JP4034855B2 - ターンテーブル式加速度発生装置 - Google Patents
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Description
【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計測時の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、加速度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、図5に示す如くターンテーブル上に配置したセンサ台から加速度信号を取り出す信号線51と、センサ台を回転するサーボモータの制御信号線52が、ターンテーブルの一方側(通常は下側)にまとめて配線してある上にスリップリング53を共通して使用する構成となっているため、信号取り出し線51に対して図6に示す如くサーボモータへの制御信号線52からのノイズが上乗せすることになり、精度の良い加速度センサ特性を測定することが難しいという問題が判明してきた。
【0005】
そこで、本発明は、測定時の精度を一段と向上させるために、ターンテーブルの上下のいずれか一方側にセンサ台からの信号を取り出す信号取り出し線を設け、前記ターンテーブルの他方側にセンサ台を回転するための制御信号線を設け、言い換えると信号取り出し線と制御信号線をターンテーブルによって分離して配線し、それぞれのスリップリングをターンテーブルの上下に分離して設けることにより、サーボモータ制御信号線から信号取り出し線へノイズが上乗せすることを防止し、加速度センサ特性の精度の良い検出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サーボモータと、該第1サーボモータによって回転される大径ターンテーブルと、大径ターンテーブルの一面側に配置され加速度センサを取り付けることが出来る小径ターンテーブルと、大径ターンテーブルの他面側に取り付けられ前記小径ターンテーブルを回転させる第2サーボモータとを備え、前記大径ターンテーブルの小径ターンテーブルを取り付けた側に小径ターンテーブル上の加速度センサからの出力信号を取り出す信号取り出し線を配置し、前記大径ターンテーブルの第2サーボモータを取り付けた側に第2サーボモータへの制御信号線を配置し、さらに前記大径ターンテーブルには前記制御信号線と同じ側にアース線が配置接続されている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。
また、前記信号取り出し線および制御信号線は同軸ケーブルにて構成した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。
また、小径ターンテーブル上の加速度センサからの信号は、小径ターンテーブルの回転軸に設けた第3スリップリングおよび大径ターンテーブルの回転軸に設けた第2スリップリングを介して装置外の計測器に伝達できるように構成され、第2サーボモータの制御信号線は大径ターンテーブルの回転軸に設けた第1スリップリングを介して装置外の電源に接続されている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。なお、図では第3スリップリング18が大径ターンテーブル1の下側に設けてあるため、信号取り出し線17の一部が大径ターンテーブル1の下側に配線され制御信号線14と一部において接近しているが、接近している部分が僅かであるため、信号取り出し線にノイズが上乗せされる心配はない。なお、第3スリップリング18を大径ターンテーブル1の上側に配置し、信号取り出し線17を大径ターンテーブル1の上側にのみ配線するとノイズは大径ターンテーブルによって完全に遮断され上乗せの心配はさらに無くなる。
上記、信号取り出し線17および制御信号線14は、必要に応じて同軸ケーブル等のシールド線を利用することにより、制御信号線等からのノイズの上乗せを確実に防止することができる。
【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】
以上のように本ターンテーブル式加速度発生装置では、大径ターンテーブル1を回転させる第1サーボモータ6および小径ターンテーブル9を回転させる第2サーボモータ11と、第2サーボモータ11への電力、制御信号線を大径ターンテーブル1の一方側(本例では下側)に配置し、小径ターンテーブル9の上に固定した加速度センサ20からの信号取り出し線17を大径ターンテーブル1の他方側(本例では上側)に分離して配線したため、図4に示す如く制御信号線からでるノイズが信号取り出し線に上乗せされることがなくなり、精度のよい加速度センサ特性の計測ができる。また、大径ターンテーブル1をアースしているため大径ターンテーブル1がシールド板としての機能を果しており、この結果、大径ターンテーブル1によって制御信号線と分離された信号取り出し線には制御信号線からのノイズが作用することが無くなり、測定精度を一段を向上することができる。
【0013】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、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)を加えることができるターンテーブル式加速度発生装置において、信号取り出し線と、制御信号線を大径ターンテーブル1の上下に分離して配置したため、制御信号線からでるノイズが信号取り出し線に上乗せされることがなくなり、また、大径ターンテーブルをアースしたため、ノイズ上乗せを効果的に防止でき、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】加速度センサの試験を行った結果を示すグラフである。
【図5】従来の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6】図5のターンテーブル式加速度発生装置による出力説明図である。
【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
Claims (3)
- 第1サーボモータと、該第1サーボモータによって回転される大径ターンテーブルと、大径ターンテーブルの一面側に配置され加速度センサを取り付けることが出来る小径ターンテーブルと、大径ターンテーブルの他面側に取り付けられ前記小径ターンテーブルを回転させる第2サーボモータとを備え、前記大径ターンテーブルの小径ターンテーブルを取り付けた側に小径ターンテーブル上の加速度センサからの出力信号を取り出す信号取り出し線を配置し、前記大径ターンテーブルの第2サーボモータを取り付けた側に第2サーボモータへの制御信号線を配置し、さらに前記大径ターンテーブルには前記制御信号線と同じ側にアース線が配置接続されていることを特徴とするターンテーブル式加速度発生装置。
- 前記信号取り出し線および制御信号線は同軸ケーブルにて構成したことを特徴とする請求項1に記載のターンテーブル式加速度発生装置。
- 小径ターンテーブル上の加速度センサからの信号は、小径ターンテーブルの回転軸に設けた第3スリップリングおよび大径ターンテーブルの回転軸に設けた第2スリップリングを介して装置外の計測器に伝達できるように構成され、第2サーボモータの制御信号線は大径ターンテーブルの回転軸に設けた第1スリップリングを介して装置外の電源に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載のターンテーブル式加速度発生装置。
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JP28850897A JP4034855B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ターンテーブル式加速度発生装置 |
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EP98119886A EP0911635B1 (en) | 1997-10-21 | 1998-10-20 | Turntable acceleration generating apparatus |
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Family Applications (1)
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KR101980650B1 (ko) * | 2018-08-03 | 2019-05-21 | 한화시스템 주식회사 | 가속도 시험 장치 및 방법 |
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- 1997-10-21 JP JP28850897A patent/JP4034855B2/ja not_active Expired - Fee Related
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