(57)【要約】【課題】  供試体の外周等に基準位置の対象となる孔や突起等以外に、その構造上避け得ない他の孔や突起等が存在したり、あるいは供試体を書いていさせるための装置の構造上避け得ない部材が基準位置の対象となる孔や突起等に隣接して存在していても、目的とする基準位置検出信号のみを確実に抽出して正確な回転基準信号を得ることのできる動釣合試験機を提供する。【解決手段】  供試体Ｗの基準位置を検出するセンサ４の出力をウェーブレット変換回路６２ａに導入し、このウェーブレット変換回路６２ａには、目的とする基準位置の検出信号成分Ｔに対応するマザーウェーブレットを設定しておくことにより、センサ４の出力に基準位置の孔や突起以外の孔や突起に反応した信号成分Ｎが存在していても、基準位置の検出信号成分Ｔのみを確実に抽出し、その抽出後の信号をコンパレータ６２ｂに導いてしきい値と比較することで、基準位置の検出信号成分Ｔに同期したパルス状の回転基準信号を得る。【選択図】  図１
2007024643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体の外形的特徴を検知する基準位置検出センサを用いて、当該供試体の回転中にその回転に同期した基準信号を発生する回転基準位置検出装置において、
上記基準位置検出センサの出力をウエーブレット変換する変換手段と、そのウエーブレット変換後の信号をしきい値と比較するコンパレータを備え、そのコンパレータによる比較結果を回転基準信号として出力するように構成されていることを特徴とする回転基準位置検出装置。
【請求項２】
上記コンパレータが、ヒステリシスコンパレータであることを特徴とする請求項１に記載の回転基準信号検出装置。
【請求項３】
供試体を支持して回転を与える回転駆動機構と、その供試体の回転により生じる不釣合い信号を検出する不釣合いセンサと、供試体の外形的特徴を検知する基準位置センサを用いて当該供試体の回転基準信号を得る回転基準位置検出装置と、これらの不釣合い信号および回転基準信号を用いて、供試体に存在する不釣合いの大きさと方向を求める演算手段を備えた動釣合試験機において、
上記回転基準位置検出装置として、請求項１または２に記載の回転基準位置検出装置を用いていることを特徴とする動釣合試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供試体の外形的特徴をセンサで検知して、その供試体の回転時において回転基準信号を発生する回転基準位置検出装置と、その回転基準位置検出装置を用いた動釣合試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
動釣合試験機においては、一般に、供試体を支持して回転を与え、その回転により生じる不釣合い信号を振動検出センサ（ピックアップ）等からなる不釣合いセンサによって検出し、その振幅値から供試体の不釣合いの大きさを求めるとともに、回転中の供試体からあらかじめ設定されている周方向の基準位置を近接センサやレーザセンサ等からなる基準位置検出センサで検出した信号を回転基準信号として取り込み、その回転基準信号と上記した不釣合い信号との位相関係に基づいて、供試体上の不釣合いの方向（角度）求める（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
回転基準信号の検出方法としては、供試体の表面にマークを付してそのマークを検出するほか、供試体の外形的特徴、例えば突起や孔、Ｄカット溝等、を検出する方法があり、後者の方がマークを付する手間が掛からず、作業の簡素化を図ることができることから多用されている。
【０００４】
供試体の外形的特徴を検出する方法を採用する場合、近接スイッチやレーザセンサ等の基準位置検出センサの出力は、ターゲットとする特徴部分以外の供試体の表面状態によって種々のノイズ成分が含まれるため、通常、その検出出力はローパスフィルタを通過させることによって、不要な信号をカットし、目的とする信号を抽出している。
【０００５】
また、動釣合試験機により求められた供試体の不釣合いの大きさと方向（角度）に基づいて、供試体を釣り合わせるべく修正を行う釣合修正機においても、上記と同様の手法により供試体の外形的特徴を近接スイッチやレーザセンサで検知して回転基準信号を発生し、その回転基準信号を用いて、動釣合試験により求められた不釣合いの方向（角度）を修正用のドリル等の配設位置に位置決め停止させる。
【特許文献１】特開２００１−１０８５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近接スイッチやレーザセンサからなる基準位置検出センサの出力をローパスフィルタを通過させることにより目的の信号を抽出する従来の手法では、供試体の個体差やロット差が原因で基準位置検出センサが特徴部分以外の部位にも反応して発生するインパルス的なノイズ成分については確実に排除されていたが、供試体の構造上、あるいは供試体に回転を与える装置側の構造上避けられない物体等が存在する場合には、その物体等が原因で基準位置検出センサの出力に含まれる信号を分離することができないという問題がある。
【０００７】
すなわち、例えは供試体の表面に形成されている特定の孔を基準位置に設定するものの、供試体の表面にその孔とは異なる形状の他の孔や溝等が存在する場合や、あるいは、供試体には特定の孔や突起等以外に基準位置検出センサが反応する構造物が存在しないものの、その特定の孔や突起等が形成されている部位に隣接して供試体をチャック等で把持して回転を与えざるを得ずに、そのチャック等に基準位置検出センサが反応してその出力に影響を及ぼすような場合がこれに相当する。
【０００８】
本発明はこのよう実情に鑑みてなされたもので、供試体の外周等に基準位置の対象となる孔や突起等以外に、その構造上避け得ない他の孔や突起が存在したり、あるいは供試体を回転させるための装置の構造上避け得ない部材が供試体の基準位置の対象となる孔や突起に隣接して存在していても、目的とする基準位置検出信号のみを確実に抽出して正確な回転基準信号を得ることのできる回転基準信号発生装置と、それを用いた動釣合試験機の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の回転基準信号発生装置は、供試体の外形的特徴を検知する基準位置検出センサを用いて、当該供試体の回転中にその回転に同期した基準信号を発生する回転基準位置検出装置において、上記基準位置検出センサの出力をウエーブレット変換する変換手段と、そのウエーブレット変換後の信号をしきい値と比較するコンパレータを備え、そのコンパレータによる比較結果を回転基準信号として出力するように構成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明の回転基準信号発生装置においては、上記コンパレータを、ヒステリシスコンパレータとする構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１１】
そして、本発明の動釣合試験機は、供試体を支持して回転を与える回転駆動機構と、その供試体の回転により生じる不釣合い信号を検出する不釣合いセンサと、供試体の外形的特徴を検知する基準位置センサを用いて当該供試体の回転基準信号を得る回転基準位置検出装置と、これらの不釣合い信号および回転基準信号を用いて、供試体に存在する不釣合いの大きさと方向を求める演算手段を備えた動釣合試験機において、上記回転基準位置検出装置として、請求項１または２に記載の回転基準位置検出装置を用いていることによって特徴づけられる（請求項３）。
【００１２】
本発明は、基準位置として設定したターゲットの検出信号と、それ以外の供試体表面の孔や突起、あるいは装置側のチャック等の検出信号を含む基準位置検出センサの出力を、ウェーブレット変換することにより、ターゲットの検出信号のみを抽出してコンパレータに導くことによって、課題を解決しようとするものである。
【００１３】
すなわち、ウェーブレット変換は、対象とする波形の中から、あらかじめ設定されているマザーウェーブレットと相似する部分を抽出する変換であり、基準位置検出センサの出力に目的とする信号と同程度の強度の不要信号が含まれていても、マザーウェーブレットを適宜に設定しておくことによって、センサ出力の中から確実に目的とする信号を抽出することができる。そして、そのウェーブレット変換した信号をコンパレータによりしきい値と比較することにより、供試体の基準位置に対応するパルス信号が得られる。
【００１４】
このコンパレータとして、請求項２係る発明のようにヒステリシスコンパレータを用いることにより、基準位置検出センサの出力中の目的とする信号が完全な形から多少逸脱しており、ウエーブレット変換後の信号が十分な大きさ（高さ）にならなくても、これを確実に捕らえてパルス信号を発生することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、供試体の構造上、あるいは供試体に回転を与えるための装置の構造上、基準位置検出センサの出力に供試体の基準位置に設定されている孔や突起等のターゲットの検出信号のほかに、これに類似した検出信号が含まれていても、その出力から目的とするターゲットの検出信号を確実に抽出し、コンパレータによりその検出信号と同期したパルス信号が得られることになり、従来に比してより複雑な外形を有する供試体でも、その外形的特徴から確実に回転基準信号を得ることができるとともに、供試体に回転を与えるためのチャック等も従来に比してより自由に用いて確実に回転基準信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成を表すブロック図である。
【００１７】
供試体Ｗはその両端部が軸受１ａ，１ｂによって支持された状態で、例えばベルトが掛け回されることによって回転が与えられる。各軸受１ａ，１ｂはバネ（図示せず）を介して装置フレームに対して変位自在に支持されており、供試体Ｗを回転させたときには、供試体Ｗに存在する不釣合いによって各軸受１ａ，１ｂが振動する。これらの各軸受１ａ，１ｂの振動は振動検出センサ２ａ，２ｂによって検出され、左右の面における不釣合い信号として計測装置３に取り込まれる。なお、これらの各不釣合い信号は、計測装置３内において増幅およびデジタル化処理が行われる。
【００１８】
供試体Ｗの外周面に近接してレーザセンサ４が配設されており、このレーザセンサ４によって、供試体Ｗに設定されている孔や突起等の外形的特徴を利用した基準位置が検出される。このレーザセンサ３の出力はセンサアンプ５により増幅並びにデジタル化された後、信号処理回路６に導入される。
【００１９】
信号処理回路６は、センサアンプ５との電圧レベルの差による影響を避けるべく当該センサアンプ５との間を実質的に絶縁するためのフォトカプラ６１と、そのフォトカプラ６１からの出力を入力するＦＰＧＡ６２、およびそのＦＰＧＡ６２からの出力を入力して、計測装置３の電圧レベルの差による影響を避けるべく当該計測装置３との間を実質的に絶縁するためのフォトカプラ６５を備えるとともに、ＦＰＧＡ６２には、ウェーブレット変換回路６２ａおよびヒステリシスコンパレータ６２ｂが設定（プログラム）されている。そして、これらのウェーブレット変換回路６２ａには周波数設定器６３が、また、ヒステリシスコンパレータ６２ｂにはしきい値設定器６４がそれぞれ接続されている。
【００２０】
以上の信号処理回路６により、レーザセンサ４の出力に、ノイズは勿論のこと、基準位置に設定されている孔や突起等に対して反応した信号成分が含まれていても、以下に示すように、基準位置の検出信号が確実に抽出され、その検出信号に同期したパルス状の回転基準信号となって計測装置３に供給される。計測装置３では、従来と同様に、その回転基準信号と前記した不釣合い信号を用いて、供試体Ｗに存在する不釣り合いの大きさと方向（角度）算出する。
【００２１】
ウェーブレット変換回路６２ａには、図２に示すような形状のマザーウェーブレットが設定されており、周波数設定器６３によりこのマザーウェーブレットの周波数（時間軸の伸縮））を設定することができる。
【００２２】
センサアンプ５を経たレーザセンサ４による回転中の供試体Ｗの基準位置検出信号は、フォトカプラ６１を経てウェーブレット変換回路６２ａによりウェーブレット変換され、これによって目的とする信号成分のみが抽出された後、ヒステリシスコンパレータ６２ｂによりしきい値と比較され、パルス状の回転基準信号となる。
【００２３】
ウェーブレット変換回路６２ａは、入力信号から、図２に示したマザーウェーブレットと相似する部分を抽出することができる。図３（Ａ）はレーザセンサ４からの出力信号の例を示すグラフであり、この例では、供試体Ｗの外周に形成されている特定の孔を基準位置と設定したとし、同じ円周上にその基準位置に設定された孔よりも大きな３個の孔がある場合の例を示している。図中Ｔで示される部分が基準位置に設定されている孔に反応した信号成分であり、Ｎで示される部分が他の３個の孔に反応した信号成分である。周波数設定器６３により、供試体Ｗの試験回転数に応じて、マザーウェーブレットの幅が信号成分Ｔのパルス幅と同等の幅となるように設定しておく。これにより、図３（Ａ）に示すような入力信号に対して、ウェーブレット変換回路６２ａは同図（Ｂ）に示すように、目的とする信号成分Ｔが他の成分に比して強調された状態となり、実質的に信号成分Ｔが抽出される。
【００２４】
そして、このようにして信号成分Ｔが抽出された信号をヒステリシスコンパレータ６２ｂにおいてしきい値と比較することにより、供試体Ｗの信号成分Ｔに同期したパルス信号が生成され、レーザセンサ４の出力に基準位置の検出信号である信号成分Ｔと同等の強度の信号成分Ｎが存在していても、これらの目的とする信号成分Ｔのみを確実に抽出して回転基準信号が得られる。
【００２５】
ここで、図３（Ｂ）においては、ヒステリシスコンパレータ６２ｂへの入力信号のしきい値との比較並びに出力の概略を示しているが、ヒステリシスコンパレータ６２ｂの特徴は、出力の立ち上がりを決定する第１のしきい値Ｔｈ１と、出力の質下がりを決定する第２のしきい値Ｔｈ２が設定され、これにより、入力信号が完全な形ではなくても、つまりウェーブレット変換後の信号が多少くずれていても、所要のパルス信号を出力することができる。その例を図４に示す。この図において（Ａ）はレーザセンサ４の出力であり、（Ｂ）はウェーブレット変換後の信号、換言すればヒステリシスコンパレータ６２ｂへの入力信号であり、第１および第２のしきい値Ｔｈ１およびＴｈ２が図示のように設定されている。このような設定において、例えば図４（Ａ）にＣで示すようにレーザセンサ４がターゲットを完全に検知した場合は勿論のこと、同図にＤで示すようにレーザセンサ４のターゲットの検知出力が一部欠落して、図４（Ｂ）に示すようにウエーブレット変換出力がその検知出力をうまく抽出できなかった場合においても、ヒステリシスコンパレータ６２ｂの出力は、図４（Ｃ）に示すように、第１のしきい値Ｔｈ１で立ち上がり、第２のしきい値Ｔｈ２で立ち下がる結果、レーザセンサ４の出力の欠落に起因するウェーブレット変換後の信号の乱れに係わらず、正常なパルス出力が得られる。
【００２６】
なお、目的とする信号成分Ｔ以外の信号成分Ｎとしては、上記のように供試体Ｗの構造に由来するもののほか、装置の構造に由来するものもある。これは、例えば供試体Ｗをチャックで把持して回転を与え、しかもそのチャックにより把持されている部分に供試体Ｗの基準位置となる孔や突起等が存在するような場合には、チャックの爪にレーザセンサ４が反応し、上記と同様の信号成分Ｎが生じる場合などを挙げることができる。
【００２７】
ここで、以上の実施の形態においては、基準位置検出センサとしてレーザセンサを用いた例を示したが、渦電流を利用した近接スイッチ等、この種の装置において釣合試験機において用いられている他のセンサを用いても、上記と同等の作用効果が得られることは勿論である。
【００２８】
また、以上の基準位置検出信号をウェーブレット変換して目的とする基準位置に対応する信号成分のみを抽出する回転基準位置検出装置は、上記のように動釣合試験機の後段に設けられる不釣合修正機にも応用することができる。すなわち、不釣合修正機においては、動釣合試験機により計測された不釣合いの大きさと方向（角度）に基づき、供試体に修正加工を施すのであるが、この修正時における角度の基準信号は、動釣合試験機で用いた供試体の基準位置を検出することによって生成される。従って、この基準位置の検出信号についても、上記と同様にウェーブレット変換することによって、目的とする信号のみを正確に抽出することができ、このような不釣合修正機においても、供試体の構造上避け得ない孔や突起等、あるいは装置の構造上避け得ない部材が存在していても、正確な回転基準信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるウェーブレット変換回路に設定されるマザーウェーブレットの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるレーザセンサ４の出力（Ａ）およびウェーブレット変換回路６２ａの出力の例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態におけるヒステリシスコンパレータ６２ｂの作用説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ａ，１ｂ  軸受
２ａ，２ｂ  振動検出センサ
３  計測装置
４  レーザセンサ
５  センサアンプ
６  信号処理回路
６１，６５  フォトカプラ
６２  ＦＰＧＡ
６２ａ  ウェーブレット変換回路
６２ｂ  ヒステリシスコンパレータ
６３  周波数設定器
６４  しきい値設定器
Ｗ  供試体
【図１】
2007024643.tif 000003
【図２】
2007024643.tif 000004
【図３】
2007024643.tif 000005
【図４】
2007024643.tif 000006