荷台振動の間欠計測

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荷台振動の間欠計測

Kobe University Repository : Kernel
Title
荷台振動の間欠計測(Intermittent measurement of
loading platform vibration)
Author(s)
斎藤, 勝彦 / 森田, 勉
Citation
日本包装学会誌,15(2):89-94
Issue date
2006
Resource Type
Journal Article / 学術雑誌論文
Resource Version
publisher
DOI
URL
http://www.lib.kobe-u.ac.jp/handle_kernel/90001150
Create Date: 2017-03-28
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輸送車両の荷台振動計測の簡易的な手法として､デジタルメモリーサイズに制約のある衝撃計測
ユニットが用いられることがある｡その際にはデータの記録間隔と記録時間を試行錯誤によって決
めている｡本研究では実輸送されているトラックを用いた荷台振動計測を､振動計測ユニットと衝
撃計測ユニットを用いて行う｡衝撃計測ユニットを用いた荷台振動の間欠計測の設定を適切に行う
ことで､振動計測ユニットで得られる振動の統計値と同等に計測できることを明らかにする｡その
設定とは､同条件での振動を少なくとも 1波あたり 1秒以上､合計20波以上の間欠計測である｡さ
らに荷台振動の衝撃振動過程から振動成分のみを選別する評価基準が振動解析結果に及ぼす影響に
ついても検討する｡
キーワード:包装､輸送､振動､衝撃､計測
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1. はじめに
行われる必要があり､加速度センサーとアン
プ､データレコーダ､制御用コンピュータ､
輸送車柄荷台上の振動環境を詳細に検討す
電源などの計測システムを用いた連続計測を
ることは､製品強度の検討とともに横衝包装
行う必要があるが､実輸送中の事柄で計測を
の適正レベルを判断するために重要な項目で
行うには手間がかかり､データ量の蓄積が十
ある荷台振動の計測は全走行経路について
分でなかった面もある｡
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研究当時 :神戸大学
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一方､近年のデジタル計測機器の開発に伴
って､衝撃計測については､手軽にデータ計
測ができる 1ボックスタイプのシステムが普
及してきている 1)｡
現状のデジタル式衝撃計測ユニットの最大
メモリ容量は 1
28メガバイト2)であるが､ 3
方向連続加速度計測を想定し､デジタルサン
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プリング間隔 1ミリ秒､デジタル分解能 1
ットとすれば､ 1日あたり最低でも4
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バイト程度のメモリ容量が必要であり､荷台
振動の連続計測のための容量としては未だ十
分ではない｡
そこで､荷台振動特性を簡易的に計測する
ために､上記のメモリ制約を受けた衝撃計測
ユニットを用いる場合､加速度記録を行わせ
る時間間隔と記録時間を適切に設定すること
によって､メモリ不足をカバーする方法が普
及している｡しかしながら､どの程度の時間
間隔で合計いくつの波形を記録すれば､連続
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て､実証され公表された例はなく､計測条件
の設定は試行錯誤されているのが実状であろ
2.荷台振動計測
う｡一方､衝撃事象を含んだ加速度データか
ら､衝撃と判定できる波形を取り除いて振動
計測は､姫路- 浜松間の往復輸送 (
行き:
解析をする必要があるが､ここでも衝撃と振
満載約 1
3トン､帰り :軽貨) されているエア
動を区別するための判定基準に関しての明確
サスペンション型の大型トラックで行った｡
な指標がない｡
荷台振動の計測は､ F
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g.
1に示すように､荷台
本論では､連続加速度波形から得られる振
の最後尾中央に 3台のユニットを用いて行っ
動特性と間欠計測により分割された加速度波
た｡このうち､連続計測できる振動計測ユニ
形から得られる振動特性を比較しながら､計
ットは WMAS8(
㈱日本ジェネシス)であり､
測記録条件の設定値が荷台振動の解析結果に
サンプリング間隔 2ミリ秒､記憶容量は 1ギ
及ぼす影響について検討し､衝撃計測ユニッ
ガバイトである｡また､比較対照の衝撃計測
トを用いた加速度間欠計測によって､荷台振
ユニットとして､ 1分間隔で時間トリガ設定
動を有効に計測するための方法について考察
(
サンプリング間隔 2 ミリ秒､ 1波形記録時
する｡
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を用い､参考として加速度トリガ設定した同
行き一般 2:浜松市内の一般道､帰り一般
ユニットでも計測した｡さらにトラックの位
1 :浜松市内の一般道､帰り高速 1 :浜松か
GP
Sユニットを用いて計測し､
らパーキングエリアまでの高速道路､帰り高
一定時間間隔での位置と走行速度を算出し､
速 2 :パーキングエリアから姫路までの高速
加速度計測ユニットと計測時刻でデータマッ
道路､帰り一般 2 :姫路市内の一般道) 別の
チングさせ､汎用電子地図の利用によって計
振動実効値を表しており､高速道路と一般道
g.
2は､加速
測場所の特定を可能とした ‥
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路の走行中､および積み荷の状態によって振
度計測場所の表示例であり､これにより区間
動特性が異なっていることが概観できる｡
置は､汎用型
別の振動データの解析が簡単にできる｡一例
として､高速道路往路走行中の内､途中のパ
3.間欠計測時間間隔の影響
ーキングエリアまでの連続高速走行中の連続
g.
3
振動波形をスペクトル解析した結果をFi
Fi
g.
5-Fi
g.
7は､行き高速 1区間 (
走行約
に示す｡ Fi
g,
4は､各走行区間 (
行き高速 1 :
3時間) における連続計測による荷台振動の
姫路市内一般道､行き高速 1 :姫路からパー
0分､6
0分に
周波数特性と､それぞれ 1分､ 1
キングエリアまでの高速道路､行き高速 2 :
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パーキングエリアから浜松までの高速道路､
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ことがわかる｡
4.衝撃･振動分離指標の影響
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荷台振動を計測する理由の多くは振動試験
のスペックを決定することにある｡その過程
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では､計測された加速度時系列情報をFFT処
理し､その結果である PSD 周波数特性に促
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り､最終的には逆 FFT処理によりランダム波
として再現させる｡ここで問題となるのは､
実際の荷台振動が衝撃事象も含んだショック
オンランダムであって､振動試験で再現すべ
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を取り除いて振動現象を解析する必要がある
ということである｡
Fi
9.
8は､走行区間 1の荷台加速度連続計測
で得た加速度瞬時値の出現確率分布を示す｡
1回､ 1回あたり2
.
0
4
6秒の間欠計測による加
ここに横軸は､加速度瞬時値を､平均値を 0､
速度波形の平均周波数特性を比較したもので
標準偏差を 1と正規化した値で表し､縦軸は
ある｡ここでの間欠計測とは､振動計測ユニ
確率密度関数である｡図中の実線は標準正規
ットで記録された連続加速度波形データを細
分布であるが､得られた加速度波形が正規分
切れの波形に分割し､分割された波形それぞ
布に適合すれば､その確率過程がランダムで
れについてスペクトル解析を行った後､各周
あることいえる｡ Fi
g.
8 より､標準偏差の 3
波数でのスペクトル密度を平均化する処理を
倍を越える衝撃的な加速度が実際には多く出
行っている｡ Tabl
elは､間欠計測間隔設定
現しており､荷台振動が衝撃を含んだショッ
値毎の計測された波形数と平均周波数スペク
クオンランダムな現象であることがうかがえ
トルから算出される実効値を示している｡こ
る｡
れらの図より､高速道路のような路面状況と
そこで衝撃計測ユニットを用いた荷台振動
走行速度がほとんど変化がない状況では､た
計測モードでは､ Fi
g.
9に示すように振動波形
0分に 1回の間欠計測であっても振動の
とえ6
を選択する機能を有しているものもあるが､
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g.
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Fi
g.
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解析対象の加速度設定値を1
.
0m/s
e
C2 とすれ
ば､その出現個数 nの大小によらず振動加速
Fi
g.
9 Sel
ect
L
1
0noper
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at
i
on
度実効値はあまり変わらないことが分かる｡
衝撃と振動を区別するための判定基準に関し
一方､ Fi
g.
1
1は､まず 5
0m/s
ec
2以上の加
ての明確な指標がない｡ここでは､衝撃と振
速度が計測された事象を解析対象から除外
動を区別する基準を変化させた場合の､振動
し､設定値 αの加速度が 3個以上ある場合を
解析結果に及ぼす影響について検討する｡
解析対象とする場合､ α の大小による解析対
Fi
g.
1
0は､まず 5
0m/s
e
c
2 以上の加速度が
吉
相り
された事象を解析対象から除外し､1
.
0
m/
s
e
C
2
象と選択された波形数と最終結果である振動
加速度実効値の変化を示している｡図の横軸
の加速度が n個以上存在している事象を解析
は α､縦軸には実効値については､ αを
対象とする場合､ nの大小による解析対象と
1
.
0m/s
e
C2 とした場合の実効値との比で表し
選択された波形数と最終結果である振動加速
.
5m/s
ec2
ている｡これより加速度設定値が 1
度実効値の変化を示している｡図の横軸は n､
以上で解析対象の波形が少なくなり､つまり
縦軸には実効値については､ nを 3とした場
解析対象としては振動強度の高いレベルの振
合の実効値との比で表している｡これより､
動のみとなり､見かけ上解析される振動加速
-9
3-
荷台森封のH
L
l
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J
欠言
わ財
度実効値が大きく見積もられることが分かる｡
除外するための評価基準についても検討し､
以上のように､計測される荷台加速度の時
50m/s
ec
2
以上の加速度が計測された事象を
系列から衝撃事象を取り除くための指標の差
解析対象から除外し､さらに解析対象の加速
によって､解析される結果が異なってくるこ
.
0m/s
e
cZ とし､その設定値以上
度設定値を 1
とを例示した｡今回の例では､5
0m/s
e
c
2以上
の加速度が数個以上出現した事象のみを振動
の加速度が計測された事象を解析対象から除
現象と判定して解析すればよいことが分かっ
外し､さらに解析対象の加速度設定値を
た｡さらに､一般道路走行中の長時間連続計測
1
.
0m/s
eC
2とし､その設定値以上の加速度が
を行うことで､路面上状況と走行速度の影響が
数個以上出現した事象のみを振動現象と判定
大きい場合についても検討する必要がある｡
して解析すればよいことが分かった｡
最後に､本計測プロジェクトを行うにあた
って､多大なる御協力を賜わりました関係各
5.おわりに
社に心から感謝の意を表します｡
本研究では､間欠計測された荷台振動の有
効性を､トラックを用いた実輸送テストによ
<引用文献 >
1) 長谷川淳英､日本包装学会誌､ 13 (
2)
､
71
､(
2
0
04)
って示した｡その結果､高速道路のように路
面状況と走行速度がほとんど変化がない状況
2)エアブラウン､Lans
mont
SAVER3Ⅹ90､
カタログ
では､ 1波形あたりの記録時問を 1秒程度で､
最低でも合計 2
0波形程度記録できるように計
3)斎藤勝彦､日本航海学会誌､ 161､ 65､
測時間間隔を適切に設定すれば､連続計測さ
(
2
0
04)
れたものとほぼ同等な結果となることを確認
(
原稿受付 2
006年 3月 2日)
した｡さらに荷台加速度情報から衝撃現象を
(
審査受理 2
0
06年 3月1
6日)
ー9
4-