JP6075561B2

JP6075561B2 - ねじり振動減衰器の計測装置および計測方法

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Publication number: JP6075561B2
Application number: JP2013264067A
Authority: JP
Inventors: 道明有竹
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015121420A

Description

本発明は、ねじり振動減衰器の計測装置および計測方法に関し、詳しくは、回転駆動動力源と被回転部材との間に介装されてねじり弾性的に回転駆動動力源と被回転部材とを結合するねじり振動減衰器の計測装置と、この装置を用いてねじり振動減衰器を計測する方法に関する。

たとえば、自動車の内燃機関などの回転駆動動力源とドライブシャフトを含む動力伝達系などの被回転部材との間には、ねじれ振動を減衰するためのねじり振動減衰器が介装されている。このようなねじり減衰器の計測に関する従来の技術として、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１には、軸に接続可能な接続部分及び接続部分とねじり弾性的に結合される回転地震（振動）質量を持つねじり振動減衰器の検査方法であって、接続部分及び回転地震質量のねじり角がディジタルに測定され、特性値を出力する計算段において計算されるものにおいて、接続部分及び回転地震質量の同時に測定される回転角から、一方ではこれらの接続部分及び地震質量の相対ねじれ角が、他方では回転地震質量の回転角加速度が、接続部分の角速度の起こり得る変化を考慮して求められ、それから回転地震質量の構造的に規定される質量慣性モーメントにより、ねじり剛性及びねじり減衰が、特性値として計算されかつ表示される、検査方法が開示されている。

そして、特許文献１には、接続部分に接続される軸の例として内燃機関のクランク軸であることが記載されており、また、接続部分と回転地震質量の回転角を検出するために、接続部分と回転地震質量の周囲にそれぞれ増分尺度が形成され、接続部分と回転地震質量の回転に伴う増分尺度の通過を発振器により無接触で走査することが記載されている（段落０００９）。さらに、特許文献１の図１には、同じ径で成形された接続部分と回転地震質量とが示されている。

特開２００６−３２２９３４号公報

特許文献１にあっては、内燃機関のクランク軸によって接続部分と、ねじり弾性結合を介して回転地震質量とを回転駆動させたときに、それぞれの回転角度を検出するものであるため、静ねじり角度を測定できず、そのため、静ねじり角度に基づいて剛性を測定することができなかった。

また、特許文献１にあっては、一度の測定でクランク軸の回転をねじり弾性結合の共振周波数と合致する速度で付与することが困難であり、共振周波数に合わせて測定するために、いくつかのパターンでそれぞれ一定速度の回転を付与する必要があり、多くの回数の測定を行わなければならないことから、手間や時間などコストがかかるという問題があった。

さらに、特許文献１にあっては、接続部分と回転地震質量の各周囲に形成された増分尺度が回転に伴って通過するのを発振器によって走査して回転角度を測定するものであるため、回転地震質量とねじり弾性結合の自重や回転速度などの条件によって、ねじり弾性結合がラジアル方向にたわむ状態を検知することができず、そのため、回転地震質量の回転角度の測定にラジアル方向に発生するねじり弾性結合のたわみの影響を含む可能性があることから、高い精度で検査結果を得ることができないという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でねじり振動減衰器の静ねじれ角度とトルクを容易にかつ精度よく測定することができ、もって、ねじり振動減衰器の剛性と減衰特性を高精度で求めることができるねじり減衰器の計測装置および計測方法を提供することを目的とする。

本発明のねじり減衰器の計測装置に係る発明は、上記目的を達成するため、回転駆動動力源と被回転部材との間に介装されてねじり弾性的に回転駆動動力源と被回転部材とを結合するねじり振動減衰器の計測装置であって、前記ねじり振動減衰器の両端をそれぞれ保持する第１フランジおよび第２フランジと、該第１フランジと第２フランジの一方を軸周りに回転駆動するモータと、前記第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束し解放するチャック機構と、前記第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影するカメラと、前記ねじれ振動減衰器の剛性と減衰特性とを求める演算部とを備えており、前記第１フランジと第２フランジは、それぞれの回転方向の位相を、前記カメラが軸方向から撮影し得るように構成されており、前記演算部は、前記チャック機構によって前記第１フランジと第２フランジの一方を回転不能に拘束した状態で、前記モータにより前記第１フランジと第２フランジの他方に回転力を付与して前記ねじり振動減衰器を捻じり、前記カメラにより前記第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影した画像データから第１フランジと第２フランジとの静ねじれ角度を求め、該静ねじれ角度と前記モータにより付与されるトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の剛性を算出し、続いて、前記チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束した状態から解放したときの、前記カメラが撮影した撮影データから前記第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求め、該動ねじれ角から求められる角速度と前記モータにより付与されるトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の減衰特性を算出するものであることを特徴とする。
また、本発明のねじり振動減衰器の計測方法に係る発明は、上記目的を達成するため、前記請求項１に記載の装置を用いて、ねじり振動減衰器を計測する方法であって、前記ねじり振動減衰器の両端部を前記第１フランジと第２フランジとにそれぞれ保持させ、前記チャック機構によって前記第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束するとともに、前記モータにより前記第１フランジと第２フランジの一方に回転力を付与して前記ねじり振動減衰器を捻じり、前記カメラにより前記第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影した画像データから第１フランジと第２フランジとの静ねじれ角度を求め、該静ねじれ角度と前記モータのトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の剛性を算出し、続いて、前記チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束した状態から解放して、このときの前記カメラが撮影した撮影データから前記第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求め、該動ねじれ角から求められる角速度と前記モータのトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の減衰特性を算出することを特徴とする。

請求項１のねじり振動減衰器の計測装置に係る発明では、ねじり減衰器の計測を行うにあたって、最初にねじり振動減衰器の両端部を第１フランジと第２フランジとにそれぞれ保持させる。そして、チャック機構によって第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束し、この状態でモータにより第１フランジと第２フランジの一方に回転力を付与してねじり振動減衰器を捻じり、カメラにより第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影する。なお、第１フランジと第２フランジのカメラによって撮影される側に、それぞれ回転方向の位相を示すマークを設けることが望ましい。このようにマークを設けることによって、第１フランジと第２フランジの回転方向の位相を鮮明に撮影することができる。カメラは、ねじり振動減衰器のラジアル方向のたわみも撮影することができる。第１フランジと第２フランジの回転方向の位相は、それぞれカメラにより軸方向から撮影される。演算部は、カメラが撮影した画像データを解析して第１フランジと第２フランジの静ねじれ角度を求め、この静ねじれ角度とモータにより付与されるトルクとに基づいてねじれ振動減衰器の剛性を算出する。モータにより付与されるトルクは、モータの電流値を計測することにより求めることができる。続いて、チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束した状態から解放して、先にモータによって回転力が付与されて捻じられていたねじり振動減衰器が元に戻るときの第１フランジと第２フランジをカメラにより軸方向から撮影する。演算部は、カメラが撮影した撮影データを解析して第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求め、この動ねじれ角から求められる角速度とモータにより付与されるトルクとに基づいてねじれ振動減衰器の減衰特性を算出する。なお、演算部は、カメラによって撮影されたねじり振動減衰器のラジアル方向のたわみを、正常の範囲であるか、異常の範囲であるかを判定することもできる。また、算出されたねじり振動減衰器の剛性、減衰特性等の結果は、表示部などにより表示することができる。
また、請求項２のねじり振動減衰器の計測方法に係る発明では、計測に先立って請求項１のように構成された計測装置を用意する。そして、ねじり振動減衰器の両端部を第１フランジと第２フランジとにそれぞれ保持させ、チャック機構によって第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束するとともに、モータにより第１フランジと第２フランジの一方に回転力を付与してねじり振動減衰器を捻じり、カメラにより第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影した画像データから第１フランジと第２フランジの静ねじれ角度を求め、この静ねじれ角度とモータのトルクとに基づいてねじれ振動減衰器の剛性を算出する。続いて、前記チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束した状態から解放して、先にモータによって回転力が付与されて捻じられていたねじり振動減衰器が元に戻るときのカメラが撮影した撮影データから第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求め、この動ねじれ角から求められる角速度とモータのトルクとに基づいてねじれ振動減衰器の減衰特性を算出する。なお、カメラによってねじり振動減衰器のラジアル方向のたわみも撮影することができる。そのため、ねじり振動減衰器のラジアル方向のたわみが正常の範囲であるか、異常の範囲であるかを判定することもできる。また、算出されたねじり振動減衰器の剛性、減衰特性等の結果を表示部などにより表示することができる。

請求項１の発明によれば、カメラが軸方向から撮影することにより第１フランジと第２フランジの回転方向の位相を同時に容易にかつ確実に撮影するため、その撮影データを解析することによって第１フランジと第２フランジの静ねじれ角度を正確かつ容易に求めることができる。また、カメラにより、ねじり振動減衰器のラジアル方向のたわみも撮影することができ、したがって、このたわみが正常の範囲であるのか、異常の範囲であるのかを容易に且つ確実に判定することが可能なねじれ振動減衰器の計測装置を提供することができる。チャック機構を備えていることにより、モータの駆動によってねじり振動減衰器が捻じられたときの第１フランジと第２フランジとの静ねじれ角度を求めることができ、この静ねじれ角度とモータのトルクとからねじれ振動減衰器の剛性を容易に精度よく算出することが可能なねじり振動減衰器の計測装置を提供することができる。また、チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束してねじれ振動減衰器を捻じった状態から解放することにより、このときの、カメラが撮影した撮影データから第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求めることができる。そして、動ねじれ角から求められる角速度と前記モータにより付与されるトルクとに基づいてねじれ振動減衰器の減衰特性を、剛性の算出から一連の流れで容易に精度よく算出することが可能なねじり振動減衰器の計測装置を提供することができる。
請求項２の発明によれば、カメラが軸方向から撮影することにより第１フランジと第２フランジの回転方向の位相を同時に容易にかつ確実に撮影して、その撮影データを解析することによって第１フランジと第２フランジの静ねじれ角度を正確かつ容易に求めることができる。また、カメラにより、ねじり振動減衰器のラジアル方向のたわみも撮影することができることから、このたわみが正常の範囲であるのか、異常の範囲であるのかを容易に且つ確実に判定することが可能なねじり振動減衰器の計測方法を提供することができる。チャック機構を備えていることにより、モータの駆動によってねじり振動減衰器が捻じられたときの第１フランジと第２フランジとの静ねじれ角度を求めることができ、この静ねじれ角度とモータのトルクとからねじれ振動減衰器の剛性を容易に精度よく算出することが可能なねじり振動減衰器の計測方法を提供することができる。また、チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束してねじれ振動減衰器を捻じった状態から解放することにより、このときの、カメラが撮影した撮影データから第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求めることができる。そして、動ねじれ角から求められる角速度と前記モータにより付与されるトルクとに基づいてねじれ振動減衰器の減衰特性を、剛性の算出から一連の流れで容易に精度よく算出することが可能なねじり振動減衰器の計測方法を提供することができる。

本発明のねじり減衰器の計測装置を説明するために示した概念図である。本発明のカメラにより第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影する撮影データを説明するために示した概念図である。本発明の計測装置を用いてねじり振動減衰器の剛性と減衰特性を計測するための手順を説明するために示したフローチャートである。

最初に、本発明のねじり減衰器の計測装置の実施の一形態を、図１および図２に基づいて詳細に説明する。
本発明のねじり減衰器の計測装置は、概略、回転駆動動力源と被回転部材との間に介装されてねじり弾性的に回転駆動動力源と被回転部材とを結合するねじり振動減衰器Ｄの剛性および減衰特性を計測するためのものであって、ねじり振動減衰器Ｄの両端を保持する第１フランジ１および第２フランジ２と、第１フランジ１を軸周りに回転駆動するモータ３と、第２フランジ２を回転不能に拘束し解放するチャック機構４と、第１フランジ１と第２フランジ２を軸Ｆ方向から撮影するカメラ５と、ねじれ振動減衰器Ｄの剛性ｋと減衰特性Ｃとを求める演算部（後述する）とを備えている。そして、第１フランジ１と第２フランジ２は、それぞれの回転方向の位相をカメラ５が軸Ｆ方向から撮影し得るように構成されている。また、演算部は、チャック機構４によって第２フランジ２を回転不能に拘束した状態で、モータ３により第１フランジ１に回転力を付与してねじり振動減衰器Ｄを捻じり、カメラ５により第１フランジ１と第２フランジ２を軸Ｆ方向から撮影した画像データから第１フランジ１と第２フランジ２との静ねじれ角度θ１を求め、この静ねじれ角度θ１とモータ３により付与されるトルクＴとに基づいてねじれ振動減衰器Ｄの剛性ｋを算出し、続いて、チャック機構４により第２フランジを回転不能に拘束した状態から解放したときの、カメラ５が撮影した撮影データから第１フランジ１と第２フランジ２との動ねじれ角度θ２を求め、この動ねじれ角度θ２から求められる角速度ｄθ２／ｄｔとモータ３により付与されるトルクＴとに基づいてねじれ振動減衰器Ｄの減衰特性Ｃを算出するものである。

本発明により剛性と減衰特性とを計測するねじり振動減衰器Ｄは、この実施の形態の場合、ねじりばねにより構成されている。しかしながら、ねじり振動減衰器Ｄは、ねじりばねに限定されることはなく、他の形式のものにも本発明を適用することができる。

第１フランジ１と第２フランジ２は、ともに円盤状に成形されており、ねじり振動減衰器Ｄの両端をそれぞれ保持することができるよう構成されている。この実施の形態では、両フランジ１、２の径の大きさの関係は、第２フランジ２が第１フランジ１と比較して小径に、逆に表現すれば、第１フランジ１が第２フランジ２と比較して大径に成形されている。これにより、カメラ５が軸Ｆ方向から撮影したときに、第１フランジ１と第２フランジ２の回転方向の位相をそれぞれ撮影することができるよう、第１フランジ１と第２フランジ２が構成されている。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、第１フランジ１と第２フランジ２を透明な部材により構成し、また、第１フランジ１と第２フランジ２の少なくとも一方に径方向に突出するマークを設けることもできる。第１フランジ１には、モータ３の回転駆動軸３０が結合されている。モータ３は、制御・計測部６（詳細については後述する）の制御によって、任意の角度θ、任意のトルクＴで制御可能に第１フランジ１に軸周りの回転力を付与し変位させることが可能な電動モータにより構成されている。チャック機構４は、第２フランジ２に対して拘束と解放とを制御可能に行うチャック４０と、このチャック４０を作動させるためのアクチュエータ４１とを備えている。

カメラ５は、モータ３によって回転力を付与される第１フランジ１および第２フランジ２の回転軸Ｆ方向の延長線上であって、第２フランジ２の第１フランジ１と反対側に配設されている。第１フランジ１と第２フランジ２が上述したように径方向に異なる大きさで成形されていることにより、カメラ５は第１フランジ１と第２フランジ２の回転方向の位相を同時に重ねて撮影することができ、また、ねじり振動減衰器Ｄのラジアル方向へのたわみを撮影することができる。図２に示すように、第１フランジ１と第２フランジ２のカメラ５に撮影される側の面には、それぞれ軸周りの回転方向の位相を示すためのマークＭ１、Ｍ２がそれぞれ設けられている。そのため、第１フランジ１と第２フランジ２の回転方向の位相をカメラ５が鮮明に撮影することができる。カメラ５は、後述するように、モータ３により第１フランジ１に対して回転駆動力を付与してチャック機構４により第２フランジ２を拘束した状態から解放したときに、第１フランジ１と第２フランジ２に設けられたマークＭ１、Ｍ２の回転軸Ｆ周りの回転移動を捉えることが可能な高速度カメラが採用されている。

演算部は、制御・計測部６と、計算・解析部７とを含んでいる。制御・計測部６は、モータ３とチャック機構４の動作を制御するとともに、モータ３の電流値を計測するものである。計算・解析部７は、チャック機構４により第２フランジ２を回転不能に拘束した状態で、モータ３により第１フランジ１に回転力を付与したときの、制御・計測部６が計測したモータ３の電流値からトルクＴを計算し、且つ、カメラ５が撮影した撮影データから第１フランジ１と第２フランジ２との静ねじれ角度θ１を解析して、トルクＴと静ねじれ角度θ１とからねじり振動減衰器Ｄの剛性ｋを算出し、また、モータ３により第１フランジ１に回転力を付与した状態でチャック機構４により第２フランジ２を回転不能に拘束した状態から解放したときの、カメラ５が撮影した撮影データから第１フランジ１と第２フランジ２との動ねじれ角度θ２を解析し、この動ねじれ角度θ２を時間微分して、ねじり振動減衰器Ｄの減衰特性Ｃを算出するものである。

制御・計測部６は、設定・操作部８から入力された制御指令にしたがって、チャック機構４のアクチュエータ４１に第２フランジ２対する拘束または解放の指令を出力する。また、制御・計測部６は、設定・操作部８から入力された制御指令と、後述する計算・解析部７から出力されたフィードバック情報とにしたがって、モータ３に角度制御等の制御指令（この指令の内容については後述する）を出力する。さらに、制御・計測部６は、モータ３の電流値を読み取って、計算・解析部７に出力する。

計算・解析部７は、カメラ５が撮影した撮影データを受け取って解析し、第１フランジ１と第２フランジ２の軸周りの回転方向の位相の差から両フランジの実際の相対的な静ねじれ角度θを求める。この実際のねじれ角度θは、制御・計測部６にフィードバック情報として出力される。制御・計測部６は、実際のねじれ角度θ（図２）を受け取って、設定・操作部８から入力された設定されたねじれ角度と一致させるようモータ３の出力を制御する。その結果、後述するようにカメラ５から出力された撮影データに基づいて解析される実際のねじれ角度θは、設定・操作部８から入力された所定の静ねじれ角度θ１と一致することとなる。また、計算・解析部７は、制御・計測部６から出力されたモータ３の電流値を受け取ってトルクＴを算出する。ここで、チャック機構４により第２フランジ２を回転不能に拘束した状態で、モータ３により第１フランジ１に回転力を付与したときに、カメラ５から出力された撮影データを解析して得られた第１フランジ１と第２フランジ２とのねじれ角度θは、静ねじれ角度θ１となる。計算・解析部７は、静ねじれ角度θ１とトルクＴから、ねじり振動減衰器Ｄの剛性ｋを算出する。

また、計算・解析部７は、モータ３により第１フランジ１に回転力を付与した状態で、チャック機構４により第２フランジ２を回転不能に拘束した状態から解放したときに、カメラ５から出力された撮影データを解析して、第１フランジ１と第２フランジ２との動ねじれ角度θ２を算出する。そして、計算・解析部７は、この動ねじれ角度θ２を時間微分することで角速度ｄθ２／ｄｔを算出し、この角速度ｄθ２／ｄｔと先に算出されたトルクＴとからねじり振動減衰器Ｄの減衰特性Ｃを算出する。

さらに、計算・解析部７は、ねじり振動減衰器Ｄのラジアル方向のたわみの正常な範囲、または、異常の範囲が記憶されており、カメラ５が撮影した撮影データから、ねじり振動減衰器Ｄのラジアル方向のたわみを算出して、そのたわみ量が正常の範囲内であるか異常であるかを判定する。

計算・解析部７により解析されあるいは算出された剛性ｋや減衰特性Ｃなどの各データは、表示部９に出力され、表示される。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、表示部９の代わりにたとえば各データをプリントアウトする印字部などに替えることもできる。

次に、本発明のねじり振動減衰器Ｄの計測方法の実施の一形態を、上述したように図１、図２に示した実施の形態に基づいて説明した計測装置を用いる場合により、かかる装置の作動とともに、図３に基づいて説明する。
ねじり振動減衰器Ｄの計測方法は、概略、上述したように構成された計測装置を用いて、回転駆動動力源と被回転部材との間に介装されてねじり弾性的に回転駆動動力源と被回転部材とを結合するねじり振動減衰器Ｄを計測するためのものであって、ねじり振動減衰器Ｄの両端部を第１フランジ１と第２フランジ２とにそれぞれ保持させ、チャック機構４により第２フランジ２の軸周りの回転を拘束した状態で、モータ３により第１フランジ１を軸周りに所定角度θ１だけ回転させるよう回転力を付与してねじり振動減衰器Ｄを捻じり、カメラ５により第１フランジ１と第２フランジ２を軸Ｆ方向から撮影した画像データから第１フランジ１と第２フランジ２との静ねじれ角度θ１を求め、この静ねじれ角度θ１とモータ３のトルクＴとに基づいてねじれ振動減衰器Ｄの剛性ｋを算出し、続いて、チャック機構４により第２フランジ２を回転不能に拘束した状態から解放して、このときのカメラ５が撮影した撮影データから第１フランジ１と第２フランジ２との動ねじれ角度θ２を求め、この動ねじれ角θ２から求められる角速度ｄθ２／ｄｔとモータ３のトルクＴとに基づいてねじれ振動減衰器Ｄの減衰特性Ｃを算出するものである。

ねじり振動減衰器Ｄの剛性ｋおよび減衰特性Ｃを計測するに際して、図１に示したように計測装置を上述したように構成し、ねじり振動減衰器Ｄの両端部を第１フランジ１と第２フランジ２に保持させる。また、設定・操作部８から、第１フランジ１と第２フランジ２の軸周りの設定されたねじれ角度を入力する。さらに、制御・計測部６は、チャック４０が第２フランジ２を拘束させるための制御指令をチャック機構４のアクチュエータ４１に出力している。したがって、第２フランジ２は、チャック４０により回転不能に拘束された状態となっている（図３のＳ１）。

この状態で、設定・操作部８から制御・計測部６に制御指令を出力してモータ３により回転力を付与する。このとき、カメラ５は、第１フランジ１と第２フランジ２の軸Ｆ方向から撮影しており、その撮影データを計算・解析部７に出力する。計算・解析部７は、撮影データを解析し、第１フランジ１と第２フランジ２の軸周りの回転方向の位相の差から両フランジの実際の相対的な静ねじれ角度θを求め、制御・計測部６にフィードバック情報として出力する。そして、制御・計測部６は、設定・操作部８から入力され設定されたねじれ角度θ１と一致させるようモータ３の出力を制御し、第１フランジ１と第２フランジ２の回転方向の位相の差が設定されたねじれ角度θ１の状態でモータ３をロックして第１フランジ１の回転方向の位相を保持する。したがって、ねじれ振動減衰器Ｄにトルクが加えられた状態で、モータ３がロックされた第１フランジとチャック機構４により拘束された第２フランジは停止している。このときの状態は、カメラ５により軸Ｆ方向から撮影されている（図３のＳ３の「画像を撮影））。そのため、カメラ５は、軸Ｆ方向に近い小径の第２フランジ２と、軸Ｆ方向に遠い大径の第１フランジ１とが重なり、且つ、それぞれに設けられたマークＭ１、Ｍ２が異なる回転位相に位置する状態を撮影することとなる。したがって、カメラ５は、第１フランジ１と第２フランジ２の相対的な位相の相違を鮮明に撮影することができる。また、カメラ５は、ねじり振動減衰器Ｄのラジアル方向のたわみも撮影することができる。カメラ５が撮影した撮影データは、計算・解析部７に出力される。

またこのとき、制御・計測部６は、設定・操作部８から入力された制御指令により第１フランジ１と第２フランジ２の位相を所定の静ねじれ角度θ１となるように制御したときのモータ３の電流値を計測し（図３のＳ３の「電流計測））、計算・解析部７に出力する。

計算・解析部７は、このときのカメラ５の撮影データを受け取って解析し、第１フランジ１と第２フランジ２の相対的な静ねじれ角度θ１を求める。第１フランジ１と第２フランジとが停止した状態で相対的な回転方向の位相の差により形成される角度を静ねじれ角θ１という。そして、この実施の形態における静ねじれ角度θ１は、設定・操作部８から入力されたねじれ角度と一致している。

また、計算・解析部７は、制御・計測部６から出力されたモータ３の電流値よりトルクＴを換算する（図３のＳ４）。そして、計算・解析部７は、下記の静ねじれ角θ１とトルクＴとの関係式１により剛性ｋを算出し、その結果を表示部に表示する（図３のＳ５）。
ｋ＝Ｔ／θ１・・・関係式１

上述したように、カメラ５が第２フランジ２、ねじり振動減衰器Ｄ、および第１フランジ１を軸Ｆ方向から順次撮影するため、計算・解析部７は、カメラ５から出力された撮影データに基づいて第１フランジ１と第２フランジ２との静ねじれ角度θ１を正確かつ容易に解析することができる。また、ねじり振動減衰器Ｄのラジアル方向のたわみが正常の範囲か異常の範囲であるかを正確かつ容易に判定することができる。そして、ラジアル方向のたわみが異常の範囲にある場合には信頼性が低いデータであるとして、このねじり振動減衰器Ｄの剛性ｋおよび減衰特性Ｃの計測を停止させたり、異常判定結果を表示するなどして計測作業者に通知し、計測結果を除外することができる。そのため、ねじり振動減衰器Ｄのラジアル方向の撓みの影響を受けることがなく、その結果、計測結果に高い信頼性をおくことができる。

第２フランジ２を拘束した状態でのカメラ５の撮影データとモータ３の電流値を計算・解析部７が受け取るか、または、剛性ｋの算出が完了すると、制御・計測部６は、モータ３をロックさせた状態を維持しつつ（つまり、ねじれ振動減衰器Ｄが捩じれた状態で）、アクチュエータ４１を作動させてチャック４０による第２フランジ２の拘束を解放させる（図３のＳ６）。この解放の瞬間には、ねじり振動減衰器Ｄに対して衝撃荷重が加わり全周波数帯で加振することとなり、ねじり振動減衰器Ｄが有する剛性ｋと減衰特性Ｃにより振動する。このときの状態は、カメラ５により軸Ｆ方向から撮影されており、その撮影データが計算・解析部７に出力される。また、この第２フランジ２を解放したときのモータ３の電流値は、制御・計測部６が計測し、その測定値が計算・解析部７に出力される（図３のＳ７）。この第２フランジ２が解放されたことによりねじれ振動減衰器Ｄが振動しているときの第１フランジ１と第２フランジとの間の相対的な回転方向の位相の差によりに形成される角度を動ねじれ角θ２という。

この動ねじれ角度θ２は、計算・解析部７で撮影データを解析することにより求められる。そして、動ねじれ角度θ２を時間微分することにより第２フランジの角速度ｄθ２／ｄｔを換算することができる。また、上述した第２フランジ２を拘束した状態と同様に、モータ３の計測された電流値からトルクＴを換算することができる。そして、計算・解析部７は、下記の第２フランジ２の角速度ｄθ２／ｄｔとトルクＴとの関係式２により減衰特性Ｃを算出し（図３のＳ８）、その結果を表示部９に表示する（図３のＳ９）。
Ｃ＝Ｔ／（ｄθ２／ｄｔ）・・・関係式２

本発明では、モータ３により第１フランジ１に回転力を付与した状態で、拘束された第２フランジ２を解放する一連の流れで、ねじり振動減衰器Ｄの剛性ｋと減衰特性Ｃを測定することができる。そして、拘束された第２フランジ２を解放することにより、簡易的にねじり振動減衰器Ｄに対して衝撃荷重を加えて全周波数帯で加振することができる。そのため、従来の技術のように、ねじり振動減衰器Ｄを軸Ｆ周りに回転させる速度を共振周波数に合わせる必要がなく、したがって、いくつかのパターンでそれぞれ一定速度の回転を付与する必要がないことから、剛性ｋと減衰特性Ｃの計測に際して、手間や時間などコストを低減することができる。

Ｄ：減衰振動減衰器、Ｍ１：第１フランジのマーク、Ｍ２：第２フランジのマーク、１：第１フランジ、２：第２フランジ、３：モータ、４：チャック機構、５：カメラ、６：制御・計測部、７：計算・操作部、８：設定操作部、９：表示部、Ｔ：トルク、 θ１：静ねじれ角度、ｋ：剛性、ｄθ２／ｄｔ：第２フランジ２の角速度、Ｃ：減衰特性

Claims

回転駆動動力源と被回転部材との間に介装されてねじり弾性的に回転駆動動力源と被回転部材とを結合するねじり振動減衰器の計測装置であって、
前記ねじり振動減衰器の両端をそれぞれ保持する第１フランジおよび第２フランジと、
該第１フランジと第２フランジの一方を軸周りに回転駆動するモータと、
前記第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束し解放するチャック機構と、
前記第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影するカメラと、
前記ねじれ振動減衰器の剛性と減衰特性とを求める演算部とを備えており、
前記第１フランジと第２フランジは、それぞれの回転方向の位相を、前記カメラが軸方向から撮影し得るように構成されており、
前記演算部は、前記チャック機構によって前記第１フランジと第２フランジの一方を回転不能に拘束した状態で、前記モータにより前記第１フランジと第２フランジの他方に回転力を付与して前記ねじり振動減衰器を捻じり、前記カメラにより前記第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影した画像データから第１フランジと第２フランジとの静ねじれ角度を求め、該静ねじれ角度と前記モータにより付与されるトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の剛性を算出し、続いて、前記チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束した状態から解放したときの、前記カメラが撮影した撮影データから前記第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求め、該動ねじれ角から求められる角速度と前記モータにより付与されるトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の減衰特性を算出するものであることを特徴とするねじり振動減衰器の計測装置。
前記請求項１に記載の装置を用いて、ねじり振動減衰器を計測する方法であって、
前記ねじり振動減衰器の両端部を前記第１フランジと第２フランジとにそれぞれ保持させ、
前記チャック機構によって前記第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束するとともに、前記モータにより前記第１フランジと第２フランジの一方に回転力を付与して前記ねじり振動減衰器を捻じり、前記カメラにより前記第１フランジと第２フランジを軸方向から撮影した画像データから第１フランジと第２フランジとの静ねじれ角度を求め、該静ねじれ角度と前記モータのトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の剛性を算出し、続いて、前記チャック機構により第１フランジと第２フランジの他方を回転不能に拘束した状態から解放して、このときの前記カメラが撮影した撮影データから前記第１フランジと第２フランジとの動ねじれ角度を求め、該動ねじれ角から求められる角速度と前記モータのトルクとに基づいて前記ねじれ振動減衰器の減衰特性を算出することを特徴とするねじり振動減衰器の計測方法。