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公開番号2025115578
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010100
出願日2024-01-26
発明の名称慣性力設定装置、慣性力設定システム及び慣性力設定方法
出願人国立大学法人筑波大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01N 3/00 20060101AFI20250731BHJP(測定;試験)
要約【課題】実際の旋回運動を伴わずに、動的な慣性力の影響を受けた状態での旋回体の特性を計測する。
【解決手段】慣性力設定装置は、旋回体の一端側の第1部分を保持するとともに前記旋回体の旋回運動に伴う鉛直方向における前記第1部分の変位を許容しかつ水平方向における前記第1部分の変位を制限する第1保持部と、前記第1部分とは異なる第2部分を保持するとともに前記水平方向における前記第2部分の変位を許容しかつ前記鉛直方向における前記第2部分の変位を制限する第2保持部と、前記第1部分に働く接線方向の力を任意の接線方向慣性力に設定可能に構成された接線方向慣性力設定部と、前記第1部分に働く法線方向の力を任意の法線方向慣性力に設定可能に構成された法線方向慣性力設定部と、前記旋回体に対して前記旋回運動を行わせるよう前記第2部分に働くモーメントを任意のモーメントに設定可能に構成されたモーメント設定部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
旋回体に働く慣性力を設定する慣性力設定装置であって、
前記旋回体の一端側の第１部分を保持するとともに、前記旋回体の旋回運動に伴う鉛直方向における前記第１部分の変位を許容しかつ水平方向における前記第１部分の変位を制限するよう構成された第１保持部と、
前記旋回体の前記第１部分とは異なる第２部分を保持するとともに、前記水平方向における前記第２部分の変位を許容しかつ前記鉛直方向における前記第２部分の変位を制限するよう構成された第２保持部と、
前記第１部分に働く接線方向の力を任意の接線方向慣性力に設定可能に構成された接線方向慣性力設定部と、
前記第１部分に働く法線方向の力を任意の法線方向慣性力に設定可能に構成された法線方向慣性力設定部と、
前記旋回体に対して前記旋回運動を行わせるよう前記第２部分に働くモーメントを任意のモーメントに設定可能に構成されたモーメント設定部と、を備える、
慣性力設定装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記モーメントを計測するモーメント計測部を更に備える、
請求項１に記載の慣性力設定装置。
【請求項３】
前記第１部分に対して前記接線方向慣性力及び／又は前記法線方向慣性力が働いている状態で前記旋回体がたわむときに生じるたわみ角を計測するたわみ角計測部を更に備える、
請求項１又は２に記載の慣性力設定装置。
【請求項４】
前記たわみ角計測部は、前記たわみ角として、たわんでいる前記第１部分の接線と前記鉛直方向に沿う直線とがなす角度を計測する、
請求項３に記載の慣性力設定装置。
【請求項５】
前記旋回体は、シャフトである、
請求項１又は２に記載の慣性力設定装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の慣性力設定装置と、
前記慣性力設定装置を制御する制御部と、を備える、
慣性力設定システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１部分に対して前記接線方向慣性力及び／又は前記法線方向慣性力が働いている状態で前記旋回体がたわむときに生じるたわみ角に基づいて前記第２部分に働くモーメントを操作し、角度θを０に制御する、
請求項６に記載の慣性力設定システム。
【請求項８】
前記制御部は、角度θ＝０を満たすために必要なモーメントＭを算出しておき、実際の実験での角度θの値をフィードバックして、理論的に算出されたＭに加えて、実験においてθを０にするような操作をする、
請求項７に記載の慣性力設定システム。
【請求項９】
請求項６に記載の慣性力設定システムを用いた慣性力設定方法であって、
前記第１部分に対して前記接線方向慣性力及び／又は前記法線方向慣性力が働いている状態で前記旋回体がたわむときに生じるたわみ角に基づいて前記第２部分に働くモーメントを操作し、角度θを０に制御する制御ステップを有し、
前記制御ステップでは、角度θ＝０を満たすために必要なモーメントＭを算出しておき、実際の実験での角度θの値をフィードバックして、理論的に算出されたＭに加えて、実験においてθを０にするような操作をする、
慣性力設定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性力設定装置、慣性力設定システム及び慣性力設定方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
スイング時におけるシャフトの動特性及びスイング中に人間の手が受ける把持力・把持モーメント等の計測は、実際にスイングを行って計測する必要がある。この際、センサをシャフトに取り付けるため、センサ自体の重さ等が加わり、実際のスイング時のシャフトの動特性及び把持力・把持モーメント等を計測することは不可能であった。
一方、シャフトに関する特性試験法としては下記の文献がある。
特許文献１には、シャフトのねじり剛性分布の測定方法及び測定装置が開示されている。
特許文献２には、ゴルフクラブシャフトのたわみ特性の評価方法が開示されている。
特許文献３には、ゴルフクラブシャフトの曲がり調子の測定方法及び測定装置が開示されている。
非特許文献１には、流体を搬送する片持ちパイプの自励振動の複素モード形状を実験的に固定する方法が開示されている。
非特許文献２には、鉛直に吊り下げられた片持ち弾性送水管の横振動に関し、管上端が水平方向に加振される場合が開示されている。
非特許文献１，２には、本出願内容において用いた式のもとになる運動方程式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第３３３７３６４号公報
特許第３４４５６３０号公報
特許第３０８６３５３号公報
【非特許文献】
【０００４】
Method of experimentally identifying the complex mode shape of the self-excited oscillation of a cantilevered pipe conveying fluid, Eisuke Higuchi, Hiroshi Yabuno, Kiyotaka Yamashita, Nonlinear Dyn (2022) 109:589-604, https://doi.org/10.1007/s11071-022-07460-0
鉛直に吊り下げられた片持ち弾性送水管の横振動：管上端が水平方向に加振される場合、吉沢正紹、上野和夫、長谷川英治、辻岡康、日本機械学会論文集C編（1988）54巻497号 pp. 100-107，https://doi.org/10.1299/kikaic.54.100
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の文献が開示する技術は、静的な荷重に対する性能を計測するものであり、動的な慣性力の影響を受けた状態でのシャフトの特性を計測するものではない。そのため、シャフトなどの旋回運動を行う旋回体について、実際の旋回運動を伴わずに、動的な慣性力の影響を受けた状態での旋回体の特性を計測することが望まれている。
【０００６】
そこで本発明は、実際の旋回運動を伴わずに、動的な慣性力の影響を受けた状態での旋回体の特性を計測することができる慣性力設定装置、慣性力設定システム及び慣性力設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る慣性力設定装置は、旋回体に働く慣性力を設定する慣性力設定装置であって、前記旋回体の一端側の第１部分を保持するとともに、前記旋回体の旋回運動に伴う鉛直方向における前記第１部分の変位を許容しかつ水平方向における前記第１部分の変位を制限するよう構成された第１保持部と、前記旋回体の前記第１部分とは異なる第２部分を保持するとともに、前記水平方向における前記第２部分の変位を許容しかつ前記鉛直方向における前記第２部分の変位を制限するよう構成された第２保持部と、前記第１部分に働く接線方向の力を任意の接線方向慣性力に設定可能に構成された接線方向慣性力設定部と、前記第１部分に働く法線方向の力を任意の法線方向慣性力に設定可能に構成された法線方向慣性力設定部と、前記旋回体に対して前記旋回運動を行わせるよう前記第２部分に働くモーメントを任意のモーメントに設定可能に構成されたモーメント設定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、実際の旋回運動を伴わずに、動的な慣性力の影響を受けた状態での旋回体の特性を計測することができる慣性力設定装置、慣性力設定システム及び慣性力設定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態に係る慣性力設定装置を示す模式図。
実施形態に係る慣性力設定システムを示すブロック図。
実施形態に係る慣性力設定装置の一例を示す側面図。
図３のＩＶ矢視図。
実施形態のシャフトに働く慣性力等の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、慣性力設定装置の一例として、シャフト（旋回体の一例）に働く慣性力を設定する慣性力設定装置の例を挙げて説明する。以下、シャフト上の各点の軸に接する方向を接線方向と呼び、それと直交する方向を法線方向と呼ぶ。
（【００１１】以降は省略されています）

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