JP2010008202A - レートセンサ固定方法および固定作業支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】防振部材の厚さ寸法が異なる場合でもレートセンサを確実かつ効率的に固定する。
【解決手段】リング状に形成された防振部材１７に、径の長さを異にして予め複数種用意された固定ネジ１６群の中から選択された固定ネジ１６を挿通し、防振部材１７を固定ネジ１６との間隙に充填した状態でレートセンサ１を固定した被測定物体５に対して外力を加えて振動させ、外力の情報及びレートセンサ１の検出値を振動時において取得し、取得された外力の情報および検出値を解析し、レートセンサ１の固定状態を固定ネジ１６の径の長さと関連付けて評価する。そして、評価された固定状態に応じて径の長さが異なる固定ネジ１６への交換を行わせる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被測定物体の姿勢制御に用いられるレートセンサ固定方法および固定作業支援システムに関する。

飛翔体、車両、およびカメラなどの各種の物体の姿勢制御のためには、物体の挙動を測定する必要があり、測定の対象となる物体（以下、「被測定物体」という。）の内部にレートセンサ（角速度センサ）を設けるのが一般的となっている。

しかし、外部から加えられる力によって被測定物体内で発生する振動にレートセンサは敏感に反応してしまうので、レートセンサを固定するベース部材との間に弾力性を有する防振部材を挟み込むことで、被測定物体の運動時に発生する振動からレートセンサを防振する技術が一般に知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−７４９３７号公報

上記の従来技術においては、防振性能を向上させるために防振部材の圧縮量を一定の範囲内に保つ必要があるが、合成樹脂などにより形成される防振部材はロットにより厚さ寸法が異なるため、防振部材の寸法が適切でない場合には固定状態における圧縮量が許容範囲を超え、防振性能が低下してしまうという問題があった。

また、一般に防振部材の厚さ寸法の差を正確に測定することは困難なため、防振部材の厚さ寸法が適切か否かは実際に装着して確認する必要があるが、他の防振部材へ交換したことで固定状態を更に悪化させてしまう事態も生じ、固定作業を効率的に行えないという問題があった。

そこで、本発明は、従来技術の問題に鑑み、防振部材の厚さ寸法が異なる場合でもレートセンサを確実かつ効率的に固定可能なレートセンサ固定方法および固定作業支援システムを提供することを目的とする。

本発明に係るレートセンサ固定方法は、リング状に形成された防振部材に、径の長さを異にして予め複数種用意された固定ネジ群の中から選択された固定ネジを挿通し、前記防振部材を前記固定ネジとの間隙に充填した状態でレートセンサが固定された被測定物体に対して外力を加え、振動させる加振ステップと、前記外力の情報及び前記レートセンサの検出値を前記振動時において取得する情報取得ステップと、前記取得された前記外力の情報および前記検出値を解析し、前記レートセンサの固定状態を前記固定ネジの径の長さと関連付けて評価する固定状態評価ステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る固定作業支援システムは、径の長さを異にして予め複数種用意された固定ネジ群と、リング状に形成された防振部材に前記固定ネジ群の中から選択された固定ネジを挿通させることにより、前記防振部材を前記固定ネジとの間隙に充填した状態で被測定物体に固定され、前記被測定物体の運動時における角速度を計測するレートセンサと、前記被測定物体に外力を加え、振動させる加振装置と、前記レートセンサおよび前記加振装置に接続され、前記振動の際に前記レートセンサで計測される前記角速度および前記加振装置が前記被測定物体に加えた前記外力の情報を取得すると共に解析し、前記レートセンサの固定状態を前記固定ネジの径の長さと関連付けて評価する固定状態評価装置と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、防振部材の厚さ寸法が異なる場合でもレートセンサを確実かつ効率的に固定可能なレートセンサ固定方法および固定作業支援システムが提供される。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る固定作業支援システムの全体構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、固定作業支援システムは、レートセンサ１、加振装置２、および固定状態評価装置３から構成され、レートセンサ１および加振装置２が固定状態評価装置３にバス４を介して接続されている。

レートセンサ１は、飛翔体、車両、およびカメラなどの各種の被測定物体５内に搭載され、被測定物体５の運動時における角速度を検出する装置である。レートセンサ１の方式としては、機械式、光学式、流体式、振動式などがあるが、振動式が小型軽量化の点で好適である。尚、本実施形態ではレートセンサ１を被測定物体５に搭載するための機構をレート検出機構と呼ぶ。

加振装置２は、レートセンサ１が固定された被測定物体５に対して外力を加え、振動させる装置である。尚、被測定物体５の大きさを考慮し、試験環境においては被測定物体５全体ではなく、被測定物体５のレート検出機構の構成部品であるベース部材１０にレートセンサ１を固定し、レートセンサ１をベース部材１０と共に振動させると好適である。

固定状態評価装置３は、加振装置２が加えた外力の情報とこの外力による振動の際にレートセンサ１が検出した値を解析することで被測定物体５におけるレートセンサ１の固定状態を評価する装置である。

以下、図２乃至図４に基づいてレートセンサ検出機構の構造を詳細に説明する。図２は、被測定物体５のレート検出機構の斜視図である。図３は、被測定物体５のレート検出機構の断面図である。図４は、被測定物体５のレート検出機構の分解図である。尚、各図において共通する符号は、同一物を表している。図２および図３に示されるように、レートセンサ１はレートセンサ本体１１とこれを支持するレートセンサ支持部材１２から構成され、レートセンサ支持部材１２に設けられた挿通孔１３および被測定物体５のベース部材１０の表面上に突出しているボス部１４内に形成されたネジ穴１５に固定ネジ１６を挿通することで固定される。

また、挿通孔１３の内部に防振部材１７を、レートセンサ支持部材１２を両面から挟み込むように２つの防振部材１８を配置し、防振部材１７、１８の挿通孔およびレートセンサ支持部材１２の挿通孔１３へレート固定ネジ１６を挿通することで、防振部材１７、１８が固定ネジ１６との間隙を充填する状態でレートセンサ１はベース部材１０に固定される。このように固定することで、被測定物体５側からレートセンサ１へ伝搬する振動を減衰させることができる。また、固定ネジ１６で固定する際に防振部材１８が磨耗するのを防止し、かつ、防振効果を向上させるためにワッシャー１９が設けられている。

また、本実施形態において固定ネジ１６は、数種類用意される。図３では、固定ネジ１６が、ネジ頭部１６Ａ、ネジ円筒部１６Ｂ、ネジ山部１６Ｃから構成されることが示されているが、各固定ネジ１６は防振部材１７との接触箇所に相当するネジ円筒部１６Ｂの径ｄがそれぞれｄ_１、ｄ_２、およびｄ_３で異なっている。尚、予め用意する固定ネジ１６の種類は特に限定されないが、固定作業の効率性を考慮し、例えば３．００ｍｍ、３．１０ｍｍ、３．２０ｍｍなど所定の間隔で３〜５種類程度用意すると好適である。また、固定ネジ１６はステンレスなどの金属を材質とし、防振部材１７に比べて製造精度が高いことを想定する。

防振部材１７、１８は、合成樹脂や天然ゴムなどを材質とする弾性体であり、例えば、防振性や耐久性等に優れたシリコン樹脂を用いると好適である。また、固定ネジ１６を挿通するためにリング状に形成されている。防振部材１７の外径が挿通孔１３の大きさ以上のとき、挿通孔１３内で伸縮することでレートセンサ支持部材１２に密着する。レートセンサ支持部材１２に装着された防振部材１７の内径が、固定ネジ１６のネジ円筒部１６Ｂの径の長さ以下のとき、固定ネジ１６の挿通によって防振部材１７が外側に伸びる。このように構成することにより、固定状態において防振部材１７、１８が適度に圧縮され、レートセンサ１に対する防振効果が得られる。

図５は、レートセンサ１の固定方法の具体的な流れを示すフローチャートである。

先ず、予め用意された複数種の固定ネジ１６の中から選択されたネジによってレートセンサ１が取付けられた被測定物体５を加振装置２によって振動させる（Ｓ５０１）。

次に、固定状態評価装置３において、加振装置２から振動を加えた時間、圧力、方向、周波数などの情報を取得すると共に、レートセンサ１から振動時の検出値（角速度）を取得する（Ｓ５０２）。

次に、固定状態評価装置３において、Ｓ５０２において取得された２つの値の解析処理を行い、レートセンサ１の固定状態を評価する（Ｓ５０３）。例えば、角速度を周波数に変換し、加振装置２から取得された周波数との波形比較を行う。そして、レートセンサ１と被測定物体５の間で波形の振幅の大きさや位相等を考慮して振動が減衰されているか否かを判定する。

次に、固定状態評価装置３において、レートセンサ１の固定状態が所定の基準を満たすか否かを判定する（Ｓ５０４）。ここで、レートセンサ１の固定状態が所定の基準を満たすと判定された場合、すなわち、固定に用いた固定ネジ１６のネジ円筒部１６Ｂの径の長さが挿通される防振部材１７の内径に対して適切であり、圧縮状態が許容範囲内であると判定された場合には固定状態評価装置３の表示部（図示省略する）に固定状態が適切である旨を表示（Ｓ５０５）して処理を終了する。尚、防振部材１７の大きさはロット単位で傾向があることが多いので、防振部材１７に対して径が適切な固定ネジ１６が見つかった場合には、防振部材１７のロット番号等と関連付けておくと後の固定作業が効率的となるので好適である。

これに対し、レートセンサ１の固定状態が所定の基準を満たないと判定された場合には、径の長さが異なる他の固定ネジ１６への交換指示情報を出力し（Ｓ５０６）、処理を終了する。

このように、径の長さが異なる固定ネジ１６を予め複数種用意することで、金属で形成される固定ネジ１６と比べて製造誤差が大きな防振部材１７を交換せずに、防振部材１７の圧縮量を許容範囲内となるように選択・交換ができるため、防振性能のばらつきを抑制できると共に、固定作業を確実かつ効率的に行うことができる。この結果、被測定物体５の姿勢制御を正確に行うことが可能となる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。具体的には、上記実施形態において防振部材１７と防振部材１８を別々の構成としたが、一体化させた防振リングを用いても良い。また、レートセンサ支持部材１２内に挿通される防振部材１７のみ用いて固定し、防振部材１８は用いないとしても良い。要求される防振性能を考慮して任意に選択可能である。

本発明の一実施形態に係る固定作業支援システムの全体構成例を示すブロック図。 レート検出機構の斜視図。 レート検出機構の断面図。 レート検出機構の分解図。 レートセンサ１の固定状態評価方法の具体的な流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…レートセンサ、
２…加振装置、
３…固定状態評価装置、
４…バス、
５…被測定物体、
１０…ベース部材、
１１…レートセンサ本体、
１２…レートセンサ支持部材、
１３…挿通孔、
１４…ボス部、
１５…ネジ穴、
１６…固定ネジ、
１６Ａ…ネジ頭部、
１６Ｂ…ネジ円筒部、
１６Ｃ…ネジ山部、
１７…防振部材、
１８…防振部材、
１９…ワッシャー。

Claims (5)

1. リング状に形成された防振部材に、径の長さを異にして予め複数種用意された固定ネジ群の中から選択された固定ネジを挿通し、前記防振部材を前記固定ネジとの間隙に充填した状態でレートセンサが固定された被測定物体に対して外力を加え、振動させる加振ステップと、
   前記外力の情報及び前記レートセンサの検出値を前記振動時において取得する情報取得ステップと、
   前記取得された前記外力の情報および前記検出値を解析し、前記レートセンサの固定状態を前記固定ネジの径の長さと関連付けて評価する固定状態評価ステップと、
   を有することを特徴とするレートセンサ固定方法。
2. 前記固定状態評価ステップにおいて、前記固定状態が所定の基準を満たさないと評価された場合に、前記径の長さが異なる他の固定ネジへの交換指示情報を出力する交換指示ステップを更に有することを特徴とする請求項１記載のレートセンサ固定方法。
3. 前記固定ネジは、少なくとも３種類用意されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレートセンサ固定方法。
4. 径の長さを異にして予め複数種用意された固定ネジ群と、
   リング状に形成された防振部材に前記固定ネジ群の中から選択された固定ネジを挿通させることにより、前記防振部材を前記固定ネジとの間隙に充填した状態で被測定物体に固定され、前記被測定物体の運動時における角速度を計測するレートセンサと、
   前記被測定物体に外力を加え、振動させる加振装置と、
   前記レートセンサおよび前記加振装置に接続され、前記振動の際に前記レートセンサで計測される前記角速度および前記加振装置が前記被測定物体に加えた前記外力の情報を取得すると共に解析し、前記レートセンサの固定状態を前記固定ネジの径の長さと関連付けて評価する固定状態評価装置と、
   を有することを特徴とする固定作業支援システム。
5. 前記固定状態評価装置は、前記固定状態が所定の基準を満たさないと評価された場合に、前記径の長さが異なる他の固定ネジへの交換指示情報を出力することを特徴とする請求項４記載の固定作業支援システム。

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