JP4034854B2 - Turntable acceleration generator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、力、加速度、磁気等の加速度を検出する加速度センサの特性調査に好適なターンテーブル式加速度発生装置に関するものであり、特に加速度センサの特性調査時において、小径ターンテーブルを回転させるサーボモータの起動トルクによる発生加速度(ノイズ)を低減できるターンテーブル式加速度発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりロボットや飛行機等三次元で動く物体や、自動車等二次元平面で移動する物体の力、加速度、磁気などを加速度センサで検知し、この結果に基づいて物体の動き或いは物体に搭載した各種機器を夫々の目的に従って制御することが行われている。前記制御を実現するために現在では種々の形態の加速度センサが使用されているが、制御機器に加速度センサを組み込む場合、実際に使用する加速度センサがどのような特性をもった加速度センサであるかを把握しておく必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加速度センサの諸特性を調査するために現在では振動試験機によって加速度センサの諸特性を調査しているが、この方法だと次のような問題点がある。
(1)振動試験機は、試験台上に搭載した被試験体に往復加速度を加えて加速度特性を調査するものであるが、試験機の機構上、試験台の往復動(上下動)中に多少試験台が傾くことがあり、正確に試験台を往復動させることが困難である。即ち、試験中に加速度センサに往復方向以外の成分が働くことになり、加速度を干渉出力を含んで計測することとなり、センサの諸特性を精密に調査するには十分ではない。
(2)前記振動試験機は振動発生装置を用いて加速度センサに実際に振動を与えて試験を行っているため、試験装置が大掛かりにならざるを得ず、その上、振動という動的加速度を実際に加速度センサに与えなければならないため、加速度センサの性能試験が面倒である。
【0004】
このような背景において本発明者らは、上述の諸問題を解決するために、特性精度を飛躍的に向上できる新規な遠心力加速度試験機を提案した(特開平7−110342号公報参照)。この加速度試験機は、試験台上に搭載した加速度センサに遠心力によって所定方向、所定力の加速度(即ちDC成分の加速度)を加え、これによって加速度センサの諸特性を精密に試験することができるというものである。
しかし、上記の遠心力加速度試験機は、加速度センサの特性調査時において、小径ターンテーブルを回転させる際にサーボモータの起動トルクによる加速度が発生し、この加速度がノイズとなって計測精度を低下させるという問題が判明してきた。即ち、加速度センサ特性を測定する際に小径ターンテーブルは第2サーボモータによって停止状態から回転状態へと移行する必要があるが、この時に、軸受けの摩擦抵抗、小径ターンテーブルの重量等によって、第2サーボモータには小径ターンテーブルを回転させるための起動トルクが発生し、この起動トルクによる加速度がノイズとなって精度の高い加速度センサ特性調査が難しいという問題が判明してきた。
【0005】
そこで、本発明は、測定の精度を一段と向上させるために、小径ターンテーブルを回転させる際に、小径ターンテーブル駆動用のサーボモータは逆回転から始動し、正方向回転後、ゼロクロス点通過時からデータの取り込みを行うようにし、サーボモータの起動トルクによる加速度の影響を防止し加速度センサ特性の精度の良い計測を可能とすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、第1サーボモータ6と、該第1サーボモータ6によって回転される大径ターンテーブル1と、大径ターンテーブル1の外周適所に第2サーボモータ11によって同ターンテーブル1に対して回転可能に取り付けられ、かつ、加速度センサを取付けることができる小径ターンテーブル9とを備えたターンテーブル式加速度発生装置であって、前記第2サーボモータはデータを取り込むための正方向の回転をさせる前に正回転とは逆方向の回転から始動し、その後正方向に回転させ加速度センサからの出力が周波数0Hz軸通過後にデータの取り込みを行うことを特徴とするターンテーブル式加速度発生装置である。
【0007】
【実施形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の実施形態に係るターンテーブル式加速度発生装置の概略側面図、図2は同装置のターンテーブルの平面図、図3は同装置の配線図である。
以下図1、2を参照して、本発明の実施形態を説明すると、1は適宜直径を有し、アルミまたは銅等の非磁性体からなる大径ターンテーブルであり、この大径ターンテーブル1には回転軸2が固定手段3によって固定されており、大径ターンテーブル1の回転軸の上下端はターンテーブル支持アーム4で支持されている。ターンテーブル支持アーム4はターンテーブルの回転軸の上下を支持できるよう懐の深い図示の如き略コ字状に形成してあり、さらに補強部材4aやカバー4b等によって周囲が囲まれている。なおターンテーブル支持アーム4は大径ターンテーブル1の回転軸2を上下で支持できるものであれば、図示の形状のものに限定されることはない。
【0008】
下方側のターンテーブル支持アーム4にはスラストベアリング5が設けられており、このスラストベアリング5に回転軸2が軸支持されているとともに、大径ターンテーブル1駆動用のサーボモータ6(以下第1サーボモータ6という)が取り付けられている。第1サーボモータ6は不図示の電力供給線、制御信号線を介して制御機器と接続されている。
第1サーボモータ6の出力軸6aはカップリング7を介して大径ターンテーブル1の回転軸2の下端部と連結されており、また大径ターンテーブル1の回転軸2の上端はベアリング8を介してターンテーブル支持アーム4の上方側に軸支されている。上述の構成により、第1サーボモータ6が駆動すると大径ターンテーブル1もターンテーブル支持アームに対して回転することになる。
【0009】
大径ターンテーブル1の適宜位置にはセンサ台としての小径ターンテーブル9が回転自在に軸支されており、この小径ターンテーブル9の回転軸10に小径ターンテーブル9駆動用のサーボモータ11(以下第2サーボモータという)の出力軸が連結され、第2サーボモータ11が駆動すると小径ターンテーブル9が回転するようになっている。
大径ターンテーブル1には回転バランスをとるために前記小径ターンテーブル9と第2サーボモータ11との重量に見合ったバランサ12が所定の位置に設けられており、大径ターンテーブル1がスムーズに回転できるようにしてある。
図3において、大径ターンテーブル1の回転軸2の大径ターンテーブル1より下側適所には第1スリップリング13が配置され、この第1スリップリング13に前述の第2サーボモータ11に電力を供給するための電力供給、制御信号線14および大径ターンテーブル1のアース線15が接続されている。即ち、大径ターンテーブル1は第1スリップリング13を介して接地されておりシールド板としての機能も果たす構成となっており、また、第2サーボモータ11は大径ターンテーブル1が回転中でも第1スリップリング13を介して装置外の制御機器から電力、制御信号が伝達される構成となっている。
【0010】
大径ターンテーブル1の回転軸2には大径ターンテーブル1より上側適所(本例ではターンテーブル支持アーム4の上方部分)に第2スリップリング16が配置され、この第2スリップリング16に小径ターンテーブル9上に乗せた加速度センサからの信号を取り出す、信号取り出し線17の一端が接続されている。信号取り出し線17の他端は、小径ターンテーブル9の回転軸に設けた第3スリップリング18に接続されている。このため回転している小径ターンテーブル9上の加速度センサからの信号は、小径ターンテーブル9および大径ターンテーブル1がともに回転中であっても第3、第2スリップリング18、16を介して装置外の測定機器により計測できる構成となっている。
【0011】
上記の如く構成されたターンテーブル式加速度発生装置では以下のようにして加速度センサの特性試験がおこなわれる。
1.大径ターンテーブル1上の小径ターンテーブル9に加速度センサ20を固定する。
2.第1サーボモータ6によって大径ターンテーブル1を回転させ遠心力を発生させ、同時に小径ターンテーブル9を第2サーボモータ11によって回転させながら加速度センサ20に対して所定方向、所定力の加速度を発生させ、加速度センサの特性を測定する。
3.第1サーボモータ6には電力供給、制御信号線を介して制御機器から電力が供給され、また第2サーボモータ11には第1スリップリング13を介して図外の制御機器から電力供給、制御信号等が供給される。なお、大径ターンテーブル1は第1スリップリング13を介してアースされている。
4.加速度センサ20からの信号は、小径ターンテーブル9の回転軸に設けた第3スリップリング18、大径ターンテーブル1の上側に配線した信号取り出し線17、第2スリップリング16を介して計測器に伝達され、所定のデータが収集される。
【0012】
ところで上記特性測定の際に、本形態では、第2サーボモータの起動トルクによるノイズを防止するために、図4に示すように、第2サーボモータを起動する際に逆回転から始動し、正方向回転後、ゼロクロス点通過後にデータの取り込みを行うようにした。このため、ゼロ点からの正確な特性が可能となり、加速度センサの周波数特性をノイズのない0.1Hz時の出力信号から計測が可能となった。
なお、上述の起動トルクの影響の排除手法は、上記構成のターンテーブル式加速度発生装置に限らず、遠心力加速度試験機に広く適用できるものであることは当然である。
【0013】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、本ターンテーブル式加速度発生装置において、加速度センサ特性計測時に、第2サーボモータを逆回転から始動し、正方向回転後、ゼロクロス点通過後にデータの取り込みを行うようにしたため、第2サーボモータの起動トルクの発生を防止でき精度のよい加速度センサ特性の計測ができるという優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るターンテーブル式加速度発生装置の概略側面図である。
【図2】同装置のターンテーブルの平面図である。
【図3】同装置の配線図である。
【図4】第2サーボモータの起動時の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
1 大径ターンテーブル
2 回転軸
3 固定手段
4 ターンテーブル支持アーム
5 スラストベアリング
6 第1サーボモータ
6a 出力軸
7 カップリング
8 ベアリング
9 小径ターンテーブル
10 回転軸
11 第2サーボモータ
12 バランサ
13 第1スリップリング
14 制御信号線
15 アース線
16 第2スリップリング
17 信号取り出し線
18 第3スリップリング
20 加速度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turntable acceleration generator suitable for investigating the characteristics of an acceleration sensor that detects acceleration such as force, acceleration, and magnetism, and more particularly to a servo that rotates a small-diameter turntable when investigating the characteristics of an acceleration sensor. The present invention relates to a turntable type acceleration generator that can reduce the generated acceleration (noise) due to the starting torque of a motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the force, acceleration, magnetism, etc. of objects moving in three dimensions, such as robots and airplanes, and objects moving in two-dimensional planes such as automobiles, are detected by an acceleration sensor. Devices are controlled according to their respective purposes. Currently, various types of acceleration sensors are used to realize the above control. When an acceleration sensor is incorporated in a control device, what kind of characteristics the acceleration sensor actually used has? It is necessary to know.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to investigate various characteristics of the acceleration sensor, various characteristics of the acceleration sensor are currently investigated by a vibration tester. However, this method has the following problems.
(1) The vibration tester is used to investigate the acceleration characteristics by applying reciprocal acceleration to the DUT mounted on the test bench. During the reciprocation (vertical movement) of the test bench due to the mechanism of the test machine. The test table may be slightly tilted, and it is difficult to accurately reciprocate the test table. That is, components other than the reciprocating direction act on the acceleration sensor during the test, and the acceleration is measured including the interference output, which is not sufficient for precisely examining various characteristics of the sensor.
(2) Since the vibration tester performs a test by actually applying vibration to the acceleration sensor using a vibration generator, the test device must be large, and in addition, a dynamic acceleration called vibration is generated. Since it must actually be given to the acceleration sensor, the performance test of the acceleration sensor is troublesome.
[0004]
Under these circumstances, the present inventors have proposed a novel centrifugal acceleration tester capable of dramatically improving the characteristic accuracy in order to solve the above-described problems (see Japanese Patent Laid-Open No. 7-110342). This acceleration testing machine applies acceleration in a predetermined direction and a predetermined force (that is, acceleration of a DC component) to an acceleration sensor mounted on a test table by centrifugal force, and thereby, various characteristics of the acceleration sensor can be accurately tested. That's it.
However, in the above centrifugal force acceleration tester, when the characteristics of the acceleration sensor are investigated, when the small-diameter turntable is rotated, acceleration due to the starting torque of the servo motor is generated, and this acceleration becomes noise and lowers the measurement accuracy. The problem has been found. That is, when measuring the acceleration sensor characteristics, the small-diameter turntable needs to be shifted from the stopped state to the rotating state by the second servo motor. At this time, depending on the frictional resistance of the bearing, the weight of the small-diameter turntable, etc. The two-servo motor has generated a starting torque for rotating the small-diameter turntable, and it has been found that the acceleration due to the starting torque becomes noise and it is difficult to investigate the characteristics of the acceleration sensor with high accuracy.
[0005]
Therefore, in order to further improve the measurement accuracy, the present invention starts the reverse rotation of the servo motor for driving the small-diameter turntable when rotating the small-diameter turntable. An object is to capture data, to prevent the influence of acceleration due to the starting torque of the servo motor, and to enable accurate measurement of acceleration sensor characteristics.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the technical solution adopted by the present invention includes a
[0007]
Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view of a turntable acceleration generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the turntable of the apparatus, and FIG. 3 is a wiring diagram of the apparatus.
The embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. Reference numeral 1 denotes a large-diameter turntable having an appropriate diameter and made of a nonmagnetic material such as aluminum or copper. The
[0008]
A thrust bearing 5 is provided on the lower
The output shaft 6a of the
[0009]
A small-
The large-diameter turntable 1 is provided with a
In FIG. 3, a
[0010]
A
[0011]
In the turntable type acceleration generator configured as described above, the characteristics test of the acceleration sensor is performed as follows.
1. The acceleration sensor 20 is fixed to the small-
2. The
3. Power is supplied to the
4). The signal from the acceleration sensor 20 is sent to the measuring instrument via the
[0012]
By the way, at the time of the above characteristic measurement, in this embodiment, in order to prevent noise due to the starting torque of the second servomotor, as shown in FIG. After rotating in the direction, data was taken in after passing through the zero cross point. Therefore, accurate characteristics from the zero point are possible, and the frequency characteristics of the acceleration sensor can be measured from an output signal at 0.1 Hz without noise.
It should be noted that the above-described method for eliminating the influence of the starting torque is naturally applicable not only to the turntable acceleration generator having the above-described configuration but also to a centrifugal acceleration tester.
[0013]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the turntable type acceleration generator, when the acceleration sensor characteristic is measured, the second servo motor is started from the reverse rotation, and after the forward rotation, the data is taken in after passing through the zero cross point. Therefore, it is possible to prevent the second servo motor from generating the starting torque and to obtain an excellent effect that the acceleration sensor characteristic can be measured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a turntable acceleration generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a turntable of the apparatus.
FIG. 3 is a wiring diagram of the apparatus.
FIG. 4 is a graph showing a state when the second servo motor is started.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
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