JP2013142598A - 固定力測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
弾性力で固定された板状部材の固定力をハンマで打撃した時の打音の周波数解析による方法や板状部材を加振したときの応答を検出する方法では、打撃方法による打音周波数の変化、対象物の位置による打音周波数や応答のばらつきなどが考慮されておらず固定力推定に対しては十分な精度が得られなかった。
【解決手段】
部材表面の複数箇所に対して打撃力を加えて複数の打音を発生させ、この複数の打音から特徴量を求め、この特徴量を平均化した平均化特徴量を求め、板状部材の固定力と平均化特徴量の相関関係を用いて平均化特徴量から板状部材の固定力を推定する。
【選択図】 図１

Description

発電機などのステータにおいて、ステータコイル固定に用いるウェッジ固定力の測定技術に関するものである。

発電機は，ロータとステータで構成され，ロータの回転により発生した磁界の変化を，ステータにより電気エネルギに変換する。ステータは，珪素鋼板を積層したコアのスロットにコイルを挿入し，絶縁性部材により加圧固定した構造になっている。加圧固定方法として、コイル上方に波状板ばねと板状部材であるウェッジを重ねた構造であり、波状板ばねを圧縮しながらウェッジで押さえ込むことによりコイル導体を固定する構造になっている。このような構造の発電機においては、コイルを所定の加圧固定状態に維持管理することが必要である。上記コイル固定構造を有する発電機においては、所定使用年月を経た後にウェッジの固定状態を検査し、緩みがあれば加圧力回復のために波状ばねやウェッジの交換保守を行う。これまでコイル固定状態の検査判定は人間が検査用ハンマを用いてウェッジに打撃を加え、このとき発生する音、振動により判断する官能試験に頼ってきた。この官能検査を装置化する試みとして、特開2000-131196（特許文献１）がある。これは、ウェッジのハンマ打撃により発生する音の周波数帯域ごとのピーク値を求め、これと予め設定した基準値と比較してゆるみ状態の判定をおこなうものである。

特開2000-131196号公報

ウェッジの固定力を人間により判定する場合は測定者の熟練度、感覚、体調等により判定結果によるばらつきが生じる。また、特許文献１による報告では打音の周波数がウェッジの緩み状態と関係があることが示されている。しかし、打音周波数は打撃力によって変化するため、ウェッジ固定状態の定量化においては十分な精度が得られない。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば部材表面の複数箇所に対して打撃力を加えて複数の打音を発生させ、この複数の打音から第一の特徴量を求め、この第一の特徴量から第二の特徴量を求め、部材の固定力と第二の特徴量の相関関係を用いて部材の固定力を求める。

本発明によれば発電機ステータウェッジの固定力の定量化が可能となるため発電機ステータ組立におけるウェッジ組込み作業の信頼性を高めることが出来る。

また使用中の発電機においては、定期検査などでウェッジ固定力を定期的に測定することで、ウェッジ固定力（コイル固定力）の経時変化を把握することが可能となる。このデータを蓄積することによってステータウェッジ交換時期が推定可能となり、発電機の保守を効率的に進めることが出来るため、保守に係る費用、エネルギなどを削減出来る。

実施例１の構成を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１のＡＡ矢視図である。 測定対象製品である発電機ステータの部分断面図である。 図３の部分拡大図である。 ソレノイド制御方式のための電圧波形図である。 図５の拡大図である。 打音信号波形図である。 打音信号のパワースペクトル図である。 ウェッジ打撃位置の説明図である。 打撃位置と総パワーレベルの関係を表すグラフである。 固定力レベルと平均化総パワーレベルの関係を表すグラフである。 打撃力レベルと総パワーレベルの関係を表すグラフである。 平均化総パワーレベルと固定力レベルの関係を表すグラフである。 実施例１の動作を表すフローチャートである。 実施例２の構成を示す模式図である。 実施例２のＦＦ矢視図である。 実施例２の動作を表すフローチャートである。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

図１、図２は、本実施例のウェッジ固定力測定装置の構成例であり、図２は図１のAA矢視図を示す。図３は、測定対象の構造を示す部分断面図、図４は、図３のB矢視図（正面図）である。

まず図３、４により測定対象の構造について説明する。図３は発電機ステータの一部を示す部分断面図である。発電機ステータは、発電時の電流によりコイルに発生する電磁気的な力でコイルが振動することを防止するために図に示すようなコイル固定構造となっている。図３において、１は珪素鋼板を積層したコア、４はコア１に設けられた溝、２、３は、溝４に挿入されたコイル。コイル２の上にはプレート５、波状板ばね７、ウェッジ８が積層されており、材質はいずれも絶縁性の高い樹脂を含浸して硬貨させた複合材料である。

図４において、ウェッジ８は、コア1の溝４に形成された切欠き溝１０とウェッジ８のテーパ部１１が接するように挿入されている。この構造において、波状板ばね７は、圧縮状態になっている。この圧縮された波状板ばね７が発生する力によりコイル２,３を加圧し、またこの反力はウェッジ８に加わり、さらにウェッジ８に加わった力は、ウェッジ８が嵌め合っているコア１に設けた溝４の切欠き溝１０で受ける。図３に示すコイル固定構造においてコイル２，３の固定状態は直接測定することが困難なため、同等の反力が加わっているウェッジ８の固定状態を測定する。

次に、図１に示すウェッジ固定力測定装置について説明する。
図１において、１４はウェッジ固定力測定装置における測定プローブである。測定プローブ１４において１５はベース板、１７はベース板１５に固定された打撃機構であり本実施例では等ピッチで７台固定している。１８はベース板１５に固定したガイドブロックであり、図２(a)に示す様にコア１の溝４と嵌め合い、図における測定プローブ１４の左右方向の位置を決める。

２０はマイクであり、打撃機構１７によりウェッジ表面２５を打撃した時の打音を収集する。２１はベース板１５に固定した加速度センサであり、測定プローブ１４に重力が働く方向を検出することによって測定プローブの姿勢を検出する。２８はベース板１５に固定した取っ手である。本実施例では、人間が取っ手２８を持って測定プローブ１４をコア１に押し付けながら測定する。２６はコア検出センサであり、ベース板１５の４隅に固定しており、プローブ１４がコア１に対して押し付けられていることを検出する。センサとしては、反射型光電センサ、電磁誘導を利用した近接センサ、小型マイクロスイッチ等を用いることができる。２７は計測開始用押しボタンスイッチである。

図２(a)(b)を用いて、打撃機構１７について説明する。打撃機構１７において３０は直動タイプのソレノイドアクチュエータであり、電流のON、OFFによって内部の軸３１が上下に駆動する。軸３１の下端には打撃子３２を固定しており他端には、つば３３を固定している。３４はスプリングでありソレノイド３０に電流が加わっていない状態で、打撃子３２を上昇位置（図２(a)状態）に保つ働きをする。ソレノイド３０と打撃子３２の間には、緩衝材３５が挿入されており、打撃子３２が上昇時にソレノイド３０に当たる時の衝撃を吸収し、音の発生を抑える。打撃機構１７の動作は、ソレノイド３０に通電すると、図２(ｂ)に示す様に打撃子３２が下降しウェッジ８の表面２５を打撃することで打音が発生する。ソレノイド３０への通電を停止すると、スプリング３４の働きにより打撃子は上昇し図２(a)の状態に戻る。

図１に示すウェッジ固定力測定装置において、測定プローブ１４によるウェッジ８の打撃制御とウェッジ打音から固定力を算出する処理ユニット６０について説明する。６１は、マイクロプロセッサユニット（以下MPUと略す）であり、センサ２１、２６、スイッチ２７等からの信号に応じて７個の打撃機構１７を制御するとともに、マイク２０からの音信号を処理し、内蔵プログラムに従って後述のように演算を行い、ウェッジ固定力を推定する。６２はソレノイドドライバであり、MPU６１からの信号を元にソレノイド３０に電流を流し駆動する。７個の打撃機構１７の個々のソレノイド３０に対して、独立に制御可能な構成としている。

６３は、加速度センサ２１からの信号を増幅、あるいは変換しMPU61に伝えるセンサアンプである。６４は、４個のコア検出センサ２６からの信号を各々独立にMPU６１に伝えるセンサアンプである。スイッチ２７はMPU６１に接続し測定開始信号を発生する。７０はマイク２０からの音声信号を増幅するアンプ、７１はアンプ７０で増幅された信号から、不要な周波数成分を取り除くフィルタ、７２はフィルタで処理されたアナログ信号をMPU６１で処理するためにデジタル信号に変換するADコンバータである。７４は、データを保存するためのメモリであり、ADコンバータ７２からのデジタル信号をMPU６１で演算した結果や、ウェッジ固定力を推定するために参照するデータベース等を保存する。７３はMPU６１と外部のパソコン７５、LCD（液晶ディスプレイ）７６、外部メモリ７７などと接続するためのインターフェースである。

図２、図５、図６を使って打撃装置１７の打撃力制御方法について説明する。打撃装置１７による打撃動作は、図２（ｂ）に示す様に、ソレノイド３０に対してソレノイドドライバ６２から電流を流すことによって軸３１を下降させ、先端の打撃子３２をウェッジ８に衝突させる。このとき、打撃子３２のウェッジ８への打撃力はソレノイド３０に加える電力に比例する。本実施例では、ソレノイド３０に対する駆動電流をPWM（Pulse Width Modulation）方式で制御する。図５に駆動電圧波形８０を示す。ソレノイド３０の駆動電圧V1ボルトで所定時間（T0時間)加えることによって打撃子３２を100ミリ秒程度の短時間上下させてウェッジに打撃を加える。この時の駆動電圧波形８０の拡大図（D部拡大）を図６に示す。駆動電圧波形８０は、電圧V1のパルス状でありパルスの周期をT1とし、この中で電圧が立ち上がっている時間をT2とする。このパルスの周期に対する電圧の発生時間の比であるT2/T1を制御する。通常MPU６１からの制御信号の電力は小さいため、パワートランジスタ等を用いてソレノイドドライバ６２を構成しMPU６１の信号を増幅して駆動電圧波形８０を生成する。打撃力は、通電時間T２に比例し、T2=T1で最大となる。

次に、打音からウェッジ固定力を推定する信号処理方法について説明する。図７の８５にウェッジ打音のA/D変換器７２による変換結果を示す。時間に対する音の強度レベルをデジタルな電圧信号レベルに変換したものである。図８は、図７の信号をFFT（Fast Fourier Transform）処理して求めたパワースペクトル８６であり、周波数と音のパワーレベルの関係を表す。

図９〜図１３を用いてウェッジ固定力の推定方法について説明する。ウェッジ打撃により発生する打音のパワースペクトル８６に関して、周波数ｆ毎のパワーレベルをＰｆとして各周波数毎のパワーレベルの総和（以下総パワーレベルと称す）Ｐｓを（数１）で求める。
（数１） Ｐｓ＝ΣＰｆ
ウェッジ固定力を因子としてウェッジの打撃位置と総パワーレベルＰｓとの関係を求めた実験結果について説明する。

打撃位置は図９で示されるｄ１〜ｄ７の位置であり、図４のEE矢視図に対応する。固定力の設定は、波状板ばね７の圧縮量（図中のギャップG）を大、中、小の３段階に変えて設定した。図の記号d１〜d７は、ウェッジ８における打撃位置を示し各々の間隔は等ピッチであり、図４で示すウェッジ左右方向の中央位置を同じ力で打撃した。

図１０に、打撃位置と総パワーレベルＰｓの関係を示す。曲線１００は、ウェッジ固定力レベル小、曲線１０１は固定力レベル中、曲線１０２は固定力レベル大の結果を示す。

傾向としては、固定力と総パワーレベルＰｓは比例している。しかし、打撃位置により打音の総パワーレベルＰｓは大きく変動している。またこの結果は、サンプルを作り直して実験を行うと山谷の位置が変動する。曲線１０１と１０２の打撃位置ｄ５のように、設定固定力レベルに対する総パワーレベルが逆転する場合も発生する。このためウェッジの適当な位置１箇所の打撃結果の総パワーレベルからウェッジ８の固定力を推定すると推定誤差が大きくなる可能性が高い。

そこで、総パワーレベルの値を用いて固定力を推定するために図１０のグラフ１００、１０１、１０２のd1〜d7の７箇所の総パワーレベルの平均値（以下、平均化総パワーレベルと称す）をウェッジ１枚に対する総パワーレベルの代表値とする。平均化総パワーレベルと固定力レベルの関係を求めると図１１のグラフが得られる。図１１において曲線１０５は、複数のモデルサンプルから求めた固定力レベルと平均化総パワーレベルの関係を示しており、曲線１０６、１０７は複数サンプル間におけるばらつき範囲を表す。このグラフを用いると、ある平均化総パワーレベル１３０が求まると、曲線１０５に対応する固定力レベル推定値１３１を求めることが出来る。このとき、固定力レベルの推定範囲は、曲線１０６、１０７の範囲で決まるΔFとなる。この推定範囲ΔFは、平均化点数を増やすことによって小さくできるため、同一ウェッジに対する打点数を増やすことで推定精度を高めることが可能である。

以上の結果より、固定力と平均化総パワーレベルの相関関係を予め求めておきデータベース化しておけば、これを用いて平均化総パワーレベルの測定値から固定力レベルを推定することが可能となる。

ここで重要な点は、各打撃位置の総パワーレベルＰｓを求めるための打撃力ばらつきを小さくすることである。これは、総パワーレベルＰｓと打撃力レベルの間には図１２のグラフ８９に示す様に比例関係にあるため、打撃力レベルのばらつきが総パワーレベルＰｓに影響するためである。

大型の発電機はほとんどが受注生産であるため顧客によって製品の設計は異なる。このため、打撃対象であるウェッジの形状、材質等も複数存在し、固定力レベルと平均化総パワーレベルの関係もウェッジのサイズ、材質によって異なる。従って、図１３に示す様に各種製品の平均化総パワーレベルと固定力レベルの関係として、製品１の曲線１３５、製品２の曲線１３６、製品３の曲線１３７等を予め求めてデータベース化しておけば、多種製品に対してウェッジ固定力レベルを推定することで対応可能となる。
さらに、データベースに無い材質、形状のウェッジに対応する場合には、新規ウェッジの物性、形状を入力すると、物性あるいは形状が最も近いウェッジのデータベースを基に新たなウェッジに対して新規ウェッジに対応した固定力推定おための近似関数を生成し推定する。あるいは、新規ウェッジの物性、形状に最も近いウェッジを操作者に提示し選択させる方法でも対応可能である。

上記方法ではウェッジ固定力を推定するための特徴量として、総パワーレベルを用いたが、ウェッジ固定力と相関を有す物理量であれば同様な方法で推定を行うことが可能である。例えば、パワースペクトルに換えて振幅スペクトルを用い、振幅スペクトルにおける周波数ごとの振幅レベルの総和を特徴量とする方法、あるいは、図７の音の時間と音強度レベルの振動波形から減衰率を求めこの減衰率を特徴量とする方法、収集した打音のパワースペクトル分布において、周波数ごとのパワーレベルの総和値が周波数の上下で1／２ずつに分かれる周波数の値を用いること特徴とする方法、収集した打音の振幅スペクトル分布において、周波数ごとの振幅レベルの総和値が周波数の上下で1／２ずつに分かれる周波数の値を用いること特徴とする方法などが考えられる。

図１に示す固定力測定装置の動作フローを図１４に示す。以下動作フローに基いて固定力測定方法を説明する。

まず位置決め動作１５０として、測定対象のウェッジを有するステータコアに対して、測定プローブ１４のガイドブロック１８をコアの溝に対して挿入し、測定プローブ４の位置を決める。

次に測定開始動作１５１として、測定開始スイッチ２７を入れる。このとき測定プローブの設置確認１５２として４隅に固定したコア検出センサ２６が全てONの場合、測定プローブ１４は正しくコア１に押し付けられていると判断し測定動作を開始する。コア検出センサ２６による押し付け状態の監視は、測定中常に働いておりONで無ければ測定動作は行わない。

測定プローブ１４が正しく押し付けられている場合、打撃機構１７によるウェッジ８への打撃動作１５３を開始する。本実施例では打撃機構１７が７個あるため、まず左端の打撃機構１７によりウェッジ８を打撃する。このとき加速度センサ２１によって固定力測定プローブ１４の姿勢を検出し、重力方向に対してソレノイド３０に加える電流を制御する。打撃対象のウェッジは円筒の周方向に配置されているため、測定対象のウェッジの打撃姿勢が変化し、打撃装置１７の可動部に加わる重力が姿勢によって変わる。このため打撃力を一定にするためには重力の方向を検出し補正することが必要なためである。これによってウェッジ８の姿勢位置によらず一定の打撃力をウェッジ８に加えることが可能となる。

次に、打音収集、信号処理１５４を行う。ウェッジの打音収集、信号処理により総パワーレベルPsの値を求める。マイク２０による打音のMPU６１への取込タイミングは、打撃装置１７への打撃開始信号をトリガとして10〜100ms程度取り込む。これにより固定力推定に必要な打音データのみを収集できる。打音はアンプ７０、フィルタ７１を介してA/D変換器７２によってデジタルデータに変換されMPU６１に入力される。この信号に対してMPU６１の演算機能を用いてFFT（First Fourier Transfer）処理を行い、図８に示すパワースペクトル８６を求め、さらに（数１）によりパワースペクトル８６から総パワーレベルPsを求める。これらのデータを適当なメモリ領域に保存する。以上で左端の打撃装置１７による打撃と打音のデータ処理が終了する。

1個のウェッジに対して複数箇所打撃するため、打撃回数判定１５５に設定した回数だけ打音収集、信号処理を繰り返す。本実施例では打撃装置が７台であるため、動作を順次７回繰り返すことによって1個のウェッジ８に対して位置の異なる7個の総パワーレベルを得ることが出来る。これら７個の総パワーレベルから平均化総パワーレベルを求め適当なメモリ領域に保存する。次に固定力レベル推定処理１５６を実施する。ウェッジ固定力レベルの推定はメモリ７４に保存した平均化総パワーレベルの値と予め測定対象品種毎に作成したウェッジ固定力レベルと平均化総パワーレベルの相関関係を表す数値データベースを比較参照し求める。求めた固定力推定値は、メモリ７４上に保存する。以上で１個のウェッジに対する固定力推定値が求まる。続いて、同様な手順を繰り返して測定対象の発電機ステータの全ウェッジについて固定力推定値を求め測定が終了する。

メモリ７４に記録したウェッジ固定力データは、処理ユニット６０に接続したパソコン７５、LCDなどの表示器７６を用いて人間が確認するとともに、外部メモリ７７に管理用データとして蓄積する。

上記測定方法によれば、適切に制御された打撃力によってウェッジ８を打撃するため、打撃力ばらつきに起因する打音の総パワーレベルのばらつきを小さく出来、また１個のウェッジに対して複数の打撃装置１７により所定箇所から求めた総パワーレベルを平均化した値を基にウェッジの固定力を推定するため、ウェッジ内での打撃位置による総パワーレベルのばらつきに起因する固定力推定誤差を抑制できる。このためウェッジ打音から固定力を推定することが可能となる。これにより、これまで人間により官能試験に頼っていたウェッジ固定力の定量化が可能となる。

図１５に、第２実施例のウェッジ固定力測定装置の構成を、図１６に図１５のFF矢視図を示す。

図１５において、２００はウェッジ固定力測定装置における測定プローブである。測定プローブ２００において２０１はベース板、２０２はベース板２０１に固定したガイドレール、２０３は、ガイドレールに嵌合したリニアガイドであり、ガイドに沿って可動する。２０４はリニアガイド２０３に固定されたブラケット。１７は、ブラケット２０４に固定した打撃機構であり実施例１のものと同じ構造である。２０５はブラケット２０４に固定したマイクであり、打撃機構１７によるウェッジ８打撃時の打音を収集する。

２０８はボールねじであり、ベース板２０１に固定したベアリングブロック２０９，２１０により回動自在に保持されている。２１１は、ボールねじ２０８を回転駆動するためのモータ、２１２はボールナットであり、ボールねじ２０８の回転により移動する。２１３は連結金具であり、ボールナット２１２とブラケット２０４を連結する。上記構造によって、モータ２１１でボールねじ２０８を駆動し、打撃装置をウェッジ８の長手方向（図の左右方向）の任意の位置に移動し、任意の位置で打撃することが可能である。

２１５はガイドブロックであり、ベース板２０１の４隅近傍に固定し、コア１の溝４０と嵌め合い測定プローブの位置を決める。２１６は、４個のガイドブロック２１５に各々1個ずつ固定したコア検出センサであり、プローブ２００がコア１に対して押し付けられていることを検出する。センサとしては、反射型光電センサ、電磁誘導を利用した近接センサ、小型マイクロスイッチ等を用いることができる。２２１はベース板２０１に固定した加速度センサであり、重力加速度を検出することによってプローブ２００の姿勢を検出する。

２２２はベース２０１に固定した取っ手であり、人間がこの取っ手を持って測定プローブ２００をコアに押し付ける。２２３は取っ手に固定した測定手開始用押しボタンスイッチである。

次に、測定プローブ２００の制御処理ユニット２５０の構成について説明する。

構成は実施例１とほとんど同じであるため、異なる部分のみ説明する。

制御処理ユニット２５０において、実施例１と大きく異なる部分は、打撃機構１７の移動用モータの制御に関する部分である。MPU６１にはモータ２１１を制御するためのモータコントローラ２６０とモータドライバ２６１を接続しMPU６１の命令により打撃機構１７の位置を制御する。

以下、図１７に示す動作フローを基に実施例２の固定力測定方法を説明する。

まず位置決め動作２８０として、測定対象のウェッジを有するステータコアに対して、測定プローブ２００のガイドブロック２１５をコアの溝に対して挿入し、測定プローブ２００の位置を決める。

次に測定開始動作２８１として、測定開始スイッチ２２３を入れる。このとき測定プローブの設置確認２８２として４隅に固定したコア検出センサ２１６が全てONの場合、測定プローブ２００がコア１に押し付けられていると判断し測定動作を開始する。コア検出センサ２１６による押し付け状態の監視は、測定中常に働いており４個のセンサがONの場合のみ測定動作を行う。

測定プローブが正しく押し付けられている場合、打撃機構１７によるウェッジ８への打撃動作２８３を開始する。まず図１５に示す様にウェッジ８の左端近傍において、打撃装置１７によって打撃し、このときの打音をマイク２０５で収集する。この時の打撃動作２８３と打音信号処理２８４は実施例１と同様である。１回目の打音信号処理が終わると、打撃機構移動２８５を行う。MPU６１によりモータ２１１を制御し、ボールねじ２０８を駆動して打撃機構１７を所定距離移動する。ここで再び打撃機構１７によって打撃動作２８３、打音信号処理２８４を行う。以降、予め設定した回数になるまで、打撃機構を移動しながら打撃動作、打音信号処理を繰返し、複数個の打音信号データを取得する。

そして、実施例１と同じ処理を行い、複数の打音から求めた総パワーレベルを平均化し固定力の推定値を求め、メモリ７４に記録する。

以上で１個のウェッジに対する固定力推定値が求まる。続いて、同様な手順を繰り返して測定対象の発電機ステータの全ウェッジについて固定力推定値を求め測定が終了する。

メモリ７４に記録したウェッジ固定力データは、処理ユニット２５０に接続したパソコン７５、LCDなどの表示器７６を用いて人間が確認するとともに、外部メモリ７７に管理用データとして蓄積する。

上記測定方法によれば、適切に制御された打撃力によってウェッジ８を打撃するため、打撃力ばらつきに起因する打音の総パワーレベルのばらつきを小さく出来る。またウェッジに対する打撃位置を制御可能なため、任意個数の打音を収集することが可能となる。１個のウェッジに対する平均化総パワーレベルを求めるための打音サンプル数を多く取得出来る。これにより図１２に示す固定力の推定範囲ΔFを小さくすることが出来るため、推定精度を高めることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 また、構成部材同士の接続線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての接続線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ コア
２，３ コイル
７ 波状板ばね
８ ウェッジ
１４、２００ 測定プローブ
１７ 打撃機構
１６、２１６ コア検出センサ
２０、２０５ マイク
２１、２２１ 加速度センサ

Claims (20)

1. 固定された部材の固定力測定装置であって、
   １個の部材表面の複数箇所に対して制御された打撃力を加えて打音を発生させる打撃手段と、
   発生した複数の打音を収集する集音手段と、
   収集した該複数の打音から演算によって１個の特徴量求め、前記部材の固定力と打音の特徴量の相関関係を示すデータベースを用いて該特徴量に対応する固定力を求める演算手段を有することを特徴とする固定力測定装置。
2. 固定された部材の固定力測定装置であって、
   １個の部材表面の複数箇所に対して所定の制御された打撃力を加えて複数の打音を発生させる打撃手段と、
   発生した複数の打音を収集する集音手段と、
   収集した該複数の打音から複数の第一の特徴量求め、該複数の第一の特徴量から演算によって１個の第二の特徴量を求め、前記部材の固定力と打音の該第二の特徴量との相関関係を示すデータベースを用いて、該第二の特徴量に対応する固定力に対応させて、固定力を求める演算手段を有することを特徴とする固定力測定装置。
3. 請求項２に記載の固定力測定装置であって、
   該複数の第一の特徴量から演算によって１個の第二の特徴量を求める演算方法が、前記複数の第一の特徴量の平均値を前記第二の特徴量とすることを特徴とする固定力測定装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
   前記部材が板状部材であり、波状板ばねの弾性力により固定されており、
   前記複数の打撃箇所は、前記波状板ばねの長手方向に沿って並んでいることを特徴とする固定力測定装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
   前記特徴量として、収集した打音のパワースペクトルから求めた周波数ごとのパワーレベルの総和値とすることを特徴とする固定力測定装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
   前記特徴量として、収集した打音の振幅スペクトルにおける周波数ごとの振幅レベルの総和値を用いることを特徴とする固定力測定装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
   前記特徴量として、収集した打音強度レベルの振動波形の減衰率を用いることを特徴とする固定力測定装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
   前記特徴量として、収集した打音のパワースペクトル分布において、周波数ごとのパワーレベルの総和値が周波数の上下で1／２ずつに分かれる周波数の値を用いること特徴とする固定力測定装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
   前記特徴量として、収集した打音の振幅スペクトル分布において、周波数ごとの振幅レベルの総和値が周波数の上下で1／２ずつに分かれる周波数の値を用いること特徴とする固定力測定装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
    前記打撃手段は、ソレノイド式アクチュエータを用いてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式にて打撃力を制御することを特徴とする固定力測定装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の固定力測定装置であって、
    前記打撃手段は、複数個のアクチュエータを用いて、各々のソレノイドに対して独立に複数の打撃子を制御することを特徴とする固定力測定装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
    前記打撃手段は、アクチュエータ及び打撃子の位置を制御可能な移動手段を有し、当該移動手段により前記アクチュエータ及び前記打撃子の位置を変えて、複数回打撃を行うことを特徴とする固定力測定装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
    前記集音手段は、打撃手段の打撃開始信号を基準として所定時間だけマイクからの打音信号を収集することを特徴とする固定力測定装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって、
    重力加速度の検出手段を有し、
    該重力加速度信号に基いて、打撃手段の駆動電流を制御する手段を有することを特徴とする固定力測定装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって
    測定対象である前記部材と固定力測定装置との位置関係を検出する手段を有すことを特徴とした固定力測定装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって
    測定対象の部材に関する情報がデータベースに無い場合、対象部材に関する材質情報と形状情報の入力を受け付ける入力手段と、情報データベースに入力済みのデータから、前記材質情報及び形状情報が入力された対象の部材に最も近い材質、形状のデータを基に測定対象である部材の固定力と特徴量の相関関係を示す近似関数を算出する手段とを有することを特徴とする固定力測定装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の固定力測定装置であって
    測定対象の部材に関する情報がデータベースに無い場合、部材に関する材質情報と形状情報の入力を受け付ける入力手段と、予め求めておいた部材の情報から物性あるいは形状が最も近い部材のデータベースを提示し選択を受け付ける機能を有することを特徴とする固定力測定装置。
18. 固定された部材の固定力測定方法であって、
    １個の部材の表面の複数箇所に対して制御された打撃力を加えて打音を発生させ、前記発生した複数の打音を収集し、
    前記収集した打音から演算によって１個の特徴量を求め、予め求めておいた部材の固定力と特徴量との相関関係を用いて該特徴量に対応する固定力を推定することを特徴とする固定力測定方法。
19. 固定された部材の固定力測定方法であって、
    １個の部材表面の複数箇所に対して所定の制御された打撃力を加えて複数の打音を発生させ、発生した複数の打音を収集し、
    複数の打音から求めた複数の第一の特徴量から演算により１個の第二の特徴量を求め、予め求めておいた部材の固定力と第二の特徴量との相関関係を用いて該第二の特徴量に対応する固定力を対応させて部材の固定力を求めることを特徴とする固定力測定方法。
20. 請求項１９において、
    該複数の第一の特徴量から演算によって１個の第二の特徴量を求める演算方法が、複数の第一の特徴量の平均値を第二の特徴量とすることを特徴とする固定力測定方法。

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