JP4581972B2 - 荷重変位算出装置および荷重変位算出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、対象物を種々の方向に変形させたときの変形量と荷重との関係を精度良く求める技術に関する。
従来、対象物を種々の方向に変形させたときの変形量と荷重との関係を求める方法として、対象物に、互いに直交する三つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形を付与し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形量および荷重を六分力計により検出し、検出された変形量および荷重に係る情報に基づいて変形量から荷重を算出するための変換行列を生成する方法が知られている。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
特開２００１−２９０８４８号公報
特開２００４−５３３１３号公報
しかし、上記従来の方法は、以下の問題を有する。
第一に、対象物に互いに直交する三つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形（振動）を付与する場合には、通常は該三つの軸の軸線方向にそれぞれ並進運動する三つのアクチュエータおよび該三つの軸の周方向にそれぞれ回転運動する三つのアクチュエータを必要する。従って、装置が具備するアクチュエータの数が少なくとも六個以上となり、装置が大型化・複雑化するとともに高価なものとなる。
第二に、六分力計で互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸の周方向の変形量に係る情報、および該互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および該三つの軸の周方向の荷重に係る情報に基づいて変形量から荷重を算出するための変換行列を生成する場合、同時に取得される情報量が多くなるために高性能の演算装置を必要とするため、設備コストが増大したり、あるいは演算に要する時間が長くなる。
第三に、従来の方法や特許文献１に記載の方法は、通常は演算の負担を軽減して所要時間を短縮するために互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の成分が互いに干渉しない、あるいは一部の成分のみが互いに干渉すると仮定して変換行列を生成するが、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）には、生成された変換行列の信頼性が低くなる、すなわち当該変換行列を用いて変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良くない。
第一に、対象物に互いに直交する三つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の軸線方向および該三つの軸の周方向の変形（振動）を付与する場合には、通常は該三つの軸の軸線方向にそれぞれ並進運動する三つのアクチュエータおよび該三つの軸の周方向にそれぞれ回転運動する三つのアクチュエータを必要する。従って、装置が具備するアクチュエータの数が少なくとも六個以上となり、装置が大型化・複雑化するとともに高価なものとなる。
第二に、六分力計で互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸の周方向の変形量に係る情報、および該互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および該三つの軸の周方向の荷重に係る情報に基づいて変形量から荷重を算出するための変換行列を生成する場合、同時に取得される情報量が多くなるために高性能の演算装置を必要とするため、設備コストが増大したり、あるいは演算に要する時間が長くなる。
第三に、従来の方法や特許文献１に記載の方法は、通常は演算の負担を軽減して所要時間を短縮するために互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の成分が互いに干渉しない、あるいは一部の成分のみが互いに干渉すると仮定して変換行列を生成するが、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）には、生成された変換行列の信頼性が低くなる、すなわち当該変換行列を用いて変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良くない。
本発明は以上の如き状況に鑑み、装置構成の小型化・簡素化を可能とし、かつ、高い信頼性を有する荷重から変形量を算出するための変換行列を生成可能な荷重変位算出装置および荷重変位算出方法を提供するものである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、
対象物を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に９０度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持する支持手段と、
前記対象物を互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる変形手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備するものである。
対象物を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に９０度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持する支持手段と、
前記対象物を互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる変形手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備するものである。
請求項２においては、
前記変形手段は、並進アクチュエータおよび該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構により、前記対象物を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させるものである。
前記変形手段は、並進アクチュエータおよび該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構により、前記対象物を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させるものである。
請求項３においては、
前記変換行列生成手段により生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成手段を具備するものである。
前記変換行列生成手段により生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成手段を具備するものである。
請求項４においては、
対象物を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第一荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に９０度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第二荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第三荷重変位検出工程と、
前記第一荷重変位検出工程、前記第二荷重変位検出工程および前記第三荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備するものである。
対象物を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第一荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に９０度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第二荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第三荷重変位検出工程と、
前記第一荷重変位検出工程、前記第二荷重変位検出工程および前記第三荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備するものである。
請求項５においては、
前記変換行列生成工程において生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成工程を具備するものである。
前記変換行列生成工程において生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成工程を具備するものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項１においては、対象物を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大き
い。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大き
い。
請求項２においては、簡便な構成で対象物に周方向の変形（捻り変形またはこじり変形）を付与することが可能であり、設備コストの削減に寄与する。
請求項３においては、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い）逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
請求項４においては、対象物を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、当該荷重変位算出方法を行う装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
請求項５においては、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い）逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
以下では、図１を用いて本発明に係る荷重変位算出装置の実施の一形態である荷重変位算出装置１の全体構成について説明する。
荷重変位算出装置１は、ゴムブッシュ２の荷重変位算出試験を行うための装置であり、加振装置３および制御装置４を具備する。
なお、以下では便宜上、互いに直交する荷重変位算出装置１の前後方向（図１における紙面に垂直な方向）をＸ１方向、左右方向をＹ１方向、上下方向をＺ１方向とする右手系の三次元座標を定義し、これを用いて説明を行うこととする。
荷重変位算出装置１は、ゴムブッシュ２の荷重変位算出試験を行うための装置であり、加振装置３および制御装置４を具備する。
なお、以下では便宜上、互いに直交する荷重変位算出装置１の前後方向（図１における紙面に垂直な方向）をＸ１方向、左右方向をＹ１方向、上下方向をＺ１方向とする右手系の三次元座標を定義し、これを用いて説明を行うこととする。
以下では、図２、図３および図４を用いてゴムブッシュ２について説明する。
ゴムブッシュ２は本発明に係る対象物の実施の一形態である。ここで、本発明に係る「対象物」は、荷重変位算出（受けた荷重と変形量の関係の算出）の対象となるものである。
ゴムブッシュ２は、制振のために自動車のエンジンとフレームの間や自動車のサスペンションとフレームの間等に介装される部材であり、ブッシュ部２ａ、内筒２ｂ、外筒２ｃを具備する。
ブッシュ部２ａはゴムからなる略円柱形状の部材である。ブッシュ部２ａの略中央部には上下の平面を貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔に内筒２ｂが貫装される。また、ブッシュ部２ａには外筒２ｃが外嵌される。さらに、ブッシュ部２ａには上下の平面を貫通する空洞２ｄ・２ｅが形成される。
内筒２ｂおよび外筒２ｃは鉄鋼材料からなる略円筒形状の部材である。
なお、本実施例のブッシュ部２ａはゴムで構成されるが、弾性変形し得る他の材料、例えばエラストマーや樹脂等で構成しても良い。
また、本実施例の内筒２ｂおよび外筒２ｃは鉄鋼材料で構成されるが、ブッシュ部２ａよりも高い強度を有する他の材料、例えばチタン合金やアルミニウム合金等で構成しても良い。
なお、以下では便宜上、ゴムブッシュ２の内筒２ｂの軸線方向をＸ２方向、Ｘ２方向と直交する方向をＹ２方向、Ｘ２方向およびＹ２方向の両方と直交する方向をＺ２方向とする右手系の三次元座標を定義し、これを用いて説明を行うこととする。
ゴムブッシュ２は本発明に係る対象物の実施の一形態である。ここで、本発明に係る「対象物」は、荷重変位算出（受けた荷重と変形量の関係の算出）の対象となるものである。
ゴムブッシュ２は、制振のために自動車のエンジンとフレームの間や自動車のサスペンションとフレームの間等に介装される部材であり、ブッシュ部２ａ、内筒２ｂ、外筒２ｃを具備する。
ブッシュ部２ａはゴムからなる略円柱形状の部材である。ブッシュ部２ａの略中央部には上下の平面を貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔に内筒２ｂが貫装される。また、ブッシュ部２ａには外筒２ｃが外嵌される。さらに、ブッシュ部２ａには上下の平面を貫通する空洞２ｄ・２ｅが形成される。
内筒２ｂおよび外筒２ｃは鉄鋼材料からなる略円筒形状の部材である。
なお、本実施例のブッシュ部２ａはゴムで構成されるが、弾性変形し得る他の材料、例えばエラストマーや樹脂等で構成しても良い。
また、本実施例の内筒２ｂおよび外筒２ｃは鉄鋼材料で構成されるが、ブッシュ部２ａよりも高い強度を有する他の材料、例えばチタン合金やアルミニウム合金等で構成しても良い。
なお、以下では便宜上、ゴムブッシュ２の内筒２ｂの軸線方向をＸ２方向、Ｘ２方向と直交する方向をＹ２方向、Ｘ２方向およびＹ２方向の両方と直交する方向をＺ２方向とする右手系の三次元座標を定義し、これを用いて説明を行うこととする。
以下では、図１および図５を用いて加振装置３について説明する。
加振装置３は、主として支持脚１０・１０・１０・１０（図１において紙面奥側の支持脚１０は紙面手前側の支持脚１０に隠れている）、メインフレーム１１、加振台１２、Ｘ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、回転盤１５、加振台側固定治具１６、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７、アッパーフレーム１８、六分力計１９、六分力計側固定治具２０、リンク機構２１、Ｚ軸回転シリンダ２２等を具備する。
なお、図５においては説明の便宜上、加振台側固定治具１６、紙面手前側のＺ軸並進シリンダ１７、アッパーフレーム１８、六分力計１９、六分力計側固定治具２０を省略している。
加振装置３は、主として支持脚１０・１０・１０・１０（図１において紙面奥側の支持脚１０は紙面手前側の支持脚１０に隠れている）、メインフレーム１１、加振台１２、Ｘ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、回転盤１５、加振台側固定治具１６、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７、アッパーフレーム１８、六分力計１９、六分力計側固定治具２０、リンク機構２１、Ｚ軸回転シリンダ２２等を具備する。
なお、図５においては説明の便宜上、加振台側固定治具１６、紙面手前側のＺ軸並進シリンダ１７、アッパーフレーム１８、六分力計１９、六分力計側固定治具２０を省略している。
支持脚１０・１０・１０・１０は荷重変位算出装置１の下部を成す構造体である。支持脚１０・１０・１０・１０は下端が地面に固定され、上端にはブッシュ１０ａ・１０ａ・１０ａ・１０ａが設けられている。
メインフレーム１１は荷重変位算出装置１の上下略中央部を成す構造体である。メインフレーム１１はブッシュ１０ａ・１０ａ・１０ａ・１０ａを介して支持脚１０・１０・１０・１０に支持される。メインフレーム１１の内部にはメインフレーム１１の上面略中央部に開口した空間が設けられる。
加振台１２はメインフレーム１１に設けられた空間に水平面上でスライド可能（Ｘ１軸の方向およびＹ１軸の方向に移動可能）かつ鉛直方向に移動不能に収容される部材である。加振台１２の上面はメインフレーム１１の上面に突出している。
Ｘ軸並進シリンダ１３は復動式の油圧シリンダである。Ｘ軸並進シリンダ１３のシリンダ本体は加振台１２の一側面に固定され、シリンダロッドの先端部は加振台１２に係合する。Ｘ軸並進シリンダ１３が伸長および収縮を行うことにより、加振台１２はＸ１方向に並進運動（振動）する。
Ｙ軸並進シリンダ１４は復動式の油圧シリンダである。Ｙ軸並進シリンダ１４のシリンダ本体は加振台１２の一側面に固定され、シリンダロッドの先端部は加振台１２に係合する。Ｙ軸並進シリンダ１４が伸長および収縮を行うことにより、加振台１２はＹ１方向に並進運動（振動）する。
回転盤１５は略円盤形状の部材であり、加振台１２の上面の略中央部にＺ１軸の周方向に回転可能かつＺ１軸の軸線方向に摺動不能に軸支される。
加振台側固定治具１６はゴムブッシュ２を加振台１２に固定し、所望の姿勢（後述する「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」）に支持するための部材であり、回転盤１５の上面に固定される。
Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７は復動式の油圧シリンダである。Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の下端はそれぞれメインフレーム１１の上面の四隅に固定される。
Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７が伸長および収縮を行うことにより、アッパーフレーム１８、六分力計１９および六分力計側固定治具２０はＺ１方向に並進運動（振動）する。
Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７が伸長および収縮を行うことにより、アッパーフレーム１８、六分力計１９および六分力計側固定治具２０はＺ１方向に並進運動（振動）する。
アッパーフレーム１８は荷重変位算出装置１の上部を成す構造体であり、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の上端に固定されて加振台１２の上方に配置される。
六分力計１９はＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向の荷重（並進荷重）、並びにＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の周方向の荷重（回転荷重）の計六つの荷重を経時的に検出するものであり、アッパーフレーム１８の下面略中央部に設けられる。
六分力計１９は専用品でも良く、市販の六分力計で構成しても良い。
六分力計１９は専用品でも良く、市販の六分力計で構成しても良い。
六分力計側固定治具２０はゴムブッシュ２を六分力計１９に固定し、所望の姿勢（後述する「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」）に支持するための部材であり、六分力計１９の下面に固定される。
本実施例の場合、六分力計１９は、六分力計側固定治具２０に加わるＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向の荷重（並進荷重）、並びにＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の周方向の荷重（回転荷重；トルク）の計六つの荷重を検出することにより、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２に加わるＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向の荷重（並進荷重）、並びにＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の周方向の荷重（回転荷重；トルク）の計六つの荷重を検出する。
図５に示す如く、リンク機構２１はロッド２１ａ、ロッド２１ｂ、回動アーム２１ｃ等
を具備する。
ロッド２１ａおよびロッド２１ｂは棒状の部材であり、その一端はそれぞれ回転盤１５の周縁部に回動可能に枢着される。
回動アーム２１ｃは背の低い二等辺三角形状の部材であり、回動アーム２１ｃの底辺の長さは回転盤１５の直径と略同じである。回動アーム２１ｃの底辺の両端部にはロッド２１ａおよびロッド２１ｂの他端が回動可能に枢着される。回動アーム２１ｃの底辺の略中央部は加振台１２の上面の周縁部にＺ１軸の周方向に回転可能に軸支される。
を具備する。
ロッド２１ａおよびロッド２１ｂは棒状の部材であり、その一端はそれぞれ回転盤１５の周縁部に回動可能に枢着される。
回動アーム２１ｃは背の低い二等辺三角形状の部材であり、回動アーム２１ｃの底辺の長さは回転盤１５の直径と略同じである。回動アーム２１ｃの底辺の両端部にはロッド２１ａおよびロッド２１ｂの他端が回動可能に枢着される。回動アーム２１ｃの底辺の略中央部は加振台１２の上面の周縁部にＺ１軸の周方向に回転可能に軸支される。
Ｚ軸回転シリンダ２２は復動式の油圧シリンダである。Ｚ軸回転シリンダ２２のシリンダ本体はステー２２ａにより加振台１２に固定され、Ｚ軸回転シリンダ２２のシリンダロッドの先端部は回動アーム２１ｃの頂点部に回動可能に枢着される。
Ｚ軸回転シリンダ２２が伸長および収縮を行うことにより、回動アーム２１ｃがＺ１軸の周方向に往復回動し、これに連動して回転盤もＺ１軸の周方向に往復回動する。
Ｚ軸回転シリンダ２２が伸長および収縮を行うことにより、回動アーム２１ｃがＺ１軸の周方向に往復回動し、これに連動して回転盤もＺ１軸の周方向に往復回動する。
Ｘ軸並進センサ２３はＸ軸並進シリンダ１３の伸長量（または収縮量）、ひいては、ゴムブッシュ２のＸ１軸の軸線方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のＸ軸並進センサ２３は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＸ軸並進シリンダ１３の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＸ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム１１に対する加振台１２のＸ１軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ２のＸ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
本実施例のＸ軸並進センサ２３は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＸ軸並進シリンダ１３の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＸ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム１１に対する加振台１２のＸ１軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ２のＸ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
Ｙ軸並進センサ２４はＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（または収縮量）、ひいては、ゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のＹ軸並進センサ２４は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＹ軸並進シリンダ１４の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム１１に対する加振台１２のＹ１軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
本実施例のＹ軸並進センサ２４は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＹ軸並進シリンダ１４の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム１１に対する加振台１２のＹ１軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
Ｚ軸並進センサ２５はＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（または収縮量）、ひいては、ゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のＺ軸並進センサ２５は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム１１に対するアッパーフレーム１８のＺ１軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
本実施例のＺ軸並進センサ２５は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、メインフレーム１１に対するアッパーフレーム１８のＺ１軸の軸線方向の移動量を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。
Ｚ軸回転センサ２６はＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（または収縮量）、ひいては、ゴムブッシュ２のＺ１軸の周方向の変形量を経時的に検出するものである。
本実施例のＺ軸回転センサ２６は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＺ軸回転シリンダ２２の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、加振台１２に対する回転盤１５のＺ１軸の周方向の回転量（回転角）を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。この場合、Ｚ軸回転センサ２６の他の実施例としては電磁気式のシンクロやレゾルバ、回転型のポテンショメータ、光学式のエンコーダやポテンショメータ等が挙げられる。
本実施例のＺ軸回転センサ２６は光学式のリニアスケールで構成されるが、電磁気式の差動トランス、電磁気式のリニアスケール、電磁気式のマグネスケール、直動型のポテンショメータ、光学式のリニアエンコーダ等、直線運動の変位量を検出可能な別のセンサで構成しても良い。
また、本実施例ではＺ軸回転シリンダ２２の伸長量を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としているが、加振台１２に対する回転盤１５のＺ１軸の周方向の回転量（回転角）を検出することによりゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量を検出する構成としても良い。この場合、Ｚ軸回転センサ２６の他の実施例としては電磁気式のシンクロやレゾルバ、回転型のポテンショメータ、光学式のエンコーダやポテンショメータ等が挙げられる。
以下では、図１、図６、図７、図８、図９、図１０および図１１を用いて加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０へのゴムブッシュ２の固定方法について説明する。
本実施例の加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０は、ゴムブッシュ２を「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」の三つの姿勢で固定することが可能である。以下、「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」について説明する。
本実施例の加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０は、ゴムブッシュ２を「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」の三つの姿勢で固定することが可能である。以下、「第一の姿勢」、「第二の姿勢」および「第三の姿勢」について説明する。
図６および図７に示す如く、本実施例における「第一の姿勢」は、加振装置３のＸ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＸ２軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置３のＹ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＹ２軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置３のＺ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＺ２軸の軸線方向とが略平行となる姿勢である。
図６に示す如く、ゴムブッシュ２の内筒２ｂは、六分力計側固定治具２０に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ２の外筒２ｃは、加振台側固定治具１６に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。
図６に示す如く、ゴムブッシュ２の内筒２ｂは、六分力計側固定治具２０に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ２の外筒２ｃは、加振台側固定治具１６に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。
ゴムブッシュ２が本実施例における「第一の姿勢」で固定されているとき、Ｘ軸並進シリンダ１３およびＹ軸並進シリンダ１４が伸長および収縮を行うことにより加振台１２がメインフレーム１１に対してＸ１軸およびＹ１軸の軸線方向に移動すると、加振台側固定治具１６が六分力計側固定治具２０に対してＸ１軸およびＹ１軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｘ１軸およびＹ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸およびＹ２軸の軸線方向に変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｘ１軸およびＹ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸およびＹ２軸の軸線方向に変形する。
また、ゴムブッシュ２が本実施例における「第一の姿勢」で固定されているとき、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７が伸長および収縮を行うことによりアッパーフレーム１８が加振台１２に対してＺ１軸の軸線方向に移動すると、六分力計側固定治具２０が加振台側固定治具１６に対してＺ１軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＺ２軸の軸線方向に変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＺ２軸の軸線方向に変形する。
さらに、ゴムブッシュ２が本実施例における「第一の姿勢」で固定されているとき、Ｚ軸回転シリンダ２２が伸長および収縮を行うことにより回転盤１５がＺ１軸の周方向に回転すると、加振台側固定治具１６が六分力計側固定治具２０に対してＺ１軸の周方向に回転する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＺ２軸の周方向に捻り変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＺ２軸の周方向に捻り変形する。
図８および図９に示す如く、本実施例における「第二の姿勢」は、加振装置３のＸ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＸ２軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置３のＹ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＺ２軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置３のＺ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＹ２軸の軸線方向とが略平行となる姿勢である。
すなわち、本実施例における「第二の姿勢」は、本実施例における「第一の姿勢」にあったゴムブッシュ２を加振装置３のＸ１軸の周方向に９０度回転した姿勢である。
図８に示す如く、ゴムブッシュ２の内筒２ｂは、六分力計側固定治具２０に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ２の外筒２ｃは、加振台側固定治具１６に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。
すなわち、本実施例における「第二の姿勢」は、本実施例における「第一の姿勢」にあったゴムブッシュ２を加振装置３のＸ１軸の周方向に９０度回転した姿勢である。
図８に示す如く、ゴムブッシュ２の内筒２ｂは、六分力計側固定治具２０に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ２の外筒２ｃは、加振台側固定治具１６に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。
ゴムブッシュ２が本実施例における「第二の姿勢」で固定されているとき、Ｘ軸並進シリンダ１３およびＹ軸並進シリンダ１４が伸長および収縮を行うことにより加振台１２がメインフレーム１１に対してＸ１軸およびＹ１軸の軸線方向に移動すると、加振台側固定治具１６が六分力計側固定治具２０に対してＸ１軸およびＹ１軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｘ１軸およびＹ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸およびＺ２軸の軸線方向に変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｘ１軸およびＹ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸およびＺ２軸の軸線方向に変形する。
また、ゴムブッシュ２が本実施例における「第二の姿勢」で固定されているとき、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７が伸長および収縮を行うことによりアッパーフレーム１８が加振台１２に対してＺ１軸の軸線方向に移動すると、六分力計側固定治具２０が加振台側固定治具１６に対してＺ１軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＹ２軸の軸線方向に変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＹ２軸の軸線方向に変形する。
さらに、ゴムブッシュ２が本実施例における「第二の姿勢」で固定されているとき、Ｚ軸回転シリンダ２２が伸長および収縮を行うことにより回転盤１５がＺ１軸の周方向に回転すると、加振台側固定治具１６が六分力計側固定治具２０に対してＺ１軸の周方向に回転する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＹ２軸の周方向にこじり変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＹ２軸の周方向にこじり変形する。
図１０および図１１に示す如く、本実施例における「第三の姿勢」は、加振装置３のＸ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＹ２軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置３のＹ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＺ２軸の軸線方向とが略平行となり、加振装置３のＺ１軸の軸線方向とゴムブッシュ２のＸ２軸の軸線方向とが略平行となる姿勢である。
すなわち、本実施例における「第三の姿勢」は、本実施例における「第二の姿勢」にあったゴムブッシュ２を加振装置３のＹ１軸の周方向に９０度回転した姿勢である。
図１０に示す如く、ゴムブッシュ２の内筒２ｂは、六分力計側固定治具２０に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ２の外筒２ｃは、加振台側固定治具１６に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。
すなわち、本実施例における「第三の姿勢」は、本実施例における「第二の姿勢」にあったゴムブッシュ２を加振装置３のＹ１軸の周方向に９０度回転した姿勢である。
図１０に示す如く、ゴムブッシュ２の内筒２ｂは、六分力計側固定治具２０に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。また、ゴムブッシュ２の外筒２ｃは、加振台側固定治具１６に対して、Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向に相対移動不能、かつＺ１軸の周方向に相対回転不能に固定される。
ゴムブッシュ２が本実施例における「第三の姿勢」で固定されているとき、Ｘ軸並進シリンダ１３およびＹ軸並進シリンダ１４が伸長および収縮を行うことにより加振台１２がメインフレーム１１に対してＸ１軸およびＹ１軸の軸線方向に移動すると、加振台側固定治具１６が六分力計側固定治具２０に対してＸ１軸およびＹ１軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｘ１軸およびＹ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＹ２軸およびＺ２軸の軸線方向に変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｘ１軸およびＹ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＹ２軸およびＺ２軸の軸線方向に変形する。
また、ゴムブッシュ２が本実施例における「第三の姿勢」で固定されているとき、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７が伸長および収縮を行うことによりアッパーフレーム１８が加振台１２に対してＺ１軸の軸線方向に移動すると、六分力計側固定治具２０が加振台側固定治具１６に対してＺ１軸の軸線方向に移動する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸の軸線方向に変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の軸線方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸の軸線方向に変形する。
さらに、ゴムブッシュ２が本実施例における「第三の姿勢」で固定されているとき、Ｚ軸回転シリンダ２２が伸長および収縮を行うことにより回転盤１５がＺ１軸の周方向に回転すると、加振台側固定治具１６が六分力計側固定治具２０に対してＺ１軸の周方向に回転する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸の周方向にこじり変形する。
その結果、ゴムブッシュ２（特にブッシュ部２ａ）は、Ｚ１軸の周方向、より厳密にはゴムブッシュ２のＸ２軸の周方向にこじり変形する。
なお、本実施例ではゴムブッシュ２が第一の姿勢から第二の姿勢に移行するときにＸ１軸の周方向に９０度回転し、第二の姿勢から第三の姿勢に移行するときにＸ１と異なるＹ１軸の周方向に９０度回転する構成としたが、回転する軸の組み合わせは異なる二つの軸からなる別の組み合わせ（同じ軸の周方向に二度９０度回転する組み合わせを除く）でも良い。例えば、第一の姿勢から第二の姿勢に移行するときにＺ１軸の周方向に９０度回転し、第二の姿勢から第三の姿勢に移行するときにＸ１軸の周方向に９０度回転する構成とすることも可能である。
また、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０の形状は特に限定されず、対象物の形状等に応じて適宜選択される。
また、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０の形状は特に限定されず、対象物の形状等に応じて適宜選択される。
以下では、図１を用いて制御装置４について説明する。
制御装置４は加振装置３の種々の動作の制御を行うとともに、後で詳述する荷重変位算出を行うものである。制御装置４は主として制御部４ａ、入力部４ｂ、表示部４ｃ等を具備する。
制御装置４は加振装置３の種々の動作の制御を行うとともに、後で詳述する荷重変位算出を行うものである。制御装置４は主として制御部４ａ、入力部４ｂ、表示部４ｃ等を具備する。
制御部４ａは、加振装置３の種々の動作に係るプログラム（加振プログラム）、荷重変位算出に係るプログラム（荷重変位算出プログラム）等を格納する格納手段、該プログラム等を展開する展開手段、該プログラム等に従って所定の演算を行う演算手段、演算結果等を記憶する記憶手段等を具備する。
制御部４ａは、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
また、制御部４ａは専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
また、制御部４ａは専用品でも良いが、市販のパソコンやワークステーション等を用いて達成することも可能である。
制御部４ａは、加振装置３が具備する種々のセンサ群および種々のアクチュエータ群に接続され、予め格納された加振プログラムに基づいて加振装置３の種々の動作を制御することが可能である。
制御部４ａは、Ｘ軸並進センサ２３に接続され、Ｘ軸並進センサ２３が検出したＸ軸並進シリンダ１３の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＸ１軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、Ｙ軸並進センサ２４に接続され、Ｙ軸並進センサ２４が検出したＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、Ｚ軸並進センサ２５に接続され、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、Ｚ軸回転センサ２６に接続され、Ｚ軸回転センサ２６が検出したＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＺ１軸の周方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、六分力計１９に接続され、六分力計１９が検出したゴムブッシュ２に加わるＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向の荷重（並進荷重）、並びにＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の周方向の荷重（回転荷重）の計六つの荷重に係る情報を取得する。
制御部４ａは、Ｙ軸並進センサ２４に接続され、Ｙ軸並進センサ２４が検出したＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＹ１軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、Ｚ軸並進センサ２５に接続され、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＺ１軸の軸線方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、Ｚ軸回転センサ２６に接続され、Ｚ軸回転センサ２６が検出したＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（または収縮量）、ひいては、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に支持されたゴムブッシュ２のＺ１軸の周方向の変形量に係る情報を取得することが可能である。
制御部４ａは、六分力計１９に接続され、六分力計１９が検出したゴムブッシュ２に加わるＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の軸線方向の荷重（並進荷重）、並びにＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸の周方向の荷重（回転荷重）の計六つの荷重に係る情報を取得する。
制御部４ａは、加振装置３のＸ軸並進シリンダ１３（より厳密には、Ｘ軸並進シリンダ１３に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｘ軸並進シリンダ１３に供給される作動油の方向および量、ひいてはＸ軸並進シリンダ１３の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｘ軸並進シリンダ１３の伸長量（収縮量）の調整には、Ｘ軸並進センサ２３から制御部４ａが取得したＸ軸並進シリンダ１３の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
制御部４ａは、加振装置３のＹ軸並進シリンダ１４（より厳密には、Ｙ軸並進シリンダ１４に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｙ軸並進シリンダ１４に供給される作動油の方向および量、ひいてはＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｙ軸並進シリンダ１４の伸長量（収縮量）の調整には、Ｙ軸並進センサ２４から制御部４ａが取得したＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
制御部４ａは、加振装置３のＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７（より厳密には、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７に供給される作動油の方向および量、ひいてはＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（収縮量）の調整には、Ｚ軸並進センサ２５から制御部４ａが取得したＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
制御部４ａは、加振装置３のＺ軸回転シリンダ２２（より厳密には、Ｚ軸回転シリンダ２２に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｚ軸回転シリンダ２２に供給される作動油の方向および量、ひいてはＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｚ軸回転シリンダ２２の伸長量（収縮量）の調整には、Ｚ軸回転センサ２６から制御部４ａが取得したＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
制御部４ａは、加振装置３のＹ軸並進シリンダ１４（より厳密には、Ｙ軸並進シリンダ１４に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｙ軸並進シリンダ１４に供給される作動油の方向および量、ひいてはＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｙ軸並進シリンダ１４の伸長量（収縮量）の調整には、Ｙ軸並進センサ２４から制御部４ａが取得したＹ軸並進シリンダ１４の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
制御部４ａは、加振装置３のＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７（より厳密には、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７に供給される作動油の方向および量、ひいてはＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（収縮量）の調整には、Ｚ軸並進センサ２５から制御部４ａが取得したＺ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
制御部４ａは、加振装置３のＺ軸回転シリンダ２２（より厳密には、Ｚ軸回転シリンダ２２に作動油を供給する油圧配管に設けられた切替弁）に接続され、Ｚ軸回転シリンダ２２に供給される作動油の方向および量、ひいてはＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（収縮量）を調整することが可能である。なお、本実施例の場合、Ｚ軸回転シリンダ２２の伸長量（収縮量）の調整には、Ｚ軸回転センサ２６から制御部４ａが取得したＺ軸回転シリンダ２２の伸長量（収縮量）に係る情報が用いられる。
入力部４ｂは、作業者等が加振装置３の動作および荷重変位算出に係る種々のデータ等を制御部４ａに入力するものであり、制御部４ａに接続される。
入力部４ｂは専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
入力部４ｂは専用品でも良いが、市販のキーボードやタッチパネル等を用いて達成することも可能である。
表示部４ｃは、入力部４ｂにより入力されたデータ等や加振装置３の動作状況、荷重変位算出の結果等を表示するものであり、制御部４ａに接続される。
表示部４ｃは専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
表示部４ｃは専用品でも良いが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いて達成することも可能である。
なお、本実施例では制御装置４が加振装置３の動作の制御と後述する荷重変位算出の両方を行う構成としたが、加振装置３の動作の制御と荷重変位算出を別体で行う（すなわち、荷重変位算出を制御装置４とは別の制御装置で行う）構成としても良い。
以下では、図１２、図１３および図１４を用いて、制御部４ａが荷重変位算出プログラムに基づいて行う荷重変位算出方法の実施例について説明する。
図１２に示す如く、本実施例の荷重変位算出方法は、第一荷重変位検出工程１００、第二荷重変位検出工程２００、第三荷重変位検出工程３００、変換行列生成工程４００、逆変換行列生成工程５００等を具備する。
図１２に示す如く、本実施例の荷重変位算出方法は、第一荷重変位検出工程１００、第二荷重変位検出工程２００、第三荷重変位検出工程３００、変換行列生成工程４００、逆変換行列生成工程５００等を具備する。
以下では第一荷重変位検出工程１００について説明する。第一荷重変位検出工程１００は本発明に係る第一荷重変位検出工程の実施の一形態である。
第一荷重変位検出工程１００において、まず、ゴムブッシュ２が「第一の姿勢」（図６、図７参照）で加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に固定されて支持される。
次に、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２を作動（伸長および収縮）させることにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ２には、実質的にはＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向およびＺ２軸の周方向の変形が付与される。
第一荷重変位検出工程１００において、まず、ゴムブッシュ２が「第一の姿勢」（図６、図７参照）で加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に固定されて支持される。
次に、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２を作動（伸長および収縮）させることにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ２には、実質的にはＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向およびＺ２軸の周方向の変形が付与される。
このとき、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２をそれぞれ独立して（ランダムに）作動させることにより、ゴムブッシュ２に種々の方向および大きさの変形を付与することが可能である。また、荷重変位算出の目的に応じてゴムブッシュ２に付与する変形の大きさ（変形量）をある程度指定することも可能である。
例えば、大きな変形のみを付与することによりゴムブッシュ２が具備される自動車に大きな外力が付与された場合（自動車が障害物と衝突した場合等）のゴムブッシュ２の変形挙動を調べたり、小さな変形のみを付与することによりゴムブッシュ２が具備される自動車の通常の走行時の変形挙動を調べることも可能である。
例えば、大きな変形のみを付与することによりゴムブッシュ２が具備される自動車に大きな外力が付与された場合（自動車が障害物と衝突した場合等）のゴムブッシュ２の変形挙動を調べたり、小さな変形のみを付与することによりゴムブッシュ２が具備される自動車の通常の走行時の変形挙動を調べることも可能である。
ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させている間、制御部４ａは、Ｘ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６により経時的に検出されたゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（Ｚ１軸）の周方向の変形量、並びに六分力計１９により経時的に検出されたゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および周方向の荷重に係る情報を取得する（図１３参照）。
本実施例の場合、制御部４ａは、実質的にはゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＺ２軸の周方向の変形量に係る情報と、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第一荷重変位検出工程１００は終了し、第二荷重変位検出工程２００に移行する。
本実施例の場合、制御部４ａは、実質的にはゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＺ２軸の周方向の変形量に係る情報と、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第一荷重変位検出工程１００は終了し、第二荷重変位検出工程２００に移行する。
以下では第二荷重変位検出工程２００について説明する。第二荷重変位検出工程２００は本発明に係る第二荷重変位検出工程の実施の一形態である。
第二荷重変位検出工程２００において、まず、ゴムブッシュ２が「第二の姿勢」（図８、図９参照）で加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に固定されて支持される。
次に、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２を作動（伸長および収縮）させることにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ２には、実質的にはＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向およびＹ２軸の周方向の変形が付与される。
第二荷重変位検出工程２００において、まず、ゴムブッシュ２が「第二の姿勢」（図８、図９参照）で加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に固定されて支持される。
次に、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２を作動（伸長および収縮）させることにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ２には、実質的にはＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向およびＹ２軸の周方向の変形が付与される。
ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させている間、制御部４ａは、Ｘ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６により経時的に検出されたゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（Ｚ１軸）の周方向の変形量、並びに六分力計１９により経時的に検出されたゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および周方向の荷重に係る情報を取得する（図１３参照）。
本実施例の場合、制御部４ａは、実質的にはゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＹ２軸の周方向の変形量に係る情報と、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第二荷重変位検出工程２００は終了し、第三荷重変位検出工程３００に移行する。
本実施例の場合、制御部４ａは、実質的にはゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＹ２軸の周方向の変形量に係る情報と、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第二荷重変位検出工程２００は終了し、第三荷重変位検出工程３００に移行する。
以下では第三荷重変位検出工程３００について説明する。第三荷重変位検出工程３００は本発明に係る第三荷重変位検出工程の実施の一形態である。
第三荷重変位検出工程３００において、まず、ゴムブッシュ２が「第三の姿勢」（図１０、図１１参照）で加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に固定されて支持される。
次に、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２を作動（伸長および収縮）させることにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ２には、実質的にはＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向およびＸ２軸の周方向の変形が付与される。
第三荷重変位検出工程３００において、まず、ゴムブッシュ２が「第三の姿勢」（図１０、図１１参照）で加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０に固定されて支持される。
次に、制御部４ａはＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７およびＺ軸回転シリンダ２２を作動（伸長および収縮）させることにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に所定の時間変形させる。
本実施例の場合、ゴムブッシュ２には、実質的にはＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向およびＸ２軸の周方向の変形が付与される。
ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させている間、制御部４ａは、Ｘ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６により経時的に検出されたゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（Ｚ１軸）の周方向の変形量、並びに六分力計１９により経時的に検出されたゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および周方向の荷重に係る情報を取得する（図１３参照）。
本実施例の場合、制御部４ａは、実質的にはゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸の周方向の変形量に係る情報と、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第三荷重変位検出工程３００は終了し、変換行列生成工程４００に移行する。
本実施例の場合、制御部４ａは、実質的にはゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸の周方向の変形量に係る情報と、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向およびＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重に係る情報と、を取得する。
所定の時間経過後、第三荷重変位検出工程３００は終了し、変換行列生成工程４００に移行する。
以下では変換行列生成工程４００について説明する。変換行列生成工程４００は本発明に係る第三荷重変位検出工程の実施の一形態である。
変換行列生成工程４００において、制御部４ａは、第一荷重変位検出工程１００においてＸ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計１９から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数１で表される第一変換行列を作成する。
変換行列生成工程４００において、制御部４ａは、第一荷重変位検出工程１００においてＸ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計１９から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数１で表される第一変換行列を作成する。
ここで、Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚはそれぞれゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向の変形量（変位）を表し、Ａｚはゴムブッシュ２のＺ２軸の周方向の変形量（変位）を表す。また、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚはそれぞれゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向の荷重を表し、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚはそれぞれゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の周方向の荷重を表す。さらに、（Ｆｘ）2、（Ｆｙ）2、（Ｆｚ）2はそれぞれＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚの２乗を表し、ｄ（Ｆｘ）、ｄ（Ｆｙ）、ｄ（Ｆｚ）はそれぞれＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚを時間で一回微分したものを表す。
図１４に示すゴムブッシュ２の第一の姿勢におけるＹ２軸方向の変形量ＤｙとＹ２軸方向の荷重Ｆｙとの関係を例にとると、ゴムブッシュ２の第一の姿勢におけるＹ２軸方向の変形量ＤｙとＹ２軸方向の荷重Ｆｙとの関係は一本の直線となっておらず、ＤｙをＦｙの一次関数（Ｄｙ＝ｂ２×Ｆｙ）として表した場合に信頼性が低いのは明らかである。
また、ゴムブッシュ２の第一の姿勢におけるＹ２軸方向の変形量ＤｙとＹ２軸方向の荷重Ｆｙとの関係は一本の曲線（図１４中の太い実線）となっておらず、複数の曲線が重なった状態である（図１４中の点線）ことから、ＤｙをＦｙの関数（Ｄｙ＝ｂ２×Ｆｙ＋ｂ８×（Ｆｙ）2＋ｂ１４×ｄ（Ｆｙ））として表した場合に信頼性が低いのは明らかである。
従って、本実施例では、ゴムブッシュ２の変形量を、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第一変換行列を規定している。
このとき、第一変換行列中の各成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８、ｄ１〜ｄ１８）は、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
また、ゴムブッシュ２の第一の姿勢におけるＹ２軸方向の変形量ＤｙとＹ２軸方向の荷重Ｆｙとの関係は一本の曲線（図１４中の太い実線）となっておらず、複数の曲線が重なった状態である（図１４中の点線）ことから、ＤｙをＦｙの関数（Ｄｙ＝ｂ２×Ｆｙ＋ｂ８×（Ｆｙ）2＋ｂ１４×ｄ（Ｆｙ））として表した場合に信頼性が低いのは明らかである。
従って、本実施例では、ゴムブッシュ２の変形量を、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第一変換行列を規定している。
このとき、第一変換行列中の各成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８、ｄ１〜ｄ１８）は、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
次に、制御部４ａは、第二荷重変位検出工程２００においてＸ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計１９から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数２で表される第二変換行列を作成する。
本実施例では、ゴムブッシュ２の変形量を、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第二変換行列を規定している。
このとき、第二変換行列中の各成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８、ｅ１〜ｅ１８）は、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
このとき、第二変換行列中の各成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８、ｅ１〜ｅ１８）は、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
続いて、制御部４ａは、第二荷重変位検出工程３００においてＸ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、六分力計１９から取得したゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報と、に基づいて、以下の数３で表される第三変換行列を作成する。
本実施例では、ゴムブッシュ２の変形量を、Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸の軸線方向および周方向の荷重の一次成分、高次成分および微分成分の和として求めるべく第二変換行列を規定している。
このとき、第三変換行列中の各成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８、ｆ１〜ｆ１８）は、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
このとき、第三変換行列中の各成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８、ｆ１〜ｆ１８）は、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量に係る経時的な情報および一つの軸の周方向の変形量に係る経時的な情報と、ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重に係る経時的な情報および三つの軸の周方向の荷重に係る経時的な情報に基づき、最小二乗法を用いて求められる。
続いて、制御部４ａは、上記第一変換行列、第二変換行列および第三変換行列を合成することにより、以下の数４で表される変換行列Ｈを生成する。
変換行列生成工程４００が終了したら、逆変換行列生成工程５００に移行する。
なお、本実施例では変換行列Ｈを生成するための成分として、荷重の一次成分と、荷重の二次成分と、荷重の微分成分とを用いたが、対象物の材質や形状に応じて三次以上の高次成分や二回微分以上の微分成分、あるいは定数を用いることにより、変換行列Ｈの信頼性を向上することが可能である。
また、本実施例では第一変換行列（数１参照）、第二変換行列（数２参照）および第三変換行列（数３参照）でそれぞれゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向の変形量を算出するための成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８）が重複して求められることとなるが、変換行列Ｈ（数４参照）におけるこれらの成分としては、第一変換行列、第二変換行列および第三変換行列のいずれかで求めたものを用いても良く、あるいは平均値を用いても良い。
なお、本実施例では変換行列Ｈを生成するための成分として、荷重の一次成分と、荷重の二次成分と、荷重の微分成分とを用いたが、対象物の材質や形状に応じて三次以上の高次成分や二回微分以上の微分成分、あるいは定数を用いることにより、変換行列Ｈの信頼性を向上することが可能である。
また、本実施例では第一変換行列（数１参照）、第二変換行列（数２参照）および第三変換行列（数３参照）でそれぞれゴムブッシュ２のＸ２軸、Ｙ２軸およびＺ２軸の軸線方向の変形量を算出するための成分（ａ１〜ａ１８、ｂ１〜ｂ１８、ｃ１〜ｃ１８）が重複して求められることとなるが、変換行列Ｈ（数４参照）におけるこれらの成分としては、第一変換行列、第二変換行列および第三変換行列のいずれかで求めたものを用いても良く、あるいは平均値を用いても良い。
以下では逆変換行列生成工程５００について説明する。逆変換行列生成工程５００は本発明に係る逆変換行列生成工程の実施の一形態である。
逆変換行列生成工程５００において、制御部４ａは、変換行列生成工程４００において生成されたゴムブッシュ２の荷重から変形量を算出するための変換行列Ｈ（数４参照）に基づいて、ゴムブッシュ２の変形量から荷重を算出するための逆変換行列Ｈ-1を生成する。
逆変換行列Ｈ-1は以下の数５で表される。
逆変換行列生成工程５００において、制御部４ａは、変換行列生成工程４００において生成されたゴムブッシュ２の荷重から変形量を算出するための変換行列Ｈ（数４参照）に基づいて、ゴムブッシュ２の変形量から荷重を算出するための逆変換行列Ｈ-1を生成する。
逆変換行列Ｈ-1は以下の数５で表される。
以上の如く、荷重変位算出装置１は、
ゴムブッシュ２を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｘ１軸）の周方向に９０度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の残り二つの軸（Ｙ１軸、Ｚ１軸）のいずれか一方の軸（本実施例の場合、Ｙ１軸）の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持する支持手段（本実施例の場合、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０が支持手段に相当する）と、
ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させる変形手段（本実施例の場合、加振台１２、Ｘ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、回転盤１５、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７、リンク機構２１およびＺ軸回転シリンダ２２がこれに相当する）と、
ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、ＤｙおよびＤｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｘ、ＡｙまたはＡｚ）を経時的に検出する変形量検出手段（本実施例の場合、Ｘ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６が変形量検出手段に相当する）と、
ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、ＦｙおよびＦｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、ＭｙおよびＭｚ）を経時的に検出する荷重検出手段（本実施例の場合、六分力計１９が荷重検出手段に相当する）と、
前記変形量検出手段により経時的に検出されたゴムブッシュ２の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出されたゴムブッシュ２の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、ゴムブッシュ２の荷重から変形量を算出するための変換行列Ｈを生成する変換行列生成手段（本実施例の場合、荷重変位算出プログラムが格納された制御装置４の制御部４ａが変換行列生成手段に相当する）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
なお、本実施例の変形手段の実施例であるＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７、Ｚ軸回転シリンダ２２はいずれも油圧シリンダであるが、本発明に係る変形手段は伸長運動および収縮運動が可能なアクチュエータであれば別の構成でも良い。例えば、空圧シリンダで構成しても良く、ボールネジとモータを組み合わせたもので構成しても良い。
ゴムブッシュ２を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｘ１軸）の周方向に９０度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の残り二つの軸（Ｙ１軸、Ｚ１軸）のいずれか一方の軸（本実施例の場合、Ｙ１軸）の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持する支持手段（本実施例の場合、加振台側固定治具１６および六分力計側固定治具２０が支持手段に相当する）と、
ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させる変形手段（本実施例の場合、加振台１２、Ｘ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、回転盤１５、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７、リンク機構２１およびＺ軸回転シリンダ２２がこれに相当する）と、
ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、ＤｙおよびＤｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｘ、ＡｙまたはＡｚ）を経時的に検出する変形量検出手段（本実施例の場合、Ｘ軸並進センサ２３、Ｙ軸並進センサ２４、Ｚ軸並進センサ２５およびＺ軸回転センサ２６が変形量検出手段に相当する）と、
ゴムブッシュ２の互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、ＦｙおよびＦｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、ＭｙおよびＭｚ）を経時的に検出する荷重検出手段（本実施例の場合、六分力計１９が荷重検出手段に相当する）と、
前記変形量検出手段により経時的に検出されたゴムブッシュ２の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出されたゴムブッシュ２の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、ゴムブッシュ２の荷重から変形量を算出するための変換行列Ｈを生成する変換行列生成手段（本実施例の場合、荷重変位算出プログラムが格納された制御装置４の制御部４ａが変換行列生成手段に相当する）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
なお、本実施例の変形手段の実施例であるＸ軸並進シリンダ１３、Ｙ軸並進シリンダ１４、Ｚ軸並進シリンダ１７・１７・１７・１７、Ｚ軸回転シリンダ２２はいずれも油圧シリンダであるが、本発明に係る変形手段は伸長運動および収縮運動が可能なアクチュエータであれば別の構成でも良い。例えば、空圧シリンダで構成しても良く、ボールネジとモータを組み合わせたもので構成しても良い。
また、荷重変位算出装置１は、
並進アクチュエータ（伸長および収縮するアクチュエータであり、本実施例ではＺ軸回転シリンダ２２が並進アクチュエータに相当する）および該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構２１により、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させるものである。
このように構成することにより、簡便な構成でゴムブッシュ２に周方向の変形（捻り変形またはこじり変形）を付与することが可能であり、設備コストの削減に寄与する。
並進アクチュエータ（伸長および収縮するアクチュエータであり、本実施例ではＺ軸回転シリンダ２２が並進アクチュエータに相当する）および該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構２１により、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させるものである。
このように構成することにより、簡便な構成でゴムブッシュ２に周方向の変形（捻り変形またはこじり変形）を付与することが可能であり、設備コストの削減に寄与する。
また、荷重変位算出装置１は、
前記変換行列生成手段により生成された変換行列Ｈに基づいて、ゴムブッシュ２の変形量から荷重を算出するための逆変換行列Ｈ-1を生成する逆変換行列生成手段（本実施例の場合、荷重変位算出プログラムが格納された制御装置４の制御部４ａが逆変換行列生成手段に相当する）を具備するものである。
このように構成することにより、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い）逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
前記変換行列生成手段により生成された変換行列Ｈに基づいて、ゴムブッシュ２の変形量から荷重を算出するための逆変換行列Ｈ-1を生成する逆変換行列生成手段（本実施例の場合、荷重変位算出プログラムが格納された制御装置４の制御部４ａが逆変換行列生成手段に相当する）を具備するものである。
このように構成することにより、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い）逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
なお、本発明に係る荷重変位算出装置は本実施例の荷重変位算出装置１に限定されず、
対象物を互いに直交する複数の姿勢で支持可能な支持手段と、
前記対象物を少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させる変形手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報、に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備する荷重変位算出装置としても良い。
対象物を互いに直交する複数の姿勢で支持可能な支持手段と、
前記対象物を少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させる変形手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記変形手段により対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報、に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備する荷重変位算出装置としても良い。
上記「複数の姿勢」の数の最小値は、並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数のうち、少ない方の数（並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数が同じ場合はその数）を４から引いた値である。また、本発明に係る荷重変位算出装置は、対象物を互いに直交する三方向に並進変形させるとともに互いに直交する三方向に捻り変形させる変形手段を具備する構成は除かれる。
例えば、対象物を三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、二つの軸（Ｙ１軸およびＺ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出装置の場合、少なくとも二つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
また、対象物を一つの軸（Ｚ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、一つの軸（Ｚ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出装置の場合、少なくとも三つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
例えば、対象物を三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、二つの軸（Ｙ１軸およびＺ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出装置の場合、少なくとも二つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
また、対象物を一つの軸（Ｚ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、一つの軸（Ｚ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出装置の場合、少なくとも三つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
このような構成とすることにより、対象物を並進変形または捻り変形させるためのアクチュエータを（三方向の並進変形および三方向の捻り変形を行う荷重変位算出装置よりも）少なくすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
また、本発明に係る荷重変位算出方法の実施例は、
ゴムブッシュ２を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｚ）を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を経時的に検出する第一荷重変位検出工程１００と、
ゴムブッシュ２を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｘ１軸）の周方向に９０度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｙ）を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を経時的に検出する第二荷重変位検出工程２００と、
ゴムブッシュ２を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の残り二つの軸（本実施例の場合、Ｙ１軸およびＺ１軸）のいずれか一方の軸（本実施例の場合、Ｙ１軸）の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｘ）を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を経時的に検出する第三荷重変位検出工程３００と、
第一荷重変位検出工程１００、第二荷重変位検出工程２００および第三荷重変位検出工程３００において経時的に検出されたゴムブッシュ２の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、ゴムブッシュ２の荷重から変形量を算出するための変換行列Ｈを生成する変換行列生成工程４００と、
を具備するものである。
このように構成することにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、当該荷重変位算出方法を行う装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
ゴムブッシュ２を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｚ）を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を経時的に検出する第一荷重変位検出工程１００と、
ゴムブッシュ２を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｘ１軸）の周方向に９０度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｙ）を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を経時的に検出する第二荷重変位検出工程２００と、
ゴムブッシュ２を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の残り二つの軸（本実施例の場合、Ｙ１軸およびＺ１軸）のいずれか一方の軸（本実施例の場合、Ｙ１軸）の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の変形量（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および該三つの軸のいずれか一つの軸（本実施例の場合、Ｚ１軸）の周方向の変形量（Ａｘ）を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）の軸線方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および周方向の荷重（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を経時的に検出する第三荷重変位検出工程３００と、
第一荷重変位検出工程１００、第二荷重変位検出工程２００および第三荷重変位検出工程３００において経時的に検出されたゴムブッシュ２の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、ゴムブッシュ２の荷重から変形量を算出するための変換行列Ｈを生成する変換行列生成工程４００と、
を具備するものである。
このように構成することにより、ゴムブッシュ２を互いに直交する三つの軸の周方向に変形させるためのアクチュエータを一つとすることが可能である。従って、当該荷重変位算出方法を行う装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
また、本発明に係る荷重変位算出方法の実施例は、
変換行列生成工程４００において生成された変換行列に基づいて、ゴムブッシュ２の変形量から荷重を算出するための逆変換行列Ｈ-1を生成する逆変換行列生成工程５００を具備するものである。
変換行列生成工程４００において生成された変換行列に基づいて、ゴムブッシュ２の変形量から荷重を算出するための逆変換行列Ｈ-1を生成する逆変換行列生成工程５００を具備するものである。
このように構成することにより、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（変形量から荷重を算出した場合の算出結果の精度が良い）逆変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
なお、本発明に係る荷重変位算出方法は、本実施例の荷重変位算出方法の実施の一形態に限定されず、
対象物の姿勢を互いに直交する複数の姿勢で支持し、前記複数の姿勢の各姿勢について、少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させ、前記対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出するとともに、前記対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出することを行う荷重変位検出工程と、
前記荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備する荷重変位算出方法としても良い。
対象物の姿勢を互いに直交する複数の姿勢で支持し、前記複数の姿勢の各姿勢について、少なくとも一方向に並進変形させるとともに少なくとも一方向に捻り変形させ、前記対象物が並進変形する方向の並進変形量および捻り変形する方向の捻り変形量を経時的に検出するとともに、前記対象物が並進変形する方向の並進荷重および捻り変形する方向の捻り荷重を経時的に検出することを行う荷重変位検出工程と、
前記荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の各姿勢における並進変形量および捻り変形量に係る情報、および、前記対象物の各姿勢における並進荷重および捻り荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の並進荷重および捻り荷重から並進変形量および捻り変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備する荷重変位算出方法としても良い。
上記「複数の姿勢」の数の最小値は、並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数のうち、少ない方の数（並進変形の方向の数と捻り変形の方向の数が同じ場合はその数）を４から引いた値である。また、本発明に係る荷重変位算出方法は、対象物を互いに直交する三方向に並進変形させるとともに互いに直交する三方向に捻り変形させる構成は除かれる。
例えば、対象物を三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、二つの軸（Ｙ１軸およびＺ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出方法の場合、少なくとも二つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
また、対象物を一つの軸（Ｚ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、一つの軸（Ｚ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出方法の場合、少なくとも三つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
例えば、対象物を三つの軸（Ｘ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、二つの軸（Ｙ１軸およびＺ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出方法の場合、少なくとも二つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
また、対象物を一つの軸（Ｚ１軸）の軸線方向に並進変形させるとともに、一つの軸（Ｚ１軸）の周方向に捻り変形させる構成の荷重変位算出方法の場合、少なくとも三つの姿勢において対象物を並進変形および捻り変形させれば良い。
このような構成とすることにより、対象物を並進変形または捻り変形させるためのアクチュエータを（三方向の並進変形および三方向の捻り変形を行う荷重変位算出装置よりも）少なくすることが可能である。従って、装置の小型化・簡素化を図ることが可能であり、ひいては設備コストの削減に寄与する。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
また、互いに直交する三つの軸の軸線方向および周方向の干渉成分を考慮した信頼性の高い（荷重から変形量を算出した場合の算出結果の精度が良い）変換行列を生成することが可能である。特に、対象物の変形量が大きい場合や、対象物を構成する材料が非線形性の強いものである場合（変形挙動にヒステリシスを有するものである場合）に効果が大きい。
１ 荷重変位算出装置
２ ゴムブッシュ（対象物）
４ａ 制御部（変換行列生成手段）
１２ 加振台（変形手段）
１３ Ｘ軸並進シリンダ（変形手段）
１４ Ｙ軸並進シリンダ（変形手段）
１５ 回転盤（変形手段）
１６ 加振台側固定治具（支持手段）
１７ Ｚ軸並進シリンダ（変形手段）
１９ 六分力計（荷重検出手段）
２０ 六分力計側固定治具（支持手段）
２１ リンク機構（変形手段）
２２ Ｚ軸回転シリンダ（変形手段）
２３ Ｘ軸並進センサ（変形量検出手段）
２４ Ｙ軸並進センサ（変形量検出手段）
２５ Ｚ軸並進センサ（変形量検出手段）
２６ Ｚ軸回転センサ（変形量検出手段）
２ ゴムブッシュ（対象物）
４ａ 制御部（変換行列生成手段）
１２ 加振台（変形手段）
１３ Ｘ軸並進シリンダ（変形手段）
１４ Ｙ軸並進シリンダ（変形手段）
１５ 回転盤（変形手段）
１６ 加振台側固定治具（支持手段）
１７ Ｚ軸並進シリンダ（変形手段）
１９ 六分力計（荷重検出手段）
２０ 六分力計側固定治具（支持手段）
２１ リンク機構（変形手段）
２２ Ｚ軸回転シリンダ（変形手段）
２３ Ｘ軸並進センサ（変形量検出手段）
２４ Ｙ軸並進センサ（変形量検出手段）
２５ Ｚ軸並進センサ（変形量検出手段）
２６ Ｚ軸回転センサ（変形量検出手段）
Claims (5)
- 対象物を第一の姿勢、該第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に９０度回転した第二の姿勢、および該第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持する支持手段と、
前記対象物を互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる変形手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出する変形量検出手段と、
前記対象物の互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する荷重検出手段と、
前記変形量検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および前記荷重検出手段により経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成手段と、
を具備する荷重変位算出装置。 - 前記変形手段は、並進アクチュエータおよび該並進アクチュエータの伸長運動および収縮運動を回転運動に変換するリンク機構により、前記対象物を互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させる請求項１に記載の荷重変位算出装置。
- 前記変換行列生成手段により生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成手段を具備する請求項２または請求項２に記載の荷重変位算出装置。
- 対象物を第一の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第一荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第一の姿勢から互いに直交する三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に９０度回転した第二の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第二荷重変位検出工程と、
前記対象物を前記第二の姿勢から互いに直交する三つの軸の残り二つの軸のいずれか一方の軸の周方向に９０度回転した第三の姿勢で支持し、互いに直交する三つの軸の軸線方向および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向に変形させ、互いに直交する三つの軸の軸線方向の変形量および該三つの軸のいずれか一つの軸の周方向の変形量を経時的に検出するとともに、互いに直交する三つの軸の軸線方向の荷重および周方向の荷重を経時的に検出する第三荷重変位検出工程と、
前記第一荷重変位検出工程、前記第二荷重変位検出工程および前記第三荷重変位検出工程において経時的に検出された対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における変形量に係る情報および対象物の第一の姿勢、第二の姿勢および第三の姿勢における荷重に係る情報に基づいて、前記対象物の荷重から変形量を算出するための変換行列を生成する変換行列生成工程と、
を具備する荷重変位算出方法。 - 前記変換行列生成工程において生成された変換行列に基づいて、前記対象物の変形量から荷重を算出するための逆変換行列を生成する逆変換行列生成工程を具備する請求項４に記載の荷重変位算出方法。
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