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公開番号2025025733
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130813
出願日2023-08-10
発明の名称回転計測装置
出願人株式会社小野測器
代理人個人
主分類G01P 15/00 20060101AFI20250214BHJP(測定;試験)
要約【課題】後付け可能な回転計測装置によって、回転シャフトの角加速度と相関する物理量を検出する。
【解決手段】中空部111内に回転シャフト500を挿入したメインベース11にサブベース12を緊結し、回転検出器1を回転シャフト500に固定する。固定時に回転シャフト500の回転中心軸と重なる設定軸Cに対して線対称となるメインベース11上の2つの位置に、それぞれ、当該位置を通る設定軸Cを中心とする円の接線方向の加速度を、同じ回転方向に向かう方向を正方向として検出する第1加速度センサ161と第2加速度センサ162を設ける。そして、第1加速度センサ161と第2加速度センサ162の出力の加算値の1/2を回転シャフト500の角加速度による接線加速度として検出する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
回転シャフトの回転を計測する回転計測装置であって、
メインベースと、
前記メインベースと締結可能なサブベースと、
前記メインベースに固定された第１加速度センサと、
前記メインベースに固定された第２加速度センサとを有し、
前記メインベースと前記サブベースとを、前記回転シャフトを当該回転シャフトの径方向について挟持するように締結することにより、前記メインベース対する相対位置が固定的に定まる設定軸が、前記回転シャフトの回転中心軸に一致する形状を、前記メインベースと前記サブベースは有し、
前記第１加速度センサと第２加速度センサは、前記メインベースの前記設定軸に対して線対称となる位置に配置されており、
前記第１加速度センサは当該第１加速度センサを通る前記設定軸を中心とする円の接線の方向の加速度を第１接線方向加速度として検出し、前記第２加速度センサは前記円の当該第２加速度センサを通る接線の方向の加速度を第２接線方向加速度として検出することを特徴とする回転計測装置。
続きを表示（約 3,200 文字）【請求項２】
請求項１記載の回転計測装置であって、
前記メインベースは、前記設定軸と直交する方向の凹みにより形成される、前記設定軸を内部に含む空間である回転シャフト収容空間を有すると共に、凹みの両側に、前記第１加速度センサと前記第２加速度センサが配置される、前記設定軸に対して線対称となる位置が含まれる形状を有し、
前記サブベースは、前記メインベースの前記回転シャフト収容空間内に前記回転シャフトを収容した状態で、前記回転シャフト収容空間の開口を覆うように、前記メインベースと締結されることを特徴とする回転計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の回転計測装置であって、
前記メインベースは、当該メインベースに装着された、前記メインベースと前記サブベースとの締結により前記回転シャフトの外周面に当接する端部を持つ第１の挟持部材を１または複数有し、
前記サブベースは、当該サブベースに装着された、前記メインベースと前記サブベースとの締結により前記回転シャフトの外周面に当接する端部を持つ第２の挟持部材を１または複数有し、
前記第１の挟持部材の端部と前記回転シャフトの外周面との当接と、前記第２の挟持部材の端部と前記回転シャフトの外周面との当接によって、前記メインベースと前記サブベースは、前記回転シャフトを当該回転シャフトの径方向について挟持し、
前記第１の挟持部材は交換可能に前記メインベースに装着されており、当該第１の挟持部材の交換により前記第１の挟持部材の端部から前記設定軸までの距離を変更でき、
前記第２の挟持部材は交換可能に前記サブベースに装着されており、当該第２の挟持部材の交換により、前記メインベースと前記サブベースとを締結したときの前記第２の挟持部材の端部から前記設定軸までの距離を変更できることを特徴とする回転計測装置。
【請求項４】
請求項３記載の回転計測装置であって、
前記メインベースは、前記設定軸と直交する方向の凹みにより形成される、前記設定軸を内部に含む空間である回転シャフト収容空間を有すると共に、凹みの両側に、前記第１加速度センサと前記第２加速度センサが配置される、前記設定軸に対して線対称となる位置が含まれる形状を有し、
前記サブベースは、前記メインベースの前記回転シャフト収容空間内に前記回転シャフトを収容した状態で、前記回転シャフト収容空間の開口を覆うように、前記メインベースと締結され、
前記第１の挟持部材は、前記メインベースの前記回転シャフト収容空間側の面から端部が突出するように装着され、前記第２の挟持部材は、前記メインベースと前記サブベースとを締結したときに前記メインベースの前記回転シャフト収容空間側となる面から端部が突出するように装着されることを特徴とする回転計測装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の回転計測装置であって、
回転検出手段を有し、
前記第２加速度センサは前記円の当該第２加速度センサを通る接線の方向の、同じ周方向の正負が前記第１接線方向加速度と同じ加速度を前記第２接線方向加速度として検出し、
前記回転検出手段は、前記第１接線方向加速度と前記第２接線方向加速度を加算した加速度を検出接線加速度として算定することを特徴とする回転計測装置。
【請求項６】
請求項５記載の回転計測装置であって、
前記回転検出手段は、前記検出接線加速度を前記円の半径で除算して前記回転シャフトの角加速度を算出することを特徴とする回転計測装置。
【請求項７】
請求項１、２、３または４記載の回転計測装置であって、
調整手段と、
調整量設定手段と、
回転検出手段を有し、
前記第２加速度センサは前記円の当該第２加速度センサを通る接線の方向の、同じ周方向の正負が前記第１接線方向加速度と同じ加速度を前記第２接線方向加速度として検出し、
前記調整手段は、設定されたゲインとオフセットで前記第１接線方向加速度と前記第２接線方向加速度のうちの少なくとも一方を調整して出力し、
前記調整量設定手段は、前記回転シャフトの角加速度が０であるときに、前記調整手段から出力される前記第１接線方向加速度と前記第２接線方向加速度の和が０となるように前記ゲインとオフセットを設定し、
前記回転検出手段は、前記調整手段から出力された前記第１接線方向加速度と前記第２接線方向加速度を加算した加速度を検出接線加速度として算定することを特徴とする回転計測装置。
【請求項８】
請求項７記載の回転計測装置であって、
前記回転検出手段は、前記検出接線加速度を前記円の半径で除算して前記回転シャフトの角加速度を算出することを特徴とする回転計測装置。
【請求項９】
回転シャフトの回転を計測する回転計測装置であって、
脱着可能に前記回転シャフトに当該回転シャフトと共に回転するように固定されるベースと、
前記ベースに固定された第１加速度センサと、
前記ベースに固定された第２加速度センサと、
回転検出手段を有し、
前記ベースは、当該ベース対する相対位置が固定的に定まる設定軸が前記回転シャフトの回転中心軸に一致するように前記回転シャフトに固定され、
前記第１加速度センサと前記第２加速度センサは、前記設定軸に対して線対称となる位置に配置されており、
前記第１加速度センサは当該第１加速度センサを通る前記設定軸を中心とする円の接線の方向の加速度を第１接線方向加速度として検出すると共に、前記円の当該第１加速度センサを通る径方向の加速度を第１径方向加速度として検出し、
前記第２加速度センサは前記円の当該第２加速度センサを通る径方向の、当該円の中心に向かう方向の正負が前記第１径方向加速度と同じ加速度を第２径方向加速度として検出し、
前記回転検出手段は、
前記ベースが前記回転シャフトに固定された状態において、前記第１径方向加速度と前記第２径方向加速度の比に従って、前記第１接線方向加速度に含まれる前記回転シャフトの角加速度による接線加速度成分の前記回転シャフトの回転中心軸の前記設定軸からのずれによる影響を除去する補正を行うことを特徴とする回転計測装置。
【請求項１０】
請求項９記載の回転計測装置であって、
前記第２加速度センサは前記円の当該第２加速度センサを通る接線の方向の、同じ周方向の正負が前記第１接線方向加速度と同じ加速度を第２接線方向加速度として検出し、
前記回転検出手段は、前記第１接線方向加速度をSA、前記第２接線方向加速度をSB、前記第１径方向加速度をDA、前記第２径方向加速度をDB、前記円の半径をr、前記第１接線方向加速度SA中の前記回転シャフトの角加速度による接線加速度成分をaA、前記第２接線方向加速度SB中の前記回転シャフトの角加速度による接線加速度成分をaBとして、回転シャフトの角加速度による接線加速度aを、
KD=DA/DB、
dx={(1-KD)・r}/(1+KD)
KA=r/(r-dx)
KB=r/(r+dx)
として、
aA=(SA+SB)/{(1/KD）+1)}
aB=(SA+SB)/（1+KD）
a={(KA・aA)+(KB・aB)}/2
もしくは、
a={(KA・SA)+(KB・SB)}/2
により算出することを特徴とする回転計測装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転シャフトの角加速度と相関する物理量を検出する技術に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
回転シャフトの角加速度を検出する技術として、電気自動車の電動モータの回転速度を微分して、電動モータの角加速度を検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
また、電気自動車の電動モータの回転速度の検出を、所定の回転角毎にパルスを出力するエンコーダを用いて行う技術が知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３-１１０９２７号公報
特開平１１-２０５９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車の電動モータは内燃機関エンジンに比べレスポンスが良く、電動モータに備えられる一般的な回転センサで検出した回転速度を微分して角加速度を検出する場合、試験や性能評価のための計測の用途等に対して時間分解能が充分でないことがある。また、上述したエンコーダを回転センサとして用いている場合等には、数km/h以下の低速走行時（低回転速度時）にパルス出力の時間間隔が限外となって回転速度自体を正しく検出できなくなることもある。
【０００５】
したがって、このような電気自動車に対しては、後付け可能な回転検出装置によって、所要の時間分解能、計測範囲で角加速度と相関する物理量を計測できることが望まれる。
そこで、本発明は、高い時間分解能で低回転速度時にも回転シャフトの角加速度と相関する物理量を検出できる、後付け可能な回転計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題達成のために、本発明は、回転シャフトの回転を計測する回転計測装置に、メインベースと、前記メインベースと締結可能なサブベースと、前記メインベースに固定された第１加速度センサと、前記メインベースに固定された第２加速度センサとを備えたものである。ここで、前記メインベースと前記サブベースとを、前記回転シャフトを当該回転シャフトの径方向について挟持するように締結することにより、前記メインベース対する相対位置が固定的に定まる設定軸が、前記回転シャフトの回転中心軸に一致する形状を、前記メインベースと前記サブベースは有する。また、前記第１加速度センサと第２加速度センサは、前記メインベースの前記設定軸に対して線対称となる位置に配置されている。そして、前記第１加速度センサは当該第１加速度センサを通る前記設定軸を中心とする円の接線の方向の加速度を第１接線方向加速度として検出し、前記第２加速度センサは前記円の当該第２加速度センサを通る接線の方向の加速度を第２接線方向加速度として検出する。
【０００７】
また、この回転計測装置は、前記メインベースと前記サブベースとの締結により前記回転シャフトの外周面に当接する端部を持つ第１の挟持部材を１または複数前記メインベースに装着し、当該サブベースに装着された、前記メインベースと前記サブベースとの締結により前記回転シャフトの外周面に当接する端部を持つ第２の挟持部材を１または複数前記サブベースに装着してよい。ここで、前記第１の挟持部材の端部と前記回転シャフトの外周面との当接と、前記第２の挟持部材の端部と前記回転シャフトの外周面との当接によって、前記メインベースと前記サブベースは、前記回転シャフトを当該回転シャフトの径方向について挟持する。また、前記第１の挟持部材は交換可能に前記メインベースに装着されており、当該第１の挟持部材の交換により前記第１の挟持部材の端部から前記設定軸までの距離を変更でき、前記第２の挟持部材は交換可能に前記サブベースに装着されており、当該第２の挟持部材の交換により、前記メインベースと前記サブベースとを締結したときの前記第２の挟持部材の端部から前記設定軸までの距離を変更できるものとする。
【０００８】
また、以上の回転計測装置は、前記メインベースの形状を、前記設定軸と直交する方向の凹みにより形成される、前記設定軸を内部に含む空間である回転シャフト収容空間を有すると共に、凹みの両側に、前記第１加速度センサと前記第２加速度センサが配置される、前記設定軸に対して線対称となる位置が含まれるものとし、前記メインベースの前記回転シャフト収容空間内に前記回転シャフトを収容した状態で、前記回転シャフト収容空間の開口を覆うように、前記サブベースを前記メインベースと締結してよい。
【０００９】
この場合、上述の前記第１の挟持部材は、前記メインベースの前記回転シャフト収容空間側の面から端部が突出するように装着してよく、前記第２の挟持部材は、前記メインベースと前記サブベースとを締結したときに前記メインベースの前記回転シャフト収容空間側となる面から端部が突出するように装着してよい。
【００１０】
また、以上の回転計測装置に、回転検出手段を設けてもよい。この場合、前記第２加速度センサで前記円の当該第２加速度センサを通る接線の方向の、同じ周方向の正負が前記第１接線方向加速度と同じ加速度を前記第２接線方向加速度として検出し、前記回転検出手段において、前記第１接線方向加速度と前記第２接線方向加速度を加算した加速度を検出接線加速度として算定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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