JP6663610B2 - 慣性モーメントを測定する方法およびその装置 - Google Patents
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Description
1)トルク印加開始時点ts と印加終了時点te にわたる測定期間[ts,te] の間で回転本体が回転した全回転角度Θ(ts,te) を求め、
2)測定期間内の多数の時点tに対応するトルクm(t) を求め、
3)求めたトルクm(t) の値を前記測定期間に関して数値的に二重時間積分し、
4)二重時間積分したトルクの値M(ts,te) を全回転角度Θ(ts,te) で割り算してその時の測定系の慣性モーメントを求める、
過程を回転本体に当該物体を装着した場合と、装着しない場合についてそれぞれ実施し、測定すべき物体を装着した測定系の慣性モーメントI1 から測定すべき物体を装着していない測定系の慣性モーメントI0 を引き算した値を測定すべき物体の慣性モーメントIx とする方法において、 トルク印加開始時前の予め定めた所定時間(Ts)におけるトルク計測信号値を積分平均値化することにより前記トルクm(t)測定値の計測開始時読取誤差を抑制し、さらにトルク印加終了後の予め定めた所定時間(Te)におけるトルク計測信号値を積分平均値化することにより前記トルクm(t)測定値の計測終了時読取誤差を抑制する、ことによって解決される。
第0測定モード(i=0): 測定系に試験片を装着していない無負荷状態での測定
第1測定モード(i=1): 実際に計測すべき試験片を装着した状態での測定
第2測定モード(i=2): 既知の慣性モーメントを持つ基準分銅を装着した状態での測定
である。以下に述べる諸量をこれ等の測定モードに関して区別したい場合、i=0,1および2がそれぞれ第0、第1および第2測定モードを意味する下付きの添字iを対応する諸量の記号に付加する。
Θ(ts,te)=Θ(te)−Θ(ts) (3)
となる。図1の場合、Θ(te)が零であるから、Θ(ts,te)=Θ(te)である。
Ii =I0 +Ix δi1+Is δi2 (i = 0, 1, 2) (4)
と表すことができる。ここでδijはi=jのとき1であり、i≠jのとき0であることを意味する。
Ix=I1−I0 (6)
として求めることができる。
θ(t) =ca・ea(t) (7)
m(t) =cb・eb(t) (8)
と表すことができる。比例係数ca,cb を用いると、式(2) によるトルクm(t)の二重時間積分値Mはトルク検出器の検出信号eb(t) の測定期間 [ts,te ]での二重積分値Eb(ts,te ) を用いて、
Θ(ts,te) =ca[ea(te)−ea(ts)]≡caEa(ts,te) (10)
となる。ここでは、図1に示すトルクの印加パターンの場合、ea(ts) =0で、dea(te)/dt=0であるので、 Θ(ts,te) =caea(te) ・≡caEa(ts,te)となる。
なお、前記TsとTeが大きい程、誤差を低減できるが、測定時間が長くなる。そこで、許容誤差と測定時間とのかね合いを考慮して、前記t1およびt2を予め設定する。
Claims (5)
- 測定すべき物体を着脱可能に装着できる回転本体を回転駆動機構により回転させ、回転軸周りに加わるトルクm(t)をトルク検出器で、また回転軸周りの回転角θ(t)を回転角検出器でそれぞれ検出し、前記回転軸周りの当該物体の慣性モーメントIxを測定する方法であって、下記1)〜4)の過程、即ち、
1)トルク印加開始時点tsと印加終了時点teにわたる測定期間[ts,te]の間で回転本体が回転した全回転角度Θ(ts,te)を求め、
2)測定期間内の多数の時点tに対応するトルクm(t)を求め、
3)求めたトルクm(t)の値を前記測定期間に関して数値的に二重時間積分し、
4)二重時間積分したトルクの値M(ts,te)を全回転角度Θ(ts,te)で割り算してその時の測定系の慣性モーメントを求める、
過程を回転本体に当該物体を装着した場合と、装着しない場合についてそれぞれ実施し、測定すべき物体を装着した測定系の慣性モーメントI1から測定すべき物体を装着していない測定系の慣性モーメントI0を引き算した値を測定すべき物体の慣性モーメントIxとする方法において、
トルク印加開始時前の予め定めた所定時間(Ts)におけるトルク計測信号値を積分平均値化することにより前記トルクm(t)測定値の計測開始時読取誤差を抑制し、さらにトルク印加終了後の予め定めた所定時間(Te)におけるトルク計測信号値を積分平均値化することにより前記トルクm(t)測定値の計測終了時読取誤差を抑制することを特徴とする方法。 - 前記トルクm(t)の一回時間積分の測定値をトルク印加終了時点(t e )およびトルク印加終了時点(t e )より予め定めた所定時間(T e )後の時点(t 2 )の二点において積分平均値化した上で、トルク印加終了後の予め定めた所定時間(Te)におけるドリフト誤差に基づくトルク計測信号値傾斜直線部分の傾斜を求め、当該直線と時間軸との間の三角形領域(B)を求め、前記測定値曲線と前記時間軸との間の測定領域(A)から前記三角形領域を差し引く演算処理を行なうことにより補正した一回時間積分の測定値(C)を求め、さらに、この補正した一回時間積分をさらに時間積分して前記トルクm(t)の二重時間積分を求めることにより、トルクm(t)測定値のドリフト誤差を抑制することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 回転角の実際値θ(t)と回転角検出器のその時の出力信号の値ea(t)との間の比例係数caおよびトルクの実際値m(t)とトルク検出器のその時の出力信号の値eb(t)との間の比例係数cbを求めて、両方の比例係数の比Kを、
- 更に、下記の過程、慣性モーメントIsが既知の基準分銅を回転本体に装着した状態で、対応する測定期間中の回転本体の回転角度に相当する検出信号Ea2と、トルク検出信号を対応する測定期間に付いて二回時間積分した値に相当する二重時間積分値Eb2をそれぞれ求め、比例係数の比Kを、
- 測定すべき物体を着脱可能に装着できる回転本体(4)と、
回転本体(4)の回転軸回りに加わるトルクを検出するトルク検出器(3)と、
回転本体(4)の回転軸回りの回転角を検出する回転角検出器(11)と、
前記回転本体(4)に外部から回転運動を与える回転駆動手段(7,8,9,10)と、請求項1〜4の何れか1項の方法を実施する数値演算プログラムを格納する記憶器と、
前記トルク検出器(3)および回転角検出器(11)の検出信号に基づき前記数値演算プログラムを実施して慣性モーメントを算出するプロセッサとを含む演算処理部(22)と、
所望の角度変化を与える駆動信号を発生させて前記回転駆動手段の電動モータ(7)を駆動するモータ駆動部(24)を有する電気制御装置(20)と、
を備えていることを特徴とする物体の慣性モーメント測定装置。
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JP2017236120A JP6663610B2 (ja) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 慣性モーメントを測定する方法およびその装置 |
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