal axes of the object and the load in the circumferential direction; and a transformation matrix generation means 4a for generating the transformation matrix for calculating the amount of deformation from the load of the object based on information on the the amount of deformation of the object and information on the load. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、対象物を種々の方向に変形させたときの変形量と荷重との関係を精度良く求める技術に関する。   The present invention relates to a technique for accurately obtaining a relationship between a deformation amount and a load when an object is deformed in various directions.

従来、対象物を種々の方向に変形させたときの変形量と荷重との関係を求める方法として、対象物に、互いに直交する三つの軸(X軸、Y軸、Z軸)の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形を付与し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形量および荷重を六分力計により検出し、検出された変形量および荷重に係る情報に基づいて変形量から荷重を算出するための変換行列を生成する方法が知られている。例えば、特許文献1および特許文献2に記載の如くである。
特開2001−290848号公報 特開2004−53313号公報
Conventionally, as a method for obtaining a relationship between a deformation amount and a load when an object is deformed in various directions, the axis direction of three axes (X axis, Y axis, Z axis) orthogonal to the object and The circumferential deformation of the three axes is applied, the axial direction of the three axes orthogonal to each other, the circumferential deformation amount and the load of the three axes are detected by a six-component force meter, and the detected deformation amount and There is known a method for generating a transformation matrix for calculating a load from a deformation amount based on information on the load. For example, it is as described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
JP 2001-290848 A JP 2004-53313 A

しかし、上記従来の方法は、以下の問題を有する。
第一に、対象物に互いに直交する三つの軸(X軸、Y軸、Z軸)の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形(振動)を付与する場合には、通常は該三つの軸の軸線方向にそれぞれ並進運動する三つのアクチュエータおよび該三つの軸の周方向にそれぞれ回転運動する三つのアクチュエータを必要する。従って、装置が具備するアクチュエータの数が少なくとも六個以上となり、装置が大型化・複雑化するとともに高価なものとなる。
第二に、六分力計で互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸の周方向の変形量に係る情報、および該互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および該三つの軸の周方向の荷重に係る情報に基づいて変形量から荷重を算出するための変換行列を生成する場合、同時に取得される情報量が多くなるために高性能の演算装置を必要とするため、設備コストが増大したり、あるいは演算に要する時間が長くなる。
第三に、従来の方法や特許文献1に記載の方法は、通常は演算の負担を軽減して所要時間を短縮するために互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の成分が互いに干渉しない、あるいは一部の成分のみが互いに干渉すると仮定して変換行列を生成するが、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)には、生成された変換行列の信頼性が低くなる、すなわち当該変換行列を用いて変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良くない。
However, the conventional method has the following problems.
First, in the case where an axial direction of three axes (X axis, Y axis, Z axis) perpendicular to each other and deformation (vibration) in the circumferential direction of the three axes are given to an object, usually the three Three actuators that translate in the axial direction of one axis and three actuators that rotate in the circumferential direction of the three axes are required. Therefore, the number of actuators included in the apparatus is at least six, which increases the size and complexity of the apparatus and increases the cost.
Second, information on the amount of deformation in the axial direction of the three axes orthogonal to each other in the six force meter and the amount of deformation in the circumferential direction of the three axes, and the load in the axial direction of the three axes orthogonal to each other, and When generating a transformation matrix for calculating the load from the deformation amount based on the information related to the load in the circumferential direction of the three axes, a high-performance computing device is required because the amount of information acquired simultaneously increases. Therefore, the equipment cost increases or the time required for the calculation becomes longer.
Thirdly, the conventional method and the method described in Patent Document 1 are generally used to reduce the calculation burden and reduce the required time, so that the axial and circumferential components of the three axes orthogonal to each other interfere with each other. The transformation matrix is generated on the assumption that only some components interfere with each other. However, when the deformation amount of the object is large or the material constituting the object is highly nonlinear (deformation behavior) In the case where the load is calculated from the amount of deformation using the conversion matrix, the accuracy of the calculation result is not good.

本発明は以上の如き状況に鑑み、装置構成の小型化・簡素化を可能とし、かつ、高い信頼性を有する荷重から変形量を算出するための変換行列を生成可能な荷重変位算出装置および荷重変位算出方法を提供するものである。   In view of the circumstances as described above, the present invention enables a reduction in size and simplification of the device configuration, and a load displacement calculation device and a load capable of generating a transformation matrix for calculating a deformation amount from a highly reliable load. A displacement calculation method is provided.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、
対象物を互いに直交する複数の姿勢で支持可能な支持手段と、
前記対象物を少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させる変形手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報、に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備するものである。
That is, in claim 1,
Support means capable of supporting the object in a plurality of postures orthogonal to each other;
Deformation means for translating and deforming the object in at least one direction and twisting and deforming in at least one direction;
Deformation amount detection means for detecting over time the translation deformation amount in the direction in which the object is deformed in translation and the twist deformation amount in the direction in which the object is torsionally deformed by the deformation means;
Load detecting means for detecting over time a translation load in a direction in which the object is deformed in translation by the deformation means and a torsion load in a direction in which the object is torsionally deformed;
Information relating to the translational deformation amount and torsional deformation amount in each posture of the object detected over time by the deformation amount detection means, and the translational load in each posture of the object detected over time by the load detection means And a transformation matrix generating means for generating a transformation matrix for calculating the translational deformation amount and the torsional deformation amount from the translational load and the torsional load of the object based on the information relating to the torsional load,
It comprises.

請求項2においては、
対象物を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に90度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に90度回転した第三の姿勢で支持する支持手段と、
前記対象物を互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる変形手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備するものである。
In claim 2,
The first posture, the second posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other from the first posture, and the three postures orthogonal to each other from the second posture Support means for supporting in a third posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of one of the remaining two shafts of the two shafts;
Deformation means for deforming the object in the axial direction of three axes orthogonal to each other and in the circumferential direction of any one of the three axes;
Deformation amount detecting means for detecting the deformation amount in the axial direction of three axes orthogonal to each other of the object and the deformation amount in the circumferential direction of any one of the three axes,
Load detecting means for detecting the load in the axial direction and the load in the circumferential direction of the three orthogonal axes of the object over time;
Information on the deformation amount in the first posture, the second posture, and the third posture of the object detected over time by the deformation amount detection means, and information on the object detected over time by the load detection means. Conversion matrix generation means for generating a conversion matrix for calculating a deformation amount from the load of the object based on information on the load in the first posture, the second posture, and the third posture;
It comprises.

請求項3においては、
前記変形手段は、並進アクチュエータおよび該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構により、前記対象物を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させるものである。
In claim 3,
The deformation means deforms the object in the circumferential direction of any one of three axes orthogonal to each other by a translation actuator and a link mechanism that converts the expansion and contraction movements of the translation actuator into a rotation movement. It is.

請求項4においては、
前記変換行列生成手段により生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成手段を具備するものである。
In claim 4,
Inverse transformation matrix generation means for generating an inverse transformation matrix for calculating a load from the deformation amount of the object based on the transformation matrix generated by the transformation matrix generation means.

請求項5においては、
対象物の姿勢を互いに直交する複数の姿勢で支持し、前記複数の姿勢の各姿勢について、少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させ、前記対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出するとともに、前記対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出することを行う荷重変位検出工程と、
前記荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備するものである。
In claim 5,
The posture of the object is supported in a plurality of postures orthogonal to each other, and each posture of the plurality of postures is translated and deformed in at least one direction and twisted and deformed in at least one direction. Load displacement detection that detects the amount of deformation and the amount of twist deformation in the direction of torsional deformation over time, and detects the translational load in the direction of translational deformation of the object and the torsional load in the direction of torsional deformation over time. Process,
Based on information relating to the translational deformation amount and torsional deformation amount in each posture of the object detected over time in the load displacement detection step, and information relating to the translational load and torsional load in each posture of the object, A transformation matrix generating step for generating a transformation matrix for calculating the translational deformation amount and the torsional deformation amount from the translational load and the torsional load of the object;
It comprises.

請求項6においては、
対象物を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第一荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に90度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第二荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に90度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第三荷重変位検出工程と、
前記第一荷重変位検出工程、前記第二荷重変位検出工程および前記第三荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備するものである。
In claim 6,
The object is supported in a first posture, deformed in the axial direction of three axes orthogonal to each other and the circumferential direction of any one of the three axes, and the deformation amount in the axial direction of the three axes orthogonal to each other And a first load that detects the amount of deformation in the circumferential direction of any one of the three shafts over time and detects the load in the axial direction and the load in the circumferential direction of the three axes orthogonal to each other over time. A displacement detection step;
The object is supported in a second posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other from the first posture, and the axial directions of the three axes orthogonal to each other and the three axes. By deforming in the circumferential direction of any one of the three axes, the amount of deformation in the axial direction of three axes orthogonal to each other and the amount of deformation in the circumferential direction of any one of the three axes are detected over time. And a second load displacement detection step for detecting the axial load and the circumferential load of the three axes orthogonal to each other over time,
The object is supported in a third posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of one of the remaining two axes orthogonal to each other from the second posture, and the three axes orthogonal to each other are supported. Deform in the axial direction and the circumferential direction of any one of the three axes, and determine the amount of deformation in the axial direction of the three axes orthogonal to each other and the amount of deformation in the circumferential direction of any one of the three axes. A third load displacement detecting step for detecting the load in the axial direction and the load in the circumferential direction of the three axes orthogonal to each other with time,
Deformation amounts in the first posture, the second posture, and the third posture of the object detected over time in the first load displacement detection step, the second load displacement detection step, and the third load displacement detection step A transformation matrix for generating a transformation matrix for calculating a deformation amount from the load of the object based on the information on the object and the information on the load in the first attitude, the second attitude, and the third attitude of the object Generation process;
It comprises.

請求項7においては、
前記変換行列生成工程において生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成工程を具備するものである。
In claim 7,
An inverse transformation matrix generation step of generating an inverse transformation matrix for calculating a load from the deformation amount of the object based on the transformation matrix generated in the transformation matrix generation step.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、対象物を並進変形または捻り変形させるためのアクチュエータを少なくすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
According to the first aspect, it is possible to reduce the number of actuators for translating or twisting the object. Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus, which in turn contributes to a reduction in equipment costs.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

請求項2においては、対象物を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
In Claim 2, it is possible to use one actuator for deforming the object in the circumferential direction of three axes orthogonal to each other. Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus, which in turn contributes to a reduction in equipment costs.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

請求項3においては、簡便な構成で対象物に周方向の変形(捻り変形またはこじり変形)を付与することが可能であり、設備コストの削減に寄与する。   According to the third aspect, it is possible to impart circumferential deformation (twist deformation or twist deformation) to the object with a simple configuration, which contributes to a reduction in equipment costs.

請求項4においては、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い)逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。   In claim 4, a highly reliable inverse transformation matrix is generated that takes into account interference components in the axial direction and the circumferential direction of three axes orthogonal to each other (the accuracy of the calculation result when the load is calculated from the deformation amount is good). Is possible. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

請求項5においては、対象物を並進変形または捻り変形させるためのアクチュエータを少なくすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
According to the fifth aspect, it is possible to reduce the number of actuators for translating or twisting the object. Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus, which in turn contributes to a reduction in equipment costs.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

請求項6においては、対象物を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、当該荷重変位算出方法を行う装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to have one actuator for deforming the object in the circumferential direction of three axes orthogonal to each other. Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus that performs the load displacement calculation method, which contributes to the reduction of the equipment cost.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

請求項7においては、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い)逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。   In claim 7, a highly reliable inverse transformation matrix is generated in consideration of the interference components in the axial direction and the circumferential direction of three axes orthogonal to each other (the calculation result is accurate when the load is calculated from the deformation amount). Is possible. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

以下では、図1を用いて本発明に係る荷重変位算出装置の実施の一形態である荷重変位算出装置1の全体構成について説明する。
荷重変位算出装置1は、ゴムブッシュ2の荷重変位算出試験を行うための装置であり、加振装置3および制御装置4を具備する。
なお、以下では便宜上、互いに直交する荷重変位算出装置1の前後方向(図1における紙面に垂直な方向)をX1方向、左右方向をY1方向、上下方向をZ1方向とする右手系の三次元座標を定義し、これを用いて説明を行うこととする。
Below, the whole structure of the load displacement calculation apparatus 1 which is one Embodiment of the load displacement calculation apparatus which concerns on this invention using FIG. 1 is demonstrated.
The load displacement calculation device 1 is a device for performing a load displacement calculation test of the rubber bush 2 and includes a vibration device 3 and a control device 4.
In the following, for the sake of convenience, a right-handed three-dimensional coordinate system in which the longitudinal direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) of the load displacement calculation device 1 orthogonal to each other is X1 direction, left-right direction is Y1 direction, and vertical direction is Z1 direction. Will be used for explanation.

以下では、図2、図3および図4を用いてゴムブッシュ2について説明する。
ゴムブッシュ2は本発明に係る対象物の実施の一形態である。ここで、本発明に係る「対象物」は、荷重変位算出(受けた荷重と変形量の関係の算出)の対象となるものである。
ゴムブッシュ2は、制振のために自動車のエンジンとフレームの間や自動車のサスペンションとフレームの間等に介装される部材であり、ブッシュ部2a、内筒2b、外筒2cを具備する。
ブッシュ部2aはゴムからなる略円柱形状の部材である。ブッシュ部2aの略中央部には上下の平面を貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔に内筒2bが貫装される。また、ブッシュ部2aには外筒2cが外嵌される。さらに、ブッシュ部2aには上下の平面を貫通する空洞2d・2eが形成される。
内筒2bおよび外筒2cは鉄鋼材料からなる略円筒形状の部材である。
なお、本実施例のブッシュ部2aはゴムで構成されるが、弾性変形し得る他の材料、例えばエラストマーや樹脂等で構成しても良い。
また、本実施例の内筒2bおよび外筒2cは鉄鋼材料で構成されるが、ブッシュ部2aよりも高い強度を有する他の材料、例えばチタン合金やアルミニウム合金等で構成しても良い。
なお、以下では便宜上、ゴムブッシュ2の内筒2bの軸線方向をX2方向、X2方向と直交する方向をY2方向、X2方向およびY2方向の両方と直交する方向をZ2方向とする右手系の三次元座標を定義し、これを用いて説明を行うこととする。
Below, the rubber bush 2 is demonstrated using FIG.2, FIG3 and FIG.4.
The rubber bush 2 is an embodiment of an object according to the present invention. Here, the “object” according to the present invention is an object of load displacement calculation (calculation of the relationship between received load and deformation amount).
The rubber bush 2 is a member interposed between the engine and the frame of the automobile or between the suspension and the frame of the automobile for vibration suppression, and includes a bush portion 2a, an inner cylinder 2b, and an outer cylinder 2c.
The bush portion 2a is a substantially cylindrical member made of rubber. A through hole penetrating the upper and lower planes is formed in a substantially central portion of the bush portion 2a, and the inner cylinder 2b is inserted through the through hole. An outer cylinder 2c is fitted on the bush portion 2a. Further, cavities 2d and 2e penetrating the upper and lower planes are formed in the bush portion 2a.
The inner cylinder 2b and the outer cylinder 2c are substantially cylindrical members made of a steel material.
In addition, although the bush part 2a of a present Example is comprised with rubber | gum, you may comprise with other materials which can be elastically deformed, for example, an elastomer, resin, etc.
Moreover, although the inner cylinder 2b and the outer cylinder 2c of a present Example are comprised with a steel material, you may comprise with another material which has higher intensity | strength than the bush part 2a, for example, a titanium alloy, an aluminum alloy, etc.
In the following, for the sake of convenience, a right-handed tertiary system in which the axial direction of the inner cylinder 2b of the rubber bush 2 is the X2 direction, the direction orthogonal to the X2 direction is the Y2 direction, and the direction orthogonal to both the X2 direction and the Y2 direction is the Z2 direction. The original coordinates are defined and used for the explanation.

以下では、図1および図5を用いて加振装置3について説明する。
加振装置3は、主として支持脚10・10・10・10(図1において紙面奥側の支持脚10は紙面手前側の支持脚10に隠れている)、メインフレーム11、加振台12、X軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、回転盤15、加振台側固定治具16、Z軸並進シリンダ17・17・17・17、アッパーフレーム18、六分力計19、六分力計側固定治具20、リンク機構21、Z軸回転シリンダ22等を具備する。
なお、図5においては説明の便宜上、加振台側固定治具16、紙面手前側のZ軸並進シリンダ17、アッパーフレーム18、六分力計19、六分力計側固定治具20を省略している。
Below, the vibration apparatus 3 is demonstrated using FIG. 1 and FIG.
The vibration device 3 mainly includes support legs 10, 10, 10, 10 (in FIG. 1, the support leg 10 on the back side of the paper is hidden by the support leg 10 on the front side of the paper), the main frame 11, the vibration table 12, X-axis translation cylinder 13, Y-axis translation cylinder 14, turntable 15, vibration table fixing jig 16, Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17, upper frame 18, six-component force meter 19, six-component force A meter-side fixing jig 20, a link mechanism 21, a Z-axis rotating cylinder 22, and the like are provided.
In FIG. 5, for convenience of explanation, the vibration table side fixing jig 16, the Z-axis translation cylinder 17 on the front side of the paper, the upper frame 18, the six component force meter 19, and the six component force meter side fixing jig 20 are omitted. is doing.

支持脚10・10・10・10は荷重変位算出装置1の下部を成す構造体である。支持脚10・10・10・10は下端が地面に固定され、上端にはブッシュ10a・10a・10a・10aが設けられている。   The support legs 10, 10, 10, and 10 are structures that form the lower part of the load displacement calculation device 1. The lower ends of the support legs 10, 10, 10, 10 are fixed to the ground, and bushes 10a, 10a, 10a, 10a are provided at the upper ends.

メインフレーム11は荷重変位算出装置1の上下略中央部を成す構造体である。メインフレーム11はブッシュ10a・10a・10a・10aを介して支持脚10・10・10・10に支持される。メインフレーム11の内部にはメインフレーム11の上面略中央部に開口した空間が設けられる。   The main frame 11 is a structure that forms the substantially upper and lower central portions of the load displacement calculating device 1. The main frame 11 is supported by the support legs 10, 10, 10, 10 through bushes 10 a, 10 a, 10 a, 10 a. Inside the main frame 11, a space opened at a substantially central portion of the upper surface of the main frame 11 is provided.

加振台12はメインフレーム11に設けられた空間に水平面上でスライド可能(X1軸の方向およびY1軸の方向に移動可能)かつ鉛直方向に移動不能に収容される部材である。加振台12の上面はメインフレーム11の上面に突出している。   The vibration table 12 is a member that is slidable on a horizontal plane in a space provided in the main frame 11 (movable in the X1 axis direction and the Y1 axis direction) and immovable in the vertical direction. The upper surface of the vibration table 12 protrudes from the upper surface of the main frame 11.

X軸並進シリンダ13は復動式の油圧シリンダである。X軸並進シリンダ13のシリンダ本体は加振台12の一側面に固定され、シリンダロッドの先端部は加振台12に係合する。X軸並進シリンダ13が伸長および収縮を行うことにより、加振台12はX1方向に並進運動(振動)する。   The X-axis translation cylinder 13 is a backward-acting hydraulic cylinder. The cylinder body of the X-axis translation cylinder 13 is fixed to one side surface of the vibration table 12, and the tip of the cylinder rod engages with the vibration table 12. As the X-axis translation cylinder 13 extends and contracts, the vibration table 12 translates (vibrates) in the X1 direction.

Y軸並進シリンダ14は復動式の油圧シリンダである。Y軸並進シリンダ14のシリンダ本体は加振台12の一側面に固定され、シリンダロッドの先端部は加振台12に係合する。Y軸並進シリンダ14が伸長および収縮を行うことにより、加振台12はY1方向に並進運動(振動)する。   The Y-axis translation cylinder 14 is a backward-acting hydraulic cylinder. The cylinder body of the Y-axis translation cylinder 14 is fixed to one side surface of the vibration table 12, and the tip of the cylinder rod is engaged with the vibration table 12. As the Y-axis translation cylinder 14 expands and contracts, the vibration table 12 translates (vibrates) in the Y1 direction.

回転盤15は略円盤形状の部材であり、加振台12の上面の略中央部にZ1軸の周方向に回転可能かつZ1軸の軸線方向に摺動不能に軸支される。   The turntable 15 is a substantially disk-shaped member, and is supported at a substantially central portion of the upper surface of the vibration table 12 so as to be rotatable in the circumferential direction of the Z1 axis and not slidable in the axial direction of the Z1 axis.

加振台側固定治具16はゴムブッシュ2を加振台12に固定し、所望の姿勢(後述する「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」)に支持するための部材であり、回転盤15の上面に固定される。   The vibration table side fixing jig 16 fixes the rubber bush 2 to the vibration table 12, and supports it in desired postures ("first posture", "second posture" and "third posture" described later). And is fixed to the upper surface of the turntable 15.

Z軸並進シリンダ17・17・17・17は復動式の油圧シリンダである。Z軸並進シリンダ17・17・17・17の下端はそれぞれメインフレーム11の上面の四隅に固定される。
Z軸並進シリンダ17・17・17・17が伸長および収縮を行うことにより、アッパーフレーム18、六分力計19および六分力計側固定治具20はZ1方向に並進運動(振動)する。
The Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 are backward-acting hydraulic cylinders. The lower ends of the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 are respectively fixed to the four corners of the upper surface of the main frame 11.
When the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 extend and contract, the upper frame 18, the six-component force meter 19, and the six-component force meter side fixing jig 20 translate (vibrate) in the Z1 direction.

アッパーフレーム18は荷重変位算出装置1の上部を成す構造体であり、Z軸並進シリンダ17・17・17・17の上端に固定されて加振台12の上方に配置される。   The upper frame 18 is a structure that forms the upper part of the load displacement calculation device 1, and is fixed above the upper ends of the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 and disposed above the vibration table 12.

六分力計19はX1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向の荷重(並進荷重)、並びにX1軸、Y1軸およびZ1軸の周方向の荷重(回転荷重)の計六つの荷重を経時的に検出するものであり、アッパーフレーム18の下面略中央部に設けられる。
六分力計19は専用品でも良く、市販の六分力計で構成しても良い。
The six-component force meter 19 has a total of six loads, including the X1 axis, Y1 axis, and Z1 axis load in the axial direction (translational load), and the X1 axis, Y1 axis, and Z1 axis circumferential loads (rotational load). And is provided at a substantially central portion of the lower surface of the upper frame 18.
The six component force meter 19 may be a dedicated product or may be a commercially available six component force meter.

六分力計側固定治具20はゴムブッシュ2を六分力計19に固定し、所望の姿勢(後述する「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」)に支持するための部材であり、六分力計19の下面に固定される。   The six-component force meter side fixing jig 20 fixes the rubber bush 2 to the six-component force meter 19, and a desired posture ("first posture", "second posture" and "third posture" described later)). And is fixed to the lower surface of the six-component force meter 19.

本実施例の場合、六分力計19は、六分力計側固定治具20に加わるX1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向の荷重(並進荷重)、並びにX1軸、Y1軸およびZ1軸の周方向の荷重(回転荷重;トルク)の計六つの荷重を検出することにより、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に支持されたゴムブッシュ2に加わるX1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向の荷重(並進荷重)、並びにX1軸、Y1軸およびZ1軸の周方向の荷重(回転荷重;トルク)の計六つの荷重を検出する。   In the case of the present embodiment, the six-component force meter 19 includes X1-axis, Y1-axis, and Z1-axis axial loads (translation loads) applied to the six-component force meter-side fixing jig 20, and the X1-axis, Y1-axis, and Z1. By detecting a total of six loads in the circumferential direction of the shaft (rotational load; torque), the load is applied to the rubber bush 2 supported by the vibration table side fixing jig 16 and the six component force meter side fixing jig 20. A total of six loads are detected: X1 axis, Y1 axis and Z1 axis load in the axial direction (translational load), and X1 axis, Y1 axis and Z1 axis circumferential loads (rotational load; torque).

図5に示す如く、リンク機構21はロッド21a、ロッド21b、回動アーム21c等を具備する。
ロッド21aおよびロッド21bは棒状の部材であり、その一端はそれぞれ回転盤15の周縁部に回動可能に枢着される。
回動アーム21cは背の低い二等辺三角形状の部材であり、回動アーム21cの底辺の長さは回転盤15の直径と略同じである。回動アーム21cの底辺の両端部にはロッド21aおよびロッド21bの他端が回動可能に枢着される。回動アーム21cの底辺の略中央部は加振台12の上面の周縁部にZ1軸の周方向に回転可能に軸支される。
As shown in FIG. 5, the link mechanism 21 includes a rod 21a, a rod 21b, a rotating arm 21c, and the like.
The rod 21a and the rod 21b are rod-shaped members, and one ends of the rod 21a and the rod 21b are pivotally attached to the peripheral edge of the rotating disk 15, respectively.
The rotating arm 21 c is a short isosceles triangular member, and the length of the bottom side of the rotating arm 21 c is substantially the same as the diameter of the rotating disk 15. The other end of the rod 21a and the rod 21b is pivotally attached to both ends of the bottom side of the rotating arm 21c. A substantially central portion of the bottom side of the rotating arm 21c is pivotally supported on the peripheral portion of the upper surface of the vibration table 12 so as to be rotatable in the circumferential direction of the Z1 axis.

Z軸回転シリンダ22は復動式の油圧シリンダである。Z軸回転シリンダ22のシリンダ本体はステー22aにより加振台12に固定され、Z軸回転シリンダ22のシリンダロッドの先端部は回動アーム21cの頂点部に回動可能に枢着される。
Z軸回転シリンダ22が伸長および収縮を行うことにより、回動アーム21cがZ1軸の周方向に往復回動し、これに連動して回転盤もZ1軸の周方向に往復回動する。
The Z-axis rotating cylinder 22 is a backward-acting hydraulic cylinder. The cylinder body of the Z-axis rotary cylinder 22 is fixed to the vibration table 12 by a stay 22a, and the tip of the cylinder rod of the Z-axis rotary cylinder 22 is pivotally attached to the apex of the rotary arm 21c.
When the Z-axis rotating cylinder 22 extends and contracts, the rotating arm 21c reciprocates in the circumferential direction of the Z1 axis, and in conjunction with this, the rotating disk also reciprocates in the circumferential direction of the Z1 axis.

X軸並進センサ23はX軸並進シリンダ13の伸長量(または収縮量)、ひいては、ゴムブッシュ2のX1軸の軸線方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のX軸並進センサ23は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではX軸並進シリンダ13の伸長量を検出することによりゴムブッシュ2のX1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム11に対する加振台12のX1軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ2のX1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
The X-axis translation sensor 23 detects the amount of expansion (or contraction) of the X-axis translation cylinder 13 and, in turn, the amount of deformation in the axial direction of the X1 axis of the rubber bush 2 over time.
The X-axis translation sensor 23 of the present embodiment is composed of an optical linear scale, but an electromagnetic differential transformer, an electromagnetic linear scale, an electromagnetic magnescale, a direct acting potentiometer, and an optical linear scale. You may comprise with another sensor which can detect the displacement amount of linear motion, such as an encoder.
In this embodiment, the amount of deformation in the axial direction of the X1 axis of the rubber bush 2 is detected by detecting the extension amount of the X axis translation cylinder 13. However, the X1 axis of the vibration table 12 with respect to the main frame 11 is detected. The amount of deformation in the axial direction of the X1 axis of the rubber bush 2 may be detected by detecting the amount of movement in the axial direction.

Y軸並進センサ24はY軸並進シリンダ14の伸長量(または収縮量)、ひいては、ゴムブッシュ2のY1軸の軸線方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のY軸並進センサ24は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではY軸並進シリンダ14の伸長量を検出することによりゴムブッシュ2のY1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム11に対する加振台12のY1軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ2のY1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
The Y-axis translation sensor 24 detects the amount of expansion (or contraction) of the Y-axis translation cylinder 14 and, in turn, the amount of deformation in the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 over time.
The Y-axis translation sensor 24 of this embodiment is composed of an optical linear scale, but an electromagnetic differential transformer, an electromagnetic linear scale, an electromagnetic magnescale, a direct acting potentiometer, an optical linear scale. You may comprise with another sensor which can detect the displacement amount of linear motion, such as an encoder.
In this embodiment, the amount of deformation in the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 is detected by detecting the amount of extension of the Y-axis translation cylinder 14, but the Y1 axis of the vibration table 12 with respect to the main frame 11 is used. The amount of deformation in the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 may be detected by detecting the amount of movement in the axial direction.

Z軸並進センサ25はZ軸並進シリンダ17・17・17・17の伸長量(または収縮量)、ひいては、ゴムブッシュ2のZ1軸の軸線方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のZ軸並進センサ25は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではZ軸並進シリンダ17・17・17・17の伸長量を検出することによりゴムブッシュ2のZ1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム11に対するアッパーフレーム18のZ1軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ2のZ1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
The Z-axis translation sensor 25 detects the amount of expansion (or contraction) of the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17, and consequently the amount of deformation in the axial direction of the Z1 axis of the rubber bush 2 over time.
The Z-axis translation sensor 25 of the present embodiment is composed of an optical linear scale, but an electromagnetic differential transformer, an electromagnetic linear scale, an electromagnetic magnescale, a direct acting potentiometer, an optical linear scale. You may comprise with another sensor which can detect the displacement amount of linear motion, such as an encoder.
In this embodiment, the amount of deformation in the axial direction of the Z1 axis of the rubber bush 2 is detected by detecting the amount of extension of the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17. A configuration may be adopted in which the amount of deformation of the rubber bush 2 in the axial direction of the Z1 axis is detected by detecting the amount of movement of the frame 18 in the axial direction of the Z1 axis.

Z軸回転センサ26はZ軸回転シリンダ22の伸長量(または収縮量)、ひいては、ゴムブッシュ2のZ1軸の周方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のZ軸回転センサ26は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではZ軸回転シリンダ22の伸長量を検出することによりゴムブッシュ2のZ1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、加振台12に対する回転盤15のZ1軸の周方向の回転量(回転角)を検出することによりゴムブッシュ2のZ1軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。この場合、Z軸回転センサ26の他の実施例としては電磁気式のシンクロやレゾルバ、回転型のポテンショメータ、光学式のエンコーダやポテンショメータ等が挙げられる。
The Z-axis rotation sensor 26 detects the amount of expansion (or contraction) of the Z-axis rotation cylinder 22 and, in turn, the amount of deformation of the rubber bush 2 in the circumferential direction of the Z1 axis.
The Z-axis rotation sensor 26 of the present embodiment is composed of an optical linear scale, but an electromagnetic differential transformer, an electromagnetic linear scale, an electromagnetic magnescale, a direct acting potentiometer, and an optical linear scale. You may comprise with another sensor which can detect the displacement amount of linear motion, such as an encoder.
In this embodiment, the amount of deformation in the axial direction of the Z1 axis of the rubber bush 2 is detected by detecting the amount of extension of the Z-axis rotating cylinder 22, but the Z1 axis of the turntable 15 with respect to the vibration table 12 is detected. The amount of deformation in the axial direction of the Z1 axis of the rubber bush 2 may be detected by detecting the amount of rotation (rotation angle) in the circumferential direction. In this case, other examples of the Z-axis rotation sensor 26 include an electromagnetic synchro and resolver, a rotary potentiometer, an optical encoder and a potentiometer.

以下では、図1、図6、図7、図8、図9、図10および図11を用いて加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20へのゴムブッシュ2の固定方法について説明する。
本実施例の加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20は、ゴムブッシュ2を「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」の三つの姿勢で固定することが可能である。以下、「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」について説明する。
Hereinafter, the rubber bush 2 to the vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side fixing jig 20 will be described with reference to FIGS. 1, 6, 7, 8, 9, 10, and 11. A fixing method will be described.
The vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side fixing jig 20 of the present embodiment are configured so that the rubber bush 2 is moved into three parts of “first attitude”, “second attitude”, and “third attitude”. It can be fixed in one posture. The “first posture”, “second posture”, and “third posture” will be described below.

図6および図7に示す如く、本実施例における「第一の姿勢」は、加振装置3のX1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のX2軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置3のY1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のY2軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置3のZ1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のZ2軸の軸線方向とが略平行となる姿勢である。
図6に示す如く、ゴムブッシュ2の内筒2bは、六分力計側固定治具20に対して、X1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向に相対移動不能、かつZ1軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ2の外筒2cは、加振台側固定治具16に対して、X1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向に相対移動不能、かつZ1軸の周方向に相対回転不能に固定される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the “first posture” in the present embodiment is such that the axial direction of the X1 axis of the vibration device 3 and the axial direction of the X2 axis of the rubber bush 2 are substantially parallel. 3 in which the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 is substantially parallel to the axial direction of the Y2 axis of the rubber bush 2, and the axial direction of the Z1 axis of the vibration device 3 is substantially parallel to the axial direction of the Z2 axis of the rubber bush 2. It is.
As shown in FIG. 6, the inner cylinder 2b of the rubber bush 2 is not relatively movable in the axial directions of the X1, Y1, and Z1 axes with respect to the six-component force meter side fixing jig 20, and the circumferential direction of the Z1 axis. It is fixed so that it cannot rotate relative to it. In addition, the outer cylinder 2c of the rubber bush 2 is not relatively movable in the axial direction of the X1, Y1, and Z1 axes with respect to the vibration table side fixing jig 16, and is not relatively rotatable in the circumferential direction of the Z1 axis. Fixed.

ゴムブッシュ2が本実施例における「第一の姿勢」で固定されているとき、X軸並進シリンダ13およびY軸並進シリンダ14が伸長および収縮を行うことにより加振台12がメインフレーム11に対してX1軸およびY1軸の軸線方向に移動すると、加振台側固定治具16が六分力計側固定治具20に対してX1軸およびY1軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、X1軸およびY1軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ2のX2軸およびY2軸の軸線方向に変形する。
When the rubber bush 2 is fixed in the “first position” in the present embodiment, the X-axis translation cylinder 13 and the Y-axis translation cylinder 14 extend and contract, so that the vibration table 12 moves relative to the main frame 11. When moving in the axial direction of the X1 axis and the Y1 axis, the vibration table side fixing jig 16 moves in the axial direction of the X1 axis and the Y1 axis with respect to the six component force meter side fixing jig 20.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is deformed in the axial directions of the X1 axis and the Y1 axis, more strictly in the axial directions of the X2 axis and the Y2 axis of the rubber bush 2.

また、ゴムブッシュ2が本実施例における「第一の姿勢」で固定されているとき、Z軸並進シリンダ17・17・17・17が伸長および収縮を行うことによりアッパーフレーム18が加振台12に対してZ1軸の軸線方向に移動すると、六分力計側固定治具20が加振台側固定治具16に対してZ1軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、Z1軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ2のZ2軸の軸線方向に変形する。
Further, when the rubber bush 2 is fixed in the “first posture” in the present embodiment, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 are expanded and contracted, whereby the upper frame 18 is moved to the vibration table 12. With respect to the Z1 axis, the six-component force meter side fixing jig 20 moves relative to the vibration table side fixing jig 16 in the Z1 axis direction.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is deformed in the axial direction of the Z1 axis, more strictly in the axial direction of the Z2 axis of the rubber bush 2.

さらに、ゴムブッシュ2が本実施例における「第一の姿勢」で固定されているとき、Z軸回転シリンダ22が伸長および収縮を行うことにより回転盤15がZ1軸の周方向に回転すると、加振台側固定治具16が六分力計側固定治具20に対してZ1軸の周方向に回転する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、Z1軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ2のZ2軸の周方向に捻り変形する。
Further, when the rubber bush 2 is fixed in the “first position” in the present embodiment, if the rotating disk 15 rotates in the circumferential direction of the Z1 axis due to the Z-axis rotating cylinder 22 extending and contracting, the additional force is applied. The shaking base side fixing jig 16 rotates in the circumferential direction of the Z1 axis with respect to the six component force gauge side fixing jig 20.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is twisted and deformed in the circumferential direction of the Z1 axis, more strictly in the circumferential direction of the Z2 axis of the rubber bush 2.

図8および図9に示す如く、本実施例における「第二の姿勢」は、加振装置3のX1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のX2軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置3のY1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のZ2軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置3のZ1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のY2軸の軸線方向とが略平行となる姿勢である。
すなわち、本実施例における「第二の姿勢」は、本実施例における「第一の姿勢」にあったゴムブッシュ2を加振装置3のX1軸の周方向に90度回転した姿勢である。
図8に示す如く、ゴムブッシュ2の内筒2bは、六分力計側固定治具20に対して、X1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向に相対移動不能、かつZ1軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ2の外筒2cは、加振台側固定治具16に対して、X1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向に相対移動不能、かつZ1軸の周方向に相対回転不能に固定される。
As shown in FIGS. 8 and 9, the “second posture” in the present embodiment is such that the axial direction of the X1 axis of the vibration device 3 and the axial direction of the X2 axis of the rubber bush 2 are substantially parallel. 3 in which the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 is substantially parallel to the axial direction of the Z2 axis of the rubber bush 2, and the axial direction of the Z1 axis of the vibration device 3 is substantially parallel to the axial direction of the Y2 axis of the rubber bush 2. It is.
That is, the “second posture” in the present embodiment is a posture in which the rubber bush 2 that was in the “first posture” in the present embodiment is rotated 90 degrees in the circumferential direction of the X1 axis of the vibration device 3.
As shown in FIG. 8, the inner cylinder 2b of the rubber bush 2 is not relatively movable in the axial directions of the X1, Y1, and Z1 axes with respect to the six-component force meter side fixing jig 20, and the circumferential direction of the Z1 axis. It is fixed so that it cannot rotate relative to it. In addition, the outer cylinder 2c of the rubber bush 2 is not relatively movable in the axial direction of the X1, Y1, and Z1 axes with respect to the vibration table side fixing jig 16, and is not relatively rotatable in the circumferential direction of the Z1 axis. Fixed.

ゴムブッシュ2が本実施例における「第二の姿勢」で固定されているとき、X軸並進シリンダ13およびY軸並進シリンダ14が伸長および収縮を行うことにより加振台12がメインフレーム11に対してX1軸およびY1軸の軸線方向に移動すると、加振台側固定治具16が六分力計側固定治具20に対してX1軸およびY1軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、X1軸およびY1軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ2のX2軸およびZ2軸の軸線方向に変形する。
When the rubber bush 2 is fixed in the “second posture” in the present embodiment, the X-axis translation cylinder 13 and the Y-axis translation cylinder 14 are expanded and contracted, whereby the vibration table 12 is moved relative to the main frame 11. When moving in the axial direction of the X1 axis and the Y1 axis, the vibration table side fixing jig 16 moves in the axial direction of the X1 axis and the Y1 axis with respect to the six component force meter side fixing jig 20.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is deformed in the axial directions of the X1 axis and the Y1 axis, more strictly in the axial directions of the X2 axis and the Z2 axis of the rubber bush 2.

また、ゴムブッシュ2が本実施例における「第二の姿勢」で固定されているとき、Z軸並進シリンダ17・17・17・17が伸長および収縮を行うことによりアッパーフレーム18が加振台12に対してZ1軸の軸線方向に移動すると、六分力計側固定治具20が加振台側固定治具16に対してZ1軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、Z1軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ2のY2軸の軸線方向に変形する。
Further, when the rubber bush 2 is fixed in the “second posture” in the present embodiment, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 are expanded and contracted, whereby the upper frame 18 is moved to the vibration table 12. With respect to the Z1 axis, the six-component force meter side fixing jig 20 moves relative to the vibration table side fixing jig 16 in the Z1 axis direction.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is deformed in the axial direction of the Z1 axis, more strictly in the axial direction of the Y2 axis of the rubber bush 2.

さらに、ゴムブッシュ2が本実施例における「第二の姿勢」で固定されているとき、Z軸回転シリンダ22が伸長および収縮を行うことにより回転盤15がZ1軸の周方向に回転すると、加振台側固定治具16が六分力計側固定治具20に対してZ1軸の周方向に回転する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、Z1軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ2のY2軸の周方向にこじり変形する。
Further, when the rubber bush 2 is fixed in the “second posture” in the present embodiment, when the rotary disk 15 rotates in the circumferential direction of the Z1 axis due to the Z-axis rotating cylinder 22 extending and contracting, an additional force is applied. The shaking base side fixing jig 16 rotates in the circumferential direction of the Z1 axis with respect to the six component force gauge side fixing jig 20.
As a result, the rubber bush 2 (especially the bush portion 2a) is deformed by twisting in the circumferential direction of the Z1 axis, more strictly in the circumferential direction of the Y2 axis of the rubber bush 2.

図10および図11に示す如く、本実施例における「第三の姿勢」は、加振装置3のX1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のY2軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置3のY1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のZ2軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置3のZ1軸の軸線方向とゴムブッシュ2のX2軸の軸線方向とが略平行となる姿勢である。
すなわち、本実施例における「第三の姿勢」は、本実施例における「第二の姿勢」にあったゴムブッシュ2を加振装置3のY1軸の周方向に90度回転した姿勢である。
図10に示す如く、ゴムブッシュ2の内筒2bは、六分力計側固定治具20に対して、X1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向に相対移動不能、かつZ1軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ2の外筒2cは、加振台側固定治具16に対して、X1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向に相対移動不能、かつZ1軸の周方向に相対回転不能に固定される。
As shown in FIGS. 10 and 11, the “third posture” in the present embodiment is such that the axial direction of the X1 axis of the vibration device 3 and the axial direction of the Y2 axis of the rubber bush 2 are substantially parallel. 3 in which the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 is substantially parallel to the axial direction of the Z2 axis of the rubber bush 2, and the axial direction of the Z1 axis of the vibration device 3 is substantially parallel to the axial direction of the X2 axis of the rubber bush 2. It is.
That is, the “third posture” in the present embodiment is a posture in which the rubber bush 2 that was in the “second posture” in the present embodiment is rotated 90 degrees in the circumferential direction of the Y1 axis of the vibration device 3.
As shown in FIG. 10, the inner cylinder 2b of the rubber bush 2 is not relatively movable in the axial directions of the X1, Y1, and Z1 axes with respect to the six-component force meter side fixing jig 20, and the circumferential direction of the Z1 axis. It is fixed so that it cannot rotate relative to it. In addition, the outer cylinder 2c of the rubber bush 2 is not relatively movable in the axial direction of the X1, Y1, and Z1 axes with respect to the vibration table side fixing jig 16, and is not relatively rotatable in the circumferential direction of the Z1 axis. Fixed.

ゴムブッシュ2が本実施例における「第三の姿勢」で固定されているとき、X軸並進シリンダ13およびY軸並進シリンダ14が伸長および収縮を行うことにより加振台12がメインフレーム11に対してX1軸およびY1軸の軸線方向に移動すると、加振台側固定治具16が六分力計側固定治具20に対してX1軸およびY1軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、X1軸およびY1軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ2のY2軸およびZ2軸の軸線方向に変形する。
When the rubber bush 2 is fixed in the “third posture” in the present embodiment, the X-axis translation cylinder 13 and the Y-axis translation cylinder 14 are expanded and contracted, so that the vibration table 12 is relative to the main frame 11. When moving in the axial direction of the X1 axis and the Y1 axis, the vibration table side fixing jig 16 moves in the axial direction of the X1 axis and the Y1 axis with respect to the six component force meter side fixing jig 20.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is deformed in the axial directions of the X1 axis and the Y1 axis, more strictly in the axial directions of the Y2 axis and the Z2 axis of the rubber bush 2.

また、ゴムブッシュ2が本実施例における「第三の姿勢」で固定されているとき、Z軸並進シリンダ17・17・17・17が伸長および収縮を行うことによりアッパーフレーム18が加振台12に対してZ1軸の軸線方向に移動すると、六分力計側固定治具20が加振台側固定治具16に対してZ1軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、Z1軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ2のX2軸の軸線方向に変形する。
Further, when the rubber bush 2 is fixed in the “third posture” in the present embodiment, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 are expanded and contracted, whereby the upper frame 18 is moved to the vibration table 12. With respect to the Z1 axis, the six-component force meter side fixing jig 20 moves relative to the vibration table side fixing jig 16 in the Z1 axis direction.
As a result, the rubber bush 2 (particularly the bush portion 2a) is deformed in the axial direction of the Z1 axis, more strictly in the axial direction of the X2 axis of the rubber bush 2.

さらに、ゴムブッシュ2が本実施例における「第三の姿勢」で固定されているとき、Z軸回転シリンダ22が伸長および収縮を行うことにより回転盤15がZ1軸の周方向に回転すると、加振台側固定治具16が六分力計側固定治具20に対してZ1軸の周方向に回転する。
その結果、ゴムブッシュ2(特にブッシュ部2a)は、Z1軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ2のX2軸の周方向にこじり変形する。
Further, when the rubber bush 2 is fixed in the “third posture” in the present embodiment, if the rotating plate 15 rotates in the circumferential direction of the Z1 axis by the Z-axis rotating cylinder 22 extending and contracting, the additional force is applied. The shaking base side fixing jig 16 rotates in the circumferential direction of the Z1 axis with respect to the six component force gauge side fixing jig 20.
As a result, the rubber bush 2 (especially the bush portion 2a) is deformed by twisting in the circumferential direction of the Z1 axis, more strictly in the circumferential direction of the X2 axis of the rubber bush 2.

なお、本実施例ではゴムブッシュ2が第一の姿勢から第二の姿勢に移行するときにX1軸の周方向に90度回転し、第二の姿勢から第三の姿勢に移行するときにX1と異なるY1軸の周方向に90度回転する構成としたが、回転する軸の組み合わせは異なる二つの軸からなる別の組み合わせ(同じ軸の周方向に二度90度回転する組み合わせを除く)でも良い。例えば、第一の姿勢から第二の姿勢に移行するときにZ1軸の周方向に90度回転し、第二の姿勢から第三の姿勢に移行するときにX1軸の周方向に90度回転する構成とすることも可能である。
また、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20の形状は特に限定されず、対象物の形状等に応じて適宜選択される。
In this embodiment, the rubber bush 2 rotates 90 degrees in the circumferential direction of the X1 axis when shifting from the first position to the second position, and X1 when shifting from the second position to the third position. It is configured to rotate 90 degrees in the circumferential direction of the Y1 axis different from the above, but the combination of rotating axes may be another combination consisting of two different axes (excluding the combination rotating 90 degrees twice in the circumferential direction of the same axis) good. For example, when shifting from the first position to the second position, it rotates 90 degrees in the circumferential direction of the Z1 axis, and when shifting from the second position to the third position, it rotates 90 degrees in the circumferential direction of the X1 axis. It is also possible to adopt a configuration.
Further, the shapes of the vibration table side fixing jig 16 and the six component force meter side fixing jig 20 are not particularly limited, and are appropriately selected according to the shape of the object.

以下では、図1を用いて制御装置4について説明する。
制御装置4は加振装置3の種々の動作の制御を行うとともに、後で詳述する荷重変位算出を行うものである。制御装置4は主として制御部4a、入力部4b、表示部4c等を具備する。
Below, the control apparatus 4 is demonstrated using FIG.
The control device 4 controls various operations of the vibration device 3 and calculates load displacement, which will be described in detail later. The control device 4 mainly includes a control unit 4a, an input unit 4b, a display unit 4c, and the like.

制御部4aは、加振装置3の種々の動作に係るプログラム(加振プログラム)、荷重変位算出に係るプログラム(荷重変位算出プログラム)等を格納する格納手段、該プログラム等を展開する展開手段、該プログラム等に従って所定の演算を行う演算手段、演算結果等を記憶する記憶手段等を具備する。   The control unit 4a includes a storage unit that stores a program (vibration program) related to various operations of the excitation device 3, a program (load displacement calculation program) related to load displacement calculation, and a deployment unit that expands the program. Computation means for performing predetermined computations according to the program, storage means for storing computation results, and the like are provided.

制御部4aは、より具体的にはCPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
また、制御部4aは専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
More specifically, the control unit 4a may be configured such that a CPU, ROM, RAM, HDD, or the like is connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
The control unit 4a may be a dedicated product, but can also be achieved by using a commercially available personal computer or workstation.

制御部4aは、加振装置3が具備する種々のセンサ群および種々のアクチュエータ群に接続され、予め格納された加振プログラムに基づいて加振装置3の種々の動作を制御することが可能である。   The control unit 4a is connected to various sensor groups and various actuator groups included in the vibration device 3, and can control various operations of the vibration device 3 based on a vibration program stored in advance. is there.

制御部4aは、X軸並進センサ23に接続され、X軸並進センサ23が検出したX軸並進シリンダ13の伸長量(または収縮量)、ひいては、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に支持されたゴムブッシュ2のX1軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部4aは、Y軸並進センサ24に接続され、Y軸並進センサ24が検出したY軸並進シリンダ14の伸長量(または収縮量)、ひいては、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に支持されたゴムブッシュ2のY1軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部4aは、Z軸並進センサ25に接続され、Z軸並進シリンダ17・17・17・17の伸長量(または収縮量)、ひいては、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に支持されたゴムブッシュ2のZ1軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部4aは、Z軸回転センサ26に接続され、Z軸回転センサ26が検出したZ軸回転シリンダ22の伸長量(または収縮量)、ひいては、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に支持されたゴムブッシュ2のZ1軸の周方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部4aは、六分力計19に接続され、六分力計19が検出したゴムブッシュ2に加わるX1軸、Y1軸およびZ1軸の軸線方向の荷重(並進荷重)、並びにX1軸、Y1軸およびZ1軸の周方向の荷重(回転荷重)の計六つの荷重に係る情報を取得する。
The control unit 4a is connected to the X-axis translation sensor 23, and the extension amount (or contraction amount) of the X-axis translation cylinder 13 detected by the X-axis translation sensor 23. As a result, the vibration table side fixing jig 16 and the six component force It is possible to acquire information related to the amount of deformation in the axial direction of the X1 axis of the rubber bush 2 supported by the meter-side fixing jig 20.
The control unit 4a is connected to the Y-axis translation sensor 24, and the extension amount (or contraction amount) of the Y-axis translation cylinder 14 detected by the Y-axis translation sensor 24. As a result, the vibration table side fixing jig 16 and the six component force It is possible to acquire information related to the amount of deformation in the axial direction of the Y1 axis of the rubber bush 2 supported by the meter-side fixing jig 20.
The control unit 4a is connected to the Z-axis translation sensor 25 and extends (or contracts) the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17, and thus the vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side. It is possible to acquire information related to the amount of deformation in the axial direction of the Z1 axis of the rubber bush 2 supported by the fixing jig 20.
The control unit 4a is connected to the Z-axis rotation sensor 26, and the extension amount (or contraction amount) of the Z-axis rotation cylinder 22 detected by the Z-axis rotation sensor 26. As a result, the vibration table side fixing jig 16 and the six component force It is possible to acquire information related to the amount of deformation in the circumferential direction of the Z1 axis of the rubber bush 2 supported by the meter-side fixing jig 20.
The control unit 4a is connected to the six-component force meter 19, and the X1-axis, Y1-axis, and Z1-axis axial loads (translation loads) applied to the rubber bush 2 detected by the six-component force meter 19, and the X1-axis, Y1 Information on a total of six loads, ie, circumferential loads (rotational loads) of the axis and the Z1 axis is acquired.

制御部4aは、加振装置3のX軸並進シリンダ13(より厳密には、X軸並進シリンダ13に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁)に接続され、X軸並進シリンダ13に供給される作動油の方向および量、ひいてはX軸並進シリンダ13の伸長量(収縮量)を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、X軸並進シリンダ13の伸長量(収縮量)の調整には、X軸並進センサ23から制御部4aが取得したX軸並進シリンダ13の伸長量(収縮量)に係る情報が用いられる。
制御部4aは、加振装置3のY軸並進シリンダ14(より厳密には、Y軸並進シリンダ14に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁)に接続され、Y軸並進シリンダ14に供給される作動油の方向および量、ひいてはY軸並進シリンダ14の伸長量(収縮量)を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Y軸並進シリンダ14の伸長量(収縮量)の調整には、Y軸並進センサ24から制御部4aが取得したY軸並進シリンダ14の伸長量(収縮量)に係る情報が用いられる。
制御部4aは、加振装置3のZ軸並進シリンダ17・17・17・17(より厳密には、Z軸並進シリンダ17・17・17・17に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁)に接続され、Z軸並進シリンダ17・17・17・17に供給される作動油の方向および量、ひいてはZ軸並進シリンダ17・17・17・17の伸長量(収縮量)を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Z軸並進シリンダ17・17・17・17の伸長量(収縮量)の調整には、Z軸並進センサ25から制御部4aが取得したZ軸並進シリンダ17・17・17・17の伸長量(収縮量)に係る情報が用いられる。
制御部4aは、加振装置3のZ軸回転シリンダ22(より厳密には、Z軸回転シリンダ22に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁)に接続され、Z軸回転シリンダ22に供給される作動油の方向および量、ひいてはZ軸回転シリンダ22の伸長量(収縮量)を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Z軸回転シリンダ22の伸長量(収縮量)の調整には、Z軸回転センサ26から制御部4aが取得したZ軸回転シリンダ22の伸長量(収縮量)に係る情報が用いられる。
The control unit 4 a is connected to the X-axis translation cylinder 13 of the vibration device 3 (more precisely, a switching valve provided in a hydraulic pipe that supplies hydraulic oil to the X-axis translation cylinder 13). It is possible to adjust the direction and amount of the hydraulic oil supplied to the cylinder, and thus the extension amount (shrinkage amount) of the X-axis translation cylinder 13. In the case of the present embodiment, the extension amount (shrinkage amount) of the X-axis translation cylinder 13 is adjusted by the extension amount (shrinkage amount) of the X-axis translation cylinder 13 acquired by the control unit 4a from the X-axis translation sensor 23. Such information is used.
The control unit 4a is connected to the Y-axis translation cylinder 14 (more precisely, a switching valve provided in a hydraulic pipe that supplies hydraulic oil to the Y-axis translation cylinder 14) of the vibration device 3, and the Y-axis translation cylinder 14 is connected. It is possible to adjust the direction and amount of the hydraulic oil supplied to the cylinder, and thus the extension amount (shrinkage amount) of the Y-axis translation cylinder 14. In the case of the present embodiment, the extension amount (shrinkage amount) of the Y-axis translation cylinder 14 is adjusted by the extension amount (shrinkage amount) of the Y-axis translation cylinder 14 acquired by the control unit 4a from the Y-axis translation sensor 24. Such information is used.
The control unit 4a is provided in the hydraulic piping for supplying hydraulic oil to the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 (more precisely, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17) of the vibration device 3. The direction and amount of hydraulic oil supplied to the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 and the extension amount (shrinkage amount) of the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 are adjusted. Is possible. In the case of the present embodiment, the Z-axis translation cylinders 17, 17 acquired by the control unit 4 a from the Z-axis translation sensor 25 are used to adjust the expansion amount (shrinkage amount) of the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17. Information related to the expansion amount (shrinkage amount) of 17 and 17 is used.
The controller 4a is connected to the Z-axis rotary cylinder 22 of the vibration exciter 3 (more precisely, a switching valve provided in a hydraulic pipe that supplies hydraulic oil to the Z-axis rotary cylinder 22). It is possible to adjust the direction and amount of hydraulic oil supplied to the cylinder, and in turn the amount of expansion (shrinkage) of the Z-axis rotating cylinder 22. In the case of the present embodiment, the extension amount (shrinkage amount) of the Z-axis rotation cylinder 22 is adjusted to the extension amount (shrinkage amount) of the Z-axis rotation cylinder 22 acquired by the control unit 4a from the Z-axis rotation sensor 26. Such information is used.

入力部4bは、作業者等が加振装置3の動作および荷重変位算出に係る種々のデータ等を制御部4aに入力するものであり、制御部4aに接続される。
入力部4bは専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
The input unit 4b is for an operator or the like to input various data related to the operation of the vibration device 3 and load displacement calculation to the control unit 4a, and is connected to the control unit 4a.
The input unit 4b may be a dedicated product, but can also be achieved using a commercially available keyboard, touch panel, or the like.

表示部4cは、入力部4bにより入力されたデータ等や加振装置3の動作状況、荷重変位算出の結果等を表示するものであり、制御部4aに接続される。
表示部4cは専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
The display unit 4c displays data input by the input unit 4b, the operation status of the vibration excitation device 3, the result of load displacement calculation, and the like, and is connected to the control unit 4a.
The display unit 4c may be a dedicated product, but can also be achieved using a commercially available monitor, liquid crystal display, or the like.

なお、本実施例では制御装置4が加振装置3の動作の制御と後述する荷重変位算出の両方を行う構成としたが、加振装置3の動作の制御と荷重変位算出を別体で行う(すなわち、荷重変位算出を制御装置4とは別の制御装置で行う)構成としても良い。   In this embodiment, the control device 4 is configured to perform both the control of the operation of the vibration device 3 and the load displacement calculation described later. However, the control of the vibration device 3 and the load displacement calculation are performed separately. (In other words, load displacement calculation is performed by a control device different from the control device 4).

以下では、図12、図13および図14を用いて、制御部4aが荷重変位算出プログラムに基づいて行う荷重変位算出方法の実施例について説明する。
図12に示す如く、本実施例の荷重変位算出方法は、第一荷重変位検出工程100、第二荷重変位検出工程200、第三荷重変位検出工程300、変換行列生成工程400、逆変換行列生成工程500等を具備する。
Below, the Example of the load displacement calculation method which the control part 4a performs based on a load displacement calculation program is described using FIG.12, FIG.13 and FIG.14.
As shown in FIG. 12, the load displacement calculation method of the present embodiment includes a first load displacement detection step 100, a second load displacement detection step 200, a third load displacement detection step 300, a transformation matrix generation step 400, and an inverse transformation matrix generation. Step 500 etc. are provided.

以下では第一荷重変位検出工程100について説明する。第一荷重変位検出工程100は本発明に係る第一荷重変位検出工程の実施の一形態である。
第一荷重変位検出工程100において、まず、ゴムブッシュ2が「第一の姿勢」(図6、図7参照)で加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に固定されて支持される。
次に、制御部4aはX軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、Z軸並進シリンダ17・17・17・17およびZ軸回転シリンダ22を作動(伸長および収縮)させることにより、ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ2には、実質的にはX2軸、Y2軸およびZ2軸の軸線方向およびZ2軸の周方向の変形が付与される。
Below, the 1st load displacement detection process 100 is demonstrated. The first load displacement detection step 100 is an embodiment of the first load displacement detection step according to the present invention.
In the first load displacement detection step 100, first, the rubber bush 2 is fixed to the vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side fixing jig 20 in the “first posture” (see FIGS. 6 and 7). Has been supported.
Next, the control unit 4a operates (extends and contracts) the X-axis translation cylinder 13, the Y-axis translation cylinder 14, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 and the Z-axis rotation cylinder 22, thereby the rubber bush 2 For a predetermined time in the axial direction of three axes orthogonal to each other (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other (Z1 axis in this embodiment) Deform.
In the case of the present embodiment, the rubber bush 2 is substantially deformed in the axial direction of the X2, Y2 and Z2 axes and in the circumferential direction of the Z2 axis.

このとき、制御部4aはX軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、Z軸並進シリンダ17・17・17・17およびZ軸回転シリンダ22をそれぞれ独立して(ランダムに)作動させることにより、ゴムブッシュ2に種々の方向および大きさの変形を付与することが可能である。また、荷重変位算出の目的に応じてゴムブッシュ2に付与する変形の大きさ(変形量)をある程度指定することも可能である。
例えば、大きな変形のみを付与することによりゴムブッシュ2が具備される自動車に大きな外力が付与された場合(自動車が障害物と衝突した場合等)のゴムブッシュ2の変形挙動を調べたり、小さな変形のみを付与することによりゴムブッシュ2が具備される自動車の通常の走行時の変形挙動を調べることも可能である。
At this time, the control unit 4a operates the X-axis translation cylinder 13, the Y-axis translation cylinder 14, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 and the Z-axis rotation cylinder 22 independently (randomly), respectively. The rubber bush 2 can be deformed in various directions and sizes. It is also possible to specify the degree of deformation (deformation amount) applied to the rubber bush 2 to some extent according to the purpose of load displacement calculation.
For example, when a large external force is applied to an automobile equipped with the rubber bush 2 by applying only a large deformation (such as when the automobile collides with an obstacle), the deformation behavior of the rubber bush 2 is examined. It is also possible to investigate the deformation behavior during normal driving of the automobile provided with the rubber bush 2 by applying only the above.

ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させている間、制御部4aは、X軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26により経時的に検出されたゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(Z1軸)の周方向の変形量、並びに六分力計19により経時的に検出されたゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および周方向の荷重に係る情報を取得する(図13参照)。
本実施例の場合、制御部4aは、実質的にはゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向およびZ2軸の周方向の変形量に係る情報と、X2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向およびX2軸、Y2軸、Z2軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第一荷重変位検出工程100は終了し、第二荷重変位検出工程200に移行する。
The rubber bush 2 is arranged in the axial direction of three axes orthogonal to each other (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other (in this embodiment, the Z1 axis). While being deformed, the control unit 4a includes three orthogonally intersecting rubber bushes 2 detected by the X-axis translation sensor 23, the Y-axis translation sensor 24, the Z-axis translation sensor 25, and the Z-axis rotation sensor 26 over time. The amount of deformation in the axial direction of the shaft (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes (Z1 axis), and the rubber detected over time by the six-component force meter 19 Information relating to axial and circumferential loads of three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) of the bush 2 orthogonal to each other is acquired (see FIG. 13).
In the case of the present embodiment, the control unit 4a substantially includes information related to the amount of deformation in the X2 axis, the Y2 axis, the Z2 axis and the Z2 axis in the circumferential direction of the rubber bush 2, and the X2 axis, the Y2 axis, The information about the axial direction of the Z2 axis and the load in the circumferential direction of the X2 axis, the Y2 axis, and the Z2 axis is acquired.
After a predetermined time elapses, the first load displacement detection process 100 ends, and the process proceeds to the second load displacement detection process 200.

以下では第二荷重変位検出工程200について説明する。第二荷重変位検出工程200は本発明に係る第二荷重変位検出工程の実施の一形態である。
第二荷重変位検出工程200において、まず、ゴムブッシュ2が「第二の姿勢」(図8、図9参照)で加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に固定されて支持される。
次に、制御部4aはX軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、Z軸並進シリンダ17・17・17・17およびZ軸回転シリンダ22を作動(伸長および収縮)させることにより、ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ2には、実質的にはX2軸、Y2軸およびZ2軸の軸線方向およびY2軸の周方向の変形が付与される。
Below, the 2nd load displacement detection process 200 is demonstrated. The second load displacement detection step 200 is an embodiment of the second load displacement detection step according to the present invention.
In the second load displacement detection step 200, first, the rubber bush 2 is fixed to the vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side fixing jig 20 in the “second posture” (see FIGS. 8 and 9). Has been supported.
Next, the control unit 4a operates (extends and contracts) the X-axis translation cylinder 13, the Y-axis translation cylinder 14, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 and the Z-axis rotation cylinder 22, thereby the rubber bush 2 For a predetermined time in the axial direction of three axes orthogonal to each other (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other (Z1 axis in this embodiment) Deform.
In the case of the present embodiment, the rubber bush 2 is substantially deformed in the axial direction of the X2, Y2 and Z2 axes and in the circumferential direction of the Y2 axis.

ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させている間、制御部4aは、X軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26により経時的に検出されたゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(Z1軸)の周方向の変形量、並びに六分力計19により経時的に検出されたゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および周方向の荷重に係る情報を取得する(図13参照)。
本実施例の場合、制御部4aは、実質的にはゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向およびY2軸の周方向の変形量に係る情報と、X2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向およびX2軸、Y2軸、Z2軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第二荷重変位検出工程200は終了し、第三荷重変位検出工程300に移行する。
The rubber bush 2 is arranged in the axial direction of three axes orthogonal to each other (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other (in this embodiment, the Z1 axis). While being deformed, the control unit 4a includes three orthogonally intersecting rubber bushes 2 detected by the X-axis translation sensor 23, the Y-axis translation sensor 24, the Z-axis translation sensor 25, and the Z-axis rotation sensor 26 over time. The amount of deformation in the axial direction of the shaft (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes (Z1 axis), and the rubber detected over time by the six-component force meter 19 Information relating to axial and circumferential loads of three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) of the bush 2 orthogonal to each other is acquired (see FIG. 13).
In the case of the present embodiment, the control unit 4a substantially includes information on the deformation amount of the rubber bush 2 in the X2 axis, Y2 axis, Z2 axis direction and the circumferential direction of the Y2 axis, the X2 axis, the Y2 axis, The information about the axial direction of the Z2 axis and the load in the circumferential direction of the X2 axis, the Y2 axis, and the Z2 axis is acquired.
After the elapse of a predetermined time, the second load displacement detection process 200 ends, and the process proceeds to the third load displacement detection process 300.

以下では第三荷重変位検出工程300について説明する。第三荷重変位検出工程300は本発明に係る第三荷重変位検出工程の実施の一形態である。
第三荷重変位検出工程300において、まず、ゴムブッシュ2が「第三の姿勢」(図10、図11参照)で加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20に固定されて支持される。
次に、制御部4aはX軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、Z軸並進シリンダ17・17・17・17およびZ軸回転シリンダ22を作動(伸長および収縮)させることにより、ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ2には、実質的にはX2軸、Y2軸およびZ2軸の軸線方向およびX2軸の周方向の変形が付与される。
Below, the 3rd load displacement detection process 300 is demonstrated. The third load displacement detection process 300 is an embodiment of the third load displacement detection process according to the present invention.
In the third load displacement detection step 300, first, the rubber bush 2 is fixed to the vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side fixing jig 20 in the “third posture” (see FIGS. 10 and 11). Has been supported.
Next, the control unit 4a operates (extends and contracts) the X-axis translation cylinder 13, the Y-axis translation cylinder 14, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, and 17 and the Z-axis rotation cylinder 22, thereby the rubber bush 2 For a predetermined time in the axial direction of three axes orthogonal to each other (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other (Z1 axis in this embodiment) Deform.
In this embodiment, the rubber bush 2 is substantially deformed in the axial direction of the X2, Y2 and Z2 axes and in the circumferential direction of the X2 axis.

ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させている間、制御部4aは、X軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26により経時的に検出されたゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(Z1軸)の周方向の変形量、並びに六分力計19により経時的に検出されたゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および周方向の荷重に係る情報を取得する(図13参照)。
本実施例の場合、制御部4aは、実質的にはゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向およびX2軸の周方向の変形量に係る情報と、X2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向およびX2軸、Y2軸、Z2軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第三荷重変位検出工程300は終了し、変換行列生成工程400に移行する。
The rubber bush 2 is arranged in the axial direction of three axes orthogonal to each other (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other (in this embodiment, the Z1 axis). While being deformed, the control unit 4a includes three orthogonally intersecting rubber bushes 2 detected by the X-axis translation sensor 23, the Y-axis translation sensor 24, the Z-axis translation sensor 25, and the Z-axis rotation sensor 26 over time. The amount of deformation in the axial direction of the shaft (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and the circumferential direction of any one of the three axes (Z1 axis), and the rubber detected over time by the six-component force meter 19 Information relating to axial and circumferential loads of three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) of the bush 2 orthogonal to each other is acquired (see FIG. 13).
In the case of the present embodiment, the control unit 4a substantially includes information related to the X2 axis, Y2 axis, Z2 axis axial direction of the rubber bushing 2 and the amount of deformation in the circumferential direction of the X2 axis, the X2 axis, the Y2 axis, The information about the axial direction of the Z2 axis and the load in the circumferential direction of the X2 axis, the Y2 axis, and the Z2 axis is acquired.
After a predetermined time elapses, the third load displacement detection process 300 ends, and the process proceeds to the transformation matrix generation process 400.

以下では変換行列生成工程400について説明する。変換行列生成工程400は本発明に係る第三荷重変位検出工程の実施の一形態である。
変換行列生成工程400において、制御部4aは、第一荷重変位検出工程100においてX軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26から取得したゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計19から取得したゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数1で表される第一変換行列を作成する。
Hereinafter, the transformation matrix generation process 400 will be described. The transformation matrix generation step 400 is an embodiment of the third load displacement detection step according to the present invention.
In the conversion matrix generation step 400, the control unit 4a determines the rubber bushing 2 obtained from the X-axis translation sensor 23, the Y-axis translation sensor 24, the Z-axis translation sensor 25, and the Z-axis rotation sensor 26 in the first load displacement detection step 100. Information over time concerning the amount of deformation in the axial direction of the three axes orthogonal to each other and information over time concerning the amount of deformation in the circumferential direction of one axis, and the rubber bush 2 obtained from the six-component force meter 19 orthogonal to each other Based on the time-dependent information on the axial loads of the three axes and the time-dependent information on the circumferential loads on the three axes, a first transformation matrix expressed by the following equation 1 is created. To do.

Figure 2007139522
Figure 2007139522

ここで、Dx、Dy、Dzはそれぞれゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向の変形量(変位)を表し、Azはゴムブッシュ2のZ2軸の周方向の変形量(変位)を表す。また、Fx、Fy、Fzはそれぞれゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向の荷重を表し、Mx、My、Mzはそれぞれゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸、Z2軸の周方向の荷重を表す。さらに、(Fx)、(Fy)、(Fz)はそれぞれFx、Fy、Fzの2乗を表し、d(Fx)、d(Fy)、d(Fz)はそれぞれFx、Fy、Fzを時間で一回微分したものを表す。 Here, Dx, Dy, and Dz represent the amount of deformation (displacement) of the rubber bush 2 in the X2 axis, Y2 axis, and Z2 axis, respectively, and Az represents the amount of deformation (displacement) of the rubber bush 2 in the circumferential direction of the Z2 axis. ). Fx, Fy, and Fz represent the load in the axial direction of the X2, Y2, and Z2 axes of the rubber bush 2, respectively. Mx, My, and Mz represent the circumferences of the X2, Y2, and Z2 axes of the rubber bush 2, respectively. Expresses the load in the direction. Further, (Fx) 2 , (Fy) 2 , and (Fz) 2 represent the squares of Fx, Fy, and Fz, respectively, and d (Fx), d (Fy), and d (Fz) represent Fx, Fy, and Fz, respectively. Represents the one-time derivative of.

図14に示すゴムブッシュ2の第一の姿勢におけるY2軸方向の変形量DyとY2軸方向の荷重Fyとの関係を例にとると、ゴムブッシュ2の第一の姿勢におけるY2軸方向の変形量DyとY2軸方向の荷重Fyとの関係は一本の直線となっておらず、DyをFyの一次関数(Dy=b2×Fy)として表した場合に信頼性が低いのは明らかである。
また、ゴムブッシュ2の第一の姿勢におけるY2軸方向の変形量DyとY2軸方向の荷重Fyとの関係は一本の曲線(図14中の太い実線)となっておらず、複数の曲線が重なった状態である(図14中の点線)ことから、DyをFyの関数(Dy=b2×Fy+b8×(Fy)+b14×d(Fy))として表した場合に信頼性が低いのは明らかである。
従って、本実施例では、ゴムブッシュ2の変形量を、X2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第一変換行列を規定している。
このとき、第一変換行列中の各成分(a1〜a18、b1〜b18、c1〜c18、d1〜d18)は、ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
Taking the relationship between the deformation amount Dy in the Y2 axis direction and the load Fy in the Y2 axis direction in the first posture of the rubber bush 2 shown in FIG. 14 as an example, the deformation of the rubber bush 2 in the Y2 axis direction in the first posture. The relationship between the quantity Dy and the load Fy in the Y2 axis direction is not a single straight line, and it is clear that the reliability is low when Dy is expressed as a linear function of Fy (Dy = b2 × Fy). .
Further, the relationship between the deformation amount Dy in the Y2 axis direction and the load Fy in the Y2 axis direction in the first posture of the rubber bush 2 is not a single curve (thick solid line in FIG. 14), and a plurality of curves Since Dy is expressed as a function of Fy (Dy = b2 × Fy + b8 × (Fy) 2 + b14 × d (Fy)), the reliability is low. it is obvious.
Therefore, in this embodiment, the first transformation matrix is used to obtain the deformation amount of the rubber bush 2 as the sum of the primary component, the high-order component, and the differential component in the axial and circumferential loads of the X2, Y2, and Z2 axes. Is stipulated.
At this time, each component (a1 to a18, b1 to b18, c1 to c18, d1 to d18) in the first transformation matrix is time-dependent on the amount of deformation in the axial direction of three mutually orthogonal axes of the rubber bush 2. Information and information over time related to the amount of deformation in the circumferential direction of one shaft, information over time related to the axial load of the three axes perpendicular to each other of the rubber bush 2, and load in the circumferential direction of the three shafts It is calculated | required using the least squares method based on the time-dependent information concerning.

次に、制御部4aは、第二荷重変位検出工程200においてX軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26から取得したゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計19から取得したゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数2で表される第二変換行列を作成する。   Next, in the second load displacement detection step 200, the control unit 4a performs three orthogonally intersecting rubber bushes 2 obtained from the X-axis translation sensor 23, the Y-axis translation sensor 24, the Z-axis translation sensor 25, and the Z-axis rotation sensor 26. Information about the amount of deformation in the axial direction of one axis and information about time about the amount of deformation in the circumferential direction of one axis, and three axes of the rubber bush 2 orthogonal to each other obtained from the six-component force meter 19 Based on the time-dependent information on the axial load and the time-dependent information on the circumferential loads of the three axes, a second transformation matrix expressed by the following formula 2 is created.

Figure 2007139522
Figure 2007139522

本実施例では、ゴムブッシュ2の変形量を、X2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第二変換行列を規定している。
このとき、第二変換行列中の各成分(a1〜a18、b1〜b18、c1〜c18、e1〜e18)は、ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
In this embodiment, the second transformation matrix is defined to obtain the deformation amount of the rubber bush 2 as the sum of the primary component, high-order component and differential component of the axial and circumferential loads of the X2-axis, Y2-axis, and Z2-axis. is doing.
At this time, each component (a1 to a18, b1 to b18, c1 to c18, and e1 to e18) in the second transformation matrix is temporally related to the amount of deformation in the axial direction of the three axes of the rubber bush 2 orthogonal to each other. Information and information over time related to the amount of deformation in the circumferential direction of one shaft, information over time related to the axial load of the three axes perpendicular to each other of the rubber bush 2, and load in the circumferential direction of the three shafts It is calculated | required using the least squares method based on the time-dependent information concerning.

続いて、制御部4aは、第二荷重変位検出工程300においてX軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26から取得したゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計19から取得したゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数3で表される第三変換行列を作成する。   Subsequently, in the second load displacement detection step 300, the control unit 4a performs three orthogonally intersecting rubber bushes 2 obtained from the X-axis translation sensor 23, the Y-axis translation sensor 24, the Z-axis translation sensor 25, and the Z-axis rotation sensor 26. Information about the amount of deformation in the axial direction of one axis and information about time about the amount of deformation in the circumferential direction of one axis, and three axes of the rubber bush 2 orthogonal to each other obtained from the six-component force meter 19 Based on the time-dependent information related to the axial load and the time-dependent information related to the circumferential loads on the three axes, a third transformation matrix expressed by the following Equation 3 is created.

Figure 2007139522
Figure 2007139522

本実施例では、ゴムブッシュ2の変形量を、X2軸、Y2軸、Z2軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第二変換行列を規定している。
このとき、第三変換行列中の各成分(a1〜a18、b1〜b18、c1〜c18、f1〜f18)は、ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
In this embodiment, the second transformation matrix is defined to obtain the deformation amount of the rubber bush 2 as the sum of the primary component, high-order component and differential component of the axial and circumferential loads of the X2-axis, Y2-axis, and Z2-axis. is doing.
At this time, each component (a1 to a18, b1 to b18, c1 to c18, and f1 to f18) in the third transformation matrix is related to the amount of deformation in the axial direction of the three axes perpendicular to each other of the rubber bush 2. Information and information over time related to the amount of deformation in the circumferential direction of one shaft, information over time related to the axial load of the three axes perpendicular to each other of the rubber bush 2, and load in the circumferential direction of the three shafts It is calculated | required using the least squares method based on the time-dependent information concerning.

続いて、制御部4aは、上記第一変換行列、第二変換行列および第三変換行列を合成することにより、以下の数4で表される変換行列Hを生成する。   Subsequently, the control unit 4a generates a transformation matrix H represented by the following Equation 4 by combining the first transformation matrix, the second transformation matrix, and the third transformation matrix.

Figure 2007139522
Figure 2007139522

変換行列生成工程400が終了したら、逆変換行列生成工程500に移行する。
なお、本実施例では変換行列Hを生成するための成分として、荷重の一次成分と、荷重の二次成分と、荷重の微分成分とを用いたが、対象物の材質や形状に応じて三次以上の高次成分や二回微分以上の微分成分、あるいは定数を用いることにより、変換行列Hの信頼性を向上することが可能である。
また、本実施例では第一変換行列(数1参照)、第二変換行列(数2参照)および第三変換行列(数3参照)でそれぞれゴムブッシュ2のX2軸、Y2軸およびZ2軸の軸線方向の変形量を算出するための成分(a1〜a18、b1〜b18、c1〜c18)が重複して求められることとなるが、変換行列H(数4参照)におけるこれらの成分としては、第一変換行列、第二変換行列および第三変換行列のいずれかで求めたものを用いても良く、あるいは平均値を用いても良い。
When the transformation matrix generation process 400 is completed, the process proceeds to the inverse transformation matrix generation process 500.
In the present embodiment, the primary component of the load, the secondary component of the load, and the differential component of the load are used as the components for generating the transformation matrix H. However, the tertiary is used depending on the material and shape of the object. The reliability of the transformation matrix H can be improved by using the above higher-order components, differential components greater than or equal to the second derivative, or constants.
In this embodiment, the X2 axis, the Y2 axis, and the Z2 axis of the rubber bush 2 are respectively represented by the first transformation matrix (see Equation 1), the second transformation matrix (see Equation 2), and the third transformation matrix (see Equation 3). The components (a1 to a18, b1 to b18, and c1 to c18) for calculating the amount of deformation in the axial direction are obtained redundantly, but as these components in the transformation matrix H (see Equation 4), What was calculated | required in any one of a 1st transformation matrix, a 2nd transformation matrix, and a 3rd transformation matrix may be used, or an average value may be used.

以下では逆変換行列生成工程500について説明する。逆変換行列生成工程500は本発明に係る逆変換行列生成工程の実施の一形態である。
逆変換行列生成工程500において、制御部4aは、変換行列生成工程400において生成されたゴムブッシュ2の荷重から変形量を算出するための変換行列H(数4参照)に基づいて、ゴムブッシュ2の変形量から荷重を算出するための逆変換行列H−1を生成する。
逆変換行列H−1は以下の数5で表される。
Hereinafter, the inverse transformation matrix generation process 500 will be described. The inverse transformation matrix generation process 500 is an embodiment of the inverse transformation matrix generation process according to the present invention.
In the inverse transformation matrix generation step 500, the control unit 4a is based on the transformation matrix H (see Equation 4) for calculating the deformation amount from the load of the rubber bush 2 generated in the transformation matrix generation step 400. An inverse transformation matrix H −1 for calculating a load from the deformation amount is generated.
The inverse transformation matrix H −1 is expressed by the following formula 5.

Figure 2007139522
Figure 2007139522

以上の如く、荷重変位算出装置1は、
ゴムブッシュ2を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)のいずれか一つの軸(本実施例の場合、X1軸)の周方向に90度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の残り二つの軸(Y1軸、Z1軸)のいずれか一方の軸(本実施例の場合、Y1軸)の周方向に90度回転した第三の姿勢で支持する支持手段(本実施例の場合、加振台側固定治具16および六分力計側固定治具20が支持手段に相当する)と、
ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させる変形手段(本実施例の場合、加振台12、X軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、回転盤15、Z軸並進シリンダ17・17・17・17、リンク機構21およびZ軸回転シリンダ22がこれに相当する)と、
ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の変形量(Dx、DyおよびDz)および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向の変形量(Ax、AyまたはAz)を経時的に検出する変形量検出手段(本実施例の場合、X軸並進センサ23、Y軸並進センサ24、Z軸並進センサ25およびZ軸回転センサ26が変形量検出手段に相当する)と、
ゴムブッシュ2の互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の荷重(Fx、FyおよびFz)および周方向の荷重(Mx、MyおよびMz)を経時的に検出する荷重検出手段(本実施例の場合、六分力計19が荷重検出手段に相当する)と、
前記変形量検出手段により経時的に検出されたゴムブッシュ2の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出されたゴムブッシュ2の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、ゴムブッシュ2の荷重から変形量を算出するための変換行列Hを生成する変換行列生成手段(本実施例の場合、荷重変位算出プログラムが格納された制御装置4の制御部4aが変換行列生成手段に相当する)と、
を具備するものである。
このように構成することにより、ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
なお、本実施例の変形手段の実施例であるX軸並進シリンダ13、Y軸並進シリンダ14、Z軸並進シリンダ17・17・17・17、Z軸回転シリンダ22はいずれも油圧シリンダであるが、本発明に係る変形手段は伸長運動および収縮運動が可能なアクチュエータであれば別の構成でも良い。例えば、空圧シリンダで構成しても良く、ボールネジとモータを組み合わせたもので構成しても良い。
As described above, the load displacement calculating device 1 is
The circumferential direction of one of the axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) of the rubber bush 2 in the first attitude and the three axes orthogonal to each other from the first attitude (X1 axis in this embodiment) One of the second posture rotated 90 degrees at the same time, and the remaining two axes (Y1-axis, Z1-axis) of the three axes (X1-axis, Y1-axis, Z1-axis) orthogonal to each other from the second posture Support means for supporting in a third posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of the shaft (Y1 axis in the case of the present embodiment) (in the case of this embodiment, the vibration table side fixing jig 16 and the six-component force meter side fixing) The jig 20 corresponds to the support means);
The rubber bush 2 is deformed in the axial direction of three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) orthogonal to each other and the circumferential direction of any one of the three axes (Z1 axis in this embodiment). Deformation means (in this embodiment, the vibration table 12, the X-axis translation cylinder 13, the Y-axis translation cylinder 14, the rotary disk 15, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17, the link mechanism 21 and the Z-axis rotation cylinder) 22 corresponds to this)
Deformation amount (Dx, Dy and Dz) in the axial direction of three mutually orthogonal axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) of rubber bush 2 and any one of the three axes (in the case of this embodiment) , Z1 axis) deformation amount detecting means for detecting the amount of deformation (Ax, Ay or Az) in the circumferential direction over time (in this embodiment, X-axis translation sensor 23, Y-axis translation sensor 24, Z-axis translation sensor) 25 and the Z-axis rotation sensor 26 correspond to deformation amount detection means),
Axial load (Fx, Fy and Fz) and circumferential load (Mx, My and Mz) of three axes (X1 axis, Y1 axis and Z1 axis) perpendicular to each other of rubber bush 2 are detected over time. Load detection means (in the case of the present embodiment, the six-component force meter 19 corresponds to the load detection means);
Information on the deformation amount in the first posture, the second posture, and the third posture of the rubber bush 2 detected over time by the deformation amount detection unit, and the rubber bush detected over time by the load detection unit Conversion matrix generating means for generating a conversion matrix H for calculating a deformation amount from the load of the rubber bush 2 on the basis of information relating to loads in the first posture, the second posture, and the third posture of the second In the case of the embodiment, the control unit 4a of the control device 4 in which the load displacement calculation program is stored corresponds to a conversion matrix generation unit),
It comprises.
By comprising in this way, it is possible to use one actuator for deforming the rubber bush 2 in the circumferential direction of three axes orthogonal to each other. Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus, which in turn contributes to a reduction in equipment costs.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).
The X-axis translation cylinder 13, the Y-axis translation cylinder 14, the Z-axis translation cylinders 17, 17, 17, 17 and the Z-axis rotation cylinder 22, which are embodiments of the deformation means of this embodiment, are all hydraulic cylinders. The deformation means according to the present invention may have another configuration as long as it is an actuator capable of extending and contracting. For example, it may be composed of a pneumatic cylinder or a combination of a ball screw and a motor.

また、荷重変位算出装置1は、
並進アクチュエータ(伸長および収縮するアクチュエータであり、本実施例ではZ軸回転シリンダ22が並進アクチュエータに相当する)および該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構21により、ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させるものである。
このように構成することにより、簡便な構成でゴムブッシュ2に周方向の変形(捻り変形またはこじり変形)を付与することが可能であり、設備コストの削減に寄与する。
The load displacement calculation device 1 is
A rubber bush is provided by a translation actuator (an actuator that extends and contracts, and in this embodiment, the Z-axis rotating cylinder 22 corresponds to a translation actuator) and a link mechanism 21 that converts the extension motion and contraction motion of the translation actuator into rotation motion. 2 is deformed in the circumferential direction of any one of three axes orthogonal to each other (in this embodiment, the Z1 axis).
With this configuration, it is possible to impart circumferential deformation (twist deformation or twist deformation) to the rubber bush 2 with a simple configuration, which contributes to a reduction in equipment costs.

また、荷重変位算出装置1は、
前記変換行列生成手段により生成された変換行列Hに基づいて、ゴムブッシュ2の変形量から荷重を算出するための逆変換行列H−1を生成する逆変換行列生成手段(本実施例の場合、荷重変位算出プログラムが格納された制御装置4の制御部4aが逆変換行列生成手段に相当する)を具備するものである。
このように構成することにより、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い)逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
The load displacement calculation device 1 is
Based on the transformation matrix H generated by the transformation matrix generation means, the inverse transformation matrix generation means for generating the inverse transformation matrix H −1 for calculating the load from the deformation amount of the rubber bush 2 (in this embodiment, The control unit 4a of the control device 4 in which the load displacement calculation program is stored corresponds to an inverse transformation matrix generation unit).
By configuring in this way, an inverse transformation matrix having high reliability in consideration of interference components in the axial direction and the circumferential direction of three axes orthogonal to each other (the accuracy of the calculation result when the load is calculated from the deformation amount is good). Can be generated. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

なお、本発明に係る荷重変位算出装置は本実施例の荷重変位算出装置1に限定されず、
対象物を互いに直交する複数の姿勢で支持可能な支持手段と、
前記対象物を少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させる変形手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報、に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備する荷重変位算出装置としても良い。
The load displacement calculation device according to the present invention is not limited to the load displacement calculation device 1 of the present embodiment,
Support means capable of supporting the object in a plurality of postures orthogonal to each other;
Deformation means for translating and deforming the object in at least one direction and twisting and deforming in at least one direction;
Deformation amount detection means for detecting over time the translation deformation amount in the direction in which the object is deformed in translation and the twist deformation amount in the direction in which the object is torsionally deformed by the deformation means;
Load detecting means for detecting over time a translation load in a direction in which the object is deformed in translation by the deformation means and a torsion load in a direction in which the object is torsionally deformed;
Information relating to the translational deformation amount and torsional deformation amount in each posture of the object detected over time by the deformation amount detection means, and the translational load in each posture of the object detected over time by the load detection means And a transformation matrix generating means for generating a transformation matrix for calculating the translational deformation amount and the torsional deformation amount from the translational load and the torsional load of the object based on the information relating to the torsional load,
It is good also as a load displacement calculation apparatus which comprises.

上記「複数の姿勢」の数の最小値は、並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数のうち、少ない方の数(並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数が同じ場合はその数)を4から引いた値である。また、本発明に係る荷重変位算出装置は、対象物を互いに直交する三方向に並進変形させるとともに互いに直交する三方向に捻り変形させる変形手段を具備する構成は除かれる。
例えば、対象物を三つの軸(X1軸、Y1軸およびZ1軸)の軸線方向に並進変形させるとともに、二つの軸(Y1軸およびZ1軸)の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出装置の場合、少なくとも二つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
また、対象物を一つの軸(Z1軸)の軸線方向に並進変形させるとともに、一つの軸(Z1軸)の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出装置の場合、少なくとも三つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
The minimum value of the number of “plural postures” is the smaller of the number of translational deformation directions and the number of twisting deformation directions (when the number of translational deformation directions and the number of twisting deformation directions are the same) Is a value obtained by subtracting the number from 4). In addition, the load displacement calculation apparatus according to the present invention excludes a configuration including a deformation unit that translates and deforms an object in three orthogonal directions and twists and deforms in three orthogonal directions.
For example, a load displacement calculation device configured to translate an object in the axial direction of three axes (X1 axis, Y1 axis, and Z1 axis) and torsionally deform in the circumferential direction of two axes (Y1 axis and Z1 axis). In this case, the object may be translated and twisted in at least two postures.
In addition, in the case of a load displacement calculation device configured to translate an object in the axial direction of one axis (Z1 axis) and torsionally deform in the circumferential direction of one axis (Z1 axis), the object in at least three postures What is necessary is just to translate and torsionally deform an object.

このような構成とすることにより、対象物を並進変形または捻り変形させるためのアクチュエータを(三方向の並進変形および三方向の捻り変形を行う荷重変位算出装置よりも)少なくすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
By adopting such a configuration, it is possible to reduce the number of actuators for translating or twisting the object (in comparison with a load displacement calculating device that performs translational deformation in three directions and twisting deformation in three directions). . Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus, which in turn contributes to a reduction in equipment costs.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

また、本発明に係る荷重変位算出方法の実施例は、
ゴムブッシュ2を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の変形量(Dx、Dy、Dz)および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向の変形量(Az)を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の荷重(Fx、Fy、Fz)および周方向の荷重(Mx、My、Mz)を経時的に検出する第一荷重変位検出工程100と、
ゴムブッシュ2を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、X1軸)の周方向に90度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の変形量(Dx、Dy、Dz)および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向の変形量(Ay)を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の荷重(Fx、Fy、Fz)および周方向の荷重(Mx、My、Mz)を経時的に検出する第二荷重変位検出工程200と、
ゴムブッシュ2を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の残り二つの軸(本実施例の場合、Y1軸およびZ1軸)のいずれか一方の軸(本実施例の場合、Y1軸)の周方向に90度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の変形量(Dx、Dy、Dz)および該三つの軸のいずれか一つの軸(本実施例の場合、Z1軸)の周方向の変形量(Ax)を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸(X1軸、Y1軸、Z1軸)の軸線方向の荷重(Fx、Fy、Fz)および周方向の荷重(Mx、My、Mz)を経時的に検出する第三荷重変位検出工程300と、
第一荷重変位検出工程100、第二荷重変位検出工程200および第三荷重変位検出工程300において経時的に検出されたゴムブッシュ2の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、ゴムブッシュ2の荷重から変形量を算出するための変換行列Hを生成する変換行列生成工程400と、
を具備するものである。
このように構成することにより、ゴムブッシュ2を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、当該荷重変位算出方法を行う装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
An embodiment of the load displacement calculation method according to the present invention is as follows:
The rubber bush 2 is supported in a first posture, and the axial direction of three axes (X1, Y1, and Z1 axes) orthogonal to each other and any one of the three axes (in this embodiment, Z1) Axis (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) axial deformation amount (Dx, Dy, Dz) and any one of the three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) In the case of the present embodiment, the deformation amount (Az) in the circumferential direction of the Z1 axis) is detected over time, and the axial loads (Fx, X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) of the three axes orthogonal to each other (X1, A1, and Z1 axes). Fy, Fz) and a circumferential load (Mx, My, Mz) are detected over time, a first load displacement detection step 100;
The rubber bush 2 is supported in a second posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of any one of the three shafts orthogonal to each other from the first posture (X1 axis in this embodiment), and orthogonal to each other. Three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) to be deformed in the axial direction and the circumferential direction of any one of the three axes (in this embodiment, the Z1 axis), Deformation (Dx, Dy, Dz) in the axial direction of the axis (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) and circumferential deformation of any one of the three axes (in this embodiment, the Z1 axis) The amount (Ay) is detected over time, and the axial load (Fx, Fy, Fz) and the circumferential load (Mx, My, Mz) over time, a second load displacement detection step 200,
One of the remaining two axes (in this embodiment, the Y1 axis and the Z1 axis) of the three axes (X1, Y1, and Z1 axes) orthogonal to each other from the second posture of the rubber bush 2 (In the case of the present embodiment, the Y1 axis) is supported in a third posture rotated 90 degrees in the circumferential direction, and the three axes (X1, Y1, and Z1 axes) orthogonal to each other and the three axes Is deformed in the circumferential direction of any one of the axes (in this example, the Z1 axis), and the axial deformation amount (Dx, Dy, Dz) and the amount of deformation (Ax) in the circumferential direction of any one of the three axes (in this example, the Z1 axis) are detected over time, and three axes (X1 axis, Y1 axis, Z1 axis) axial load (Fx, Fy, Fz) and circumferential load (Mx) My, Mz) and the third load displacement detection step 300 with time detected,
Deformation of the rubber bush 2 in the first posture, the second posture, and the third posture detected over time in the first load displacement detection step 100, the second load displacement detection step 200, and the third load displacement detection step 300. Based on the information on the amount and the information on the load in the first posture, the second posture and the third posture of the object, a transformation matrix H for calculating the deformation amount from the load of the rubber bush 2 is generated. A transformation matrix generation step 400;
It comprises.
By comprising in this way, it is possible to use one actuator for deforming the rubber bush 2 in the circumferential direction of three axes orthogonal to each other. Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus that performs the load displacement calculation method, which contributes to the reduction of the equipment cost.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

また、本発明に係る荷重変位算出方法の実施例は、
変換行列生成工程400において生成された変換行列に基づいて、ゴムブッシュ2の変形量から荷重を算出するための逆変換行列H−1を生成する逆変換行列生成工程500を具備するものである。
An embodiment of the load displacement calculation method according to the present invention is as follows:
Based on the transformation matrix generated in the transformation matrix generation step 400, an inverse transformation matrix generation step 500 for generating an inverse transformation matrix H- 1 for calculating a load from the deformation amount of the rubber bush 2 is provided.

このように構成することにより、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い)逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。   By configuring in this way, an inverse transformation matrix having high reliability in consideration of interference components in the axial direction and the circumferential direction of three axes orthogonal to each other (the accuracy of the calculation result when the load is calculated from the deformation amount is good). Can be generated. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

なお、本発明に係る荷重変位算出方法は、本実施例の荷重変位算出方法の実施の一形態に限定されず、
対象物の姿勢を互いに直交する複数の姿勢で支持し、前記複数の姿勢の各姿勢について、少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させ、前記対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出するとともに、前記対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出することを行う荷重変位検出工程と、
前記荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備する荷重変位算出方法としても良い。
In addition, the load displacement calculation method according to the present invention is not limited to one embodiment of the load displacement calculation method of the present embodiment,
The posture of the object is supported in a plurality of postures orthogonal to each other, and each posture of the plurality of postures is translated and deformed in at least one direction and twisted and deformed in at least one direction. Load displacement detection that detects the amount of deformation and the amount of twist deformation in the direction of torsional deformation over time, and detects the translational load in the direction of translational deformation of the object and the torsional load in the direction of torsional deformation over time. Process,
Based on information relating to the translational deformation amount and torsional deformation amount in each posture of the object detected over time in the load displacement detection step, and information relating to the translational load and torsional load in each posture of the object, A transformation matrix generating step for generating a transformation matrix for calculating the translational deformation amount and the torsional deformation amount from the translational load and the torsional load of the object;
It is good also as a load displacement calculation method comprising.

上記「複数の姿勢」の数の最小値は、並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数のうち、少ない方の数(並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数が同じ場合はその数)を4から引いた値である。また、本発明に係る荷重変位算出方法は、対象物を互いに直交する三方向に並進変形させるとともに互いに直交する三方向に捻り変形させる構成は除かれる。
例えば、対象物を三つの軸(X1軸、Y1軸およびZ1軸)の軸線方向に並進変形させるとともに、二つの軸(Y1軸およびZ1軸)の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出方法の場合、少なくとも二つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
また、対象物を一つの軸(Z1軸)の軸線方向に並進変形させるとともに、一つの軸(Z1軸)の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出方法の場合、少なくとも三つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
The minimum value of the number of “plural postures” is the smaller of the number of translational deformation directions and the number of twisting deformation directions (when the number of translational deformation directions and the number of twisting deformation directions are the same) Is a value obtained by subtracting the number from 4). Further, the load displacement calculation method according to the present invention excludes a configuration in which the object is translated and deformed in three directions orthogonal to each other and twisted in three directions orthogonal to each other.
For example, a load displacement calculation method having a configuration in which an object is translated and deformed in the axial direction of three axes (X1 axis, Y1 axis, and Z1 axis) and twisted in the circumferential direction of two axes (Y1 axis and Z1 axis). In this case, the object may be translated and twisted in at least two postures.
In addition, in the case of the load displacement calculation method configured to translate the object in the axial direction of one axis (Z1 axis) and torsionally deform in the circumferential direction of one axis (Z1 axis), the object is measured in at least three postures. What is necessary is just to translate and torsionally deform an object.

このような構成とすることにより、対象物を並進変形または捻り変形させるためのアクチュエータを(三方向の並進変形および三方向の捻り変形を行う荷重変位算出装置よりも)少なくすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い(荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い)変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合(変形挙動にヒステリシスを有するものである場合)に効果が大きい。
By adopting such a configuration, it is possible to reduce the number of actuators for translating or twisting the object (in comparison with a load displacement calculating device that performs translational deformation in three directions and twisting deformation in three directions). . Therefore, it is possible to reduce the size and simplification of the apparatus, which in turn contributes to a reduction in equipment costs.
In addition, it is possible to generate a transformation matrix with high reliability (highly accurate calculation results when the deformation is calculated from the load) in consideration of the axial and circumferential interference components of three axes orthogonal to each other. is there. In particular, the effect is great when the deformation amount of the object is large, or when the material constituting the object is highly nonlinear (when the deformation behavior has hysteresis).

本発明に係る荷重変位算出装置の実施の一形態の正面図。The front view of one Embodiment of the load displacement calculation apparatus which concerns on this invention. ゴムブッシュの平面図。The top view of a rubber bush. ゴムブッシュのW−W矢視側面断面図。The WW arrow side surface sectional drawing of a rubber bush. ゴムブッシュの斜視図。The perspective view of a rubber bush. 本発明に係る荷重変位算出装置の実施の一形態の要部斜視図。The principal part perspective view of one Embodiment of the load displacement calculation apparatus which concerns on this invention. 荷重変位算出装置に第一の姿勢で支持されたゴムブッシュの模式図。The schematic diagram of the rubber bush supported by the load displacement calculation apparatus by the 1st attitude | position. 第一の姿勢におけるゴムブッシュと荷重変位算出装置の方位関係を示す図。The figure which shows the azimuth | direction relationship of the rubber bush in a 1st attitude | position, and a load displacement calculation apparatus. 荷重変位算出装置に第二の姿勢で支持されたゴムブッシュの模式図。The schematic diagram of the rubber bush supported by the load displacement calculation apparatus with the 2nd attitude | position. 第二の姿勢におけるゴムブッシュと荷重変位算出装置の方位関係を示す図。The figure which shows the azimuth | direction relationship of the rubber bush in a 2nd attitude | position, and a load displacement calculation apparatus. 荷重変位算出装置に第三の姿勢で支持されたゴムブッシュの模式図。The schematic diagram of the rubber bush supported by the load displacement calculation apparatus with the 3rd attitude | position. 第三の姿勢におけるゴムブッシュと荷重変位算出装置の方位関係を示す図。The figure which shows the azimuth | direction relationship of the rubber bush in a 3rd attitude | position, and a load displacement calculation apparatus. 本発明に係る荷重変位算出方法の実施の一形態を示すフロー図。The flowchart which shows one Embodiment of the load displacement calculation method which concerns on this invention. ゴムブッシュに加わる荷重の時系列データの一例を示す図。The figure which shows an example of the time series data of the load added to a rubber bush. ゴムブッシュに加わる荷重と変形量の関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between the load added to a rubber bush, and a deformation amount.

符号の説明Explanation of symbols

1 荷重変位算出装置
2 ゴムブッシュ(対象物)
4a 制御部(変換行列生成手段)
12 加振台(変形手段)
13 X軸並進シリンダ(変形手段)
14 Y軸並進シリンダ(変形手段)
15 回転盤(変形手段)
16 加振台側固定治具(支持手段)
17 Z軸並進シリンダ(変形手段)
19 六分力計(荷重検出手段)
20 六分力計側固定治具(支持手段)
21 リンク機構(変形手段)
22 Z軸回転シリンダ(変形手段)
23 X軸並進センサ(変形量検出手段)
24 Y軸並進センサ(変形量検出手段)
25 Z軸並進センサ(変形量検出手段)
26 Z軸回転センサ(変形量検出手段)
1 Load displacement calculation device 2 Rubber bush (object)
4a Control unit (conversion matrix generation means)
12 Excitation table (deformation means)
13 X-axis translation cylinder (deformation means)
14 Y-axis translation cylinder (deformation means)
15 Turntable (deformation means)
16 Shaking table side fixing jig (support means)
17 Z-axis translation cylinder (deformation means)
19 Six-component force meter (load detection means)
20 Six-component force meter side fixing jig (support means)
21 Link mechanism (deformation means)
22 Z-axis rotating cylinder (deformation means)
23 X-axis translation sensor (deformation amount detection means)
24 Y-axis translation sensor (deformation amount detection means)
25 Z-axis translation sensor (deformation detection means)
26 Z-axis rotation sensor (deformation amount detection means)

Claims (7)

対象物を互いに直交する複数の姿勢で支持可能な支持手段と、
前記対象物を少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させる変形手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報、に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備する荷重変位算出装置。
Support means capable of supporting the object in a plurality of postures orthogonal to each other;
Deformation means for translating and deforming the object in at least one direction and twisting and deforming in at least one direction;
Deformation amount detection means for detecting over time the translation deformation amount in the direction in which the object is deformed in translation and the twist deformation amount in the direction in which the object is torsionally deformed by the deformation means;
Load detecting means for detecting over time a translation load in a direction in which the object is deformed in translation by the deformation means and a torsion load in a direction in which the object is torsionally deformed;
Information relating to the translational deformation amount and torsional deformation amount in each posture of the object detected over time by the deformation amount detection means, and the translational load in each posture of the object detected over time by the load detection means And a transformation matrix generating means for generating a transformation matrix for calculating the translational deformation amount and the torsional deformation amount from the translational load and the torsional load of the object based on the information relating to the torsional load,
A load displacement calculation device comprising:
対象物を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に90度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に90度回転した第三の姿勢で支持する支持手段と、
前記対象物を互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる変形手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備する荷重変位算出装置。
The first posture, the second posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other from the first posture, and the three postures orthogonal to each other from the second posture Support means for supporting in a third posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of one of the remaining two shafts of the two shafts;
Deformation means for deforming the object in the axial direction of three axes orthogonal to each other and in the circumferential direction of any one of the three axes;
Deformation amount detecting means for detecting the deformation amount in the axial direction of three axes orthogonal to each other of the object and the deformation amount in the circumferential direction of any one of the three axes,
Load detecting means for detecting the load in the axial direction and the load in the circumferential direction of the three orthogonal axes of the object over time;
Information on the deformation amount in the first posture, the second posture, and the third posture of the object detected over time by the deformation amount detection means, and information on the object detected over time by the load detection means. Conversion matrix generation means for generating a conversion matrix for calculating a deformation amount from the load of the object based on information on the load in the first posture, the second posture, and the third posture;
A load displacement calculation device comprising:
前記変形手段は、並進アクチュエータおよび該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構により、前記対象物を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる請求項2に記載の荷重変位算出装置。   The deforming means deforms the object in a circumferential direction of any one of three axes orthogonal to each other by a translation actuator and a link mechanism that converts the extension motion and the contraction motion of the translation actuator into a rotation motion. Item 3. The load displacement calculation device according to Item 2. 前記変換行列生成手段により生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成手段を具備する請求項2または請求項3に記載の荷重変位算出装置。   4. The method according to claim 2, further comprising: an inverse transformation matrix generation unit configured to generate an inverse transformation matrix for calculating a load from a deformation amount of the object based on the transformation matrix generated by the transformation matrix generation unit. The load displacement calculation apparatus of description. 対象物の姿勢を互いに直交する複数の姿勢で支持し、前記複数の姿勢の各姿勢について、少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させ、前記対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出するとともに、前記対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出することを行う荷重変位検出工程と、
前記荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備する荷重変位算出方法。
The posture of the object is supported in a plurality of postures orthogonal to each other, and each posture of the plurality of postures is translated and deformed in at least one direction and twisted and deformed in at least one direction. Load displacement detection that detects the amount of deformation and the amount of twist deformation in the direction of torsional deformation over time, and detects the translational load in the direction of translational deformation of the object and the torsional load in the direction of torsional deformation over time. Process,
Based on information relating to the translational deformation amount and torsional deformation amount in each posture of the object detected over time in the load displacement detection step, and information relating to the translational load and torsional load in each posture of the object, A transformation matrix generating step for generating a transformation matrix for calculating the translational deformation amount and the torsional deformation amount from the translational load and the torsional load of the object;
A load displacement calculation method comprising:
対象物を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第一荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に90度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第二荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に90度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第三荷重変位検出工程と、
前記第一荷重変位検出工程、前記第二荷重変位検出工程および前記第三荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備する荷重変位算出方法。
The object is supported in a first posture, deformed in the axial direction of three axes orthogonal to each other and the circumferential direction of any one of the three axes, and the deformation amount in the axial direction of the three axes orthogonal to each other And a first load that detects the amount of deformation in the circumferential direction of any one of the three shafts over time and detects the load in the axial direction and the load in the circumferential direction of the three axes orthogonal to each other over time. A displacement detection step;
The object is supported in a second posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of any one of the three axes orthogonal to each other from the first posture, and the axial directions of the three axes orthogonal to each other and the three axes. By deforming in the circumferential direction of any one of the three axes, the amount of deformation in the axial direction of three axes orthogonal to each other and the amount of deformation in the circumferential direction of any one of the three axes are detected over time. And a second load displacement detection step for detecting the axial load and the circumferential load of the three axes orthogonal to each other over time,
The object is supported in a third posture rotated 90 degrees in the circumferential direction of one of the remaining two axes orthogonal to each other from the second posture, and the three axes orthogonal to each other are supported. Deform in the axial direction and the circumferential direction of any one of the three axes, and determine the amount of deformation in the axial direction of the three axes orthogonal to each other and the amount of deformation in the circumferential direction of any one of the three axes. A third load displacement detecting step for detecting the load in the axial direction and the load in the circumferential direction of the three axes orthogonal to each other with time,
Deformation amounts in the first posture, the second posture, and the third posture of the object detected over time in the first load displacement detection step, the second load displacement detection step, and the third load displacement detection step A transformation matrix for generating a transformation matrix for calculating a deformation amount from the load of the object based on the information on the object and the information on the load in the first attitude, the second attitude, and the third attitude of the object Generation process;
A load displacement calculation method comprising:
前記変換行列生成工程において生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成工程を具備する請求項6に記載の荷重変位算出方法。   The load displacement according to claim 6, further comprising an inverse transformation matrix generation step for generating an inverse transformation matrix for calculating a load from a deformation amount of the object based on the transformation matrix generated in the transformation matrix generation step. Calculation method.
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