JP2020059331A

JP2020059331A - 振動検査装置

Info

Publication number: JP2020059331A
Application number: JP2018190411A
Authority: JP
Inventors: 浩司一木; Koji Ichiki; 健太渡邉; Kenta Watanabe
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-04-16

Abstract

【課題】ワイパーアームの反転動作を検出すると共に時系列でワイパーアームを駆動するモータの振動を検知することができる振動検査装置を提供すること。【解決手段】本発明は、回転方向を反転させつつワイパーアームを揺動するように駆動するモータの振動を検査する振動検査装置であって、前記モータの稼働状態を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記モータの回転状態に基づいて、揺動する前記ワイパーアームの回転方向を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記ワイパーアームが揺動する際の折り返し点において、前記モータの回転数がゼロとなる１番目の点を認識し、前記１番目の点を認識した時刻から所定時間が経過した後、前記モータの回転数が所定範囲を超え且つ、前記モータの回転方向が反対方向に変化している場合、前記ワイパーアームが反対方向に回転開始したと判定する、振動検査装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、振動検査装置に関し、特に、ワイパーに用いられるモータの振動を検査する振動検査装置に関する。

従来のワイパーは、モータの出力軸に設けられて回転するクランクがリンク棹を揺動させ、リンク棹に連結されたワイパーアームに揺動運動させるものである。このようなワイパーを駆動するモータは、基本的に一方向の回転方向で回転するものである（例えば、特許文献１の図１参照）。このようなワイパーアームを動作させた際の異音や振動を検査するために振動検査装置が用いられる。従来の振動検査装置によれば、一方向の回転方向に対してモータを駆動する駆動用回路を備えており、モータを駆動させることにより、リンク機構を介してワイパーアームの動作状態の検査をすることができる。このような振動検査装置は、ワイパーアームを動作させた際のモータの回転数や負荷状態を関連付けて振動データを時系列で細かく区切った振動の分析を行うことができる。

特開２０１８−０１６１８６号公報特開２０１８−０４２４３２号公報

近年、ワイパーアームの駆動用のモータには、リンク機構を排してモータの回転角の制御によりワイパーアームを駆動する減速機付モータが用いられつつある（例えば、特許文献２の図１参照）。このワイパー駆動用の減速機付モータは、駆動源となる制御モータと、制御モータにより駆動される減速機と、減速機により駆動される出力軸とを備えている。出力軸には、ワイパーアームの基端が固定される。例えば、制御モータを所定の回転方向に回転させるとワイパーアームが出力軸を中心に所定方向に回転し、制御モータを反転方向に回転させるとワイパーアームが所定方向と反対方向に回転する。このような制御モータによれば、モータの回転方向の反転を繰り返すことでワイパーアームを揺動運動させることができる。

しかし、このようなワイパーアームの駆動用の制御モータの振動を検査する場合、従来の振動検査装置自体に制御モータを駆動させる駆動用回路が備えられておらず、別体の動力源により動作中のワイパーアームの減速機付モータの振動を検出するに過ぎず、制御モータの稼働状態と振動との関連付けが行われていなかった。そのため、このような検査方法では、測定した振動データを平均化した分析しかできず、ワイパーアームを動作させた際の制御モータの回転数や負荷状態を関連付けて瞬間的に発生する異音の検出が難しいという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワイパーアームの反転動作を検出すると共に時系列でワイパーアームを駆動するモータの振動を検知することができる振動検査装置を提供することである。

（１）：この発明の一態様に係る振動検査装置は、回転方向を反転させつつワイパーアームを揺動するように駆動するモータの振動を検査する振動検査装置であって、前記モータの稼働状態を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記モータの回転状態に基づいて、揺動する前記ワイパーアームの回転方向を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記ワイパーアームが揺動する際の折り返し点において、前記モータの回転数がゼロとなる１番目の点を認識し、前記１番目の点を認識した時刻から所定時間が経過した後、前記モータの回転数が所定範囲を超え且つ、前記モータの回転方向が反対方向に変化している場合、前記ワイパーアームが反対方向に回転開始したと判定する、振動検査装置である。

上記構成により本発明は、ワイパーアームの折り返し点を検出する判定部がワイパーアームの折り返し点で発生する振動に起因する判定の誤り要因を除外する基準に従って判定処理を行うことにより、ワイパーアームの折り返し点を検出することができる。

（２）：上記（１）の態様において、前記判定部は、前記ワイパーアームが反転する方向に回転開始した地点を検出点として認識し、前記検出点を３回認識した場合、前記ワイパーアームが１往復したと判定するものである。

上記構成により本発明は、判定部が検出した検出点の出現回数を数えることによりワイパーアームの揺動動作の１サイクルを検出することができる。

（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記検出部は、前記モータに生じる振動を更に検出し、前記ワイパーアームが１往復する際に、前記検出部により検出された前記モータに生じる振動を前記ワイパーアームの動作と対応付けて記憶する記憶部を更に備えるものである。

上記構成により本発明は、ワイパーアームを動作させた際のモータの動作状態を検知すると共に時系列で振動を検知することにより、ワイパーアームの稼働状態に応じた駆動用のモータの検査を行うことができる。

本発明によれば、ワイパーアームの反転動作を検出すると共に時系列でワイパーアームを駆動するモータの振動を検知することができる。

振動検査装置の構成を示すブロック図である。減速機付モータにより駆動されるワイパーアームの状態を示す図である。ワイパーアームを駆動する減速機付モータの理想的な回転数を示す図である。ワイパーアームの折り返し点で発生する振動を示す図である。ワイパーアームを駆動する減速機付モータの実際に観測される回転数を示す図である。ワイパーアームの折り返し点を検出するために設けられる時間的な閾値を示す図である。ワイパーアームの折り返し点を検出するために設けられる回転数の閾値を示す図である。振動検査装置の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明にかかる振動検査装置の実施形態を説明する。

図１に示されるように、振動検査装置１は、検査対象のモータＭの振動を検出するための装置である。モータＭは、例えば、ワイパーアームを駆動する減速機付モータＱ（例えば、特許文献２参照）の駆動用モータであり、振動検査装置１は、ワイパーアームを動作させた状態のモータＭを検査する。

振動検査装置１は、モータＭに駆動用の電力を与える電源部１０と、モータＭに負荷を与える負荷装置２０と、負荷装置２０により負荷が与えられたモータＭの各種の出力値に基づいてモータＭの稼働状態を検出する検出部３０と、検出部から出力される出力値を測定する測定部４０と、測定部４０により測定された各種測定値に基づいてモータＭの状態を判定すると共にモータＭの駆動を含めた装置全体の制御を行う演算部５０と、判定結果の信号に基づいて負荷装置２０および電源部１０のリレーを駆動するための信号を出力するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）６０と、測定結果や判定結果を表示する表示部７０と、を備える。

電源部１０は、モータＭの駆動用の電源１１と、負荷装置２０の駆動用の電源１２と、モータＭの回転方向を変更するためのリレー１３とを備える。電源１１は、試験電圧を与えてモータＭを動作させる。電源１２は、負荷電圧を与えて負荷装置２０を動作させる。リレー１３は、モータ反転信号が入力された場合、スイッチを切り替えてモータＭを反転させる。

負荷装置２０は、モータＭが動作した際のワイパーアームに相当する負荷をモータＭに与える。負荷装置２０は、ワイパーアームＡを実際にモータＭに実装したものであってもよい。

検出部３０は、モータＭの回転数を検出するエンコーダ３１と、エンコーダ３１から出力された回転数の出力値に比例した周波数信号を電圧信号に変換するＦＶコンバータ３２と、モータＭに生じる振動を検出する加速度計３３，３４とを備える。

測定部４０は、検出部３０の出力値を入力するアナログ入力部４１と、演算部５０からの制御信号に基づいて電源部１０を制御するための信号を出力するアナログ出力部４２と、ＰＬＣ６０からの信号を入力するデジタル入力部４３と、演算部５０からの判定結果の信号をＰＬＣ６０に出力するデジタル出力部４４とを備える。

演算部５０は、検出部３０により検出されたモータＭの回転状態に基づいて、揺動するワイパーアームＡの回転方向を判定する判定部５１と、測定部４０から入力された検出部３０のデータに基づいてモータＭや負荷装置２０を動作させる制御部５２と、測定部４０から入力された各種データを記憶する記憶部５３とを備える。演算部５０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の端末装置により実現される。

ＰＬＣ６０は、リレー回路を代替するものであり演算部５０から出力された判定結果の信号に基づいてリレー１３を制御するための信号等を出力する。

表示部７０は、例えば、液晶ディスプレイやタッチパネルにより構成されたディスプレイ装置であり、モータＭの回転数の経時的な変化を示す波形や各種情報を出力する。

次に、ワイパーアームＡを駆動する減速機付モータＱの構成について説明する。

図２に示されるように、減速機付モータＱは、駆動源となるモータＭと、モータＭの回転駆動力を減速して出力軸Ｓを回転させ、ワイパーアームＡを揺動運動させるものである（例えば、特許文献２参照）。

減速機Ｇは、モータＭのシャフトから入力された回転動力を所定の減速比で減速して出力軸Ｓから回転動力を出力する。なお、詳細な内部機構は特許文献２に記載されているため省略する。出力軸Ｓには、ワイパーアームＡの基端Ａ１が取り付けられる。

ワイパーアームＡの先端Ａ２には、例えば、ワイパーブレードＢがワイパーアームＡの軸線に沿うように取り付けられる。ワイパーブレードＢには、車両のウィンドウを払拭するためのワイパーゴム（不図示）が取り付けられる。ワイパーアームＡは、基端Ａ１が出力軸Ｓの軸芯と同芯に水平方向（Ｘ軸方向）に寝た状態の基準の位置Ｐ１から倒立状態となる位置Ｐ２まで所定の角度範囲で回転する。

モータＭは、例えば、ワイパーアームＡが位置Ｐ１に位置するときに、第１回転方向に回転を開始すると、ワイパーアームＡは、位置Ｐ２に向かって往路を移動する。モータＭが第１回転方向に所定の回転数分回転して停止すると、ワイパーアームＡは、位置Ｐ２に到達する。位置Ｐ２において、モータＭの回転方向を第１回転方向と反対方向の第２回転方向に回転させると、ワイパーアームＡは、位置Ｐ１に向かって復路を移動する。

即ち、位置Ｐ１および位置Ｐ２は、ワイパーアームＡの揺動運動における折り返し点である。以下、モータＭの正の回転方向を第１回転方向とし、負の回転方向を第２回転方向とする。モータＭが第２回転方向に所定の回転数分回転して停止すると、ワイパーアームＡは、位置Ｐ１に戻る。このように、ワイパーアームＡの往復運動には、モータＭの回転方向の反転を伴う。

図３に示されるように、モータＭの回転数の波形とワイパーアームＡの動作との理想的な関係によれば、ワイパーアームＡの動作と連動したモータＭの振動特性を測定する場合、ワイパーアームＡの折り返し点を検出するためにはモータＭの回転の停止（回転数がゼロの点）及び回転方向の反転を検出すればよい。

しかし、図４に示されるように、ワイパーアームＡの折り返し点においてモータＭの回転を停止させると、ワイパーアームＡの慣性力、ワイパーブレードＢの弾性、減速機Ｇ内部のギヤのバックラッシュなどに起因してワイパーアームＡが振動する。

図５に示されるように、ワイパーアームＡの動作と連動させてモータＭの回転数を監視すると、モータＭが反転するときに、ワイパーアームＡの振動の影響により複数回にわたってモータＭの回転数がゼロの点が出現すると共に回転方向が変化する。そうすると、単にモータＭの回転数がゼロの点及び回転方向の反転を検出するだけではワイパーアームＡの反転を検出できない。

そこで、振動検査装置１は、ワイパーアームＡの反転を検出するために、以下に示す２つの基準を満たすか否かを判定し、基準を満たす場合、ワイパーアームＡが反転したと判定する。

図６に示されるように、判定部５１は、ワイパーアームＡが往路から復路に移動する１サイクルにおいて、検出部３０の検出結果に基づいて、仮想的なモータＭの波形上でモータＭの回転数がゼロになる１番目の点を検出する。ここで、モータＭの回転数がゼロになる点とは、モータＭの回転数がゼロで停止し続ける時間的な区間も含む。

モータＭの回転方向を変更する場合、モータＭの回転波形において、モータＭの回転数がゼロになる点が最初に出現する。しかし、上述したように、モータＭの回転停止に伴ってワイパーアームＡが振動し、モータＭの回転が停止した直後ではモータＭの回転数がゼロになる点が複数回出現する。

そこで、判定部５１は、前回検出したモータＭの回転数がゼロになる点の第１検出時刻から所定時間Ｔ１が経過しているか否かを判定する。図６（ａ）は、所定時間Ｔ１が経過する前にモータＭの回転数がゼロになる点が出現する例を表しており、図６（ｂ）は、所定時間Ｔ１が経過した後にモータＭの回転数がゼロになる点が出現する例を示している。これにより、モータＭの停止後のワイパーアームＡの振動がある程度減衰するまでモータＭの回転数がゼロになる点を検出する不感帯を設けることができる。

第１検出時刻から所定時間Ｔ１が経過していてもなお、ワイパーアームＡの微小振動が残存し、モータＭの回転数がゼロになる点が複数回出現する。そこで、図７に示されるように、判定部５１は、モータＭの回転数が所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲とは、モータＭの回転数の絶対値が閾値未満であることをいい、回転数がゼロの点を中心とした正転方向および逆転方向に関する所定回転数の範囲をいう。

判定部５１は、モータＭの回転数がゼロになる点を検出した後、モータＭの回転数が所定範囲を超え、第２回転方向に閾値以上となる場合、ワイパーアームＡが反転したと判定し、この区間をワイパーアームＡが反転する検出点であると認識する。つまり、検出点とは、ワイパーアームＡの揺動の１サイクルにおいて、モータＭの回転数がゼロとなる１番目の点から、モータＭが反転したと判定される起点となるモータＭの回転数がゼロとなる点までの区間をいう。

判定部５１は、ワイパーアームＡが復路から往路に移動する次の１サイクルにおいても上記と同様の処理により、ワイパーアームＡの折り返し点における反転を検出する。上記処理により、判定部５１は、ワイパーアームＡが反転する方向に回転開始した地点を検出点として計上する。検出部３０は、検出点が３回計上された波形の区間をワイパーアームＡが１往復した区間であると判定する。判定部５１は、ワイパーアームＡの動作が連続して行われる場合、ワイパーアームＡが１往復した区間の最後の検出点を１回目の検出点として検出点を３回計測するなどの上記処理を繰り返し、次の１往復の区間を判定する。

制御部５２は、ワイパーアームＡが１往復する際に、検出部３０により検出されたモータＭに生じる振動をワイパーアームＡの動作と対応付けて記憶部５３に記憶する。

次に、振動検査装置１の処理の流れについて説明する。

図８は、振動検査装置１のワイパーアームＡの反転を検出する処理の流れを示すフローチャートである。判定部５１は、検出部３０の検出結果に基づいてモータＭの回転数の波形を生成する（ステップＳ１００）。判定部５１は、検出部３０の検出結果に基づいて、ワイパーアームＡの揺動の１サイクルにおいて、モータＭの回転数がゼロになる１番目の点を検出する（ステップＳ１０２）。判定部５１は、１番目の点を検出してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４で否定的な判定を得た場合、判定部５１は、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。ステップＳ１０４で肯定的な判定を得た場合、判定部５１は、モータＭの回転方向が反転し、且つ、回転数が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０６で否定的な判定を得た場合、判定部５１は、処理をステップＳ１０２に戻す。ステップＳで肯定的な判定を得た場合、判定部５１は、ワイパーアームＡが反転する検出点を認識する（ステップＳ１０８）。判定部５１は、検出点を３回認識したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０で否定的な判定を得た場合、判定部５１は、処理をステップＳ１０２に戻す。ステップＳ１１０で肯定的な判定を得た場合、判定部５１は、ワイパーアームＡが１往復したと判定する（ステップＳ１１２）。

上記ステップは、例示した順番に処理されるだけでなく、適宜入れ替えられてもよい。例えば、ステップＳ１０４とステップＳ１０６は、入れ替えられてもよい。

上述したように振動検査装置１によれば、モータＭの回転数、負荷状態等をそれぞれワイパーアームＡの動作と関連付けて振動を測定できるため、測定した振動データを時系列で細かく区切って分析することができる。つまり、振動検査装置１によれば、ワイパーアームＡがどのような動作を行った際にモータＭに異音等が生じるのか検査することができ、対策品の開発を迅速に行うことができる。

振動検査装置の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、振動検査装置の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。

上述した実施形態における振動検査装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…振動検査装置、１０…電源部、１１、１２…電源、１３…リレー、２０…負荷装置、３０…検出部、３１…エンコーダ、３２…ＦＶコンバータ、３３、３４…加速度計、４０…測定部、４１…アナログ入力部、４２…アナログ出力部、４３…デジタル入力部、４４…デジタル出力部、５０…演算部、５１…判定部、５２…制御部、５３…記憶部、７０…表示部、Ａ…ワイパーアーム、Ｂ…ワイパーブレード、Ｇ…減速機、Ｍ…モータ、Ｑ…減速機付モータ、Ｓ…出力軸

Claims

回転方向を反転させつつワイパーアームを揺動するように駆動するモータの振動を検査する振動検査装置であって、
前記モータの稼働状態を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記モータの回転状態に基づいて、揺動する前記ワイパーアームの回転方向を判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、前記ワイパーアームが揺動する際の折り返し点において、前記モータの回転数がゼロとなる１番目の点を認識し、前記１番目の点を認識した時刻から所定時間が経過した後、前記モータの回転数が所定範囲を超え且つ、前記モータの回転方向が反対方向に変化している場合、前記ワイパーアームが反対方向に回転開始したと判定する、
振動検査装置。
前記判定部は、前記ワイパーアームが反転する方向に回転開始した地点を検出点として認識し、前記検出点を３回認識した場合、前記ワイパーアームが１往復したと判定する、
請求項１に記載の振動検査装置。
前記検出部は、前記モータに生じる振動を更に検出し、
前記ワイパーアームが１往復する際に、前記検出部により検出された前記モータに生じる振動を前記ワイパーアームの動作と対応付けて記憶する記憶部を更に備える、
請求項１または２に記載の振動検査装置。