JPH0829238A - Mass measuring instrument - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To measure mass under environment with a small gravity and no gravity or environment where an installation location vibrates. CONSTITUTION:A rotator 7 where a target 8 to be measured is mounted is rotated on a test stand 4 where a dynamic vibration absorber 10 is mounted. When the rotary speed of the rotator 7 matches the natural frequency of the dynamic vibration absorber 10, the vibration of the test stand 4 can be suppressed. The product between the vibration amplitude and the vibration- absorbing mass of a vibration-absorbing mass 12 is divided by the distance from a rotary shaft 6 of the target 8 to be measured, thus obtaining the mass of the target 8 to be measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は，質量測定装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass measuring device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】質量測定装置としては，従来，被測定物
に働く重力と質量の基準となる分銅に働く重力とをつり
あわせ，被測定物の質量を知る方法と，被測定物に働く
重力を利用して弾性体を変形させ，その変形量から質量
を知る方法とがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a mass measuring device, a method of knowing the mass of an object to be measured by balancing the gravity acting on the object to be measured and the gravity acting on a weight serving as a reference for the mass, and a method of measuring the gravity acting on the object to be measured There is a method of deforming an elastic body by using, and knowing the mass from the amount of deformation.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のうち，被測定物
に働く重力と質量の基準となる分銅に働く重力をつりあ
わせる方法は，精度よく測定できるが，力のつりあいを
とらなければならないので，測定に時間がかかる。とく
に，微小重力環境では測定に非常に長い時間がかかる。
また，無重力環境では測定が不可能である。さらに，走
行する車両の中のように，測定装置を設置した場所が上
下に振動するような環境では，力がつりあっているか否
かを見極めることが容易でなく，測定は著しく困難にな
る。Among the above methods, the method of balancing the gravity acting on the object to be measured and the gravity acting on the weight, which is the basis of the mass, can be measured with high accuracy, but the force must be balanced. ， Measurement takes time. Especially, it takes a very long time to measure in a microgravity environment.
Moreover, measurement is impossible in a weightless environment. Furthermore, in an environment in which the place where the measuring device is installed vibrates up and down, such as in a moving vehicle, it is not easy to determine whether the forces are balanced, and the measurement becomes extremely difficult.

【０００４】いっぽう，被測定物に働く重力を利用して
弾性体を変形させ，その変形量から質量を知る方法は，
重力加速度の異なった場所では質量指示が狂ってしまう
ので，微小重力環境では正確な測定ができない。また，
無重力環境では測定が不可能である。また，走行する車
両の中のように，測定装置を設置した場所が上下に振動
するような環境では，振動の影響で弾性体が変形し，指
示値が変化してしてしまうので，測定は著しく困難にな
る。On the other hand, a method of deforming an elastic body by using gravity acting on an object to be measured and knowing the mass from the amount of deformation is
Accurate measurement cannot be performed in a microgravity environment because the mass indication will be incorrect at locations with different gravitational accelerations. Also,
Measurement is impossible in a weightless environment. Also, in an environment where the place where the measuring device is installed vibrates up and down, such as in a moving vehicle, the elastic body is deformed due to the effect of vibration and the indicated value changes, so the measurement It will be extremely difficult.

【０００５】本発明の目的は，上記の問題を解決し，無
重力環境や微小重力環境での測定が可能で，かつ設置し
た場所が上下に振動する環境でも測定可能で，かつ測定
可能な質量の範囲を調整する機構を備えた質量測定装置
を供給することにある。An object of the present invention is to solve the above problems, enable measurement in a zero-gravity environment or microgravity environment, and also measure in an environment in which the installation location vibrates up and down, and provide a measurable mass. It is to provide a mass measuring device having a mechanism for adjusting the range.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め，第１の発明における質量測定装置では，被測定対象
物を取り付けた回転体を回転させることによって遠心力
を発生させ，回転体を支持している試験台に，ばね要素
と吸振質量から動吸振器を取り付け，上記の遠心力が引
き起こす試験台の振動を動吸振器の作用によって抑制
し，この状態での動吸振器の吸振質量の振動振幅を測定
する。In order to achieve the above object, in the mass measuring device according to the first aspect of the present invention, a centrifugal force is generated by rotating a rotating body to which an object to be measured is attached to support the rotating body. The dynamic vibration absorber is attached from the spring element and the vibration absorbing mass to the test table being operated, and the vibration of the test table caused by the above centrifugal force is suppressed by the action of the dynamic vibration absorber, and the vibration absorbing mass of the dynamic vibration absorber in this state is Measure the vibration amplitude.

【０００７】また，被測定対象物が取り付けられる回転
体に，既知の質量を持つ錘も取り付けられるようにして
いる。Further, a weight having a known mass is also attached to the rotating body to which the object to be measured is attached.

【０００８】第２の発明による質量測定装置は，第１の
発明におけるばね要素と吸振質量からなる動吸振器の代
わりに，吸振質量とこれを駆動するアクチュエータおよ
びアクチュエータの制御装置を備えた能動形動吸振器を
用いていることを特徴とするものである。A mass measuring device according to a second aspect of the present invention is an active type having a vibration absorbing mass, an actuator for driving the vibration absorbing mass, and a controller for the actuator, instead of the dynamic vibration reducer comprising the spring element and the vibration absorbing mass in the first aspect of the invention. It is characterized by using a dynamic vibration reducer.

【０００９】また，第１の発明における質量測定装置と
同じく，被測定対象物が取り付けられる回転体に，既知
の質量を持つ錘も取り付けられるようにしている。Further, like the mass measuring device in the first aspect of the present invention, a weight having a known mass is also attached to the rotating body to which the object to be measured is attached.

【００１０】[0010]

【作用】請求項１の発明によれば，回転速度と動吸振器
の固有振動数とが一致するときに，試験台の振動は零と
なり，吸振質量は，被測定対象物の質量と被測定対象物
の回転軸からの距離の積を，吸振質量の大きさで除した
振輻で振動する。したがって，試験台の振動が抑制され
たときの吸振質量の振動振幅から，被測定対象物の質量
を求めることができる。According to the invention of claim 1, when the rotation speed and the natural frequency of the dynamic vibration absorber match, the vibration of the test table becomes zero, and the vibration absorption mass is the mass of the object to be measured and the measured object. The product of the distance from the axis of rotation of the object is divided by the size of the absorbing mass to vibrate with vibration. Therefore, the mass of the object to be measured can be obtained from the vibration amplitude of the vibration absorbing mass when the vibration of the test table is suppressed.

【００１１】このような方法による質量測定では，被測
定対象物を取り付けることによって生じる不つりあいが
回転に伴って生み出す遠心力の作用を利用しているの
で，無重力あるいは微小重力環境でも，質量の測定を行
うことができる。In the mass measurement by such a method, since the unbalance generated by mounting the object to be measured utilizes the action of the centrifugal force generated by the rotation, the mass measurement is performed even in the zero gravity or microgravity environment. It can be performed.

【００１２】さらに，測定装置を設置した場所が振動す
る場合でも，遠心力のうち設置場所の振動とは垂直方向
の成分を利用することによって，すなわち，試験台の振
動する方向及び動吸振器によって振動を抑制する方向を
設置場所の振動方向とは垂直方向とすることによって，
質量測定が可能となる。Further, even when the place where the measuring device is installed vibrates, by utilizing the component of the centrifugal force in the direction perpendicular to the vibration of the place of installation, that is, by the vibrating direction of the test stand and the dynamic vibration absorber. By making the direction of suppressing vibration perpendicular to the direction of vibration at the installation site,
Mass measurement is possible.

【００１３】上記のような方法による質量測定では，測
定可能な質量の上限は，動吸振器の吸振質量の可動範囲
で決まる。被測定対象物が取り付けられる回転体に，被
測定対象物とは回転軸に対して反対側の所定の位置に既
知の質量を持つ錘を取り付けることによって，この回転
体の持つ不つりあいの大きさを調整し，質量の測定範囲
を広くすることができる。In the mass measurement by the above method, the upper limit of the measurable mass is determined by the movable range of the vibration absorbing mass of the dynamic vibration reducer. By attaching a weight with a known mass to the rotating body to which the measured object is attached at a predetermined position on the opposite side to the rotational axis of the measured object, the size of the unbalance of this rotating object Can be adjusted to widen the mass measurement range.

【００１４】請求項２の発明によれば，能動形動吸振器
の作用によって，試験台の振動は零となり，吸振質量
は，被測定対象物の質量と被測定対象物の回転軸からの
距離の積を，吸振質量の大きさで除した振幅で振動す
る。したがって，試験台の振動が抑制されたときの吸振
質量の振動振幅から，被測定対象物の質量を求めること
ができる。According to the invention of claim 2, the vibration of the test stand becomes zero due to the action of the active type dynamic vibration absorber, and the vibration absorption mass is the distance between the mass of the measured object and the rotational axis of the measured object. The product of is oscillated with an amplitude divided by the size of the absorbing mass. Therefore, the mass of the object to be measured can be obtained from the vibration amplitude of the vibration absorbing mass when the vibration of the test table is suppressed.

【００１５】上記のような方法による質量測定では，測
定可能な質量の大きさは，吸振質量を駆動するアクチュ
エータのストロークによって制限される。被測定対象物
が取り付けられる回転体に，被測定対象物とは回転軸に
対して反対側の所定の位置に既知の質量を持つ錘を取り
付けることによって，この回転体の持つ不つりあいの大
きさを調整し，質量の測定範囲を広くすることができ
る。In mass measurement by the above method, the size of measurable mass is limited by the stroke of the actuator that drives the vibration absorbing mass. By attaching a weight with a known mass to the rotating body to which the measured object is attached at a predetermined position on the opposite side to the rotational axis of the measured object, the size of the unbalance of this rotating object Can be adjusted to widen the mass measurement range.

【００１６】[0016]

【実施例】以下，図面を参照して，この発明の実施例に
ついて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１７】図１に，第１実施例である質量測定装置の
外観図を示し，図２にその正面図を示す。ベース１から
立てられた支持枠２ａ，２ｂから一対の平行板ばね３
ａ，３ｂによって支持された試験台４には，モータ５が
固定され，このモータの回転軸６には円盤状の回転体７
が固定されている。被測定対象物８は，この回転体７に
取り付けられ，測定時には，回転体７とともに回転す
る。試験台の側面には，動吸振器１０が取り付けられて
いる。FIG. 1 shows an external view of the mass measuring apparatus of the first embodiment, and FIG. 2 shows its front view. A pair of parallel leaf springs 3 from support frames 2a and 2b which are erected from the base 1.
A motor 5 is fixed to a test table 4 supported by a and 3b, and a disc-shaped rotating body 7 is attached to a rotating shaft 6 of the motor.
Has been fixed. The measured object 8 is attached to the rotating body 7 and rotates together with the rotating body 7 during measurement. A dynamic vibration reducer 10 is attached to the side surface of the test table.

【００１８】動吸振器１０は，枠体１１，吸振質量１
２，一対の平行板ばね１３ａ，１３ｂによって構成され
ている非減衰形の動吸振器である。板ばね１３ａ，１３
ｂの一端はそれぞれ枠体１１に固着され，他端側には吸
振質量１２が取り付けられている。吸振質量１２は，枠
体１１に対して，図の水平方向に運動し，この運動は，
位置検出器１４によって検出されている。The dynamic vibration reducer 10 includes a frame 11 and a vibration absorbing mass 1.
This is a non-damping type dynamic vibration reducer composed of two pairs of parallel leaf springs 13a and 13b. Leaf springs 13a, 13
One end of b is fixed to the frame body 11, and the vibration absorbing mass 12 is attached to the other end side. The vibration absorbing mass 12 moves in the horizontal direction of the figure with respect to the frame body 11, and this movement is
It is detected by the position detector 14.

【００１９】以下，この質量測定装置について分析し，
詳細に説明する。Hereinafter, the mass measuring device will be analyzed.
The details will be described.

【００２０】図１において，被測定対象物８の質量はｍ
_ｕであるとする。回転体７は，被測定対象物が取り付け
られていないときにつりあい状態にあり，被測定対象物
８を回転体に回転軸から距離ｒの場所に取り付けると，
ｍ_ｕｒの不つりあいを持つようになる。そして，被測定
対象物８を取り付けた状態で回転体７を回転させると，
動吸振器１０がない場合には，試験台４は，図１におい
て水平方向に振動する。In FIG. 1, the mass of the object 8 to be measured is m.
_{Suppose u} . The rotating body 7 is in a balanced state when the object to be measured is not attached, and when the object to be measured 8 is attached to the rotating body at a position at a distance r from the rotation axis,
It will have an unbalance of m _u r. When the rotating body 7 is rotated with the measured object 8 attached,
If the dynamic vibration absorber 10 is not provided, the test table 4 vibrates in the horizontal direction in FIG.

【００２１】図３は，この装置の物理的なモデルを示
す。図３において，各記号はつぎの諸量を表している。 ｍ_ｐ：試験台上の全質量 ｍ_ａ：吸振質量の質量 ｘ_ｐ：試験台の水平方向の変位 ｘ_ａ：吸振質量の水平方向の変位 ｋ_ｐ：平行板ばね３ａ，３ｂによる水平方向のばね定数 ｋ_ａ：平行板ばね１３ａ，１３ｂによる水平方向のばね
定数 ω：回転体の回転角速度FIG. 3 shows a physical model of this device. In FIG. 3, each symbol represents the following quantities. m _p: total mass m _a of the test stand: vibration absorbing mass of the mass x _p: displacement x _a test stand in the horizontal direction: vibration absorbing mass of the horizontal displacement k _p: horizontal direction of the spring by parallel plate springs 3a, 3b Constant k _a : Horizontal spring constant of the parallel leaf springs 13a and 13b ω: Rotational angular velocity of the rotating body

【００２２】図３から，試験台と吸振質量に関する運動
方程式はつぎのようになる。From FIG. 3, the equation of motion for the test stand and the absorbing mass is as follows.

【数１】 [Equation 1]

【数２】 数１の右辺第３項のｍ_ｕｒω^２ｃｏｓωｔは，被測定対
象物８の回転に伴って生じる遠心力の水平方向の成分で
ある。[Equation 2] The third term on the right side of Expression 1, m _u rω ² cosωt, is a horizontal component of the centrifugal force generated as the measured object 8 rotates.

【００２３】数１と数２によって記述される方程式の定
常解を得るため，試験台の変位ｘ_ｐおよび吸振質量の変
位ｘ_ａを次式のようにおく。In order to obtain a steady solution of the equations described by the equations 1 and 2, the displacement x _{p of the} test table and the displacement x _{a of the} vibration absorbing mass are set as in the following equation.

【００２４】[0024]

【数３】 (Equation 3)

【数４】 数３，数４を，数１，数２に代入し，整理すると次式を
得る。[Equation 4] Substituting equations 3 and 4 into equations 1 and 2 and rearranging, the following equation is obtained.

【００２５】[0025]

【数５】 (Equation 5)

【数６】 ここで，試験台の固有振動数のω_ｐおよび動吸振器の固
有振動数ω_ａは次式によって定義される。(Equation 6) Here, the natural frequency omega _a of the test stand the natural frequency of the omega _p and the dynamic vibration reducer is defined by the following equation.

【数７】 (Equation 7)

【数８】 (Equation 8)

【００２６】数５，数６から，回転速度ωと動吸振器の
固有振動数のω_ａとが一致するとき，つぎのような関係
が成立する。[0026] Equation 5, from 6, when the rotation speed omega and the natural frequency of the omega _a of the dynamic vibration reducer coincides relationship as follows is established.

【数９】 [Equation 9]

【数１０】 数１０から，次式が得られる。[Equation 10] From Equation 10, the following equation is obtained.

【数１１】 [Equation 11]

【００２７】数１１からわかるように，動吸振器の吸振
質量ｍ_ａと吸振質量の振動振幅Ｘ_ａとの積ｍ_ａＸ_ａを，
被測定対象物の回転軸からの距離ｒで除することによっ
て，被測定対象物の質量ｍ_ｕを求めることができる。[0027] As can be seen from equation 11, the product _m a _{X a} of the vibration amplitude _{X a} vibration absorbing mass _{m a} and vibration absorbing mass of the dynamic vibration reducer,
The mass m _u of the measured object can be obtained by dividing the measured object by the distance r from the rotation axis.

【００２８】以上のように，被測定対処物を取り付けた
回転体の回転速度と動吸振器の固有振動数とを一致させ
て試験台の振動を抑制し，この状態での動吸振器の吸振
質量の振動振輻から被測定対象物の質量を測定するの
が，動吸振器としてばね要素と吸振質量とからなる非減
衰形動吸振器を用いた場合の質量測定の原理である。As described above, the rotational speed of the rotating body to which the object to be measured is attached and the natural frequency of the dynamic vibration reducer are matched to suppress the vibration of the test stand, and the vibration absorption of the dynamic vibration reducer in this state is suppressed. Measuring the mass of the object to be measured from the vibration and vibration of the mass is the principle of mass measurement when a non-damped dynamic vibration absorber consisting of a spring element and a vibration absorbing mass is used as the dynamic vibration absorber.

【００２９】質量測定の原理からわかるように，遠心力
を利用しているため，微小重力環境や無重力環境でも質
量測定を行うことができる。また，測定装置が上下に振
動して測定装置に作用する加速度が変動している状態で
も，遠心力の水平方向成分を利用しているので，振動の
影響を受けずに質量を測定することができる。As can be seen from the principle of mass measurement, since centrifugal force is used, mass measurement can be performed even in a microgravity environment or a zero gravity environment. Even when the measuring device vibrates up and down and the acceleration acting on the measuring device fluctuates, the horizontal component of the centrifugal force is used, so the mass can be measured without being affected by the vibration. it can.

【００３０】数１１からわかるように，提案する方法に
よって質量を測定する場合には，被測定対象物の質量に
比例して，動吸振器の吸振質量の振動振輻Ｘ_ａが大きく
なる。一方，吸振質量の振動振幅が大きくなりすぎる
と，吸振質量が動吸振器の枠体に接触したり，板ばねの
弾性領域（ばねとして作用する範囲）を越えてしまい，
測定が不可能になってしまう。[0030] As can be seen from Equation 11, when measuring the mass by a method proposed, in proportion to the mass of the object to be measured, the vibration 38628 huya X _a vibration absorbing mass of the dynamic vibration reducer is increased. On the other hand, if the vibration amplitude of the vibration-absorbing mass becomes too large, the vibration-absorbing mass may come into contact with the frame of the dynamic vibration absorber or exceed the elastic region of the leaf spring (the range that acts as a spring).
Measurement becomes impossible.

【００３１】動吸振器の吸振質量の最大許容振輻をＸ
_ａｍａｘとすると，測定できる質量の範囲は次式で与え
られる。X is the maximum allowable radiation of the vibration absorbing mass of the dynamic vibration absorber.
Given _amax , the range of mass that can be measured is given by the following equation.

【数１２】 (Equation 12)

【００３２】測定範囲を広げる一つの方法は，回転軸か
ら被測定物を取り付ける位置までの距離ｒを短くするこ
とである。しかし，ｒを小さくすると，この距離ｒに関
する誤差の影響が質量の測定結果に大きく現れるように
なり，質量の測定誤差が大きくなるという問題が生じ
る。One method of expanding the measurement range is to shorten the distance r from the rotary shaft to the position where the object to be measured is attached. However, when r is made small, the influence of the error relating to the distance r becomes large in the measurement result of the mass, which causes a problem that the measurement error of the mass becomes large.

【００３３】このような測定精度の劣化を伴うことなく
測定範囲を広くするため，図１に示す装置において，被
測定対象物８を取り付ける回転体７に，被測定対象物８
を取り付ける位置とは回転軸６に対して逆側の所定の位
置に，既知の質量を持つ錘を取り付けられるようにす
る。以下では，このように回転体７に既知の質量を持つ
錘を取り付ける場合の測定方法について説明する。In order to widen the measurement range without causing such deterioration of measurement accuracy, in the apparatus shown in FIG. 1, the object to be measured 8 is attached to the rotating body 7 to which the object to be measured 8 is attached.
A weight having a known mass can be attached to a predetermined position on the opposite side of the rotation shaft 6 from the attachment position. Hereinafter, a measuring method in the case of attaching a weight having a known mass to the rotating body 7 in this way will be described.

【００３４】質量ｍ_ｕの被測定対象物８が，回転体７に
回転軸６から距離ｒの場所に取り付けられているとす
る。さらに，図４に示すように，既知の質量ｍ_ｋを持つ
錘１６を，被測定物の反対側に回転軸から距離ｑの位置
に取り付ける。ただし，ｍ_ｋは次の条件を満足するよう
に選ばれているとする。It is assumed that an object 8 to be measured having a mass m _u is attached to the rotating body 7 at a distance r from the rotating shaft 6. Further, as shown in FIG. 4, a weight 16 having a known mass m _k is attached to the opposite side of the object to be measured at a position of a distance q from the rotation axis. However, it is assumed that m _k is selected so as to satisfy the following condition.

【数１３】 (Equation 13)

【００３５】このとき，数１に対応する式は次のように
なる。At this time, the equation corresponding to the equation 1 is as follows.

【数１４】 [Equation 14]

【００３６】数１と数１４を比較することによって，動
吸振器の固有振動数ω_ａと回転速度ωとが一致すると
き，数１０に対応する次式が成立することがわかる。By comparing equations (1) and (14), it can be seen that the following equation corresponding to equation (10) is established when the natural frequency ω _a of the dynamic vibration absorber coincides with the rotation speed ω.

【数１５】 (Equation 15)

【００３７】数１３の条件から，この場合の振動振輻は
最大許容振幅を越えない，すなわち，次式が成立するこ
とがわかる。From the condition of Expression 13, it is understood that the vibration and radiation in this case do not exceed the maximum allowable amplitude, that is, the following equation is established.

【数１６】 [Equation 16]

【００３８】数１５からわかるように，被測定対象物の
質量ｍ_ｕは次式から求められる。As can be seen from the equation (15), the mass m _{u of the} object to be measured can be obtained from the following equation.

【数１７】 [Equation 17]

【００３９】回転体の所定の位置に適当な既知の質量を
持つ分銅を取り付けることによって，測定範囲を広くす
る方法は，以下で述べる能動形動吸振器を利用した質量
測定装置においても適用することができる。The method of widening the measurement range by attaching a weight having an appropriate known mass to a predetermined position of the rotating body is also applicable to a mass measuring device using an active dynamic vibration absorber described below. You can

【００４０】図５は，本発明の第２実施例を示す質量装
置の正面図である。この実施例では，動吸振器として能
動形動吸振器３０を用いている。図５において，図２と
対応する部分には同じ符号を付している。FIG. 5 is a front view of a mass device showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, an active dynamic vibration reducer 30 is used as the dynamic vibration reducer. 5, parts corresponding to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【００４１】非減衰形動吸振器１０では，ばね要素１３
ａ，１３ｂによって吸振質量を支持しているのに対し，
能動形動吸振器３０では，試験台に取り付けたアクチュ
エータ３１によって吸振質量３２を支持・駆動してい
る。In the non-damped dynamic vibration absorber 10, the spring element 13
While the vibration absorbing mass is supported by a and 13b,
In the active dynamic vibration absorber 30, the vibration absorbing mass 32 is supported and driven by the actuator 31 attached to the test stand.

【００４２】吸振質量を駆動するアクチュエータ３１と
しては，電磁石，ボイスコイルモータ，圧電素子，磁歪
素子，リニアモータなどを選択的にあるいは組み合わせ
て使用する。As the actuator 31 for driving the vibration absorbing mass, an electromagnet, a voice coil motor, a piezoelectric element, a magnetostrictive element, a linear motor or the like is used selectively or in combination.

【００４３】アクチュエータ３１の制御装置の要部が，
図６に示されている。The main part of the control device of the actuator 31 is
It is shown in FIG.

【００４４】図６において，動吸振器の吸振質量の運動
を検出する位置検出器３３の出力および試験台の運動を
検出する位置検出器３４の信号は，ＰＤ制御回路，繰返
し・学習制御回路などの適当な制御回路３５に入力され
る。制御回路は，位置検出器３３および位置検出器３４
の出力から，試験台４の振動を抑制する信号を計算し，
増輻回路３６を介してアクチュエータ３１に出力する。
そして，これによってアクチュエータが駆動され，吸振
質量の運動が制御される。この結果，吸振質量の運動を
生み出す反力によって，試験台４の振動が抑制される。In FIG. 6, the output of the position detector 33 for detecting the motion of the vibration absorbing mass of the dynamic vibration absorber and the signal of the position detector 34 for detecting the motion of the test stand are PD control circuit, repetition / learning control circuit, etc. Is input to the appropriate control circuit 35. The control circuit includes a position detector 33 and a position detector 34.
The signal that suppresses the vibration of the test stand 4 is calculated from the output of
The signal is output to the actuator 31 via the radiation increasing circuit 36.
Then, the actuator is driven by this, and the movement of the vibration absorbing mass is controlled. As a result, the vibration of the test stand 4 is suppressed by the reaction force that produces the motion of the vibration absorbing mass.

【００４５】以下では，図５に示した能動形動吸振器を
用いた質量測定装置の測定原理を，図７に示した物理的
なモデルを用いて説明する。図７において，Ｆ（ｔ）
は，吸振質量に作用するアクチュエータの力を表してい
る。The measuring principle of the mass measuring device using the active dynamic vibration reducer shown in FIG. 5 will be described below with reference to the physical model shown in FIG. In FIG. 7, F (t)
Represents the force of the actuator acting on the vibration absorbing mass.

【００４６】回転体の回転角速度をωで表すと，図７か
ら，試験台と吸振質量に関する運動方程式はつぎのよう
になる。When the rotational angular velocity of the rotating body is represented by ω, from FIG. 7, the equation of motion regarding the test stand and the absorbing mass is as follows.

【００４７】[0047]

【数１８】 (Equation 18)

【数１９】 [Formula 19]

【００４８】アクチュエータの制御装置の作用によっ
て，試験台の振動が抑制されるように，すなわち，By the action of the control device of the actuator, the vibration of the test table is suppressed, that is,

【数２０】 が成立するように吸振質量が駆動されているとき，数１
８，数１９から次式が成立する。(Equation 20) When the vibration absorbing mass is driven so that
8 and the following equation 19 holds.

【数２１】 [Equation 21]

【００４９】数２１の定常解を得るため，試験台の変位
を数４のようにおき，数２１に代入すると，次式を得
る。In order to obtain the steady solution of the equation (21), the displacement of the test table is set as shown in the equation (4) and is substituted into the equation (21) to obtain the following equation.

【数２２】 数２２から，次式が得られる。[Equation 22] From the formula 22, the following formula is obtained.

【数２３】 (Equation 23)

【００５０】数２３から，図１に示した実施例と同様
に，動吸振器の吸振質量ｍ_ａと吸振質量の振動振輻Ｘ_ａ
との積ｍ_ａＸ_ａを，被測定対象物の回転軸からの距離ｒ
で除することによって，被測定対象物の質量ｍ_ｕを求め
られることがわかる。[0050] From Equation 23, as in the embodiment shown in FIG. 1, the vibration absorbing weight of the dynamic vibration reducer m _a and vibration absorbing mass of the vibration 38628 huya X _a
And the product m _a X _a of the distance r from the rotation axis of the object to be measured.
It is understood that the mass m _u of the measured object can be obtained by dividing by.

【００５１】以上が，能動形動吸振器を用いた質量測定
装置の測定の原理である。The above is the principle of measurement by the mass measuring device using the active dynamic vibration absorber.

【００５２】図８は，本発明の第３実施例を示す質量測
定装置の正面図である。この実施例では，能動形動吸振
器のアクチュエータとして電磁石を用いている。図８に
おいて，図５と対応する部分には同じ符号を付してい
る。FIG. 8 is a front view of a mass measuring device showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, an electromagnet is used as the actuator of the active dynamic vibration reducer. 8, parts corresponding to those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals.

【００５３】この装置に用いられている能動形動吸振器
４０では，試験台に固着された枠体４１と，枠体に固定
されたスライドベアリング４２上に吸振質量４３が設定
されている。吸振質量４３は，水平方向に運動する。該
枠体４１の両側の吸振質量に臨む側面部にはそれぞれ直
流電磁石４４ａ，４４ｂが取り付けられており，吸振質
量４３の対向する面には強磁性体４５ａ，４５ｂが取り
付けられている。In the active dynamic vibration reducer 40 used in this apparatus, the vibration absorbing mass 43 is set on the frame 41 fixed to the test stand and the slide bearing 42 fixed to the frame. The vibration absorbing mass 43 moves in the horizontal direction. Direct current electromagnets 44a and 44b are attached to side surfaces of the frame body 41 facing the vibration absorbing mass, and ferromagnetic bodies 45a and 45b are attached to opposite surfaces of the vibration absorbing mass 43.

【００５４】図９は，この装置の物理的なモデルを示
す。これによれば，試験台と吸振質量に関する運動方程
式はつぎのようになる。FIG. 9 shows a physical model of this device. According to this, the equation of motion for the test stand and the absorbing mass is as follows.

【数２４】 [Equation 24]

【数２５】 数２４，数２５において，Ｆ_１，Ｆ_２は，それぞれ直流
電磁石４３ａ，４３ｂの吸引力を表している。(Equation 25) In Formulas 24 and 25, F ₁ and F ₂ represent the attraction force of the DC electromagnets 43a and 43b, respectively.

【００５５】数２４および数２５を数１８および数１９
と比較すれば，電磁石の吸引力の差（Ｆ_１−Ｆ_２）を調
整して試験台の振動を抑制し，この状態での吸振質量４
３の振動振輻を測定することによって，被測定物の質量
ｍ_ｕを求めることができることがわかる。Formula 24 and Formula 25 are replaced by Formula 18 and Formula 19
Compared with, the difference in the attraction force of the electromagnet (F ₁ −F ₂ ) is adjusted to suppress the vibration of the test stand, and the vibration absorption mass 4 in this state is adjusted.
It can be seen that the mass m _u of the object to be measured can be obtained by measuring the vibration and radiation of No. 3.

【００５６】図１０は，本発明の第４実施例を示す質量
測定装置の正面図である。この実施例では，能動形動吸
振器のアクチュエータとしてボイスコイルモータ５６を
用いている。なお，図１０では，ボイスコイルモータの
部分は断面図で示されている。また，図１０において，
図５と対応する部分には同じ符号を付している。FIG. 10 is a front view of a mass measuring device showing a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a voice coil motor 56 is used as the actuator of the active dynamic vibration reducer. In FIG. 10, the voice coil motor portion is shown in a sectional view. In addition, in FIG.
The parts corresponding to those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals.

【００５７】この装置に用いられている動吸振器５０で
は，枠体５１とこれに固着されたボイスコイルモータ用
の永久磁石５２，一対の平行板ばね５３ａ，５３ｂ，吸
振質量５４，及びこれに固着されたボイスコイルモータ
の駆動用コイル５５によって構成されている。板ばね５
３ａ，５３ｂの一端はそれぞれ枠体５１に固着され，他
端側には吸振質量５４が取り付けられている。永久磁石
５２の空隙には，ほぼ一定の磁束密度の磁界が作られて
おり，駆動用コイル５５は，この磁界を横切るように配
置されている。駆動用コイル５５に電流を流すと，この
電流は永久磁石による磁界中に流れるので，水平方向に
電磁力が発生する。この電磁力をＦ_ｅ（ｔ）と表す。In the dynamic vibration absorber 50 used in this apparatus, a frame 51, a permanent magnet 52 for a voice coil motor fixed to the frame 51, a pair of parallel plate springs 53a and 53b, a vibration absorbing mass 54, and It is composed of a driving coil 55 of a fixed voice coil motor. Leaf spring 5
One end of each of 3a and 53b is fixed to the frame 51, and a vibration absorbing mass 54 is attached to the other end. A magnetic field having a substantially constant magnetic flux density is created in the air gap of the permanent magnet 52, and the driving coil 55 is arranged so as to cross the magnetic field. When a current is passed through the driving coil 55, this current flows in the magnetic field of the permanent magnet, so that an electromagnetic force is generated in the horizontal direction. This electromagnetic force is represented as F _e (t).

【００５８】図１１は，この装置の物理的なモデルを示
す。ここで，各記号は，つぎの諸量を表す。 ｋ_ａ：平行板ばね５３ａ，５３ｂによる水平方向のばね
定数FIG. 11 shows a physical model of this device. Here, each symbol represents the following quantities. k _a : horizontal spring constant of the parallel leaf springs 53a and 53b

【００５９】図１１によれば，試験台と吸振質量に関す
る運動方程式はつぎのようになる。According to FIG. 11, the equation of motion for the test stand and the absorbing mass is as follows.

【数２６】 (Equation 26)

【数２７】 [Equation 27]

【００６０】数２６，数２７において，板ばね５３ａ，
５３ｂの弾性によって生じる力と電磁力の合力を改めて
Ｆ（ｔ）とする。すなわち，In equations 26 and 27, the leaf spring 53a,
The resultant force of the force generated by the elasticity of 53b and the electromagnetic force is designated as F (t) again. That is,

【数２８】 [Equation 28]

【００６１】数２８を数２６，数２７に代入した式と，
数１８，数１９とを比較すると，この合力Ｆ（ｔ）を調
整して試験台の振動を抑制し，この状態での吸振質量５
４の振動振幅を測定することによって，被測定物の質量
ｍ_ｕを求めることができるこがわかる。Expressions obtained by substituting Expression 28 into Expressions 26 and 27,
Comparing the equations 18 and 19, the resultant force F (t) is adjusted to suppress the vibration of the test stand, and the vibration absorption mass 5 in this state is
It can be seen that the mass m _u of the object to be measured can be obtained by measuring the vibration amplitude of No. 4.

【００６２】図１２は，本発明の第５実施例を示す質量
測定装置の外観図を示し，図１３にその正面図を示す。FIG. 12 is an external view of a mass measuring device showing the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a front view thereof.

【００６３】矩形平面を持つ基礎６０に一対の対向する
枠体６１ａ，６１ｂを基礎６０の平面に対して垂直に固
着立設する。これら一対の枠体６１ａ，６１ｂの頂部に
それぞれ支持される一対のエデン方式の板ばね６２ａ，
６２ｂを該枠体６１ａ，６１ｂと平行に取り付ける。こ
の一対の板ばね６２ａ，６２ｂに両端部を支持される水
平方向に振動する試験台６３を設け，この試験台６３上
にモータ６４を水平に設置し，このモータの回転軸に円
盤状回転体６５を取り付ける。この円盤状回転体６５に
は，ネジ穴６６を設け，被測定対象物を取り付けられる
ようにしておく。On a base 60 having a rectangular flat surface, a pair of opposing frame members 61a and 61b are vertically fixed to the flat surface of the base 60. A pair of Eden type leaf springs 62a supported on the tops of the pair of frame bodies 61a and 61b,
62b is attached in parallel with the frames 61a and 61b. The pair of leaf springs 62a, 62b is provided with a horizontally oscillating test base 63, both ends of which are supported, and a motor 64 is installed horizontally on the test base 63. Install 65. The disk-shaped rotating body 65 is provided with a screw hole 66 so that an object to be measured can be attached.

【００６４】試験台の変位を検出する位置検出器７０を
基礎６０に配置しておく。The position detector 70 for detecting the displacement of the test stand is arranged on the foundation 60.

【００６５】動吸振器８０は，一方の板ばね６２ａを介
して，モータ６４と反対側の試験台側面に取り付けられ
ている。この動吸振器８０では，試験台６３に固着され
た断面コの字状の枠体８１と，該枠体８１に玉軸受８２
を介して上端部が支持され，板ばね６２ａ，６２ｂおよ
び枠体８１の両側面部と平行状に取り付けられた板状の
アーム８３とから構成されている。板状アーム８３は上
端部の玉軸受支持部（支点）を中心に回転運動自在とな
っている。The dynamic vibration reducer 80 is attached to the side of the test table opposite to the motor 64 via one leaf spring 62a. In this dynamic vibration absorber 80, a frame body 81 having a U-shaped cross section fixed to a test stand 63, and a ball bearing 82 on the frame body 81.
The upper end portion is supported via the plate springs 62a and 62b and the plate-shaped arm 83 mounted in parallel with both side surface portions of the frame 81. The plate-shaped arm 83 is rotatable around a ball bearing support portion (fulcrum) at the upper end.

【００６６】該枠体の両側のアームに臨む側面部にはそ
れぞれ直流電磁石９０ａ，９０ｂが取り付けられてお
り，アーム８３側の対向する面に磁性体９１ａ，９１ｂ
が取り付けられている。アーム８３電磁石９０ａ，９０
ｂ面の間には，アームの両側に静的平衡状態において空
隙がある。また，枠体８１の一端にアーム８３との間の
変位を検出する位置検出器７２を配置しておく。Direct current electromagnets 90a and 90b are attached to the side surfaces facing the arms on both sides of the frame body, and magnetic bodies 91a and 91b are provided on the opposing surfaces on the arm 83 side.
Is attached. Arm 83 electromagnets 90a, 90
Between b-planes, there are air gaps on both sides of the arm in static equilibrium. In addition, a position detector 72 that detects a displacement between the frame body 81 and the arm 83 is arranged.

【００６７】この板状アーム８３が吸振質量として作用
する。そして，アームの運動は，動吸振器の枠体の両側
面にある直流電磁石９０ａ，９０ｂによって制御され
る。This plate-like arm 83 acts as a vibration absorbing mass. The movement of the arm is controlled by the DC electromagnets 90a and 90b on both sides of the frame of the dynamic vibration reducer.

【００６８】直流電磁石アクチュエータ９０ａ，９０ｂ
の制御装置の要部が，図１４に示されている。DC electromagnet actuators 90a, 90b
FIG. 14 shows the main part of the control device of FIG.

【００６９】図１４において，動吸振器８０のアーム８
３の運動を検出する位置検出器７２の出力および試験台
の運動を検出する位置検出器７０の出力信号は，ＰＤ制
御回路，繰返し・学習制御回路などの適当な制御回路１
００に入力される。制御回路１００は，位置検出器７２
の出力信号，又は位置検出器７０の出力信号，又は両者
の信号から，試験台の振動を抑制する信号を生成し，増
幅器１０１ａ，１０１ｂを介して，直流電磁石９０ａ，
９０ｂの励磁電流を変化させる。これによって，アーム
に作用する直流電磁石９０ａ，９０ｂの吸引力が変化
し，アームの運動が制御される。この結果，アームの運
動を生み出す電磁石９０ａ，９０ｂの反力によって，試
験台６３の振動が抑制される。In FIG. 14, the arm 8 of the dynamic vibration reducer 80 is shown.
The output signal of the position detector 72 for detecting the movement of the test table 3 and the output signal of the position detector 70 for detecting the movement of the test stand are appropriate control circuits 1 such as a PD control circuit and a repetition / learning control circuit.
00 is input. The control circuit 100 includes a position detector 72
From the output signal of the position detector 70, or an output signal of the position detector 70, or both signals, a signal for suppressing vibration of the test stand is generated, and the DC electromagnet 90a, the amplifier 101a, 101b,
The exciting current of 90b is changed. As a result, the attraction force of the DC electromagnets 90a and 90b acting on the arm changes, and the movement of the arm is controlled. As a result, vibration of the test stand 63 is suppressed by the reaction force of the electromagnets 90a and 90b that produces the movement of the arm.

【００７０】以下では，図１２に示した質量測定装置の
測定原理および試験台の振動を抑制する方法について説
明する。The measurement principle of the mass measuring device shown in FIG. 12 and the method for suppressing the vibration of the test stand will be described below.

【００７１】円盤状の回転体６５には，質量ｍ_ｕの被測
定対象物が，ネジ穴を利用して回転体の回転軸から距離
ｒの位置に取り付けられており，回転速度ωで回転して
いる。[0071] The disk-shaped rotary body 65, the measurement object of the mass m _u is mounted from the axis of rotation of the rotary member by utilizing a screw hole at a distance r, rotates at a rotational speed ω ing.

【００７２】図１５は，本装置の物理的なモデルを示
す。この図において，各記号はつぎの諸量を表してい
る。 ｍ_１：試験台上の全質量 ｋ_１：平行板ばね６２ａ，６２ｂによる水平方向のばね
定数 ｘ_１：試験台の水平方向の変位（静的平衡状態では，ｘ
_１＝０） θ：アーム８３の支点周りの回転角（静的平衡状態で
は，θ＝０） また，図に示すように，被測定対象物の回転に伴って生
じる遠心力の水平方向の成分をｍ_ｕｒω^２ｃｏｓωｔと
している。FIG. 15 shows a physical model of this apparatus. In this figure, each symbol represents the following quantities. m ₁ : total mass on the test stand k ₁ : spring constant in the horizontal direction by the parallel leaf springs 62a and 62b x ₁ : horizontal displacement of the test stand (x in static equilibrium state
₁ = 0) θ: rotation angle around the fulcrum of the arm 83 (θ = 0 in the static equilibrium state) Further, as shown in the figure, the horizontal component of the centrifugal force generated with the rotation of the measured object. are you a _m u _rω ² _cosωt.

【００７３】図１６は，試験台６３と動吸振器の枠体８
１及びアーム８３のそれぞれに作用する力を示してい
る。この図において各記号はつぎの諸量を表している。 Ｇ：アーム８３の重心 ｍ_２：アーム８３の質量 Ｉ_Ｇ：アーム８３の重心周りの慣性モーメント ｌ_ｇ：アーム８３の支点から重心Ｇまでの距離 ｌ_ｋ：アーム８３の支点から磁性体９１ａ，９１ｂまで
の距離 ｇ ：重力加速度 Ｆ_１，Ｆ_２：直流電磁石９０ａ，９０ｂの吸引力FIG. 16 shows the test table 63 and the frame 8 of the dynamic vibration absorber.
The force acting on each of 1 and the arm 83 is shown. In this figure, each symbol represents the following quantities. G: Center of gravity of the arm 83 m ₂ : Mass of the arm 83 I _G : Moment of inertia around the center of gravity of the arm 83 l _g : Distance from the fulcrum of the arm 83 to the center of gravity G l _k : Magnetic substance 91a, 91b from the fulcrum of the arm 83 Distance g: gravitational acceleration F ₁ , F ₂ : attraction force of DC electromagnets 90a, 90b

【００７４】アームの振れ角θが微小であるとき，試験
台及びアームに関するの運動方程式は，つぎのように求
められる。When the deflection angle θ of the arm is very small, the equation of motion for the test stand and the arm can be obtained as follows.

【数２９】 [Equation 29]

【数３０】 [Equation 30]

【００７５】電磁石９０ａ 吸引力Ｆ_１は，電磁石９０
ａと吸振質量に取り付けた磁性体９１ａとの間のギャッ
プＤ_１と，電磁石９０ａのコイル電流Ｉ_１とによって次
式のように表すことができる。The attraction force F _{1 of the} electromagnet 90a is
The gap D ₁ between a and the magnetic body 91a attached to the vibration absorbing mass and the coil current I ₁ of the electromagnet 90a can be expressed by the following equation.

【数３１】 数３１において，Ｋは電磁石９０ａの特性から決まる定
数である。[Equation 31] In Expression 31, K is a constant determined from the characteristics of the electromagnet 90a.

【００７６】同様に，電磁石９０ｂの吸引力Ｆ_２は，電
磁石９０ｂと吸振質量に取り付けた磁性体９１ｂとの間
のギャップＤ_２と，電磁石９０ｂのコイル電流Ｉ_２とに
よって次式のように表すことができる。Similarly, the attractive force F ₂ of the electromagnet 90b is expressed by the following equation by the gap D ₂ between the electromagnet 90b and the magnetic body 91b attached to the vibration absorbing mass and the coil current I ₂ of the electromagnet 90b. be able to.

【数３２】 [Equation 32]

【００７７】Ｄ_１，Ｄ_２を静的平衝状態におけるギャッ
プＤ_０と、これからの変動量との和としてつぎのように
表す。D ₁ and D ₂ are represented as the sum of the gap D ₀ in the static equilibrium state and the amount of change from this as follows.

【数３３】 [Expression 33]

【数３４】 また，Ｉ_１，Ｉ_２を静的平衡状態における定常電流Ｉ_０
と，これらからの変動量との和としてつぎのように表
す。(Equation 34) In addition, I ₁ and I ₂ are steady currents I ₀ in a static equilibrium state.
And the amount of change from them are expressed as follows.

【数３５】 [Equation 35]

【数３６】 数３５，数３６において，ｉ_１，ｉ_２は，制御に利用す
る電流で，つぎのような関係を満たすように調整され
る。[Equation 36] In Expressions 35 and 36, i ₁ and i ₂ are currents used for control and are adjusted so as to satisfy the following relationship.

【数３７】 数３７で定義されるｉを以下では制御電流と呼ぶ。(37) In the following, i defined by Expression 37 is called a control current.

【００７８】数３１，数３２に数３３，数３４，数３
５，数３６，数３７を代入して，さらに各変動量は静的
平衡状態における定常値と比べて微小であるとして線形
近似すると，次式が得られる。Expression 31, Expression 32, Expression 33, Expression 34, Expression 3
5, the following equations are obtained by substituting the equations 36 and 37 and further linearly approximating that each variation amount is smaller than the steady value in the static equilibrium state.

【数３８】 (38)

【数３９】 ただし，数３８，数３９において，Ｆ_ｏ，Ｋ_ｓ，Ｋ
_ｉは，つぎの諸量を表す。[Formula 39] However, in Eqs. 38 and 39, F _o , K _s , K
_i represents the following various quantities.

【数４０】 (Equation 40)

【数４１】 [Formula 41]

【数４２】 (Equation 42)

【００７９】数３８，数３９を数３０に代入すると，次
式が得られる。Substituting equations 38 and 39 into equation 30, the following equation is obtained.

【数４３】 ここで，アームの重心位置の水平方向の変位ｘ_２を次式
によって定義する。[Equation 43] Here, the horizontal displacement x ₂ of the center of gravity of the arm is defined by the following equation.

【数４４】 数４４を数２９，数４３に代入すると，次式が得られ
る。[Equation 44] By substituting the equation 44 into the equation 29 and the equation 43, the following equation is obtained.

【数４５】 [Equation 45]

【数４６】 数４５，４６において，ｍ_αｋ_２，ｋ_ｕは，つぎの諸量
を表す。[Equation 46] In the equations 45 and 46, m _α k ₂ and k _u represent the following quantities.

【数４７】 [Equation 47]

【数４８】 [Equation 48]

【数４９】 [Equation 49]

【００８０】制御装置の作用によって，試験台の振動が
抑制されているとき，すなわち，When the vibration of the test bench is suppressed by the action of the control device, that is,

【数５０】 となっているとき，数４５から次式が成立する。[Equation 50] Then, the following equation holds from the equation 45.

【数５１】 (Equation 51)

【００８１】この方程式の定常解を得るため，アームの
重心位置の水平方向の変位を次式のようにおく。In order to obtain a steady solution of this equation, the displacement of the center of gravity of the arm in the horizontal direction is set as in the following equation.

【数５２】 数５２を，数５１に代入すると，次式を得る。[Equation 52] By substituting the equation 52 into the equation 51, the following equation is obtained.

【数５３】 数５３から，次式が得られる。[Equation 53] From the equation 53, the following equation is obtained.

【数５４】 [Equation 54]

【００８２】数５４から，動吸振器のアームの質量ｍ_２
とアームの重心の水平方向の振幅Ｘ_２との積ｍ_２Ｘ
_２を，被測定対象物の回転軸からの距離ｒで除すること
によって，被測定物の質量ｍ_ｕを求められることがわか
る。From Equation 54, the mass m ₂ of the arm of the dynamic vibration reducer
And the horizontal amplitude X ₂ of the center of gravity of the arm m ₂ X
_2, by dividing the distance r from the rotation axis of the object to be measured, it can be seen that determined mass m _u of the object to be measured.

【００８３】以上が，図１２に示した質量測定装置の測
定原理である。The above is the measurement principle of the mass measuring device shown in FIG.

【００８４】つぎに，制御装置によって直流電磁石の制
御電流を調整して，試験台の振動を抑制する方法につい
てのべる。本実施例では，つぎの２つの方法を適用す
る。 方法１：非減衰形動吸振器を実現する。 方法２：繰返し・学習制御理論を適用する。Next, a method for suppressing the vibration of the test stand by adjusting the control current of the DC electromagnet by the control device will be described. In this embodiment, the following two methods are applied. Method 1: A non-damped dynamic vibration absorber is realized. Method 2: Apply the iterative / learning control theory.

【００８５】まず，方法１の原理とこれを適用した結果
について述べる。First, the principle of Method 1 and the results of applying it will be described.

【００８６】ＰＤ制御を適用し，制御電流ｉをつぎのよ
うに定める。The PD control is applied and the control current i is determined as follows.

【数５５】 数５５において，ｐ_ｄは変位のフィードバック量を定め
る変位フィードバック係数，ｐ_ｖは速度のフィードバッ
ク量を定める速度フィードバック係数である。[Equation 55] In Formula 55, p _d is a displacement feedback coefficient that determines the feedback amount of displacement, and p _v is a velocity feedback coefficient that determines the feedback amount of velocity.

【００８７】数５５を数４６に代入すると次式が得られ
る。By substituting the equation 55 into the equation 46, the following equation is obtained.

【数５６】 [Equation 56]

【００８８】数５６において，試験台が固定されて動か
ない（ｘ_１＝０）として，動吸振器単体の動特性を求め
ると，次式のようになる。In equation (56), the dynamic characteristic of the dynamic vibration reducer alone is calculated as follows, assuming that the test table is fixed and does not move (x ₁ = 0).

【数５７】 数５７から，動吸振器の固有振動数ω_２および減衰率ζ
_２は，それぞれつぎのように求められる。[Equation 57] From Equation 57, the natural frequency ω ₂ and the damping rate ζ of the dynamic vibration absorber
₂ is calculated as follows.

【数５８】 [Equation 58]

【数５９】 [Equation 59]

【００８９】数５８から，動吸振器の固有振動数のω_２
は，変位フィードバック係数ｐ_ｄによって調整できるこ
とがわかる。また，数５９から，動吸振器の減衰率ζ_２
は，速度フィードバック係数ｐ_ｖによって調整できるこ
とがわかる。From Equation 58, ω ₂ of the natural frequency of the dynamic vibration absorber
It can be seen that can be adjusted by the displacement feedback coefficient p _d . Also, from Equation 59, the damping ratio ζ ₂
It can be seen that can be adjusted by the velocity feedback coefficient p _v .

【００９０】つぎに，速度のフィードバック量を零と
し，動吸振器を無減衰の状態にした場合の定常解を得る
ため，試験台の変位ｘ_１，動吸振器のアームの変位ｘ_２
を次式のようにおく。Next, in order to obtain a steady solution when the velocity feedback amount is set to zero and the dynamic vibration absorber is in the non-damped state, the displacement x _{1 of the} test stand and the displacement x ₂ of the arm of the dynamic vibration absorber are obtained.
Is given by the following equation.

【数６０】 [Equation 60]

【数６１】 数６０，数６１を数４５，数５６に代入し，かつｐ_ｖ＝
０として，Ｘ_１，Ｘ_２を求めると，次式のようになる。[Equation 61] Substituting equations 60 and 61 into equations 45 and 56, and p _v =
When X ₁ and X ₂ are calculated as 0, the following equation is obtained.

【数６２】 [Equation 62]

【数６３】 ただし，数６２，数６３において，μ，ｋ_α，ω_１はつ
ぎの諸量を表す[Equation 63] However, in Expressions 62 and 63, μ, k _α , and ω ₁ represent the following quantities.

【数６４】 [Equation 64]

【数６５】 [Equation 65]

【数６６】 [Equation 66]

【００９１】数６２，数６３から，回転速度ωと動吸振
器の固有振動数のω_２とが一致するとき，次式が成立す
ることがわかる。From the equations 62 and 63, it is understood that the following equation holds when the rotation speed ω and the natural frequency ω _{2 of the} dynamic vibration absorber match.

【数６７】 [Equation 67]

【数６８】 [Equation 68]

【００９２】数６８から次式が得られる。From the equation (68), the following equation is obtained.

【数６９】 数６９から，動吸振器のアームの質量ｍ_２とアームの重
心の水平方向の振幅Ｘ_２との積ｍ_２Ｘ_２を，被測定対象
物の回転軸からの距離ｒで除することによって，被測定
物の質量ｍ_ｕを求められることがわかる。[Equation 69] From the equation 69, by dividing the product m ₂ X ₂ of the mass m ₂ of the arm of the dynamic vibration absorber and the horizontal amplitude X ₂ of the center of gravity of the arm by the distance r from the rotation axis of the measured object, It can be seen that the mass m _{u of the} measured object can be obtained.

【００９３】本実施例の目的である質量測定を行うとき
に以下に述べる諸特性値が必要になる。使用している動
吸振器の寸法を図１７に示す。図１７において，ｌ
_ｓは，アームの支点から位置検出器７２までの距離であ
る。アームの質量ｍ_２は１．１２５Ｋｇである。The various characteristic values described below are required when performing mass measurement, which is the purpose of this embodiment. The dimensions of the dynamic vibration absorber used are shown in FIG. In FIG. 17, l
_s is the distance from the fulcrum of the arm to the position detector 72. The mass m ₂ of the arm is 1.125 Kg.

【００９４】つぎに，アームの変位を検出する位置検出
器７２の出力信号から，数５５の関係を満たすフィード
バック制御を実現し，試験台の振動を零にするときに使
用する制御回路の構成を図１８に示す。Next, from the output signal of the position detector 72 for detecting the displacement of the arm, the feedback control satisfying the relation of the equation (55) is realized, and the configuration of the control circuit used when the vibration of the test bench is made zero is set. It shows in FIG.

【００９５】制御回路は，近似微分回路１１０，変位フ
ィードバック設定回路１１１ａ，速度フィードバック設
定回路１１１ｂ，加算回路１１２及び反転回路１１３か
ら構成される。The control circuit comprises an approximate differentiating circuit 110, a displacement feedback setting circuit 111a, a velocity feedback setting circuit 111b, an adding circuit 112 and an inverting circuit 113.

【００９６】変位フィードバック設定回路は，動吸振器
の固有振動数を変化させるため，アームと直流電磁石と
の間の等価ばね定数（ｋ_ｕｐ_ｄ−ｋ_２）のうち，変位フ
ィードバック係数ｐ_ｄの大きさを調整する。Since the displacement feedback setting circuit changes the natural frequency of the dynamic vibration reducer, the displacement feedback coefficient p _d of the equivalent spring constant (k _u p _d −k ₂ ) between the arm and the DC electromagnet is changed. Adjust the size.

【００９７】また，アームの振動が時間の経過とともに
大きくなったり，変動したりするのを防止するために，
実際には最小限の速度フィードバックを施す必要があ
る。そのため，変位センサ７２の信号を近似微分回路１
１０に通して，速度信号を得ている。そして，動吸振器
の減衰係数が零になるように，速度フィードバック設定
回路によって調整する。Further, in order to prevent the vibration of the arm from increasing or fluctuating with the passage of time,
In practice it is necessary to give a minimum of velocity feedback. Therefore, the signal of the displacement sensor 72 is set to the approximate differentiation circuit 1
Go through 10 to get the speed signal. Then, the speed feedback setting circuit adjusts so that the damping coefficient of the dynamic vibration absorber becomes zero.

【００９８】反転回路１１３では，電磁石９２ａの励磁
電流の制御分ｉ_１と電磁石９２ｂの励磁電の制御分ｉ_２
のうち，一方の符号を反転させ，数３７の関係が成立す
るようにする。In the inverting circuit 113, the control component i ₁ of the exciting current of the electromagnet 92a and the control component i ₂ of the exciting current of the electromagnet 92b are used.
Among them, one of the signs is inverted so that the relationship of Expression 37 is established.

【００９９】直流電磁石の静的平衡状態における励磁電
流Ｉ_００．３Ａとして，数５５のように制御電流を決め
たとき，変位フィードバック係数ｐ_ｄと動吸振器の固有
振動数ω_２の関係を測定した結果を図１９に示す。ただ
し，図１９のグラフでは，縦軸にはω_２ ^２がとられてい
る。この結果は，変位フィードバック係数を変えること
によって動吸振器の固有振動数ω_２を調整できることを
示している。このため，いろいろな回転速度において質
量を測定することができる。Assuming that the exciting current I ₀ 0.3 A in the static equilibrium state of the DC electromagnet and the control current is determined as shown in Equation 55, the relationship between the displacement feedback coefficient p _d and the natural frequency ω ₂ of the dynamic vibration absorber is expressed as follows. The measurement result is shown in FIG. However, in the graph of FIG. 19, ω ₂ ² is taken on the vertical axis. This result shows that the natural frequency ω ₂ of the dynamic vibration absorber can be adjusted by changing the displacement feedback coefficient. Therefore, the mass can be measured at various rotation speeds.

【０１００】つぎに，動吸振器の固有振動数を２π×２
７．１ ｒａｄ／ｓに設定したとき，速度フィードバッ
ク係数と動吸振器の減衰係数との関係を測定した結果を
図２０に示す。実測値に基づいて，速度フィードバック
ｐ_ｖと減衰係数ζ_２との関係を求めると，次式のように
なる。Next, the natural frequency of the dynamic vibration reducer is 2π × 2
FIG. 20 shows the result of measurement of the relationship between the velocity feedback coefficient and the damping coefficient of the dynamic vibration reducer when set to 7.1 rad / s. When the relationship between the velocity feedback p _v and the damping coefficient ζ ₂ is calculated based on the measured value, the following equation is obtained.

【数７０】 [Equation 70]

【０１０１】数７０から，動吸振器における減衰を零に
して，非減衰形動吸振器として作用する動吸振器を実現
するためには，速度フィードバック係数ｐ_ｖを ｐ_ｖ＝１４．４Ａｓ／ｍ とする必要があることがわかる。From the equation (70), in order to realize a dynamic vibration reducer which acts as a non-damping type dynamic vibration absorber with zero damping in the dynamic vibration absorber, the velocity feedback coefficient p _{v is set} to p _v = 14.4 As / m It turns out that you need to.

【０１０２】被測定対象物を円盤状の回転体に回転軸か
らｒ＝４０ｍｍの箇所に取り付け，回転体を回転させ，
動吸振器の作用によって試験台がほとんど振動していな
い状態で，アームの運動から，被測定対象物の質量を推
定した。The object to be measured is attached to a disk-shaped rotating body at a position r = 40 mm from the rotation axis, and the rotating body is rotated.
The mass of the object to be measured was estimated from the motion of the arm while the test table hardly vibrated due to the action of the dynamic vibration reducer.

【０１０３】図２１は，被測定対象物を取り付けた回転
体が，動吸振器の固有振動数２π×２７．１ ｒａｄ／
ｓとほぼ等しい回転速度で回転している状態で，動吸振
器を作動させていないときと作動させているときに，試
験台の運動を測定したものである。図２１から，動吸振
器を動作させないときには試験台は約１５μｍの振輻で
振動しているのに対し，動吸振器を動作させているとき
には振動はほとんどなくなっていることがわかる。FIG. 21 shows that the rotor to which the object to be measured is attached has a natural frequency of 2π × 27.1 rad /
It is a measurement of the motion of the test table when the dynamic vibration absorber is not operated and when it is operated at a rotation speed substantially equal to s. It can be seen from FIG. 21 that the test table vibrates with vibration and radiation of about 15 μm when the dynamic vibration reducer is not operated, whereas the vibration is almost eliminated when the dynamic vibration reducer is operated.

【０１０４】動吸振器を動作させ，振動台の振動を抑制
しているときのアームの運動を図２２に示す。図２２か
ら，アームの振動のセンサの位置での振輻を読みとり，
これ重心の位置の振幅Ｘ_２に換算して，数５４にしたが
って，被測定対象物の質量を計算することによって，ｍ
_ｕが求められる。FIG. 22 shows the movement of the arm when the dynamic vibration reducer is operated to suppress the vibration of the vibrating table. From Figure 22, read the vibration of the arm vibration sensor at the position of
By converting this to the amplitude X ₂ of the position of the center of gravity and calculating the mass of the object to be measured according to Equation 54, m
_u is required.

【０１０５】フィードバック係数ｐ_ｄを調整し動吸振器
の固有振動数ω_２を ２π×２３．７ ｒａｄ／ｓ ２π×２７．１ ｒａｄ／ｓ ２π×３１．５ ｒａｄ／ｓ ２π×３５．１ ｒａｄ／ｓ と変化させ，これに対応して試験回転速度をそれぞれ １４２０ｒｐｍ １６２６ｒｐｍ １８９０ｒｐｍ ２１０６ｒｐｍ として測定した結果をまとめて図２３に示す。横軸に
は，試験回転速度，縦軸は質量を表している。●は測定
値を，破線は真の値を表している。The natural frequency ω ₂ of the dynamic vibration absorber is adjusted to 2π × 23.7 rad / s 2π × 27.1 rad / s 2π × 31.5 rad / s 2π × 35.1 rad by adjusting the feedback coefficient p _d. / S, and correspondingly, the test rotation speeds were respectively measured as 1420 rpm 1626 rpm 1890 rpm 2106 rpm, and the results are collectively shown in FIG. The horizontal axis represents the test rotation speed, and the vertical axis represents the mass. ● indicates the measured value, and the broken line indicates the true value.

【０１０６】図２３に示した結果は，考案した方法によ
って，質量の高精度の測定が可能であることを示してい
る。The results shown in FIG. 23 show that the method devised can measure mass with high accuracy.

【０１０７】つぎに，方法２の原理とこれを適用した結
果について述べる。Next, the principle of Method 2 and the result of applying it will be described.

【０１０８】繰返し・学習制御は，周期的な運動を繰り
返す系の高精度な補償に有効な制御方法で，基本的に
は，過去の制御結果を用いて制御入力を更新するという
操作を繰り返すことによって，制御偏差を零に収束させ
るものである。特に，制御偏差を速く零に収束させるた
めには，逆伝達関数補償を併用するのが効果的である。The iterative / learning control is a control method effective for highly accurate compensation of a system that repeats periodic motions, and basically it is an operation of updating the control input using past control results. The control deviation converges to zero. In particular, it is effective to use the inverse transfer function compensation together in order to quickly converge the control deviation to zero.

【０１０９】以下では，伝達関数を用いて，逆伝達関数
補償を併用した繰返し・学習制御の原理について説明す
る。In the following, the principle of iterative / learning control in which inverse transfer function compensation is used together with transfer functions will be described.

【０１１０】制御対象の動特性を，ブロック線図によっ
て図２４に示す。ここで，各記号は，つぎの諸量を表し
ている。 Ｇ（ｓ），Ｈ（ｓ）：制御対象の伝達関数 Ｙ（ｓ）：出力 Ｕ（ｓ）：繰返し制御入力 Ｐ（ｓ）：周期外乱 第１２図に示した質量測定装置では，出力は試験台の変
位ｘ_１，周期外乱としては被測定対象物を回転体に取り
付けることによって生じた不つりあいによる調和外力ｍ
_ｕｒω^２ｃｏｓωｔが対応する。The dynamic characteristics of the controlled object are shown in FIG. 24 by a block diagram. Here, each symbol represents the following quantities. G (s), H (s): Transfer function of controlled object Y (s): Output U (s): Repetitive control input P (s): Periodic disturbance In the mass measuring device shown in FIG. 12, the output is tested. Displacement x _{1 of} the table, and as the periodic disturbance, the harmonic external force m due to unbalance caused by mounting the measured object on the rotating body
_It corresponds to _u rω ² cosωt.

【０１１１】図２４の関係を，数式を用いて表すと，つ
ぎのようになる。The relationship shown in FIG. 24 can be expressed as follows using mathematical expressions.

【数７１】 ここで，Ｔ（ｓ）は閉ループ系の伝達関数で，次式よっ
て定義される。[Equation 71] Here, T (s) is a transfer function of a closed loop system and is defined by the following equation.

【数７２】 [Equation 72]

【０１１２】図２４に示した制御系に，逆伝達関数補償
を併用した繰返し・学習制御を適用した制御系の構成を
図２５に示す。FIG. 25 shows the configuration of a control system in which iterative / learning control using inverse transfer function compensation is applied to the control system shown in FIG.

【０１１３】図２５において，Ｓ（ｓ）は，逆伝達関数
補償に用いる伝達関数で，以下では閉ループ系の伝達関
数Ｔ（ｓ）を同定して求めた伝達関数を用いる。また，
Ｕ_ｎ（ｓ）は，繰返し回数ｎ回目のときの繰返し制御入
力を表している。Ｙ_ｎ（ｓ）は，制御入力をＵ_ｎ（ｓ）
としたときの出力を表している。In FIG. 25, S (s) is a transfer function used for inverse transfer function compensation, and the transfer function obtained by identifying the transfer function T (s) of the closed loop system will be used below. Also,
U _n (s) represents the repetitive control input when the number of repetitions is n. Y _n (s) is the control input U _n (s)
Represents the output.

【０１１４】図２５から，各要素間には以下の関係が成
立する。From FIG. 25, the following relationships are established among the respective elements.

【数７３】 [Equation 73]

【数７４】 [Equation 74]

【数７５】 [Equation 75]

【０１１５】数７５からわかるように，前回の出力Ｙ_ｎ
（ｓ）をＳ（ｓ）の逆数（逆伝達関数）に通して得られ
る信号を，符号を反転して前回の制御入力Ｕ_ｎ（ｓ）に
加えて制御入力を更新するという操作が繰り返される。As can be seen from Equation 75, the previous output Y _n
The operation of reversing the sign of a signal obtained by passing (s) through the inverse of S (s) (the inverse transfer function) and adding the control input to the previous control input U _n (s) is repeated. .

【０１１６】数７３，数７４，数７５から，第ｎ回目の
試行における繰返し制御入力Ｕ_ｎ（ｓ）は，つぎのよう
に求められる。From Equations 73, 74 and 75, the repetitive control input U _n (s) in the n-th trial is obtained as follows.

【数７６】 [Equation 76]

【０１１７】ここで，繰返し制御入力Ｕ_ｎ（ｓ）および
外乱Ｐ（ｓ）に含まれる全ての角周波数に対して次式成
立するように，Ｓ（ｓ）が選定されているとする。Here, it is assumed that S (s) is selected so that the following expression holds for all angular frequencies included in the repetitive control input U _n (s) and the disturbance P (s).

【数７７】 [Equation 77]

【０１１８】数７７の条件が満たされているとき，ｎ→
∝に対して数７６の右辺の級数は収束し，次式のように
求められる。When the condition of expression 77 is satisfied, n →
For ∝, the series on the right side of Eq. 76 converges and is calculated as follows.

【数７８】 数７４，数７８から，次式が成立する。[Equation 78] From the equations 74 and 78, the following equation is established.

【数７９】 [Equation 79]

【０１１９】数７９からわかるように，数７４，数７５
にしたがって制御入力を更新していくという操作を繰返
していくことによって，出力を零にする入力が構成され
ていく。As can be seen from equation 79, equations 74 and 75
By repeating the operation of updating the control input according to the above, the input that makes the output zero is constructed.

【０１２０】以上が，逆伝達関数を併用した繰返し・学
習制御の原理である。The above is the principle of iterative / learning control using an inverse transfer function together.

【０１２１】つぎに 繰返し・学習制御を利用して質量
測定を実施するときに用いる制御回路の構成を図２６に
示す。図１８の制御回路と対応する部分には同じ符号を
付している。図１８に構成を示した制御回路に加えて，
ディジタル・コンピュータ１２１，Ａ／Ｄコンバータ１
２２及びＤ／Ａコンバータ１２３からなる繰返しコント
ローラ１２０が接続されている。ディジタル・コンピュ
ータ１２１はＡ／Ｄコンバータ１２２を通して，試験台
６３の変位を検出する位置検出器７０の出力を取り込
む。また，ディジタル・コンピュータ１２１で計算され
た繰返し制御入力は，Ｄ／Ａコンバータ１２３から出力
され，加算回路１２４によって，変位フィードバック設
定回路及び速度フィードバック設定回路の出力に加えら
れる。Next, FIG. 26 shows the configuration of the control circuit used when the mass measurement is carried out by utilizing the iterative / learning control. The parts corresponding to those of the control circuit of FIG. 18 are designated by the same reference numerals. In addition to the control circuit shown in FIG.
Digital computer 121, A / D converter 1
22 and a repetitive controller 120 including a D / A converter 123 are connected. The digital computer 121 takes in the output of the position detector 70 which detects the displacement of the test table 63 through the A / D converter 122. The repetitive control input calculated by the digital computer 121 is output from the D / A converter 123 and added to the outputs of the displacement feedback setting circuit and the speed feedback setting circuit by the adding circuit 124.

【０１２２】図２６に示した計測・制御システムを用い
て繰返し・学習制御を実施する手順を説明する。A procedure for carrying out repetitive / learning control using the measurement / control system shown in FIG. 26 will be described.

【０１２３】まず，制御回路において，変位フィードバ
ック設定回路１１１ａと速度フィードバック設定回路１
１１ｂを調整して，アームの運動が安定するようにす
る。First, in the control circuit, the displacement feedback setting circuit 111a and the velocity feedback setting circuit 1
Adjust 11b so that arm movement is stable.

【０１２４】逆伝達関数を測定するため，回転体の回転
を止めて，制御電流を次式のように定める。In order to measure the inverse transfer function, the rotation of the rotating body is stopped and the control current is determined by the following equation.

【数８０】 数８０のように制御入力を与えている状態で，試験台の
変位ｘ_１を測定し，次式のように表す。[Equation 80] The displacement x ₁ of the test stand is measured in the state where the control input is given as shown in Formula 80, and is expressed as the following formula.

【数８１】 [Equation 81]

【０１２５】閉ループ系の伝達関数の同定値Ｓ（ｓ）
は，以下の関係を満たしている。Identification value S (s) of the transfer function of the closed loop system
Satisfies the following relationship.

【数８２】 したがって，信号の角振動数がωのとき，逆伝達関数の
振輻はＩ_ａ／Ｘ_１ａ，位相は−αとなる。[Equation 82] Therefore, when the angular frequency of the signal is ω, the radiation of the inverse transfer function is I _a / X _1a and the phase is −α.

【０１２６】図２７に，変位フィードバック設定回路１
１１ａと速度フィードバック設定回路１１１ｂを調整し
て，動吸振器の固有振動数ω_２＝２π×２４．６ｒａｄ
／ｓ，減衰率ζ_２＝０．４８とした場合の，各角振動数
ωにおける逆伝達関数の振幅および位相の測定値を示
す。FIG. 27 shows the displacement feedback setting circuit 1
11a and the speed feedback setting circuit 111b are adjusted so that the natural frequency of the dynamic vibration absorber is ω ₂ = 2π × 24.6 rad.
The measured values of the amplitude and the phase of the inverse transfer function at each angular frequency ω when / s and the damping rate ζ ₂ = 0.48 are shown.

【０１２７】つぎに，被測定対象物を取り付けた回転体
を角速度ωで回転させる。制御電流ｉを，ＰＤ制御と繰
返し制御入力ｕ（ｔ）との和としてつぎのように定め
る。Next, the rotating body to which the object to be measured is attached is rotated at the angular velocity ω. The control current i is defined as the sum of the PD control and the repetitive control input u (t) as follows.

【数８３】 [Equation 83]

【０１２８】図１２に示した質量測定装置で，周期外乱
に相当するのは，被測定対象物を取り付けた回転体を回
転させることによって生じる角周波数ωの調和外力であ
る。したがって，試験台の振動を零にする繰返し制御入
力を求めるためには，角周波数ωの信号成分だけを抽出
すれば十分である。このことを考慮した繰返し・学習制
御の第ｎ回目の手順を以下に示す。In the mass measuring apparatus shown in FIG. 12, what corresponds to the periodic disturbance is the harmonic external force of the angular frequency ω generated by rotating the rotating body to which the object to be measured is attached. Therefore, it is sufficient to extract only the signal component of the angular frequency ω in order to obtain the repetitive control input that makes the vibration of the test table zero. The n-th procedure of the iterative / learning control in consideration of this is shown below.

【０１２９】［１］：Ｄ／Ａコンバータ介して，第ｎ回
目の繰返し制御入力ｕ_ｎ（ｔ）を出力する，ただし，繰
返し回数１回目の繰返し入力は零とする（ｕ_１（ｔ）＝
０）。 ［２］：［１］の動作を行いつつ，試験台の変位ｘ
_１（ｔ）をＡ／Ｄコンバータを通して数回転分取り込
む。 ［３］：［２］で得られた信号から，回転速度ωと等し
い角周波数を持つ成分を求め，次式のように表す[1]: The nth repeat control input u _n (t) is output via the D / A converter, provided that the repeat input at the first repeat count is zero (u ₁ (t) =
0). [2]: Displacement x of the test stand while performing the operation of [1]
₁ (t) is taken in for several rotations through the A / D converter. [3]: From the signal obtained in [2], find the component with an angular frequency equal to the rotation speed ω, and express it as

【数８４】 ［４］：以下の式によって，第（ｎ＋１）回目の繰返し
制御入力を求める。[Equation 84] [4]: The (n + 1) th iterative control input is obtained by the following equation.

【数８５】 [Equation 85]

【０１３０】以上の［１］〜［４］の動作を，変位セン
サから得られる信号に含まれる，回転速度に等しい角周
波数を持つ成分が零になったと判断されるまで，繰り返
す。The above operations [1] to [4] are repeated until it is determined that the component contained in the signal obtained from the displacement sensor and having the angular frequency equal to the rotation speed becomes zero.

【０１３１】以上述べたように，繰返し・学習制御を適
用する場合には，試験台の振動が零になるまで制御入力
の更新を繰り返すので，確実に試験台の振動を抑制する
ことができる。また，吸振質量の運動から，回転速度と
等しい角周波数成分を求めているので，測定装置が振動
する場合でも，高精度の測定が実施できる。As described above, when the repetition / learning control is applied, the control input is repeatedly updated until the vibration of the test stand becomes zero, so that the vibration of the test stand can be surely suppressed. Further, since the angular frequency component equal to the rotation speed is obtained from the motion of the vibration absorbing mass, highly accurate measurement can be performed even when the measuring device vibrates.

【０１３２】図２８は，動吸振器の固有振動数及び減衰
率を，それぞれ ω_２＝２π×２４．６ ｒａｄ／ｓ， ζ_２＝０．４
８ とし，回転体の回転速度を１８００ｒｐｍとした場合の
繰返し回数ｎに対する試験台の振動振輻を示している。
図から，繰返し回数５回目以降には，試験台の振動がほ
ぼ零になっていることがわかる。FIG. 28 shows the natural frequency and damping rate of the dynamic vibration absorber as ω ₂ = 2π × 24.6 rad / s and ζ ₂ = 0.4, respectively.
8 shows the vibration and vibration of the test stand with respect to the number of repetitions n when the rotation speed of the rotating body is 1800 rpm.
From the figure, it can be seen that the vibration of the test table becomes almost zero after the fifth repetition.

【０１３３】図２９は，繰返し・学習制御理論を適用し
て試験台の振動を抑制し，この状態における吸振質量の
振動振輻から，被測定対象物の質量を求めた結果をまと
めたものである。試験回転速度は， １２００ｒｐｍ １５００ｒｐｍ １８００ｒｐｍ ２１００ｒｐｍ としている。横軸には，試験回転速度，縦軸は質量を表
している。●は測定値を，破線は真の値を表している。FIG. 29 is a summary of the results obtained by applying the iterative / learning control theory to suppress the vibration of the test table and obtaining the mass of the object to be measured from the vibration and radiation of the absorbing mass in this state. is there. The test rotation speed is 1200 rpm 1500 rpm 1800 rpm 2100 rpm. The horizontal axis represents the test rotation speed, and the vertical axis represents the mass. ● indicates the measured value, and the broken line indicates the true value.

【０１３４】図２９から，考案した測定方法によって質
量の測定が可能であることがわかる。From FIG. 29, it can be seen that the mass can be measured by the devised measuring method.

【０１３５】なお，実施例５において試験台の振動を抑
制するために適用した２つの方法，すなわち， 方法１：非減衰形動吸振器を実現する。 方法２：繰返し・学習制御理論を適用する。 は，実施例２，実施例３および実施例４で示した質量測
定装置においても，試験台の振動を抑制する方法として
適用することができる。Two methods applied to suppress the vibration of the test stand in the fifth embodiment, that is, method 1: a non-damped dynamic vibration absorber are realized. Method 2: Apply the iterative / learning control theory. Can be applied as a method for suppressing the vibration of the test bench even in the mass measuring devices shown in the second, third and fourth embodiments.

【０１３６】[0136]

【発明の効果】本発明は，以上説明したように構成され
ているので，以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【０１３７】第１の発明による質量測定装置によれば，
回転に伴って生じる遠心力を利用して質量を測定してい
るので，従来の質量測定装置では不可能であった無重力
環境や微小重力環境でも質量測定を実施することができ
る。さらに，質量測定装置を設置した床などが振動する
場合でも，遠心力のうち，床の振動方向とは垂直な方向
の成分を利用することによって，正確な質量測定を実施
できる。According to the mass measuring device of the first invention,
Since the mass is measured by using the centrifugal force generated by the rotation, the mass measurement can be performed even in a zero-gravity environment or a microgravity environment, which was impossible with the conventional mass measuring device. Furthermore, even when the floor or the like on which the mass measuring device is installed vibrates, accurate mass measurement can be performed by utilizing the component of the centrifugal force in the direction perpendicular to the vibration direction of the floor.

【０１３８】第２の発明による質量測定装置によれば，
第１の発明と同じく，従来の質量測定装置では不可能で
あった無重力環境や微小重力環境でも質量測定を実施す
ることができる。さらに，質量測定装置を設置した床な
どが振動する場合でも，遠心力のうち，床の振動方向と
は垂直な方向の成分を利用することによって，正確な質
量測定を実施できる。このような効果に加えて，動吸振
器の固有振動数を調整できるので，測定回転速度を自由
に設定できるなどの利点を有する。さらに，制御方法と
して，繰返し・学習制御を適用した場合には，試験台の
振動を確実に零にすることができるので，高精度の測定
が実施できるなどの利点を有する。According to the mass measuring device of the second invention,
Similar to the first invention, it is possible to perform mass measurement even in a weightless environment or a microgravity environment, which is impossible with the conventional mass measuring device. Furthermore, even when the floor or the like on which the mass measuring device is installed vibrates, accurate mass measurement can be performed by utilizing the component of the centrifugal force in the direction perpendicular to the vibration direction of the floor. In addition to these effects, the natural frequency of the dynamic vibration absorber can be adjusted, which has the advantage that the measurement rotation speed can be set freely. Further, when the repetitive / learning control is applied as the control method, the vibration of the test bench can be surely reduced to zero, which has an advantage that highly accurate measurement can be performed.

【０１３９】また，第１及び第２の発明による質量測定
装置において，回転体に既知の質量を錘を取り付けるこ
とによって，広範囲な質量の測定が可能となる。Further, in the mass measuring device according to the first and second aspects of the present invention, a mass of a wide range can be measured by attaching a known mass to the rotating body.

【０１４０】[0140]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明の第１実施例を示す質量測定装置の概
略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a mass measuring device showing a first embodiment of the present invention.

【図２】この発明の第１実施例を示す質量測定装置の概
略正面図である。FIG. 2 is a schematic front view of the mass measuring device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】この発明の第１実施例を示す質量測定装置のモ
デル図である。FIG. 3 is a model diagram of the mass measuring device showing the first embodiment of the present invention.

【図４】回転体に既知の質量の錘を取り付けた質量測定
装置のモデル図である。FIG. 4 is a model diagram of a mass measuring device in which a weight having a known mass is attached to a rotating body.

【図５】この発明の第２実施例を示す質量測定装置の概
略正面図である。FIG. 5 is a schematic front view of a mass measuring device showing a second embodiment of the present invention.

【図６】質量測定装置の制御装置の要部の概略構成を示
すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of a control device of the mass measuring device.

【図７】この発明の第２実施例を示す質量測定装置のモ
デル図である。FIG. 7 is a model diagram of a mass measuring device showing a second embodiment of the present invention.

【図８】この発明の第３実施例を示す質量測定装置の概
略正面図である。FIG. 8 is a schematic front view of a mass measuring device showing a third embodiment of the present invention.

【図９】この発明の第３実施例を示す質量測定装置のモ
デル図である。FIG. 9 is a model diagram of a mass measuring device showing a third embodiment of the present invention.

【図１０】この発明の第４実施例を示す質量測定装置の
概略正面図である。FIG. 10 is a schematic front view of a mass measuring device showing a fourth embodiment of the present invention.

【図１１】この発明の第４実施例を示す質量測定装置の
モデル図である。FIG. 11 is a model diagram of a mass measuring device showing a fourth embodiment of the present invention.

【図１２】この発明の第５実施例を示す質量測定装置の
概略斜視図である。FIG. 12 is a schematic perspective view of a mass measuring device showing a fifth embodiment of the present invention.

【図１３】この発明の第５実施例を示す質量測定装置の
概略正面図である。FIG. 13 is a schematic front view of a mass measuring device showing a fifth embodiment of the present invention.

【図１４】質量測定装置の制御装置の要部の概略を示す
ブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing an outline of a main part of a control device of the mass measuring device.

【図１５】この発明の第５実施例を示す質量測定装置の
モデル図である。FIG. 15 is a model diagram of a mass measuring device showing a fifth embodiment of the present invention.

【図１６】質量測定装置の各部に作用する力を示したモ
デル図である。FIG. 16 is a model diagram showing forces acting on each part of the mass measuring device.

【図１７】動吸振器の寸法図である。FIG. 17 is a dimensional diagram of a dynamic vibration reducer.

【図１８】制御装置の制御回路の構成を示すブロック図
である。FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a control circuit of the control device.

【図１９】変位フィードバック係数と動吸振器の固有振
動数との関係図であるFIG. 19 is a relationship diagram between a displacement feedback coefficient and a natural frequency of a dynamic vibration reducer.

【図２０】速度フィードバック係数と動吸振器の減衰率
との関係図である。FIG. 20 is a relationship diagram between a velocity feedback coefficient and a damping rate of a dynamic vibration reducer.

【図２１】試験台の振動を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing vibration of a test bench.

【図２２】試験台の振動と動吸振器の吸振質量の振動と
を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing the vibration of the test table and the vibration of the vibration absorbing mass of the dynamic vibration reducer.

【図２３】質量測定の結果を示すグラフである。FIG. 23 is a graph showing the results of mass measurement.

【図２４】制御対象のブロック図である。FIG. 24 is a block diagram of a control target.

【図２５】繰返し・学習制御の原理を示すブロック図で
ある。FIG. 25 is a block diagram showing the principle of repetition / learning control.

【図２６】繰返し・学習制御を実施する場合の制御回路
の構成を示すブロック図である。FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of a control circuit in the case of carrying out repetition / learning control.

【図２７】逆伝達関数の測定結果を示すグラフである。FIG. 27 is a graph showing a result of measuring an inverse transfer function.

【図２８】繰返し回数と試験台の振動振幅との関係図で
ある。FIG. 28 is a relationship diagram between the number of repetitions and the vibration amplitude of the test bench.

【図２９】繰返し・学習制御を利用した質量測定の結果
を示すグラフである。FIG. 29 is a graph showing the results of mass measurement using repetitive / learning control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，６０ ベース ３ａ，３ｂ 板ばね ４，６３ 試験台 ５，６４ モータ ６，６５ 回転軸 ７ 回転体 ８ 被測定対象物 １０ 動吸振器 １２，３２，４３，５４ 吸振質量 １３ａ，１３ｂ 板ばね １４，３３，３４，７２ 位置検出器 ３０，４０，５０，８０ 能動形動吸振器 ３１ アクチュエータ ３４，７０ 位置検出器 ３６，１０１ａ，１０１ｂ 増輻回路 ３５，１００ 制御回路 ４４ａ，４４ｂ，９０ａ，９０ｂ 電磁石 ５６ ボイスコイルモータ ６２ａ，６２ｂ 板ばね ８３ アーム 1,60 Base 3a, 3b Leaf spring 4,63 Test bench 5,64 Motor 6,65 Rotating shaft 7 Rotating body 8 Object to be measured 10 Dynamic vibration absorber 12, 32, 43, 54 Vibration absorbing mass 13a, 13b Leaf spring 14 , 33, 34, 72 Position detector 30, 40, 50, 80 Active dynamic vibration absorber 31 Actuator 34, 70 Position detector 36, 101a, 101b Increased radiation circuit 35, 100 Control circuit 44a, 44b, 90a, 90b Electromagnet 56 voice coil motor 62a, 62b leaf spring 83 arm

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】被測定物を回転体に取り付け，回転に伴っ
て生じる遠心力によって引き起こされる振動を，ばね要
素と吸振質量からなる動吸振器の作用によって抑制し，
振動が抑制された状態における動吸振器の吸振質量の運
動を測定することによって，被測定物の質量の大きさを
求めることを特徴とする動吸振器を利用した質量測定装
置1. An object to be measured is attached to a rotating body, and vibration caused by centrifugal force generated by rotation is suppressed by the action of a dynamic vibration absorber composed of a spring element and a vibration absorbing mass.
A mass measuring device using a dynamic vibration absorber, characterized in that the size of the mass of an object to be measured is obtained by measuring the motion of the vibration absorbing mass of the dynamic vibration absorber in a state in which vibration is suppressed. 【請求項２】被測定物を取り付ける回転体に，既知の質
量を持つ錘も取り付けられるようにして，回転に伴って
発生する遠心力の大きさを調整する機構を備えたことを
特徴とする請求項１記載の動吸振器を利用した質量測定
装置。2. A mechanism for adjusting the magnitude of a centrifugal force generated by the rotation so that a weight having a known mass can also be attached to the rotating body to which the object to be measured is attached. A mass measuring device using the dynamic vibration reducer according to claim 1. 【請求項３】被測定物を回転体に取り付け，回転に伴っ
て生じる遠心力によって引き起こされる振動を，吸振質
量とこれを駆動するアクチュエータおよびアクチュエー
タの制御装置を備えた能動形動吸振器の作用によって抑
制し，振動が抑制された状態における動吸振器の吸振質
量の運動を測定することによって，被測定物の質量の大
きさを求めることを特徴とする動吸振器を利用した質量
測定装置3. An active dynamic vibration absorber having a vibration-absorbing mass, an actuator for driving the vibration-absorbing mass, and a control device for the actuator, which mounts an object to be measured on a rotating body and is caused by a centrifugal force generated by the rotation. A mass measuring apparatus using a dynamic vibration absorber, characterized in that the size of the mass of an object to be measured is obtained by measuring the motion of the vibration absorbing mass of the dynamic vibration absorber in a state in which the vibration is suppressed. 【請求項４】被測定物を取り付ける回転体に，既知の質
量を持つ錘も取り付けられるようにして，回転に伴って
発生する遠心力の大きさを調整する機構を備えたことを
特徴とする請求項３記載の動吸振器を利用した質量測定
装置。4. A mechanism for adjusting the magnitude of a centrifugal force generated by rotation so that a weight having a known mass can be attached to a rotating body on which an object to be measured is attached. A mass measuring device using the dynamic vibration reducer according to claim 3. 【請求項５】吸振質量を駆動するアクチュエータが電磁
石である請求項３又は４記載の質量測定装置5. The mass measuring device according to claim 3, wherein the actuator for driving the vibration absorbing mass is an electromagnet. 【請求項６】吸振質量を駆動するアクチュエータがボイ
スコイルモータである請求項３又は４記載の質量測定装
置6. The mass measuring device according to claim 3, wherein the actuator for driving the vibration absorbing mass is a voice coil motor. 【請求項７】吸振質量が，一端を回転自在に支持された
アームである請求項１，２，３，４，５，又は６項記載
の動吸振器を利用した質量測定装置7. A mass measuring apparatus using a dynamic vibration reducer according to claim 1, wherein the vibration absorbing mass is an arm whose one end is rotatably supported.