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回転2軸運動の同期精度の診断方法 NEW コモンズ

国内特許コード P180015712
整理番号 DP1756
掲載日 2018年11月29日
出願番号 特願2016-084340
公開番号 特開2017-193012
出願日 平成28年4月20日(2016.4.20)
公開日 平成29年10月26日(2017.10.26)
発明者
  • 廣垣 俊樹
  • 青山 栄一
  • 呉 魏
  • 水谷 優太
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 回転2軸運動の同期精度の診断方法 NEW コモンズ
発明の概要 【課題】回転2軸運動の同期精度を定量的に低コストで簡単に診断できる方法を提供する。
【解決手段】球がプレート面上に1つ又は複数の交差点もつリサージュ図形となる軌跡を描くように、プレートを、直交する2軸のうちの一方の軸のまわりに第1の正弦関数の振幅で与えた角度で回転運動させると同時に、他方の軸のまわりに第2の正弦関数の振幅で与えた角度で回転運動させ、2軸のまわりの回転運動が正確に同期しているとしてシミュレーションによって得た基準リサージュ図形と2軸のそれぞれとの交点からの、プレート面上に描かれたリサージュ図形と2軸のそれぞれとの対応する交点の偏差、及び基準リサージュ図形の交差点からのプレート面上に描かれたリサージュ図形の対応する交差点の偏差に基づき、2軸のまわりの回転運動の振幅および位相差の同期誤差をそれぞれ定量的に検出し、2軸のまわりの回転運動の同期精度を診断する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 回転2軸運動の同期精度を低コストで簡単に診断する方法として、例えば、特許文献1に記載された方法がある。
特許文献1に記載の方法では、回転2軸のまわりに互いに独立に回転可能に支持された平坦なプレート面上に球を置き、プレートを回転2軸のまわりに互いに位相が90°ずれたサイン関数の振幅で与えた角度で周期的に回転運動させ、プレート面上における球の運動の軌跡の基準円からの偏差を検出することで、回転2軸運動の同期精度を診断する。

そして、プレート面上における球の運動の軌跡が楕円となり、楕円の長軸および短軸が回転2軸に整合するとき、回転2軸のまわりの回転運動の振幅に誤差が生じているものと判定し、振幅の誤差が楕円の長軸および短軸の長さの差と比例関係にあることに基づき、振幅の誤差を定量的に検出する。

また、プレート面上における球の運動の軌跡が楕円となり、かつ、楕円の長軸または短軸が回転2軸に整合しないとき、回転2軸のまわりの回転運動の振幅および位相差に誤差が生じているか、または回転2軸のまわりの回転運動の位相差のみに誤差が生じているものと判定し、位相差の誤差が、長軸または短軸が回転2軸のうちの近い方の軸となす角度と比例関係にあることに基づき、位相差の誤差を定量的に検出する。

こうして、この従来法によれば、DBB(Double Ball Bar)や高精度ジャイロセンサー等の高価な装置を使用することなく、極めて簡単にかつ低コストで診断が行える。

しかしその一方で、この従来法によれば、プレート面上に球が描く図形を観察(実際には撮影)し、この図形が基準円が一致するか、あるいはどの程度ずれているかを検出しなければならないが、この検出精度はそれほど良くない。
それ故、この従来法では、回転2軸運動の同期精度の定性的な診断、すなわち、回転2軸運動の振幅のみに誤差が生じているのか、回転2軸運動の振幅および位相差または位相差のみに誤差が生じているのかの判定は正確に行えるが、この従来法によって同期精度の定量的な診断を行うことは難しかった。
産業上の利用分野 本発明は、回転2軸運動(直交する2軸のまわりの回転運動)の同期精度を診断する方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
(1)直交する2軸のまわりに互いに独立に回転可能に支持された平坦なプレート面上に球を置き、
(2)前記球が前記プレート面上において1つまたは複数の交差点もつリサージュ図形となる軌跡を描くように、前記プレートを、前記2軸のうちの一方の軸のまわりに第1の正弦関数の振幅で与えた角度でもって周期的に回転運動させると同時に、前記2軸のうちの他方の軸のまわりに第2の正弦関数の振幅で与えた角度でもって周期的に回転運動させ、
(3)前記2軸のまわりの回転運動が正確に同期しているとしてシミュレーションによって得た基準リサージュ図形と前記2軸のそれぞれとの交点からの、前記プレート面上に描かれたリサージュ図形と前記2軸のそれぞれとの対応する交点の偏差に基づいて、前記2軸のまわりの回転運動の振幅の同期誤差を定量的に検出するとともに、前記基準リサージュ図形の交差点からの前記プレート面上に描かれたリサージュ図形の対応する交差点の偏差に基づいて、前記2軸のまわりの回転運動の位相差の同期誤差を定量的に検出することによって、前記2軸のまわりの回転運動の同期精度を定量的に診断することを特徴とする方法。

【請求項2】
前記ステップ(3)において、前記基準リサージュ図形と前記2軸のそれぞれとの交点からの、前記プレート面上に描かれたリサージュ図形と前記2軸のそれぞれとの対応する交点の前記偏差として、当該偏差の平均値をとり、前記基準リサージュ図形の交差点からの前記プレート面上に描かれたリサージュ図形の対応する交差点の前記偏差として、当該偏差の平均値をとることを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項3】
前記ステップ(2)において、前記一方の軸および前記他方の軸をそれぞれy軸およびx軸とするxy座標系を設定し、前記第1の正弦関数をθ(t)=θy0sin(ωt+α)、ここで、θy0は最大傾斜角であり、ωは角速度であり、tは時間であり、αは位相差である、とする一方、前記第2の正弦関数をθ(t)=θx0sin(ωt)、ここで、θx0は最大傾斜角であり、ωは角速度であり、tは時間である、とし、ε=ω=1/2、およびε=θx0y0=1、およびα=0と設定して、前記球が、前記プレート面上に、交差点が前記xy座標系の原点に位置し、かつ前記xy座標の原点以外で前記y軸を2回横切る八の字状のリサージュ図形となる軌跡を描くように前記プレートを前記2軸のまわりに回転運動させ、
前記ステップ(3)において、
(3-1)前記xy座標の原点を除いた前記基準リサージュ図形と前記y軸との交点からの、前記プレート面上に描かれたリサージュ図形と前記y軸との対応する交点の偏差がゼロのとき、前記2軸のまわりの回転運動の振幅の同期誤差はないと判定する一方、当該偏差がゼロでないときは、前記球のxy平面における運動方程式から導出した伝達関数に基づきボード線図を描き、前記ボード線図のうちのゲイン特性のグラフから、角速度ωにおけるゲインと角速度ωにおけるゲインとのゲイン差を求め、当該ゲイン差から前記振幅の同期誤差を定量的に検出するとともに、
(3-2)前記基準リサージュ図形の交差点からの前記プレート面上に描かれたリサージュ図形の対応する交差点の偏差がゼロのとき、前記2軸のまわりの回転運動の位相差の同期誤差はないと判定する一方、当該偏差がゼロでないときは、予めシミュレーションによって得た、前記第2の正弦関数のαの変化に伴う前記基準リサージュ図形の交差点の位置の変化を表すグラフから、前記位相差の同期誤差を定量的に検出することを特徴とする請求項1に記載の方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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