JP2008008902A - 操作装置における振動の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動およびストレスレベルの精度を上げる、操作装置における振動の測定方法を提供する。
【解決手段】操作装置の振動の測定方法であって、３軸加速度計、デジタル信号プロセッサ、および通信トランシーバからなる振動センサに接続された制御ユニットを有する操作装置を用意するステップを含み、デジタル信号プロセッサは、３軸加速度計の各軸の生の振動データを受け取り、このデータを荷重関数にかける。次に、車両のオペレータに関連するストレスレベルデータを用いて、オペレータのストレスレベルデータに対するフィルタリングデータの瞬間の影響を計算し、一定の時間間隔に亘って蓄積された瞬間ストレスレベルデータを決定する。次に、デジタル信号プロセッサが、この時間間隔におけるオペレータのストレスレベルの上昇を計算して、ストレスデータを生成し、表示のために通信トランシーバで送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動の測定方法に関する。詳細には、本発明は、３軸加速度計を備える振動センサを用いて、操作装置における振動を測定する方法に関する。

振動は、オペレータを疲労させ、仕事に関係した事故や健康問題を、誘発または引き起こすことがある。一般に、振動センサは、車両または重機の運転中に、オペレータが受けるストレスを測定するために、車両または重機に取り付けられている。

振動の測定には、変位、速度、または加速度の測定が必要がある。高周波振動では、加速度の測定が、変位や速度の測定よりも感度が良いため、車両や機械における振動の測定により適している。ＩＳＯ（国際標準化機構）は、車両における振動測定には、並進加速度測定が必要であると規定している。一般に、この加速度は、操作装置の制御ユニットに関連して作動する加速度計を用いて測定される。

現行の振動センサは、車両のオペレータに対して、実際に有効な振動の測定には効果的でない。伝統的に、振動センサの感度が良くなれば、出力情報の帯域幅が大きくなるため、機器は大きくなり、コストは増大する。

したがって、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、得られる振動、およびストレスレベルの精度を上げた、操作装置における振動の測定方法を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、振動およびストレスレベルデータの検出に必要な機器の大きさ、およびコストを低減する振動センサを提供することにある。

本発明のこれらの、および他の目的、特徴、または利点は、本明細書および添付の特許請求の範囲から明らかになると思う。

本発明は、操作装置における振動の測定方法であって、３軸加速度計、デジタル信号プロセッサ、および通信トランシーバからなる振動センサに接続された制御ユニットを有する操作装置を用意するステップを含んでいる。次に、３軸加速度計で振動データを決定し、デジタル信号プロセッサ内で、この振動データを荷重関数でフィルタリングする。オペレータに関連するストレスレベルデータを考慮して、ストレスデータを３つの別個のブロックに分ける。次に、このストレスデータ情報を、通信トランシーバを介して送信する。

図１は、制御ユニット１２および振動センサ１４を備える操作装置１０を示している。この図では、操作装置は、フォークリフト、すなわち車両として示してあるが、別の実施形態では重機である。

またこの図面では、振動センサは、オペレータ１８のシート１６上に示されているが、別の実施形態として、制御パネル２０またはステアリング２２に取り付けることもできる。具体的には、センサ１４は、車両または機械１０とオペレータ１８との間の任意の接触点に取り付けて、オペレータ１８が感じる振動を監視することができる。センサ１４が、オペレータ１８が立つ台またはシート１６に取り付けられている場合、センサ１４は、オペレータの体全体の振動を測定する。

別の実施形態では、センサ１４が、ハンドコントロールまたはフットコントロールに取り付けられる場合、センサは、オペレータの手または足の振動を測定する。具体的には、振動センサ１４は、長時間に亘ってオペレータが吸収する平均振動エネルギーおよび瞬間衝撃の強度を測定し、これらの測定値に基づいて、オペレータの疲労レベルを計算する。したがって、一実施形態では、センサ１４は、これらの測定値をディスプレイ２４に送信できるため、車両のペレーター１８が、ディスプレイを観察し、疲労レベルが規則で定められた値に達すると、適切な行動を取ることができる。

図２は、振動センサ１４を示している。この振動センサ１４は、３軸加速度計２６、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２８、および通信トランシーバ３０を有する。３軸加速度計２６は、相互に交差する３軸における加速に応じて、測定値をデジタル形式でデジタル信号プロセッサに送信する。

単なる例として、３軸加速度計の一形態が、米国特許出願第１０／９８３，４４５号に開示されている。この３軸加速度計を、参照用として、本明細書に組み入れる。

ＤＳＰ２８は、３軸加速度計２６から入力データ３２を受け取り、この情報を処理して、出力信号３４を通信トランシーバに送信する。ＤＳＰ２８内で、入力信号３２における各軸の振動データが、複数のデータストリーム３５に分けられ、これらのデータストリームは、３軸加速度計２６によって得られる３軸それぞれに対して、人間の感度に一致させる荷重関数３６でフィルタリングされる。

次に、ＤＳＰ２８は、フィルタリングされた振動データすなわちフィルタリングデータを受け取り、オペレータ１８のストレスレベルに対するフィルタリングデータ３８の瞬間の影響を計算し、各軸におけるストレス計算４０を行い、瞬間ストレスレベルデータ４２を決定する。

次に、瞬間ストレスレベルデータ４２を、一定の時間間隔４４に亘って蓄積する。この蓄積された瞬間ストレスレベルデータ４２に基づいて、ＤＳＰ２８は、一定の時間間隔に亘るオペレータのストレスレベルの上昇を計算し、蓄積データ、すなわちストレスデータ４６を出力信号３４として、通信トランシーバ３０に送信する。

次に、通信トランシーバが、さらなる処理、保存、または表示のために、別の装置に送信する。

操作装置１０の振動の測定方法は、振動センサ１４に接続された制御ユニット１２を有する操作装置１０を用意するステップを含んでいる。振動センサ１４は、３軸加速度計２６、デジタル信号プロセッサ２８、および通信トランシーバ３０からなる。次のステップで、３軸加速度計２６を用いて各軸の振動データを決定し、この振動データを入力信号３２とする。

次のステップで、各軸について、入力信号３２の振動データを、荷重関数３６でフィルタリングして、フィルタリングデータ３８を生成する。この時、オペレータに関連するストレスレベルデータを決定し、オペレータ１８のストレスレベルデータに対するフィルタリングデータ３８の瞬間の影響を計算し、瞬間ストレスレベルデータ４２を決定する。

次に、一定の時間間隔４４に亘って、瞬間ストレスレベルデータを蓄積し、この時間間隔におけるオペレータ１８のストレスレベルの上昇を計算して、各軸のストレスデータ４６を生成する。

次に、このストレスデータを、３つの重複しないブロックのシリーズに分けて１つの出力信号３４を生成し、この出力信号を、通信トランシーバ３０に送信する。好適な実施形態では、各ブロック内のストレスデータ４６が、単数で表されるため、出力信号３４の出力帯域幅が最小限になる。

この方法の最終ステップで、ストレスデータ４６を、処理、保存、または表示のために、通信トランシーバ３２を介して別の装置に送信する。

ここで、３軸加速度計からの生の振動データを、３軸のそれぞれについてのオペレータに対する瞬間ストレスを表す３つの連続データストリーム３５に分ける方法について説明する。

一定の時間間隔に亘って、瞬間ストレスレベルデータを蓄積することにより、得られるストレスデータを通信トランシーバに送信するのに必要な帯域幅が狭くなる。これは、ストレスデータ４６の連続ストリームを、３つの重複しないブロックのシリーズに分けることで可能となる。

各ブロック内のデータを、単数に蓄積して、受信装置に送信する。各ブロックの時間間隔が長くなると、蓄積データの送信レートは低下する。０．１秒〜１０秒の範囲における時間間隔が、一般的であり、送信に必要な帯域幅が狭い。したがって、少なくとも上記した目的の全てを達成できる。

当業者であれば、本発明の概念および範囲から逸脱することなく、他の様々な変更形態が可能であることを理解できると思う。このような全ての変更形態および変形は、添付の特許請求の範囲内であり、特許請求の範囲によってカバーされるものである。

振動センサを用いた操作装置の側面図である。 振動センサの模式的なブロック図である。

符号の説明

１０ 操作装置
１２ 制御ユニット
１４ 振動センサ
１６ シート
１８ オペレータ
２０ 制御パネル
２２ ステアリング
２４ ディスプレイ

Claims (3)

1. 操作装置における振動の測定方法において、
   ３軸加速度計、デジタル信号プロセッサ、および通信トランシーバからなる振動センサに接続された制御ユニットを有する操作装置を用意するステップと、
   前記３軸加速度計の各軸についての振動データを決定するステップと、
   前記各軸についての振動データを荷重関数でフィルタリングしてフィルタリングデータを生成するステップと、
   オペレータに関連するストレスレベルデータを決定するステップと、
   前記デジタル信号プロセッサで、前記オペレータのストレスレベルデータに対する前記フィルタリングデータの瞬間の影響を計算するステップと、
   前記デジタル信号プロセッサで、前記オペレータの瞬間ストレスレベルデータを蓄積して、一定の時間間隔に亘るストレスレベルデータを決定するステップと、
   一定の時間間隔における前記オペレータのストレスレベルの上昇を計算して、ストレスデータを生成するステップと、
   このストレスデータを、前記通信トランシーバを介して送信するステップを含むことを特徴とする方法。
2. 荷重関数は、オペレータに関連している、請求項１に記載の方法。
3. ストレスデータを、処理装置に送信する、請求項１に記載の方法。

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